CN104062418A - 用于祁连山浅山区水土流失观测的水量平衡场的建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于祁连山浅山区水土流失观测的水量平衡场的建立方法，该方法包括以下步骤：⑴根据观测需要，按常规方法确定水量平衡场的规格及范围，并在预测定径流的祁连山浅山地区用工具勾画出边界线；⑵在所述边界线上挖出宽为1cm、深度为20~150cm的深槽，然后将数块长为500cm、宽为30cm的拜耳阳光板纵向插入所述深槽；⑶在所述数块拜耳阳光板连接处注满玻璃胶，使其紧密连接；⑷将所述深槽用细土回填，并夯实固定，即得一块水量平衡场；⑸在处于所述一块水量平衡场的最低处的所述拜耳阳光板的中间位置挖一个孔，该孔连接径流收集管即可。本发明建造施工方便、拆除容易，观测效率高。

Description

用于祁连山浅山区水土流失观测的水量平衡场的建立方法

技术领域

本发明涉及水土保持技术领域，尤其涉及用于祁连山浅山区水土流失观测的水量平衡场的建立方法。

背景技术

祁连山地区的生态环境经过建国以来的大力保护与建设，生态恶化的趋势得到了一定程度的控制，但是由于气候变化和人为活动加剧的双重影响，山区总体生态服务功能有下降的趋势。祁连山森林资源的不足和草地退化直接导致了水土流失的加重。祁连山地区森林资源总量不足，水源涵养功能下降（车克钧,1998）。近年来，超载放牧导致大面积灌木林退化，一些林分因覆盖度过高或过低，森林涵养水源功能下降，森林结构不尽合理，生物多样性降低。祁连山草场严重退化，据统计，20世纪80年代中期甘肃省祁连山区天然草地面积1324×104hm²，而到2008年天然草地面积仅为486.9×104hm²，其中退化草场面积374.75×104hm²，占草地面积的76.97%。草地的退化导致病虫害和鼠害严重，加大了风蚀和水蚀对草地水土资源的侵蚀。水土流失不仅危及山区自身的可持续发展，也对中下游河西走廊和额济纳旗乃至我国西北和华北地区的生态安全造成不利影响。

通过建立水量平衡场，收集径流及侵蚀泥沙是进行水土流失监测的常用手段，对其进行有效的水土流失监测，掌握水土流失规律，能够为该区水土保持提供技术支撑。但祁连山浅山区交通不便，修建水量平衡场原始材料笨重昂贵，很难在山区搬运；其次，浅山区地形复杂，修建水量平衡场困难，修筑后的建筑垃圾不好清除，对原有生态环境破坏较大；另外，浅山区处于林灌草过渡带，下垫面覆被复杂，水量平衡场修好后，一般面积固定，监测范围、下垫面类型受限。

传统修筑水量平衡场的办法是：在需要观测的场地，利用砖石进行修砌，修建传统水量平衡场耗时耗力耗材，流程粗糙，而且水量平衡场修筑之后不能移动，只能用于观测固定区域水土流失情况。随着科技的发展，水量平衡场的建造技术也随之改善，采用金属、木板取代砖石材料：申请号为CN200910154666.1的国家发明专利“一种坡面径流场建造方法”提出采用木板与拦水土块相互配合制作拦水墙的技术，但祁连山浅山区木材运载费用高，不适用于本区；申请号为200820015140.6的国家发明专利“一种坡面对比水文径流场”提出采用防渗布作为隔水材料的技术，但祁连山浅山区土壤厚度达80~150cm，防渗布虽然能在地表起到很好的防水效果，但对于浅山区壤中流机制研究中很难发挥效果，降低了观测精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种建造简便、拆除容易的用于祁连山浅山区水土流失观测的水量平衡场的建立方法。

为解决上述问题，本发明所述的用于祁连山浅山区水土流失观测的水量平衡场的建立方法，包括以下步骤：

⑴根据观测需要，按常规方法确定水量平衡场的规格及范围，并在预测定径流的祁连山浅山地区用工具勾画出边界线；

⑵在所述边界线上挖出宽为1cm、深度为20~150cm的深槽，然后将数块长为500cm、宽为30cm的拜耳阳光板纵向插入所述深槽；

⑶在所述数块拜耳阳光板连接处注满玻璃胶，使其紧密连接；

⑷将所述深槽用细土回填，并夯实固定，即得一块水量平衡场；

⑸在处于所述一块水量平衡场的最低处的所述拜耳阳光板的中间位置挖一个孔，该孔连接径流收集管即可。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用德国拜耳阳光板，该拜耳阳光板属于纳米材质，耐磨损，不会出现裂缝下渗的缺陷；质量轻，柔韧性好方便折叠，便于运输、携带，可大大降低在祁连山浅山区修筑水量平衡场的运输成本；同时，拜耳阳光板为竖直结构，顺向便于裁割，而横向牢固，可根据观测场地大小进行裁割。

