תודה שביקרת ב-Nature.com.לגרסת הדפדפן שבה אתה משתמש יש תמיכה מוגבלת ב-CSS.לחוויה הטובה ביותר, אנו ממליצים להשתמש בדפדפן מעודכן (או לכבות את מצב התאימות ב-Internet Explorer). בינתיים, כדי להבטיח תמיכה מתמשכת, נציג את האתר ללא סגנונות ו-JavaScript.
נטילת מדרון הרכבת סוי-צ'ונגצ'ינג כאובייקט המחקר, התנגדות הקרקע, אלקטרוכימיה של הקרקע (פוטנציאל קורוזיה, פוטנציאל חיזור, שיפוע פוטנציאלי ו-pH), אניוני קרקע (סך כל מלחים מסיסים, Cl-, SO42- ו) ותזונת קרקע. (תכולת לחות, חומר אורגני, חנקן סה"כ זמין תחת עציץ ניטרו-הידרו-אלקלי זמין תחת עציץ שונה, אלקלי-הידרו-הידרו) דרגת הרוזיה מוערכת על פי האינדיקטורים האישיים והאינדיקטורים המקיפים של קרקע מלאכותית. בהשוואה לגורמים אחרים, למים יש את ההשפעה הגדולה ביותר על הקורוזיה של רשת ההגנה על המדרון, ואחריה תכולת האניונים. סך המלח המסיס משפיע באופן מתון על הקורוזיה של רשת ההגנה על המדרון, ולזרם התועה יש השפעה מתונה על המדרון של ההגנה על קורו, כך שהדגימה התועה הייתה בעלת השפעת ההגנה על קורו. הוערך בצורה יעילה, והקורוזיה במדרון העליון הייתה מתונה, והקורוזיה במדרונות האמצעיים והתחתונים הייתה חזקה. החומר האורגני בקרקע היה בקורלציה מובהקת עם השיפוע הפוטנציאלי. חנקן זמין, אשלגן זמין וזרחן זמין היו בקורלציה מובהקת עם אניונים. התפלגות הקרקע קשורה לסוג חומרי הזנה של הקרקע באופן עקיף.
בעת בניית מסילות ברזל, כבישים מהירים ומתקני שמירת מים, פתחי הרים הם לעתים קרובות בלתי נמנעים. בשל ההרים בדרום מערב, בניית מסילות הברזל של סין דורשת חפירה רבה של ההר. היא הורסת את האדמה והצמחייה המקורית, ויוצרות מדרונות סלעיים חשופים. מצב זה מוביל למפולות ושחיקת קרקע, הבטיחות של כבישי הרכבת, ובכך מאיים על בטיחות הכבישים של מסילות 1. 2, 2008 רעידת אדמה ונצ'ואן. מפולות אדמה הפכו לאסון רעידת אדמה בתפוצה רחבה וחמורה1.בהערכת 2008 של 4,243 ק"מ של כבישי תא מנוע מרכזיים במחוז סצ'ואן, היו 1,736 אסונות רעידת אדמה קשים בכבישים ובקירות תומכים של מדרון, המהווים 39.76% מהאורך הכולל של ההערכה. הפסדים כלכליים ישירים כתוצאה מנזקי כבישים עולים על 528, מיליארד yuear. מפגעים יכולים להימשך לפחות 10 שנים (רעידת אדמה בטייוואן) ואפילו עד 40-50 שנים (רעידת אדמה בקנטו ביפן)4,5. שיפוע הוא הגורם העיקרי המשפיע על סכנת רעידת אדמה6,7. לכן, יש צורך לשמור על שיפוע הכביש ולחזק את יציבותו. צמחים ממלאים תפקיד בהגנה במדרון נוף ובמדרון 8, ללא תחליף, ללא תחליף. במדרונות הסלע אין הצטברות של גורמים תזונתיים כגון חומר אורגני, חנקן, זרחן ואשלגן, ואין להם את סביבת הקרקע הדרושה לצמיחת הצמחייה. עקב גורמים כגון מדרון גדול ושחיקת גשם, אדמת המדרון אובדת בקלות. סביבת המדרון קשה, חסרה את התנאים הדרושים לצמיחת הצמחים, ולכן חומר תמיכה בשיפוע 9. הקרקע המלאכותית המשמשת לריסוס מורכבת מאבן כתוש, אדמת אדמה חקלאית, קש, דשן מורכב, חומר שומר מים ודבק (הדבקים הנפוצים כוללים צמנט פורטלנד, דבק אורגני ואספלט הוא פרופורציה טכנית של חומר מתחלב, לאחר מכן יש לתקן את הבר בחומר מתחלב. חוט מיטה עם מסמרות וברגי עיגון, ולבסוף לרסס אדמה מלאכותית המכילה זרעים על המדרון עם מרסס מיוחד. רשת מתכת בצורת יהלום 14# מגולוונת מלאה משמשת בעיקר, עם תקן רשת של 5 ס"מ × 5 ס"מ ובקוטר של 2 מ"מ. רשת המתכת מאפשרת למטריצת האדמה הניתנת לאדמה על פני השטח של מתכת כפולה בצורת סלע כהה. , כי הקרקע עצמה היא אלקטרוליט, ומידת הקורוזיה תלויה במאפייני הקרקע. להערכת גורמי קורוזיה בקרקע יש משמעות רבה להערכת שחיקת רשת מתכת הנגרמת על ידי קרקע וביטול סכנות למפולות.
