Σας ευχαριστούμε που επισκεφτήκατε το Nature.com. Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη για CSS. Για την καλύτερη εμπειρία, σας συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer). Στο μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, θα εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Λαμβάνοντας ως αντικείμενο έρευνας την κλίση του σιδηροδρόμου Sui-Chongqing, ειδική αντίσταση εδάφους, ηλεκτροχημεία του εδάφους (δυναμικό διάβρωσης, δυναμικό οξειδοαναγωγής, κλίση δυναμικού και pH), ανιόντα εδάφους (συνολικά διαλυτά άλατα, Cl-, SO42- και) και διατροφή εδάφους. Οι κλίσεις, ο βαθμός διάβρωσης αξιολογείται σύμφωνα με τους επιμέρους δείκτες και τους ολοκληρωμένους δείκτες του τεχνητού εδάφους. Σε σύγκριση με άλλους παράγοντες, το νερό έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στη διάβρωση του διχτυού προστασίας πλαγιάς, ακολουθούμενο από την περιεκτικότητα σε ανιόντα. s αξιολογήθηκε διεξοδικά, και η διάβρωση στην άνω κλίση ήταν μέτρια και η διάβρωση στις μεσαίες και κάτω πλαγιές ήταν ισχυρή. Η οργανική ύλη στο έδαφος συσχετίστηκε σημαντικά με την πιθανή κλίση.
Κατά την κατασκευή σιδηροδρόμων, αυτοκινητοδρόμων και εγκαταστάσεων εξοικονόμησης νερού, τα ανοίγματα βουνών είναι συχνά αναπόφευκτα. Λόγω των βουνών στα νοτιοδυτικά, η κατασκευή σιδηροδρόμων της Κίνας απαιτεί πολλή εκσκαφή του βουνού. Καταστρέφει το αρχικό έδαφος και τη βλάστηση, δημιουργώντας εκτεθειμένες βραχώδεις πλαγιές. Αυτή η κατάσταση οδηγεί σε κατολισθήσεις μετά τον σεισμό της 12ης Μαΐου 2008 στο Wenchuan. Οι κατολισθήσεις έχουν γίνει μια ευρέως διαδεδομένη και σοβαρή καταστροφή σεισμών1.Στην αξιολόγηση του 2008 4.243 χιλιομέτρων βασικών δρόμων κορμού στην επαρχία Σιτσουάν, υπήρξαν 1.736 σοβαρές καταστροφές από σεισμούς σε οδοστρώματα και τοίχους αντιστήριξης πλαγιών, που αντιστοιχούν στο 39,76% του συνολικού μήκους της αξιολόγησης. Οι άμεσες οικονομικές απώλειες από οδικές ζημιές ξεπέρασαν τα 528 δισεκατομμύρια γουάν. διαρκούν τουλάχιστον 10 χρόνια (σεισμός Ταϊβάν) και ακόμη και 40-50 χρόνια (σεισμός Kanto στην Ιαπωνία)4,5. Η κλίση είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τον κίνδυνο σεισμού6,7. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η κλίση του δρόμου και να ενισχυθεί η σταθερότητά του. Τα φυτά διαδραματίζουν αναντικατάστατο ρόλο στην αντικατάσταση του εδάφους, στην αντικατάσταση των πετρωμάτων. Οι πλαγιές δεν έχουν τη συσσώρευση θρεπτικών παραγόντων όπως οργανική ύλη, άζωτο, φώσφορο και κάλιο και δεν έχουν το εδαφικό περιβάλλον που είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη της βλάστησης. Λόγω παραγόντων όπως η μεγάλη κλίση και η βροχοδιάβρωση, το έδαφος με κλίση χάνεται εύκολα. Η κάλυψη του εδάφους για την προστασία της πλαγιάς είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία οικολογικής αποκατάστασης πλαγιάς στη χώρα μου. Το τεχνητό χώμα που χρησιμοποιείται για ψεκασμό αποτελείται από θρυμματισμένη πέτρα, χώμα καλλιεργήσιμου εδάφους, άχυρο, σύνθετο λίπασμα, παράγοντα συγκράτησης νερού και κόλλα (οι κοινώς χρησιμοποιούμενες κόλλες περιλαμβάνουν τσιμέντο Πόρτλαντ, οργανική κόλλα με σύρμα. στο βράχο, στη συνέχεια στερεώστε το συρματόπλεγμα με πριτσίνια και μπουλόνια αγκύρωσης και, τέλος, ψεκάστε τεχνητό χώμα που περιέχει σπόρους στην πλαγιά με ειδικό ψεκαστήρα. Χρησιμοποιείται κυρίως το μεταλλικό πλέγμα σε σχήμα διαμαντιού 14# που είναι πλήρως γαλβανισμένο, με πρότυπο πλέγματος 5cm×5cm και διάμετρο από μέταλλο σε μονόχρωμη επιφάνεια 2mm. Το μεταλλικό πλέγμα θα διαβρωθεί στο έδαφος, επειδή το ίδιο το έδαφος είναι ηλεκτρολύτης και ο βαθμός διάβρωσης εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του εδάφους. Η αξιολόγηση των παραγόντων διάβρωσης του εδάφους είναι μεγάλης σημασίας για την αξιολόγηση της διάβρωσης του μεταλλικού πλέγματος που προκαλείται από το έδαφος και την εξάλειψη των κινδύνων κατολίσθησης.
