測釬觀測小區監測技術及應用分析

廖章志

(貴州省水土保持技術咨詢研究中心，貴州 貴陽 550002)

測釬觀測小區監測技術及應用分析

廖章志

(貴州省水土保持技術咨詢研究中心，貴州 貴陽 550002)

測釬觀測小區；生產建設項目；水土保持監測

根據新水土保持法的要求，生產建設項目必須開展水土保持監測工作，而且今后水土保持工作的重點將逐步向水土保持監測轉移，因此水土保持監測設施設備的改進和監測方法的更新迫在眉睫。測釬觀測小區法是基于傳統測釬法原理而新創的一種監測方法，介紹了測釬觀測小區的設備構成、使用說明和應用分析，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)是生產建設項目水土保持監測方法中的一種[1]。它是通過布設測釬來測量土壤侵蝕量，在水土保持監測中得到了廣泛應用[2]。實踐表明，此方法在應用中存在測量精度不高、徑流無法計測、控制點易遭破壞、外業工作量大等缺陷[2]。測釬法實際上是在傳統樁釘法的設施中將木樁(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咨詢研究中心結合工作實際，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測方法，即測釬觀測小區法。該方法設施易安裝、易操作，監測準確性較高[3]，已成功應用于貴州省30余個大中型生產建設項目的水土保持監測中，目前已有6家水土保持監測單位(貴州省4家)應用測釬觀測小區法開展水土流失監測工作。2012年4月貴州省水土保持技術咨詢研究中心將測釬觀測小區以“地表土壤流失厚度測量儀”的名稱申報專利，10月獲得國家知識產權局頒發的專利證書，為知識產權保護和后續設備優化改良打下了基礎。

1 設備構成

測釬觀測小區主要由4根測樁、2塊橫板、2塊豎版、2根連接桿及10根測釬構成，見圖1。

測樁材質為PVC管和混凝土，為直徑5～7 cm、長60～80 cm的圓柱體。測板材質為環氧樹脂板，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；將已組裝好的橫板一、橫板二及測釬，以橫板一兩端對應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測量點數據。

3 應用分析

測釬觀測小區監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，并通過測量區域的土壤容重推算該類型區域的土壤流失量。測釬觀測小區初始版的測樁為預制鋼筋混凝土樁(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。經過不斷實踐探索，貴州省水土保持技術咨詢研究中心及貴州省水土保持監測站的監測人員對測釬觀測小區進行了改進。改良后的測釬觀測小區具有結構簡單、安全可靠、安裝及拆卸方便、觀測精度高等優點。

(1)測樁：先埋設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，又能使標尺統一朝向讀數者(可進行攝影測量，節省大量室外工作時間)，讀數更加精確，測量結果更為準確。

4 實踐案例

2005年測釬觀測小區首次在北盤江光照水電站水土保持監測中應用，歷經烏江思林水電站、烏江構皮灘水電站、北盤江董箐水電站等幾個項目的實踐探索并改良后，應用于烏江沙坨水電站、貴州發耳電廠(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、遵義至畢節高速公路工程、貴州省惠水至興仁高速公路惠水至鎮寧段工程、貴州省惠水至興仁高速公路鎮寧至興仁段、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絡線工程、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任公司130萬t/a循環經濟型煤焦化擴建工程、貴州威寧韭菜坪風力發電場工程、畢節飛雄機場、六盤水市月照機場等項目的水土流失監測。目前，測釬觀測小區法已廣泛應用于貴州省30余個大中型生產建設項目的水土保持監測中，涉及水電、火電、風電、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測中心站將測釬觀測小區應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測。

2012年貴州省水土保持技術咨詢研究中心以黔中水利樞紐一期工程水土保持監測為平臺，申報了貴州省科研課題“測釬觀測小區在黔中水利樞紐工程中的應用”，并于3月獲得立項批復，進一步優化和改良了測釬觀測小區。通過對黔中水利樞紐工程中布設的4個測釬觀測小區與布設在同坡面上的4個傳統觀測小區在同時段下的觀測數據進行對比，每次觀測的土壤侵蝕深度平均值，測釬觀測小區均比傳統觀測小區大(屬于系統誤差，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。因測釬觀測小區和傳統插樁觀測小區量測工具只能精確到毫米，故每次測釬觀測小區100個數據平均值與傳統觀測小區9個數據平均值產生1 mm的誤差屬于正常誤差范圍，且其數據量遠大于傳統插樁觀測小區，受人為因素影響遠低于傳統插樁觀測小區，使得測釬觀測小區數據更加精確，因而測釬觀測小區應用在黔中水利樞紐工程水土保持監測中是合理的。通過對4個測釬觀測小區數據進行分析整理，將其作為黔中水利樞紐工程典型坡面觀測數據推算擾動區域土壤流失量，進而計算的項目區土壤流失總量，較傳統樁釘法、侵蝕溝樣方量測法、徑流小區觀測法、沉沙池觀測法更為準確和節約時間。測釬觀測小區在黔中水利樞紐工程中的實際使用效果較好。

[1] SL 277—2002，水土保持監測技術規程[S].

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

[3] 廖章志.測釬觀測小區在黔中水利樞紐工程中的應用結題報告[R].貴州省水土保持技術咨詢研究中心,2014:2.

(責任編輯 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)，貴州鎮寧縣人，高級工程師，學士，主要從事生產建設項目水土保持監測技術工作。

2014-11-15