公路植被边坡径流流速及临界植被覆盖度研究

来源：中国血液净化杂志2025年第10期北京时间：

作者：刘翔, 肖成志, 王子寒

单位：河北工业大学土木与交通学院, 天津 300401"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52078182, 41877255)； Hebei Province Natural Science Foundation (E2024202160)； Hebei Province Graduate Innovation Funding Project (CXZZBS2025041)

摘要：公路边坡普遍面临土壤侵蚀问题，严重威胁边坡稳定与沿线生态安全。植被是控制坡面侵蚀的重要手段。然而，现有研究多聚焦于植被对径流流速及侵蚀过程的定性分析，针对公路植被边坡条件下流速变化及防控土壤侵蚀的临界植被覆盖度的定量研究仍较为有限。为此，在不同植被覆盖度、流量和坡度条件下开展了室内径流冲刷试验，分析了径流的流态特征及平均流速变化，推导了适用于植被边坡的平均流速预测模型，并基于该模型构建了临界植被覆盖度计算方法。研究结果表明：径流主要表现为层流和过渡流，且均处于急流状态，随着植被覆盖度增加，雷诺数及弗劳德数减小，且流量和坡度的增加均显著提升两者数值。径流平均流速随植被覆盖度升高而降低，但其削弱效应逐渐趋于饱和。流量与坡度对流速的促进作用显著，呈指数增长趋势，基于能量守恒原理与水力学理论，并结合考虑环境因素的改进曼宁系数与局部阻力系数，构建了适用于植被边坡的平均流速预测模型。经294组不同工况下的实测数据验证，模型表现出良好的拟合精度(<i>R</i>² &gt; 0.900)，且具备较强的适用性与稳定性。基于试验结果，结合土颗粒临界起动流速公式与SCS-CN模型，提出了公路边坡临界植被覆盖度计算方法，并基于实际径流冲刷试验的泥沙累计含量和粒径分布特征，对该方法在侵蚀控制中的有效性与可靠性进行了验证。

关键词：路基工程,临界植被覆盖度,平均流速预测模型,径流流速,土壤侵蚀,植被护坡

基金资助：国家自然科学基金项目(52078182，41877255)；河北省自然科学基金项目(E2024202160)； 河北省研究生创新项目(CXZZBS2025041)