מאמינים ששורשי צמחים ממלאים תפקיד מכריע בייצוב מדרונות ובקרת שחיקה10,11,12,13,14.כדי לייצב מדרונות מפני מפולות קרקע רדודות, ניתן להשתמש בצמחייה מכיוון ששורשי צמחים יכולים לתקן את האדמה כדי למנוע מפולות לשמש כלונסאות חיזוק בקרקע. התפתחות דפוסי ארכיטקטורת שורשים מונעת על ידי גנים, וסביבת הקרקע ממלאת תפקיד מכריע בתהליכים אלו. קורוזיה למתכות משתנה עם סביבת הקרקע20. מידת הקורוזיה של מתכות בקרקע יכולה לנוע בין התמוססות מהירה למדי להשפעה זניחה21. התוצאה הבין-טבעית של קרקע אמיתית היא שונה מאוד מהסביבה הטבעית של אדמה אמיתית. ואורגניזמים שונים על פני עשרות מיליוני שנים22,23,24.לפני שהצמחייה העצית יוצרת מערכת שורשים ומערכת אקולוגית יציבה, האם רשת המתכת בשילוב מדרון הסלע והאדמה המלאכותית יכולה לתפקד בבטחה קשורה ישירות להתפתחות הכלכלה הטבעית, בטיחות החיים ושיפור הסביבה האקולוגית.
עם זאת, קורוזיה של מתכות עלולה להוביל להפסדים עצומים. על פי סקר שנערך בסין בתחילת שנות השמונים על מכונות כימיות ותעשיות אחרות, הפסדים שנגרמו כתוצאה מקורוזיה מתכת היוו 4% מערך התפוקה הכולל. לכן, ישנה משמעות רבה לחקור את מנגנון הקורוזיה ולנקוט אמצעי הגנה לבנייה כלכלית של מיקרואורגניזמים וגזים מוצקים. רכבו חומרים, וזרמים תועים יכולים גם לגרום לקורוזיה. לכן, חשוב למנוע קורוזיה של מתכות קבורות באדמה. נכון להיום, המחקר על קורוזיה מתכת קבורה מתמקד בעיקר ב(1) גורמים המשפיעים על קורוזית מתכת קבורה25;(2) שיטות הגנה ממתכת26,27;(3) שיטות שיפוט למידת קורוזיית המתכת28;קורוזיה במדיות שונות. עם זאת, כל הקרקעות במחקר היו טבעיות ועברו מספיק תהליכי היווצרות קרקע. עם זאת, אין דיווח על שחיקת קרקע מלאכותית של מדרונות סלע מסילה.
בהשוואה לאמצעי מאכל אחרים, לאדמה מלאכותית יש מאפיינים של חוסר נזילות, הטרוגניות, עונתיות ואזוריות. קורוזיה מתכת בקרקעות מלאכותיות נגרמת על ידי אינטראקציות אלקטרוכימיות בין מתכות וקרקעות מלאכותיות. בנוסף לגורמים מולדים, קצב קורוזית המתכות תלוי גם בתוכן הפרט, שילוב של חמצן בסביבה או שילוב של חמצן בסביבה או שילוב של חמצן בסביבה. תכולת מלח בל, תכולת יוני ומתכת, pH, חיידקי אדמה30,31,32.
במשך 30 שנות תרגול, השאלה כיצד לשמר לצמיתות קרקעות מלאכותיות במדרונות סלעיים הייתה בעיה33. שיחים או עצים לא יכולים לצמוח על מדרונות מסוימים לאחר 10 שנות טיפול ידני עקב שחיקת קרקע. הלכלוך על פני רשת המתכת נשטף במקומות מסוימים. עקב קורוזיה, חלק מהרשתות מתכת נסדקו ומתחתן כל כך נסדקות ומתחתן. קורוזיה של מדרון רכבת מתמקדת בעיקר בקורוזיה של רשת הארקה של תחנת הרכבת, קורוזיה של זרם תועה שנוצר על ידי רכבת קלה, וקורוזיה של גשרי רכבת34,35, פסים וציוד רכב אחר36. לא היו דיווחים על קורוזיה של רשת מתכת הגנת מדרון הרכבת. מאמר זה חוקר את המאפיינים הפיזיקליים, הכימיים והאלקטרוכימיים של הכבישים הדרומיים והאלקטרוכימיים. , במטרה לחזות קורוזיה מתכת על ידי הערכת תכונות הקרקע ולספק בסיס תיאורטי ומעשי לשיקום מערכת אקולוגית בקרקע ושיקום מלאכותי.שיפוע מלאכותי.
