摘要：【目的】生态护岸植被根系作为一种活体工程材料，在岸坡土体失稳变形时通过承受拉力限制土体位移变形，提高土体抗剪强度，保证岸坡稳定。基于L-系统构建植物根系模型目前在生物科学、农业、林业、园艺等领域做了较好的研究，但在生态护岸植被根系生长模拟仿真方面，相关研究还尚未开展。【方法】基于生态护岸区植物生境的特点，通过L-系统建立了生态护岸植物根系三维生长模型，构建了考虑根系轴向生长和侧向分支、岸坡坡度、浸润线高度、根的随机自由弯曲和向地性生长的植物根系生长规则；然后利用Matlab开发植物根系三维模型程序；最后以华北平原永定河莲石湖段两岸边坡的狗牙根-连翘-榆树植被类型为例，采用根表面积密度的相对误差对模型进行校验。【结果】结果显示：狗牙根根系扫描的表面积密度为7.62cm2·dm-3，模型模拟计算出的根系表面积密度为10.48cm2·dm-3，其相对误差为37.5%；连翘根系扫描的表面积密度为11.01cm2·dm-3，模型计算出的根表面积密度为15.28cm2·dm-3，其相对误差为38.78%；榆树根系扫描的表面积密度为11.96cm2·dm-3，模型计算出的根系表面积密度为16.26cm2·dm-3，其相对误差为35.95%。【结论】结果表明：草本植物狗牙根、灌木植物连翘以及乔木植物榆树这三种植被的根表面积密度的相对误差均在40%以下，符合预期效果，说明建立的模型能较好反映出草灌桥植被类型的根系形态结构；程序生成的图像在根系总体走向和形态分布上与根系扫描图形非常接近，说明开发的程序能很好实现建立的模型。通过案例的对比分析，校验了模型的可靠性和有效性，揭示了根系对护岸生境的适应性，并为生态护岸工程植物配置提供了科学方法。
文章目录
0 引言
1 模型构建
1.1 L-系统模型下植物自然条件下根系生长模型
1.1.1 根系轴向生长模型
1.1.2 根系侧向分支模型
1.2 L-系统模型下外界环境因素对植物根系生长影响的模型
1.2.1 护岸坡度对植物根系生长影响模型
1.2.2 浸润线高度对植物根系生长影响模型
1.3根的随机自由弯曲模拟
1.4根的向地性生长模拟
2 程序设计
3 模型验证
4 结果讨论
4.1 L-系统方法适应性分析
4.2 模型误差分析
4.3 模型展望分析
5 结 论
