范禮國(guó) 劉湘 陳林

摘 要：本文以金沙江阿海水電站工程為例，通過(guò)對(duì)水電站水土保持監(jiān)測(cè)工作中土壤流失量常規(guī)監(jiān)測(cè)設(shè)施的布設(shè)及監(jiān)測(cè)原理簡(jiǎn)要分析，結(jié)合日常監(jiān)測(cè)情況，總結(jié)出常規(guī)監(jiān)測(cè)方法在水電站工程土壤流失量監(jiān)測(cè)方面所存在優(yōu)缺點(diǎn)。本文結(jié)合九渠分流原理和虹吸原理，將九渠分流設(shè)施和虹吸設(shè)施組合出一套可用于水電站工程水土保持土壤流失量的監(jiān)測(cè)設(shè)施，結(jié)合金沙江阿海水電站工程地形進(jìn)行布設(shè)，用以探究其在水電站工程土壤流失量監(jiān)測(cè)中的可行性。

關(guān)鍵詞：水電站 土壤流失量監(jiān)測(cè) 九渠分流原理 虹吸原理

土壤流失量是土壤及其母質(zhì)在侵蝕營(yíng)力作用下產(chǎn)生位移并通過(guò)某一觀察斷面的泥沙數(shù)量，是水土保持監(jiān)測(cè)中水土流失狀況監(jiān)測(cè)指標(biāo)之一。在水電站工程建設(shè)過(guò)程中，針對(duì)土壤流失量的監(jiān)測(cè)方法的常規(guī)監(jiān)測(cè)方法主要有徑流小區(qū)法、侵蝕溝法和測(cè)釬法。常規(guī)監(jiān)測(cè)方法所布設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)施往往需選擇特定的位置，該位置既不能受到工程施工擾動(dòng)影響，也不能影響工程主體建設(shè)施工，因此常規(guī)監(jiān)測(cè)方法無(wú)法對(duì)施工區(qū)土壤流失量做到全面、持續(xù)有效的監(jiān)測(cè)，最終得到的土壤流失量也存在較大誤差。

本文結(jié)合九渠分流原理和虹吸原理，以金沙江阿海水電站工程為例，設(shè)計(jì)一套能夠較為準(zhǔn)備監(jiān)測(cè)水電站工程施工區(qū)土壤流失量的監(jiān)測(cè)設(shè)施。

1.項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

金沙江阿海水電站工程是金沙江中游河段水電規(guī)劃的“一級(jí)八庫(kù)”水電開(kāi)發(fā)方案的第四個(gè)梯級(jí)。工程樞紐建筑主要由擋水大壩、壩后廠房、左岸溢流表孔及消力池、左岸泄洪（沖沙）底孔、右岸排沙底口、壩后主副廠房等組成。水庫(kù)正常蓄水位為1504m，死水位1492.0m，相應(yīng)于正常蓄水位的庫(kù)容為8.06×108m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容2.38×108m3，最大壩高132m，裝機(jī)容量2000MW（5×400MW），多年平均發(fā)電量89.92億kW·h。工程總占地面積427.14hm2（僅含壩區(qū)），工程于2007年4月（含“三通一平”）開(kāi)工建設(shè)，2014年6月建設(shè)完工。

項(xiàng)目所在地地貌屬滇西縱谷山原區(qū)蘭坪高山峽谷亞區(qū)地貌單元，施工區(qū)河流流向大致由北向南，河谷為“V”型，兩岸地形坡度一般30°～45°;壩址區(qū)兩岸基巖大多裸露，從上游至下游依次出露有泥盆系（D）、志留系（S）和奧陶系（O）層狀地層、華力西晚期順層侵入的輝綠巖（βμ43）以及零星分布于地表及河床的第四系松散堆積物;壩址區(qū)水文條件簡(jiǎn)單，金沙江為區(qū)內(nèi)最低排泄基準(zhǔn)面，壩址兩岸沖溝發(fā)育，只有右岸的白云溝、青云溝有常年流水，且水量較小，其余沖溝均為季節(jié)性水流。

2.常規(guī)監(jiān)測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1阿海水電站工程土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施概述

在工程“三通一平”階段，共布設(shè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)46個(gè)，其中土壤流失量監(jiān)測(cè)點(diǎn)41個(gè)，主要監(jiān)測(cè)設(shè)施有樁釘土壤流失量監(jiān)測(cè)樣方、侵蝕溝土壤流失量監(jiān)測(cè)樣方。

在主體工程施工建設(shè)階段，共布設(shè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位18個(gè)，布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)施32個(gè)，其中布設(shè)土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施14個(gè)，主要為簡(jiǎn)易水土流失觀測(cè)場(chǎng)（測(cè)釬法）、侵蝕溝樣地和徑流小區(qū)等。

綜合金沙江阿海水電站工程建設(shè)各階段針對(duì)土壤流失量的監(jiān)測(cè)主要采取的監(jiān)測(cè)方法都是現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)常用的監(jiān)測(cè)方法：簡(jiǎn)易水土流失觀測(cè)場(chǎng)（測(cè)釬法）、侵蝕溝法和徑流小區(qū)法三種。

2.2常規(guī)監(jiān)測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)

在金沙江阿海水電站工程建設(shè)過(guò)程中針對(duì)土壤流失量的監(jiān)測(cè)，采用的監(jiān)測(cè)方法主要為簡(jiǎn)易水土流失觀測(cè)場(chǎng)法（測(cè)釬法）、侵蝕溝法和徑流小區(qū)法，各監(jiān)測(cè)方法均為土壤流失量常規(guī)監(jiān)測(cè)方法。

