CN102749263A - 一种用于开发建设项目弃土流失量测定的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种用于开发建设项目弃土流失量测定的设备，包括集流装置，围板，雨量计，降雨支撑管，降雨喷头，压力调节控制装置，输水管，供水装置；其中：集流装置与围板的出水口连接，输水管上安装有压力调节控制装置。一种采用测定设备进行开发建设项目弃土流失量测定的方法，如下：围板中填装开发建设区的弃土，形成径流小区，降雨喷头模拟降雨对围板内弃土进行冲刷；随着降雨时间的延长产生坡面径流，径流通过围板的出水口流入集流装置，由集流装置收集径流进行分析。本发明的优点：实现一定集水区内的土壤流失总量的监测，而不受外界因素的影响，可对项目建设施工前、施工准备期、施工扰动期等各个时段的土壤流失进行全过程监测，监测结果准确可信。

Description

一种用于开发建设项目弃土流失量测定的方法及设备

技术领域

本发明涉及水土流失监测技术领域，特别涉及了一种用于开发建设项目弃土流失量测定的方法及设备。

背景技术

近年来，由于大规模的矿山开采和道路工程等开发建设项目，形成了大量裸露的弃土，容易产生水土流失、环境污染、生态失衡、景观破坏、小气候变化等一系列负面影响。但目前没有专门用于监测开发建设项目弃土流失量的设备，现有的开发建设项目弃土流失预测均以经验公式为基础，进行估算，一般弃土流失量的监测多是设置监测点，利用钢钎法在天然降雨条件下进行监测，监测手段粗糙，数据准确性低，且易受人为和其它因素的影响而增大误差，降低监测数据的精度，不能科学的监测开发建设项目施工弃土的水土流失量，对开发建设项目防治弃土流失没有现实的指导意义。

目前，在无监测设备的协助下，进行开发建设项目弃土流失量的监测给监测人员带来了诸多不便，可操作性较差。尤其在夜间降雨条件下不易进行监测；在暴雨情况下实施监测存在着一定的危险；在遇到枯水年的情况下，监测工作不能如期顺利进行，将导致监测数据的缺失；位于山区的建设项目的监测也增大了实施监测工作的难度和危险性。在创建环境友好型社会的大环境下，人们对环境意识的逐步增强，和对水土流失的关注，同时关于开发建设项目弃土水土流失量规律的研究也是国内外研究的热点，故对于开发建设项目弃土流失量的科学监测是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是为了提高开发建设项目弃土流失量监测的准确性和科学性，特提供了一种用于开发建设项目弃土流失量测定的方法及设备。

本发明提供了一种用于开发建设项目弃土流失量的测定设备，其特征在于：所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备包括，集流装置1，导流槽2，围板3，雨量计4，降雨支撑管6，降雨喷头7，压力调节控制装置8，输水管9，供水装置10；

其中：集流装置1与围板3的出水口连接，集流装置1的导流槽2进口与围板3出水口连接，并保持越3%的比降，方便导流；雨量计4布置在围板3旁边，降雨支撑管6顶端与降雨喷头7连接，降雨支撑管6的底端通过输水管9与供水装置10连接，输水管9上安装有压力调节控制装置8，输水管9与供水装置10连接。

所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备还包括导流槽2，导流槽2连接在集流装置1和围板3之间。

所述的降雨支撑管6为可伸缩的装置。

所述的供水装置10为流动的供水车。

一种用于开发建设项目弃土流失量测定的方法，其特征在于：所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的方法，采用如权利要求1所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备进行，具体方法如下：

围板3固定于开发建设项目施工堆放的弃土坡面，形成径流小区，弃土坡面与围板3的出水口高度一平，同时小于围板3的高度，压力调节控制装置8控制水压，调节降雨强度，降雨喷头7模拟降雨对围板3内弃土进行冲刷；

随着降雨时间的延长产生坡面径流，径流通过围板3的出水口，经导流槽2流入集流装置1，由集流装置1收集径流；模拟降雨结束以后通过集流装置1采集的径流泥沙量进行水土流失总量和土壤侵蚀量的测定与分析；

1）实验条件：利用开发建设项目堆放的弃土土堆坡面作为实验场地，并记录堆土高度、坡度、容重、堆放时间基础参数；降雨强度与降雨历时依据开发建设项目所在地的降雨量参数为基础进行调节和控制，降雨历时一般选择60min、90min。

2）实验设备：实验设备即本发明提供的降雨设备和径流小区。降雨喷头高度为8m；移动式径流小区布设于预选的土堆上，径流小区大小为1m×2m；集流装置1采用小塑料桶，并集中收集于若干40L的大塑料桶中待测；

