李文雄 葉云青

0 引言

機(jī)耕路是指可通行機(jī)動(dòng)車輛和農(nóng)業(yè)機(jī)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(wù)院關(guān)于積極發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，扎實(shí)推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的若干意見中，明確提出發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的首要任務(wù)，是以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)農(nóng)村工作的必然要求，意見中提出要加快農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)，提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的設(shè)施裝備水平。農(nóng)業(yè)機(jī)械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要保證，而機(jī)耕路是農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的必備條件。

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

本文對(duì)泥結(jié)石和石屑兩種常見的機(jī)耕路面進(jìn)行降雨試驗(yàn)研究，比較兩種路面材料在降雨條件下的損壞情況，為機(jī)耕路面做法的選用提供參考。

1 試驗(yàn)方案

對(duì)所收集到的廣東省部分地區(qū)關(guān)于農(nóng)田整治項(xiàng)目的機(jī)耕路設(shè)計(jì)方法進(jìn)行歸納總結(jié)，得到泥結(jié)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(jìn)行試驗(yàn)研究。

1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

本試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷钠麻L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?fù)?，以建筑用木模板制作成型，具體尺寸見圖1。石屑和泥結(jié)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?fù)粱鶎?。泥結(jié)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?fù)粱鶎?。在面層土較低側(cè)擋板上緣開有小孔，以便于降雨時(shí)流出被沖刷泥土。

1.2 降雨試驗(yàn)

降雨設(shè)備采用SWO9A12型全自動(dòng)便攜式人工模擬降雨器，該款系統(tǒng)采用先進(jìn)的閉環(huán)自動(dòng)測控技術(shù)，既能精確實(shí)現(xiàn)水保生態(tài)科研專業(yè)指標(biāo)要求，又能滿足工業(yè)級(jí)多專業(yè)自然降雨的模擬仿真。有較大雨強(qiáng)變化，又可保證(微、小、中雨、大雨)雨滴模擬效果，并連續(xù)可調(diào)，其雨滴形態(tài)、降雨均勻度與自然降雨近似，能實(shí)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(qiáng)度下機(jī)耕路面的泥土流失量情況。

圖1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ推矫鎴D

圖2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ推拭鎴D

為了考察在持續(xù)降雨下兩種材料路面的流失量情況，設(shè)置以15 min為一次降雨持續(xù)時(shí)間，對(duì)同一模型同一降雨強(qiáng)度條件下，每隔15 min進(jìn)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(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同雨強(qiáng)下的面層損壞情況

在兩種不同強(qiáng)度的降雨條件下，試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷哪嗤量偭魇Я颗c降雨次數(shù)的關(guān)系見圖3。

從圖3a)可以看出，石屑路面受降雨強(qiáng)度的影響很大，隨著降雨次數(shù)的增大(即降雨持續(xù)時(shí)間的增長)，泥土流失量逐漸增大，而且強(qiáng)度為180 mm/h的降雨與強(qiáng)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(qiáng)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(xì)石)，從而損壞石屑路面。

圖3 不同降雨強(qiáng)度下泥土總流失量變化曲線

從圖3b)可以看出，泥結(jié)石路面受降雨強(qiáng)度的影響較小，隨著降雨次數(shù)的增大(即降雨持續(xù)時(shí)間的增長)，泥土流失量逐漸增大，而強(qiáng)度為180 mm/h的降雨與強(qiáng)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以看出，降雨主要是沖刷出泥結(jié)石中的泥漿，而不同雨強(qiáng)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(qiáng)度為180 mm/h的條件下，兩種材料的模型試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 相同雨強(qiáng)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(jié)石路面在相同降雨強(qiáng)度下的泥土流失量相差很大，而且隨著降雨持續(xù)時(shí)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(yán)重。

3 結(jié)語

通過兩種材料降雨條件下的模型試驗(yàn)所得，石屑路面在降雨條件下的泥土流失情況比泥結(jié)石路面嚴(yán)重，泥結(jié)石路面抵抗雨水破壞方面的性能較強(qiáng)。降雨條件下機(jī)耕路面的損壞程度取決于降雨量大小、雨滴沖擊力和機(jī)耕路面的材料組成等因素。降雨強(qiáng)度大時(shí)，給機(jī)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(dāng)機(jī)耕路面層的骨料粒徑較大時(shí)，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(yàn)研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，26(4):447-490.

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