水土流失觀測場設(shè)計

韓建雄+游右琴+王志瑞+趙佳佳

摘要：水土流失觀測場是對水土流失發(fā)生、發(fā)展、危害及水土保持效益進行長期的調(diào)查、觀測和分析工作的場地。通過水土流失觀測場對水土流失諸要素的數(shù)量或某過程進行定位量測，分析水土保持治理效果。近年來全國各地都不同程度地存在水土流失，導(dǎo)致坡地土壤肥力減低，阻礙生產(chǎn)發(fā)展。安順市是地處貴州境內(nèi)典型的喀斯特地區(qū)，而建立在該地區(qū)的水土流失觀測場卻很少。為及時、準(zhǔn)確、全面系的掌握我市水土流失現(xiàn)狀、動態(tài)及相關(guān)信息，為作好我市生態(tài)環(huán)境保護和水土保持工作提供參考數(shù)據(jù)。決定建立水土流失觀測場。

本文是水土流失觀測場設(shè)計一個參考方案。

關(guān)鍵詞：水土流失 ；觀測場 ；設(shè)計

1 水土流失觀測場建設(shè)背景和意義

旨在對喀斯特生態(tài)環(huán)境中重要的生態(tài)環(huán)境問題——水土流失發(fā)生、發(fā)展、危害及水土保持效益進行專題觀測研究，通過水土流失觀測，摸清徑流系數(shù)、泥沙含量、不同土地利用的水土流失情況。為水土流失綜合治理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)宏觀決策提供基礎(chǔ)資料，水土流失土觀測場采取分步實施，逐步向縱深開展的總體建設(shè)思路，不斷完善、拓展觀測研究領(lǐng)域。該場立足于安順市現(xiàn)有的科學(xué)研究，服務(wù)于安順市水土流失綜合治理以及生態(tài)環(huán)境保護。

2 觀測內(nèi)容

結(jié)合《中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）長期觀測規(guī)范》中的要求和現(xiàn)有的實際情況。確定水土流失觀測場的觀測內(nèi)容主要有：徑流系數(shù)、泥沙含量、不同土地利用的水土流失情況。

3 水土流失觀測場設(shè)計

3.1 場地設(shè)置基本原則

（1）兼顧生態(tài)代表性和水循環(huán)過程代表性。為了準(zhǔn)確和全面反映水分運動狀況，野外水環(huán)境的觀測大多需要在一個流域尺度（或者集水區(qū)）上進行觀測，在流域（或集水區(qū)）內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)典型地段進行觀測，從而既能反映水分狀況對生態(tài)系統(tǒng)的影響，也能觀測到生態(tài)系統(tǒng)特征和變化對水分運動過程的影響。另外，對不能在生態(tài)系統(tǒng)長期觀測樣地內(nèi)實施的水環(huán)境要素的觀測，水環(huán)境要素的觀測采樣地點應(yīng)該選擇在與生態(tài)系統(tǒng)長期觀測采樣地有著較緊密水文關(guān)系的地方進行觀測采樣。

（2）滿足長期觀測和采樣的需要。野外長期觀測和采樣對樣地的破壞隨著時間的增加會越來越嚴(yán)重，因此，首先長期觀測場地要足夠大，滿足長期采樣破壞的需要；其次長期觀測場地的選擇盡量考慮人類活動可能帶來的影響，盡量遠(yuǎn)離居住區(qū)。另外，野外觀測場地和設(shè)施的運行和維護需要水、電等基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，在選擇長期觀測場地時要考慮基礎(chǔ)設(shè)施的完善和觀測人員的生活保障等。

（3）做到點面結(jié)合觀測。由于水分運動的空間尺度較大，單點觀測很難全面反映生態(tài)系統(tǒng)水分狀況和水分運動過程，野外長期觀測中，要盡量做到多點觀測，從而將水環(huán)境的觀測擴展到區(qū)域（或流域）尺度上，在觀測與水分水平運動密切相關(guān)的一些項目，如水土流失、污染物擴散、水量平衡等時，尤其需要進行多點聯(lián)合觀測。

