張 壯，潘 毅，陳永平，胡玉植，張同鑫，李 琳

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院,江蘇南京 210098; 3.中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410014; 4.杰克遜州立大學(xué)土木與環(huán)境系，杰克遜密西西比 39217)

隨著社會(huì)進(jìn)步，人們對(duì)于工程的生態(tài)性越來(lái)越重視，我國(guó)也在大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和“海綿城市”等生態(tài)建設(shè)的國(guó)家戰(zhàn)略[1]。在此背景下，生態(tài)護(hù)坡由于良好的外觀、生態(tài)性能以及抗侵蝕能力而受到青睞，已廣泛應(yīng)用于邊坡、航道、溢洪道、海堤和大壩工程。但在大流量高速水流沖刷下，天然植被護(hù)墊很容易破壞，進(jìn)而導(dǎo)致災(zāi)難性后果，例如美國(guó)卡特里娜颶風(fēng)造成的大規(guī)模海堤破壞[2]。因此，人們使用各種柔性侵蝕控制產(chǎn)品(rolled erosion control products，RECP)進(jìn)行植被保護(hù)[3]，生態(tài)加筋網(wǎng)(turf reinforcement mat，TRM)是一種已經(jīng)廣為使用的柔性侵蝕控制產(chǎn)品。在種植植被之前，將生態(tài)加筋網(wǎng)埋置在土中，植被生長(zhǎng)過(guò)程中其根莖穿過(guò)生態(tài)加筋網(wǎng)，使土壤、植被、生態(tài)加筋網(wǎng)三者緊密結(jié)合在一起，形成一個(gè)生態(tài)防護(hù)系統(tǒng)[4]，即加筋草皮。有研究表明，在保持植被護(hù)坡的生態(tài)和景觀功能前提下，跟天然草皮相比，加筋草皮的抗侵蝕能力可提高1倍以上[5]。因此，加筋生態(tài)護(hù)坡有著廣泛的應(yīng)用前景。

近年來(lái)，隨著制造工藝的發(fā)展和各種高性能材料的應(yīng)用，人們?cè)O(shè)計(jì)出了高性能生態(tài)加筋網(wǎng)(high performance turf reinforcement mat，HPTRM)用于培植高性能加筋草皮。常見(jiàn)的高性能生態(tài)加筋網(wǎng)是一種由高強(qiáng)度三維結(jié)構(gòu)尼龍絲制成的土工織物，有95%以上的空隙率。植物根部在高性能生態(tài)加筋網(wǎng)的空隙中生長(zhǎng)，并在三維結(jié)構(gòu)中相互盤(pán)繞，形成抗侵蝕能力更強(qiáng)的高性能加筋草皮。

針對(duì)加筋草皮抗侵蝕能力的研究最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，Hewlett等[6]進(jìn)行了大比尺模型下的恒定流沖刷試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)三維加筋草皮系統(tǒng)的抗侵蝕能力要優(yōu)于二維加筋草皮系統(tǒng)。Nelson[5]在大型水槽中進(jìn)行了不同坡度下的恒定流沖刷試驗(yàn)，得出不同條件下的允許最大沖刷流速和表面切應(yīng)力。2005年“卡特里娜”颶風(fēng)之后，加筋生態(tài)護(hù)坡受到了廣泛關(guān)注，對(duì)其抗侵蝕能力的研究也不斷深入。Meer等[7-8]使用越浪模擬器進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)沖刷試驗(yàn)，得出草皮破壞與單位堤頂長(zhǎng)度累計(jì)越浪量有關(guān)的結(jié)論。Thornton等[9-10]在實(shí)驗(yàn)室中使用越浪模擬器進(jìn)行了模擬海堤背水坡的沖刷試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)加筋草皮的抗侵蝕能力是天然草皮的2～4倍。Pan等在1∶1的大型水槽中進(jìn)行了一系列越浪沖刷試驗(yàn)，研究了海堤內(nèi)坡高性能加筋草皮護(hù)坡侵蝕特征，發(fā)現(xiàn)侵蝕速率隨侵蝕量增加而不斷減少直至停止侵蝕，并將此特征概括為“侵蝕上限”[11-13]。