結(jié)合本行業(yè)從事者的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出土壤流失量常規(guī)監(jiān)測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：（1）監(jiān)測(cè)設(shè)施組成簡(jiǎn)單，可就地取材，成本較為低廉;（2）操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)采集方便;（3）布設(shè)程序簡(jiǎn)單，對(duì)布設(shè)位置的要求相對(duì)較低;（4）各類監(jiān)測(cè)設(shè)施已被使用多年，可借鑒經(jīng)驗(yàn)豐富。

缺點(diǎn)：（1）土壤流失量常規(guī)監(jiān)測(cè)設(shè)施均布設(shè)在開(kāi)挖或回填的邊坡上，無(wú)法對(duì)施工區(qū)做到全面的監(jiān)測(cè);（2）在不同施工期，特別是在工程施工高峰期，工程對(duì)原地貌擾動(dòng)較為劇烈，常規(guī)監(jiān)測(cè)設(shè)施無(wú)法及時(shí)布設(shè)在工程施工工作面上，無(wú)法對(duì)施工高峰期的土壤流失量做到及時(shí)監(jiān)測(cè);（3）為保證動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的連續(xù)性，在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)十分注意監(jiān)測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定性，往往都選擇避開(kāi)施工擾動(dòng)劇烈的區(qū)域，由于監(jiān)測(cè)設(shè)施所選位置及周邊非施工擾動(dòng)劇烈區(qū)，從而用該區(qū)域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)代表該工作面的土壤流失情況或整個(gè)項(xiàng)目區(qū)的土壤流失情況是不符合實(shí)際情況;（4）通過(guò)土壤流失量常規(guī)監(jiān)測(cè)設(shè)施，獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往僅是針對(duì)某一坡面，將該數(shù)據(jù)用來(lái)計(jì)算整個(gè)項(xiàng)目區(qū)的土壤流失量也與實(shí)際情況不符。

3.利用九渠分流原理和虹吸原理對(duì)水電站工程土壤流失量監(jiān)測(cè)的構(gòu)思

3.1九渠分流原理簡(jiǎn)介

標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)分流箱是在產(chǎn)流量大、集流桶容積有限時(shí)，或安置區(qū)狹小不能增多集流桶等情況下采用，可一級(jí)或多級(jí)分流。分流箱往往是由薄鋼板或混凝土澆筑，在分流箱上部設(shè)置分流孔（分流孔數(shù)量根據(jù)匯流情況確定），分流孔規(guī)格一致，排列均勻，布置在同一水平面上，因此可以起到分流的效果

3.2虹吸原理

虹吸原理是利用液面高度差的作用力，將液體充滿一根倒U形的管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)后，將開(kāi)口高的一端置于裝滿液體的容器中，容器內(nèi)的液體會(huì)持續(xù)通過(guò)虹吸管向更低的位置流出。在生活中，虹吸原理利用較多的主要為虹吸式雨量計(jì)、虹吸式屋面排水系統(tǒng)。

3.3利用九渠分流原理和虹吸原理設(shè)計(jì)土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施

3.3.1利用金沙江阿海水電站工程布設(shè)土壤流失監(jiān)測(cè)設(shè)施的構(gòu)想

本文結(jié)合金沙江阿海水電站工程區(qū)地形，上游監(jiān)測(cè)設(shè)施布設(shè)在工程區(qū)征地紅線外側(cè)上游河道，下游監(jiān)測(cè)設(shè)施布設(shè)在征地紅線外側(cè)下游河道，從而保證整個(gè)施工擾動(dòng)區(qū)域均在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)。

3.3.2土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施主要由兩部分組成：取水設(shè)施和分流設(shè)施。

取水設(shè)施利用虹吸原理，在河道上布設(shè)取水口，通過(guò)虹吸管，引水至分流設(shè)施。

分流設(shè)施利用九渠分流原理，將虹吸管引進(jìn)的河水，經(jīng)過(guò)一級(jí)或二級(jí)（或多級(jí)）分流，分流出多余的河水通過(guò)水渠匯入河流中，作為測(cè)量樣方的河水最終流入集水池中，進(jìn)行泥沙含量實(shí)驗(yàn)取樣使用。

集水池泥沙含量計(jì)算可參照徑流小區(qū)泥沙含量計(jì)算方法進(jìn)行。

3.3.3土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施原理

施工前，在規(guī)劃施工區(qū)紅線上游、下游各布設(shè)一套土壤流失監(jiān)測(cè)設(shè)施，通過(guò)測(cè)量出一段時(shí)間內(nèi)上、下游斷面泥沙含量，并結(jié)合該時(shí)段內(nèi)施工區(qū)內(nèi)河流流量，即可計(jì)算出施工前施工區(qū)規(guī)劃紅線范圍內(nèi)原生土壤流失量。

3.3.4土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施可行性分析

土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施可利用河流自然落差所存在的勢(shì)能，通過(guò)計(jì)算選擇合適位置布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)施即可滿足監(jiān)測(cè)設(shè)施取水需要。

通過(guò)多級(jí)分流，可減少匯入集流池內(nèi)的樣方水量，能夠減少集水池的尺寸，也能夠滿足以往監(jiān)測(cè)頻次要求，即雨季每月一次常規(guī)監(jiān)測(cè)的需求。

該土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施不僅能夠做到對(duì)施工區(qū)土壤流失量的全面監(jiān)測(cè)，而且還可以根據(jù)實(shí)際需要，做到某一次強(qiáng)降雨前后施工區(qū)土壤流失量的變化情況。

4.結(jié)語(yǔ)

本文僅是提出一種新的土壤流失量監(jiān)測(cè)設(shè)施的構(gòu)想，要用于實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中，還需要經(jīng)過(guò)更多的論證及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此希望更多的工作者參與探討，不斷提高土壤流失量監(jiān)測(cè)方法的技術(shù)水平，并提出更多的土壤流失量監(jiān)測(cè)方法。

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