אתר הניסוי ממוקם באזור ההררי של סצ'ואן (30°32′N, 105°32′E) ליד תחנת הרכבת סוינינג. האזור ממוקם באמצע אגן סצ'ואן, עם הרים וגבעות נמוכים, עם מבנה גיאולוגי פשוט ושטח שטוח. השחיקה, החיתוך והצטברות הסלעים הינם בעיקר גבעה טהורה והצטברות של סלע מים. שלמות חול ואבן בוץ. השלמות ירודה, והסלע הוא מבנה גושי. באזור המחקר יש אקלים מונסון לח סובטרופי עם מאפיינים עונתיים של תחילת האביב, קיץ חם, סתיו קצר וסוף החורף. המשקעים בשפע, משאבי האור והחום בשפע, התקופה נטולת הכפור היא ארוכה (285 ימים בממוצע), הטמפרטורה הממוצעת היא 1 מעלות צלזיוס, הטמפרטורה הממוצעת היא 1, הטמפרטורה הממוצעת של החודש. 27.2 מעלות צלזיוס, והטמפרטורה המקסימלית הקיצונית היא 39.3 מעלות צלזיוס. החודש הקר ביותר הוא ינואר (הטמפרטורה הממוצעת היא 6.5 מעלות צלזיוס), הטמפרטורה המינימלית הקיצונית היא -3.8 מעלות צלזיוס, וכמות המשקעים השנתית הממוצעת היא 920 מ"מ, מרוכזת בעיקר ביולי ואוגוסט. כמות המשקעים באביב, בקיץ, בסתיו ובחורף משתנה מאוד.שיעור המשקעים בכל עונה בשנה הוא 19-21%, 51-54%, 22-24% ו-4-5% בהתאמה.
אתר המחקר הוא בשיפוע של כ-45° במדרון של רכבת יו-סוי שנבנתה בשנת 2003. באפריל 2012 הוא פנה דרומה במרחק של קילומטר אחד מתחנת הרכבת סוינינג.המדרון הטבעי שימש כבקרה. השיקום האקולוגי של המדרון מאמץ את טכנולוגיית ריסוס הקרקע של כיסוי זר על הקרקע לשיקום אקולוגי. בהתאם לגובה מדרון הצד של הרכבת, ניתן לחלק את המדרון לשיפוע, אמצע שיפוע ומורד (איור 2). היות והעובי של המדרון של החיתוך הוא בערך 1 סדר החתך. תוצרי הקרקע של רשת מתכת האדמה, אנו משתמשים רק באת נירוסטה כדי לקחת את פני האדמה 0-8 ס"מ. ארבע שכפולים נקבעו עבור כל מיקום מדרון, עם 15-20 נקודות דגימה אקראיות לכל שכפול. כל שכפול הוא תערובת של 15-20 שנקבע באופן אקראי מ-S בצורת קו דגימה של נקודות דגימה של פוליאתילן טריים ב-50 גרם דגימה טריים. לעיבוד. האדמה מיובשת באוויר באופן טבעי, ואת החצץ ושאריות החי והצומח אוספים, נמעכים במקל אגת ומסננים במסננת ניילון 20 רשת ו-100 רשת למעט החלקיקים הגסים.
התנגדות הקרקע נמדדה על ידי בודק התנגדות הארקה של VICTOR4106 המיוצר על ידי חברת Shengli Instrument;התנגדות הקרקע נמדדה בשטח;לחות הקרקע נמדדה בשיטת הייבוש. מכשיר ה-MV/pH הדיגיטלי הנייד DMP-2 כולל עכבת כניסה גבוהה למדידת פוטנציאל קורוזיה בקרקע. פוטנציאל שיפוע ופוטנציאל חיזור נקבעו על ידי DMP-2 נייד דיגיטלי mv/pH, סך המלח המסיס באדמה נקבע על ידי שיטת ייבוש שאריות בשיטת כלוריד בשיטת AgMo, (תכולת כלוריד ב-soilhr). נקבע על ידי שיטת טיטרציה עקיפה של EDTA, שיטת טיטרציה עם אינדיקטור כפול לקביעת פחמת קרקע וביקרבונט, שיטת חימום חמצון אשלגן דיכרומט לקביעת חומר אורגני בקרקע, שיטת דיפוזיה של תמיסה אלקלית לקביעת חנקן הידרוליזה אלקלית בקרקע, עיכול H2SO4-HClO4 Mo-Sb קולורימטרית בשיטת sophorusil זמין בשיטת sophorusil זמין בשיטת sophosphorus (כולל תכולת sophosphorus. 05 מול/ליטר תמיסת NaHCO3 כחומר מיצוי), ותכולת האשלגן הכוללת באדמה נקבעה על ידי פוטומטריית היתוך-להבה של נתרן הידרוקסיד.
נתוני הניסוי בוצעו בשיטתיות בתחילה. SPSS Statistics 20 שימש לביצוע ממוצע, סטיית תקן, ANOVA חד כיווני וניתוח מתאם אנושי.
טבלה 1 מציגה את המאפיינים האלקטרו-מכאניים, אניונים וחומרי מזון של קרקעות עם שיפועים שונים. פוטנציאל הקורוזיה, התנגדות הקרקע ושיפוע הפוטנציאל מזרח-מערב של מדרונות שונים היו כולם משמעותיים (P < 0.05). פוטנציאל החיזור של ירידה, שיפוע אמצע ושיפוע טבעי היו משמעותיים (P < 0.05, שיפוע הפוטנציאל הפוטנציאלי למעלה הוא שיפוע הפוטנציאל ה-south, הפוטנציאל למעלה >מדרון מטה>מדרון אמצעי.ערך ה-pH של הקרקע היה בסדר ירידה>עלייה>מדרון אמצע>מדרון טבעי. סך המלח מסיס, השיפוע הטבעי היה גבוה משמעותית משיפוע הרכבת (P < 0.05). תכולת המלח המסיס הכוללת של אדמת מדרון הרכבת בדרגה שלישית היא מעל 500 מ"ג/ק"ג של מלח מתכת, ותכולת המלח הסולו מתונה, ותכולת המלח הסולו מתונה. היה הגבוה ביותר בשיפוע הטבעי והנמוך ביותר במדרון במורד (P < 0.05). תכולת החנקן הכוללת הייתה הגבוהה ביותר במדרון האמצעי והנמוכה ביותר במדרון העלייה;תכולת החנקן הזמינה הייתה הגבוהה ביותר במורד ובמדרון האמצעי, והנמוכה ביותר במדרון הטבעי;תכולת החנקן הכוללת במעלה ובמורד הרכבת הייתה נמוכה יותר, אך תכולת החנקן הזמין הייתה גבוהה יותר. הדבר מצביע על כך שקצב מינרליזציה של חנקן אורגני במעלה ובמורד הוא מהיר. תכולת האשלגן הזמינה זהה לזרחן הזמין.
