本發(fā)明涉及水土保持評(píng)價(jià)領(lǐng)域,具體地說(shuō)屬于一種具攔沙壩已治理崩崗?fù)寥狼治g模數(shù)測(cè)算方法。

背景技術(shù)：

崩崗侵蝕作為一種嚴(yán)重的水土流失類(lèi)型， 在我國(guó)南方風(fēng)化殼深厚的花崗巖低山丘陵區(qū)分布十分普遍。經(jīng)過(guò)多年的崩崗治理和試驗(yàn)研究，總結(jié)出多種崩崗治理的技術(shù)方法，但目前崩崗治理存在各項(xiàng)工程自成體系、技術(shù)集成效益不突顯等現(xiàn)狀，缺乏對(duì)崩崗治理后土壤侵蝕狀況進(jìn)行效益驗(yàn)證的方法。研究崩崗不同措施治理后土壤侵蝕狀況有利于實(shí)現(xiàn)崩崗治理模式優(yōu)化組合，促進(jìn)崩崗更高效的治理。

目前，我國(guó)常用的土壤侵蝕測(cè)量方法主要有徑流小區(qū)觀測(cè)法、插釬法、遙感影像、三維激光掃描等。徑流小區(qū)法操作簡(jiǎn)便，但其土建設(shè)施成本高，需長(zhǎng)期觀測(cè)，且其只能解釋崩崗侵蝕中水力作用的大小，缺乏對(duì)重力部分的考量；插釬法簡(jiǎn)便、實(shí)用性高，但崩崗以崩塌作用為主的侵蝕方式會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失；遙感影像法適合于較大尺度上的侵蝕狀況分析，且其受遙感分辨率、天氣狀況、植被覆蓋率等影響較大；三維激光掃描儀精度高、數(shù)據(jù)完整，但對(duì)已治理一段時(shí)期的崩崗，由于治理前基礎(chǔ)資料的缺乏，無(wú)法評(píng)估治理后的保土效益，且其費(fèi)用投入較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是：一種具攔沙壩已治理崩崗?fù)寥狼治g模數(shù)測(cè)算方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種具攔沙壩已治理崩崗?fù)寥狼治g模數(shù)測(cè)算方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)攔沙壩淤積區(qū)邊界轉(zhuǎn)折點(diǎn)截取橫斷面將淤積區(qū)劃分為若干近似梯形或三角形；

步驟2：依據(jù)橫斷面寬度確定鉆探點(diǎn)個(gè)數(shù)、位置并測(cè)量其淤沙深度；

步驟3：通過(guò)淤沙深度計(jì)算攔沙壩淤積區(qū)各橫斷面面積；

步驟4：利用各橫斷面面積S_i和相鄰橫斷面間的距離L_i計(jì)算攔沙壩前泥沙淤積體積V；

步驟5：根據(jù)崩崗侵蝕區(qū)面積S、淤沙平均土壤容重σ、淤積時(shí)間t和泥沙淤積體積V計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)M。

進(jìn)一步，所述步驟1中攔沙壩淤積區(qū)橫斷面截取方法為：選取與攔沙壩淤積區(qū)邊界重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)相交且平行于攔沙壩的橫斷面，使其與淤沙水平面的交線(xiàn)將淤沙水平面分成若干近似梯形或三角形。

進(jìn)一步，所述步驟2中確定橫斷面上鉆探點(diǎn)個(gè)數(shù)、位置并測(cè)量淤沙深度的方法為：在橫斷面上邊沿均勻選取3至5個(gè)鉆探點(diǎn)，點(diǎn)的具體個(gè)數(shù)視橫斷面的寬度而定；在選取的點(diǎn)上采用土壤鉆探器對(duì)深度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)鉆探器下潛深度及帶上來(lái)的土樣辨別是否為淤積土壤確定淤積深度。

進(jìn)一步，所述步驟3中橫斷面面積計(jì)算方法為：將所得橫斷面的寬度及各點(diǎn)的深度數(shù)據(jù)導(dǎo)入AutoCAD中進(jìn)行模擬插值，將各相鄰端點(diǎn)用圓滑曲線(xiàn)連接形成平面并計(jì)算各平面面積S_i。

進(jìn)一步，所述步驟4中泥沙淤積量的計(jì)算公式為：

進(jìn)一步，所述步驟5中崩崗侵蝕區(qū)面積S、攔沙壩淤積區(qū)面積S_y采用差分GPS測(cè)定；淤沙平均土壤容重為在攔沙壩前約1~2米位置挖取土壤剖面并測(cè)定剖面上各個(gè)土壤層的土壤容重，求取其平均值σ；淤積時(shí)間為從攔沙壩建成時(shí)間到驗(yàn)證測(cè)定時(shí)間跨度。

