全 文 ：黄土区被草土质路面产流产沙过程及防蚀效果*
张摇 强1 摇 郑世清2**摇 田风霞3 摇 马春艳2
( 1 西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100; 2 西北农林科技大学中国科学院水土保持研究所, 陕西杨凌 712100;
3 兰州大学西部环境教育部重点实验室, 兰州 730000)
摘摇 要摇 通过变坡钢槽装土和人工降雨的室内模拟试验,分析了黄土区裸露土质路和被草土
质路(被草土质路种植早熟禾)路面的产流产沙过程及被草土质路的防蚀效果.结果表明:在
相同雨强和坡度条件下,研究区被草土质路的径流系数大于裸露土质路;两种路面的径流系
数均随着雨强和坡度的增加而增大;不同雨强、相同坡度条件下,径流系数与降雨历时呈对数
关系,径流系数与雨强、坡度呈二次函数关系;两种路面的土壤侵蚀速率均随着雨强和坡度的
增加而增大;相同降雨条件下,被草土质路的土壤侵蚀速率低于裸露土质路;在不同雨强条件
下,被草土质路的平均减沙效益达 47郾 22% ;在不同坡度条件下,被草土质路的平均减沙效益
达 26郾 24% ;被草土质路通过增加路面糙度和增大路面阻力可降低水流搬运泥沙的能力,起到
了减少路面产沙量的作用.
关键词摇 裸露土质路摇 被草土质路摇 侵蚀速率摇 径流系数摇 水力参数
文章编号摇 1001-9332(2010)07-1785-07摇 中图分类号摇 S157. 1摇 文献标识码摇 A
Runoff and sediment processes and anti鄄erosion effects of grass鄄covered earth road in loess
hilly region. ZHANG Qiang1, ZHENG Shi鄄qing2, TIAN Feng鄄xia3, MA Chun鄄yan2 ( 1College of
Resources and Environment, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi, China;
2 Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences, Northwest A & F University,
Yangling 712100, Shaanxi, China; 3Ministry of Education Key Laboratory of Western China爷 s En鄄
vironment System, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21
(7): 1785-1791.
Abstract: A laboratory simulation test with slope鄄adjustable steel tank and artificial rainfall was
conducted to study the runoff and sediment processes of uncovered and Poa pratensis L. 鄄 planted
earth roads, and the anti鄄erosion effects of P. pratensis鄄 planted earth road. At the same rainfall in鄄
tensity and slope, the runoff coefficient of P. pratensis鄄 planted earth road was larger than that of
uncovered earth road. For the two kinds of earth roads, their runoff coefficients all increased with
increasing rainfall intensity and slope. At the same slope but different rainfall intensity, the runoff
coefficient had a logarithmic relationship with rainfall duration, and a quadratic relationship with
slope or rainfall intensity. Soil erosion rate increased with increasing rainfall intensity or slope, and
was smaller on the P. pratensis鄄 planted earth road at the same rainfall intensity. The average anti鄄
erosion efficacy of P. pratensis鄄 planted earth road was 47郾 22% at different rainfall intensity, and
was 26郾 24% at different slope. Because of its higher roughness and higher road surface resistance
coefficient, P. pratensis鄄 planted earth road had a lower sediment yield and a decreased sediment
transport.
Key words: uncovered earth road; grass鄄covered earth road; erosion rate; runoff coefficient; hy鄄
draulic parameter.
*中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2鄄YW鄄421)和西北
农林科技大学人才基金项目资助.
**通讯作者. E鄄mail: zheng_shiqing@ 126. com
2009鄄12鄄24 收稿,2010鄄04鄄13 接受.