Οι ρίζες των φυτών πιστεύεται ότι διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη σταθεροποίηση των πρανών και στον έλεγχο της διάβρωσης10,11,12,13,14. Για να σταθεροποιηθούν οι πλαγιές από ρηχές κατολισθήσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί βλάστηση επειδή οι ρίζες των φυτών μπορούν να σταθεροποιήσουν το έδαφος για να αποτρέψουν τις κατολισθήσεις15,16,17. πλευρικά ριζικά συστήματα φυτών που λειτουργούν ως ενισχυτικοί σωροί στο έδαφος. Η ανάπτυξη των μοτίβων αρχιτεκτονικής των ριζών καθοδηγείται από γονίδια και το εδαφικό περιβάλλον παίζει καθοριστικό ρόλο σε αυτές τις διαδικασίες. Η διάβρωση των μετάλλων ποικίλλει ανάλογα με το περιβάλλον του εδάφους20. Ο βαθμός διάβρωσης των μετάλλων στο έδαφος μπορεί να κυμαίνεται από αρκετά γρήγορη διάλυση έως αμελητέο πραγματικό αποτέλεσμα από το έδαφος. Προτού η ξυλώδης βλάστηση σχηματίσει ένα σταθερό ριζικό σύστημα και οικοσύστημα, το αν το μεταλλικό πλέγμα σε συνδυασμό με την κλίση του βράχου και το τεχνητό έδαφος μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια σχετίζεται άμεσα με την ανάπτυξη της φυσικής οικονομίας, την ασφάλεια της ζωής και τη βελτίωση του οικολογικού περιβάλλοντος.
Ωστόσο, η διάβρωση των μετάλλων μπορεί να οδηγήσει σε τεράστιες απώλειες.Σύμφωνα με μια έρευνα που διεξήχθη στην Κίνα στις αρχές της δεκαετίας του 1980 σε χημικά μηχανήματα και άλλες βιομηχανίες, οι απώλειες που προκαλούνται από τη διάβρωση μετάλλων αντιστοιχούσαν στο 4% της συνολικής αξίας παραγωγής. Ως εκ τούτου, είναι πολύ σημαντικό να μελετηθεί ο μηχανισμός διάβρωσης και να ληφθούν προστατευτικά μέτρα για οικονομική κατασκευή. Μπορεί να διαβρώσουν υλικά και τα αδέσποτα ρεύματα μπορούν επίσης να προκαλέσουν διάβρωση. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να αποτραπεί η διάβρωση μετάλλων που είναι θαμμένα στο έδαφος. Προς το παρόν, η έρευνα για τη διάβρωση θαμμένων μετάλλων επικεντρώνεται κυρίως σε (1) παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση των θαμμένων μετάλλων25.(2) μέθοδοι προστασίας μετάλλων26,27.(3) μέθοδοι κρίσης για το βαθμό διάβρωσης του μετάλλου28.Διάβρωση σε διαφορετικά μέσα. Ωστόσο, όλα τα εδάφη της μελέτης ήταν φυσικά και είχαν υποβληθεί σε επαρκείς διεργασίες σχηματισμού εδάφους. Ωστόσο, δεν υπάρχει αναφορά για τεχνητή διάβρωση του εδάφους των σιδηροδρομικών πετρωμάτων.
Σε σύγκριση με άλλα διαβρωτικά μέσα, το τεχνητό έδαφος έχει τα χαρακτηριστικά έλλειψης ρευστότητας, ετερογένειας, εποχικότητας και περιφερειακότητας. Η διάβρωση μετάλλων σε τεχνητά εδάφη προκαλείται από ηλεκτροχημικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ μετάλλων και τεχνητών εδαφών. Εκτός από εγγενείς παράγοντες, ο ρυθμός διάβρωσης μετάλλων εξαρτάται επίσης από το περιβάλλον περιβάλλον. περιεκτικότητα ιόντων, pH, μικρόβια εδάφους30,31,32.
Στα 30 χρόνια πρακτικής, το ζήτημα του πώς να διατηρηθούν μόνιμα τα τεχνητά εδάφη σε βραχώδεις πλαγιές ήταν ένα πρόβλημα. Η διάβρωση εστιάζεται κυρίως στη διάβρωση του πλέγματος γείωσης του σιδηροδρομικού υποσταθμού, στη διάβρωση του αδέσποτου ρεύματος που δημιουργείται από ελαφρύ σιδηρόδρομο και στη διάβρωση σιδηροδρομικών γεφυρών34,35, σιδηροδρομικών γεφυρών και άλλου εξοπλισμού οχημάτων36. Δεν έχουν υπάρξει αναφορές για διάβρωση του μεταλλικού πλέγματος προστασίας σιδηροδρομικής κλίσης. Αυτό το έγγραφο μελετά τις φυσικές, χημικές ιδιότητες του τεχνητού εδάφους νότιας και χημικής οδού. , με στόχο την πρόβλεψη της διάβρωσης των μετάλλων με την αξιολόγηση των ιδιοτήτων του εδάφους και την παροχή θεωρητικής και πρακτικής βάσης για την αποκατάσταση του εδαφικού οικοσυστήματος και την τεχνητή αποκατάσταση. Κλίση τεχνητή.
Η περιοχή δοκιμών βρίσκεται στη λοφώδη περιοχή του Σιτσουάν (30°32′Β, 105°32′Α) κοντά στο σιδηροδρομικό σταθμό Suining. Η περιοχή βρίσκεται στο μέσο της λεκάνης Sichuan, με χαμηλά βουνά και λόφους, με απλή γεωλογική δομή και επίπεδο έδαφος. μωβ άμμος και λασπόπετρα. Η ακεραιότητα είναι φτωχή και ο βράχος είναι μια ογκόλιθος. Η περιοχή μελέτης έχει ένα υποτροπικό υγρό μουσώνων κλίμα με εποχιακά χαρακτηριστικά νωρίς την άνοιξη, ζεστό καλοκαίρι, σύντομο φθινόπωρο και αργά χειμώνα. Οι βροχοπτώσεις είναι άφθονες, οι πόροι φωτός και θερμότητας είναι άφθονοι, η περίοδος χωρίς παγετό είναι μεγάλη, η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι η μέση θερμοκρασία (285 ημέρες η μέση θερμοκρασία) Ο θερμότερος μήνας (Αύγουστος) είναι 27,2°C και η ακραία μέγιστη θερμοκρασία είναι 39,3°C. Ο πιο κρύος μήνας είναι ο Ιανουάριος (μέση θερμοκρασία είναι 6,5°C), η ακραία ελάχιστη θερμοκρασία είναι -3,8°C και η μέση ετήσια βροχόπτωση είναι 920 mm, κυρίως συγκεντρωμένη τον Ιούλιο και τον Αύγουστο. Οι βροχοπτώσεις ποικίλλουν πολύ την άνοιξη, το χειμώνα, το καλοκαίρι, και το καλοκαίρι.Το ποσοστό των βροχοπτώσεων σε κάθε εποχή του έτους είναι 19-21%, 51-54%, 22-24% και 4-5% αντίστοιχα.
