廖章志

(貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心，貴州 貴陽 550002)

測釬觀測小區(qū)監(jiān)測技術(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)

測釬觀測小區(qū)；生產(chǎn)建設(shè)項目；水土保持監(jiān)測

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

簡易水土流失觀測場(測釬法)是生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測方法中的一種[1]。它是通過布設(shè)測釬來測量土壤侵蝕量，在水土保持監(jiān)測中得到了廣泛應(yīng)用[2]。實踐表明，此方法在應(yīng)用中存在測量精度不高、徑流無法計測、控制點易遭破壞、外業(yè)工作量大等缺陷[2]。測釬法實際上是在傳統(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)合工作實際，探索提出了一種基于觀測地表土壤侵蝕深度的新型水土流失監(jiān)測方法，即測釬觀測小區(qū)法。該方法設(shè)施易安裝、易操作，監(jiān)測準(zhǔn)確性較高[3]，已成功應(yīng)用于貴州省30余個大中型生產(chǎn)建設(shè)項目的水土保持監(jiān)測中，目前已有6家水土保持監(jiān)測單位(貴州省4家)應(yīng)用測釬觀測小區(qū)法開展水土流失監(jiān)測工作。2012年4月貴州省水土保持技術(shù)咨詢研究中心將測釬觀測小區(qū)以“地表土壤流失厚度測量儀”的名稱申報專利，10月獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的專利證書，為知識產(chǎn)權(quán)保護和后續(xù)設(shè)備優(yōu)化改良打下了基礎(chǔ)。

1 設(shè)備構(gòu)成

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

測樁材質(zhì)為PVC管和混凝土，為直徑5～7 cm、長60～80 cm的圓柱體。測板材質(zhì)為環(huán)氧樹脂板，包括橫板2塊〔橫板一(上測板，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個缺口為邊長4 cm的等邊三角形〕。測釬材質(zhì)為有機玻璃，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 測釬觀測小區(qū)示意

2 使用說明

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

3 應(yīng)用分析

測釬觀測小區(qū)監(jiān)測法主要用于測量以水力侵蝕為主所造成的土壤流失厚度，并通過測量區(qū)域的土壤容重推算該類型區(qū)域的土壤流失量。測釬觀測小區(qū)初始版的測樁為預(yù)制鋼筋混凝土樁(重量大、安裝難)，橫板只有一塊，測孔為圓孔，測釬為圓柱形，不能保證每次測量測釬都能落在同一個測量點上，測量誤差大。經(jīng)過不斷實踐探索，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)測站的監(jiān)測人員對測釬觀測小區(qū)進(jìn)行了改進(jìn)。改良后的測釬觀測小區(qū)具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、安裝及拆卸方便、觀測精度高等優(yōu)點。

(1)測樁：先埋設(shè)PVC管后澆筑，施工簡便，精確度高。

(2)測板：兩塊橫板一次固定后，可多次測量，橫板直接放置于豎板上，可節(jié)省大量的安裝時間。

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

(4)測釬插入橫板后，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釬的測量點均為同一點，測量誤差小，又能使標(biāo)尺統(tǒng)一朝向讀數(shù)者(可進(jìn)行攝影測量，節(jié)省大量室外工作時間)，讀數(shù)更加精確，測量結(jié)果更為準(zhǔn)確。

4 實踐案例

2005年測釬觀測小區(qū)首次在北盤江光照水電站水土保持監(jiān)測中應(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項目的實踐探索并改良后，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、貴陽南編組站擴建及樞紐客車外繞線工程、貴陽改貌鐵路貨運中心工程、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)濟型煤焦化擴建工程、貴州威寧韭菜坪風(fēng)力發(fā)電場工程、畢節(jié)飛雄機場、六盤水市月照機場等項目的水土流失監(jiān)測。目前，測釬觀測小區(qū)法已廣泛應(yīng)用于貴州省30余個大中型生產(chǎn)建設(shè)項目的水土保持監(jiān)測中，涉及水電、火電、風(fēng)電、公路、鐵路、金礦、煤礦、煤焦化、機場等項目。2008年初長江流域水土保持監(jiān)測中心站將測釬觀測小區(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。

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)測為平臺，申報了貴州省科研課題“測釬觀測小區(qū)在黔中水利樞紐工程中的應(yīng)用”，并于3月獲得立項批復(fù)，進(jìn)一步優(yōu)化和改良了測釬觀測小區(qū)。通過對黔中水利樞紐工程中布設(shè)的4個測釬觀測小區(qū)與布設(shè)在同坡面上的4個傳統(tǒng)觀測小區(qū)在同時段下的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，每次觀測的土壤侵蝕深度平均值，測釬觀測小區(qū)均比傳統(tǒng)觀測小區(qū)大(屬于系統(tǒng)誤差，合理)，單次觀測平均差值在0.04～0.10 cm，年平均差值在0.17～0.49 cm。因測釬觀測小區(qū)和傳統(tǒng)插樁觀測小區(qū)量測工具只能精確到毫米，故每次測釬觀測小區(qū)100個數(shù)據(jù)平均值與傳統(tǒng)觀測小區(qū)9個數(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)插樁觀測小區(qū)，受人為因素影響遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)插樁觀測小區(qū)，使得測釬觀測小區(qū)數(shù)據(jù)更加精確，因而測釬觀測小區(qū)應(yīng)用在黔中水利樞紐工程水土保持監(jiān)測中是合理的。通過對4個測釬觀測小區(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數(shù)據(jù)推算擾動區(qū)域土壤流失量，進(jìn)而計算的項目區(qū)土壤流失總量，較傳統(tǒng)樁釘法、侵蝕溝樣方量測法、徑流小區(qū)觀測法、沉沙池觀測法更為準(zhǔn)確和節(jié)約時間。測釬觀測小區(qū)在黔中水利樞紐工程中的實際使用效果較好。

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

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

[3] 廖章志.測釬觀測小區(qū)在黔中水利樞紐工程中的應(yīng)用結(jié)題報告[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，高級工程師，學(xué)士，主要從事生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測技術(shù)工作。

2014-11-15