简易径流小区在平原型高速公路水土保持监测中的应用

于苗+谢翔+李栋

摘 要：水土保持监测是工程建设的一项重要内容，针对平原型高速公路时、空间分布范围大的特点，提出通过简易径流小区方法对工程路基工程水土流失情况进行监测。结果显示，简易径流小区方法简便、易行，对统一指标监测数据精度较高，应用效果良好。

关键词：高速公路 简易径流小区 小区设计 水土保持监测

1.前言

高速公路建设一般为线性工程，工程建设时间长，时、空间分布范围大，要做到对工程全线的水土保持监测，施工任务量很大，且费时、费力、监测成本高，不适宜当前工程建设的需要。所以，有必要采取一种简便快捷的监测方法，在不影响监测数据精度的基础上，选出满足项目监测精度要求、效率高、成本低的水土保持监测方法。

2.项目区概况

德商公路德州（鲁冀界）至夏津段路线大体呈北南走向，所经区域为鲁西南—鲁西北平原，在地形的总势上，地势平坦，起伏高差较小，为较典型的山前平原和冲积平原地貌。路线所经区域均属暖温带半湿润气候区，平均降水量为585.2mm，降水量年内分配以7月最多（190mm 左右）1月最少（3～4mm）、100 年一遇设计24小时降水量280～293mm、蒸发量 1530～1776mm。根据现场监测调查，线路路基工程共扰动地表面积为 246.05hm2，产生水土流失面积141.7hm2，工程设计对路基工程水土保持监测采用简易径流小区的方法。

3.简易径流小区设计

所谓简易径流小区，就是通过在典型径流小区法基础上适当进行简化，采用模板、铁皮、混凝土等材料做成一个矩形小区，并在水势低的一段安装径流收集槽和测量设备。其目的与方法基本与典型径流法相似，通过简易径流场的模拟，获取监测区域每次降雨的径流量和土壤土壤侵蚀量。径流小区主体主要包括五大部分，即集流槽、导流管（槽）、集流池（桶）、分流箱（桶）和围埂。

3.1围埂

围埂设置在径流小区的外边缘，起到隔离的作用，维护范围不包括下边緣。围埂材料一般选择不渗水、不吸水的材料，如混凝土、金属板等。围埂固定选择埋入地下方式，埋入地下深度在20～30cm，地表漏出部分高度在10～20cm；围埂的断面形式有矩形、三角形、V形等多种形式，具体围埂高度和断面形式可根据工程情况进行调整。围埂漏出部分应保持一定角度的倾斜，一般控制在60°左右。围埂之间的搭接应牢固、可靠，确保径流小区内的降水不外流。

3.2集流槽

集流槽位于径流小区的坡面下边缘，方向为垂直于小区径流流向。集流槽的施工材料可选择浇筑混凝土，或采用砌砖砂浆抹面，但需保证集流槽下部的密闭性与槽身的光滑性。集流槽的宽度一般与径流小区宽度相同，槽缘宽度控制在20～30cm，槽缘的高度不超过小区下边缘的坡高。集流槽槽身需两端向下部的中心进行一定坡度的倾斜，倾斜度的控制以不出现泥沙沉降为准。

3.3导流槽

导流管（槽）两端分别与集流槽、集流桶或分流箱相连，作用是输导径流小区收集到的径流水和泥沙，其设置在集流槽的下部边缘中间最低的位置。集流槽的下游边缘一般情况下会做成径流小区挡土墙的形式，可将导流槽设置在墙中。导流管长度控制在50～100cm，材质选择金属管或PVC管。

3.4集流池

集流池（桶）作用主要是收集导流槽疏导下来的径流水和泥沙。集流桶材料一般选用镀锌铁皮或者薄钢板，材料厚度不低于0.75mm；集流池可通过砖或石头进行砌筑，底部应设置有足够尺寸的排泄阀，用以排出所收集到的径流水和泥沙，集流池顶部需加盖盖板，防止收集的径流水蒸发，而对最终的测试结果造成影响。集流池（桶）的容积应足够，特殊情况下可多个集流设施联用。

3.5分流箱

分流桶的作用是径流水和泥沙量超过集流槽容纳极限，对场地空间有限不能增设集流桶时，对小区径流水和泥沙进行分流。集流桶和分流箱规格除了满足实验需要之外，还应考虑取样的难易程度，因此，集流槽和分流箱直径和高度设置应合理。一般情况下，直径和高度分别控制在70～100cm、90～110cm。分流孔的数量对观测数据的精度也有影响，分流孔越到影响程度越大。分流孔数量一般在9孔以内，分流孔排列均匀，且需在沿坡向的同一水平线上。分流孔孔口安装孔径超过1cm纱网，避免杂物堵塞管孔。为确保分流箱的使用不对观测数据造成太大影响，在使用前需对分流系数进行校验。

3.6监测点布设

鉴于本项目为线性工程且工程建设时间长，时、空间分布范围大，在布设监测点时综合考虑本项目的时、 空分布特点进行布设。 本项目水土保持监测共 12 个固定监测点，同时根据监测实际沿途布设多处巡查监测点，而巡测点视情况变动。各取土场目前取土已基本完成，水土流失状况无法进行得实地观测，但将通过实地观测定位各取土场经纬度，查阅资料获取各取土场取土面积、深度及土方量。施工期水土流失量监测时间为2013年10月～2016年5月。

4.监测结果分析

根据实际监测，路基工程区水土流失量占整个工程施工期总流失量的49%，是工程重点水土流失区域。监测得到路基工程不同年份水土流失情况，见表1。

土壤流失控制比：土壤流失控制指标是指项目建设区所处区域容许土壤流失量与项目建设区范围内单位面积实际发生的水土流失量的比值。根据水土流失监测调查结果（ 施工期和试运行期），德商公路德州（鲁冀界）至夏津段工程试运行期平均侵蚀模数为194t/km2·a。经计算，试运行期土壤流失控制比为1.03，指标监测值达到方案设计防治目标值。

5.结语

（1）径流小区设计应根据地区差异、实验要求而适当地进行调整，但应在确保实验精度的前提下，尽可能减少实验误差、降低实验成本和难度。

（2）本工程水土流失主要发生在路基工程区， 根据实地监测数据，2013 年 10 月～2016年 6 月项目产生水土流失量 30923t， 其中施工期产生水土流失量 30812t，试运行期产生水土流失量 111t。

参考文献：

[1]李伟，刘涛，蔡万鹏，等.新疆景区公路水土保持监测研究与实践[J].安徽农业科学， 2015，43（01）：200-203.

[2]谢颂华，方少文，王农.水土保持试验径流小区设计探讨[J].人民长江，2013，44（17）：83-86+113.

[3]唐有臻.水土保持监测径流小区设计及相关计算探析[J].水土保持应用技术，2012， （04）： 15-17.

[4]陈瑾.水土保持径流小区监测方法探讨—以甘肃省定西市安家沟监测点为例[J].水土保持通报，2009，29（02）：94-96.

[5]王爱娟.我国水土保持监测点工作现状及规范化建议[J].中国水土保持，2017， （04）：66-68.endprint