水利工程的水土流失量的測定方法

1 概述

　　廣東是南方水資源最為豐富的省份之一，近年來興建了大量的水利工程。截止到2009年12月31日，廣東省的有大中型水庫334座，小型水庫7036座。受當(dāng)時條件所限，已修建的水利工程經(jīng)過幾十年的運行，普遍出現(xiàn)老化，病險問題突出，安全隱患大。從2003年開始大規(guī)模開展除險加固工程建設(shè)，許多加固工程也相繼完成。這些工程的建設(shè)和維修加固過程中大面積的擾動地表，必定會產(chǎn)生水土流失，如何準(zhǔn)確的測量出此類工程建設(shè)擾動地表產(chǎn)生的水土流失量對以后水土保持的實施起到了至關(guān)重要的作用。

　　廣東省高州水庫是廣東省的大型病險水庫之一，該水庫由兩個庫區(qū)組成，之間由聯(lián)通渠連接。工程擾動范圍大，施工周期長，工程建設(shè)產(chǎn)生的水土流失影響范圍廣。本工程取土場多，棄渣場多，是水土流失的主要來源。因此，開展本工程水土保持監(jiān)測工作，尤其是渣、料場水土保持監(jiān)測工作是監(jiān)測的重點。施工期采用鋼釬法和簡易坡面量測法測項目區(qū)水土流失量。植被恢復(fù)期采用土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)，對項目區(qū)侵蝕強度采取定性分析，最終判斷出工程水土保持措施是否落實到位，這就是水土流失量監(jiān)測的最終目的。

　　2 監(jiān)測方法

　　該工程監(jiān)測方法主要采用調(diào)查監(jiān)測法、地面定位觀測法和巡查法。

　�。�1）調(diào)查監(jiān)測：調(diào)查監(jiān)測是指定期采取全面調(diào)查的方式，通過現(xiàn)場實地勘測，采用GPS定位儀結(jié)合地形圖、數(shù)碼相機、測距儀、測高儀、標(biāo)桿和尺子等工具，測定不同分區(qū)的的地表擾動不同類型的面積。

　�。�2）地面定位監(jiān)測：本工程主要使用鋼釬法和簡易坡面量測法。

　　鋼釬法：在汛前，將直徑0.5～1.0cm、長30cm的鋼釬，根據(jù)坡面面積，按照橫3行，豎4列的布局布設(shè)于監(jiān)測區(qū)域，每條鋼釬前后左右各相隔2m，樣方面積為80m2。鋼釬沿鉛垂方向打入坡面，距坡面均留5cm，編號登記入冊。在每次暴雨后和汛期終了，觀測釘帽距地面高度，計算土壤侵蝕厚度（采用均值）和土壤侵蝕量。

　　簡易坡面量測法：在開挖邊坡和堆填邊坡已經(jīng)發(fā)生侵蝕的地方,通過選定樣方，測定樣方內(nèi)侵蝕溝的數(shù)量和大小，以及樣方坡面面積、初形成的坡度、坡長、地面組成物質(zhì)等，并記錄造成侵蝕溝的降雨，每次降雨或多次降雨后量測侵蝕溝的體積，從而得出各時段的溝蝕量，并通過溝蝕與水蝕的比例計算出流失量。

　�。�3）巡查法：不定期地進行全線踏勘，若發(fā)現(xiàn)較大的流失現(xiàn)象或擾動類型的變化（如出現(xiàn)新堆渣、已堆渣消失、開挖面采取了措施等）及時監(jiān)測記錄。

　　3 監(jiān)測點布設(shè)

　　監(jiān)測點布設(shè)主要指長期定位監(jiān)測點。根據(jù)廣東省高州水庫除險加固工程的特點和擾動地貌的土地類型劃分結(jié)果，定位監(jiān)測主要布設(shè)在棄土棄渣場平臺和坡面、土料場、大型開挖面、挖方區(qū)域、填方區(qū)域以及相應(yīng)的背景值觀測點。

　　4 監(jiān)測的實施情況

　　（1）監(jiān)測前期：主要采用巡查、調(diào)查監(jiān)測法。組建工作組，調(diào)查該工程地理位置、氣候水文、地形地貌、土壤類型、原地貌各土地利用類型的面積、植物種類及覆蓋度、項目區(qū)所屬的水土流失類型區(qū)、水土流失形式、土壤侵蝕模數(shù)背景值。

　�。�2）施工期：依據(jù)監(jiān)測方案對項目區(qū)進行全線踏勘調(diào)查，選定典型地塊設(shè)立水土流失觀測場，對工程建設(shè)的水土流失及水土保持措施的攔渣保土狀況進行定期定位觀測；同時開展面上的調(diào)查、巡查監(jiān)測，及時掌握工程建設(shè)過程中水土流失及其防治的動態(tài)變化情況，記錄工程進展?fàn)顩r、損壞水保設(shè)施量、土石方量、棄渣量、水土流失量、流失強度，以及對周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響和危害情況。

