CN109425561A

CN109425561A - 一种基于拦砂坝前淤积土壤剖面颗粒组成的已治理崩岗稳定性诊断技术

Info

Publication number: CN109425561A
Application number: CN201710759804.3A
Authority: CN
Inventors: 俞慎; 陈培济
Original assignee: University of Chinese Academy of Sciences; Institute of Urban Environment of CAS
Current assignee: University of Chinese Academy of Sciences; Institute of Urban Environment of CAS
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-03-05
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: CN109425561B

Abstract

本发明涉及一种基于拦砂坝前淤积土壤剖面颗粒组成的已治理崩岗稳定性诊断技术，其具体过程为：在已治理崩岗拦沙坝前1米处挖向阳淤积土壤剖面；分层采集土壤样品并记录每层深度范围；对采回的分层土样进行风干、套筛干筛分级（>2mm、1‑2mm和<1mm）及对<1mm颗粒进行激光粒度分析仪测定；对拦砂坝淤积土壤剖面作分层粒径垂直分布图；根据拦砂坝淤积土壤剖面土层颗粒组成垂直分布特征，判定已治理崩岗的稳定性。本发明充分利用了已治理崩岗具有拦沙坝且其能拦蓄绝大部分再侵蚀土壤的功能，这种诊断已治理崩岗稳定性的技术简单易行，无需长期观测，实现崩岗侵蚀治理效益的原位验证。

Description

一种基于拦砂坝前淤积土壤剖面颗粒组成的已治理崩岗稳定性诊断技术

技术领域

本发明属于崩岗治理水土保持评价领域，具体涉及一种基于拦砂坝前淤积土壤剖面颗粒组成的已治理崩岗稳定性诊断技术。

背景技术

崩岗是我们南方花岗岩地区特有且严重的水土流失类型，其被定义为在水力和重力相互作用下山坡土体或岩石风化壳发生崩塌和冲刷的侵蚀现象。由于南方红壤区风化母质残积物深厚，其具有抗侵蚀能力差等特点，一旦遭遇强降雨，崩壁在其集水区渗水和下部溅蚀掏空的双重作用下，崩岗呈突发性迅速发展，造成剧烈的土壤侵蚀，对社会经济、国民财产和生命安全危害极大。崩岗主要由集水区、崩壁、崩积堆、冲积扇四部分组成，对于已治理崩岗其稳定性主要受前三者的影响。经过多年的崩岗治理和探究，总结出多种增强崩岗稳定性的技术和措施，如拦砂坝、坡改梯、截水沟等工程措施，种植灌木、草本等植物措施，但目前尚未提出针对已治理崩岗稳定性的诊断方法。不同措施治理后崩岗稳定性的诊断技术可与崩岗治理综合效益评价相结合，提高其评价的准确性，为后续崩岗水土侵蚀防治和研究提供定性诊断。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于拦砂坝前淤积土壤剖面颗粒组成的已治理崩岗稳定性诊断技术，本发明方法所要解决的技术问题是根据已治理崩岗崩区拦砂坝前淤积土壤剖面的土层颗粒大小垂直分布特征，来定性诊断已治理崩岗的稳定性。拦砂坝是目前崩岗治理的基本措施。

所述技术问题中，判定已治理崩岗稳定性的技术原理为：①在具备拦蓄崩岗侵蚀泥沙拦砂坝的前提下，当发生侵蚀时，泥沙随径流输移一定的距离后到达拦砂坝前，并逐渐在拦砂坝前沉积；②通常情况下，粗颗粒（> 1 mm）物质受到重力作用大于径流推力作用时，细颗粒物质被径流搬运至拦砂坝前沉积；但当崩岗发生崩塌时，粗颗粒物质受强劲的径流推力作用被搬运至拦砂坝前沉积；③结合崩岗崩区拦砂坝前（1米）淤积土壤剖面土层粗颗粒组成的垂直分布进行定量诊断已治理崩岗稳定性。根据土壤剖面粗颗粒组成比例，已治理崩岗稳定性可划分为4种类型：稳定型崩岗、逐渐稳定型崩岗、近期在崩型崩岗和在崩型崩岗。

稳定型崩岗，指一定年限已治理崩岗（本方法适用于治理5年以上的崩岗）基本处于无崩塌侵蚀状态；其定量判定方法为拦砂坝前1m淤积土壤剖面各层粗颗粒（> 1 mm）组成不超过10%，且其垂直波动较小，其它粒径颗粒组成相对稳定（如图2）。

逐渐稳定型崩岗，指已治理崩岗逐步达到稳定状态；其判定方法为拦砂坝前1 m淤积土壤剖面各层粗颗粒（> 1 mm）组成从下至上逐渐减少，其垂直波动趋于平缓，或有间歇性的崩塌发生，如强台风暴雨期（如图3）。

近期在崩型崩岗，指已治理崩岗已趋于稳定但近期发生崩塌侵蚀；其判定方法为在拦砂坝前1m淤积土壤剖面顶部出现粗颗粒（> 1 mm）组成增加，其垂直波动增加，剖面下部粗颗粒（< 1mm）组成相对稳定（< 10%，如图4）。

在崩型崩岗，指已治理崩岗一直处于崩塌侵蚀的状态；其判定方法为拦砂坝前1m淤积土壤剖面各层粗细颗粒含量均呈垂直剧烈波动（如图5）。

本发明的优点在于：这种诊断已治理崩岗稳定性的技术简单易行，无需长期观测，实现崩岗侵蚀水土保持治理效益的原位验证。

附图说明

图1 为本发明方法的主要步骤流程图。

图2 为本发明中稳定型崩岗崩区拦砂坝前淤积土壤剖面分层粒径垂直分布图。

图3 为本发明中逐渐稳定型崩岗崩区拦砂坝前淤积土壤剖面分层粒径垂直分布图。

图4 为本发明中近期在崩型崩岗崩区拦砂坝前淤积土壤剖面分层粒径垂直分布图。

图5 为本发明中在崩型崩岗崩区拦砂坝前淤积土壤剖面分层粒径垂直分布图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步描述。