2、本发明拜耳阳光板连接处注入玻璃胶用于防水，其防水效果大大优于砖石、木板等材料，并且隔水效果优于防水布。

3、为了证明本发明专利技术的可行性，选择在甘肃省张掖市甘州区花寨乡西阳村西南侧的祁连山浅山区（38°38′N，100°18′E附近），分别在阳坡类似下垫面覆盖建立了本发明水量平衡场A与传统水量平衡场B，在阴坡类似下垫面覆盖建立了本发明水量平衡场C与传统水量平衡场D，共计4个，其植被覆盖度见表1。

表1 植被覆盖度

对其投入成本及降雨产流指标进行了对比：

⑴具体投入指标参照表2，其中修筑本发明专利阳坡水量平衡场花费5100元；修筑阳坡传统水量平衡场14345元。采用本发明方法修筑的水量平衡场比传统方法大幅度地节约了成本，节省了近66%的成本。

表2 20 m × 5 m传统标准水量平衡场与本发明制作成本对比

注：在张掖花寨乡建立的红砖水泥水量平衡场，即传统修筑方法进行了观测精度分析及成本计算，以3组并排的20m×5m的标准规格水量平衡场为例进行计算。建立标高20cm的水量平衡场，规定传统径流场单边宽度为一块红砖的标准宽度11.5cm；拜耳板地下埋深30cm，露出地表20cm。

建立该案例水量平衡场直线距离共计110m，需要红砖4500块，砂浆量按照露出红砖表面积总和计算，拜耳板55㎡；传统方法需要采用大货车搬运，本发明选用普通农用三轮车即可；传统方法需要雇佣3~8工人搬运材料并进行修剪，因此，本发明方法对技术要求低，简单劳动力便可满足需要。

⑵本发明专利与传统水量平衡场的施工难易程度，及其对环境的影响等指标参照表3。

表3 20 m × 5 m传统标准水量平衡场与本发明综合性能指标对比

因此，本发明建造施工方便、拆除容易，提高了观测效率；且观测结束后建筑材料可回收，不破坏原有的土壤结构，降低了对环境带来的负担。

⑶本发明与传统径流场在人工模拟降雨条件下的降雨产流指标见表4。

表4

由表4可以发现，本发明水量平衡场与传统水量平衡场在同样降雨强度下，下垫面覆盖物基本相同的前提下，产流时间、汇流时间、汇流停止时间和产沙量基本相同，其观测的精确度得到了认证，本发明在祁连山浅山区用于水土流失观测具有很大的发展空间和应用前景。

4、本发明可根据观测土壤厚度自由调节隔水层的深度，满足不同水土流失观测参数的需要。同时，为建立对比水量平衡场提供了便利，在同海拔、同降雨量、同坡度、同面积且并联的场地，利用玻璃胶将拜耳阳光板连接处粘牢，在每块水量平衡场坡底位置设置汇流槽。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的安装示意图。

图2为本发明的截面图。

图中：1—边界线 2—深槽 3—拜耳阳光板 4—径流收集管。

具体实施方式

如图1所示，用于祁连山浅山区水土流失观测的水量平衡场的建立方法，包括以下步骤：

⑴根据观测需要，按常规方法确定水量平衡场的规格及范围，并在预测定径流的祁连山浅山地区用工具勾画出边界线1。

⑵在边界线1上挖出宽为1cm、深度为20~150cm的深槽2，然后将数块长为500cm、宽为30cm的拜耳阳光板3纵向插入深槽2。

⑶在数块拜耳阳光板3连接处注满玻璃胶，使其紧密连接。

⑷将深槽2用细土回填，并夯实固定，即得一块水量平衡场。

⑸在处于一块水量平衡场的最低处的拜耳阳光板3的中间位置挖一个孔，该孔连接径流收集管4即可。

其中：拜耳阳光板由北京智博瑞华温室工程技术有限公司提供。

Claims (1)

1.用于祁连山浅山区水土流失观测的水量平衡场的建立方法，包括以下步骤：

⑴根据观测需要，按常规方法确定水量平衡场的规格及范围，并在预测定径流的祁连山浅山地区用工具勾画出边界线（1）；

⑵在所述边界线（1）上挖出宽为1cm、深度为20~150cm的深槽（2），然后将数块长为500cm、宽为30cm的拜耳阳光板（3）纵向插入所述深槽（2）；

⑶在所述数块拜耳阳光板（3）连接处注满玻璃胶，使其紧密连接；

⑷将所述深槽（2）用细土回填，并夯实固定，即得一块水量平衡场；

⑸在处于所述一块水量平衡场的最低处的所述拜耳阳光板（3）的中间位置挖一个孔，该孔连接径流收集管（4）即可。