（3）植被恢復(fù)期：采用樣地調(diào)查及巡查等方法，監(jiān)測項目區(qū)水土保持措施落實情況（數(shù)量和質(zhì)量）；工程措施的數(shù)量、完好程度和運行情況；植物措施的生長情況、成活率和覆蓋度；各項防治措施的攔渣、保土效益等。

　　5 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

　　利用鋼釬法和簡易坡面量測法測得廣東省高州水庫除險加固工程施工期共產(chǎn)生土壤流失總量為1.8萬t，平均土壤侵蝕強度為8416t/km2.a。其中主體工程區(qū)產(chǎn)生的水土流失量為1.04萬t，是土壤流失的主要來源，平均侵蝕強度為7266t/km2.a；其次是取土場區(qū)，水土流失量為0.56萬t,平均侵蝕強度為12500t/km2.a；棄渣場產(chǎn)生的土壤流失為0.10萬t,平均侵蝕強度為10800t/km2.a；施工（營）場地產(chǎn)生的水土流失量為0.05萬t，平均侵蝕強度為4800t/km2.a；臨時道路產(chǎn)生的水土流失量為0.04萬t，平均侵蝕強度為8000t/km2.a。

　　植被恢復(fù)期，根據(jù)項目區(qū)的地形條件、植被覆蓋率和降雨情況，對項目區(qū)地表類型進行分類，項目區(qū)的植被覆蓋率為58.7%，其中建筑物及固化面積為24.96hm2，本區(qū)域不產(chǎn)生水土流失；平地面積為35.50hm2，本區(qū)域產(chǎn)生的水土流失為微度流失；坡度為5～8°的面積為12.33hm2，本區(qū)域產(chǎn)生輕度流失；坡度為8～15°的面積為5.05hm2，本區(qū)域產(chǎn)生輕度流失。項目區(qū)多年的平均降雨量為1938.8mm，施工期項目區(qū)的年平均降雨量為1787mm。根據(jù)植被覆蓋率、地形條件和降雨量綜合分析得出，植被恢復(fù)期的土壤侵蝕強度小于500t/km2.a。

　　施工期項目區(qū)水土流失量的監(jiān)測通過采取樁釘法、簡易坡面量測法對不同類型的施工工區(qū)進行了監(jiān)測，批復(fù)的方案的防止責(zé)任范圍是96.81hm2（扣除淹沒區(qū)面積），預(yù)測的水土流失量為5.13萬t，項目區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)為52990t/km2.a，侵蝕強度屬于劇烈侵蝕級別；實際監(jiān)測的防治責(zé)任范圍是77.84hm2，實測的水土流失量為1.8萬t；施工期實測水土流失量比方案預(yù)測值減少了3.33萬t。

　　植被恢復(fù)期項目區(qū)的土壤侵蝕強度低于500t/km2.a。監(jiān)測結(jié)果表明，擾動后的項目區(qū)經(jīng)過水土流失治理，項目區(qū)的水土保持布局更為合理，生態(tài)環(huán)境改善明顯。

　　6 結(jié)論

　　（1）多數(shù)維修加固工程由于工期短或者是工程占地面積有限等因素，不具備徑流小區(qū)和卡口站觀測條件，所以簡易觀測法作為最直接和最直觀的觀測方法適用于絕大多數(shù)開發(fā)建設(shè)項目。其觀測數(shù)據(jù)通過多次測量匯總后翔實的反應(yīng)了項目區(qū)的水土流失情況。

　�。�2）結(jié)合工程的監(jiān)測方案、合理劃分監(jiān)測區(qū)域并布設(shè)監(jiān)測點、選擇科學(xué)的監(jiān)測方法，做到多種方法相結(jié)合，以提高監(jiān)測的時效性和準(zhǔn)確性。采用了定期定位的監(jiān)測方法，整個監(jiān)測過程所記錄、整理的數(shù)據(jù)及圖文資料可真實、動態(tài)的反應(yīng)出工程建設(shè)中水土流失變化狀況、水土保持措施的實施和防治效果，為今后水保方案設(shè)計和工程水保驗收提供依據(jù)。

　�。�3）在監(jiān)測過程中，采用了調(diào)查監(jiān)測法、地面定位觀測法和巡查法。多種方法同時使用，解決了監(jiān)測點布設(shè)受制約的情況，綜合分析多項測量結(jié)果，最終得到較為可靠的數(shù)據(jù)。

　�。�4）從預(yù)測的侵蝕模數(shù)到實測的侵蝕模數(shù)到最終的植被恢復(fù)期的侵蝕模數(shù)，是一個陡降的過程。這個數(shù)據(jù)的變化過程可以看出本工程在施工期過程中實施了有效的水土保持措施，