導(dǎo)語(yǔ)：超聲測(cè)釬對(duì)高壓工程土壤流失的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:為研究輸變電工程建設(shè)期間及建設(shè)后對(duì)秦嶺地區(qū)水土流失帶來(lái)的影響，對(duì)近年來(lái)有輸變電工程建設(shè)的秦嶺的不同地區(qū)為研究對(duì)象，利用超聲測(cè)釬法對(duì)研究地區(qū)的土壤流失量的影響因素進(jìn)行探究。結(jié)果表明:研究地區(qū)水土流失程度與時(shí)間、坡度和地理位置有一定的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞:水土流失;土壤侵蝕模數(shù);超聲測(cè)釬

水土是生存和發(fā)展的基本條件，是一種不能夠被取代的基礎(chǔ)資源，在生產(chǎn)和生活上都對(duì)人類有著重要的作用。因氣象和地質(zhì)災(zāi)害影響，西北地區(qū)的風(fēng)蝕和江南地區(qū)的水蝕現(xiàn)象尤為嚴(yán)重［1］。為了調(diào)節(jié)我國(guó)能源分布不均勻以及適應(yīng)需求逆向的分布，特高壓輸電工程的建設(shè)現(xiàn)在被國(guó)網(wǎng)公司高度重視［2］。在這些工程的建設(shè)過(guò)程中，會(huì)不可避免地對(duì)建設(shè)地區(qū)的水土流失造成一定的影響［3－4］。秦嶺地區(qū)橫跨多個(gè)區(qū)域，不可避免地會(huì)受到這些輸電工程的影響。秦嶺地區(qū)自然地貌復(fù)雜，其土壤流失情況影響因素并不確定，雖然對(duì)于秦嶺一些地區(qū)的土壤流失情況有了一些研究，但是對(duì)于輸變電工程建設(shè)后秦嶺地區(qū)土壤流失情況的研究仍然很少，并且在工程建設(shè)后是否能得到良好的治理也并不清楚。目前，對(duì)于土壤流失情況的計(jì)算有著多種方法和手段［5－8］，但大多核心內(nèi)容均依托于測(cè)釬法。因此，本文利用超聲測(cè)釬法對(duì)輸變電工程建中影響到的秦嶺部分地區(qū)的土壤流失情況進(jìn)行研究。