Η περιοχή έρευνας είναι μια κλίση περίπου 45° στην πλαγιά του σιδηροδρόμου Yu-Sui που κατασκευάστηκε το 2003. Τον Απρίλιο του 2012, έβλεπε νότια σε απόσταση 1 χιλιομέτρου από τον σιδηροδρομικό σταθμό Suining.Η φυσική κλίση χρησιμοποιήθηκε ως έλεγχος. Η οικολογική αποκατάσταση της πλαγιάς υιοθετεί την ξένη τεχνολογία ψεκασμού εδάφους επικάλυψης για οικολογική αποκατάσταση. Ανάλογα με το ύψος της πλαγιάς της πλευράς του σιδηροδρόμου, η κλίση μπορεί να χωριστεί σε κλίση, μεσαία κλίση και κατωφέρεια (Εικ. 2, το πάχος του εδάφους αποφύγετε περίπου το 1 cm). ρύπανση των προϊόντων διάβρωσης του μεταλλικού πλέγματος του εδάφους, χρησιμοποιούμε μόνο ένα φτυάρι από ανοξείδωτο χάλυβα για να πάρουμε την επιφάνεια του εδάφους 0-8 cm. Ορίστηκαν τέσσερα αντίγραφα για κάθε θέση κλίσης, με 15-20 τυχαίους πόντους δειγματοληψίας ανά αντίγραφο. Κάθε αντίγραφο είναι ένα μείγμα 15-20 σημείων τυχαίας μέτρησης. Επιστρέψτε στο εργαστήριο σε σακούλες με φερμουάρ από πολυαιθυλένιο για επεξεργασία. Το χώμα ξηραίνεται φυσικά στον αέρα και τα χαλίκια και τα ζωικά και φυτικά υπολείμματα διαλέγονται, συνθλίβονται με ένα ραβδί αχάτη και κοσκινίζονται με ένα κόσκινο νάιλον 20 mesh, 100 mesh, εκτός από τα χονδροειδή σωματίδια.
Η ειδική αντίσταση του εδάφους μετρήθηκε από τον ελεγκτή αντίστασης γείωσης VICTOR4106 που παράγεται από την Shengli Instrument Company.Η αντίσταση του εδάφους μετρήθηκε στο χωράφι.Η υγρασία του εδάφους μετρήθηκε με τη μέθοδο ξήρανσης. Το φορητό ψηφιακό όργανο DMP-2 διαθέτει υψηλή αντίσταση εισόδου για τη μέτρηση του δυναμικού διάβρωσης του εδάφους. Προσδιορίστηκε η δυναμική κλίση και το δυναμικό οξειδοαναγωγής με φορητό ψηφιακό mv/pH DMP-2, το συνολικό διαλυτό αλάτι στο έδαφος προσδιορίστηκε με τη μέθοδο ξήρανσης υπολειμμάτων, η περιεκτικότητα σε χλωριούχο άλας προσδιορίστηκε με μέθοδο ξήρανσης του εδάφους. με μέθοδο έμμεσης τιτλοδότησης EDTA, μέθοδος τιτλοδότησης διπλού δείκτη για προσδιορισμό ανθρακικού και διττανθρακικού εδάφους, μέθοδος θέρμανσης με οξείδωση διχρωμικού καλίου για προσδιορισμό της οργανικής ύλης του εδάφους, μέθοδος διάχυσης αλκαλικού διαλύματος για προσδιορισμό αλκαλικής υδρόλυσης αζώτου, H2SO4-HClO4 πέψη Mo-Sb /L διαλύματος NaHC03 ως εκχυλιστικό), και η συνολική περιεκτικότητα σε κάλιο στο έδαφος προσδιορίστηκε με φωτομετρία σύντηξης-φλόγας υδροξειδίου του νατρίου.
Τα πειραματικά δεδομένα αρχικά συστηματοποιήθηκαν. Το SPSS Statistics 20 χρησιμοποιήθηκε για τη διεξαγωγή μέσης, τυπικής απόκλισης, μονόδρομης ANOVA και ανθρώπινης συσχέτισης.
Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει τις ηλεκτρομηχανικές ιδιότητες, τα ανιόντα και τα θρεπτικά συστατικά των εδαφών με διαφορετικές κλίσεις. Το δυναμικό διάβρωσης, η αντίσταση του εδάφους και η κλίση δυναμικού ανατολής-δύσης διαφορετικών κλίσεων ήταν όλα σημαντικά (P <0,05). h δυναμική κλίση, είναι ανοδική>κάτω κλίση>μέση κλίση. Η τιμή pH του εδάφους ήταν της τάξης της κατωφέρειας>ανηφόρας>μέσης κλίσης>φυσικής κλίσης. Το συνολικό διαλυτό αλάτι, η φυσική κλίση ήταν σημαντικά υψηλότερη από την κλίση του σιδηροδρόμου (P <0,05). και το ολικό διαλυτό αλάτι έχει μέτρια επίδραση στη διάβρωση μετάλλων. Η περιεκτικότητα σε οργανική ουσία του εδάφους ήταν η υψηλότερη στη φυσική κλίση και η χαμηλότερη στην κατηφορική κλίση (P <0,05).Η διαθέσιμη περιεκτικότητα σε άζωτο ήταν η υψηλότερη στην κατωφέρεια και τη μεσαία κλίση και η χαμηλότερη στη φυσική κλίση.η συνολική περιεκτικότητα σε άζωτο της κλίσης και της κλίσης του σιδηροδρόμου ήταν χαμηλότερη, αλλά η διαθέσιμη περιεκτικότητα σε άζωτο ήταν υψηλότερη. Αυτό δείχνει ότι ο ρυθμός ανοργανοποίησης του οργανικού αζώτου σε ανηφόρες και κατηφόρες είναι γρήγορος. Η διαθέσιμη περιεκτικότητα σε κάλιο είναι ίδια με τον διαθέσιμο φώσφορο.
