浅析水利工程的水土流失量的测定方法

浅析水利工程的水土流失量的测定方法

　论文关键词：水利工程　地面定位观测　水土流失　分类分级标准

　　论文摘要：近年来的大规模水利工程建设以及对运行多年的病险水利工程的加固维修，大面积的扰动土地，加上强降雨的冲刷，将产生严重的水土流失。工程建设产生的水土流失量的监测尤为重要，它是水土保持措施布设的依据，也是防治效果完成情况的参照标准。对于占地范围大，施工周期长的项目通常采用径流池观测法和卡口站观测法测水土流失量。对于达不到以上要求的一般采用钢钎法和简易坡面量测法测水土流失量。本文利用钢钎法和简易坡面量测法测项目区的水土流失量，并对监测结果进行分析，得出的数据为今后的水保方案设计和验收提供依据。

　　1 概述
　　广东是南方水资源最为丰富的省份之一，近年来兴建了大量的水利工程。截止到2009年12月31日，广东省的有大中型水库334座，小型水库7036座。受当时条件所限，已修建的水利工程经过几十年的运行，普遍出现老化，病险问题突出，安全隐患大。从2003年开始大规模开展除险加固工程建设，许多加固工程也相继完成。这些工程的建设和维修加固过程中大面积的扰动地表，必定会产生水土流失，如何准确的测量出此类工程建设扰动地表产生的水土流失量对以后水土保持的实施起到了至关重要的作用。
　　广东省高州水库是广东省的大型病险水库之一，该水库由两个库区组成，之间由联通渠连接。工程扰动范围大，施工周期长，工程建设产生的水土流失影响范围广。本工程取土场多，弃渣场多，是水土流失的主要来源。因此，开展本工程水土保持监测工作，尤其是渣、料场水土保持监测工作是监测的重点。施工期采用钢钎法和简易坡面量测法测项目区水土流失量。植被恢复期采用土壤侵蚀分类分级标准，对项目区侵蚀强度采取定性分析，最终判断出工程水土保持措施是否落实到位，这就是水土流失量监测的最终目的。
　　2 监测方法
　　该工程监测方法主要采用调查监测法、地面定位观测法和巡查法。
　　（1）调查监测：调查监测是指定期采取全面调查的方式，通过现场实地勘测，采用GPS定位仪结合地形图、数码相机、测距仪、测高仪、标杆和尺子等工具，测定不同分区的的地表扰动不同类型的面积。
　　（2）地面定位监测：本工程主要使用钢钎法和简易坡面量测法。
　　钢钎法：在汛前，将直径0.5～1.0cm、长30cm的钢钎，根据坡面面积，按照横3行，竖4列的布局布设于监测区域，每条钢钎前后左右各相隔2m，样方面积为80m2。钢钎沿铅垂方向打入坡面，距坡面均留5cm，编号登记入册。在每次暴雨后和汛期终了，观测钉帽距地面高度，计算土壤侵蚀厚度（采用均值）和土壤侵蚀量。
　　简易坡面量测法：在开挖边坡和堆填边坡已经发生侵蚀的地方,通过选定样方，测定样方内侵蚀沟的数量和大小，以及样方坡面面积、初形成的坡度、坡长、地面组成物质等，并记录造成侵蚀沟的降雨，每次降雨或多次降雨后量测侵蚀沟的体积，从而得出各时段的沟蚀量，并通过沟蚀与水蚀的比例计算出流失量。
　　（3）巡查法：不定期地进行全线踏勘，若发现较大的流失现象或扰动类型的变化（如出现新堆渣、已堆渣消失、开挖面采取了措施等）及时监测记录。
　　3 监测点布设
　　监测点布设主要指长期定位监测点。根据广东省高州水库除险加固工程的特点和扰动地貌的土地类型划分结果，定位监测主要布设在弃土弃渣场平台和坡面、土料场、大型开挖面、挖方区域、填方区域以及相应的背景值观测点。

