CN112129927A - 测试地下水与植被生态需水关系的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，所述方法于拟施工开挖的隧址区内实时采集信息，包括：通过钻孔内的地下水水位监测仪器采集地下水水位信息；通过探坑内的土壤含水率监测探针采集土壤含水率信息；通过植物茎干处的插针式植物茎流计采集植物耗水量信息；将所有采集信息发送至数据收集终端储存。该方法可对试验区的气候、地下水水位、土壤含水率及植物耗水量进行连续准确的监测，实时数据可以实时上传浏览，便于及时发现异常情况与各类问题，并及时加以处理，确保试验成功几率。
Description
技术领域
本发明涉及地下水水环境影响试验技术领域，具体涉及一种测试地下水与植被生态需水关系的试验方法。
背景技术
隧道在施工与运行过程中，其疏排水会对隧址区以及周围的原有地下水天然渗流场造成改变甚至破坏，现有地下水水环境影响预测工作主要关注集中于隧道疏排水的水量与其对基岩内部潜水、承压水渗流场的影响范围，甚少有关于地下水水位波动-土壤含水率-植被水分运移立体动态研究，而后者才是隧道施工与运行过程中对隧址区水环境与生态环境产生影响的完整模式。
研究隧道施工过程中地下水水位—土壤含水率—植物耗水量的详细动态变化过程，通过分析气候条件对各项数据的影响，建立各个数据之间的耦合关系，对于提高铁路隧道工程对生态环境影响预测的精确程度与科学性，降低后期设计与施工成本具有积极的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，构建试验系统并采集相关数据，为地下水水环境影响试验提供借鉴。
本发明所采用的技术方案为：
测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
所述方法于拟施工开挖的隧址区内实时采集信息，包括：
通过钻孔内的地下水水位监测仪器采集地下水水位信息；
通过探坑内的土壤含水率监测探针采集土壤含水率信息；
通过植物茎干处的插针式植物茎流计采集植物耗水量信息；
将所有采集信息发送至数据收集终端储存。
钻孔位于隧道施工地下水涌水影响范围内，深入基岩，揭露第四系覆盖层，孔径大于70mm，地下水水位监测仪器放置在钻孔内。
探坑截面为方形，截面为1m×1m，深2m，其中靠近钻孔一面内壁垂直，自上而下在不同深度安装土壤含水率监测探针。
土壤含水率监测探针的设置深度为10cm、20cm、50cm、1m、2m。
钻孔和探坑的距离不小于5m。
插针式植物茎流计在单个植物上安装2处。
沿着推测隧道疏排水降位漏斗发展方向布置1-2个浅孔，用于检测隧道疏排水降位漏斗的形态。
设置1个浅孔时，距离钻孔20m；设置2个浅孔时，距离钻孔分别为20m、40m。
于隧址区内设置小型气象站，采集降雨量、湿度、温度信息。
钻孔的孔口覆盖层下套管进行保护并在孔口加盖。
本发明具有以下优点：
1.本发明针对铁路隧道施工过程中地下水水位—土壤含水率—植物耗水量的详细动态变化过程进行监测，提出了一种新的试验方法，整个设计操作性强，简单可靠。
2.地下水水位监测仪器、土壤含水率监测探针及插针式植物茎流计均具有足量数据存储空间，可对试验区的气候、地下水水位、土壤含水率及植物耗水量进行连续准确的监测，在隧道工程开挖之后，随着工程进度的推进，不断监测地下水水位变化、各深度土壤含水率的变化，以及相应时间的地表植被耗水量，以及重要气候参数，且以上监测设备中地下水水位变化与植物耗水量变化可采用在线动态监测，实时数据可以实时上传浏览，便于及时发现异常情况与各类问题，并及时加以处理，确保试验成功几率。
附图说明
图1为本发明的断面设计图。
图2为本发明的平面设计图。
图3为本发明的探坑剖面形状图。
图中：1、地下水水位监测仪器；2、小型气象站；3、土壤含水率监测探针；4、插针式植物茎流计；5-数据收集终端。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，于拟施工开挖的隧址区内实时采集信息，包括：
通过钻孔内的地下水水位监测仪器（Levelogger Edge）采集地下水水位信息；
通过探坑内的土壤含水率监测仪器（TDR 350 Soil Moisture Meter）采集土壤含水率信息；
通过植物茎干处的植物茎流监测系统（Dynamax Probe12 TDP）采集植物耗水量信息；
将所有采集信息发送至数据收集终端储存。
钻孔位于隧道施工地下水涌水影响范围内，深入基岩，揭露第四系覆盖层，孔径大于70mm，地下水水位监测仪器放置在钻孔内。钻孔的孔口覆盖层下套管进行保护并在孔口加盖。
探坑截面为方形，截面为1m×1m，深2m，其中靠近钻孔一面内壁垂直，自上而下在不同深度安装土壤含水率监测探针。土壤含水率监测探针的设置深度为10cm、20cm、50cm、1m、2m。
钻孔和探坑的距离不小于5m。
插针式植物茎流计在单个植物上安装2处。
沿着推测隧道疏排水降位漏斗发展方向布置1-2个浅孔，，用于检测隧道疏排水降位漏斗的形态。设置1个浅孔时，距离钻孔20m；设置2个浅孔时，距离钻孔分别为20m、40m。
于隧址区内还设置有小型气象站（HOBO U30环境要素气象站），采集降雨量、湿度、温度信息。
现场试验结束应及时整理试验记录数据，汇总成电子档备份。根据获取的试验区隧道施工过程中地下水水位—土壤含水率—植物耗水量的详细动态变化过程数据；分析气候条件对各项数据的影响，并建立各个数据之间的耦合关系，找出铁路隧道施工疏排地下水对地表植被生态影响的机理。
参见附图对本发明的技术方案进行进一步详细说明：
