對(duì)水利工程中水土流失量的測定方法研究

王志東 袁娜娜

摘 要：隨著國家對(duì)于水利工程建設(shè)的大力投入，各地的水利工程紛紛上馬，但是伴隨著水利工程中的是大量的水土流水，在水利工程建設(shè)施工過程中，以及對(duì)原有的水利工程進(jìn)行維修加固過程中，都伴隨著對(duì)水利工程附近土地的擾動(dòng)，在對(duì)土地?cái)_動(dòng)后隨著暴雨產(chǎn)生的水力侵蝕，從而造成大面積的水土流失。因此，在水利工程建設(shè)過程中對(duì)水土流失量的監(jiān)測是作為水土保持措施布設(shè)是否合理的重要參考數(shù)據(jù)，同時(shí)也作為考量防治效果完成情況的重要依據(jù)。對(duì)于水利工程規(guī)模大、建設(shè)周期長的水利項(xiàng)目常常采用徑流池和卡口站觀測法。文章以鋼釬法和簡易坡面量測法為例介紹測量水土流失量的方法。

關(guān)鍵詞：水利流失；鋼釬法；簡易坡面量測法

引言

陜西省為響應(yīng)國家大力發(fā)展水利的號(hào)召，近些年來開發(fā)了很多的水利工程。原有的很多水利工程經(jīng)過很多年的使用，普遍都產(chǎn)生了老化、滲漏等問題，一旦發(fā)生險(xiǎn)情，將會(huì)嚴(yán)重威脅著人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，因此，陜西省對(duì)這些老舊的水利工程展開了全面的加固排險(xiǎn)工程，這些加固排險(xiǎn)工程到現(xiàn)在已經(jīng)相繼完工。但是在進(jìn)行這些工程的過程中，產(chǎn)生了許多的土地?cái)_動(dòng)，這將會(huì)直接造成大量的水土流失，因此如何對(duì)這些水土流失量進(jìn)行測量從而為后續(xù)的水土保持措施進(jìn)行指導(dǎo)是工程建設(shè)過程中的難題。文章將就在水利施工過程中采取的測量水土流失量的方法進(jìn)行闡述，并對(duì)此方法在后續(xù)的水土保持中所起的作用進(jìn)行介紹。

1 水土流失的簡介

水土流失是指人類對(duì)土地的利用，特別是對(duì)水土資源不合理的開發(fā)和經(jīng)營，使土壤的覆蓋物遭受破壞，裸露的土壤受水力沖蝕，流失量大于母質(zhì)層育化成土壤的量，土壤流失由表土流失、心土流失而至母質(zhì)流失，終使巖石暴露。根據(jù)產(chǎn)生水土流失的“動(dòng)力”，分布最廣泛的水土流失可分為水力侵蝕、重力侵蝕和風(fēng)力侵蝕三種類型。水土流失的危害性很大，主要有以下幾個(gè)方面：（1）使土地生產(chǎn)力下降甚至喪失；（2）淤積河道、湖泊、水庫；（3）污染水質(zhì)影響生態(tài)平衡。由此可見，水土流失的危害性不僅很大，而且還具有長期效應(yīng)。問題的嚴(yán)重性必須充分估計(jì)到。中國是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國家之一，由于特殊的自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，使水土流失成為主要的環(huán)境問題。中國的水土流失分布范圍廣、面積大，根據(jù)公布的中國第2次遙感調(diào)查結(jié)果，中國的水土流失面積達(dá)356萬km2，占國土總面積的37%，其中水力侵蝕面積達(dá)165萬km2，風(fēng)力侵蝕面積191萬km2。在水蝕和風(fēng)蝕面積中，水蝕、風(fēng)蝕交錯(cuò)面積為26萬km2，侵蝕形式多樣，類型復(fù)雜，水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕、凍融侵蝕及滑坡泥石流等重力侵蝕特點(diǎn)各異，相互交錯(cuò)，成因復(fù)雜。

2 案例分析

水利水電工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的水土流失量主要由工程施工建設(shè)破壞、埋壓土地及植被造成原地貌水土保持功能降低甚至喪失以及工程棄土堆渣不合理的堆放導(dǎo)致土壤侵蝕加劇而產(chǎn)生。文章將以陜西省榆林尤家峁水庫為例來進(jìn)行分析說明，這座水庫是上世紀(jì)80年代建造的，經(jīng)過多年的使用，水庫面臨著老化、滲透等危害，因此急需維修加固。此項(xiàng)維修加固工程規(guī)模大，且工期長，因此對(duì)于庫區(qū)周圍的土地?cái)_動(dòng)較大，極易造成水土流失。因此，對(duì)于施工過程中需要對(duì)水土流失量采取監(jiān)測工作。在施工期監(jiān)測中采用文章介紹的方法進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)在植被恢復(fù)期通過對(duì)土壤進(jìn)行采樣，分析出土壤侵蝕強(qiáng)度，進(jìn)而對(duì)水土保持措施是否有效進(jìn)行判斷。

3 監(jiān)測水土流失量的方法和內(nèi)容

在工程中一般采用調(diào)查監(jiān)測法、地面定位觀測法和巡查法三種方法進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測的內(nèi)容如下：

（1）應(yīng)通過設(shè)立典型觀測斷面、觀測點(diǎn)、觀測基準(zhǔn)等，對(duì)水利工程建設(shè)項(xiàng)目在建設(shè)時(shí)期和運(yùn)行初期的水土流失及其防治效果進(jìn)行監(jiān)測。

