降雨條件下兩種機耕路面損壞情況比較★

李文雄 葉云青

0 引言

機耕路是指可通行機動車輛和農(nóng)業(yè)機械的農(nóng)村道路，包括鄉(xiāng)村道路、村組道路和田間道路。在2007年1月國務院關于積極發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，扎實推進社會主義新農(nóng)村建設的若干意見中，明確提出發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是社會主義新農(nóng)村建設的首要任務，是以科學發(fā)展觀統(tǒng)領農(nóng)村工作的必然要求，意見中提出要加快農(nóng)業(yè)基礎建設，提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的設施裝備水平。農(nóng)業(yè)機械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要保證，而機耕路是農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的必備條件。

機耕路是農(nóng)村的公益性基礎設施，關系到農(nóng)民生活的方便和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展?，F(xiàn)實中由于多方面的原因，機耕路遭到不同程度的損壞，影響和阻礙了農(nóng)機作業(yè)的開展和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。機耕路面的各種病害與地表水侵害有關，降雨對機耕路面的影響較大，是危害機耕路的主要自然因素，雨滴沖擊力對機耕路表面造成損害，導致部分路面材料流失，長期受到降雨影響的機耕路難以承受農(nóng)業(yè)機械的荷載，影響農(nóng)田。

本文對泥結石和石屑兩種常見的機耕路面進行降雨試驗研究，比較兩種路面材料在降雨條件下的損壞情況，為機耕路面做法的選用提供參考。

1 試驗方案

對所收集到的廣東省部分地區(qū)關于農(nóng)田整治項目的機耕路設計方法進行歸納總結，得到泥結石和石屑兩種路面的常用做法和路面寬度，并以此為依據(jù)，進行試驗研究。

1.1 試驗模型

本試驗模型的坡長取為0.8 m;另一邊長為1 m，面層材料厚度為50 mm，底層為100 mm厚山崗土，以建筑用木模板制作成型，具體尺寸見圖1。石屑和泥結石兩種面層材料模型剖面圖見圖2。石屑模型做法如下:石屑規(guī)格為0.5 cm～1 cm，作為骨料，面層厚度為5 cm，面層坡度為3%，以黏土漿作為填充劑，黏土漿的水土比為1∶1.5，石屑下為10 cm厚的回填山崗土基層。泥結石模型做法如下:石子規(guī)格為2 cm～4 cm，作為骨料，面層厚度為5 cm，面層坡度為3%，以黏土漿作為填充劑，配合比為石子∶黏土=1∶0.4，黏土漿的水土比為1∶1.5，石屑下為10 cm厚的回填山崗土基層。在面層土較低側擋板上緣開有小孔，以便于降雨時流出被沖刷泥土。

1.2 降雨試驗

降雨設備采用SWO9A12型全自動便攜式人工模擬降雨器，該款系統(tǒng)采用先進的閉環(huán)自動測控技術，既能精確實現(xiàn)水保生態(tài)科研專業(yè)指標要求，又能滿足工業(yè)級多專業(yè)自然降雨的模擬仿真。有較大雨強變化，又可保證(微、小、中雨、大雨)雨滴模擬效果，并連續(xù)可調，其雨滴形態(tài)、降雨均勻度與自然降雨近似，能實現(xiàn)降雨模擬的要求。本文主要考慮在100 mm/h和180 mm/h兩種降雨強度下機耕路面的泥土流失量情況。

圖1 試驗模型平面圖

圖2 試驗模型剖面圖

為了考察在持續(xù)降雨下兩種材料路面的流失量情況，設置以15 min為一次降雨持續(xù)時間，對同一模型同一降雨強度條件下，每隔15 min進行一次降雨，并測定每次降雨后的泥土流失量。每次降雨后收集從模型中流出的雨水，其中含有從模型中被沖刷出的泥土，為了測定這些泥土的重量，首先要經(jīng)過過濾將多余的水排除，然后通過干燥，得到最終被沖刷出的泥土。再通過高精度稱量儀器測得每次降雨下的流失量，用于比較兩種材料的受降雨損壞程度。

2 試驗結果與分析

2.1 不同雨強下的面層損壞情況

在兩種不同強度的降雨條件下，試驗模型的泥土總流失量與降雨次數(shù)的關系見圖3。

從圖3a)可以看出，石屑路面受降雨強度的影響很大，隨著降雨次數(shù)的增大(即降雨持續(xù)時間的增長)，泥土流失量逐漸增大，而且強度為180 mm/h的降雨與強度為100 mm/h的降雨的泥土流失量的差別隨著降雨次數(shù)的增加而增加。由此可以推斷，較大強度的降雨，伴隨著較大的沖擊力，有可能使得石屑路面的材料松散，并沖刷出較多的顆粒(包括細石)，從而損壞石屑路面。

圖3 不同降雨強度下泥土總流失量變化曲線

從圖3b)可以看出，泥結石路面受降雨強度的影響較小，隨著降雨次數(shù)的增大(即降雨持續(xù)時間的增長)，泥土流失量逐漸增大，而強度為180 mm/h的降雨與強度為100 mm/h的降雨的泥土流失量的差別隨著降雨次數(shù)的增加并沒有明顯增大的趨勢。從實驗現(xiàn)象可以看出，降雨主要是沖刷出泥結石中的泥漿，而不同雨強的差別主要出現(xiàn)在前兩次降雨。

2.2 不同材料的面層損壞比較

在降雨強度為180 mm/h的條件下，兩種材料的模型試驗結果見圖4。

圖4 相同雨強下兩種材料泥土總流失量變化曲線

從圖4可知，石屑路面和泥結石路面在相同降雨強度下的泥土流失量相差很大，而且隨著降雨持續(xù)時間的增加，兩者的泥土流失量相差越來越大，在相同的降雨條件下，石屑路面的損壞較為嚴重。

3 結語

通過兩種材料降雨條件下的模型試驗所得，石屑路面在降雨條件下的泥土流失情況比泥結石路面嚴重，泥結石路面抵抗雨水破壞方面的性能較強。降雨條件下機耕路面的損壞程度取決于降雨量大小、雨滴沖擊力和機耕路面的材料組成等因素。降雨強度大時，給機耕路面帶來較大的沖擊力，容易使路面材料松散，使路面損壞。當機耕路面層的骨料粒徑較大時，骨料較難被雨水沖走，雨水往往只沖刷出其中的部分泥漿。

[1]史銀志，雷曉云.基于人工模擬降雨的土壤侵蝕特性試驗研究[J].石河子大學學報(自然科學版)，2008，26(4):447-490.

[2]婁底市農(nóng)機局.機耕道整修是新農(nóng)村建設的緊迫任務[J].湖南農(nóng)機，2006(3):4-5.