水土流失观测场设计

韩建雄+游右琴+王志瑞+赵佳佳

摘要：水土流失观测场是对水土流失发生、发展、危害及水土保持效益进行长期的调查、观测和分析工作的场地。通过水土流失观测场对水土流失诸要素的数量或某过程进行定位量测，分析水土保持治理效果。近年来全国各地都不同程度地存在水土流失，导致坡地土壤肥力减低，阻碍生产发展。安顺市是地处贵州境内典型的喀斯特地区，而建立在该地区的水土流失观测场却很少。为及时、准确、全面系的掌握我市水土流失现状、动态及相关信息，为作好我市生态环境保护和水土保持工作提供参考数据。决定建立水土流失观测场。

本文是水土流失观测场设计一个参考方案。

关键词：水土流失 ；观测场 ；设计

1 水土流失观测场建设背景和意义

旨在对喀斯特生态环境中重要的生态环境问题——水土流失发生、发展、危害及水土保持效益进行专题观测研究，通过水土流失观测，摸清径流系数、泥沙含量、不同土地利用的水土流失情况。为水土流失综合治理和生态环境建设宏观决策提供基础资料，水土流失土观测场采取分步实施，逐步向纵深开展的总体建设思路，不断完善、拓展观测研究领域。该场立足于安顺市现有的科学研究，服务于安顺市水土流失综合治理以及生态环境保护。

2 观测内容

结合《中国生态系统研究网络（CERN）长期观测规范》中的要求和现有的实际情况。确定水土流失观测场的观测内容主要有：径流系数、泥沙含量、不同土地利用的水土流失情况。

3 水土流失观测场设计

3.1 场地设置基本原则

（1）兼顾生态代表性和水循环过程代表性。为了准确和全面反映水分运动状况，野外水环境的观测大多需要在一个流域尺度（或者集水区）上进行观测，在流域（或集水区）内的生态系统典型地段进行观测，从而既能反映水分状况对生态系统的影响，也能观测到生态系统特征和变化对水分运动过程的影响。另外，对不能在生态系统长期观测样地内实施的水环境要素的观测，水环境要素的观测采样地点应该选择在与生态系统长期观测采样地有着较紧密水文关系的地方进行观测采样。

（2）满足长期观测和采样的需要。野外长期观测和采样对样地的破坏随着时间的增加会越来越严重，因此，首先长期观测场地要足够大，满足长期采样破坏的需要；其次长期观测场地的选择尽量考虑人类活动可能带来的影响，尽量远离居住区。另外，野外观测场地和设施的运行和维护需要水、电等基础设施的支撑，在选择长期观测场地时要考虑基础设施的完善和观测人员的生活保障等。

（3）做到点面结合观测。由于水分运动的空间尺度较大，单点观测很难全面反映生态系统水分状况和水分运动过程，野外长期观测中，要尽量做到多点观测，从而将水环境的观测扩展到区域（或流域）尺度上，在观测与水分水平运动密切相关的一些项目，如水土流失、污染物扩散、水量平衡等时，尤其需要进行多点联合观测。

3.2 观测场设计

根据《陆地生态系统水环境观测规范》，一个水土流失观测场是由多个人工径流池组成的[1]。人工径流池边界采用水泥板，边墙高出地面20 cm，埋入地下30 cm，上缘向池外呈60°。人工径流池边界外侧设置保护带，宽2 m，保护带处理与径流池相同。径流池采用生物隔离，隔离宽度1.2 m，其中设置40 cm 宽人行道，采用机砖铺设，同时沿坡度设台阶。水土流失观测场边界防护采用刺丝围栏进行防护，防护长度约350 m[2]。

人工径流池的形状选用矩形，大小为水平投影面积100 m2（5 m×20 m），坡度为15°。人工径流池的四周有截水墙。径流池下方有集流槽与测流装置，场地上方和两侧挖排水沟，用以拦截径流场四周坡地来的径流。建造人工径流池时使场地长边垂直于等高线、短边平等于等高线，设置3个不同坡长（分别为5 m×20 m，5 m×15 m，5 m×10 m）的径流池在一起，其中一道截水墙作为毗邻两个试验径流场的公用墙。径流池池底进行平整防渗处理，池壁外设量水尺（与池内相连通），池底设排水孔，以便于测量蓄水容积和排水排沙。径流池按当地可能发生的最大暴雨（50年一遇，24 h暴雨）径流量设计。径流池设计尺寸：5 m×20 m×1.4 m（容积140 m3，含10 cm超高）。池底为现浇混凝土，墙体用M10砂浆砌条石，厚度0.6 m，并用M10砂浆抹面。池底要低于集流槽地20 cm，池顶要设溢流口（10 cm×10 cm），池底设排水孔（安装阀门），池墙外设量水设施（与池内连接）。

截水墙用混凝土建成，其宽30 cm，高出地面20 cm，埋入地下部分入土深为50 cm，厚10 cm，截水墙的上缘向小区外倾斜60°。

集流槽的断面为梯形，用钢板制成，并用水泥抹光。集流槽断面面积根据径流场面积和雨强来计算，不宜过大，槽底纵坡为1°，集流场土块连接处用黏土夯實，以防水流沿壁流走。集流槽需加盖，以防降水直接落入槽里。

量水设备一般可用量水容器、堰箱和量水堰组合，也可采用量水堰并附设量水池和拦污棚等。

径流池下部的承水槽，作成矩形，用混凝土，砌砖水泥护面、石板水泥勾缝、白铁皮制成，槽上加设金属或木制盖板以防雨水渗入影响观测的精度。

承水槽底时做成斜向内壁。槽外壁的上缘应向外倾斜，内壁则向承水槽倾斜，以利于槽上防雨盖板的架设。槽的外壁高出内壁20 cm，高出地面10 cm。槽壁与径流池土壤相接处，为了防止流到池边的水流失，设置金属板（固定在嵌入混凝土槽壁的铁棒上），板的一端伸入土中8 cm，为了防止盖住槽壁土壤边缘的坍塌，填以黏土。槽底和壁内面涂上0.5 cm的沥青，以防发生裂缝时漏水。

参考文献

[1]中国生态系统研究网络科学委员会. 陆地生态系统水环境观测规范[M]. 北京： 中国环境科学出版社， 2007.

[2]陈刚. 平定理家庄水土保持监测径流小区设计[J]. 陕西： 水土保持学报， 2012， （12）： 8～9.