3）径流小区土壤流失量测算

径流小区法即本发明的水土流失监测方法，为提高验证实验的准确性，收集本实验模拟降雨产生的全部径流泥沙，用量杯测定径流泥沙总体积，将收集在桶中的径流泥沙搅匀后分三层取样，以提高泥沙含量测定的精度，每层取1000ml，并送回实验室静止24h，滤去上清液，将泥沙放入铝盒称重，在105℃条件下烘干8h后，取出称重，取平均值，经体积换算即可得到本实验模拟降雨产生的水土流失总量和土壤侵蚀量；计算公式如下：

$A=\frac{V_T{A}_{1000}}{V_{1000}}---\left(1\right)$

式中：A为实验径流小区土壤流失量，单位为kg；V_T为降雨产生的全部径流量体积，单位为ml；A₁₀₀₀为1000ml径流泥沙样中泥沙含量，单位为g；V₁₀₀₀为测定泥沙含量在径流收集桶中取的径流体积，单位为ml，

本发明的优点

本发明所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的方法及设备，实现一定集水区内的土壤流失总量的监测，而不受扰动与否、是边坡还是平缓地以及地面组成物质等因素的影响，可对项目建设施工前、施工准备期、施工扰动期以及扰动后的水保措施施工期和运行期等各个时段的土壤流失进行全过程监测，能弥补传统钢钎法监测的不足、解决存在的问题，提高监测数据的精度，监测结果准确可靠。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为用于开发建设项目弃土流失量测定的设备原理结构示意图；

图2为集流装置、导流槽和围板布置方式的俯视方向示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种用于开发建设项目弃土流失量的测定设备，其特征在于：所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备包括，集流装置1，导流槽2，围板3，雨量计4，降雨支撑管6，降雨喷头7，压力调节控制装置8，输水管9，供水装置10；

其中：集流装置1与围板3的出水口由导流槽2连接，集流装置1的进口低于围板3出水口的高度；雨量计4布置在围板3旁边，降雨支撑管6顶端与降雨喷头7连接，降雨支撑管6的底端通过输水管9与供水装置10连接，输水管9上安装有压力调节控制装置8，输水管9与供水装置10连接。

所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备还包括导流槽2，导流槽2连接在集流装置1和围板3之间。

所述的降雨支撑管6为能伸缩的装置。

所述的供水装置10为流动的供水车。

一种用于开发建设项目弃土流失量测定的方法，其特征在于：所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的方法，采用如权利要求1所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备进行，具体方法如下：

围板3固定于开发建设项目施工堆放的弃土坡面，形成径流小区，弃土坡面与围板3的出水口高度一平，同时小于围板3的高度，压力调节控制装置8控制水压，调节降雨强度，降雨喷头7模拟降雨对围板3内弃土进行冲刷；

随着降雨时间的延长产生坡面径流，径流通过围板3的出水口，经导流槽2流入集流装置1，由集流装置1收集径流；模拟降雨结束以后通过集流装置1采集的径流泥沙量进行水土流失总量和土壤侵蚀量的测定与分析；

1）实验条件：利用基础建设堆放的临时表土作为实验场地，堆土高度3m，堆放坡度20°，土方为新建工程刚剥离的表土，堆放时间15天，土堆平均容重为1.36g/cm³；

2）实验设备：降雨喷头高度为8m；移动式径流小区布设于预选的土堆上，径流小区大小为1m×2m；集流装置1采用小塑料桶，并集中收集于40L的大塑料桶中待测；

3）实验设计：本实验的目的在于验证采用本发明进行野外开发建设项目的水土流失监测相对于传统的钢钎法提高开发建设项目水土流失监测的精度和科学性。实验设计了同一雨强下的三组重复试验，每组实验同时采用钢钎法和本发明的径流小区法；

径流小区布设的同时，将钢钎也布设于观测小区中，分上中下、左中右枞横各三排，每个小区布设9根钢钎，三个小区共计布设钢钎27根；钢钎沿铅垂方向打入坡面，钉帽与坡面齐平，并应在钉帽上涂上红漆，编号登记入册；

考虑到降雨强度愈大，水土流失量就愈大的实际情况，本验证实验选择较大雨强作为实验降雨参数，即0.64mm/min，降雨历时设定为90min。

4）径流小区法土壤流失量测算

径流小区法即本发明的水土流失监测方法，为提高验证实验的准确性，收集本实验模拟降雨产生的全部径流泥沙，用量杯测定总径流泥沙总体积，将收集在桶中的径流泥沙搅匀后分三层取样，以提高泥沙含量测定的精度，每层取1000ml，并送回实验室静止24h，滤去上清液，将泥沙放入铝盒称重，在105℃条件下烘干8h后，取出称重，取平均值，经体积换算即可得到本实验模拟降雨产生的水土流失总量和土壤侵蚀量；计算公式如下：

