תפקידם של שטחים מושרשים וצמחון במפולות אדמה מגרות

למה חשוב ל-Silope Stability

מפולות קרקע מהוות איום משמעותי על קהילות, תשתיות, ומערכות אקולוגיות באזורים הרריים וגבעניים ברחבי העולם, בעוד גורמים גיאולוגיים כגון סוג סלע, זווית מדרונות, ופעילות סיסמית להגדיר את הבמה עבור כישלונות מדרונות, נוכחות של אזורים מעוותים וצמחייה בריאה היא אחת ההגנות הטבעיות היעילות ביותר נגד מפולות אדמה.

התפקיד של צמחייה במניפסט מפולת הוא לא פשוט על- off מתג.מינים צמחיים שונים, ארכיטקטורות שורש, ותורות יער לייצר דרגות שונות של ייצוב.יתר על כן, יעילות הצמחייה תלויה בסוג של מפולת אדמה, האקלים, ואת המאפיינים הקרקע של מדרדרונות נתונה. מאמר זה בוחן את המדע מאחורי מייצב צמחייה, חוקר את התרומות הספציפיות של מערכות יער וקווי מתאר ארוך-טווח עבור כלי שיטפונות יעילים.

מכניקה של Vegetation-Induced Slope Stabilization

הטיפוח מייצב את המדרונות באמצעות שילוב של מנגנונים מכניים הידרולוגיים הפועלים בקונצרט.מנגנונים אלה משנים את המתח בתוך מסה אדמה, מגבירים את ההתנגדות לכישלונות הרה, ולהפחית את כוחות הנהיגה אשר מעוררים מפולות.שתי הקטגוריות העיקריות הן חיזוק שורש (mechanical) וניהול מים (hydrological).

כוח מכני של Root Systems

שורשי עץ וצמח פועלים כציפורניים אדמה טבעיות, המשתרעות באמצעות פרופיל הקרקע ועגן חומר משטח רופף לתוך שכבות תת-קרקעיות יציבות יותר.שורשים מגבירים את עוצמת הרדאר של אדמה על ידי מתן חיזוק רב-עוצמה.כאשר מדרון מתחיל לנוע, השורשים למתוח ולעמוד בפני הכוחות העששים, ומוסיפים כפייה למגרש הקרקע.

יעילות חיזוק שורש תלויה במספר גורמים.כוח שורש רב בין המינים, עם כמה מינים של עץ לייצר שורשים המתנגדים למאות מגה-פאסקליות של מתח. עמוקer, שורשים עבים מספקים עוגן משמעותי יותר, בעוד ששורשים פיברוס יוצרים רשת צפופה המחברת חלקיקים קרקעיים ליד פני השטח.ממשק שורש-הבסיס הוא קריטי; שורשים טובים יש לשמור על קשר עם הקרקע שמסביב להעברת כוחות ביעילות יש 10 אחוזים של חומרים צמחייה.

השפעות הידרולוגיות של

גידול מפעיל שליטה חזקה על מאזן המים של מדרון.על ידי יירוט גשמים, לחות הקרקע, ומניעה חדירה דרך ערוצי שורש, הצמחייה מפחיתה את לחץ המים הנקבוביים שמניעים הרבה מפולות מים. לחץ גבוה למים מפחית מתח יעיל באדמה, מקטין את כוח ההפחד שלה והופך מדרונות רגישים יותר לכישלון.

יערות יכולים ליירט חלק משמעותי של גשם הנכנס.בהתאם לדחיסות קאנופי ואינדקס אזורי עלון, יירוט יכול לנוע בין 10 ל-40% מסך המשקעים הכוללים.זה יירוט מים מתפוגג בחזרה לתוך האווירה ולא להגיע לקרקע, צמצום נפח המים כי חודר בהדרגה את הקרקע.

