于苗+謝翔+李棟

摘 要：水土保持監(jiān)測是工程建設的一項重要內容，針對平原型高速公路時、空間分布范圍大的特點，提出通過簡易徑流小區(qū)方法對工程路基工程水土流失情況進行監(jiān)測。結果顯示，簡易徑流小區(qū)方法簡便、易行，對統(tǒng)一指標監(jiān)測數據精度較高，應用效果良好。

關鍵詞：高速公路 簡易徑流小區(qū) 小區(qū)設計 水土保持監(jiān)測

1.前言

高速公路建設一般為線性工程，工程建設時間長，時、空間分布范圍大，要做到對工程全線的水土保持監(jiān)測，施工任務量很大，且費時、費力、監(jiān)測成本高，不適宜當前工程建設的需要。所以，有必要采取一種簡便快捷的監(jiān)測方法，在不影響監(jiān)測數據精度的基礎上，選出滿足項目監(jiān)測精度要求、效率高、成本低的水土保持監(jiān)測方法。

2.項目區(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，所經區(qū)域為魯西南—魯西北平原，在地形的總勢上，地勢平坦，起伏高差較小，為較典型的山前平原和沖積平原地貌。路線所經區(qū)域均屬暖溫帶半濕潤氣候區(qū)，平均降水量為585.2mm，降水量年內分配以7月最多（190mm 左右）1月最少（3～4mm）、100 年一遇設計24小時降水量280～293mm、蒸發(fā)量 1530～1776mm。根據現場監(jiān)測調查，線路路基工程共擾動地表面積為 246.05hm2，產生水土流失面積141.7hm2，工程設計對路基工程水土保持監(jiān)測采用簡易徑流小區(qū)的方法。

3.簡易徑流小區(qū)設計

所謂簡易徑流小區(qū)，就是通過在典型徑流小區(qū)法基礎上適當進行簡化，采用模板、鐵皮、混凝土等材料做成一個矩形小區(qū)，并在水勢低的一段安裝徑流收集槽和測量設備。其目的與方法基本與典型徑流法相似，通過簡易徑流場的模擬，獲取監(jiān)測區(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、導流管（槽）、集流池（桶）、分流箱（桶）和圍埂。

3.1圍埂

圍埂設置在徑流小區(qū)的外邊緣，起到隔離的作用，維護范圍不包括下邊緣。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工程情況進行調整。圍埂漏出部分應保持一定角度的傾斜，一般控制在60°左右。圍埂之間的搭接應牢固、可靠，確保徑流小區(qū)內的降水不外流。

3.2集流槽

集流槽位于徑流小區(qū)的坡面下邊緣，方向為垂直于小區(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，槽緣的高度不超過小區(qū)下邊緣的坡高。集流槽槽身需兩端向下部的中心進行一定坡度的傾斜，傾斜度的控制以不出現泥沙沉降為準。

3.3導流槽

導流管（槽）兩端分別與集流槽、集流桶或分流箱相連，作用是輸導徑流小區(qū)收集到的徑流水和泥沙，其設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做成徑流小區(qū)擋土墻的形式，可將導流槽設置在墻中。導流管長度控制在50～100cm，材質選擇金屬管或PVC管。

3.4集流池

集流池（桶）作用主要是收集導流槽疏導下來的徑流水和泥沙。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；集流池可通過磚或石頭進行砌筑，底部應設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)，而對最終的測試結果造成影響。集流池（桶）的容積應足夠，特殊情況下可多個集流設施聯用。

3.5分流箱

分流桶的作用是徑流水和泥沙量超過集流槽容納極限，對場地空間有限不能增設集流桶時，對小區(qū)徑流水和泥沙進行分流。集流桶和分流箱規(guī)格除了滿足實驗需要之外，還應考慮取樣的難易程度，因此，集流槽和分流箱直徑和高度設置應合理。一般情況下，直徑和高度分別控制在70～100cm、90～110cm。分流孔的數量對觀測數據的精度也有影響，分流孔越到影響程度越大。分流孔數量一般在9孔以內，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1cm紗網，避免雜物堵塞管孔。為確保分流箱的使用不對觀測數據造成太大影響，在使用前需對分流系數進行校驗。

3.6監(jiān)測點布設

鑒于本項目為線性工程且工程建設時間長，時、空間分布范圍大，在布設監(jiān)測點時綜合考慮本項目的時、 空分布特點進行布設。 本項目水土保持監(jiān)測共 12 個固定監(jiān)測點，同時根據監(jiān)測實際沿途布設多處巡查監(jiān)測點，而巡測點視情況變動。各取土場目前取土已基本完成，水土流失狀況無法進行得實地觀測，但將通過實地觀測定位各取土場經緯度，查閱資料獲取各取土場取土面積、深度及土方量。施工期水土流失量監(jiān)測時間為2013年10月～2016年5月。

4.監(jiān)測結果分析

根據實際監(jiān)測，路基工程區(qū)水土流失量占整個工程施工期總流失量的49%，是工程重點水土流失區(qū)域。監(jiān)測得到路基工程不同年份水土流失情況，見表1。

土壤流失控制比：土壤流失控制指標是指項目建設區(qū)所處區(qū)域容許土壤流失量與項目建設區(qū)范圍內單位面積實際發(fā)生的水土流失量的比值。根據水土流失監(jiān)測調查結果（ 施工期和試運行期），德商公路德州（魯冀界）至夏津段工程試運行期平均侵蝕模數為194t/km2·a。經計算，試運行期土壤流失控制比為1.03，指標監(jiān)測值達到方案設計防治目標值。

5.結語

（1）徑流小區(qū)設計應根據地區(qū)差異、實驗要求而適當地進行調整，但應在確保實驗精度的前提下，盡可能減少實驗誤差、降低實驗成本和難度。

（2）本工程水土流失主要發(fā)生在路基工程區(qū)， 根據實地監(jiān)測數據，2013 年 10 月～2016年 6 月項目產生水土流失量 30923t， 其中施工期產生水土流失量 30812t，試運行期產生水土流失量 111t。

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