降雨条件下两种机耕路面损坏情况比较★

李文雄 叶云青

0 引言

机耕路是指可通行机动车辆和农业机械的农村道路，包括乡村道路、村组道路和田间道路。在2007年1月国务院关于积极发展现代农业，扎实推进社会主义新农村建设的若干意见中，明确提出发展现代农业是社会主义新农村建设的首要任务，是以科学发展观统领农村工作的必然要求，意见中提出要加快农业基础建设，提高现代农业的设施装备水平。农业机械化是现代农业发展的重要保证，而机耕路是农业机械化发展的必备条件。

机耕路是农村的公益性基础设施，关系到农民生活的方便和农村经济的发展。现实中由于多方面的原因，机耕路遭到不同程度的损坏，影响和阻碍了农机作业的开展和农村经济的发展。机耕路面的各种病害与地表水侵害有关，降雨对机耕路面的影响较大，是危害机耕路的主要自然因素，雨滴冲击力对机耕路表面造成损害，导致部分路面材料流失，长期受到降雨影响的机耕路难以承受农业机械的荷载，影响农田。

本文对泥结石和石屑两种常见的机耕路面进行降雨试验研究，比较两种路面材料在降雨条件下的损坏情况，为机耕路面做法的选用提供参考。

1 试验方案

对所收集到的广东省部分地区关于农田整治项目的机耕路设计方法进行归纳总结，得到泥结石和石屑两种路面的常用做法和路面宽度，并以此为依据，进行试验研究。

1.1 试验模型

本试验模型的坡长取为0.8 m;另一边长为1 m，面层材料厚度为50 mm，底层为100 mm厚山岗土，以建筑用木模板制作成型，具体尺寸见图1。石屑和泥结石两种面层材料模型剖面图见图2。石屑模型做法如下:石屑规格为0.5 cm～1 cm，作为骨料，面层厚度为5 cm，面层坡度为3%，以黏土浆作为填充剂，黏土浆的水土比为1∶1.5，石屑下为10 cm厚的回填山岗土基层。泥结石模型做法如下:石子规格为2 cm～4 cm，作为骨料，面层厚度为5 cm，面层坡度为3%，以黏土浆作为填充剂，配合比为石子∶黏土=1∶0.4，黏土浆的水土比为1∶1.5，石屑下为10 cm厚的回填山岗土基层。在面层土较低侧挡板上缘开有小孔，以便于降雨时流出被冲刷泥土。

1.2 降雨试验

降雨设备采用SWO9A12型全自动便携式人工模拟降雨器，该款系统采用先进的闭环自动测控技术，既能精确实现水保生态科研专业指标要求，又能满足工业级多专业自然降雨的模拟仿真。有较大雨强变化，又可保证(微、小、中雨、大雨)雨滴模拟效果，并连续可调，其雨滴形态、降雨均匀度与自然降雨近似，能实现降雨模拟的要求。本文主要考虑在100 mm/h和180 mm/h两种降雨强度下机耕路面的泥土流失量情况。

图1 试验模型平面图

图2 试验模型剖面图

为了考察在持续降雨下两种材料路面的流失量情况，设置以15 min为一次降雨持续时间，对同一模型同一降雨强度条件下，每隔15 min进行一次降雨，并测定每次降雨后的泥土流失量。每次降雨后收集从模型中流出的雨水，其中含有从模型中被冲刷出的泥土，为了测定这些泥土的重量，首先要经过过滤将多余的水排除，然后通过干燥，得到最终被冲刷出的泥土。再通过高精度称量仪器测得每次降雨下的流失量，用于比较两种材料的受降雨损坏程度。

2 试验结果与分析

2.1 不同雨强下的面层损坏情况

在两种不同强度的降雨条件下，试验模型的泥土总流失量与降雨次数的关系见图3。

从图3a)可以看出，石屑路面受降雨强度的影响很大，随着降雨次数的增大(即降雨持续时间的增长)，泥土流失量逐渐增大，而且强度为180 mm/h的降雨与强度为100 mm/h的降雨的泥土流失量的差别随着降雨次数的增加而增加。由此可以推断，较大强度的降雨，伴随着较大的冲击力，有可能使得石屑路面的材料松散，并冲刷出较多的颗粒(包括细石)，从而损坏石屑路面。

图3 不同降雨强度下泥土总流失量变化曲线

从图3b)可以看出，泥结石路面受降雨强度的影响较小，随着降雨次数的增大(即降雨持续时间的增长)，泥土流失量逐渐增大，而强度为180 mm/h的降雨与强度为100 mm/h的降雨的泥土流失量的差别随着降雨次数的增加并没有明显增大的趋势。从实验现象可以看出，降雨主要是冲刷出泥结石中的泥浆，而不同雨强的差别主要出现在前两次降雨。

2.2 不同材料的面层损坏比较

在降雨强度为180 mm/h的条件下，两种材料的模型试验结果见图4。

图4 相同雨强下两种材料泥土总流失量变化曲线

从图4可知，石屑路面和泥结石路面在相同降雨强度下的泥土流失量相差很大，而且随着降雨持续时间的增加，两者的泥土流失量相差越来越大，在相同的降雨条件下，石屑路面的损坏较为严重。

3 结语

通过两种材料降雨条件下的模型试验所得，石屑路面在降雨条件下的泥土流失情况比泥结石路面严重，泥结石路面抵抗雨水破坏方面的性能较强。降雨条件下机耕路面的损坏程度取决于降雨量大小、雨滴冲击力和机耕路面的材料组成等因素。降雨强度大时，给机耕路面带来较大的冲击力，容易使路面材料松散，使路面损坏。当机耕路面层的骨料粒径较大时，骨料较难被雨水冲走，雨水往往只冲刷出其中的部分泥浆。

[1]史银志，雷晓云.基于人工模拟降雨的土壤侵蚀特性试验研究[J].石河子大学学报(自然科学版)，2008，26(4):447-490.

[2]娄底市农机局.机耕道整修是新农村建设的紧迫任务[J].湖南农机，2006(3):4-5.