יער Canopy ו- Rainfall Interception

הקפיפות של יער היא קו ההגנה הראשון נגד האנרגיה הקינטית של גשם נופל.גשם יורד מן השמים לשאת תנופה משמעותית.כאשר הם פוגעים באדמה חשופה, הם מחריבים חלקיקי אדמה ומקדם איטום משטח, אשר מפחית חדירה ומגדיל את היפוי.הקפטיו יכול מתגשם, מקטין את המהירות שלהם ופורצים אותם לתוך טיפות קטנות יותר ליפול לרצפה היער עם הרבה פחות כוח.

יעילות יירוט קאנופי משתנה עונתית ועם יערות מסוג יער.הזרו יערות, עם העלים הצפופים והמפונקים שלהם, נוטים ליירט יותר גשם מאשר יערות מכריעים בחודשי החורף, כאשר עצים מהססים שופכים את העלים שלהם.ביעים טרופיים ומזגים, צמחים אפיפיטיים, מטעני, ליצ'נים החיים על ענפים וגזעים נוספים מוסיפים קיבולת נוספת באוקיינוס השקט יש תועדות ב טמפרטורות צפופות של 30 אחוזים של צפון-צפופות.

המים המגיעים לרצפה היער נופלים כמו דרך פערים בקנפס או כזרימת עץ רץ במורד תא המטען. Stemflow מתרכז מים בבסיס העצים, אבל תכולת החומר האורגני הגבוה וצפיפות שורש סביב בסיסים עץ בדרך כלל מאפשרים חדירה מהירה.אפקט נטו הוא צמצום בריצה פני השטח ואספקה הדרגתית יותר של מים לאדמה, אשר להפחית את הסיכון למפוסטרציה.

מערכות שורשים וסויל העצמה

מערכת השורש של עץ או שחצב היא רשת מורכבת תלת-ממדית שמחזקת באופן מכני את הקרקע.שורשים מספקים גם כוח רב-עוצמה (התנגדות למשיכת) וחיכוך לאורך פני השטח שלהם, חלקיקים קרקעיים מחייבים יחד ויוצרים חומר מורכב חזק יותר מאשר אדמה לבדה.

שורש: כוח ואדריכלות

כוח שורש הוא מדד של הלחץ המקסימלי השורשי שורש יכול לעמוד לפני ששבר. פרמטר זה משתנה עם מינים, שורש קוטר, תנאים סביבתיים.בדרך כלל, שורשים קטנים יותר חד חמצני יש כוח רבייה גבוה יותר לאזור יחידה מאשר שורשים גדולים יותר, מה שהופך רשתות שורשים בסדר במיוחד יעיל עבור חיזוק הקרקע.עץ עם כוח שורש גבוה, כגון יישומים, פופרים, ו alders, משמשים לעתים קרובות ביישומים bioengine עבור מייצב.

אדריכלות שורשים חשובה באותה המידה. מערכות טקו, עם שורש דומיננטי יחיד חודר עמוק לתוך הקרקע, לספק עוגן נגד מפולות אדמה עמוק מושב. מערכות הלברוט בחוץ בכיוונים מרובים, יצירת מסגרת נוקשה ליד הגזע. שורשים סינקר לרדת אנכית מן שורשים מאוחר יותר, הוספת עומק לרשת החיזוק.

אתר Root-Soil Composite

כאשר שורשים מסה אדמה, הם יוצרים מרוקד שורש שמתנהג שונה מהקרקע בלבד.שורשים פועלים כחיזוק סיבים, בדומה לחזרת פלדה ב בטון. בניתוח יציבות מדרדרונות, נוכחות השורשים מיוצגת על ידי מונח נוסף של כפייה שיכול להשתלב לתוך מרון חד-חמצני-סימבול כשלון.