התנגדות קרקע היא מדד המצביע על מוליכות חשמלית ופרמטר בסיסי לשיפוט קורוזיה בקרקע. גורמים המשפיעים על התנגדות הקרקע כוללים תכולת לחות, תכולת מלח מסיס הכוללת, pH, מרקם קרקע, טמפרטורה, תכולת חומרים אורגניים, טמפרטורת קרקע ואטימות. באופן כללי, קרקעות עם התנגדות קורוזיבית נמוכה יותר, שופטות התנגדות קורוזיבית נמוכה יותר. ity היא שיטה הנפוצה במדינות שונות. טבלה 1 מציגה את הקריטריונים להערכת דרגת קורוזיביות עבור כל מדד בודד37,38.
על פי תוצאות הבדיקה והסטנדרטים בארצי (טבלה 1), אם מידת קורוזיביות הקרקע מוערכת רק על ידי התנגדות הקרקע, האדמה במדרון העלייה היא קורוזיבית מאוד;האדמה במדרון המורד היא קורוזיבית במידה;קורוזיביות הקרקע במדרון האמצעי ובשיפוע הטבעי נמוכה יחסית וחלשה.
עמידות הקרקע של מדרון העלייה נמוכה משמעותית מזו של חלקים אחרים של המדרון, שעלולה להיגרם משחיקת גשם. הקרקע העליונה בשיפוע זורמת אל המדרון האמצעי עם המים, כך שרשת ההגנה של שיפוע המתכת בשיפוע צמודה לקרקע העליונה. חלק מרשתות המתכת נחשפו באוויר ואף נתלו באוויר.מרווח הערימות היה 3 מ';עומק נסיעת כלונסאות היה מתחת ל-15 ס"מ. רשת מתכת חשופה וחלודה מתקלפת עלולים להפריע לתוצאות המדידה. לכן, אין זה מהימן להעריך את קורוזיביות הקרקע רק לפי מדד התנגדות הקרקע. בהערכה המקיפה של קורוזיה, התנגדות הקרקע של שיפוע אינה נחשבת.
בשל הלחות היחסית הגבוהה, האוויר הלח רב-שנתי באזור סצ'ואן גורם לרשת המתכת החשופה לאוויר לשחית יותר מאשר רשת המתכת הקבורה באדמה. קשה ליצור מערכת שורשים במעלה הגבעה כדי למצק את הקרקע. יחד עם זאת, גידול צמחים יכול גם לשפר את איכות הקרקע ולהגדיל את תכולת החומוס באדמה, אשר לא רק יכול לשמר מים, אלא גם לספק סביבה טובה לצמיחה ורבייה של בעלי חיים וצמחים, ובכך להפחית את אובדן הקרקע. לכן, בשלב מוקדם של הבנייה, יש להוסיף עוד זרעים עציים ולהמשיך לכסות את הזרעים העצים עם סרט להגנה, כדי להפחית את השחיקה של הקרקע במורד על ידי מי גשמים.
פוטנציאל הקורוזיה הוא גורם חשוב המשפיע על הקורוזיה של רשת ההגנה על המדרון במדרון התלת-מפלסי, ויש לו את ההשפעה הגדולה ביותר על המדרון בעלייה (טבלה 2). בתנאים רגילים, פוטנציאל הקורוזיה אינו משתנה הרבה בסביבה נתונה. מערכת ההובלה של הרכבות במדינה שלי השיגה חשמל בקנה מידה גדול, ולא ניתן להתעלם מהקורוזיה של מתכות קבורות הנגרמות כתוצאה מדליפה זרם ישירה ממסילות מסילות חשמל.כאשר שיפוע הפוטנציאל הוא בטווח של 0.5 mv/m עד 5.0 mv/m, זרם התועה בינוני;כאשר שיפוע הפוטנציאל גדול מ-5.0 mv/m , רמת הזרם התועה גבוהה. הטווח הצף של שיפוע הפוטנציאל (EW) של המדרון האמצעי, המדרון העליון והמורד מוצג באיור 3. במונחים של הטווח הצף, ישנם זרמי תועה מתונים במזרח-מערב ובכיוון צפון-דרום משפיעים על הכיוון האמצעי-דרום של הכיוון האמצעי לדרום. של רשתות מתכת במדרון האמצעי ובמדרון המורד, במיוחד במדרון האמצעי.
