簡(jiǎn)易徑流小區(qū)在平原型高速公路水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

于苗+謝翔+李棟

摘 要：水土保持監(jiān)測(cè)是工程建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，針對(duì)平原型高速公路時(shí)、空間分布范圍大的特點(diǎn)，提出通過(guò)簡(jiǎn)易徑流小區(qū)方法對(duì)工程路基工程水土流失情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示，簡(jiǎn)易徑流小區(qū)方法簡(jiǎn)便、易行，對(duì)統(tǒng)一指標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度較高，應(yīng)用效果良好。

關(guān)鍵詞：高速公路 簡(jiǎn)易徑流小區(qū) 小區(qū)設(shè)計(jì) 水土保持監(jiān)測(cè)

1.前言

高速公路建設(shè)一般為線性工程，工程建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，時(shí)、空間分布范圍大，要做到對(duì)工程全線的水土保持監(jiān)測(cè)，施工任務(wù)量很大，且費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、監(jiān)測(cè)成本高，不適宜當(dāng)前工程建設(shè)的需要。所以，有必要采取一種簡(jiǎn)便快捷的監(jiān)測(cè)方法，在不影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度的基礎(chǔ)上，選出滿足項(xiàng)目監(jiān)測(cè)精度要求、效率高、成本低的水土保持監(jiān)測(cè)方法。

2.項(xiàng)目區(qū)概況

德商公路德州（魯冀界）至夏津段路線大體呈北南走向，所經(jīng)區(qū)域?yàn)轸斘髂稀斘鞅逼皆?，在地形的總?shì)上，地勢(shì)平坦，起伏高差較小，為較典型的山前平原和沖積平原地貌。路線所經(jīng)區(qū)域均屬暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)，平均降水量為585.2mm，降水量年內(nèi)分配以7月最多（190mm 左右）1月最少（3～4mm）、100 年一遇設(shè)計(jì)24小時(shí)降水量280～293mm、蒸發(fā)量 1530～1776mm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)調(diào)查，線路路基工程共擾動(dòng)地表面積為 246.05hm2，產(chǎn)生水土流失面積141.7hm2，工程設(shè)計(jì)對(duì)路基工程水土保持監(jiān)測(cè)采用簡(jiǎn)易徑流小區(qū)的方法。

3.簡(jiǎn)易徑流小區(qū)設(shè)計(jì)

所謂簡(jiǎn)易徑流小區(qū)，就是通過(guò)在典型徑流小區(qū)法基礎(chǔ)上適當(dāng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，采用模板、鐵皮、混凝土等材料做成一個(gè)矩形小區(qū)，并在水勢(shì)低的一段安裝徑流收集槽和測(cè)量設(shè)備。其目的與方法基本與典型徑流法相似，通過(guò)簡(jiǎn)易徑流場(chǎng)的模擬，獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域每次降雨的徑流量和土壤土壤侵蝕量。徑流小區(qū)主體主要包括五大部分，即集流槽、導(dǎo)流管（槽）、集流池（桶）、分流箱（桶）和圍埂。

3.1圍埂

圍埂設(shè)置在徑流小區(qū)的外邊緣，起到隔離的作用，維護(hù)范圍不包括下邊緣。圍埂材料一般選擇不滲水、不吸水的材料，如混凝土、金屬板等。圍埂固定選擇埋入地下方式，埋入地下深度在20～30cm，地表漏出部分高度在10～20cm；圍埂的斷面形式有矩形、三角形、V形等多種形式，具體圍埂高度和斷面形式可根據(jù)工程情況進(jìn)行調(diào)整。圍埂漏出部分應(yīng)保持一定角度的傾斜，一般控制在60°左右。圍埂之間的搭接應(yīng)牢固、可靠，確保徑流小區(qū)內(nèi)的降水不外流。

3.2集流槽

集流槽位于徑流小區(qū)的坡面下邊緣，方向?yàn)榇怪庇谛^(qū)徑流流向。集流槽的施工材料可選擇澆筑混凝土，或采用砌磚砂漿抹面，但需保證集流槽下部的密閉性與槽身的光滑性。集流槽的寬度一般與徑流小區(qū)寬度相同，槽緣寬度控制在20～30cm，槽緣的高度不超過(guò)小區(qū)下邊緣的坡高。集流槽槽身需兩端向下部的中心進(jìn)行一定坡度的傾斜，傾斜度的控制以不出現(xiàn)泥沙沉降為準(zhǔn)。