Η ειδική αντίσταση του εδάφους είναι ένας δείκτης που δείχνει την ηλεκτρική αγωγιμότητα και μια βασική παράμετρος για την εκτίμηση της διάβρωσης του εδάφους. Παράγοντες που επηρεάζουν την αντίσταση του εδάφους περιλαμβάνουν περιεκτικότητα σε υγρασία, συνολική περιεκτικότητα σε διαλυτό αλάτι, pH, υφή εδάφους, θερμοκρασία, περιεκτικότητα σε οργανική ουσία, θερμοκρασία εδάφους και στεγανότητα. Γενικά, τα εδάφη με χαμηλή αντίσταση είναι πιο διαβρωτικά. διάφορες χώρες. Ο Πίνακας 1 δείχνει τα κριτήρια αξιολόγησης βαθμού διαβρωτικότητας για κάθε μεμονωμένο δείκτη37,38.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών και τα πρότυπα στη χώρα μου (Πίνακας 1), εάν η διαβρωτική ικανότητα του εδάφους αξιολογείται μόνο από την ειδική αντίσταση του εδάφους, το έδαφος στην ανηφορική πλαγιά είναι εξαιρετικά διαβρωτικό.το έδαφος στην κατηφορική πλαγιά είναι μέτρια διαβρωτικό.η διαβρωτική ικανότητα του εδάφους στη μεσαία και φυσική κλίση είναι σχετικά χαμηλή, ασθενής.
Η ειδική αντίσταση του εδάφους της ανηφορικής πλαγιάς είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή άλλων τμημάτων της πλαγιάς, η οποία μπορεί να προκαλείται από τη διάβρωση της βροχής. δ επί τόπου·Η απόσταση των πασσάλων ήταν 3 μέτρα.Το βάθος οδήγησης του πασσάλου ήταν κάτω από 15 εκατοστά. Το γυμνό μεταλλικό πλέγμα και η αποφλοίωση της σκουριάς μπορεί να επηρεάσουν τα αποτελέσματα της μέτρησης. Ως εκ τούτου, είναι αναξιόπιστο να αξιολογηθεί η διαβρωτικότητα του εδάφους μόνο με δείκτη αντίστασης εδάφους. Στη συνολική αξιολόγηση της διάβρωσης, δεν λαμβάνεται υπόψη η ειδική αντίσταση του εδάφους της κλίσης.
Λόγω της υψηλής σχετικής υγρασίας, ο πολυετής υγρός αέρας στην περιοχή του Σετσουάν κάνει το μεταλλικό πλέγμα που εκτίθεται στον αέρα να διαβρώνεται πιο σοβαρά από το μεταλλικό πλέγμα που είναι θαμμένο στο έδαφος39. Η έκθεση του συρμάτινου πλέγματος στον αέρα μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη διάρκεια ζωής, η οποία μπορεί να αποσταθεροποιήσει τα ανηφορικά εδάφη. Είναι δύσκολο να σχηματιστεί ένα ριζικό σύστημα ανηφορικά για να στερεοποιηθεί το έδαφος. Ταυτόχρονα, η ανάπτυξη των φυτών μπορεί επίσης να βελτιώσει την ποιότητα του εδάφους και να αυξήσει την περιεκτικότητα του χούμου στο έδαφος, το οποίο όχι μόνο μπορεί να συγκρατήσει νερό, αλλά και να προσφέρει ένα καλό περιβάλλον για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή ζώων και φυτών, μειώνοντας έτσι την απώλεια του εδάφους. , έτσι ώστε να μειωθεί η διάβρωση του ανηφορικού εδάφους από το νερό της βροχής.
Το δυναμικό διάβρωσης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση του διχτυού προστασίας πρανών στην κλίση τριών επιπέδων και έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην ανηφορική κλίση (Πίνακας 2). Υπό κανονικές συνθήκες, το δυναμικό διάβρωσης δεν αλλάζει πολύ σε ένα δεδομένο περιβάλλον. Μια αξιοσημείωτη αλλαγή μπορεί να προκληθεί από αδέσποτα ρεύματα. Τα αδέσποτα ρεύματα χρησιμοποιήστε το σύστημα δημόσιων μεταφορών. Με την ανάπτυξη του συστήματος μεταφορών, το σύστημα σιδηροδρομικών μεταφορών της χώρας μου πέτυχε ηλεκτροδότηση μεγάλης κλίμακας και δεν μπορεί να αγνοηθεί η διάβρωση των θαμμένων μετάλλων που προκαλείται από διαρροή συνεχούς ρεύματος από ηλεκτρισμένους σιδηροδρόμους. το αδέσποτο ρεύμα είναι χαμηλό.Όταν η κλίση δυναμικού είναι στην περιοχή από 0,5 mv/m έως 5,0 mv/m, το ρεύμα αδέσποσης είναι μέτριο.όταν η κλίση δυναμικού είναι μεγαλύτερη από 5,0 mv/m , το επίπεδο του αδέσποτου ρεύματος είναι υψηλό. Το εύρος αιώρησης της κλίσης δυναμικού (EW) της μεσαίας κλίσης, της ανοδικής κλίσης και της καθοδικής κλίσης φαίνεται στο Σχήμα 3. Όσον αφορά το εύρος πλεύσης, υπάρχουν μέτρια αδέσποτα ρεύματα στα βορειοδυτικά, προς τα ανατολικά και προς τα ανατολικά. Το ρεύμα είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση των μεταλλικών πλεγμάτων σε μεσαία και κάτω κλίση, ειδικά σε μεσαία κλίση.