באופן כללי, פוטנציאל חיזור קרקע (Eh) מעל 400 mV מציין את יכולת החמצון, מעל 0-200 mV הוא יכולת צמצום בינונית, ומתחת ל-0 mV הוא יכולת הפחתה גדולה. ככל שפוטנציאל החיזור בקרקע נמוך יותר, כך גדלה יכולת הקורוזיה של מיקרואורגניזמים בקרקע למתכות44. ניתן לחזות את הפוטנציאל החיזור ה-redox כל כך ממצא כך את הפוטנציאל החיזור ה-corroil. מבין שלושת המדרונות היה גדול מ-500 mv, ורמת הקורוזיה הייתה קטנה מאוד. זה מראה שמצב אוורור הקרקע של אדמת המדרון הוא טוב, מה שלא תורם לקורוזיה של מיקרואורגניזמים אנאירוביים בקרקע.
מחקרים קודמים מצאו כי השפעת ה-pH של הקרקע על שחיקת הקרקע ברורה. עם תנודת ערך ה-pH, קצב הקורוזיה של חומרי מתכת מושפע באופן משמעותי. ה-pH של הקרקע קשור קשר הדוק לאזור ולמיקרואורגניזמים באדמה45,46,47. באופן כללי, ההשפעה של הקרקע על הקורוזיה של חומרי המתכת הבסיסיים היא לא ברורה של כל חומרי המתכת הבסיסיים, ולכן ה-pH הוא לא ברור של כל חומרי המתכת הבסיסיים. כך שהשפעת ה-pH על הקורוזיה של רשת המתכת חלשה.
כפי שניתן לראות מטבלה 3, ניתוח המתאם מראה כי פוטנציאל החיזור ומיקום השיפוע נמצאים בקורלציה חיובית מובהקת (R2 = 0.858), פוטנציאל הקורוזיה והשיפוע הפוטנציאלי (SN) נמצאים בקורלציה חיובית באופן מובהק (R2 = 0.755), ופוטנציאל החיזור ושיפוע הפוטנציאל (SN 0.7) מתואמים באופן מובהק חיובי (R525).היה מתאם שלילי מובהק בין פוטנציאל ל-pH (R2 = -0.724). מיקום השיפוע היה בקורלציה חיובית משמעותית עם פוטנציאל החיזור. זה מראה שיש הבדלים במיקרו-סביבה של מיקומי מדרון שונים, ומיקרואורגניזמים בקרקע קשורים קשר הדוק לפוטנציאל חיזור48, 49, 50. פוטנציאל החיזור היה מתואם באופן מובהק עם pH51, קשר שלילי עם pH51, 2. תמיד משתנה באופן סינכרוני במהלך תהליך חיזור הקרקע, אבל היה קשר ליניארי שלילי. פוטנציאל קורוזיה מתכת יכול לייצג את היכולת היחסית לצבור ולאבד אלקטרונים. למרות שפוטנציאל הקורוזיה היה בקורלציה חיובית משמעותית עם שיפוע הפוטנציאל (SN), שיפוע הפוטנציאל עשוי להיגרם מאובדן קל של אלקטרונים על ידי המתכת.
תכולת המלח המסיסים של הקרקע קשורה קשר הדוק לקורוזיביות של הקרקע. באופן כללי, ככל שמליחות הקרקע גבוהה יותר, התנגדות הקרקע נמוכה יותר, ובכך מגבירה את עמידות הקרקע. באלקטרוליטים בקרקע, לא רק האניונים והטווחים המשתנים, אלא גם השפעות הקורוזיה הן בעיקר קרבונטים, כלורידים וסוללות סולפטיות אחרות משפיעות באופן עקיף על תכולת המלח הכוללת. כגון השפעת פוטנציאל האלקטרודה במתכות ומסיסות חמצן בקרקע53.
רוב היונים המסיסים המפורקים במלח בקרקע אינם משתתפים ישירות בתגובות אלקטרוכימיות, אלא משפיעים על קורוזיה של מתכות באמצעות התנגדות הקרקע. ככל שמליחות הקרקע גבוהה יותר, כך מוליכות הקרקע חזקה יותר וסחיקת הקרקע חזקה יותר. תכולת מליחות הקרקע במדרונות טבעיים גבוהה משמעותית מזו של מדרונות הרכבת, שעלולים להיות בעלי שיפועים טבעיים בשל שיפועים טבעיים לכך. ושימור מים. סיבה נוספת עשויה להיות שהמדרון הטבעי חווה היווצרות קרקע בוגרת (חומר אב קרקע שנוצר בלייית סלעים), אך אדמת מדרון הרכבת מורכבת משברי אבנים כתושות כמטריקס של "אדמה מלאכותית", ולא עברה תהליך היווצרות קרקע מספק.מינרלים לא משתחררים. בנוסף, יוני המלח בקרקע העמוקה של מדרונות טבעיים עלו בפעולה נימית במהלך אידוי פני השטח והצטברו בקרקע פני השטח, וכתוצאה מכך עלייה בתכולת יוני המלח בקרקע פני השטח. עובי הקרקע של מדרון הרכבת הוא פחות מ-20 ס"מ, וכתוצאה מכך חוסר יכולת המלח מהקרקע העליונה להשלים את הקרקע.
