岸坡侵蚀量和侵蚀速率的监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水±流失监测领域，具体设及一种岸坡侵蚀量和侵蚀速率的监测方 法。
【背景技术】
[0002] 峡库区为例，Ξ峡水库库水位每年由175m降到145m，讯期结束后，库水再由 145m回升至175m，每年如此重复，其水文周期为1年。由于水位的变动幅度为30m，在库岸形 成了巨大的消落带，在175m高水位时期，库水对两岸堆积体有浸泡、软化和侵蚀作用，库水 位在145m的低水位时期，两岸被烈日暴晒，导致表层风化松动，加上暴雨频发，库岸侵蚀不 断加深，最后导致沿江两岸大量的堆积体被侵蚀。
[0003]由于库水对两岸消落带的侵蚀，逐渐将其掏空，严重影响了两岸斜坡的稳定性，塌 岸现象时有发生。侵蚀体中不仅有±壤、碎石颗粒，随着表层细小颗粒的侵蚀，堆积体中的 大块石也因失稳而破坏。因此，在运种恶劣的条件下用W往的修建标尺的方法测量库岸的 侵蚀非常困难。运是因为修筑在消落带内的任何监测装置都可能因侵蚀而被破坏，不仅仅 是表层物质侵蚀而造成监测装置的破坏，更有可能是局部的不稳定，形成的塌方对监测装 置形成毁灭性的破坏。对于岸坡侵蚀量和侵蚀速率的监测而言，需要长期的监测。长期监测 不仅仅是监测工作的持续性，更在于监测装置的持久性;如果监测装置毁坏，则之前的大部 分监测数据与重新修筑监测粧W后的监测数据难W对接，最终形成阶段性的监测，即每个 阶段都有数据，但是每个阶段时间难W衔接，对于其规律的分析非常不利。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种岸坡侵蚀量和侵蚀速率的监测方法，该监测方法可W 永久监测，不受岸坡的跨塌、巨石的冲积等变形的影响，且监测准确、简便。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种岸坡侵蚀量和侵蚀速率的监测 方法，包括如下步骤：
[0006] S1、在岸坡稳定处修建岸坡监测基准点，对于基准点，其所处位置必须坚固，不能 有任何的变动；
[0007] S2、W步骤S1的基准点为基准，用全站仪在需要监测的岸坡上放出多条剖面线，每 条剖面线位于垂直于河流的剖面上，所有剖面互相平行，记录相邻剖面之间的距离en在每 条剖面线上放出测点，记录同一条剖面线上相邻测点的距离em;
[000引S3、依次测出所有剖面上每个测点相对于基准点的相对高程hij，i= 1，2，…，m，m为 一个剖面内的测点的编号，^' = 1，2，-，，1111为剖面的编号；
[0009] S4、根据监测的要求和河岸水位涨落的规律，在监测周期内，在原地对6。，6。、山^进 行重复测量，要求每次测量时的测点位置完全重叠，测点数目一致;对于监测的周期和监测 的时间，根据监测的精度要求和实际的水位变动情况而定，一般而言一个水文周期监测一 次，也可W多个水文周期监测一次;具体监测时间则根据实际情况而定，选择在水位最低时 间段监测即可；
[0010] S5、计算岸坡侵蚀量和侵蚀速率；
[0011] 1 )、计算需要监测的岸坡体积Vk
[0012]
(1)
[001引2)、计算所有测点投影面积S[0014]S=(m-l)nemen(2)
[001引3)、计算第a次与第b次(a<b)的侵蚀量Uab:
[0016] Uab=Va-Vb(3)
[0017] 4)、根据a、b两次测量之间所包含的水文周期的个数N，计算单位面积内一个水文 周期的侵蚀速率D
[001 引
C4)
[0019] 式中，Vk为第K次测量需要监测的岸坡体积，单位为m3，k=l，2，…；
[0020] em为同一剖面内相邻两个监测点之间的距离，单位为米；
[0021] en为相邻两个剖面之间的垂直距离，单位为米；
[0022] hu为每个测点相对于基准点的相对高程，单位为米;i为一个剖面内的监测点的编 号，i二1，2,…,m;j为询I面的编号，j=l,2,…，η;
[0023]S为计算侵蚀体积时所有测点的投影面积，单位为m2
[0024]Uab为第a次与第b次测量所对应的侵蚀量，其中a<b;