摇 摇 黄土丘陵沟壑区是我国水土流失最严重、生态
环境最脆弱的地区之一,广泛分布的山坡道路对整
个流域的产流、产沙量具有重要影响,该区的道路平
均侵蚀模数高达 4郾 0伊104 t·km-2 [1] .许多学者研究
表明,无任何保护的道路是流域泥沙的来源之一,它
所提供的不稳定物质很容易被输送到河流当
中[2-4] . Luce等[5]认为,道路建设形成的硬地面极大
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 7 月摇 第 21 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2010,21(7): 1785-1791
地降低了地表入渗能力,易于形成坡面漫流,成为流
域产流产沙的重要来源. 在路面铺砾石和种草均能
有效减少路面、填挖坡的水土流失[6-7] .曹世雄等[8]
研究认为,在裸露土质路面种草以及设置配套防护
措施是一种经济、实用的防止水土流失的方法,便于
普及推广.目前,有关草本植物防治道路侵蚀的研究
虽取得了一定成果[9-12],但仅局限于对现象的观察,
没有从防蚀机理上加以揭示[13-16] . 为此,本研究通
过室内人工降雨模拟试验研究了黄土区裸露土质路
和被草土质路的产流产沙过程,对比分析了两种路
面在不同雨强和坡度条件下的产沙量、径流水力学
参数,并探讨了被草土质路防治道路侵蚀的作用机
理,以期为土质山区开展被草土质路建设提供数据
参考.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验设计
黄土丘陵区农用土质道路的坡度多在 20毅以
下,故本文在雨强 2郾 0 mm·min-1条件下设置 6毅、
9毅、12毅、15毅、18毅 5 种坡度处理;经野外调查和统计
资料分析发现,在短历时、大雨强条件下裸露路面侵
蚀比较严重,因此本试验在坡度 15毅条件下设置
1郾 0、1郾 5、2郾 0、2郾 5 和 3郾 0 mm·min-15 组雨强处理;
路面类型分为裸露土质路面和被草土质路面,其中
被草土质路面覆盖度为 50% .每种处理重复 2 次.
2007 年 6—10 月,在黄土高原土壤侵蚀与旱地
农业国家重点实验室降雨大厅进行人工模拟降雨试
验. 试验中采用侧喷式人工降雨设备,降雨高度
16 m,能够满足所有雨滴降落到地面时达到终点速
度.试验用土槽为自制移动变坡式钢槽,长 2郾 0 m、
宽 0郾 55 m、高 0郾 35 m,装土高度 0郾 3 m,槽底充分开
孔,以确保土壤水分可自由向底部入渗.
供试土壤采自位于黄土高原北部的陕西省延安
市安塞县,土壤类型为黄绵土.将野外采集的土壤自
然风干,并过 5 mm筛进行预处理.裸露土质路土槽
填土时,先在槽底铺一层纱布,使土壤水分能够均匀
下渗;然后,分 6 层(每 5 cm一层)装土,边装边均匀
压实,将土壤容重控制在 1郾 5 g·cm-3左右,每次在
装下一层之前将表土打毛,以消除两层土壤之间的
垂直层理.
被草土质路由裸露土质路种草建成,移栽草种
为预先培育的多年生草地早熟禾(Poa pratensis).种
草方式为条带式移栽,通过栽植密度控制其覆盖度.
移栽时将挖出的土壤称量,并在其生长过程中逐步
回填使其达到设计容重.人工降雨前草的长势稳定,
草高约 20 cm. 用数码相机垂直被草土质路面进行
图像采集,利用 ERDAS Imagine 8郾 4 分析软件对图
像进行分类处理测定草的覆盖度,基本符合试验所
设计 50%的覆盖度.
各处理的降雨历时均为 60 min,每隔 3 min 收
集一次径流过程样,并通过烘干法测定径流泥沙含
量.试验中用染色法对路面由坡上至坡下分 5 段
(每段 40 cm)分别测定径流流速,具体方法为:从降
雨产流开始,每隔 3 min 测定水流流过固定路面区
间的时间,最后选取流速基本稳定的多次平均值作
为坡面的平均流速.
1郾 2摇 参数测算
由于染色法测定的径流流速为坡面优势流流
速,本文将实测流速乘以修正系数 0郾 67 作为水流断
面平均流速[17] .
由于本试验所用土槽的断面形状为矩形,故水
力半径(R)的算式为:
R= hb(b+2h) (1)
式中: b 为试验土槽的宽度 ( cm); h 为平均水深
(cm).由于坡面水流的水层极薄,且土壤下垫面条
件不断发生变化,采用实测法难以准确测定水深,因
此假定水流沿坡面均匀分布,采用下式进行计算:
h= QUBt (2)
式中:Q为 t时间内的径流量(ml);t 为径流取样间
隔时间(s);U为断面平均流速(cm·s-1);B 为过水
断面宽度(cm).
Darcy鄄Weisbach阻力系数( f)和曼宁糙率系数
(n)反映了下垫面对水流的阻力大小,其算式分别
为:
f=8gRJ
U2
(3)
n=h
2 / 3J1 / 2
U (4)
式中:J为水流能坡,近似为坡度的正切值;g为重力
加速度(m·s-2).
