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1、 :/ docin /week114草皮护坡抗冲性能试验研究钟春欣，张玮，应翰海（河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 210098）摘要：在护岸工程中，草皮作为低渗透性河渠中抵御外部流场的表面防冲层十分有效。室内冲刷试验表明，土壤的结构性质和植被生长的密度及不均匀程度是影响草皮抗冲性能的主要因素。土壤自身的抗冲性能越高，草皮的抗冲性能也越高。植被生长相对稀疏的区域容易出现严重的局部冲刷，加速整块草皮的冲蚀。植被覆盖度高及生长均匀程度好的草皮具有更高的抗冲性能。草皮护坡的抗冲流速与抗冲历时成反比。设置加筋材料能够显著提高天然草皮的抗冲性能。关键词：草皮护坡，岸坡冲刷；三维植被网
2、；加筋草皮；抗冲性能；试验研究1引言利用植被保护堤岸的历史由来已久。在中世纪法国、瑞士的运河河岸就采用栽植柳树的方法来防护，我国有记载的植被护坡出现在 1591 年的明代，通过栽植柳树来加固与保护河123在岸坡防护工程中，草被广泛地用于正常水位以上区域的岸坡保护。植草的主要作用是阻扰水流保护岸坡，以草根加固和约制土体。三维土工网草皮护坡、土工织物草皮护坡等加筋草皮护坡是当前应用较广的生态护坡形式，具有固土性能优良、网络加筋作用突出、消能1护坡的应用研究主要集中于草皮抵御坡面侵蚀的性能研究4-7，有关河道整治中草皮护坡适用的土质条件、坡度、过水（淹没）时间以及允许的抗冲流速等研究尚为空白。英国建
3、筑工业研究与情报协会和英国奈特龙公司曾进行了普通草皮和加筋草皮的对比试验，得出加筋草皮的极限抗冲流速在水流较深的情况下可以达到 6m/s 的短期流速，对历时两天的水流也能承受 4m/s 的流速。鉴于国内外地理、土质条件和草种的差别，其试验结果仅具参考价值。为满足国内对于草皮生态护坡日益扩大的应用需求，本文拟在室内开展关于天然草皮及加筋草皮抗冲性能的试验研究，深入探讨影响草皮护坡抗冲性能的主要因素，通过试验得出可用于评价具有不同特征草皮护岸抗冲性能的流速历时曲线，以供护岸工程技术人员参考。本课题得到水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放基金资助（2004405211）-1-岸 ，可称之为最早
4、的生态护岸技术。在现代护岸工程中，用生机盎然的绿色植被取代单一的砌石或混凝土护面，无论对环境而言还是对视觉效果而言都是积极的 。实践证明利用植被舒展发达的根系进行护坡固土、抵御冲刷，在中小河道及流速不大的河段是切实有效的 。作用明显及保温功能良好的特点 ，近年来亦开始应用于河道迎水面护坡。目前国内对草皮 :/ docin /week1142试验设计与方法本次试验选用了两种低渗透性土壤：黄壤，水稻土。其中黄壤属于粘土类轻粘土，水稻土属于壤土类重壤土，其性质指标见表 1 和表 2。采用分层填充砸实的方法使土壤容重上下均匀，容重控制在 1.5g/cm 左右。考虑到实际河道中水位变动以及降雨入渗对边坡
5、土体强度及植被生存的影响，试验前将箱内土体及植被用静水淹没浸泡 12 小时，使边坡土体充分浸润。试验植被选用耐淹性强且易于繁殖的狗芽根(Cynodon dactylon)和高羊茅(Festucaarundinacea)，按照狗芽根 75、高羊茅 25的比例进行混播。植被平均高度 10cm（经过修剪处理），在特制的模型箱内进行室外养护，水稻土和黄壤种植的草皮养护时间分别为 4个月和 2.5 个月。试验使用的加筋材料为 EM3 型绿色三维土工网垫，其性能参数见表 3。试验用三维植被网加筋草皮（及天然草皮）试件的制备工序为：模型箱内充填土壤（铺网覆土）播种前期养护。试验设备由离心式清水泵、配水管路及
6、地下回水廊道、LDZ-4B 型电磁流量计、阀门、PVC 板模型箱和封闭有机玻璃水槽等构成，试验装置如图 1 所示。试验过程中观察草皮的冲刷情况，记录相应的试验现象及冲刷时间。表1试验土壤土粒含量（）粒级(mm)黄壤水稻土0.2512.80.5170.25-0.053.57.330.05-0.0119.735.30.01-0.00511.312.40.005-0.00112.418.70.00555.647.3物理性粘粒135134.52.51.550.58313530.8331.750.33313生长期4 个月2.5 个月图2草皮的抗冲性能-4- :/ docin /week1144结论(1)