参照图1至图5，一种基于拦砂坝前淤积土壤剖面颗粒组成的已治理崩岗稳定性诊断技术，包括以下步骤：

步骤1：在已治理崩岗拦沙坝前1米处挖向阳淤积土壤剖面；

步骤2：分层采集土壤样品并记录每层深度范围；

步骤3：对采回的分层土样进行风干、套筛干筛分级（> 2 mm、1-2 mm和< 1 mm）及对< 1mm 颗粒进行激光粒度分析仪测定；

步骤4：对拦砂坝淤积土壤剖面作分层粒径垂直分布图；

步骤5：根据拦砂坝淤积土壤剖面土层颗粒组成垂直分布特征，判定已治理崩岗的稳定性。

在本发明中，上述步骤1中拦砂坝前1m淤积土壤剖面挖掘深度应到达原始土壤层，即挖到硬质花岗岩风化层为准。

上述步骤2中分层采集土壤样品的具体方法为：对剖面土壤分层情况进行精确的测量和记录，精确到1cm，分层原则为以粘土层（细颗粒层）的上边界为分界线，分界明显的“上黏下沙”作为一层，记录土层所处的位置并从下往上采集土壤样品。

上述步骤3中将风干土样中的杂物如树和草的残枝、残叶、残根等挑出，用10目（孔径为2 mm）、20目（孔径为1 mm）尼龙套筛对分层土样进行筛分并记录每个土层每个粒径范围风干土壤质量，粒径小于1 mm的部分再用激光粒度分析仪测定。

上述步骤4中，首先，将分层土样的筛分数据与激光粒度分析仪测定数据进行整合，计算拦砂坝前1m淤积土壤剖面各土层八个粒径范围（< 0.002 mm、0.002-0.05 mm、0.05-0.1 mm、0.1-0.25 mm、0.25-0.5 mm、0.5-1 mm、1-2 mm、> 2 mm）的质量百分数（%）；其次，将拦砂坝前淤积土壤剖面各土层八个粒径范围的质量百分数数据按粒径从小到大的顺序依次叠加（从第二粒径范围开始叠加），假设a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、a₇、a₈依次为< 0.002 mm、0.002-0.05 mm、0.05-0.1 mm、0.1-0.25 mm、0.25-0.5 mm、0.5-1 mm、1-2 mm、> 2 mm八个粒径范围的质量百分数，依次叠加为A₁=a₁、A₂=a₁+a₂、……A₈=a₁+a₂+a₃…+a₈；最后，以叠加后的8个数值为横坐标，以剖面深度为纵坐标，进行作图得拦砂坝前1m淤积土壤剖面分层土壤粒径垂直分布图（如图2、3、4、5）。

上述步骤5中判定已治理崩岗稳定性的技术原理为：①在具备拦蓄崩岗侵蚀泥沙拦砂坝的前提下，当发生侵蚀时，泥沙随径流输移一定的距离后到达拦砂坝前，并逐渐在拦砂坝前沉积下来；②通常情况下，粗颗粒（> 1 mm）物质受到重力作用超过径流推力作用，细颗粒物质被径流搬运沉积于拦砂坝前；当崩壁崩塌发生时，粗颗粒（> 1mm）物质在强径流作用下被搬运至拦砂坝前沉积；③结合拦砂坝前1m淤积土壤剖面土层粗颗粒含量与颗粒大小垂直波动情况，已治理崩岗可划分为4种类型：稳定型崩岗、逐渐稳定型崩岗、近期在崩型崩岗、在崩型崩岗。

Claims

1.一种基于拦砂坝前淤积土壤剖面颗粒组成的已治理崩岗稳定性诊断技术，其特征在于：本发明方法所要解决的技术问题是根据已治理崩岗崩区拦砂坝前淤积土壤剖面的土层颗粒大小垂直分布特征，来定性诊断已治理崩岗的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种基于拦砂坝前淤积土壤剖面颗粒组成的已治理崩岗稳定性诊断技术，其特征在于：根据土壤剖面粗颗粒组成比例，已治理崩岗稳定性可划分为4种类型：稳定型崩岗，指一定年限已治理崩岗（本方法适用于治理5年以上的崩岗）基本处于无崩塌侵蚀状态，其定量判定方法为拦砂坝前1m淤积土壤剖面各层粗颗粒（> 1 mm）组成不超过10%，且其垂直波动较小，其它粒径颗粒组成相对稳定；逐渐稳定型崩岗，指已治理崩岗逐步达到稳定状态，其判定方法为拦砂坝前1 m淤积土壤剖面各层粗颗粒（> 1 mm）组成从下至上逐渐减少，其垂直波动趋于平缓，或有间歇性的崩塌发生，如强台风暴雨期；近期在崩型崩岗，指已治理崩岗已趋于稳定但近期发生崩塌侵蚀，其判定方法为在拦砂坝前1m淤积土壤剖面顶部出现粗颗粒（> 1 mm）组成增加，其垂直波动增加，剖面下部粗颗粒（< 1mm）组成相对稳定（< 10%）；在崩型崩岗，指已治理崩岗一直处于崩塌侵蚀的状态，其判定方法为拦砂坝前1m淤积土壤剖面各层粗细颗粒含量均呈垂直剧烈波动。