雷诺数(Re)和弗劳德数(Fr)是表征水流流态
的重要参数,其算式如下:
Re=Uhv (5)
Fr= U
gh
(6)
式中:v 为水运动粘性系数(m2 ·s-1 ). 当 Re<500
6871 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
时,水流为层流;当 Re逸500 时,水流为紊流.当 Fr<
1 时,水流为缓流;当 Fr逸1 时,水流为急流.
土壤侵蚀速率指单位时间、单位面积上的土壤侵
蚀量.将间隔 3 min 收取的径流样品过滤,过滤后的
泥沙装入铝盒并在 105 益的烘箱中烘 8 h,冷却后称
量,即得到该时间段、该土槽面积上的土壤侵蚀量.
1郾 3摇 数据处理
采用 ERDAS Imagine 8郾 4 分析软件计算被草土
质路面的覆盖度. 采用 Microsoft Excel 2003 软件对
径流系数、土壤侵蚀速率、径流流速进行拟合并绘制
图表.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同雨强、坡度下黄土区裸露土质路和被草土
质路的径流系数
径流系数指单位面积上任意时段径流量与降雨
量的比值,可反映土壤入渗能力的大小.径流系数越
大,意味着入渗土壤的水量越少、形成的地表径流越
大,从而造成土壤侵蚀的潜力也越大.由图 1 可以看
出,在坡度15毅条件下,随着雨强的增大,研究区裸
图 1摇 15毅坡度、不同雨强下研究区裸露土质路(a)和被草土
质路(b)的径流系数
Fig. 1 摇 Runoff coefficient of uncovered earth road ( a) and
grass鄄covered earth road ( b) at different rain intensities under
15毅 slope in the study area.
A: 雨强 1郾 0 mm·min-1 Rain intensity 1郾 0 mm·min-1; B: 雨强 1郾 5
mm·min-1 Rain intensity 1郾 5 mm·min-1; C: 雨强 2郾 0 mm·min-1
Rain intensity 2郾 0 mm·min-1; D: 雨强 2郾 5 mm·min-1 Rain intensity
2郾 5 mm·min-1; E: 雨强 3郾 0 mm·min-1 Rain intensity 3郾 0 mm·
min-1 . 下同 The same below.
露土质路和被草土质路的径流系数均呈逐渐增大并
趋于稳定的趋势;在相同雨强条件下,被草土质路的
径流系数大于裸露土质路;与裸露土质路相比,被草
土质路的产流时间有所提前.其原因在于:本试验过
程中的雨强较大,降雨后被草土质路的草皮被雨滴
打击匍匐于地表形成一个覆盖层,该覆盖层降低了
径流的有效入渗,使径流系数增大;自然状态下,植
物根系具有增加土壤入渗的作用,但本试验中土槽
制备时间较短,植物地上部分阻挡降雨入渗的影响
超过了植物根系增加土壤入渗的作用,所以被草土
质路的径流系数大于裸露土质路,前者的产流时间
也有所提前.为了使室内人工降雨模拟被草土质路
的产流过程更接近自然状态,必须采用播种方式制
成所需植物覆盖度的试验土槽;如果采用移植方式,
必须让制作好的土槽放置更长时间,以便受损的植
物根系有充足时间恢复生长,从而具备自然状态下
的功能.
摇 摇 径流系数与降雨历时密切相关. 由表 1 可以看
出,坡度 15毅条件下,研究区裸露土质路在 1郾 0 和
1郾 5 mm·min-1雨强时的径流系数与降雨历时符合
线性关系,其他雨强下裸露土质路和被草土质路的
径流系数与降雨历时均符合对数关系.在降雨 1 min
后,2郾 5 和 3郾 0 mm·min-1雨强下裸露土质路开始产
流;在降雨 1 min后,除 1郾 0 mm·min-1雨强外,其他
雨强下的被草土质路均开始产流.总体上,两种道路
的土壤入渗水量均较少、产流均较快,说明这两种道
路容重较大、入渗能力较低,从侧面证明了这两种道
路是整个流域中需重点防护的部位之一.