3.3導(dǎo)流槽

導(dǎo)流管（槽）兩端分別與集流槽、集流桶或分流箱相連，作用是輸導(dǎo)徑流小區(qū)收集到的徑流水和泥沙，其設(shè)置在集流槽的下部邊緣中間最低的位置。集流槽的下游邊緣一般情況下會(huì)做成徑流小區(qū)擋土墻的形式，可將導(dǎo)流槽設(shè)置在墻中。導(dǎo)流管長(zhǎng)度控制在50～100cm，材質(zhì)選擇金屬管或PVC管。

3.4集流池

集流池（桶）作用主要是收集導(dǎo)流槽疏導(dǎo)下來(lái)的徑流水和泥沙。集流桶材料一般選用鍍鋅鐵皮或者薄鋼板，材料厚度不低于0.75mm；集流池可通過(guò)磚或石頭進(jìn)行砌筑，底部應(yīng)設(shè)置有足夠尺寸的排泄閥，用以排出所收集到的徑流水和泥沙，集流池頂部需加蓋蓋板，防止收集的徑流水蒸發(fā)，而對(duì)最終的測(cè)試結(jié)果造成影響。集流池（桶）的容積應(yīng)足夠，特殊情況下可多個(gè)集流設(shè)施聯(lián)用。

3.5分流箱

分流桶的作用是徑流水和泥沙量超過(guò)集流槽容納極限，對(duì)場(chǎng)地空間有限不能增設(shè)集流桶時(shí)，對(duì)小區(qū)徑流水和泥沙進(jìn)行分流。集流桶和分流箱規(guī)格除了滿足實(shí)驗(yàn)需要之外，還應(yīng)考慮取樣的難易程度，因此，集流槽和分流箱直徑和高度設(shè)置應(yīng)合理。一般情況下，直徑和高度分別控制在70～100cm、90～110cm。分流孔的數(shù)量對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度也有影響，分流孔越到影響程度越大。分流孔數(shù)量一般在9孔以內(nèi)，分流孔排列均勻，且需在沿坡向的同一水平線上。分流孔孔口安裝孔徑超過(guò)1cm紗網(wǎng)，避免雜物堵塞管孔。為確保分流箱的使用不對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)造成太大影響，在使用前需對(duì)分流系數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。

3.6監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

鑒于本項(xiàng)目為線性工程且工程建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，時(shí)、空間分布范圍大，在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)綜合考慮本項(xiàng)目的時(shí)、 空分布特點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)。 本項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)共 12 個(gè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)際沿途布設(shè)多處巡查監(jiān)測(cè)點(diǎn)，而巡測(cè)點(diǎn)視情況變動(dòng)。各取土場(chǎng)目前取土已基本完成，水土流失狀況無(wú)法進(jìn)行得實(shí)地觀測(cè)，但將通過(guò)實(shí)地觀測(cè)定位各取土場(chǎng)經(jīng)緯度，查閱資料獲取各取土場(chǎng)取土面積、深度及土方量。施工期水土流失量監(jiān)測(cè)時(shí)間為2013年10月～2016年5月。

4.監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)，路基工程區(qū)水土流失量占整個(gè)工程施工期總流失量的49%，是工程重點(diǎn)水土流失區(qū)域。監(jiān)測(cè)得到路基工程不同年份水土流失情況，見(jiàn)表1。

土壤流失控制比：土壤流失控制指標(biāo)是指項(xiàng)目建設(shè)區(qū)所處區(qū)域容許土壤流失量與項(xiàng)目建設(shè)區(qū)范圍內(nèi)單位面積實(shí)際發(fā)生的水土流失量的比值。根據(jù)水土流失監(jiān)測(cè)調(diào)查結(jié)果（ 施工期和試運(yùn)行期），德商公路德州（魯冀界）至夏津段工程試運(yùn)行期平均侵蝕模數(shù)為194t/km2·a。經(jīng)計(jì)算，試運(yùn)行期土壤流失控制比為1.03，指標(biāo)監(jiān)測(cè)值達(dá)到方案設(shè)計(jì)防治目標(biāo)值。

5.結(jié)語(yǔ)

（1）徑流小區(qū)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地區(qū)差異、實(shí)驗(yàn)要求而適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整，但應(yīng)在確保實(shí)驗(yàn)精度的前提下，盡可能減少實(shí)驗(yàn)誤差、降低實(shí)驗(yàn)成本和難度。

（2）本工程水土流失主要發(fā)生在路基工程區(qū)， 根據(jù)實(shí)地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，2013 年 10 月～2016年 6 月項(xiàng)目產(chǎn)生水土流失量 30923t， 其中施工期產(chǎn)生水土流失量 30812t，試運(yùn)行期產(chǎn)生水土流失量 111t。

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