测钎观测小区监测技术及应用分析

廖章志

(贵州省水土保持技术咨询研究中心，贵州 贵阳 550002)

测钎观测小区监测技术及应用分析

廖章志

(贵州省水土保持技术咨询研究中心，贵州 贵阳 550002)

测钎观测小区；生产建设项目；水土保持监测

根据新水土保持法的要求，生产建设项目必须开展水土保持监测工作，而且今后水土保持工作的重点将逐步向水土保持监测转移，因此水土保持监测设施设备的改进和监测方法的更新迫在眉睫。测钎观测小区法是基于传统测钎法原理而新创的一种监测方法，介绍了测钎观测小区的设备构成、使用说明和应用分析，并通过实践案例验证了该方法的使用效果。

简易水土流失观测场(测钎法)是生产建设项目水土保持监测方法中的一种[1]。它是通过布设测钎来测量土壤侵蚀量，在水土保持监测中得到了广泛应用[2]。实践表明，此方法在应用中存在测量精度不高、径流无法计测、控制点易遭破坏、外业工作量大等缺陷[2]。测钎法实际上是在传统桩钉法的设施中将木桩(或铁钉)换成了不带刻度的铁钎(或钢钎)。贵州省水土保持技术咨询研究中心结合工作实际，探索提出了一种基于观测地表土壤侵蚀深度的新型水土流失监测方法，即测钎观测小区法。该方法设施易安装、易操作，监测准确性较高[3]，已成功应用于贵州省30余个大中型生产建设项目的水土保持监测中，目前已有6家水土保持监测单位(贵州省4家)应用测钎观测小区法开展水土流失监测工作。2012年4月贵州省水土保持技术咨询研究中心将测钎观测小区以“地表土壤流失厚度测量仪”的名称申报专利，10月获得国家知识产权局颁发的专利证书，为知识产权保护和后续设备优化改良打下了基础。

1 设备构成

测钎观测小区主要由4根测桩、2块横板、2块竖版、2根连接杆及10根测钎构成，见图1。

测桩材质为PVC管和混凝土，为直径5～7 cm、长60～80 cm的圆柱体。测板材质为环氧树脂板，包括横板2块〔横板一(上测板，2 cm×5 cm×132 cm，中心10孔均为2 cm×2 cm的方孔)，横板二(下测板，2 cm×5 cm×116 cm，中心10孔均为2 cm×2 cm的方孔)〕，竖板2块〔2 cm×5 cm×150 cm，两端两孔为直径8 mm的圆孔(用于固定螺丝)，中间10个缺口为边长4 cm的等边三角形〕。测钎材质为有机玻璃，上部为底面积2 cm×2 cm、高56 cm的棱柱，下部为底面积2 cm×2 cm、高4 cm的棱锥。

图1 测钎观测小区示意

2 使用说明

安装步骤依次为：选择适宜的测量坡面；安装第一根测桩于测量坡面的上坡面；以横板一内测量长度为间距安装上坡面第二根测桩；以螺丝固定两块竖板于已安装好的两根测桩上；在上坡面两根测桩的正下方，以竖板长度为间距安装相应下坡面的两根测桩；用连接杆将横板二固定于横板一下方；将10根测钎插入横板的测量孔内；将已组装好的横板一、横板二及测钎，以横板一两端对应竖板测量点放置于竖板上；依次观测记录横板一顶面与各测钎相交点刻度；同上依次观测记录竖板上2—10测量点数据。

3 应用分析

测钎观测小区监测法主要用于测量以水力侵蚀为主所造成的土壤流失厚度，并通过测量区域的土壤容重推算该类型区域的土壤流失量。测钎观测小区初始版的测桩为预制钢筋混凝土桩(重量大、安装难)，横板只有一块，测孔为圆孔，测钎为圆柱形，不能保证每次测量测钎都能落在同一个测量点上，测量误差大。经过不断实践探索，贵州省水土保持技术咨询研究中心及贵州省水土保持监测站的监测人员对测钎观测小区进行了改进。改良后的测钎观测小区具有结构简单、安全可靠、安装及拆卸方便、观测精度高等优点。