ליונים חיוביים (כגון K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ וכו') יש השפעה מועטה על קורוזיה בקרקע, בעוד לאניונים יש תפקיד משמעותי בתהליך האלקטרוכימי של קורוזיה ויש להם השפעה משמעותית על קורוזית המתכת.Cl− יכול להאיץ את קורוזיה של האנודה והוא האניון המאכל ביותר;ככל שתכולת ה-Cl- גבוהה יותר, כך קורוזיית הקרקע חזקה יותר. SO42- לא רק מעודד קורוזיה של פלדה, אלא גם גורם לקורוזיה בחלק מחומרי בטון54. גם מאכל ברזל. בסדרה של ניסויים באדמה חומצית, קצב הקורוזיה נמצא פרופורציונלי לחומציות הקרקע.55. כלוריד וסולפט הם המרכיבים העיקריים של חומרי ממיסים שיכולים להאיץ את המתכת, שמאיצה ישירות את המלח. אובדן משקל rosion של פלדת פחמן בקרקעות אלקליות הוא כמעט פרופורציונלי לתוספת של יוני כלוריד וסולפט56,57.Lee et al.מצא ש-SO42- עשוי לעכב קורוזיה, אך לקדם התפתחות של בורות קורוזיה שכבר נוצרו58.
על פי תקן הערכת קורוזיביות הקרקע ותוצאות הבדיקה, תכולת יוני הכלוריד בכל דגימת קרקע בשיפוע הייתה מעל 100 מ"ג/ק"ג, מה שמעיד על קורוזיביות חזקה של הקרקע. תכולת יוני הסולפט הן במדרונות העלייה והן במורד הגבעה הייתה מעל 200 מ"ג/ק"ג ומתחת ל-500 מ"ג/ק"ג, ותכולת הקרקע הגופרית האמצעית הייתה נמוכה יותר מ-20 מ"ג בשיפוע האמצעי. גרם/ק"ג, וקורוזיה הקרקע חלשה. כאשר תווך הקרקע מכיל ריכוז גבוה, הוא ישתתף בתגובה וייצר אבנית קורוזיה על פני האלקטרודה המתכתית, ובכך יאט את תגובת הקורוזיה. ככל שהריכוז עולה, האבנית עלולה להישבר בפתאומיות, ובכך להאיץ מאוד את קצב הקורוזיה;ככל שהריכוז ממשיך לעלות, אבנית הקורוזיה מכסה את פני אלקטרודת המתכת, וקצב הקורוזיה מראה שוב מגמת האטה.
על פי טבלה 4, המתאם בין שיפוע לאניוני קרקע הראה שיש מתאם חיובי מובהק בין יוני שיפוע וכלוריד (R2=0.836), ומתאם חיובי מובהק בין שיפוע לסך המלחים המסיסים (R2=0.742).
זה מצביע על כך שנגר עילי ושחיקת קרקע עשויים להיות אחראים לשינויים בסך המלחים המסיסים בקרקע. היה מתאם חיובי משמעותי בין סך המלחים המסיסים ליוני כלוריד, אשר עשוי להיות בגלל שסך המלחים המסיסים הם מאגר יוני הכלוריד, ותכולת המלחים המסיסים הכוללת קובעת את תכולת יוני הכלוריד, ולכן אנו יכולים לגרום לתמיסת הכלוריד ב-corrope. של חלק רשת המתכת.
חומר אורגני, חנקן כולל, חנקן זמין, זרחן זמין ואשלגן זמין הם רכיבי התזונה הבסיסיים של הקרקע, המשפיעים על איכות הקרקע ועל ספיגת חומרי ההזנה על ידי מערכת השורשים. חומרי הזנה לקרקע הם גורם חשוב המשפיע על המיקרואורגניזמים בקרקע, ולכן כדאי ללמוד האם קיים מתאם מלא בין הקרקע ל-Rayuroil. 003, מה שאומר שהאדמה המלאכותית חוותה רק 9 שנים של הצטברות חומרים אורגניים. בשל הייחודיות של אדמה מלאכותית, יש צורך בהבנה טובה של החומרים המזינים באדמה מלאכותית.
מהמחקר עולה כי תכולת החומר האורגני היא הגבוהה ביותר באדמת המדרון הטבעי לאחר כל תהליך היווצרות הקרקע. תכולת החומר האורגני בקרקע בשיפוע נמוך הייתה הנמוכה ביותר. עקב השפעת בליה ונגר עילי, חומרי הזנה לקרקע יצטברו במדרון האמצעי ובמורד המדרון, ויצרו שכבה עבה של חומוס לחלקיקי חומר דל, אולם יציבות נמוכה של חומרי אדמה ואיברים נמוכים בקלות. מפורק על ידי מיקרואורגניזמים. הסקר מצא כי כיסוי הצמחייה במדרון האמצעי ובמורד המדרון היו גבוהים, אך ההומוגניות הייתה נמוכה, מה שעלול להוביל לפיזור לא אחיד של חומרים מזינים פני השטח. שכבה עבה של חומוס מחזיקה מים ואורגניזמים בקרקע פעילים. כל זה מאיץ את פירוק החומר האורגני בקרקע.