現(xiàn)有針對(duì)高性能加筋草皮抗侵蝕能力的研究，大部分通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或大比例尺模型試驗(yàn)進(jìn)行，這是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)和大比尺模型試驗(yàn)?zāi)軌驕?zhǔn)確地重現(xiàn)侵蝕過(guò)程，研究結(jié)果更為可信。但是，在大比例尺模型試驗(yàn)過(guò)程中很難準(zhǔn)確記錄流速和侵蝕量，因此無(wú)法對(duì)侵蝕過(guò)程和速率-侵蝕關(guān)系進(jìn)行定量化分析。為了研究流速與侵蝕速率的關(guān)系，Pan等利用侵蝕功能測(cè)試裝置(erosion function apparatus，EFA)對(duì)高性能加筋草皮樣品進(jìn)行了測(cè)試[13-14]，結(jié)果顯示侵蝕速率與流速之間近似呈線性關(guān)系。但是，侵蝕功能測(cè)試裝置中水流為壓力流，而海堤背水坡的越浪和溢流是明渠重力流，因此測(cè)試結(jié)果不能準(zhǔn)確反映海堤背水坡上高性能加筋草皮系統(tǒng)的實(shí)際侵蝕過(guò)程。

為了進(jìn)一步研究高速明渠水流條件下高性能加筋草皮系統(tǒng)的侵蝕過(guò)程，設(shè)計(jì)了模擬斜坡溢流沖刷的傾斜水槽試驗(yàn)，選取不同型號(hào)的高性能生態(tài)加筋網(wǎng)樣品培植高性能加筋草皮，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)量不同坡度、流速和沖刷時(shí)間下不同樣品的沖刷數(shù)據(jù)，分析得出高性能加筋草皮的侵蝕特性。

1 樣品培植

圖2 加筋草皮樣品Fig.2 Growth process of specimens

圖1 3種不同生態(tài)加筋網(wǎng)測(cè)試樣品Fig.1 Testing specimens of HPTRM

加筋生態(tài)護(hù)坡抗侵蝕性能試驗(yàn)測(cè)試樣品種植在配合明渠高速水流加筋草皮測(cè)試儀[15]設(shè)計(jì)的植草模型箱中。模型箱尺寸為59 cm×19 cm×20 cm(長(zhǎng)×寬×高)，并在底部留有透水孔。選擇生態(tài)護(hù)坡常用的狗牙根(又稱百慕大草)作為試驗(yàn)草種。這種草因其強(qiáng)固土作用而常被用作為公路、鐵路、水庫(kù)等護(hù)坡綠化材料。試驗(yàn)所用種植土為生態(tài)護(hù)坡工程中常用的黏性土。采用3種型號(hào)的高性能生態(tài)加筋網(wǎng)進(jìn)行高性能加筋草皮的培植。3種型號(hào)生態(tài)加筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖1，主要特征均為整個(gè)生態(tài)加筋網(wǎng)由1根聚酰胺纖維按照一定規(guī)律纏繞而成，并在生態(tài)加筋網(wǎng)上表面的橫向、縱向和斜向有相互交錯(cuò)的較長(zhǎng)單方向纖維，用來(lái)增加生態(tài)加筋網(wǎng)的整體性及與植被的結(jié)合力。編號(hào)7010，7020和7220的生態(tài)加筋網(wǎng)的厚度、底面特征和填充物等有所不同。7010厚度約為10 mm，頂面為纖維亂繞并包含較長(zhǎng)的單方向纖維交錯(cuò)，底面為較規(guī)則的倒金字塔狀，如圖1 (a)；7020厚度約為20 mm，頂面為聚酰胺單絲纖維亂繞并包含較長(zhǎng)的單方向纖維交錯(cuò)，底面為較規(guī)則的倒金字塔狀，如圖1 (b)；7220厚度約為18 mm，頂面為聚酰胺單絲纖維亂繞并包含較長(zhǎng)的單方向纖維交錯(cuò)，下部為倒金字塔狀，底面為了適應(yīng)某些工況而做成平面，如圖1 (c)。

3種生態(tài)加筋網(wǎng)的加筋草皮樣品采用同樣的種植步驟，包含了土工保護(hù)毯壓頂、固定、施肥和播種過(guò)程。4個(gè)月后草的平均高度達(dá)到30 cm(見(jiàn)圖2)。