העומק של חיזוק שורש מוגבל על ידי חדירה שורש.רוב השורשים מרוכזים ב-1 עד 2 מטרים של אדמה, אם כי מינים מסוימים יכולים לשלוח שורשים עמוקים הרבה יותר. עבור מפולות רדודות, אשר בדרך כלל מתרחשים בתוך 1.5 עד 2 מטרים של פרופיל הקרקע, חיזוק שורש יעיל מאוד. עבור מפולות אדמה עמוק, צמחייה בלבד לא יכול להיות מספיק, ואמצעי הנדסה נוספים עשויים להיות נדרשים.

יתרונות הידרולוגיים של

מעבר לחיזוק מכני, צמחייה מאמת את משטר הידרולוגי של מדרדר בדרכים המפחיתות את הסיכון המפלה.המנגנונים העיקריים הם evapotranspiration, לחות הקרקע, ויצירת נתיבי זרימה מועדפים לאורך ערוצי שורש.

שכנוע וסויל מוסאור

עצים וצמחים אחרים מוציאים מים מהאדמה דרך השורשים שלהם ושחררו אותה לתוך האווירה באמצעות טרנסספירציה.תהליך זה מסיר מים מפרופיל הקרקע, צמצום תכולת לחות הקרקע ויצירת גירעון מים שיש להסתפק לפני הגשמים יכול לייצר לחץ מים משמעותי. במהלך תקופות יבשות, evapiration יכול להוריד את שולחן המים ולהגביר את יכולת האחסון של הקרקע.

גודל ההשפעה הזו תלוי בסוג הצמחייה, האקלים והעונה.עצים מעומקים יכולים לחלץ מים ממעמקים של כמה מטרים, ייבוש פרופיל הקרקע ביעילות רבה יותר מאשר עשבים שטוחים.באקלים ים התיכון עם עונות רטובות ויבשות נפרדות, הגירעון הקרקע שנוצר על ידי evapiration קיץ יכול להימשך היטב לתוך עונת הגשמים החורף, מתן מפולת אדמה משמעותית.

ערוצים שורש וזרימה מועדפת

כאשר שורשים מתקלקלים, הם משאירים מאחורי ערוצים שפועלים כנתיבים מועדפים לתנועת מים.המאקרו-פוחיות האלה מאפשרות למים להסתנן במהירות לתוך שכבות אדמה עמוקות יותר, תוך עקפים את פני השטח שבו השכור עשוי להתפתח אחרת. בעוד שזה עשוי להיראות מנוגד למניעת מפולת אדמה (כיוון שהוא מספק מים עמוקים יותר לתוך הקרקע), ההשפעה היא חיובית בדרך כלל משום שהיא מפחיתה את בנייתו של לחץ מים כבד על פני השטח.

עם זאת, ערוצי שורש יכולים גם להיות השפעות שליליות אם הם מחברים את פני השטח לשכבה שניתן להעלות על הדעת יותר ויותר אחד. במקרים כאלה, מים עשויים להיות מועברים במהירות לממשק סלע הקרקע, שעלול לגרום לכשלים עמוקים.אפקט נטו של ערוצי שורש על יציבות מדרון תלוי בגיאולוגיה מקומית, stratigraphy אדמה, ואת הקישוריות של רשת מקרו-פו.

סוגי טיפוח ויעילותם

לא כל הצמחייה מספקת את אותה רמה של הפחתה מפולת.בחירה של מינים, צפיפות של נטיעה, ואת מבנה היער הכולל להשפיע על יציבות מדרונות, הבנה של הבדלים אלה מאפשרת למנהלי הקרקע לעצב אסטרטגיות צמחיות הממקסמות את היתרונות המגינים.

עצים וסוסים שרבו וגראס

עצים, עם מערכות שורשים עמוקות שלהם וביומסה גבוהה, בדרך כלל לספק את ייצוב המדרונות היעיל ביותר.עם זאת, הם גם להוסיף משקל למדרון דרך הביומסה שלהם, אשר יכול להיות חיסרון במקרים מסוימים. שרבו ועשבים, עם מערכות שורש רדודה יותר, לספק פחות חיזוק מכני אבל יכול להיות יעיל עבור שליטה על פני השטח וייצוב שכבות אדמה רדודות.