תכולת החנקן הידרוליזה אלקלי במסילות הברזל במעלה המדרון, במדרון האמצעי ובמדרון היו גבוה יותר מזו של המדרון הטבעי, מה שמעיד על כך שקצב מינרליזציית החנקן האורגני במדרון הרכבת היה גבוה משמעותית מזה של המדרון הטבעי. ככל שהחלקיקים קטנים יותר, כך הקרקע לא יציבה יותר למבנה הקרקע, כך קל יותר לפרק את המיקרואורגניזמים הגדולים במבנה הקרקע, כך קל יותר לפרק את המיקרואורגניזם הגדול יותר. של חנקן אורגני מינרלי60,61. בהתאם לתוצאות המחקר 62, תכולת אגרגטים של חלקיקים קטנים באדמת מדרונות הרכבת הייתה גבוהה משמעותית מזו של מדרונות טבעיים. לפיכך, יש לנקוט באמצעים מתאימים להגדלת תכולת הדשן, החומר האורגני והחנקן באדמת הרכבת כדי לשפר את השיפוע הזמין והזמין של הרכבת. אום שנגרם על ידי נגר עילי היווה 77.27% עד 99.79% מהאובדן הכולל של מדרון הרכבת. נגר עילי עשוי להיות הגורם העיקרי לאובדן חומרי הזנה זמינים בקרקעות בשיפוע63,64,65.
כפי שמוצג בטבלה 4, היה מתאם חיובי מובהק בין מיקום שיפוע לזרחן זמין (R2=0.948), והמתאם בין מיקום שיפוע לאשלגן זמין היה זהה (R2=0.898). הוא מראה כי מיקום השיפוע משפיע על תכולת הזרחן הזמין והאשלגן הזמין בקרקע.
שיפוע הוא גורם חשוב המשפיע על תכולת החומר האורגני בקרקע והעשרת החנקן66, וככל שהשיפוע קטן יותר, כך קצב ההעשרה גדול יותר. להעשרת חומרים מזינים בקרקע, אובדן חומרי הזנה נחלש, והשפעת מיקום המדרון על תכולת החומר האורגני בקרקע והעשרת החנקן הכוללת לא הייתה ברורה. בשיפועים שונים של איברים צמחיים ומספרים שונים של חומצות צמחים על פי שורשי חומצה ומספרים שונים. מועילים לקיבוע זרחן זמין ואשלגן זמין בקרקע. לכן, היה מתאם מובהק בין מיקום שיפוע וזרחן זמין, לבין מיקום שיפוע ואשלגן זמין.
על מנת להבהיר את הקשר בין חומרי הזנה בקרקע לבין קורוזיה של הקרקע, יש צורך לנתח את המתאם. כפי שמוצג בטבלה 5, פוטנציאל החיזור היה מתאם שלילי באופן מובהק עם חנקן זמין (R2 = -0.845) ובמתאם חיובי מובהק עם זרחן זמין (R2 = 0.842 = 0.842) ופוטנציאל ה-redox של פוטנציאל (R20 זמין). שבדרך כלל מושפע מתכונות פיסיקליות וכימיות מסוימות של הקרקע, ולאחר מכן משפיע על סדרה של מאפיינים של הקרקע.לכן, זהו גורם חשוב בקביעת הכיוון של טרנספורמציה של תזונתי בקרקע67.איכויות חיזור שונות עשויות לגרום למצבים שונים ולזמינות של גורמים תזונתיים.לכן, לפוטנציאל החיזור הזמין יש פוטנציאל ניטרו-assiphogen זמין משמעותי, ופוטנציאל ניטרו-אסיבי.
בנוסף לתכונות המתכת, פוטנציאל הקורוזיה קשור גם לתכונות הקרקע. פוטנציאל הקורוזיה היה בקורלציה שלילית באופן מובהק עם חומר אורגני, מה שמעיד על כך שלחומר אורגני הייתה השפעה משמעותית על פוטנציאל הקורוזיה. בנוסף, החומר האורגני היה בקורלציה שלילית באופן מובהק עם שיפוע פוטנציאלי (SN) (R2=-0.713) ויון סולפט המשפיע גם על תכולת פוטנציאל (R71=-0) יון סולפט..היה מתאם שלילי מובהק בין pH הקרקע ואשלגן זמין (R2 = -0.728).
חנקן זמין היה בקורלציה שלילית באופן מובהק עם סך מלחים מסיסים ויוני כלוריד, וזרחן זמין ואשלגן זמין היו בקורלציה חיובית עם סך מלחים מסיסים ויוני כלוריד. זה הצביע על כך שתכולת חומרי הזנה זמינים השפיעה באופן מובהק על כמות המלחים המסיסים ויוני הכלוריד הכוללים באספקת הקרקע, ולא הצטברות של נוטריונים. חנקן טל היה מתאם שלילי באופן מובהק עם יון סולפט, וקורלציה חיובית מובהקת עם ביקרבונט, מה שמעיד על כך שלחנקן הכולל הייתה השפעה על תכולת הסולפט והביקרבונט. לצמחים יש ביקוש מועט ליוני סולפט ויוני ביקרבונט, כך שרובם חופשיים באדמה או נספגים על ידי הקרקע בקולואידים הסולפטיים בקרקע, כך שהם מפחיתים את זמינות הניסולפט וגופרת. של חנקן באדמה.לכן, הגדלת תכולת החנקן והחומוס הזמינים באדמה היא מועילה להפחתת קורוזיביות הקרקע.