2 高速明渠流沖刷試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)裝置與觀測(cè)手段

圖3 不同坡度條件下的明渠高速水流測(cè)試儀結(jié)構(gòu)示意Fig.3 Three testing flumes with different slopes for high velocity flow

試驗(yàn)采用河海大學(xué)明渠高速水流加筋草皮測(cè)試儀[15]。試驗(yàn)裝置由地下水庫(kù)、水泵、輸水管道、超聲波流量計(jì)、有機(jī)玻璃水槽(寬度為0.2 m)、PVC板模型箱和移動(dòng)式草箱支架等組成。水流由輸水管道進(jìn)入有機(jī)玻璃水槽水平段，經(jīng)過(guò)斜坡加速進(jìn)入試驗(yàn)測(cè)試段。設(shè)計(jì)坡度分別為1∶3，1∶2，1∶1，代表了海堤背水坡，河堤向水坡和山路邊坡的典型情況。在斜坡段的底部預(yù)留安裝測(cè)試樣品的樣品槽。試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖3。

由明渠水力學(xué)可知，如果斜坡段的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)或坡度很小，在斜坡下端某位置處及以下水流流態(tài)將從非均勻流過(guò)渡為均勻流，可以近似將斜坡段最終的水流流態(tài)看作是明渠均勻流。試驗(yàn)過(guò)程中主要記錄測(cè)試段水流表面流速、流量及草皮樣品侵蝕量。流量通過(guò)超聲波流量計(jì)測(cè)得，表面流速通過(guò)高速攝像機(jī)BIV技術(shù)拍攝處理獲取。草皮抗水流沖刷強(qiáng)度以侵蝕量為表征。因?yàn)閱吸c(diǎn)的土壤侵蝕量本身具有一定隨機(jī)性，而土面本身的不平整也使得這種隨機(jī)性更加明顯。為了減小這種隨機(jī)性和測(cè)量位置選取對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，測(cè)量試驗(yàn)土面高程時(shí)，每次都測(cè)量植草模型箱中部12個(gè)點(diǎn)，然后取這12個(gè)點(diǎn)的平均值作為該次測(cè)量的土面高程，沖刷前后的土面高程之差即為侵蝕量。

2.2 試驗(yàn)組次

為了進(jìn)行不同坡度和流量下的抗水力侵蝕能力測(cè)試，對(duì)7220,7020,7010共3種樣品分別培植12份加筋生態(tài)護(hù)坡樣品，同時(shí)培植12份天然草皮樣品作為對(duì)照組。同一種加筋方式的不同樣品采取同等條件培植，培植過(guò)程中盡量保證草株密度、草高度等因素的一致性。

本次試驗(yàn)對(duì)4種樣品進(jìn)行了3個(gè)不同坡度、3個(gè)不同流量以及不同時(shí)長(zhǎng)的水力沖刷測(cè)試，具體方案見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)組次設(shè)置Tab.1 Test cases for each type of HPTRM

間斷沖刷試驗(yàn)的沖刷時(shí)間為3 h，共進(jìn)行5次土面高程測(cè)量，測(cè)量時(shí)間點(diǎn)分別為沖刷前及沖刷后30，60，120和180 min。不間斷沖刷試驗(yàn)的沖刷時(shí)間為5 h，沖刷使用的單寬流量為1 386 m3/(h·m)，在沖刷之前和之后進(jìn)行土面高程測(cè)量。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果及侵蝕特征分析

2.3.1試驗(yàn)結(jié)果和初步分析 坡度為1∶3，1∶2，1∶1時(shí)的土壤侵蝕發(fā)展過(guò)程見(jiàn)圖4。流量1，2，3對(duì)應(yīng)的單寬流量分別為1 098,1 260和1 386 m3/(h·m)。長(zhǎng)時(shí)間組對(duì)應(yīng)不間斷沖刷5 h后測(cè)得的侵蝕量。