צמחים צמחיים וצמחים כבדים יעילים במיוחד לייצוב מדרונות מיד לאחר ההפרעה, כגון לאחר שריפה או פעילות בנייה. הצמיחה המהירה שלהם ורשתות שורש צפופה במהירות להקים כיסוי קרקע, צמצום השחיקה וכשלונות רדודים בעוד עצים צומחים לאט לאט לאט הופכים להיות מבוססים.

מינים לא-שליליים

מינים Native הם בדרך כלל מועדים להפחתה של מפולת כי הם מותאמים לתנאי אקלים מקומיים וקרקע, התפתחו יחד עם מזיקים מקומיים ופתוגנים, ולתמוך במגוון ביולוגי המקומי. מינים ילידיים לעתים קרובות יש מערכות שורשים כי הם מתאימים היטב לסוגים קרקעיים מקומיים ומשטרי גשם. מינים לא-ניטיים יכולים להיות יעילים במקרים מסוימים, אבל הם נושאים את הסיכון של הפיכתם של מערכות אקולוגיות מקומיות ופולשים.

כמה מינים לא-native כבר בשימוש בהצלחה ביישומים bioengineering. לדוגמה, כמה יישומים ופופולריים משמשים בחלקים רבים של העולם עבור ייצוב מדרונות בגלל הצמיחה המהירה שלהם וכוח רב-שורש גבוה.עם זאת, שיקול זהיר צריך להיות נתון להשפעות אקולוגיות לפני הצגת מינים לא-native.

אסטרטגיות ניהול עבור Landslide Mitigation

כלה של צמחייה להפחתה של מיזמנטציה מפולת דורשת ניהול פעיל.פשוט לאפשר ליערות לגדול ללא בדיקה לא תמיד מספיק; התערבות אסטרטגית יכולה לייעל את היתרונות המגינים של צמחייה תוך צמצום הסיכונים.

סליחות וחידוש

עצים על מדרונות חשופים או מעוותים הם אחד האמצעים היעילים ביותר להפחתה מפולת. Afforestation (שתלים על אדמה שלא הוערה בעבר) והתחדשות (השתלים על אדמה אשר הוטבעה אך הוצפתה) הן מגבירות את צפיפות השורש והן כיסוי Canopy.

מאמצי השיקום צריכים להעדיף מדרונות קריטיים להפחתת הסיכון מפולת, כגון אלה מעל קהילות או תשתיות. מטעים מעורבים הם בדרך כלל יותר גמישים מאשר מונוגמות ולספק ארכיטקטורות מגוונות יותר. השימוש במינים חלוציים (עצים מהירים שמקרינים אזורים מופרעים) יכול להאיץ את הקמת היער, עם מינים סובלניים יותר, ארוכים יותר שהוצגו מאוחר יותר.

ניהול טיהור ו Forest Management

במקרים מסוימים, יערות צפופים יכולים להיות לא יציבים בשל משקל הביומסה או יצירת ערוצי שורש עמוקים המספקים מים לשכבות פגיעות. דקת סלקטיבית, הסרת כמה עצים תוך השארת אחרים, יכול להפחית את המשקל על המדרון תוך שמירה על חיזוק שורש.דק גם יכול להפחית את התחרות למים, ולהשאיר יותר לחות באדמה עבור העצים הנותרים, אבל זה סחרוף חייב להיות מנוהל בזהירות.

ניהול יערות צריך גם לשקול את הסיכון של רוח, שבו עצים נעקרים על ידי רוחות חזקות.עצים Windthrown ליצור בורות וצלילים שיכולים ליזום מפולות אדמה.

