水土保持监测关键技术探究论文_罗雄飞

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摘要:水土流失对于生态环境造成了较大的破坏,因此对于水土保持的工作成为当前共同关注的课题。依托于某省的水土流失现状调查分析,文章对于水土保持的工作和研究进行了介绍,然后针对某省的水土流失现状从流失面积和空间分布方面进行了介绍,接着对水土流失危害和特点进行分析,最后从不同方面介绍了水土保持监测的主要技术,文章研究对于未来类似工程提供一定的工程经验。

关键词:水土流失;现状分析;动态监测;

0 引言

某省水利厅2015年进行的水土流失相关调查结果显示,在某省中发生的水土流失面积已经达到了33 472.19 km2,占据着国土总面积的20%以上。分析水土流失所造成的损失,能够发现轻度损失面积共计12 296.27 km2,中度损失面积共计为10 381.80 km2,重度损失面积则是7 526.54 km2,极重度损失面积2 043.37 km2,重度损失面积1 224.21 km2。正是基于这样的结果,针对于水土流失的基本情况做出了合理的分析,明确现阶段水土流失的整治情况,需要积极的从实际出发,减轻局部地区产生的风蚀影响。相关的数据报告显示,水土流失面积占据到水土流失总面积的99%以上,风蚀面积占据水土流失总面积的0.55%。

根据水土流失的发展趋势而言,如不及时采取有效措施,将会对于流失地区造成较为严重的安全问题,因此针对水利工程的建设,需要做好水土保持工作,减轻下游洪涝、泥沙淤积和干旱的威胁,同时可以大大提高土地的生产效率,提高劳动效率,对于提升环境容量,缓解人地矛盾,推动江西地区尤其是面临水土流失区域具有十分重要的意义。各类水利设施的建设的开展,造成的水土流失防治和水土保持的监测成为当前国内外共同关注的话题。

1 水土保持监测技术概述

1.1 水土保持监测概念

对于水土保持的监测,即是对于发生水土流失的原因、现状和环境因素进行监测。在进行监测数据采集的同时,需要对被监测对象进行分析,同时水土保持的监测需要对于数据进行专业性的分析,并从分析数据中得到水土流失的因素和流失过程。从20世纪70年代开始,水土保持工作开始走向规范化、自动化和系统化的发展道路,尤其是计算机技术和3S技术在水土保持监测方面的应用,使得水土保持监测工作由此进入新的发展时期。同时国家和水利部门相继出台一系列技术规程,有效推动了全国水土流失预防、治理、设计和监测的工作。

1.2 国内外水土保持监测技术研究现状

经过近百年的发展,国内外水土保持监测技术已经收获了较为长远的进步和发展,现阶段开始趋向于多学科的有效交叉,主张在合理运用的过程中真正发挥出相关技术的应用优势。较为常见且使用较为广泛的技术举措就是径流图法和人工模拟降雨法。径流图法相较于其他的方式来说具有操作简便、重现性好等优势之处,因此被广泛的运用至室内试验和田间水土保持监测工作中。自1950年以来,Wischmeier等人在美国已经展开了相应的收集和分析工作,针对于获取到的数据信息等加以利用,适当提出通用土壤流失方程USLE,并在1978年发布了新版本,已成为使用最广泛的模型预测表面侵蚀和细沟侵蚀。然而,要准确地对相关因素的动态变化、影响因素在侵蚀过程中的作用以及人类活动的影响做出反应并不现实。在1986年,美国农业部等不同的单位开始积极联合到一起,将重点放置于物理过程的新一代土壤侵蚀预测模型WEPP上。