圖4中正值表示土面下降(即土壤受到侵蝕)，負(fù)值表示土面上升。對(duì)于統(tǒng)計(jì)結(jié)果中出現(xiàn)的個(gè)別點(diǎn)侵蝕量負(fù)增長(zhǎng)情況，經(jīng)分析可能有2個(gè)原因：一是土壤在泡水后會(huì)有略微膨脹；二是測(cè)量誤差。僅在個(gè)別點(diǎn)出現(xiàn)了曲線下降，且下降的量非常小(0.1～1.3 mm)，因此并不影響對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整體分析。在1∶1坡度試驗(yàn)中由于操作不當(dāng)，個(gè)別7020樣品出現(xiàn)了破壞，因此圖4(h)中侵蝕數(shù)據(jù)有所缺失。

圖4 不同坡度不同樣品的土壤侵蝕量發(fā)展曲線Fig.4 Measured erosion depths of vegetated HPTRM specimens during model tests

圖4中并未給出天然草皮樣品(對(duì)照組)的侵蝕量發(fā)展過(guò)程，這是因?yàn)樵囼?yàn)中對(duì)照組的樣品全部破壞。破壞大致可分為兩種形式：整體破壞和功能性破壞。整體破壞為樣品整體從植草模型箱中沖出，功能性破壞為草皮樣品出現(xiàn)明顯沖坑(超過(guò)3 cm)。所有對(duì)照組樣品均在第1個(gè)30 min的沖刷過(guò)程中發(fā)生整體性破壞或功能性破壞。由于本文主要關(guān)注內(nèi)容為加筋草皮的抗侵蝕特性，因此對(duì)于天然草皮的破壞不予討論。

通過(guò)比較圖中不同流量、時(shí)長(zhǎng)和不同樣品的侵蝕量變化過(guò)程，可以得到以下幾個(gè)共性結(jié)論：

(1)樣品長(zhǎng)時(shí)間不間斷沖刷的侵蝕速率明顯低于間斷沖刷的侵蝕速率。這說(shuō)明初始沖刷，即從無(wú)水流到有水流的沖刷，帶來(lái)的侵蝕量遠(yuǎn)大于持續(xù)沖刷的侵蝕量。出現(xiàn)這種情況的原因可能是：一方面根據(jù)圣維南方程[16]公式可知，水流運(yùn)動(dòng)時(shí)床底切應(yīng)力與水深沿程變化有關(guān)。無(wú)水流到有水流的過(guò)程可以看作是水深的劇烈變化，產(chǎn)生了較大的瞬時(shí)床底切應(yīng)力，造成床面沖刷。另一方面Panayiotis Diplas[17]指出瞬時(shí)紊動(dòng)應(yīng)力量級(jí)決定土壤泥沙顆粒的啟動(dòng)，泥沙一旦起動(dòng)便在水流作用下運(yùn)輸，產(chǎn)生侵蝕。這一結(jié)論對(duì)于海堤背水坡護(hù)坡有著重要參考意義。因?yàn)楹５瘫乘略馐茉嚼怂鞯臎_刷概率要遠(yuǎn)大于溢流沖刷，而每個(gè)越浪水體都會(huì)對(duì)背水坡產(chǎn)生一次初始沖刷。根據(jù)這一結(jié)論，可以預(yù)計(jì)在持續(xù)越浪情況下海堤背水坡遭受的侵蝕量和破壞將有可能比長(zhǎng)時(shí)間溢流沖刷要大。這一推測(cè)與Van der Meer[18]提出的判斷海堤背水坡遭受越浪破壞程度的模型預(yù)測(cè)結(jié)果相一致。

圖5 侵蝕上限原理[13]Fig.5 Principle of erosion upper limit[13]

(2)從各曲線的侵蝕發(fā)展歷程來(lái)看，侵蝕量的發(fā)展存在“先快后慢”現(xiàn)象，在1 h或2 h后發(fā)展很慢或不再發(fā)展。這與Pan等提出的“侵蝕上限”概念一致[13]。如圖5所示，Pan等[13]認(rèn)為表面覆土被侵蝕掉之后，隨著生態(tài)加筋網(wǎng)的暴露，土壤抗沖刷能力提升，當(dāng)水力沖刷力和抗沖刷力達(dá)到平衡時(shí)，逐漸達(dá)到“侵蝕上限”。