Bioengineering ו- Terracing

Bioengineering משלבת צמחייה חיה עם מבנים הנדסיים כדי לייצב מדרונות.טכניקות ביו-גרינגינג נפוצות כוללות קירות בעריסה חיה, gabions vegetated, שכבת מברשת, ו-vegetated riprap.טכניקות אלה להשתמש בתכונות המושכות של שורשים חיים בשילוב עם תמיכה מבנית של חומרים אינרטיים.

טרה-רינג, לעתים קרובות בשילוב עם צמחייה, יוצר סדרה של פלטפורמות שטוחות או בעדינות על גבעות תלולות.טריטס להפחית את אורך המדרונות וירוט עף, ומאפשר מים לחדור ולא להתרכז ולגרום לשחיקה.הצמחון על טרסות מספק ייצוב נוסף. גישה זו שימשה במשך מאות שנים באזורים הרריים של אסיה, דרום אמריקה ואירופה.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

ההימלאיה: דחייה לאחר הכחשה

באזור ההימלאיה של הודו ונפאל, פיזור החקלאות והעץ תרם לעלייה דרמטית בתדירות המפלה.התוכנית לחידוש באמצעות מינים מקומיים כגון FLT:0Pinus roxburghiFLT:1 (צ'ינר) ו-FLT:2ShoreaaFLT 3 (s) הראו ירידה ניכרת ב -35% לעומת ירידה חדה ביותר של מזהמים, לעומת 36% לעומת ירידה ב מזהמים.

יפן: תשתיות ירוקות להגנת סלופה

יפן, עם השטח ההררי שלה וגשמים כבדים, יש היסטוריה ארוכה של אסונות מפולת אדמה.המדינה השקיעה בכבדות בתשתיות ירוקות להגנה על מדרון.התוכנית סאבו (שליטה וחילול משקעים) משלבת סכרים, שמירה על קירות, וחידוש נרחב. תקנים הנדסיים יפניים מציינים כי מינים לשימוש בסוגי מדרון שונים, עם מינים נבחרים למעמקים, עמידות, עמידות, והתנגדות חזקה לרוחות עם ירידה של 80% ממקרי המוות.

(ב) למידע מפורט יותר על מכניקת מפולת וצמצום משאבים מארגון האוכלוסין:0 United States Geological Survey Landslide Hazards ProgramveFLT:1 ו-FLT:2 Food and Agriculture Organization of the United Nations Forestry Department of the United States Forestry Department of the United States Forestry Department of National Forestry Department of the United States Eternry Officeal of the United States) מספק הדרכה סמכותית.

הגבלות ושיקולים

בעוד צמחייה היא כלי רב עוצמה להפחתה של מפולת, אין זה פנאצה, הבנת המגבלות של גישות המבוססות צמחייה חיונית לניהול סיכונים יעיל.

כאשר הצמח אינו מספיק

עבור מפולות עמוקות, שבו פני השטח של הכשל נמצאים יותר מ 2 עד 3 מטרים מתחת לפני השטח, חיזוק שורש הוא מאוד לא יעיל. בדומה, במהלך אירועים קיצוניים גשם כי ישבת פרופיל הקרקע לעומק גדול, היתרונות הידרולוגיים של צמחייה עשויים להיות מוצפת. במקרים אלה, פתרונות הנדסיים כגון שמירה על קירות, מערכות ניקוז, וחצני סלע הם הכרחיים.

גם גידול לוקח זמן להיות יעיל.עצים נטועים חדשים דורשים שנים לפתח מערכות שורש המספקות חיזוק משמעותי. במהלך תקופת הממסד, שמיכה בקרה על שחיקה וצעדים זמניים אחרים עשויים להיות נחוצים.