אדמה היא מערכת בעלת הרכב ותכונות מורכבות.קורוזיביות בקרקע היא תוצאה של פעולה סינרגטית של גורמים רבים.לכן, בדרך כלל נעשה שימוש בשיטת הערכה מקיפה להערכת קורוזיביות הקרקע. בהתייחס ל"קוד לחקירת הנדסה גיאוטכנית" (GB50021-94) ולשיטות הבדיקה של China Soil Corrosion Test Network, ניתן להעריך באופן מקיף את דרגת קורוזיות הקרקע אם הקורוזיה הבאה היא רק אם הערך שלנו הוא קורוזיה: (1) , אין קורוזיה מתונה או קורוזיה חזקה;(2) אם אין קורוזיה חזקה, היא מוערכת כקורוזיה בינונית;(3) אם יש מקום אחד או שניים של קורוזיה חזקה, זה מוערך כקורוזיה חזקה;(4) אם יש 3 מקומות או יותר של קורוזיה חזקה, זה מוערך כקורוזיה חזקה עבור קורוזיה חמורה.
על פי התנגדות קרקע, פוטנציאל חיזור, תכולת מים, תכולת מלח, ערך pH ותכולת Cl ו-SO42-, דרגות הקורוזיה של דגימות קרקע במדרונות שונים הוערכו באופן מקיף. תוצאות המחקר מראות כי הקרקעות בכל המדרונות הינן קורוזיביות ביותר.
פוטנציאל קורוזיה הוא גורם חשוב המשפיע על הקורוזיה של רשת ההגנה על המדרונות. פוטנציאל הקורוזיה של שלושת המדרונות נמוכים כולם מ-200 mv, אשר משפיעה הכי הרבה על הקורוזיה של רשת המתכת בעלייה. ניתן להשתמש בשיפוע פוטנציאלי כדי לשפוט את גודל זרם תועה באדמה. זרם תועה הוא גורם חשוב במיוחד של מתכת במדרונות האמצעיים ועל המדרונות האמצעיים על המדרונות. תכולת המלח בקרקעות של המדרונות העליונים, האמצעיים והתחתונים הייתה כולן מעל 500 מ"ג/ק"ג, והשפעת הקורוזיה על רשת ההגנה על המדרונות הייתה מתונה. תכולת מי הקרקע היא גורם חשוב המשפיע על קורוזיה של רשתות מתכת במדרון האמצעי ובמורד המדרון, ויש לה השפעה גדולה יותר על הקורוזיה של רשתות ההגנה על המדרונות שישנן כמות גדולה יותר של מיקרובייל, שישנן כמות גדולה יותר של מיקרובייל. פעילות וצמיחה מהירה של צמחים.
המחקר מראה כי פוטנציאל קורוזיה, שיפוע פוטנציאלי, תכולת מלח מסיס הכוללת ותכולת מים הם הגורמים העיקריים המשפיעים על קורוזיה בקרקע בשלושת המדרונות, והקורוזיביות של הקרקע מוערכת כחזקה.הקורוזיה של רשת ההגנה על המדרון היא החמורה ביותר במדרון האמצעי, מה שמספק התייחסות לתכנון נגד קורוזיה של רשת ההגנה על מדרון הרכבת הזמינה ו-fertiler זמין. rosion, להקל על צמיחת הצמח, ולבסוף לייצב את המדרון.
כיצד לצטט מאמר זה: Chen, J. et al. השפעות הרכב הקרקע והאלקטרוכימיה על קורוזיה של רשת מדרון הסלע לאורך קו רכבת סינית. מדע. רפ.5, 14939;doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL מאפיינים דינמיים של מדרונות תת-רכבת תחת עירור רעידת אדמה. אסון טבע.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al.ניתוח של נזקי רעידת אדמה אופייניים של כבישים מהירים באזור מוכה רעידת האדמה של Wenchuan במחוז סצ'ואן[J].Journal Chinese of Rock Mechanics and Engineering.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. ניתוח נזקים סיסמיים ואמצעי נגד של גשרי כביש מהיר ברעידת אדמה ב-Wenchuan.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC השפעת רעידת האדמה בצ'יצ'י על מפולות קרקע שנגרמו בעקבות גשמים שלאחר מכן במרכז טייוואן.Engineering Geology.86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al. השפעות ארוכות טווח של מפולות שנגרמו ברעידת אדמה על ייצור משקעים בקו פרשת מים הררי: אזור Tanzawa, Japan.geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. סקירה של מחקר על ניתוח יציבות סיסמית של מדרונות גיאוטכניים. רעידת אדמה הנדסה ורטט הנדסי.25, 164–171 (2005).
Yue Ping, מחקר על מפגעים גיאולוגיים שנגרמו על ידי רעידת האדמה ונצ'ואן בסצ'ואן.Journal of Engineering Geology 4, 7–12 (2008).
Ali, F. הגנה על מדרון עם צמחייה: מכניקת שורש של כמה צמחים טרופיים. International Journal of Physical Sciences.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. השפעות טופוגרפיות על יערות מונטניים טרופיים בתנאים גיאולוגיים שונים בהר Kinabalu, Borneo. Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al.מאפייני שורש צמחים אידיאליים להגנה על מדרונות טבעיים ומהונדסים מפני מפולות.Plants and Soils, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. השפעות של שורשי עשב על שחיקת הקרקע העליונה במהלך זרימה מרוכזת. Geomorphology 76, 54–67 (2006).