1土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算

土壤流失情況主要由土壤侵蝕模型來(lái)決定，其中最常用的方法為測(cè)釬法。1.1測(cè)釬法計(jì)算公式為了更直觀地表征區(qū)域的水土流失情況，本文利用土壤侵蝕量來(lái)描述水土流失的嚴(yán)重程度，以下是本文給出的幾種土壤侵蝕量計(jì)算模型。1)考慮到特高壓輸電工程的輸電桿塔大部分布設(shè)在山坡中，因此給出坡面土壤流失量計(jì)算公式:A=ΔhSγ1000cosθ(1)式中，A代表土壤侵蝕量(單位:m3);Δh代表平均侵蝕深度(單位:mm);S代表監(jiān)測(cè)區(qū)域水平投影面積(單位:m2);γ代表當(dāng)?shù)氐耐寥廊葜?單位:t/m3);θ代表地形坡度。通過(guò)在監(jiān)測(cè)區(qū)域布設(shè)測(cè)釬，并記錄每個(gè)測(cè)釬的原始坡面刻度，以此為基準(zhǔn)判斷后續(xù)獲得的數(shù)據(jù)是否合理。2)進(jìn)一步細(xì)化，按照時(shí)間長(zhǎng)度，土壤侵蝕模數(shù)可以分為日土壤侵蝕模數(shù)、月土壤侵蝕模數(shù)以及年土壤侵蝕模數(shù)，土壤侵蝕模數(shù)可以表征土壤侵蝕強(qiáng)度，模數(shù)越大，代表土壤侵蝕越嚴(yán)重。日土壤侵蝕模數(shù)Di(單位:t/km2):Di=19ρ∑91(h)i(2)式中，ρ為每個(gè)測(cè)點(diǎn)土壤容重(單位:kg/m3);hi為第i個(gè)測(cè)釬的日侵蝕深度(單位:mm)。每個(gè)測(cè)點(diǎn)9個(gè)測(cè)釬。月土壤侵蝕模數(shù)Mk(單位:t/km2):Mk=∑j1Di(3)式中Mk為每個(gè)月中日土壤侵蝕強(qiáng)度Di的和。年土壤侵蝕模數(shù)T(單位:t/(km2·a)):T=∑121Mk(4)式中T為每個(gè)月土壤侵蝕強(qiáng)度Mk的和。1.2無(wú)線超聲測(cè)釬傳統(tǒng)測(cè)釬法往往采用人工測(cè)量的方法［4］。在水土流失監(jiān)測(cè)初期，在監(jiān)測(cè)地點(diǎn)選定一個(gè)適當(dāng)?shù)钠旅妫森h(huán)水保人員將9根測(cè)釬按照3×3排列的方式，同一排和同一列的測(cè)釬相隔1000mm。將其垂直于坡面埋入土壤里面一部分，并記錄每一根測(cè)釬暴露在外面的高度。過(guò)一段時(shí)間后，再由環(huán)水保人員去29監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)并記錄測(cè)釬暴露在外面的高度。將2次記錄的高度做差就可以得到這個(gè)坡面在這段時(shí)間由于外界干擾而得到土壤流失的高度，再由這個(gè)高度，根據(jù)土壤侵蝕模型計(jì)算得出土壤侵蝕模數(shù)和土壤流失量。傳統(tǒng)測(cè)釬法是通過(guò)測(cè)釬這種工具來(lái)測(cè)量土壤流失高度的最原始的方法，其有著很多的局限性:傳統(tǒng)測(cè)釬法需要環(huán)水保人員經(jīng)常性地前往監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀察和記錄測(cè)釬高度。如果監(jiān)測(cè)點(diǎn)處在較為偏僻的區(qū)域，對(duì)于環(huán)水保人員來(lái)說(shuō)就是一件較為麻煩的事情，甚至?xí)?dǎo)致整體水保工作效率低下。傳統(tǒng)測(cè)釬法由于是由人工進(jìn)行觀察和測(cè)量測(cè)釬高度，它的精確性就會(huì)受到人類行為的影響，會(huì)有一些測(cè)量誤差，而水土流失高度本來(lái)就是一個(gè)比較小的數(shù)值，如果再由測(cè)量誤差進(jìn)行影響的話，對(duì)于土壤侵蝕模數(shù)和水土流失量的計(jì)算就可能會(huì)產(chǎn)生比較大的影響。因此，本文在測(cè)釬法計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)的過(guò)程中采用了較為先進(jìn)的無(wú)線超聲測(cè)釬的方法。無(wú)線超聲測(cè)釬是在超聲測(cè)釬的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，它測(cè)量水土流失厚度的方法與超聲測(cè)釬相同:即在傳統(tǒng)測(cè)釬的基礎(chǔ)上加一個(gè)超聲探頭，利用超聲探頭發(fā)出的超聲波來(lái)測(cè)量水土流失厚度。新型超聲測(cè)釬如圖1所示。具體工作原理為:由超聲波探頭發(fā)出超聲波，超聲波會(huì)經(jīng)歷2個(gè)反射面，第一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)反射面，第二個(gè)是被測(cè)反射面。標(biāo)準(zhǔn)反射面的距離是固定的，可根據(jù)從標(biāo)準(zhǔn)反射面收到的反射超聲波測(cè)得當(dāng)前的聲速，再根據(jù)聲速和被測(cè)反射面反射回來(lái)超聲波的時(shí)間來(lái)測(cè)量被測(cè)反射面的距離。得到的距離即為水土流失的厚度，而之前的超聲測(cè)釬的供電還有數(shù)據(jù)傳送都是通過(guò)連接在超聲波探頭處的數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)傳送到本地。無(wú)線測(cè)釬則不需要冗長(zhǎng)的數(shù)據(jù)線，它直接通過(guò)4G信號(hào)就可以將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳送到本地。利用無(wú)線超聲測(cè)釬可以準(zhǔn)確便捷地測(cè)量出監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的土壤流失厚度，無(wú)線超聲測(cè)釬的安插方法和傳統(tǒng)測(cè)釬相同，如圖2所示。

2土壤侵蝕模數(shù)因素

2.1土壤侵蝕模數(shù)與坡度的關(guān)系為了研究土壤侵蝕模數(shù)與坡度的關(guān)系。在秦嶺段的4個(gè)站點(diǎn)中取商洛市鎮(zhèn)安縣作為試點(diǎn)。分別在平地(坡度為0°)、5°、10°、15°坡面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)計(jì)算，結(jié)果如圖3所示。可以看出隨著坡度的增加，水土流失情況逐漸嚴(yán)重，平緩?fù)恋氐乃亮魇闆r最輕。置越靠近南方，土壤侵蝕模數(shù)逐漸減小。就秦嶺段而言，越靠近北方，土壤流失情況越嚴(yán)重。

3結(jié)語(yǔ)

本文定量研究了陜西輸變電工程秦嶺段水土流失情況的時(shí)空分布特征，并對(duì)不同時(shí)間度、坡度和地理位置等條件下不同土壤侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行了分析，研究結(jié)果補(bǔ)充了秦嶺段山區(qū)土壤侵蝕研究的空白。結(jié)果表明，輸變電工程秦嶺段土壤侵蝕強(qiáng)度受坡度和地理位置的影響;但隨著時(shí)間的增加，侵蝕強(qiáng)度從強(qiáng)烈和中度向輕度和微度轉(zhuǎn)化，說(shuō)明秦嶺段水土監(jiān)測(cè)的設(shè)立對(duì)秦嶺山區(qū)的水土保持發(fā)揮了良好的示范作用。

作者：雷磊 吳健 萬(wàn)昊 王良 王煥郎 姚金雄 楊威 單位：國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院 國(guó)網(wǎng)(西安)環(huán)保技術(shù)中心有限公司 國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司 西安理工大學(xué)電氣工程學(xué)院