（2）水利工程建設(shè)區(qū)水土流失因子監(jiān)測應(yīng)包括下列項(xiàng)目：地形、地貌和水系的變化情況：建設(shè)項(xiàng)目占用地面積、擾動(dòng)地表面積；項(xiàng)目挖方、填方數(shù)量及面積、棄土、棄石、棄渣量及堆放面積；項(xiàng)目區(qū)林草覆蓋度。

（3）水土流失狀況監(jiān)測應(yīng)包括下列資料：水土流失面積變化情況；水土流失量變化情況；水土流失程度變化情況；對(duì)下游和周邊地區(qū)造成的危害及其趨勢。

（4）水土流失防治效果監(jiān)測應(yīng)包括下列項(xiàng)目：防治措施的數(shù)量和質(zhì)量；林草措施成活率、保存率、生長情況及覆蓋度；防護(hù)工程的穩(wěn)定性、完好成度和運(yùn)行情況；各項(xiàng)防治措施的攔渣保土效果。

4 監(jiān)測水利工程水土流失量的監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

因此項(xiàng)工程的建設(shè)周期較長，因此需要建立長期的監(jiān)測點(diǎn)，結(jié)合庫區(qū)的特點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)選在棄土棄渣場平臺(tái)和坡面、水利工程的開挖面以及土方的開挖區(qū)域和土方的回填區(qū)域等地方作為監(jiān)測點(diǎn)。

5 對(duì)監(jiān)測站點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析

在庫區(qū)通過采用鋼釬法和簡易坡面量測法對(duì)維修加固施工過程中的水土流失量進(jìn)行了監(jiān)測，測得在整個(gè)施工過程中共有1.8萬t水土流失。在這1.8萬t水土流失量中有1.04萬t是在主體工程區(qū)施工過程中產(chǎn)生的，占了整個(gè)水土流失量的大部分。水土流失量第二嚴(yán)重的區(qū)域是是取土場區(qū)，共計(jì)有0.56萬t土壤流失，而在棄渣場則造成了0.10萬t的土壤流失，而施工（營）場地造成的流失所占的比例不多只有0.05萬t，最后是臨時(shí)道路造成的約0.04萬t的水土流失量。

水土保持監(jiān)測是指對(duì)水土流失發(fā)生、發(fā)展、危害及水土保持效益進(jìn)行長期的調(diào)查、觀測和分析工作。通過水土保持監(jiān)測，摸清水土流失類型、強(qiáng)度與分布特征、危害及其影響情況、發(fā)生發(fā)展規(guī)律、動(dòng)態(tài)變化趨勢，對(duì)水土流失綜合治理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)宏觀決策以及科學(xué)、合理、系統(tǒng)地布設(shè)水土保持各項(xiàng)措施具有重要意義。在項(xiàng)目建設(shè)完成后的植被恢復(fù)期，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)做出項(xiàng)目區(qū)整體水土流失分布表：在項(xiàng)目區(qū)其的植被覆蓋率為58.7%，此區(qū)域的植被覆蓋較好從而不會(huì)產(chǎn)生水土流失；在項(xiàng)目中的平地區(qū)域容易產(chǎn)生微度的水土流失。在項(xiàng)目的5～8°和8～15°的坡度區(qū)域?qū)?huì)產(chǎn)生輕度的水土流失。根據(jù)檢測的結(jié)果顯示植被恢復(fù)期整個(gè)施工區(qū)域的土壤侵蝕強(qiáng)度低于500t/km2·a。這個(gè)結(jié)果顯示，在經(jīng)過水利維修加固施工后建設(shè)項(xiàng)目區(qū)域的水土保持工作相較施工前更為科學(xué)，布局更為完善合理，從而對(duì)整個(gè)庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)產(chǎn)生更為積極的影響。

6 結(jié)束語

水利水電工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的水土流失量主要由工程施工建設(shè)破壞、埋壓土地及植被造成原地貌水土保持功能降低甚至喪失以及工程棄土堆渣不合理的堆放導(dǎo)致土壤侵蝕加劇而產(chǎn)生。在實(shí)際的水利工程建設(shè)過程中進(jìn)行水土流失量監(jiān)測時(shí)，由于條件限制，多采用簡易觀測法進(jìn)行直觀的觀測，同時(shí)將觀測的來的數(shù)據(jù)經(jīng)過多次匯總后可以得到對(duì)水利工程建設(shè)區(qū)域水土流失狀況得出客觀詳實(shí)地反映。同時(shí)在監(jiān)測點(diǎn)的選擇上要合理布局，采用科學(xué)的監(jiān)測方法來提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)效性和準(zhǔn)確性。對(duì)整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行真實(shí)的動(dòng)態(tài)的監(jiān)測，并對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理保存，為以后的方案設(shè)計(jì)和驗(yàn)收提供依據(jù)。在調(diào)查分析工程對(duì)地表、植被的擾動(dòng)情況，了解棄土堆渣的結(jié)構(gòu)組成及其堆放位置、形式的基礎(chǔ)上，通過分析施工區(qū)及工程直接影響區(qū)的水土流失特點(diǎn)，同時(shí)調(diào)查相同工程類似的水土流失情況，通過分析類比進(jìn)行水土流失數(shù)量預(yù)測計(jì)算。從預(yù)測到實(shí)測再到最終植被恢復(fù)期這一整個(gè)過程中，侵蝕模數(shù)是一個(gè)陡降的過程。根據(jù)這個(gè)變化可以清楚的看到水土保持措施被很好地執(zhí)行了下來。

參考文獻(xiàn)

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