(3)加筋草皮是一個(gè)綜合系統(tǒng)，單個(gè)樣品的侵蝕特征會(huì)受到生態(tài)加筋網(wǎng)、土體密實(shí)度、土體性質(zhì)、植株密度、植株生長(zhǎng)程度等因素的局部差異影響。雖然在培植樣品的過(guò)程中對(duì)這些因素盡量進(jìn)行控制，但沖刷測(cè)試結(jié)果仍然表現(xiàn)出明顯的差異性，圖4的侵蝕發(fā)展曲線表現(xiàn)出整體的規(guī)律性和個(gè)體的離散性。這是由加筋草皮本身的性質(zhì)(眾多影響因素)和有限個(gè)試驗(yàn)樣品(缺少足夠的重復(fù)試驗(yàn)，以計(jì)算均值和降低因個(gè)體差異性造成的誤差)決定的。因此，在有限個(gè)試驗(yàn)樣品的基礎(chǔ)上，采用控制變量法對(duì)侵蝕發(fā)展曲線進(jìn)行進(jìn)一步平均，即選定某一研究參數(shù)區(qū)分試驗(yàn)組次(忽略其他參數(shù))，對(duì)該參數(shù)相等的所有組次的侵蝕發(fā)展曲線進(jìn)行平均，以探討該參數(shù)對(duì)于加筋草皮侵蝕特性的影響。

圖6 流量與侵蝕量關(guān)系Fig.6 Relationship curves of discharge and average erosion amount

2.3.2綜合統(tǒng)計(jì)分析 為了研究流量、沖刷時(shí)長(zhǎng)和侵蝕量發(fā)展之間的關(guān)系，對(duì)同一流量(時(shí)長(zhǎng))下，不同樣品、不同坡度下的侵蝕發(fā)展曲線進(jìn)行平均，將得到的侵蝕量發(fā)展曲線繪制于圖6。可見(jiàn)長(zhǎng)時(shí)間不間斷組的最終平均侵蝕量為2.48 mm，僅略大于其他組第1次測(cè)量時(shí)的侵蝕量，這也和之前的結(jié)論相一致，即無(wú)水流到有水流過(guò)程帶來(lái)的侵蝕量遠(yuǎn)大于持續(xù)沖刷的侵蝕量。由圖6還可見(jiàn)前2次測(cè)量的侵蝕量差別并不明顯，隨著沖刷時(shí)間的增加，大流量對(duì)應(yīng)著大的“侵蝕上限”。以最后2次測(cè)量差值看，在流量1(1 098 m3/(h·m))下，最后2次侵蝕量幾乎無(wú)差別，可以認(rèn)為已達(dá)到“侵蝕上限”；在流量2(1 260 m3/(h·m))下，最后2次侵蝕量的差別略大于流量1的，但增長(zhǎng)已非常緩慢，也可以認(rèn)為達(dá)到“侵蝕上限”；在流量3(1 386 m3/(h·m))下，最后2次測(cè)量侵蝕量的增長(zhǎng)雖已放緩，但并未完全停止，可以認(rèn)為“侵蝕上限”尚未完全達(dá)到。

圖7 不同型號(hào)生態(tài)加筋網(wǎng)之間比較Fig.7 Comparison of erosion volume development curves with different types of ecological reinforcement networks

圖8 流速與侵蝕速率關(guān)系Fig.8 Relationships between erosion rate and flow velocity

為了研究不同型號(hào)的生態(tài)加筋網(wǎng)之間保護(hù)性能的差異，對(duì)同一種生態(tài)加筋網(wǎng)在不同流量、不同坡度下的侵蝕發(fā)展曲線進(jìn)行平均(見(jiàn)圖7)?？梢?jiàn)，前2次侵蝕量比較接近，而隨著沖刷時(shí)間的增加，各樣品的侵蝕量為7010>7020>7220，這同樣可以用“侵蝕上限”的原理來(lái)解釋：在沖刷初期(初始60 min)，不同型號(hào)的生態(tài)加筋網(wǎng)加筋草皮侵蝕發(fā)展曲線并無(wú)明顯差異，這是因?yàn)殚_(kāi)始被沖掉的土位于生態(tài)加筋網(wǎng)頂層，此時(shí)生態(tài)加筋網(wǎng)尚未發(fā)揮作用，但隨著侵蝕繼續(xù)向下發(fā)展，生態(tài)加筋網(wǎng)顯露表面并開(kāi)始發(fā)揮保護(hù)作用，侵蝕發(fā)展曲線出現(xiàn)差異。7220有相對(duì)較大的繞絲密度，且復(fù)合二維平面單絲纖維層的設(shè)置使得與地表土壤貼合較為緊密，因此保護(hù)效果強(qiáng)于7020和7010；7020和7010的繞絲密度差異并不大，而7010的厚度和繞絲的直徑均小于7020，因此其保護(hù)效果略弱于7020。