שינויי אקלים ושינוי

שינויי האקלים משנים את התנאים הסביבתיים שבהם צומחות הצמחייה ומפולות אדמה.אירועים תכופים וחזקים יותר יכולים לעלות על יכולת הצמחייה לייצב מדרונות.טמפרטורות Warmer עלולות לשנות את טווח המינים, כאשר מינים מסוימים הופכים פחות קיימא במקומות הנוכחיים שלהם.שינוי משטרי אש יכול גם להשפיע על סיכון מפולת אדמה, כמו שריפות יער חמורות הורגות צמחים ולשנות את תכונות הקרקע.

מנהלי הקרקע צריכים לשקול תרחישי אקלים עתידיים בעת תכנון אסטרטגיות של הפחתה צמחית.זה עשוי לכלול בחירת מינים המותאמים לתנאי חם יותר ויבש יותר, או תכנון יערות עם עמידות גדולה יותר להפרעות.

Soil Type ו-Sleope

יעילות הצמחייה משתנה עם סוג אדמה. coarse-gbed אדמה, כגון חולות וחצץ, עשוי לא להחזיק שורשים היטב, להפחית את יעילות חיזוק שורש.קרקעות טמונות, כגון סילטים וחימרנים, יכול להחזיק שורשים חזק אבל יכול גם להיות רגיש להתרחבות וה התכווצות כי נזקי שורש מערכות כמו גם; על מדרונות תלולים מאוד (מעל 35 מעלות), הם יכולים להתקרב לגורמי משקל פיזיקל, אך גם כן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חזק יותר מאשר את זה יכול להיות מתקרבת, 000, 000, 000 חזק יותר מאשר את זה יכול להיות רגישה של חומר חזק יותר מאשר את זה יכול להיות רגישה של חומר חזק של חומר שורש של חומר חזק של חומר חזק יותר מאשר את זה יכול להיות רגישה, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חזק יותר של חומר שורש של חומר שורש של חומר שורש של חומר שורש של חומרת, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חזק יותר מאשר את זה

מסקנה

אזורים וצמחייה יערות מספקים הגנה חיונית, יעילה מפני מפולות אדמה באמצעות חיזוק שורש מכני וניהול הידרולוגי.המערכות השורש של עצים וצמחים אחרים מגבירות את היקף הקרקע ואת כוח הרהר, בעוד canopies ליירט גשם ולהפחית את הצטברות של לחץ מים פואר. Active Management, כולל זיקה, דקת סלקטיבית, ו bioengineeringineeringine, יכול לייעל את היתרונות האלה, צמחייה, המבוססים על ידי סוללות, יש גישות עמוקות, אשר משלבות, אשר משלבות, בעיקר על ידי פתרונות הנדסיות קרקעיות, ואווירה, אשר משלבות עמוק, עם אקלים עמוק, אשר משלבות, כולל אקלים עמוק, כולל טמפרטורות חזקות במיוחד, אשר משלבות, ואווירה, כולל טמפרטורות חזקות יותר, עם סוללות חזקות יותר, עם מגבלות עמוקות, עם אקלים עמוק, עם סוללות חזקות יותר, ואווירה, עם אקלים עמוק, ואווירה, אשר משלבות, עם מגבלות עמוקות, עם אקלים עמוק, עם אקלים עמוק, עם סוללות חדירות פחמן, עם מגבלות עמוקות, ואקלים משולבות, כולל אקלים עמוק, כולל מזהמים, כולל מזהמים, עם סוללות משולבות, אשר משלבות, כולל מזהמים, כולל טמפרטורות חזקות ביותר, ואוויר

השקעה ביערות בריאים וניהול צמחייה אסטרטגי אינה רק עדיפות סביבתית ו-#8212; זוהי אסטרטגיה למניעת סיכון אסון מעשי המספקת החזרות ארוכות טווח.מנהלי הקרקע, קובעי המדיניות, וקהילות חייבות לעבוד יחד כדי להגן ולשחזר את כיסוי צמחייה הטבעי על מדרונות פגיעים, ולהבטיח כי הגנה חיה אלה תמשיך לספק את היתרונות המגינים שלהם לדורות הבאים.