表 1摇 15毅坡度、不同雨强下研究区不同路面径流系数与降
雨历时的关系
Tab. 1摇 Relationship between runoff coefficient and rainfall
duration in different road surfaces at different rain intensi鄄
ties and 15毅 slope in the study area
路面类型
Road surface
type
雨 强
Rain
intensity
(mm·min-1)
拟合方程
Fitted equation
R
裸露土质路 1郾 0 Y=0郾 0031T-0郾 0347 0郾 9941
Uncovered 1郾 5 Y=0郾 0047T-0郾 0147 0郾 9865
earth road 2郾 0 Y=0郾 1772ln T-0郾 0455 0郾 9910
2郾 5 Y=0郾 1834ln T+0郾 0204 0郾 9853
3郾 0 Y=0郾 1877ln T+0郾 0202 0郾 9768
被草土质路 1郾 0 Y=0郾 2216ln T-0郾 0134 0郾 9935
Grass鄄covered 1郾 5 Y=0郾 2170ln T+0郾 2828 0郾 8805
earth road 2郾 0 Y=0郾 2529ln T+0郾 2773 0郾 9091
2郾 5 Y=0郾 2252ln T+0郾 3704 0郾 8632
3郾 0 Y=0郾 2229ln T+0郾 4023 0郾 8408
Y: 径流系数 Runoff coefficient;T: 降雨历时 Rainfall duration郾 下同
The same below.
78717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 强等: 黄土区被草土质路面产流产沙过程及防蚀效果摇 摇 摇 摇 摇 摇
摇 摇 坡度是影响径流侵蚀的重要因子之一[18-22] .在
本试验坡度范围内,2郾 0 mm·min-1雨强条件下,随
着坡度的增加,研究区裸露土质路和被草土质路的
径流系数均相应增加;裸露土质路和被草土质路的
径流系数分别在降雨 50 和 20 min 后趋于稳定;相
同坡度条件下,该区被草土质路的径流系数大于裸
露土质路(图 2).
摇 摇 黄土区裸露土质路和被草土质路的径流系数与
雨强和坡度的关系均服从二次函数,并呈单调递增,
即径流系数分别随雨强和坡度的增大而增大(表
2).雨强属于不可控因素,而坡度在一定程度上可
以调节,因此,依据地形条件,在经济合理的原则下
图 2摇 雨强 2郾 0 mm·min-1下研究区不同坡度裸露土质路
(a)和被草土质路(b)径流系数的变化
Fig. 2摇 Change of runoff coefficient of uncovered earth road (a)
and grass鄄covered earth road ( b) under different slope at rain
intensity of 2郾 0 mm·min-1 in the study area.
玉: 坡度 6毅 Slope 6毅; 域: 坡度 9毅 Slope 9毅; 芋: 坡度 12毅 Slope 12毅;
郁: 坡度 15毅 Slope 15毅; 吁: 坡度 18毅 Slope 18毅. 下同 The same be鄄
low.
表 2摇 研究区不同路面的径流系数与雨强和坡度的关系
Tab. 2 摇 Relationship between runoff coefficient with rain
intensity and slope under at different road surfaces of the
study area
路面类型
Road surface type
拟合方程
Fitted equation
R
裸露土质路 Y=-0郾 1391I2 +0郾 8979I-0郾 6662 0郾 9649
Uncovered earth road Y=0郾 001S2 -0郾 0154S+0郾 6442 0郾 9968
被草土质路 Y=-0郾 1484I2 +0郾 7614I+0郾 0308 0郾 9920
Grass鄄covered earth road Y=-0郾 00001S2 +0郾 0055S
+0郾 8891
0郾 9466
I: 雨强 Rain intensity; S: 坡度 Slope.
应尽可能降低大坡度道路所占比例.
2郾 2摇 黄土区裸露土质路和被草土质路的土壤侵蚀
速率
坡度 15毅时,研究区裸露土质路在雨强 2郾 0、2郾 5
和 3郾 0 mm·min-1时的土壤侵蚀速率明显高于雨强
1郾 0 和 1郾 5 mm·min-1时的土壤侵蚀速率,原因在于
雨强越大,雨滴击溅作用和径流冲刷能力越强,导致
土壤侵蚀速率也随之加大(图 3). 雨强 2郾 0 mm·
min-1条件下,该区裸露土质路的土壤侵蚀速率随坡
度的增加而逐渐增大(图 4). 不同雨强和坡度条件
下裸露土质路土壤侵蚀速率的变化具有波动性,降
雨10 min后达到第 1 次峰值,随后呈小幅波动,与魏
霞等[23]的研究结果一致. 这可能是由于降雨开始
后,表层土壤受雨滴击溅作用而分离破散并被形成
的径流带走,使土壤侵蚀速率出现一个峰值,随着径
流不断加深,雨滴击溅作用减弱,土壤侵蚀速率随之
降低,而后由于径流的不断冲刷,上层土粒再次被剥
离、悬浮而流失形成了下一个土壤侵蚀速率峰值,此
过程如此反复便表现为土壤侵蚀速率变化的波动现
象.