3.2 觀測場設(shè)計

根據(jù)《陸地生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境觀測規(guī)范》，一個水土流失觀測場是由多個人工徑流池組成的[1]。人工徑流池邊界采用水泥板，邊墻高出地面20 cm，埋入地下30 cm，上緣向池外呈60°。人工徑流池邊界外側(cè)設(shè)置保護帶，寬2 m，保護帶處理與徑流池相同。徑流池采用生物隔離，隔離寬度1.2 m，其中設(shè)置40 cm 寬人行道，采用機磚鋪設(shè)，同時沿坡度設(shè)臺階。水土流失觀測場邊界防護采用刺絲圍欄進行防護，防護長度約350 m[2]。

人工徑流池的形狀選用矩形，大小為水平投影面積100 m2（5 m×20 m），坡度為15°。人工徑流池的四周有截水墻。徑流池下方有集流槽與測流裝置，場地上方和兩側(cè)挖排水溝，用以攔截徑流場四周坡地來的徑流。建造人工徑流池時使場地長邊垂直于等高線、短邊平等于等高線，設(shè)置3個不同坡長（分別為5 m×20 m，5 m×15 m，5 m×10 m）的徑流池在一起，其中一道截水墻作為毗鄰兩個試驗徑流場的公用墻。徑流池池底進行平整防滲處理，池壁外設(shè)量水尺（與池內(nèi)相連通），池底設(shè)排水孔，以便于測量蓄水容積和排水排沙。徑流池按當(dāng)?shù)乜赡馨l(fā)生的最大暴雨（50年一遇，24 h暴雨）徑流量設(shè)計。徑流池設(shè)計尺寸：5 m×20 m×1.4 m（容積140 m3，含10 cm超高）。池底為現(xiàn)澆混凝土，墻體用M10砂漿砌條石，厚度0.6 m，并用M10砂漿抹面。池底要低于集流槽地20 cm，池頂要設(shè)溢流口（10 cm×10 cm），池底設(shè)排水孔（安裝閥門），池墻外設(shè)量水設(shè)施（與池內(nèi)連接）。

截水墻用混凝土建成，其寬30 cm，高出地面20 cm，埋入地下部分入土深為50 cm，厚10 cm，截水墻的上緣向小區(qū)外傾斜60°。

集流槽的斷面為梯形，用鋼板制成，并用水泥抹光。集流槽斷面面積根據(jù)徑流場面積和雨強來計算，不宜過大，槽底縱坡為1°，集流場土塊連接處用黏土夯實，以防水流沿壁流走。集流槽需加蓋，以防降水直接落入槽里。

量水設(shè)備一般可用量水容器、堰箱和量水堰組合，也可采用量水堰并附設(shè)量水池和攔污棚等。

徑流池下部的承水槽，作成矩形，用混凝土，砌磚水泥護面、石板水泥勾縫、白鐵皮制成，槽上加設(shè)金屬或木制蓋板以防雨水滲入影響觀測的精度。

承水槽底時做成斜向內(nèi)壁。槽外壁的上緣應(yīng)向外傾斜，內(nèi)壁則向承水槽傾斜，以利于槽上防雨蓋板的架設(shè)。槽的外壁高出內(nèi)壁20 cm，高出地面10 cm。槽壁與徑流池土壤相接處，為了防止流到池邊的水流失，設(shè)置金屬板（固定在嵌入混凝土槽壁的鐵棒上），板的一端伸入土中8 cm，為了防止蓋住槽壁土壤邊緣的坍塌，填以黏土。槽底和壁內(nèi)面涂上0.5 cm的瀝青，以防發(fā)生裂縫時漏水。

參考文獻

[1]中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)科學(xué)委員會. 陸地生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境觀測規(guī)范[M]. 北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社， 2007.

[2]陳剛. 平定理家莊水土保持監(jiān)測徑流小區(qū)設(shè)計[J]. 陜西： 水土保持學(xué)報， 2012， （12）： 8～9.