　　4 监测的实施情况
　　（1）监测前期：主要采用巡查、调查监测法。组建工作组，调查该工程地理位置、气候水文、地形地貌、土壤类型、原地貌各土地利用类型的面积、植物种类及覆盖度、项目区所属的水土流失类型区、水土流失形式、土壤侵蚀模数背景值。
　　（2）施工期：依据监测方案对项目区进行全线踏勘调查，选定典型地块设立水土流失观测场，对工程建设的水土流失及水土保持措施的拦渣保土状况进行定期定位观测；同时开展面上的调查、巡查监测，及时掌握工程建设过程中水土流失及其防治的动态变化情况，记录工程进展状况、损坏水保设施量、土石方量、弃渣量、水土流失量、流失强度，以及对周边地区生态环境的影响和危害情况。
（3）植被恢复期：采用样地调查及巡查等方法，监测项目区水土保持措施落实情况（数量和质量）；工程措施的数量、完好程度和运行情况；植物措施的生长情况、成活率和覆盖度；各项防治措施的拦渣、保土效益等。
　　5 监测数据分析
　　利用钢钎法和简易坡面量测法测得广东省高州水库除险加固工程施工期共产生土壤流失总量为1.8万t，平均土壤侵蚀强度为8416t/km2.a。其中主体工程区产生的水土流失量为1.04万t，是土壤流失的主要来源，平均侵蚀强度为7266t/km2.a；其次是取土场区，水土流失量为0.56万t,平均侵蚀强度为12500t/km2.a；弃渣场产生的土壤流失为0.10万t,平均侵蚀强度为10800t/km2.a；施工（营）场地产生的水土流失量为0.05万t，平均侵蚀强度为4800t/km2.a；临时道路产生的水土流失量为0.04万t，平均侵蚀强度为8000t/km2.a。
　　植被恢复期，根据项目区的地形条件、植被覆盖率和降雨情况，对项目区地表类型进行分类，项目区的植被覆盖率为58.7%，其中建筑物及固化面积为24.96hm2，本区域不产生水土流失；平地面积为35.50hm2，本区域产生的水土流失为微度流失；坡度为5～8°的面积为12.33hm2，本区域产生轻度流失；坡度为8～15°的面积为5.05hm2，本区域产生轻度流失。项目区多年的平均降雨量为1938.8mm，施工期项目区的年平均降雨量为1787mm。根据植被覆盖率、地形条件和降雨量综合分析得出，植被恢复期的土壤侵蚀强度小于500t/km2.a。
　　施工期项目区水土流失量的监测通过采取桩钉法、简易坡面量测法对不同类型的施工工区进行了监测，批复的方案的防止责任范围是96.81hm2（扣除淹没区面积），预测的水土流失量为5.13万t，项目区的土壤侵蚀模数为52990t/km2.a，侵蚀强度属于剧烈侵蚀级别；实际监测的防治责任范围是77.84hm2，实测的水土流失量为1.8万t；施工期实测水土流失量比方案预测值减少了3.33万t。
　　植被恢复期项目区的土壤侵蚀强度低于500t/km2.a。监测结果表明，扰动后的项目区经过水土流失治理，项目区的水土保持布局更为合理，生态环境改善明显。
　　6 结论
　　（1）多数维修加固工程由于工期短或者是工程占地面积有限等因素，不具备径流小区和卡口站观测条件，所以简易观测法作为最直接和最直观的观测方法适用于绝大多数开发建设项目。其观测数据通过多次测量汇总后翔实的反应了项目区的水土流失情况。
　　（2）结合工程的监测方案、合理划分监测区域并布设监测点、选择科学的监测方法，做到多种方法相结合，以提高监测的时效性和准确性。采用了定期定位的监测方法，整个监测过程所记录、整理的数据及图文资料可真实、动态的反应出工程建设中水土流失变化状况、水土保持措施的实施和防治效果，为今后水保方案设计和工程水保验收提供依据。
　　（3）在监测过程中，采用了调查监测法、地面定位观测法和巡查法。多种方法同时使用，解决了监测点布设受制约的情况，综合分析多项测量结果，最终得到较为可靠的数据。
　　（4）从预测的侵蚀模数到实测的侵蚀模数到最终的植被恢复期的侵蚀模数，是一个陡降的过程。这个数据的变化过程可以看出本工程在施工期过程中实施了有效的水土保持措施，
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