Γενικά, το δυναμικό οξειδοαναγωγής του εδάφους (Eh) πάνω από 400 mV δείχνει την οξειδωτική ικανότητα, πάνω από 0-200 mV είναι μέτρια αναγωγική ικανότητα και κάτω από 0 mV είναι μεγάλη αναγωγική ικανότητα. Όσο χαμηλότερο είναι το δυναμικό οξειδοαναγωγής του εδάφους, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα διάβρωσης των μικροοργανισμών του εδάφους σε μέταλλα44. Οι τρεις κλίσεις ήταν μεγαλύτερες από 500 mv και το επίπεδο διάβρωσης ήταν πολύ μικρό. Δείχνει ότι η κατάσταση εξαερισμού του εδάφους της πλαγιάς είναι καλή, γεγονός που δεν ευνοεί τη διάβρωση των αναερόβιων μικροοργανισμών στο έδαφος.
Προηγούμενες μελέτες έχουν βρει ότι η επίδραση του pH του εδάφους στη διάβρωση του εδάφους είναι προφανής. Με τη διακύμανση της τιμής του pH, ο ρυθμός διάβρωσης των μεταλλικών υλικών επηρεάζεται σημαντικά. Το pH του εδάφους σχετίζεται στενά με την περιοχή και τους μικροοργανισμούς στο έδαφος45,46,47. Γενικά, η επίδραση του pH των εδαφικών υλικών δεν είναι ελαφρώς στη διάβρωση των μετάλλων του εδάφους. Είναι όλα αλκαλικά, επομένως η επίδραση του pH στη διάβρωση του μεταλλικού πλέγματος είναι ασθενής.
Όπως φαίνεται από τον Πίνακα 3, η ανάλυση συσχέτισης δείχνει ότι το δυναμικό οξειδοαναγωγής και η θέση κλίσης συσχετίζονται σημαντικά θετικά (R2 = 0,858), το δυναμικό διάβρωσης και η βαθμίδα δυναμικού (SN) συσχετίζονται σημαντικά θετικά (R2 = 0,755) και το δυναμικό οξειδοαναγωγής και η βαθμίδα δυναμικού συσχετίζονται σημαντικά (R2 = 50).Υπήρξε σημαντική αρνητική συσχέτιση μεταξύ δυναμικού και pH (R2 = -0,724). Η θέση κλίσης συσχετίστηκε σημαντικά θετικά με το δυναμικό οξειδοαναγωγής. Αυτό δείχνει ότι υπάρχουν διαφορές στο μικροπεριβάλλον διαφορετικών θέσεων κλίσης και οι μικροοργανισμοί του εδάφους σχετίζονται στενά με το δυναμικό οξειδοαναγωγής48, 49, 50. Οι τιμές Eh δεν άλλαζαν πάντα συγχρονισμένα κατά τη διαδικασία οξειδοαναγωγής του εδάφους, αλλά είχαν αρνητική γραμμική σχέση. Το δυναμικό διάβρωσης μετάλλων μπορεί να αντιπροσωπεύει τη σχετική ικανότητα απόκτησης και απώλειας ηλεκτρονίων. Αν και το δυναμικό διάβρωσης συσχετίστηκε σημαντικά θετικά με τη βαθμίδα δυναμικού (SN), η κλίση δυναμικού μπορεί να προκληθεί από την εύκολη απώλεια ηλεκτρονίων από το μέταλλο.
Η συνολική περιεκτικότητα του εδάφους σε διαλυτό αλάτι σχετίζεται στενά με τη διαβρωτικότητα του εδάφους. Γενικά, όσο υψηλότερη είναι η αλατότητα του εδάφους, τόσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση του εδάφους, αυξάνοντας έτσι την αντίσταση του εδάφους. Στους ηλεκτρολύτες του εδάφους, όχι μόνο τα ανιόντα και οι ποικίλες περιοχές, αλλά και οι επιδράσεις διάβρωσης είναι κυρίως ανθρακικά, χλωριούχα και θειικά άλατα. Δυναμικό ηλεκτροδίου σε μέταλλα και διαλυτότητα στο οξυγόνο του εδάφους53.
Τα περισσότερα από τα διαλυτά ιόντα που διαχωρίζονται από αλάτι στο έδαφος δεν συμμετέχουν άμεσα σε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις, αλλά επηρεάζουν τη διάβρωση των μετάλλων μέσω της αντίστασης του εδάφους. Όσο μεγαλύτερη είναι η αλατότητα του εδάφους, τόσο ισχυρότερη είναι η αγωγιμότητα του εδάφους και τόσο ισχυρότερη είναι η διάβρωση του εδάφους. Ένας άλλος λόγος μπορεί να είναι ότι η φυσική πλαγιά έχει υποστεί ώριμο σχηματισμό εδάφους (γονικό υλικό του εδάφους που σχηματίζεται από τη διάβρωση των βράχων), αλλά το έδαφος της πλαγιάς του σιδηροδρόμου αποτελείται από θραύσματα θρυμματισμένης πέτρας ως μήτρα «τεχνητού εδάφους» και δεν έχει υποστεί επαρκή διαδικασία σχηματισμού εδάφους.Ορυκτά δεν απελευθερώνονται. Επιπλέον, τα ιόντα αλατιού στο βαθύ έδαφος των φυσικών πλαγιών αυξήθηκαν μέσω της τριχοειδούς δράσης κατά την επιφανειακή εξάτμιση και συσσωρεύτηκαν στο επιφανειακό έδαφος, με αποτέλεσμα την αύξηση της περιεκτικότητας σε ιόντα αλατιού στο επιφανειακό έδαφος.
