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業機械的農村道路，包括鄉村道路、村組道路和田間道路。在2007年1月國務院關于積極發展現代農業，扎實推進社會主義新農村建設的若干意見中，明確提出發展現代農業是社會主義新農村建設的首要任務，是以科學發展觀統領農村工作的必然要求，意見中提出要加快農業基礎建設，提高現代農業的設施裝備水平。農業機械化是現代農業發展的重要保證，而機耕路是農業機械化發展的必備條件。

機耕路是農村的公益性基礎設施，關系到農民生活的方便和農村經濟的發展。現實中由于多方面的原因，機耕路遭到不同程度的損壞，影響和阻礙了農機作業的開展和農村經濟的發展。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業機械的荷載，影響農田。

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關于農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，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，該款系統采用先進的閉環自動測控技術，既能精確實現水保生態科研專業指標要求，又能滿足工業級多專業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，并連續可調，其雨滴形態、降雨均勻度與自然降雨近似，能實現降雨模擬的要求。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，隨著降雨次數的增大(即降雨持續時間的增長)，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，隨著降雨次數的增大(即降雨持續時間的增長)，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的增加并沒有明顯增大的趨勢。從實驗現象可以看出，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]婁底市農機局.機耕道整修是新農村建設的緊迫任務[J].湖南農機，2006(3):4-5.