摇 摇 研究区被草土质路土壤侵蚀速率在降雨初始阶
段很高,20 min之内迅速降低并保持较低水平;相同
雨强和坡度下,被草土质路的土壤侵蚀速率低于裸
图 3摇 坡度 15毅时不同雨强下研究区裸露土质路(a)和被草
土质路(b)土壤侵蚀速率的变化
Fig. 3摇 Change of soil erosion rate of uncovered earth road (a)
and grass鄄covered earth road (b) under different rain intensities
at 15毅 slope in the study area.
8871 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
图 4摇 雨强 2郾 0 mm·min-1时研究区不同坡度下裸露土质路
(a)和被草土质路(b)土壤侵蚀速率的变化
Fig. 4摇 Change of soil erosion rate of uncovered earth road (a)
and grass鄄covered earth road ( b) under different slope at rain
intensity of 2郾 0 mm·min-1 in the study area.
露土质路.降雨起始阶段土壤侵蚀速率较高的原因
在于雨滴的击溅作用形成大量的分散土粒,而后不
再出现土壤侵蚀速率峰值是因为草皮被雨滴击打匍
匐于地表减弱了雨滴的进一步击溅作用,同时,由于
草皮的存在降低了径流流速,从而削弱了径流冲刷
能力.在相同坡度、不同雨强条件下,研究区被草土
质路的平均减沙效益达 47郾 22% ;在相同雨强、不同
坡度条件下,该区被草土质路的平均减沙效益达
26郾 24% .
2郾 3摇 黄土区裸露土质路和被草土质路的径流水力
学参数
流速大小决定着水流对泥沙的搬运强度[24-29] .
随着雨强的增强和坡度的增加,研究区裸露土质路
和被草土质路的水流流速均逐渐增大;在同一坡度、
不同雨强条件下,被草土质路的水流流速比裸露土
质路降低了 17郾 16% ~ 30郾 09% ;在同一雨强、不同
坡度条件下,被草土质路的水流流速比裸露土质路
降低了 23郾 17% ~45郾 96% ;被草土质路通过降低径
流流速降低了水流搬运泥沙的能力(表 3).
Darcy鄄Weisbach阻力系数( f)和曼宁糙率系数
(n)反映了坡面流在流动过程中所受阻力的大小,f
和 n值越大,说明水流克服坡面阻力所消耗的能量
就越大,则用于坡面侵蚀和泥沙输移的能量就越小,
坡面侵蚀产沙就越少.由表 3 可以看出,研究区裸露
土质路和被草土质路的f分别为0郾 05 ~ 0郾 36、0郾 13
表 3摇 研究区裸露土质路和被草土质路在不同雨强、坡度条件下的径流水力学特征
Tab. 3摇 Hydraulic characteristics of runoff on uncovered earth road and earth road with grass under different rain intensities
and slopes in the study area
路面类型
Road surface
type
雨 强
Rain intensity
(mm·min-1)
坡 度
Slope
(毅)
平均流速
Mean velocity
(cm·s-1)
Darcy鄄Weisbach
阻力系数
Darcy鄄Weisbach
resistance coefficient
曼宁糙率系数
Manning roughness
coefficient
雷诺数
Reynolds
number
弗劳德数
Froude
number
裸露土质路 1郾 0 15 12郾 86 0郾 05 0郾 0009 5郾 76 6郾 86
Uncovered 1郾 5 15 13郾 89 0郾 10 0郾 0016 15郾 19 4郾 74
earth road 2郾 0 15 14郾 99 0郾 26 0郾 0032 52郾 24 2郾 87
2郾 5 15 15郾 47 0郾 36 0郾 0040 78郾 83 2郾 45
3郾 0 15 16郾 32 0郾 35 0郾 0040 90郾 59 2郾 47
