測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用分析

廖章志

(貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心，貴州 貴陽 550002)

測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用分析

廖章志

(貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心，貴州 貴陽 550002)

測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)；生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目；水土保持監(jiān)測(cè)

根據(jù)新水土保持法的要求，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目必須開展水土保持監(jiān)測(cè)工作，而且今后水土保持工作的重點(diǎn)將逐步向水土保持監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)移，因此水土保持監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備的改進(jìn)和監(jiān)測(cè)方法的更新迫在眉睫。測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)法是基于傳統(tǒng)測(cè)釬法原理而新創(chuàng)的一種監(jiān)測(cè)方法，介紹了測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)的設(shè)備構(gòu)成、使用說明和應(yīng)用分析，并通過實(shí)踐案例驗(yàn)證了該方法的使用效果。

簡(jiǎn)易水土流失觀測(cè)場(chǎng)(測(cè)釬法)是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)方法中的一種[1]。它是通過布設(shè)測(cè)釬來測(cè)量土壤侵蝕量，在水土保持監(jiān)測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用[2]。實(shí)踐表明，此方法在應(yīng)用中存在測(cè)量精度不高、徑流無法計(jì)測(cè)、控制點(diǎn)易遭破壞、外業(yè)工作量大等缺陷[2]。測(cè)釬法實(shí)際上是在傳統(tǒng)樁釘法的設(shè)施中將木樁(或鐵釘)換成了不帶刻度的鐵釬(或鋼釬)。貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心結(jié)合工作實(shí)際，探索提出了一種基于觀測(cè)地表土壤侵蝕深度的新型水土流失監(jiān)測(cè)方法，即測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)法。該方法設(shè)施易安裝、易操作，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性較高[3]，已成功應(yīng)用于貴州省30余個(gè)大中型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持監(jiān)測(cè)中，目前已有6家水土保持監(jiān)測(cè)單位(貴州省4家)應(yīng)用測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)法開展水土流失監(jiān)測(cè)工作。2012年4月貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心將測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)以“地表土壤流失厚度測(cè)量?jī)x”的名稱申報(bào)專利，10月獲得國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的專利證書，為知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和后續(xù)設(shè)備優(yōu)化改良打下了基礎(chǔ)。

1 設(shè)備構(gòu)成

測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)主要由4根測(cè)樁、2塊橫板、2塊豎版、2根連接桿及10根測(cè)釬構(gòu)成，見圖1。

測(cè)樁材質(zhì)為PVC管和混凝土，為直徑5～7 cm、長(zhǎng)60～80 cm的圓柱體。測(cè)板材質(zhì)為環(huán)氧樹脂板，包括橫板2塊〔橫板一(上測(cè)板，2 cm×5 cm×132 cm，中心10孔均為2 cm×2 cm的方孔)，橫板二(下測(cè)板，2 cm×5 cm×116 cm，中心10孔均為2 cm×2 cm的方孔)〕，豎板2塊〔2 cm×5 cm×150 cm，兩端兩孔為直徑8 mm的圓孔(用于固定螺絲)，中間10個(gè)缺口為邊長(zhǎng)4 cm的等邊三角形〕。測(cè)釬材質(zhì)為有機(jī)玻璃，上部為底面積2 cm×2 cm、高56 cm的棱柱，下部為底面積2 cm×2 cm、高4 cm的棱錐。

圖1 測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)示意

2 使用說明

安裝步驟依次為：選擇適宜的測(cè)量坡面；安裝第一根測(cè)樁于測(cè)量坡面的上坡面；以橫板一內(nèi)測(cè)量長(zhǎng)度為間距安裝上坡面第二根測(cè)樁；以螺絲固定兩塊豎板于已安裝好的兩根測(cè)樁上；在上坡面兩根測(cè)樁的正下方，以豎板長(zhǎng)度為間距安裝相應(yīng)下坡面的兩根測(cè)樁；用連接桿將橫板二固定于橫板一下方；將10根測(cè)釬插入橫板的測(cè)量孔內(nèi)；將已組裝好的橫板一、橫板二及測(cè)釬，以橫板一兩端對(duì)應(yīng)豎板測(cè)量點(diǎn)放置于豎板上；依次觀測(cè)記錄橫板一頂面與各測(cè)釬相交點(diǎn)刻度；同上依次觀測(cè)記錄豎板上2—10測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)。

3 應(yīng)用分析

測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)監(jiān)測(cè)法主要用于測(cè)量以水力侵蝕為主所造成的土壤流失厚度，并通過測(cè)量區(qū)域的土壤容重推算該類型區(qū)域的土壤流失量。測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)初始版的測(cè)樁為預(yù)制鋼筋混凝土樁(重量大、安裝難)，橫板只有一塊，測(cè)孔為圓孔，測(cè)釬為圓柱形，不能保證每次測(cè)量測(cè)釬都能落在同一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上，測(cè)量誤差大。經(jīng)過不斷實(shí)踐探索，貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心及貴州省水土保持監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)人員對(duì)測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)進(jìn)行了改進(jìn)。改良后的測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、安裝及拆卸方便、觀測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)。

(1)測(cè)樁：先埋設(shè)PVC管后澆筑，施工簡(jiǎn)便，精確度高。

(2)測(cè)板：兩塊橫板一次固定后，可多次測(cè)量，橫板直接放置于豎板上，可節(jié)省大量的安裝時(shí)間。

(3)測(cè)釬為頂部帶有螺絲的棱柱，一次放入橫板后，可多次測(cè)量，標(biāo)尺面為透明有機(jī)玻璃，視覺效果好。

(4)測(cè)釬插入橫板后，由于橫板有上下兩塊且孔均為方孔，所以能保證各測(cè)釬橫向處于同一直線上，豎向均為垂直向下，既能保證每次每根測(cè)釬的測(cè)量點(diǎn)均為同一點(diǎn)，測(cè)量誤差小，又能使標(biāo)尺統(tǒng)一朝向讀數(shù)者(可進(jìn)行攝影測(cè)量，節(jié)省大量室外工作時(shí)間)，讀數(shù)更加精確，測(cè)量結(jié)果更為準(zhǔn)確。

