吳 楊，王 勇，茍學(xué)強

(四川路橋勘察設(shè)計公司，四川成都610041)

水土流失預(yù)測與治理是建設(shè)項目水土保持、環(huán)境影響評價工作的重要組成部分，而水土流失監(jiān)測是水土流失預(yù)測與治理的重要依據(jù)，徑流場觀測是水土流失監(jiān)測的主要方法之一［1］。

既有的水土流失監(jiān)測徑流場分標(biāo)準(zhǔn)型與簡易型2種［2］，標(biāo)準(zhǔn)徑流場采用20 m×5 m磚混或鋼筋砼結(jié)構(gòu)制作，多用于長期的侵蝕監(jiān)測;簡易徑流場多用白皮鐵等材料圍擋成2 m×2 m、2 m×4 m等規(guī)格于監(jiān)測點內(nèi)布設(shè)［3］。應(yīng)用實踐表明:標(biāo)準(zhǔn)徑流場具有使用壽命長、監(jiān)測準(zhǔn)確、不易損壞等優(yōu)點，同時也兼具建設(shè)周期長、成本高、施工創(chuàng)傷面大、受立地條件限制等缺點，不利于短時間內(nèi)監(jiān)測及大范圍布點監(jiān)測需求;簡易徑流場具有制作方便、成本低廉、立地條件要求低等優(yōu)點，但同時也有易丟失、圍擋接口不易密閉、大尺寸制作困難等缺點［4］?；诖?，研究出一種兼具兩者優(yōu)點、舍棄缺點的徑流場，對于滿足以高精監(jiān)測結(jié)果為目的的短期、高密度監(jiān)測就顯得尤為必要。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于橫斷山區(qū)金沙江干旱河谷左岸白鶴灘水電站庫區(qū)的果木小流域，其行政上隸屬于四川省寧南縣騎螺溝鄉(xiāng)，流域面積1.97 km2，流域內(nèi)居民以彝族為主。小流域內(nèi)有一條寬2.5 m的機耕路與外界相連，距離寧南縣城所在地披砂鎮(zhèn)25 km。流域最高點海拔為2166 m，最低點為1608 m，高差為558 m，地勢向金沙江河谷傾斜，流域上部山勢陡峭，坡度多＞30°，中部較上部略為平緩，坡度變化在20°～30°范圍內(nèi)，中下部地勢平緩，人為活動多集中于此處。流域內(nèi)溝道縱橫，溝道總長度為6350.8 m，均為季節(jié)性沖溝。

2 材料與方法

(1)試驗時間:分別為2008、2009年的4—10月(雨季)。

(2)PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場設(shè)計及布置:采用PVC－樁結(jié)構(gòu)于研究區(qū)內(nèi)布設(shè)20 m×5 m標(biāo)準(zhǔn)徑流場15個，2 m×4 m簡易徑流場33個。PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場于2010年由筆者申報并獲得國家發(fā)明技術(shù)專利，專利號為 ZL 20102 0512384.2［5］。

(3)對比徑流場設(shè)計及布置:于研究區(qū)內(nèi)采用鋼筋砼材料修建20 m×5 m的標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)12個。

(4)分析方法:對不同徑流場的制作時間、施工擾動強度、制作成本、材料運輸、設(shè)施養(yǎng)護、制作人員要求、使用壽命等進行記錄分析。

3 研究結(jié)果

3.1 PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場設(shè)計

3.1.1 PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場設(shè)計內(nèi)容

PVC－樁結(jié)構(gòu)水土流失監(jiān)測徑流場制作材料包括固定樁、連接線、PVC材料、收集皿4個部分，通過以上4個部分的工藝組合，能滿足各種試驗監(jiān)測面積要求(圖1、2、3)。

圖1 PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場布設(shè)

3.1.2 PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場制作流程

(1)根據(jù)試驗要求選擇監(jiān)測點并確定收集皿數(shù)量。

(2)根據(jù)試驗面積初步計算需要的固定樁、硬質(zhì)PVC材料、連接線數(shù)量等。

(3)按2 m距離設(shè)置固定樁，固定樁埋深以能達到穩(wěn)固樁體為宜。

(4)收集槽處應(yīng)在收集皿外緣切點位置設(shè)置一固定樁，埋深要求同上，此處固定樁與鄰近的兩側(cè)固定樁呈三角形且夾角需 ＞90°。

(5)在固定樁頂端約10 mm處綁定連接線，連接線以選擇防銹鋼絲線為宜，采用串聯(lián)方式對固定樁逐一綁定，末端做鈍化處理防止破壞硬質(zhì)PVC材料。

(6)根據(jù)連接線距地表的距離d確定硬質(zhì)PVC材料寬幅L，L=2d+30(單位:cm)。

(7)將硬質(zhì)PVC材料寬幅中心線對準(zhǔn)連接線并使其自然垂下。

(8)將硬質(zhì)PVC材料下端對齊合并拉緊，使其側(cè)壁垂直于地表。

(9)將硬質(zhì)PVC材料下緣多余部分外折至徑流場外側(cè)，并用土壓實。

(10)在徑流場收集皿位置挖掘體積與收集皿相等的基坑，放入收集皿并壓實。

(11)檢查硬質(zhì)PVC材料側(cè)壁與地表的密閉性及固定樁的穩(wěn)定度，排查問題，完成制作。

3.2 PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場與20 m×5 m標(biāo)準(zhǔn)徑流場對比結(jié)果

為檢驗PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場的經(jīng)濟性及其他綜合性指標(biāo)，在水土流失監(jiān)測過程中對PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場(20 m×5 m)與鋼筋砼徑流場(20 m×5 m)進行對比分析(表1、2)。

