人造根在根-土模拟试验中的应用及优化设计

兰惠娟 杜鹃 王道杰 何松膛 陈文乐 赵鹏

摘要：人造根作为根-土模拟试验中真实根系的替代品，在研究根系与水土流失相互关系的试验中得到了广泛运用。通过总结几种应用广泛的人造根材料与构型、人造根参与的主要试验和人造根有效性验证方法，发现目前人造根还存在未考虑人造根材料在根-土试验过程中的生物化学反应、无法模拟须根系植物固土作用、表面过于平整光滑导致根土接触面摩擦力比真实情况偏小、忽略植物枝叶雨水截获功能的问题。基于此，提出通过以下4种方法来改进上述问题：① 通过优化选材、合理布置、表面防护等避免根-土表面的生化反应;② 设计一种能模拟须根系植物的人造根构型;③ 通过打磨人造根表面以增大根-土接触面积和粗糙度;④ 参与降雨试验时，在人造根基础上添加植物地上部分雨水拦挡结构，希望借此能加深人们对人造根的认识，完善和发展人造根技术，使人造根能更好地服务于相关科学试验。

关 键 词：根-土模拟试验; 人造根材料; 人造根构型; 优化设计; 水土流失防治

在生态环境脆弱的山区，滑坡、泥石流等灾害极易发生。这些灾害造成了严重的水土流失，形成大量裸露边坡，不利于植被生长恢复，使环境陷入“生态环境脆弱-水土流失-生态环境更脆弱-水土流失加剧”的恶性循环[1]。目前，针对灾害防治主要有工程措施与植被措施[2-3]。传统的工程措施边坡加固大多采用混凝土及錨杆等刚性防护，破坏了自然生态的和谐[4-5]。……