[0025]D为一个水文周期的侵蚀速率，单位为米/水文周期，如果水文周期为一年，则单位 为米/年；
[00%]N为两次测量之间所包含的水文周期的个数；
[0027]hu为测量点编号为1、剖面编号为j的测点的相对高程；
[002引hmj为测量点编号为m、剖面编号为j的测点的相对高程；
[0029] 化为第a次测量需要监测的岸坡体积，a为测量次数；
[0030] Vb为第b次测量需要监测的岸坡体积，b为测量次数。
[0031] 更进一步的方案是，当基准点遭到破坏，需要重新选择基准点；用水准仪测出新旧 基准点的高程差A每个测点相对于基准点的相对高程hu加上或减去高程差Δ即可得出每 个测点相对于新基准点的相对高程。
[0032] 更进一步的方案是，为简化计算，所有剖面的相邻间距保持一致，相邻剖面间距为 5m~1Om，而间距的多少根据地形起伏而定，剖面间距一旦确定不再更改;为简化计算，同一 条剖面线上相邻测点的距离相等，且测点呈矩形的矩阵分布，相邻测点间距为3~5m，所有 测点呈矩阵分布;如果地形起伏很大或起伏很小，同一条剖面线上相邻测点的距离可W更 小或更大，同一条剖面线上相邻测点的距离一旦确定不再更改；
[0033]简化版计算需要监测的岸坡体积Vk
[0034]
[0035] 简化版计算所有测点投影面积S
[0036] S=mnemen
[0037] 简化版计算第a次与第b次(a<b)的侵蚀量Uab:
[003引Uab=Va-Vb
[0039] 简化版根据a、b两次测量之间所包含的水文周期的个数N，计算单位面积内一个水 文周期的侵蚀速率D
[0040]
(4)
[004。 式中，Vk为第K次测量需要监测的岸坡体积，单位为m3，k= 1，2，…；
[0042] em为同一剖面内相邻两个监测点之间的距离，单位为米；
[0043] en为相邻两个剖面之间的垂直距离，单位为米；
[0044] hu为每个测点相对于基准点的相对高程，单位为米;i为一个剖面内的监测点的编 号，i二1，2,…,m;j为询I面的编号，j=l.2,…η;
[0045] S为计算侵蚀体积时所有测点的投影面积，单位为m2;
[0046] Uab为第a次与第b次测量所对应的侵蚀量，其中a<b;
[0047] D为一个水文周期的侵蚀速率，单位为米/水文周期，如果水文周期为一年，则单位 为米/年；
[0048] N为两次测量之间所包含的水文周期的个数；
[0049] 化为第a次测量需要监测的岸坡体积，a为测量次数；
[0050] Vb为第b次测量需要监测的岸坡体积，b为测量次数。
[0051] 更进一步的方案是，用全站仪或水准仪测出所有剖面上每个测点相对于基准点的 相对高程hij。
[0052] 本发明可在保证每次监测所覆盖的范围是完全相同条件下，不要求每次监测的剖 面和测点完全重合，即剖面间距和每条剖面内测点的密度可W改变，剖面间距不要求完全 一致，可W有疏有密，同一剖面内测点的间距也不要求完全一样，可W有疏有密。只是此时 没有统一的剖面间距和测点间距，只能逐条剖面计算测量的体积，最后求和。
[0053] 本发明中，如果岸坡侵蚀速度快、地表形态变化大、对测量精度要求不高，测量精 度允许有厘米级别的误差，或者采用的全站仪精度很高，可W达到毫米级，则所有的测量放 线及高程测量可W均采用全站仪，此方法更快捷、省力。
[0054] 本发明中，基准点位置的选择非常重要，关系到W后长期监测数据的持续性，基准 点不能受降雨、岸坡变形W及人类活动等的影响，需要将基准点选择在稳定处，基准点最好 诱筑在稳定基岩上，如果选择一般±体，要选择凸地形，不要选择在法地，否则会积水，造成 基准点移位;选择±体时，为减少沉降，需要开挖至压缩性低的±层，开挖深度为0.6~0.8m 为宜，然后诱筑截面为正方形的水泥墳，其边长为0.4m~0.6m，水泥墳上表面略高出地表即 可，约0.1m~0.2m，高出太多易受外界环境影响；诱筑时墳体表面嵌入一个的长螺丝，作为 测量的高程基点;基准点距离需要监测的岸坡区域在500m内，距离太远其测量精度下降;基 准点的位置尽量高，最好保证所有的测点W最少的次数放样结束；同时为保证测量放线的 视野，其地理位置不能太低，保证所有剖面起始点能够由此进行放样。