4 實(shí)踐案例

2005年測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)首次在北盤江光照水電站水土保持監(jiān)測(cè)中應(yīng)用，歷經(jīng)烏江思林水電站、烏江構(gòu)皮灘水電站、北盤江董箐水電站等幾個(gè)項(xiàng)目的實(shí)踐探索并改良后，應(yīng)用于烏江沙坨水電站、貴州發(fā)耳電廠(4×600 MW)新建工程、貴州興義電廠(2×600 MW)新建工程、遵義發(fā)電總廠異地技改項(xiàng)目、貴州省盤縣電廠“上大壓小”改建工程、貝勒煤礦、中嶺煤礦、比德煤礦、響水煤礦、貞豐金礦、水銀洞金礦、杭瑞高速公路貴州境思南至遵義工程、遵義至畢節(jié)高速公路工程、貴州省惠水至興仁高速公路惠水至鎮(zhèn)寧段工程、貴州省惠水至興仁高速公路鎮(zhèn)寧至興仁段、貴州省盤縣魚洞壩水利工程、貴陽南編組站擴(kuò)建及樞紐客車外繞線工程、貴陽改貌鐵路貨運(yùn)中心工程、新建鐵路貴陽至開陽線工程、新建鐵路貴陽樞紐白云至龍里北聯(lián)絡(luò)線工程、改建鐵路貴昆線六盤水至沾益段增建第二線工程(成都局管段)、銅仁(壩灌溪)至玉屏(大龍)段高速公路工程、三雍煤礦、隴華煤礦、群力煤礦、天能焦化、貴州黔桂天能焦化有限責(zé)任公司130萬t/a循環(huán)經(jīng)濟(jì)型煤焦化擴(kuò)建工程、貴州威寧韭菜坪風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)工程、畢節(jié)飛雄機(jī)場(chǎng)、六盤水市月照機(jī)場(chǎng)等項(xiàng)目的水土流失監(jiān)測(cè)。目前，測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)法已廣泛應(yīng)用于貴州省30余個(gè)大中型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持監(jiān)測(cè)中，涉及水電、火電、風(fēng)電、公路、鐵路、金礦、煤礦、煤焦化、機(jī)場(chǎng)等項(xiàng)目。2008年初長(zhǎng)江流域水土保持監(jiān)測(cè)中心站將測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)應(yīng)用于金沙江溪洛渡水電站和金沙江向家壩水電站的水土保持監(jiān)測(cè)。

2012年貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心以黔中水利樞紐一期工程水土保持監(jiān)測(cè)為平臺(tái)，申報(bào)了貴州省科研課題“測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)在黔中水利樞紐工程中的應(yīng)用”，并于3月獲得立項(xiàng)批復(fù)，進(jìn)一步優(yōu)化和改良了測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)。通過對(duì)黔中水利樞紐工程中布設(shè)的4個(gè)測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)與布設(shè)在同坡面上的4個(gè)傳統(tǒng)觀測(cè)小區(qū)在同時(shí)段下的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，每次觀測(cè)的土壤侵蝕深度平均值，測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)均比傳統(tǒng)觀測(cè)小區(qū)大(屬于系統(tǒng)誤差，合理)，單次觀測(cè)平均差值在0.04～0.10 cm，年平均差值在0.17～0.49 cm。因測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)和傳統(tǒng)插樁觀測(cè)小區(qū)量測(cè)工具只能精確到毫米，故每次測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)100個(gè)數(shù)據(jù)平均值與傳統(tǒng)觀測(cè)小區(qū)9個(gè)數(shù)據(jù)平均值產(chǎn)生1 mm的誤差屬于正常誤差范圍，且其數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)插樁觀測(cè)小區(qū)，受人為因素影響遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)插樁觀測(cè)小區(qū)，使得測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)數(shù)據(jù)更加精確，因而測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)應(yīng)用在黔中水利樞紐工程水土保持監(jiān)測(cè)中是合理的。通過對(duì)4個(gè)測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，將其作為黔中水利樞紐工程典型坡面觀測(cè)數(shù)據(jù)推算擾動(dòng)區(qū)域土壤流失量，進(jìn)而計(jì)算的項(xiàng)目區(qū)土壤流失總量，較傳統(tǒng)樁釘法、侵蝕溝樣方量測(cè)法、徑流小區(qū)觀測(cè)法、沉沙池觀測(cè)法更為準(zhǔn)確和節(jié)約時(shí)間。測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)在黔中水利樞紐工程中的實(shí)際使用效果較好。

[1] SL 277—2002，水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 侯琳,康博文,彭鴻.高速公路建設(shè)土壤流失特點(diǎn)及監(jiān)測(cè)方法探討[J].中國水土保持,2004(11):32-33.

[3] 廖章志.測(cè)釬觀測(cè)小區(qū)在黔中水利樞紐工程中的應(yīng)用結(jié)題報(bào)告[R].貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心,2014:2.

(責(zé)任編輯 李楊楊)

貴州省水利廳科研項(xiàng)目(KT201202)

S157.1

A

1000-0941(2015)02-0031-02

廖章志(1984—)，男(布依族)，貴州鎮(zhèn)寧縣人，高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)工作。

2014-11-15