由前文數(shù)據(jù)分析得知侵蝕速率與沖刷時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，所有間斷測(cè)試樣品在初始1 h沖刷及全部3 h沖刷后的平均侵蝕速率與水流表面流速的關(guān)系見(jiàn)圖8，并給出最佳擬合線見(jiàn)式(1)。試驗(yàn)中由于測(cè)量誤差等因素影響，個(gè)別侵蝕速率數(shù)據(jù)偏差較大，線性擬合中不予考慮。

初始1 h：E=1.77v-7.20

(1)

全部3 h：E=1.60v-6.74

(2)

式中：E為侵蝕速率(mm·h-1)；v為表面流速(m·s-1)。本階段研究未對(duì)式中的線性關(guān)系進(jìn)行推廣，故該式最好在與試驗(yàn)水流條件相近的條件下使用，適用流速范圍為4.9～5.7 m/s?？梢?jiàn)，在流速測(cè)試范圍內(nèi)，隨著流速增加，侵蝕速率增大；同時(shí)，初始1 h時(shí)的平均侵蝕速率比全部3 h的平均侵蝕速率大約0.5 mm/h，這證實(shí)了侵蝕速率隨著侵蝕量增長(zhǎng)而不斷下降。這可以用Pan等的“侵蝕上限”機(jī)制來(lái)解釋。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和理論分析發(fā)現(xiàn)，床面切應(yīng)力是導(dǎo)致坡面表層土壤侵蝕與沖刷的直接因素，并可以更好地從機(jī)理上解釋加筋草皮的抗侵蝕性能。限于試驗(yàn)條件與時(shí)間，未對(duì)床面切應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。

3 結(jié) 語(yǔ)

利用針對(duì)生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)的明渠高速水流加筋草皮測(cè)試儀，對(duì)不同流量和坡度條件下的高性能加筋草皮樣品進(jìn)行了培植和抗侵蝕能力測(cè)試，得出主要結(jié)論如下：

(1)水流的初始沖刷侵蝕相對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間不間斷沖刷侵蝕影響更大。初始沖刷，即無(wú)水流到有水流的過(guò)程導(dǎo)致了大部分的侵蝕，而長(zhǎng)時(shí)間不間斷沖刷造成的侵蝕影響很小。因?yàn)闊o(wú)水流到有水流的過(guò)程可以看作是水深的劇烈變化，因此瞬時(shí)的床底切應(yīng)力很大，導(dǎo)致床面沖刷。

(2)從侵蝕曲線看，侵蝕量的發(fā)展存在“先快后慢”現(xiàn)象，在1 h或2 h后發(fā)展很慢或不再發(fā)展。這與“侵蝕上限”的概念相一致，即隨著侵蝕的增加，土工保護(hù)網(wǎng)墊的纖維開(kāi)始暴露，提升了土壤的抗沖刷能力，當(dāng)水力沖刷力和抗沖刷力達(dá)到平衡時(shí)，侵蝕基本停止，達(dá)到“侵蝕上限”。流量與流速增大時(shí)，“侵蝕上限”會(huì)相應(yīng)增大。

(3)流量和高性能加筋草皮的結(jié)構(gòu)等因素也在一定程度上影響侵蝕速率。然而，這些因素往往在測(cè)試 1 h之后才開(kāi)始有顯著影響，這可以解釋為土壤的頂層主要受植被而不是高性能加筋結(jié)構(gòu)的保護(hù)。隨著侵蝕深度的增加，加筋結(jié)構(gòu)才開(kāi)始起到保護(hù)作用，這時(shí)流量和不同加筋結(jié)構(gòu)的影響才開(kāi)始顯現(xiàn)。