道路边坡的植被防护能力模拟试验

本研究采用人工模拟降雨对道路边坡进行冲刷测试，对比分析不同植被配置模式在不同边坡坡度下的坡面径流量、径流泥沙含量以及坡面冲刷情况，探讨植被配置与坡度的最佳组合，进而为道路边坡综合防护技术提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料

　　选择以下3种植物作为试验材料：狗牙根（Cynodon dactylon）、高羊茅（Festuca arundinacea）以及黑麦草（Lolium perenne）。以上3种草种都是良好的固土护坡植物，耐旱、抗冲刷能力较强，并且本身也是肥料作物，有利于增加土壤肥力，提高土壤的抗侵蚀能力，进而保护边坡的稳定性。

　　1.2 方法

　　试验装置由4个长30 cm、宽30 cm、深15 cm的PVC板组成，底部有分布均匀的圆形孔隙，便于人工模拟降雨时多余的水分从小孔渗出。另外做3个30°、45°和60°支撑架，以此模拟30°、45°及60°的道路边坡。装置的一个边缘设计了锯齿状溢流堰，溢流堰下方设径流收集槽。在模型槽底部先后铺上石子与泥土（泥土从郊外的田地中取得，具备植物生长所需的养分与肥力），保持厚度在10 cm左右。将草种按照狗牙根+高羊茅、高羊茅+黑麦草、黑麦草+狗牙根3种植被配置模式在每一个模型槽里以1∶1的比例种植。此后，保持土壤一定的湿度并按时施肥，定期观察草种的生长情况。

　　在槽中的草种生长基本稳定的前提下，进行室内模拟冲刷试验。每进行一次试验后必须有一定的时间间隔，保证模型槽中的各种草有缓冲的时间且生长状况较好。

　　依据以上步骤进行室内模拟冲刷试验，观察1.5 mm/min雨量下不同配置模式不同坡度的坡面产流产沙量以及无植被覆盖坡面的产流产沙量。

　　2 结果与分析

　　2.1 30°边坡3种植被配置模式的产流产沙特征

　　在1.5 mm/min降雨强度下，有植被生长的30°坡面各阶段的产流量均小于对照裸地（图1）。高羊茅+黑麦草、黑麦草+狗牙根、狗牙根+高羊茅的径流总量分别是650、594 和674 mL，远远小于对照裸地的865 mL。3种植被配置相比较而言，黑麦草+狗牙根的产流量最小。

　　与对照裸地相比，1.5 mm/min降雨强度下有植被生长的坡面其各阶段产沙量均值仅为对照裸地的1/3（图2）。高羊茅+黑麦草、黑麦草+狗牙根、狗牙根+高羊茅的总产沙量分别是0.060、0.044和0.063 g/mL，高羊茅+黑麦草、狗牙根+高羊茅两种植被配置模式各阶段产沙量接近，均比黑麦草+狗牙根高。因此，综合3种植被配置模式各阶段的产流特征和产沙特征，30°坡面的植被配置模式应优先选择黑麦草+狗牙根。

　　2.2 45°边坡三种植被配置模式的产流产沙特征

　　在1.5 mm/min降雨强度下，有植被生长的45°坡面各阶段的产流量均小于对照裸地（图3）。高羊茅+黑麦草、黑麦草+狗牙根、狗牙根+高羊茅的径流总量分别是766、688和765 mL，远远小于对照裸地的1 011 mL，3种植被配置相比较而言，黑麦草+狗牙根的产流量最小。

　　由图4可知，高羊茅+黑麦草、黑麦草+狗牙根、狗牙根+高羊茅的总产沙量分别是0.062、0.062和0.071 g/mL，高羊茅+黑麦草、黑麦草+狗牙根两种植被配置模式各阶段产沙量接近。因此综合3种植被配置模式各阶段的产流特征和产沙特征，45°坡面的植被配置模式应优先选择黑麦草+狗牙根模式。 　　2.3 60°边坡3种植被配置模式的产流产沙特征

　　在1.5 mm/min降雨强度下，有植被生长的60°坡面各阶段的产流量均小于对照裸地（图5）。高羊茅+黑麦草、黑麦草+狗牙根、狗牙根+高羊茅的径流总量分别是960、998和775 mL，远远小于对照裸地的1 070 mL，3种植被配置相比较而言，狗牙根+高羊茅的产流量最小。

　　高羊茅+黑麦草、黑麦草+狗牙根、狗牙根+高羊茅的总产沙量分别是0.137、0.160和0.117 g/mL（图6）。因此，综合3种植被配置模式各阶段的产流特征和产沙特征，60°坡面的植被配置模式应优先选择狗牙根+高羊茅。

　　2.4 植被配置模式对产流时间的影响

　　由表1可以看出，在30°坡面上，高羊茅+黑麦草配置模式最先产流（183 s），而狗牙根+高羊茅配置模式产流最迟（209 s）；在45°坡面上，黑麦草+狗牙根配置模式最先产流（121 s）；在60°坡面上，狗牙根+高羊茅配置模式产流最迟（78 s）。与有植被覆盖的坡面相比，30°、45°和60°裸地坡面的产流时间分别为131、56和47 s，明显早于有植被覆盖的坡面。