[发明专利]三维土工网垫生态护坡坡面草籽播种量的确定方法

权利要求书

1.三维土工网垫生态护坡坡面草籽播种量的确定方法，其特征在于具体步骤如下：

第一步，确定三维土工网垫植草护坡地区的流域特性综合参数，简称为CN值：

在公布CN数据表的地区，直接用该地区公布的CN数据表确定三维土工网垫植草护坡地区的CN值；

对于没有公布CN数据表的情况复杂地区，则首先通过测定得到的第i次降雨的降雨量P_i的数据资料和第i次径流深度h_i的数据资料，采用如下公式(1)所示的算数平均方法求解确定潜在蓄水能力S，

公式(1)中，P_i为第i次降雨量，其单位为mm，S为潜在蓄水能力，其单位为mm，h_i为第i次径流深度，其单位为mm，N为在测定期间的降雨次数，取N＝30，

然后将确定的潜在蓄水能力S代入如下公式(2)所示的S与CN的关系式中，确定出该地区的CN值，并且记录在册，作为该地区的新的CN值，

第二步，确定潜在蓄水能力参考值S_re：

把上述第一步中确定的CN值代入到上述公式(2)中，来确定潜在蓄水能力参考值S_re，如下公式(3)所示：

公式(3)中，S_re为潜在蓄水能力参考值，单位为mm；

第三步，确定边坡坡面径流深度h：

边坡坡面径流深度h由以下的公式(4)确定：

h＝0，P≤0.2S_re

公式(4)中，h为边坡坡面径流深度，单位为mm，P为该地区在测定期间的年最大降雨量，单位为mm，

鉴于降雨量在生成径流前在植物截流、初渗和填洼蓄水沟构成集水区这三个方面会有一部分初损量，认定这个初损量为0.2S_re，当降雨量小于0.2S_re，就不会产生径流，这在公式(4)中用P与0.2S_re的比较来显示；

第四步，确定边坡土质颗粒最小起动速度v_start：

根据上述第三步中的得到的边坡坡面径流深度h，以及边坡典型土颗粒直径、土体的天然容重以及水容重确定边坡土质颗粒最小起动速度v_start，如下公式(5)所示，

公式(5)中，D_m为边坡典型土颗粒直径，单位为m，γ_s为土体的天然容重、γ_w为水容重，两者单位均为kN/m³，公式(5)的计算中边坡坡面径流深度h的单位由mm换算为m；

第五步，确定生态植草坡面各微小区段水头损失h_w：

首先，生态植草坡面的植株是均匀排列的，将被测定的生态植草坡面自上而下等分，分别标记为第1个微小区段生态植草坡面、第2个微小区段生态植草坡面、…、第m个微小区段生态植草坡面，每个微小区段生态植草坡面的长度分别为l₁、l₂、l₃…l_m，且l₁＝l₂＝l₃……＝l_m，由如下公式(6)来确定第m个微小区段生态植草坡面长度l_m，

l₁＝l₂＝l₃＝…l_m＝D+b (6)，

公式(6)中，第m个微小区段生态植草坡面长度l_m的单位为m，D为植株茎直径，单位为m，b为植株间净距，单位为m，

进一步用如下公式(7)计算生态植草坡面各微小区段水头损失h_w，

公式(7)中，h_w为各微小区段水头损失，单位为m，n为坡面粗糙系数，v_m为坡面径流经过第m个微小区段生态植草坡面的径流平均流速，单位为m/s，v_m的大小由下述的第六步中的公式(9)来确定，τ为植物分蘖系数，式中取τ＝4，h为上述第三步中求得的边坡坡面径流深度，公式(7)的计算中边坡坡面径流深度h的单位由mm换算为m，D/b为植株径距比，g为重力加速度，单位为m/s²，取g＝9.8m/s²；

第六步，确定各微小区段径流平均流速v_m：

首先，确定径流流经每一个微小区段时下降的高度，即微小区段坡面高度z_m，由如下公式(8)计算，

z_m＝l_msinθ＝(D+b)sinθ (8)，

公式(8)中，z_m为微小区段坡面高度，单位为m，θ为坡角，单位为°，

然后，根据伯努利能量方程和上述第五步中的公式(7)，推出各个微小区段径流平均流速递推公式(9)，

公式(9)中，v_m-1为边坡坡面径流经过第m-1个微小区段径流平均流速，单位为m/s，取m＝1时，v₀＝0，α为动能修正系数；

第七步，确定坡面径流最大平均流速v_max：

径流自坡顶流经至坡脚，径流平均流速呈现先增大后稳定的变化规律，根据上述第六步中公式(9)进行迭代计算，即通过v_m-1求解v_m的计算过程，最后得到径流在边坡坡面上的稳定流速，也称为坡面径流最大平均流速v_max；

第八步，确定三维土工网垫植草坡面最优密度ρ_plant：

根据上述第四步中确定的边坡土质颗粒最小起动速度v_start和上述第七步中确定的坡面径流最大平均流速v_max，令其两者相等为临界条件，并使第七步与本步骤同时进行，得到满足该临界条件时对应的该生态植草坡面的植株径距比D/b，进一步结合植株茎直径D，由如下三维土工网垫植草坡面最优密度计算公式(10)来确定植株最优密度ρ_plant，

公式(10)中，ρ_plant为最优植株密度，单位为株/m²，ρ_plant计算结果不等于整数时，应按照四舍五入法则取整；

第九步，确定生态工程中三维土工网垫植草坡面草籽播种量G：

将草籽重量百分比成活率χ，每粒草籽的平均质量ω和上述第八步中确定的最优植株密度ρ_plant，代入如下所示的草籽播种量计算公式(11)，最终确定生态工程中三维土工网垫植草坡面草籽播种量G，

公式(11)中，G为草籽播种量，单位为g/m²，G的计算结果按照四舍五入法则，保留一位小数，ω为每粒草籽的平均质量，单位为g，χ为草籽重量百分比成活率，考虑极端天气和动物破坏因素，χ取值范围为1％～100％。