草皮护坡植被防护效果试验研究

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1、草皮护坡植被防护效果试验研究摘要：草皮用于河渠护岸工程可对棊土起到冇效的防护作用。与降雨形成的坡面侵蚀相比，河道径流冲蚀具冇水深大、水流急、流态复杂的特点，因此植被对于河道迎水坡面的防护效果亦冇所不同。室内径流冲蚀试验表明，植被对棊土的防护效果十分显着，随着流速的增人，植被对基土的防护作川也随Z减弱。设置加筋材料能够显着提高天然草皮的抗冲蚀性能，尤其是在流速较大的情况下，加筋材料的抗冲蚀优势更为显着。在相同植被及坡而条件下，冲蚀模数随着冲刷流速的增人而增加，与流速成正比。关键词：冲刷防护;栢被;三维植被网;加筋草皮;冲蚀模数;试验研究1.nus植被护坡是指用活的植物，单独用

2、植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀［1］0在护岸工程屮，草皮作为低渗透性河渠屮抵御外部流场的表面防冲层,不仅减弱了河道径流对岸坡的冲刷作用，对于岸坡表层基土也起到了冇效的防护作用。为提高天然草皮的抗冲防护性能，常用土工织物或混凝土块进行加固，称Z为加筋草皮。采用土工合成材料中的三维植被网热加固边坡和堤坝是近年來出现的一种岸坡防护新技术，因其成本低廉、施工便利及防护效果理想而被应用于各类边坡防护工程，近年来在河道迎水面护坡中亦开始冇所应用。国内对于三维植被网加筋草皮已开展了相关的研究和应用，最早由陈人豪等［2］对三维卅i被网垫自身的结构

3、性能进行了开发性的试验研究;李济群等⑶通过实验比较证实了立体土工网具有更为优越的防水冲刷性能;邱国锋［4］等进行了将三维植被网护坡技术应用于新台高速公路的边坡防护的尝试，达到了理想效果;王连新［5］介绍了三维植被网护坡技术在三峡工程屮部分风化砂土边坡防护工程的应用；陈析［6］对三维植被网结合喷播建坪防护的施工技术、抗侵蚀作用以及经济成本进行了试验研究，其结果表明采用该项技术的坡面十•壤流失暈是纯草皮防护区的20%以下。与降雨等地表径流集中形成的坡血冲刷不同的是，岸坡受到的河道径流冲蚀具有水深大、水流急、流态复杂的特点，因此对于草皮护坡植被防护效果的研究亦不能停留于坡面侵蚀的

4、层而，需结合河道径流的特点有针对性地进行分析和研究。本文拟在上述研究的基础上，在室内开展关子天然草皮及加筋草皮抵御河道径流冲蚀的植被防护效果试验研究，探讨草皮防护基土的作川机理，对比加筋材料的防护效果，以期在植被护坡技术向河道-整治工程的推广应用小进行有益的探索。1.试验设计与方法本次试验选用了两种低渗透性土壤：黄壤，水稻土。其中黄壤属于粘土类轻粘土，水稻土属于壤土类重壤土，其性质指标见表1和表2。采用分层填充砸实的方法使土壤容重上下均匀，容重控制在1.5g/cm左右。考虑到实际河道屮水位变动以及降用入渗对边坡土体强度及植被生存的影响，试验前将箱内土体及植被用静水淹没浸泡1

5、2小时，使边坡土体充分浸润。试验植被选用耐淹性强且易于繁殖的狗芽根(Cynodondactylon)和高羊茅(Festucaarundinacea),按照狗芽根75%、高羊茅25%的比例进行混播。植被平均高度10cm(经过修剪处理)，在特制的模型箱内进行室外养护，水稻土和黃壤种植的草皮养护时间分别为4个刀和2.5个月。试验使用的加筋材料为EM3型绿色三维土工网垫，其性能参数见表3。试验用三维植被网加筋草皮(及天然草皮)试件的制备丄序为：模型箱内充填土壤(铺网覆土)播种前期养护。试验设备由离心式清水泵、配水管路及地下回水廊道、LDZ-4B型电磁流最计、阀门、钢尺、PVC板模型

6、箱和封闭有机玻璃水槽等构成，试验装置如图1所示。鉴于本次试验工作旨在对植被护坡的防护效果进行对比研究，试验小不考虑坡度及坡长变化的影响，坡度设置为水平，坡长依据模型箱尺寸定为70cm。试验过程中观察草皮的冲刷情况，测量草皮破坏前后的土体深度，记录相应的试验现象及冲刷吋间。2.试验结果与分析3.1试验数据冲蚀模数是指-定水流条件下单位吋I'可单位面积的泥沙冲刷量(质量・吋间-1•面积・2),按下式计算：冲蚀模数=AtVg饱和Y(g•h-1-m-2)式中饱和Y为土壤的饱和容重(g/m3),V为冲蚀土壤体积(m3),A为冲蚀面积(m2),t为冲刷时间(h)。试验选择了裸露边坡、天

7、然草皮护坡、加筋草皮护坡三种护坡形式进行对比研究。不同流速条件下(淹没历时均为12小时)不同护坡形式的冲蚀模数见表4(水稻土)和表5(黄壤)o3.2草皮对基土的防护效呆试验表明，植被对裸露基土的防护作用极其显着。以水稻土为例，与裸露基土相比，在流速为4m/s的水流条件下，天然草皮与加筋草皮的冲蚀模数分别占裸土的0.48%和0.10%,即具冲蚀模数比裸土分别减小了99.52%和99.90%，植被对基土的防护效果十分显着；当流速达到5m/s时，天然草皮与加筋草友的冲蚀模数比裸土分别减小了99.08%和99.33%。可见