本發(fā)明涉及水土保持評價領(lǐng)域,具體地說屬于一種具攔沙壩已治理崩崗?fù)寥狼治g模數(shù)測算方法。

背景技術(shù)：

崩崗侵蝕作為一種嚴(yán)重的水土流失類型， 在我國南方風(fēng)化殼深厚的花崗巖低山丘陵區(qū)分布十分普遍。經(jīng)過多年的崩崗治理和試驗研究，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工程自成體系、技術(shù)集成效益不突顯等現(xiàn)狀，缺乏對崩崗治理后土壤侵蝕狀況進(jìn)行效益驗證的方法。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，我國常用的土壤侵蝕測量方法主要有徑流小區(qū)觀測法、插釬法、遙感影像、三維激光掃描等。徑流小區(qū)法操作簡便，但其土建設(shè)施成本高，需長期觀測，且其只能解釋崩崗侵蝕中水力作用的大小，缺乏對重力部分的考量；插釬法簡便、實用性高，但崩崗以崩塌作用為主的侵蝕方式會造成數(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，但對已治理一段時期的崩崗，由于治理前基礎(chǔ)資料的缺乏，無法評估治理后的保土效益，且其費用投入較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，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個數(shù)、位置并測量其淤沙深度；

步驟3：通過淤沙深度計算攔沙壩淤積區(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、淤積時間t和泥沙淤積體積V計算土壤侵蝕模數(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)折點相交且平行于攔沙壩的橫斷面，使其與淤沙水平面的交線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個數(shù)、位置并測量淤沙深度的方法為：在橫斷面上邊沿均勻選取3至5個鉆探點，點的具體個數(shù)視橫斷面的寬度而定；在選取的點上采用土壤鉆探器對深度進(jìn)行測量，通過對鉆探器下潛深度及帶上來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中橫斷面面積計算方法為：將所得橫斷面的寬度及各點的深度數(shù)據(jù)導(dǎo)入AutoCAD中進(jìn)行模擬插值，將各相鄰端點用圓滑曲線連接形成平面并計算各平面面積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定剖面上各個土壤層的土壤容重，求取其平均值σ；淤積時間為從攔沙壩建成時間到驗證測定時間跨度。

進(jìn)一步，所述土壤模數(shù)計算公式為：

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，通過測定攔沙壩淤積的泥沙量來估算崩崗治理后侵蝕區(qū)年均土壤侵蝕模數(shù)，實現(xiàn)在不需要長期觀測和模型預(yù)測的條件下計算土壤侵蝕模數(shù)的值，對崩崗侵蝕治理保土效益進(jìn)行原位驗證。

附圖說明

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5、梯形或三角形6。

具體實施方式

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

參照圖1至圖4，一種具攔沙壩已治理崩崗?fù)寥狼治g模數(shù)測算方法，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個數(shù)、位置并測量其淤沙深度；

步驟3：通過淤沙深度計算攔沙壩淤積區(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、淤積時間t和泥沙淤積體積V計算土壤侵蝕模數(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)折點相交且平行于攔沙壩的橫斷面，使其與淤沙水平面的交線將淤沙水平面分成若干近似梯形或三角形。

上述步驟2中橫斷面上選點及其深度測量，如圖3所示，在選定的橫斷面與淤沙水平面的交線上選取3至5個鉆探點，點的個數(shù)視橫斷面的寬度而定；在選取的點上采用土壤鉆探器對深度進(jìn)行測量，通過對鉆探器下潛深度及帶上來的土樣辨別是否為淤積土壤確定淤積深度。

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

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

上述步驟4中泥沙淤積量的計算公式為：

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個橫斷面的面積，Li為第i、i+1兩個橫斷面間的距離。

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

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，對淤沙剖面進(jìn)行分層并從下至上對各層打取環(huán)刀，測定每層的土壤容重并求取整個剖面土壤容重的平均值。

上述步驟5中淤積時間計算方法為：從攔沙壩建成到驗證實驗測定的時間跨度。

上述步驟5中土壤侵蝕模數(shù)計算公式為：

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為泥沙淤積時間。