水利水电工程抗冲耐磨材料与应用

第1章绪论

第2章水工抗冲耐磨原理

第3章抗冲耐磨材料

第4章抗冲耐磨材料性能测试方法

第5章抗冲耐磨材料施工工艺

第6章水利水电工程几个典型工程应用

参考文献 2100433B

水工建筑物，尤其是泄洪与输水建筑物易遭受水流冲磨破坏，这种冲磨破坏作用会对工程安全运行造成严重威胁。本书在对水利水电工程抗冲耐磨需求分析的基础上，重点介绍应用于水工混凝土修补防护类抗冲耐磨材料的发展历程和种类；根据水利水电工程冲磨破坏特点和机理，提出水工混凝土抗冲耐磨材料的选择原则；对水利水电工程中常用的环氧树脂类、聚脲类、聚合物改性水泥基类等抗冲耐磨材料的基本原理、性能特点、代表性产品和测试、表征方法，以及各类材料的施工工艺进行介绍，最后列举抗冲耐磨材料在几个典型水利水电工程中的应用实例。

土壤抗冲性通过营造植被强化土壤抗冲性

植被强化土壤抗冲性的效应，主要表现在两个方面 ：

1．植物根系提高土壤抗冲能力

在相同冲刷坡度和雨强的条件下，与无根系土壤的抗冲性相比，作物根系对土壤抗冲性有明显的提高作用；随着土层深度的增加，根系提高土壤抗冲性的作用逐渐减弱；不同植物种类，其根系提高土壤抗冲性的作用具有相对稳定的临界土层深度，从这一临界土层深度上看，乔木强化土壤抗冲性的效应要优于灌木，更优于草类；根系提高土壤抗冲性的能力主要取决于有效根密度的大小(有效根密度是指在100cm土壤截面上不大于1mm须根的个数)。根系不但具有改善土壤物理性质，增加土壤非毛管孔隙度，强化降雨就地入渗的水文生态功能，而且根系尤其是大于1mm径级的须根，具有稳定土层结构，增加土壤大于2mm粒级水稳性团粒及有机质含量，创造抗冲性土体构型的生物动力学性质之功能。因而植被的生长，尤其是植物根系具有较强的提高土壤抗冲性的功能。

2．植被对土壤表层的保护作用

试验表明，当地面的苔藓层厚度不小于5mm、枯枝落叶层厚度不小于15mm时，可抵御雨滴的冲击和径流的冲刷，表层土壤已基本不再产生冲刷；植被的繁生是巩固和提高黄土层疏松通透性能的保证。植被对于土壤表层的保护作用、对土壤结构的改善，以及提高抗冲性的作用主要表现在增强土壤胶结物质上。

土壤抗冲性通过减缓坡度改善土壤抗冲性

大量的试验表明，土壤抗冲性随地面坡度而变化的敏感性与土地利用方式关系密切。在一定条件下产生的土壤冲刷量，不仅受到土壤性质的影响，而且也受到对土壤的实施处理(即耕作经营和水土保持措施)的影响。例如，在坡耕地上种植牧草，推广水平沟条播种植法，修筑水平梯田或隔坡梯田，都会减少土壤的冲刷量，从而增强土壤的抗冲性。有枯枝落叶和草被覆盖的土壤，其抗冲性对地面坡度的反应不灵敏，而坡耕地上的土壤抗冲性对地面坡度的反应十分敏感。

土壤抗冲性指土壤抵抗径流对其机械破坏和推动下移的能力 。它主要取决于土粒间、微结构间的胶结力和土壤结构间抵抗离散的能力。目前用于研究抗冲性的方法都从土壤抵抗径流作用入手。如静水崩解法、原状土冲刷法、野外小区放水法等。相比而言，原状土冲刷法较为简便，适于野外大量采集样品测定，目前被广泛应用。

抗冲性指标计算，目前评价指标繁多，单位也不统一，大体上有5种：

①用每升水冲走土样的克数g/L或每冲走1g土所需水量来描述即L/g。

②在一定雨强下，用冲走1克土所需时间来描述s/g。

③采用能量指标，用冲失1克土或其它物质所需水能表示，单位为J/g，以克服方法①②同一个土样在坡度、雨强不同时引起抗冲性差异之不足。

④用单位径流深所引起的侵蚀模数来表示，即kg/m·mm，这种计算方法用于小区放水法。

⑤从床底泥沙起动角度，用土壤抗冲能力来表示，即土体承受水的流动引起的一定切线应力的能力，单位为牛顿/m，这种计算方法由蒋定生导出，其物理意义较为明确。

土壤抗冲性是指土壤抵抗地表径流对其进行机械破坏和搬运的能力，取决于土壤颗粒间、微结构间的胶结力，以及土壤结构体间抵抗水流离散的能力，更取决于土壤中根系对土粒网络作用的大小 。土壤抗冲性可反映土壤抵抗径流剪切力的能力，是土壤侵蚀研究和植被改良土壤效益研究中必须考虑和测定的要素，也是水土保持监测中必须掌握的基本指标。影响土壤抗冲性强弱的主要因素有：土壤表面生物生长状况(包括诸如地衣、苔藓等低等生物在土壤表面的繁衍和贴敷；草被茎叶在地表的生长遮盖；枯枝落叶在地表的积聚和分解等)、根系在土体中的分布状况、土壤质地和结构状况等。