2郾 0 6 9郾 75 0郾 35 0郾 0039 48郾 66 1郾 56
2郾 0 9 11郾 40 0郾 34 0郾 0038 50郾 75 1郾 93
2郾 0 12 14郾 28 0郾 23 0郾 0029 49郾 32 2郾 75
2郾 0 15 14郾 99 0郾 26 0郾 0032 52郾 24 2郾 87
2郾 0 18 16郾 79 0郾 24 0郾 0030 55郾 98 3郾 28
被草土质路 1郾 0 15 8郾 99 0郾 13 0郾 0017 5郾 76 4郾 01
Grass鄄covered 1郾 5 15 10郾 02 0郾 90 0郾 0064 54郾 27 1郾 54
earth road 2郾 0 15 11郾 36 0郾 90 0郾 0066 78郾 78 1郾 54
2郾 5 15 12郾 14 0郾 98 0郾 0072 104郾 24 1郾 48
3郾 0 15 13郾 52 0郾 84 0郾 0067 123郾 85 1郾 60
2郾 0 6 5郾 31 3郾 64 0郾 0153 82郾 80 0郾 48
2郾 0 9 6郾 16 3郾 55 0郾 0147 83郾 86 0郾 60
2郾 0 12 10郾 44 0郾 95 0郾 0069 81郾 08 1郾 34
2郾 0 15 11郾 36 0郾 90 0郾 0066 78郾 78 1郾 54
2郾 0 18 12郾 90 0郾 76 0郾 0060 80郾 23 1郾 85
98717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 强等: 黄土区被草土质路面产流产沙过程及防蚀效果摇 摇 摇 摇 摇 摇
~ 3郾 64, n 分别为 0郾 0009 ~ 0郾 0040、 0郾 0017 ~
0郾 0153;同一坡度、不同雨强条件下,被草土质路的 f
值是裸露土质路的 2郾 4 ~ 9 倍,被草土质路的 n值是
裸露土质路的 1郾 67 ~ 4 倍;同一雨强、不同坡度条件
下,被草土质路的 f 值是裸露土质路的 3郾 17 ~ 10郾 4
倍,被草土质路的 n值是裸露土质路的 2 ~ 3郾 92 倍,
被草土质路通过增大阻力降低了径流用于坡面侵蚀
和泥沙输移的能量,起到了防蚀作用.
研究区裸露土质路和被草土质路的雷诺数
(Re)在各种降雨条件下均小于 500,因此两种路面
上的径流均属于层流. 在相同降雨或坡度条件下被
草土质路的 Re值大于裸露土质路,因为草皮的存在
对水流的流动产生一定扰动,使被草土质路的紊动
性高于裸露土质路. 该区裸露土质路的弗劳德数
(Fr)均大于 1,属于急流;而被草土质路的 Fr 值除
在雨强 2郾 0 mm·min-1、坡度 6毅和 9毅条件下小于 1,
为缓流外,其他降雨条件下均大于 1,属于急流. 相
同降雨和坡度条件下,被草土质路的 Fr值比裸露土
质路降低了 35郾 22% ~ 67郾 51% ,即被草土质路的径
流比裸露土质路更缓慢,降低了路面径流的动能,减
轻了径流冲刷路面的潜在威胁,起到了保护路面的
作用.
3摇 结摇 摇 语
通过在研究区土质道路路面种植草本植物形成
防护层,可以改变路面径流的水力学特征,使路面糙
度和路面阻力增加、降雨侵蚀力和径流冲刷能力降
低,从而实现土质道路防护和减少流域产沙量的作
用.
降雨强度和路面坡度皆是影响研究区路面产流
产沙的关键因素,且均呈正相关关系. 其中,降雨强
度由该地区的降雨特征决定,属于不可控因素;而坡
度是由人为开挖自然坡面修筑道路形成,属于可控
因素.因此,在该地区修筑土质道路时应尽可能降低
大坡度路段占全路段的比例,减少土质路面发生严
重水土流失的形成条件.
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作者简介 摇 张 摇 强,男,1979 年生,博士,讲师. 主要从事水
土保持和生态环境工程研究,发表论文 4 篇. E鄄mail: cnzq98
@ nwsuaf. edu. cn
责任编辑摇 杨摇 弘
19717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张摇 强等: 黄土区被草土质路面产流产沙过程及防蚀效果摇 摇 摇 摇 摇 摇