Τα θετικά ιόντα (όπως K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, κ.λπ.) έχουν μικρή επίδραση στη διάβρωση του εδάφους, ενώ τα ανιόντα παίζουν σημαντικό ρόλο στην ηλεκτροχημική διαδικασία διάβρωσης και έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη διάβρωση μετάλλων. Το Cl− μπορεί να επιταχύνει τη διάβρωση της ανόδου και είναι το πιο διαβρωτικό ανιόν.Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε Cl−, τόσο ισχυρότερη είναι η διάβρωση του εδάφους. SO42− όχι μόνο προάγει τη διάβρωση του χάλυβα, αλλά προκαλεί επίσης διάβρωση σε ορισμένα υλικά σκυροδέματος54. Επίσης διαβρώνει τον σίδηρο. Σε μια σειρά πειραμάτων με όξινα εδάφη, ο ρυθμός διάβρωσης βρέθηκε να είναι ανάλογος με την οξύτητα του εδάφους. Η απώλεια βάρους ανθρακοχάλυβα σε αλκαλικά εδάφη είναι σχεδόν ανάλογη με την προσθήκη χλωριούχων και θειικών ιόντων56,57. Lee et al.διαπίστωσε ότι το SO42- μπορεί να εμποδίζει τη διάβρωση, αλλά να προωθεί την ανάπτυξη λάκκων διάβρωσης που έχουν ήδη σχηματιστεί58.
Σύμφωνα με το πρότυπο αξιολόγησης της διαβρωτικής ικανότητας του εδάφους και τα αποτελέσματα των δοκιμών, η περιεκτικότητα σε ιόντα χλωρίου σε κάθε δείγμα εδάφους κλίσης ήταν πάνω από 100 mg/kg, υποδηλώνοντας ισχυρή διαβρωτική ικανότητα του εδάφους. 200 mg/kg, και η διάβρωση του εδάφους είναι αδύναμη. Όταν το εδαφικό μέσο περιέχει υψηλή συγκέντρωση, θα συμμετάσχει στην αντίδραση και θα δημιουργήσει κλίμακα διάβρωσης στην επιφάνεια του μεταλλικού ηλεκτροδίου, επιβραδύνοντας έτσι την αντίδραση διάβρωσης.Καθώς η συγκέντρωση συνεχίζει να αυξάνεται, η κλίμακα διάβρωσης καλύπτει την επιφάνεια του μεταλλικού ηλεκτροδίου και ο ρυθμός διάβρωσης δείχνει ξανά μια τάση επιβράδυνσης59. Η μελέτη διαπίστωσε ότι η ποσότητα στο έδαφος ήταν μικρότερη και επομένως είχε μικρή επίδραση στη διάβρωση.
Σύμφωνα με τον Πίνακα 4, η συσχέτιση μεταξύ κλίσης και ανιόντων εδάφους έδειξε ότι υπήρχε σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ κλίσης και ιόντων χλωρίου (R2=0,836), και σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ κλίσης και ολικών διαλυτών αλάτων (R2=0,742).
Αυτό υποδηλώνει ότι η επιφανειακή απορροή και η διάβρωση του εδάφους μπορεί να ευθύνονται για τις αλλαγές στα ολικά διαλυτά άλατα στο έδαφος. Υπήρξε σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ των συνολικών διαλυτών αλάτων και των ιόντων χλωρίου, που μπορεί να οφείλεται στο ότι τα συνολικά διαλυτά άλατα είναι η δεξαμενή ιόντων χλωρίου και η περιεκτικότητα σε ολικά διαλυτά άλατα καθορίζει την περιεκτικότητα σε χλωριούχα ιόντα. του τμήματος μεταλλικού πλέγματος.
Η οργανική ουσία, το ολικό άζωτο, το διαθέσιμο άζωτο, ο διαθέσιμος φώσφορος και το διαθέσιμο κάλιο είναι τα βασικά θρεπτικά συστατικά του εδάφους, τα οποία επηρεάζουν την ποιότητα του εδάφους και την απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών από το ριζικό σύστημα. , πράγμα που σημαίνει ότι το τεχνητό έδαφος έχει βιώσει μόνο 9 χρόνια συσσώρευσης οργανικής ύλης. Λόγω της ιδιαιτερότητας του τεχνητού εδάφους, είναι απαραίτητο να έχουμε καλή κατανόηση των θρεπτικών συστατικών στο τεχνητό έδαφος.
Η έρευνα δείχνει ότι η περιεκτικότητα σε οργανική ουσία είναι η υψηλότερη στο φυσικό έδαφος με κλίση μετά από ολόκληρη τη διαδικασία σχηματισμού του εδάφους. Η περιεκτικότητα σε οργανική ουσία του εδάφους χαμηλής κλίσης ήταν η χαμηλότερη. Λόγω της επίδρασης των καιρικών συνθηκών και της επιφανειακής απορροής, τα θρεπτικά συστατικά του εδάφους θα συσσωρευτούν στη μέση και κάτω κλίση, σχηματίζοντας ένα παχύ στρώμα χούμου. που προέρχονται από μικροοργανισμούς.Η έρευνα διαπίστωσε ότι η κάλυψη και η ποικιλότητα της βλάστησης στη μέση και κάτω πλαγιά ήταν υψηλή, αλλά η ομοιογένεια ήταν χαμηλή, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε ανομοιόμορφη κατανομή των επιφανειακών θρεπτικών ουσιών. Ένα παχύ στρώμα χούμου συγκρατεί το νερό και οι οργανισμοί του εδάφους είναι ενεργοί. Όλα αυτά επιταχύνουν την αποσύνθεση της οργανικής ύλης στο έδαφος.