试验场地位于拟施工开挖的隧道上方附近，保证隧道开挖后该处的地下水水位会受到隧道施工疏排水的影响而降低，试验钻孔位于试验场地范围内。水位和土壤含水率进行实时动态监测所用的相关仪器设备包括地下水水位监测仪器，小型气象站，土壤含水率监测探针及插针式植物茎流计。
试验场地尺寸应为10.0m×10.0m，位于拟施工开挖的隧道上方附近，保证隧道开挖后该处的地下水水位会受到隧道施工疏排水的影响而降低，且试验场地下方隧道埋深不超过200m。
选定试验场地后，对试验场地植物进行划分和统计，确定监测的植被类型，场内应存在5株以上的灌木，1株以上的主干直径10cm以上的乔木，将插针式植物茎流计设置于植物茎干进行测量。
试验钻孔位于试验场地内，要求揭露第四系覆盖层，深入基岩，孔深应满足在隧道施工排水，孔内地下水水位降低之后仍然能持续监测地下水水位，孔径应大于70mm以上，便于进行抽水试验，钻孔施工完成后应对孔口覆盖层下套管进行保护并在孔口加盖，防止异物进入与塌孔发生，将地下水水位监测仪器放置于钻孔底部进行水位监测。在试验场地便于施工的情况下，在主钻孔旁，沿着推测隧道疏排水降位漏斗发展方向，距离20m、40m两处分别设置两个观测孔，用于检测隧道疏排水降位漏斗的形态。
将土壤含水率监测探针布置于探坑内。试验用探坑技术要求如下：
①探坑形状及大小：探坑截面应为方形，不小于1m×1m，以供至少一人上下，深2m，其中靠近钻孔一面内壁应保证垂直，用于安装试验探针。
②位置：探坑距离钻孔最近的一侧边缘距离钻孔孔口应控制在5m左右，探坑所在开挖区域应尽量减少对地表植被的破坏，选取地表植被稀疏的位置开挖，同时为了保证乔木类植物的需水量监测，探坑应与钻孔旁的高大乔木保持一定距离，使其不破坏乔木的根系的同时尽量接近乔木。
③保护措施：探坑施工完成后，应在其顶部加盖，减少降雨及地表水流直接流入探坑的水量，防治内壁坍塌。
试验主要采集数据获取分为以下5个方面：
①先期资料与数据
通过铁路建设项目前期勘察及收集的资料，获取包含天然状态下地下水水位、土壤含水率、地层岩性、地层渗透系数等基础水文地质参数和与试验相关的数据。
②地下水水位数据
地下水水位变动是之后一系列关键水环境与生态指标变动的根本原因，因此试验区地下水水位必须得到连续准确的监测。
③土壤含水率数据
土壤含水率对植被的生存情况起着决定性的作用，试验对于土壤含水率采用分层监测读取数据，以期获得10cm、20cm、50cm、1m、2m不同深度下土壤含水率受地下水波动的影响。
④植物耗水量数据
植物耗水量可以直观的反应植物的生长于健康情况。
⑤气象数据
气象数据主要包含降雨量、湿度、温度等与地下水水位、土壤含水率与植物蒸腾耗水量相关的数据。
本方法完成了获取地下水水位—土壤含水率—植物耗水量的详细动态变化过程数据的任务，这些数据可为后期的数据处理分析提供实时的数据参考，如可通过分析气候条件对各项数据的影响，建立各个数据之间的耦合关系。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
所述方法于拟施工开挖的隧址区内实时采集信息，包括：
通过钻孔内的地下水水位监测仪器采集地下水水位信息；
通过探坑内的土壤含水率监测探针采集土壤含水率信息；
通过植物茎干处的插针式植物茎流计采集植物耗水量信息；
将所有采集信息发送至数据收集终端储存。
2.根据权利要求1所述的测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
钻孔位于隧道施工地下水涌水影响范围内，深入基岩，揭露第四系覆盖层，孔径大于70mm，地下水水位监测仪器放置在钻孔内。
3.根据权利要求2所述的测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
探坑截面为方形，截面为1m×1m，深2m，其中靠近钻孔一面内壁垂直，自上而下在不同深度安装土壤含水率监测探针。
4.根据权利要求3所述的测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
土壤含水率监测探针的设置深度为10cm、20cm、50cm、1m、2m。
5.根据权利要求4所述的测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
钻孔和探坑的距离不小于5m。
6.根据权利要求5所述的测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
插针式植物茎流计在单个植物上安装2处。
7.根据权利要求6所述的测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
沿着推测隧道疏排水降位漏斗发展方向布置1-2个浅孔，用于检测隧道疏排水降位漏斗的形态。
8.根据权利要求7所述的测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
设置1个浅孔时，距离钻孔20m；设置2个浅孔时，距离钻孔分别为20m、40m。
9.根据权利要求8所述的测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
于隧址区内设置小型气象站，采集降雨量、湿度、温度信息。
10.根据权利要求9所述的测试地下水与植被生态需水关系的试验方法，其特征在于：
钻孔的孔口覆盖层下套管进行保护并在孔口加盖。
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