表1 20 m×5 mPVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場與標(biāo)準(zhǔn)徑流場制作成本對比 元

表2 20 m×5 mPVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場與鋼筋砼徑流場綜合性能指標(biāo)對比

4 討論

(1)PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場較鋼筋砼徑流場更具經(jīng)濟性，利于高密度布點。鋼筋砼徑流場面積為20 m×5 m，采用鋼筋砼材料修建9～10 cm厚的隔離墻，設(shè)置3個重復(fù)。在實際監(jiān)測中，不同坡度、植被類型均需設(shè)置徑流場，但高昂的建設(shè)費用無疑制約了徑流場的布設(shè)數(shù)量，不利于大范圍多角度布點。相比較，PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場制作成本僅為鋼筋砼徑流場的3.5%，在考慮使用壽命的情況下，其制作成本僅為鋼筋砼徑流場的8.15%強，更利于大范圍高密度布點。

(2)PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場較鋼筋砼徑流場具施工周期短、受控要素少的特點。鋼筋砼徑流場施工周期長，整個工作流程包括材料準(zhǔn)備運輸—基礎(chǔ)開挖—擋墻修建—砼養(yǎng)護—創(chuàng)傷面穩(wěn)定等5個部分，其中前4個部分受試驗區(qū)交通、電力、水源、施工人員等條件制約，施工周期較其他一般基建項目長，創(chuàng)傷面穩(wěn)定但需經(jīng)過多次降雨過程才能使土壤達到徑流場修建前的狀態(tài)，擋墻側(cè)回填土在多次降雨作用下發(fā)生沉降和蝕空現(xiàn)象，需人工填整和壓實，施工擾動所導(dǎo)致的創(chuàng)傷面恢復(fù)常需半個雨季的時間;PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場材料質(zhì)地輕、體積小、易于運輸，施工不受交通、電力、水源、施工人員等外部條件限制，其制作時長約1天(3人)。

(3)PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場與鋼筋砼徑流場比具施工創(chuàng)傷面小、建設(shè)時間短的優(yōu)點。鋼筋砼徑流場施工創(chuàng)傷面大，易產(chǎn)生二次水土流失，其擋墻基礎(chǔ)開挖寬30～50 cm、深20～50 cm，集流池基礎(chǔ)開挖100 cm×100 cm×100 cm。施工中地表開挖在一定程度上破壞了原有土壤的結(jié)構(gòu)，人為擾動影響試驗結(jié)果，不具完工即時性監(jiān)測的特征，需待擾動面土壤穩(wěn)定后才能進行監(jiān)測。PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場建設(shè)僅固定樁與PVC隔離墻底端土壤在壓埋過程中產(chǎn)生地表擾動，固定樁在捶打過程中基本不產(chǎn)生原生地表擾動，PVC隔離墻底端土壤壓埋行為發(fā)生于徑流場外端，場內(nèi)不發(fā)生地表擾動行為，可以實現(xiàn)即時性監(jiān)測。

(4)PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場的不足。PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場受其材料特性制約，防外界破壞能力較差，尤其是在山區(qū)水土流失監(jiān)測過程中嚴(yán)重顯示出其不足。我國山區(qū)的降雨多具有雨季性特征，雨季與農(nóng)耕期多同時，農(nóng)耕行為會對PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場產(chǎn)生一定程度的破壞。因此，在PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場建設(shè)、使用過程中應(yīng)盡量避開農(nóng)耕直接行為活動期，同時加強對PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場的維護。

5 結(jié)語

水土流失監(jiān)測為區(qū)域侵蝕強度現(xiàn)狀調(diào)查、項目水土流失影響評估、治理措施防控效果評價等提供了必不可少的數(shù)據(jù)，監(jiān)測結(jié)果的可靠性與多元性對于數(shù)據(jù)庫建立尤為重要，而監(jiān)測點布設(shè)的廣度、監(jiān)測類型的多樣化無疑是這一目標(biāo)實現(xiàn)的重要支撐。PVC－樁結(jié)構(gòu)徑流場成本低、建造易、擾動小，無疑是一種較為理想的選擇。

［1］陳瑾.多點出流PVC材料徑流小區(qū)建設(shè)［J］.中國水土保持科學(xué)，2011，9(2):45 －48.

［2］路炳軍，袁愛萍，章文波.徑流小區(qū)集流桶(池)泥沙含量快速測定方法探討［J］.水土保持通報，2009，29(2):36 －39.

［3］鄭粉莉，唐克麗，白紅英.標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)和大型坡面徑流場徑流泥沙監(jiān)測方法分析［J］.人民黃河，1994(7):19－22.

［4］陳瑾.水土保持徑流小區(qū)監(jiān)測方法探討——以甘肅省定西市安家溝監(jiān)測點為例［J］.水土保持通報，2009，29(2):68－71.