(1)测桩：先埋设PVC管后浇筑，施工简便，精确度高。

(2)测板：两块横板一次固定后，可多次测量，横板直接放置于竖板上，可节省大量的安装时间。

(3)测钎为顶部带有螺丝的棱柱，一次放入横板后，可多次测量，标尺面为透明有机玻璃，视觉效果好。

(4)测钎插入横板后，由于横板有上下两块且孔均为方孔，所以能保证各测钎横向处于同一直线上，竖向均为垂直向下，既能保证每次每根测钎的测量点均为同一点，测量误差小，又能使标尺统一朝向读数者(可进行摄影测量，节省大量室外工作时间)，读数更加精确，测量结果更为准确。

4 实践案例

2005年测钎观测小区首次在北盘江光照水电站水土保持监测中应用，历经乌江思林水电站、乌江构皮滩水电站、北盘江董箐水电站等几个项目的实践探索并改良后，应用于乌江沙坨水电站、贵州发耳电厂(4×600 MW)新建工程、贵州兴义电厂(2×600 MW)新建工程、遵义发电总厂异地技改项目、贵州省盘县电厂“上大压小”改建工程、贝勒煤矿、中岭煤矿、比德煤矿、响水煤矿、贞丰金矿、水银洞金矿、杭瑞高速公路贵州境思南至遵义工程、遵义至毕节高速公路工程、贵州省惠水至兴仁高速公路惠水至镇宁段工程、贵州省惠水至兴仁高速公路镇宁至兴仁段、贵州省盘县鱼洞坝水利工程、贵阳南编组站扩建及枢纽客车外绕线工程、贵阳改貌铁路货运中心工程、新建铁路贵阳至开阳线工程、新建铁路贵阳枢纽白云至龙里北联络线工程、改建铁路贵昆线六盘水至沾益段增建第二线工程(成都局管段)、铜仁(坝灌溪)至玉屏(大龙)段高速公路工程、三雍煤矿、陇华煤矿、群力煤矿、天能焦化、贵州黔桂天能焦化有限责任公司130万t/a循环经济型煤焦化扩建工程、贵州威宁韭菜坪风力发电场工程、毕节飞雄机场、六盘水市月照机场等项目的水土流失监测。目前，测钎观测小区法已广泛应用于贵州省30余个大中型生产建设项目的水土保持监测中，涉及水电、火电、风电、公路、铁路、金矿、煤矿、煤焦化、机场等项目。2008年初长江流域水土保持监测中心站将测钎观测小区应用于金沙江溪洛渡水电站和金沙江向家坝水电站的水土保持监测。

2012年贵州省水土保持技术咨询研究中心以黔中水利枢纽一期工程水土保持监测为平台，申报了贵州省科研课题“测钎观测小区在黔中水利枢纽工程中的应用”，并于3月获得立项批复，进一步优化和改良了测钎观测小区。通过对黔中水利枢纽工程中布设的4个测钎观测小区与布设在同坡面上的4个传统观测小区在同时段下的观测数据进行对比，每次观测的土壤侵蚀深度平均值，测钎观测小区均比传统观测小区大(属于系统误差，合理)，单次观测平均差值在0.04～0.10 cm，年平均差值在0.17～0.49 cm。因测钎观测小区和传统插桩观测小区量测工具只能精确到毫米，故每次测钎观测小区100个数据平均值与传统观测小区9个数据平均值产生1 mm的误差属于正常误差范围，且其数据量远大于传统插桩观测小区，受人为因素影响远低于传统插桩观测小区，使得测钎观测小区数据更加精确，因而测钎观测小区应用在黔中水利枢纽工程水土保持监测中是合理的。通过对4个测钎观测小区数据进行分析整理，将其作为黔中水利枢纽工程典型坡面观测数据推算扰动区域土壤流失量，进而计算的项目区土壤流失总量，较传统桩钉法、侵蚀沟样方量测法、径流小区观测法、沉沙池观测法更为准确和节约时间。测钎观测小区在黔中水利枢纽工程中的实际使用效果较好。

[1] SL 277—2002，水土保持监测技术规程[S].

[2] 侯琳,康博文,彭鸿.高速公路建设土壤流失特点及监测方法探讨[J].中国水土保持,2004(11):32-33.

[3] 廖章志.测钎观测小区在黔中水利枢纽工程中的应用结题报告[R].贵州省水土保持技术咨询研究中心,2014:2.

(责任编辑 李杨杨)

贵州省水利厅科研项目(KT201202)

S157.1

A

1000-0941(2015)02-0031-02

廖章志(1984—)，男(布依族)，贵州镇宁县人，高级工程师，学士，主要从事生产建设项目水土保持监测技术工作。

2014-11-15