碎形理論在植生根繫土壤強度研究之應用

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Title:	碎形理論在植生根繫土壤強度研究之應用
Other Titles:	Application of Fractal Theory on the Bio-Mechanical Behavior of Rooted Soil
Authors:	楊長義
Contributors:	淡江大學土木工程學系
Keywords:	根繫土壤;植生效益;根系;碎形維度;現地試驗
Date:	2007
Issue Date:	2009-03-16 14:56:04 (UTC+8)
Abstract:	在以生態植物護坡功能中之根系補強作用主要源自根的機械補強力量、以及根對土壤的網結緊縛力量的結果。在一些現地植物根系試驗研究結果，都直接確認植物根系對土壤有根繫加勁效果，可防止邊坡的沖蝕或淺層崩坍。然而，根系型態分佈(例如根徑、根長、分佈方向與根密度等)極為錯綜複雜且是有生命的，根系網絡的發展隨成長期齡而會漸次改變，對土堤或河岸的根繫穩定效益，也隨時間逐步在改變，並不易以一簡化數學型態代表之。碎形理論適係用以描述看似雜亂無章、但卻具有規則性或重複繁衍性的幾何物件。自1989 年日本學者Tatsumi等人成功地將碎形維度應用於植物複雜根系的描述後，碎形理論遂為國際植生生態工程研究中重要的利器之一。本申請單位歷經一年嘗試性研究後，認為以碎形維度之變化確可能反應植株成長根系演變幾何特性描述，將會有利建立根系生長與土壤植生根繫力學效益之關連，因此提出此一計畫。本研究擬分三期進行：(A)現地觀察與挖掘採樣記錄高矮芒草(不同年齡)之根系成長髮展行為，輔助利用碎形維度量化評估芒草成長根系網絡之演變[第1年]。(B)進行不同株高芒草根繫土壤強度之試驗研究，包括根繫土壤土體之室內直剪試驗分析[第2年]；及現地手持式袖珍十字片剪現地強度試驗[第3年]。期結合根系幾何參數與碎形參數，建構芒草成長過程中，根系幾何特性在空間的演變與根繫土壤強度增減之關係性。以瞭解植生護坡之穩定效益，俾利國內對本土性植生根力效益有進一步理解。
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