進(jìn)一步，所述土壤模數(shù)計(jì)算公式為：

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明根據(jù)已治理崩崗具有攔沙壩這一特點(diǎn)，通過(guò)測(cè)定攔沙壩淤積的泥沙量來(lái)估算崩崗治理后侵蝕區(qū)年均土壤侵蝕模數(shù)，實(shí)現(xiàn)在不需要長(zhǎng)期觀測(cè)和模型預(yù)測(cè)的條件下計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)的值，對(duì)崩崗侵蝕治理保土效益進(jìn)行原位驗(yàn)證。

附圖說(shuō)明

圖1 為本發(fā)明方法的主要步驟流程圖

圖2 為本發(fā)明中崩崗侵蝕區(qū)、淤積區(qū)及橫斷面位置剖面圖

圖3 為本發(fā)明中攔沙壩前泥沙淤積量算法三維模擬圖

圖4 為本發(fā)明中攔沙壩前淤積區(qū)橫斷面截取示例

圖中有：攔沙壩1、崩崗淤積區(qū)2、橫斷面3、崩崗侵蝕區(qū)4、鉆探點(diǎn)5、梯形或三角形6。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。

參照?qǐng)D1至圖4，一種具攔沙壩已治理崩崗?fù)寥狼治g模數(shù)測(cè)算方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)攔沙壩淤積區(qū)邊界轉(zhuǎn)折點(diǎn)截取橫斷面將淤積區(qū)劃分為若干近似梯形或三角形；

步驟2：依據(jù)橫斷面寬度確定鉆探點(diǎn)個(gè)數(shù)、位置并測(cè)量其淤沙深度；

步驟3：通過(guò)淤沙深度計(jì)算攔沙壩淤積區(qū)各橫斷面面積；

步驟4：利用各橫斷面面積S_i和相鄰橫斷面間的距離L_i計(jì)算攔沙壩前泥沙淤積體積V；

步驟5：根據(jù)崩崗侵蝕區(qū)面積S、淤沙平均土壤容重σ、淤積時(shí)間t和泥沙淤積體積V計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)M。

在本發(fā)明中，上述步驟1中攔沙壩淤積區(qū)截取橫斷面，如圖4所示，選取與攔沙壩淤積區(qū)邊界重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)相交且平行于攔沙壩的橫斷面，使其與淤沙水平面的交線(xiàn)將淤沙水平面分成若干近似梯形或三角形。

上述步驟2中橫斷面上選點(diǎn)及其深度測(cè)量，如圖3所示，在選定的橫斷面與淤沙水平面的交線(xiàn)上選取3至5個(gè)鉆探點(diǎn)，點(diǎn)的個(gè)數(shù)視橫斷面的寬度而定；在選取的點(diǎn)上采用土壤鉆探器對(duì)深度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)鉆探器下潛深度及帶上來(lái)的土樣辨別是否為淤積土壤確定淤積深度。

上述步驟3中橫斷面面積計(jì)算方法為：將橫斷面交線(xiàn)長(zhǎng)度和各鉆探點(diǎn)的深度導(dǎo)入AutoCAD軟件中進(jìn)行模擬插值，將各相鄰端點(diǎn)用圓滑曲線(xiàn)連接形成平面并計(jì)算各平面面積S_i。

上述步驟4中相鄰橫斷面間的距離可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)量，也可將差分GPS測(cè)量所得的淤積區(qū)邊界點(diǎn)和橫斷面選取點(diǎn)導(dǎo)入AutoCAD軟件中將相鄰點(diǎn)連接成線(xiàn)，形成具有橫斷面位置和淤積區(qū)平面的圖形，在AutoCAD軟件中測(cè)定兩橫斷面的距離。

上述步驟4中泥沙淤積量的計(jì)算公式為：

式中V為攔沙壩前泥沙淤積體積，S_i、S_i+1分別為第i、i+1個(gè)橫斷面的面積，Li為第i、i+1兩個(gè)橫斷面間的距離。

上述步驟5中崩崗侵蝕區(qū)面積獲取，如圖3所示，通過(guò)差分GPS沿著崩崗侵蝕區(qū)邊緣進(jìn)行連續(xù)采點(diǎn)獲取邊界位置數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)導(dǎo)入AutoCAD軟件中，將各單點(diǎn)連接成線(xiàn)即可形成閉合邊界線(xiàn)并計(jì)算其面積。

上述步驟5中淤沙平均土壤容重獲取方法為：在攔沙壩淤積區(qū)內(nèi)挖取淤沙剖面，對(duì)淤沙剖面進(jìn)行分層并從下至上對(duì)各層打取環(huán)刀，測(cè)定每層的土壤容重并求取整個(gè)剖面土壤容重的平均值。

上述步驟5中淤積時(shí)間計(jì)算方法為：從攔沙壩建成到驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)測(cè)定的時(shí)間跨度。

上述步驟5中土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算公式為：

式中M為土壤侵蝕模數(shù)，V為攔沙壩前泥沙淤積體積，σ為淤沙平均土壤容重，S為崩崗侵蝕區(qū)面積，t為泥沙淤積時(shí)間。