Η περιεκτικότητα σε αλκάλιο υδρολυμένο άζωτο των σιδηροδρόμων ανηφορικής, μεσαίας και κατηφορικής κλίσης ήταν υψηλότερη από αυτή της φυσικής κλίσης, υποδεικνύοντας ότι ο ρυθμός ανοργανοποίησης του οργανικού αζώτου της κλίσης του σιδηροδρόμου ήταν σημαντικά υψηλότερος από αυτόν της φυσικής κλίσης. αδρανή και όσο μεγαλύτερη ήταν η δεξαμενή ανοργανοποιημένου οργανικού αζώτου60,61.Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης 62, η περιεκτικότητα μικρών σωματιδίων στο έδαφος των πλαγιών των σιδηροδρόμων ήταν σημαντικά υψηλότερη από αυτή των φυσικών κλίσεων. Ως εκ τούτου, πρέπει να ληφθούν κατάλληλα μέτρα για να αυξηθεί η περιεκτικότητα σε λίπασμα και να βελτιωθεί η περιεκτικότητα σε λίπασμα και οργανική ύλη. του εδάφους. Τα απόβλητα του διαθέσιμου φωσφόρου και του διαθέσιμου καλίου που προκαλούνται από την επιφανειακή απορροή αντιπροσώπευαν το 77,27% έως 99,79% της συνολικής απώλειας κλίσης του σιδηροδρόμου. Η επιφανειακή απορροή μπορεί να είναι ο κύριος παράγοντας της διαθέσιμης απώλειας θρεπτικών στοιχείων σε εδάφη με κλίση63,64,65.
Όπως φαίνεται στον Πίνακα 4, υπήρχε σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ της θέσης κλίσης και του διαθέσιμου φωσφόρου (R2=0,948) και η συσχέτιση μεταξύ της θέσης κλίσης και του διαθέσιμου καλίου ήταν η ίδια (R2=0,898). Δείχνει ότι η θέση κλίσης επηρεάζει την περιεκτικότητα σε διαθέσιμο φώσφορο και σε διαθέσιμο κάλιο.
Η κλίση είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την περιεκτικότητα σε οργανική ουσία του εδάφους και τον εμπλουτισμό αζώτου66, και όσο μικρότερη είναι η κλίση, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός εμπλουτισμού. είναι ευεργετικές για τη στερέωση του διαθέσιμου φωσφόρου και του διαθέσιμου καλίου στο έδαφος. Ως εκ τούτου, υπήρξε σημαντική συσχέτιση μεταξύ της θέσης κλίσης και του διαθέσιμου φωσφόρου, και της θέσης κλίσης και του διαθέσιμου καλίου.
Προκειμένου να διευκρινιστεί η σχέση μεταξύ των θρεπτικών ουσιών του εδάφους και της διάβρωσης του εδάφους, είναι απαραίτητο να αναλυθεί η συσχέτιση. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 5, το δυναμικό οξειδοαναγωγής συσχετίστηκε σημαντικά αρνητικά με το διαθέσιμο άζωτο (R2 = -0,845) και σημαντικά θετικά συσχετίστηκε με τον διαθέσιμο φώσφορο (R2 = 0.842) και το διαθέσιμο δυναμικό redox (Redox, 9, το red200). Το οποίο συνήθως επηρεάζεται από ορισμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες του εδάφους και στη συνέχεια επηρεάζει μια σειρά από ιδιότητες του εδάφους. Ως εκ τούτου, είναι ένας σημαντικός παράγοντας στον καθορισμό της κατεύθυνσης του μετασχηματισμού των θρεπτικών στοιχείων του εδάφους67. Οι διαφορετικές ιδιότητες οξειδοαναγωγής μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικές καταστάσεις και διαθεσιμότητα θρεπτικών παραγόντων.
Εκτός από τις ιδιότητες των μετάλλων, το δυναμικό διάβρωσης σχετίζεται επίσης με τις ιδιότητες του εδάφους. Το δυναμικό διάβρωσης συσχετίστηκε σημαντικά αρνητικά με την οργανική ύλη, υποδεικνύοντας ότι η οργανική ύλη είχε σημαντική επίδραση στο δυναμικό διάβρωσης.Επιπλέον, η οργανική ύλη συσχετίστηκε επίσης σημαντικά αρνητικά με δυναμική βαθμίδα (SN) (R2=-0,713) και θειικά ιόντα (R71=-0). και θειικό ιόν.. Υπήρξε σημαντική αρνητική συσχέτιση μεταξύ του pH του εδάφους και του διαθέσιμου καλίου (R2 = -0,728).
Το διαθέσιμο άζωτο συσχετίστηκε σημαντικά αρνητικά με τα ολικά διαλυτά άλατα και τα ιόντα χλωρίου και ο διαθέσιμος φώσφορος και το διαθέσιμο κάλιο συσχετίστηκαν σημαντικά θετικά με τα συνολικά διαλυτά άλατα και ιόντα χλωρίου. Αυτό έδειξε ότι η διαθέσιμη περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά επηρέασε σημαντικά την ποσότητα των συνολικών διαλυτών αλάτων και ιόντων χλωρίου στο έδαφος. Το ολικό άζωτο συσχετίστηκε σημαντικά αρνητικά με το θειικό ιόν και σημαντικά θετικά με το διττανθρακικό, υποδεικνύοντας ότι το ολικό άζωτο είχε επίδραση στην περιεκτικότητα σε θειικά και διττανθρακικά. Τα φυτά έχουν μικρή ζήτηση για θειικά ιόντα και διττανθρακικά ιόντα. τη διαθεσιμότητα αζώτου στο έδαφος. Επομένως, η κατάλληλη αύξηση της περιεκτικότητας σε διαθέσιμο άζωτο και χούμο στο έδαφος είναι ευεργετική για τη μείωση της διαβρωτικής ικανότητας του εδάφους.