7、 土壤的结构性质和植被生长的密度及不均匀程度是影响草皮抗冲性能的主要因素；(2) 同一植被种类在相同的养护条件下，用自身抗冲性能较高的土壤种植的草皮具有更好的抗冲性能；(3) 植被生长相对稀疏的区域容易出现严重的局部冲刷，加速整块草皮的冲蚀。植被覆盖度越高，整个草区抗冲性能相应越高；(4) 草皮护坡的抗冲流速越大，则抗冲历时越短；(5) 对于同种植被及同种土壤类型的草皮护坡，加筋草皮的抗冲性能明显高于天然草皮的抗冲性能。参考文献1 周培德，张俊云。植被护坡工程技术M。中国北京：人民交通出版社，2003，153160。2 钟春欣,张玮。传统型护岸与生态型护岸C。 2004 年全国博士生学术论坛（
8、河海大学）论文集，河海大学出版社，2004。3 R W Hemphill, M E Bramley. 河渠护岸工程M。中国北京：中国水利水电出版社，2000. 6488。4 陈人豪，李济群。固土网垫应用研究铁路边坡铺网垫植草被防护试验J。天津纺织工学院学报，1999，18（2）：2124。5 李济群，杨春立。固土网垫防水冲刷性能研究J。天津纺织工学院学报，2000，19（4）：3436。6 陈析。新台高速公路加筋草皮护坡技术研究J。公路交通科技，2001，18（2）：97100。7 郑宇。耐特龙网复合植被护坡法在施工中的应用J。黑龙江水利科技，2002，2：127128。8 钱宁，万兆惠。泥沙
9、运动力学M。中国北京：科学出版社，2003，114145。-5- :/ docin /week114Experimental Research on Erosion-resistingCharacteristics of Revetment with Grass CoverZHONG Chun-xin, ZHANG Wei, YING Han-hai(State key Laboratory Of Hydrology-Water Resources And Hydraulic Engineering, HohaiUniversity, Nanjing 210098)AbstractIn rev
10、etment engineering, turf is an effectual scour protection upper layer against exterior flowfield for river bank that has low permeability. Laboratory scour experiment proves that, the mainfactors that affect the erosion-resisting characteristics of turf are the structure of soil, and the densityand
11、the degree of irregularity of grass. Well-graded soil usually brings high erosion-resistingcharacteristics of turf. Heavy local scour may occur in a sparse zone of turf, which will accelerate theerosion of the whole turf. Turf with high coverage and well regularity will has higher erosion-resistingc
12、haracteristics. Resistant velocity of turf is in inverse ratio to its resistant duration. Reinforcementmaterials can improve the erosion-resisting characteristics of natural turf remarkably.Keywords：grass cover；bank eroding；threedimensional vegetation net；einforced turf；flow resistance；experimental research作者简介：钟春欣，女，1977，博士研究生，主要从事生态护坡技术研究，02583787991，cxzhonghhu.edu 张玮，男，1958，教授，博导，主要研究领域为航道工程、海岸工程，02582787706，zhangweihhumail.edu 应瀚海，男，1982，硕士研究生，主要从事生态护坡技术研究，02583787991，-6-
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