$A=\frac{V_T{A}_{1000}}{V_{1000}}---\left(1\right)$

式中：A为实验径流小区土壤流失量，单位为kg；V_T为降雨产生的全部径流量体积，单位为ml；A₁₀₀₀为1000ml径流泥沙样中泥沙含量，单位为g；V₁₀₀₀为测定泥沙含量在径流收集桶中取的径流体积，单位为ml，

5）钢钎法土壤流失量测算

实验降雨结束后，次日测定三个径流小区中钢钎零点标记线与地面的距离，并求其平均值，计算降雨产生的土壤侵蚀量；计算公式如下：

A＝γ_sSZ/1000（2）

式中：A为实验径流小区土壤流失量，单位为kg；γ_s为实验土堆的土壤容重，单位为g/cm³；S为观测场水平投影面积，单位为m²；Z土壤流失平均厚度，单位为cm。

实验结果

小区实测水土流失量结果见下表：

表1实测实验小区土壤流失量比较表

实测验证实验结果表明，在同一降雨条件下，通过两种方法得出的土壤流失量相差较大，与相对精确、科学的径流小区相比，钢钎法得出的流失量过大，原因是由于测量读数随意性大、监测精度较低、现场监测工作量大、测点易遭破坏、坡度较陡时实施监测造成人为扰动大甚至实施难度较大造成数据的不准确。经对重复试验中径流的全部收集和土壤侵蚀量的测定，三组实验径流小区法较钢钎法土壤流失量测定准确率分别提高了61.62％，69.47％，22.96％，土壤流失量测定精度平均提高了51.35％。故本发明设计的用于开发建设项目弃土流失量测定的方法及设备，在方便开发建设项目水土流失监测的同时，提高了项目建设堆土流失量的监测精度和准确性，提高了开发建设项目水土流失监测的科学性。

实施例2

本实施例与实施例1区别之处在于，取消导流槽2，集流装置1与围板3的出水口直接连接，接触紧密，确保围板3中流失的水土能够进入集流装置1中。

Claims (5)

1.一种用于开发建设项目弃土流失量的测定设备，其特征在于：所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备包括，集流装置（1），导流槽（2），围板（3），雨量计（4），降雨支撑管（6），降雨喷头（7），压力调节控制装置（8），输水管（9），供水装置（10）；

其中：集流装置（1）与围板（3）的出水口由集流槽（2）连接，集流装置（1）的进口低于围板（3）出水口高度；雨量计（4）布置在围板（3）旁边，降雨支撑管（6）顶端与降雨喷头（7）连接，降雨支撑管（6）的底端通过输水管（9）与供水装置（10）连接，输水管（9）上安装有压力调节控制装置（8），输水管（9）与供水装置（10）连接。

2.按照权利要求1所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备，其特征在于：所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备还包括导流槽（2），导流槽（2）连接在集流装置（1）和围板（3）之间。

3.按照权利要求1所述的用于开发建设项目弃土流失量的测定设备，其特征在于：所述的降雨支撑管（6）为可伸缩的装置。

4.按照权利要求1所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的设备，其特征在于：所述的供水装置（10）为流动的供水车。

5.一种用于开发建设项目弃土流失量测定的方法，其特征在于：所述的用于开发建设项目弃土流失量测定的方法，采用如权利要求1所述的用于开发建设项目弃土流失量的测定设备进行，具体方法如下：

围板（3）固定于开发建设项目施工堆放的弃土坡面（5），形成径流小区，弃土坡面（5）高度与围板（3）的出水口高度一平，同时小于围板（3）的高度，压力调节控制装置（8）控制水压，调节降雨强度，降雨喷头（7）模拟降雨对围板（3）内弃土进行冲刷；

随着降雨时间的延长产生坡面径流，径流通过围板（3）的出水口，经导流槽（2）流入集流装置（1），由集流装置（1）收集径流；模拟降雨结束以后通过集流装置（1）收集的径流泥沙总量进行测定分析，计算水土流失总量和土壤侵蚀量；

径流小区法即本发明的水土流失监测方法，为提高验证实验的准确性，实验收集模拟降雨产生的全部径流泥沙，用量杯测定径流泥沙总体积，将收集在桶中的径流泥沙搅匀后分三层取样，以提高泥沙含量测定的精度，每层取1000ml，并送回实验室静止24h，滤去上清液，将泥沙放入铝盒称重，在105℃条件下烘干8h后，取出称重，取平均值，经体积换算即可得到本实验模拟降雨产生的水土流失总量和土壤侵蚀量；计算公式如下：

$A=\frac{V_T{A}_{1000}}{V_{1000}}---\left(1\right)$

式中：A为实验径流小区土壤流失量，单位为kg；V_T为降雨产生的全部径流量体积，单位为ml；A₁₀₀₀为1000ml径流泥沙样中泥沙含量，单位为g；V₁₀₀₀为测定泥沙含量在径流收集桶中取的径流体积，单位为ml。

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