Το έδαφος είναι ένα σύστημα με πολύπλοκη σύνθεση και ιδιότητες.Η διαβρωτική ικανότητα του εδάφους είναι το αποτέλεσμα της συνεργιστικής δράσης πολλών παραγόντων.Επομένως, χρησιμοποιείται γενικά μια ολοκληρωμένη μέθοδος αξιολόγησης για την αξιολόγηση της διαβρωτικής ικανότητας του εδάφους. Με αναφορά στον «Κώδικα για Έρευνα Γεωτεχνικής Μηχανικής» (GB50021-94) και στις μεθόδους δοκιμής του China Soil Corrosion Test Network, ο βαθμός διάβρωσης του εδάφους μπορεί να αξιολογηθεί διεξοδικά σύμφωνα με τα ακόλουθα πρότυπα: (1) Η αξιολόγηση είναι ασθενής διάβρωση ή ισχυρή διάβρωση.(2) εάν δεν υπάρχει ισχυρή διάβρωση, αξιολογείται ως μέτρια διάβρωση.(3) εάν υπάρχουν ένα ή δύο σημεία ισχυρής διάβρωσης, αξιολογείται ως ισχυρή διάβρωση.(4) εάν υπάρχουν 3 ή περισσότερα σημεία ισχυρής διάβρωσης, αξιολογείται ως ισχυρή διάβρωση για σοβαρή διάβρωση.
Σύμφωνα με την ειδική αντίσταση του εδάφους, το δυναμικό οξειδοαναγωγής, την περιεκτικότητα σε νερό, την περιεκτικότητα σε αλάτι, την τιμή του pH και την περιεκτικότητα σε Cl- και SO42-, αξιολογήθηκαν διεξοδικά οι βαθμοί διάβρωσης των δειγμάτων εδάφους σε διάφορες πλαγιές. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι τα εδάφη σε όλες τις πλαγιές είναι εξαιρετικά διαβρωτικά.
Το δυναμικό διάβρωσης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση του διχτυού προστασίας πλαγιών. Τα δυναμικά διάβρωσης των τριών κλίσεων είναι όλα χαμηλότερα από -200 mv, το οποίο έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στη διάβρωση του ανηφορικού μεταλλικού πλέγματος. Η κλίση δυναμικού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κριθεί το μέγεθος του αδέσποτου ρεύματος στο έδαφος. Ειδικά στις μεσαίες πλαγιές. Η συνολική περιεκτικότητα σε διαλυτό αλάτι στα εδάφη των άνω, μεσαίων και κάτω πλαγιών ήταν όλα πάνω από 500 mg/kg, και η επίδραση διάβρωσης στο προστατευτικό δίχτυ πλαγιών ήταν μέτρια. Η περιεκτικότητα σε νερό του εδάφους είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη διάβρωση των μεταλλικών ματιών στη μεσαία κλίση και η πρόσκρουση είναι μεγαλύτερη από τη διάβρωση. πιο άφθονο σε έδαφος με μεσαία κλίση, γεγονός που δείχνει ότι υπάρχουν συχνές μικροβιακές δραστηριότητες και ταχεία ανάπτυξη των φυτών.
Η έρευνα δείχνει ότι το δυναμικό διάβρωσης, η δυναμική κλίση, η συνολική περιεκτικότητα σε διαλυτά άλατα και η περιεκτικότητα σε νερό είναι οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση του εδάφους στις τρεις πλαγιές και η διαβρωτική ικανότητα του εδάφους αξιολογείται ως ισχυρή. είναι ευεργετικό για τη μείωση της διάβρωσης του εδάφους, τη διευκόλυνση της ανάπτυξης των φυτών και, τέλος, τη σταθεροποίηση της κλίσης.
Πώς να αναφέρετε αυτό το άρθρο: Chen, J. et al.Επιδράσεις της σύνθεσης του εδάφους και της ηλεκτροχημείας στη διάβρωση του δικτύου πλαγιών βράχου κατά μήκος μιας κινεζικής σιδηροδρομικής γραμμής.science.Rep.5, 14939;doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Δυναμικά χαρακτηριστικά κλίσεων σιδηροδρομικού υποβάθρου υπό διέγερση σεισμού.φυσική καταστροφή.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al. Ανάλυση τυπικών ζημιών από σεισμό σε αυτοκινητόδρομους στη σεισμόπληκτη περιοχή Wenchuan της επαρχίας Sichuan[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Ανάλυση σεισμικής βλάβης και αντίμετρα γεφυρών αυτοκινητόδρομων στον σεισμό Wenchuan.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Η επίδραση του σεισμού Chichi στις κατολισθήσεις που προκαλούνται από επακόλουθες βροχοπτώσεις στην κεντρική Ταϊβάν.Engineering Geology.86, 87–101 (2006).
Koi, T. και συνεργάτες.
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. A review of research on seismic stability analysis of geotechnical slopes.Earthquake Engineering and Engineering Vibration.25, 164–171 (2005).
Yue Ping, Έρευνα για τους γεωλογικούς κινδύνους που προκλήθηκαν από τον σεισμό Wenchuan στο Sichuan.Journal of Engineering Geology 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Slope protection with vegetation: root mechanics of some tropical plants.International Journal of Physical Sciences.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Τοπογραφικές επιδράσεις σε τροπικά χαμηλά ορεινά δάση κάτω από διαφορετικές γεωλογικές συνθήκες στο όρος Kinabalu, Borneo.Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Ιδανικά χαρακτηριστικά ριζών φυτών για την προστασία φυσικών και κατασκευασμένων πλαγιών από κατολισθήσεις. Plants and Soils, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Effects of grass roots on topsoil eodibility κατά τη διάρκεια συγκεντρωμένης ροής.Geomorphology 76, 54-67 (2006).