一种具拦沙坝已治理崩岗土壤侵蚀模数测算方法与流程

本发明涉及水土保持评价领域,具体地说属于一种具拦沙坝已治理崩岗土壤侵蚀模数测算方法。

背景技术：

崩岗侵蚀作为一种严重的水土流失类型， 在我国南方风化壳深厚的花岗岩低山丘陵区分布十分普遍。经过多年的崩岗治理和试验研究，总结出多种崩岗治理的技术方法，但目前崩岗治理存在各项工程自成体系、技术集成效益不突显等现状，缺乏对崩岗治理后土壤侵蚀状况进行效益验证的方法。研究崩岗不同措施治理后土壤侵蚀状况有利于实现崩岗治理模式优化组合，促进崩岗更高效的治理。

目前，我国常用的土壤侵蚀测量方法主要有径流小区观测法、插钎法、遥感影像、三维激光扫描等。径流小区法操作简便，但其土建设施成本高，需长期观测，且其只能解释崩岗侵蚀中水力作用的大小，缺乏对重力部分的考量；插钎法简便、实用性高，但崩岗以崩塌作用为主的侵蚀方式会造成数据丢失；遥感影像法适合于较大尺度上的侵蚀状况分析，且其受遥感分辨率、天气状况、植被覆盖率等影响较大；三维激光扫描仪精度高、数据完整，但对已治理一段时期的崩岗，由于治理前基础资料的缺乏，无法评估治理后的保土效益，且其费用投入较大。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是：一种具拦沙坝已治理崩岗土壤侵蚀模数测算方法。

本发明所采用的技术方案是：一种具拦沙坝已治理崩岗土壤侵蚀模数测算方法，包括以下步骤：

步骤1：根据拦沙坝淤积区边界转折点截取横断面将淤积区划分为若干近似梯形或三角形；

步骤2：依据横断面宽度确定钻探点个数、位置并测量其淤沙深度；

步骤3：通过淤沙深度计算拦沙坝淤积区各横断面面积；

步骤4：利用各横断面面积S_i和相邻横断面间的距离L_i计算拦沙坝前泥沙淤积体积V；

步骤5：根据崩岗侵蚀区面积S、淤沙平均土壤容重σ、淤积时间t和泥沙淤积体积V计算土壤侵蚀模数M。

进一步，所述步骤1中拦沙坝淤积区横断面截取方法为：选取与拦沙坝淤积区边界重要转折点相交且平行于拦沙坝的横断面，使其与淤沙水平面的交线将淤沙水平面分成若干近似梯形或三角形。

进一步，所述步骤2中确定横断面上钻探点个数、位置并测量淤沙深度的方法为：在横断面上边沿均匀选取3至5个钻探点，点的具体个数视横断面的宽度而定；在选取的点上采用土壤钻探器对深度进行测量，通过对钻探器下潜深度及带上来的土样辨别是否为淤积土壤确定淤积深度。

进一步，所述步骤3中横断面面积计算方法为：将所得横断面的宽度及各点的深度数据导入AutoCAD中进行模拟插值，将各相邻端点用圆滑曲线连接形成平面并计算各平面面积S_i。

进一步，所述步骤4中泥沙淤积量的计算公式为：

进一步，所述步骤5中崩岗侵蚀区面积S、拦沙坝淤积区面积S_y采用差分GPS测定；淤沙平均土壤容重为在拦沙坝前约1~2米位置挖取土壤剖面并测定剖面上各个土壤层的土壤容重，求取其平均值σ；淤积时间为从拦沙坝建成时间到验证测定时间跨度。

进一步，所述土壤模数计算公式为：

本发明的有益效果是：本发明根据已治理崩岗具有拦沙坝这一特点，通过测定拦沙坝淤积的泥沙量来估算崩岗治理后侵蚀区年均土壤侵蚀模数，实现在不需要长期观测和模型预测的条件下计算土壤侵蚀模数的值，对崩岗侵蚀治理保土效益进行原位验证。

附图说明

图1 为本发明方法的主要步骤流程图

图2 为本发明中崩岗侵蚀区、淤积区及横断面位置剖面图

图3 为本发明中拦沙坝前泥沙淤积量算法三维模拟图

图4 为本发明中拦沙坝前淤积区横断面截取示例

图中有：拦沙坝1、崩岗淤积区2、横断面3、崩岗侵蚀区4、钻探点5、梯形或三角形6。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步描述。

参照图1至图4，一种具拦沙坝已治理崩岗土壤侵蚀模数测算方法，包括以下步骤：

步骤1：根据拦沙坝淤积区边界转折点截取横断面将淤积区划分为若干近似梯形或三角形；

步骤2：依据横断面宽度确定钻探点个数、位置并测量其淤沙深度；

步骤3：通过淤沙深度计算拦沙坝淤积区各横断面面积；

步骤4：利用各横断面面积S_i和相邻横断面间的距离L_i计算拦沙坝前泥沙淤积体积V；

步骤5：根据崩岗侵蚀区面积S、淤沙平均土壤容重σ、淤积时间t和泥沙淤积体积V计算土壤侵蚀模数M。

在本发明中，上述步骤1中拦沙坝淤积区截取横断面，如图4所示，选取与拦沙坝淤积区边界重要转折点相交且平行于拦沙坝的横断面，使其与淤沙水平面的交线将淤沙水平面分成若干近似梯形或三角形。

上述步骤2中横断面上选点及其深度测量，如图3所示，在选定的横断面与淤沙水平面的交线上选取3至5个钻探点，点的个数视横断面的宽度而定；在选取的点上采用土壤钻探器对深度进行测量，通过对钻探器下潜深度及带上来的土样辨别是否为淤积土壤确定淤积深度。

上述步骤3中横断面面积计算方法为：将横断面交线长度和各钻探点的深度导入AutoCAD软件中进行模拟插值，将各相邻端点用圆滑曲线连接形成平面并计算各平面面积S_i。

上述步骤4中相邻横断面间的距离可通过现场直接测量，也可将差分GPS测量所得的淤积区边界点和横断面选取点导入AutoCAD软件中将相邻点连接成线，形成具有横断面位置和淤积区平面的图形，在AutoCAD软件中测定两横断面的距离。

上述步骤4中泥沙淤积量的计算公式为：

式中V为拦沙坝前泥沙淤积体积，S_i、S_i+1分别为第i、i+1个横断面的面积，Li为第i、i+1两个横断面间的距离。

上述步骤5中崩岗侵蚀区面积获取，如图3所示，通过差分GPS沿着崩岗侵蚀区边缘进行连续采点获取边界位置数据，再将数据导入AutoCAD软件中，将各单点连接成线即可形成闭合边界线并计算其面积。

上述步骤5中淤沙平均土壤容重获取方法为：在拦沙坝淤积区内挖取淤沙剖面，对淤沙剖面进行分层并从下至上对各层打取环刀，测定每层的土壤容重并求取整个剖面土壤容重的平均值。

上述步骤5中淤积时间计算方法为：从拦沙坝建成到验证实验测定的时间跨度。

上述步骤5中土壤侵蚀模数计算公式为：

式中M为土壤侵蚀模数，V为拦沙坝前泥沙淤积体积，σ为淤沙平均土壤容重，S为崩岗侵蚀区面积，t为泥沙淤积时间。