簡易徑流小區在平原型高速公路水土保持監測中的應用

于苗+謝翔+李棟

摘 要：水土保持監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方法對工程路基工程水土流失情況進行監測。結果顯示，簡易徑流小區方法簡便、易行，對統一指標監測數據精度較高，應用效果良好。

關鍵詞：高速公路 簡易徑流小區 小區設計 水土保持監測

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測，施工任務量很大，且費時、費力、監測成本高，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測方法，在不影響監測數據精度的基礎上，選出滿足項目監測精度要求、效率高、成本低的水土保持監測方法。

2.項目區概況

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。路線所經區域均屬暖溫帶半濕潤氣候區，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、蒸發量 1530～1776mm。根據現場監測調查，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測采用簡易徑流小區的方法。

3.簡易徑流小區設計

所謂簡易徑流小區，就是通過在典型徑流小區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，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，獲取監測區域每次降雨的徑流量和土壤土壤侵蝕量。徑流小區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，確保徑流小區內的降水不外流。

3.2集流槽

集流槽位于徑流小區的坡面下邊緣，方向為垂直于小區徑流流向。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寬度相同，槽緣寬度控制在20～30cm，槽緣的高度不超過小區下邊緣的坡高。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，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，對小區徑流水和泥沙進行分流。集流桶和分流箱規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。 本項目水土保持監測共 12 個固定監測點，同時根據監測實際沿途布設多處巡查監測點，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測時間為2013年10月～2016年5月。

4.監測結果分析

根據實際監測，路基工程區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域。監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所處區域容許土壤流失量與項目建設區范圍內單位面積實際發生的水土流失量的比值。根據水土流失監測調查結果（ 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，指標監測值達到方案設計防治目標值。

5.結語

（1）徑流小區設計應根據地區差異、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生在路基工程區， 根據實地監測數據，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。

參考文獻：

[1]李偉，劉濤，蔡萬鵬，等.新疆景區公路水土保持監測研究與實踐[J].安徽農業科學， 2015，43（01）：200-203.

[2]謝頌華，方少文，王農.水土保持試驗徑流小區設計探討[J].人民長江，2013，44（17）：83-86+113.

[3]唐有臻.水土保持監測徑流小區設計及相關計算探析[J].水土保持應用技術，2012， （04）： 15-17.

[4]陳瑾.水土保持徑流小區監測方法探討—以甘肅省定西市安家溝監測點為例[J].水土保持通報，2009，29（02）：94-96.

[5]王愛娟.我國水土保持監測點工作現狀及規范化建議[J].中國水土保持，2017， （04）：66-68.endprint