2 某省水土流失现状分析

根据我国水土流失类型划分,某省水土流失是水土流失的主要类型,主要分布在某省各类母质土壤上。以下分别从流失面积和空间分布方面进行介绍。

2.1 各级侵蚀强度水土流失面积情况

在全省水土流失的总面积显示图中,能够清楚地看到关于不同程度的划分,轻度、中度、重度、极重度和重度水土流失分别占水土流失总面积的7.36%、6.21%、4.51%、1.22%和0.73%。土壤侵蚀总面积的百分比如图1所示。强侵蚀面积10 794.12 km2,占水土流失总面积的32.25%,占水土流失总面积的6.46%。中度侵蚀12 247.49 km2,中度侵蚀所占据的面积是10 314.76 km2,重度侵蚀7 463.48 km2,重度侵蚀所占据的面积是2 039.38 km2。风蚀区轻度侵蚀所占据的面积为48.78km2,中度侵蚀实际占据到的面积是67.04 km2,重度侵蚀的面积共计63.06 km2,重度侵蚀的面积总计为3.99 km2。

图1 全省水土流失强度结构图

3 水土流失及水土保持监测分析

水土流失是生态环境发生恶化的主要形式,多数出现在土地退化和生态环境恶化到一定程度之后,以下针对水土流失的检测问题和水土流失的危害进行分析。

3.1 水土流失危害分析

随着水土保持监测工作的发展,在监测技术上也有较大的发展和突破,同时监测数据和结果也更加精确,对于水土流失的监测积累了大量的数据,根据现场调研和查阅文献资料,当前水土流失主要产生以下危害:

3.1.1 水土流失造成土地生产力下降

根据调查分析,我国水土流失面积高达150万km2,每年流失土壤50亿t,流失的氮、磷和钾等土壤元素高达4 000万t,经济损失达到24亿元。

3.1.2 造成河道、护坡和水库等区域淤积

某省虽然水土流失并不太严重,但是根据调研可知,省内不同水系的河床普遍增高了0.10~0.20 m,内河通航里程相比上世纪减少了近500 km,同时湖水面积也由于水土流失造成的淤积而减少了近10%,更为严重的是,部分湖泊流域由于淤积造成水面升高,丧失了对于长江分洪调节的作用,造成较为严重的生态问题。

3.1.3 污染水质且影响生态平衡

当前某省乃至全国均存在江河、湖泊的水质较为严重的污染问题,而水土流失是造成水质污染的重要诱因,当前长江水质污染问题即为水土流失造成污染的典型例子。

3.2 水土流失特点分析

依照某省的实际情况加以分析,水土流失存在着较为明显的特征:

3.2.1 水土流失的面积较大

目前来看,某省的水土流失面积共计为3.35万km2,占据到土地总面积的20%以上。

3.2.2 较为繁琐的侵蚀类型

在某省中,水力侵蚀、风力侵蚀等不同的类型相互作用在一起,加之多种母质发育的土壤也存在着水土流失等问题,呈现出各异的特点。

3.2.3 崩岗侵蚀点多面广

崩岗侵蚀最为严重。在某省中,共有4.81万处,实际占据到的侵蚀面积总计为206.74 km2,呈现出极大地强度,土壤本身的流失情况较为严峻,全省强烈及强烈以上的水土流失面积占据到1.08万km2,实际占比达到了30%以上。

4 水土保持动态监测主要技术分析

4.1 三维激光扫描系统

三维激光扫描系统的工作原理是利用大量高精度点云三维数据,通过发射和接收脉冲激光能够及时的将被测物体的彩色三维景观合理的再现。三维激光扫描仪能够清楚地分析出被监测区域土壤侵蚀的基本情况,针对于相关的侵蚀信息展开合理的分析,解读坡面土壤的侵蚀量,快速监测废弃土壤和矿渣量,测量精度高。

4.2 红外测距仪

现阶段,借助于相对普通的红外测距仪能够及时将被监测的对象实际情况加以反馈,如涉及到的水平、斜交距离等,在直线生产建设项目中发挥出了较为重要的影响,可以实现较为可观的监测。一般来说,红外测距仪重点是用来合理测量项目的长度和宽度,它还可以测量站点的面积和体积如土地被丢弃的土壤和渣滓等。

4.3 基于普通数码相机的摄影测量技术

该技术的主要目标是生产建设项目的水土保持监测。分析现阶段运用到的普通数码相机情况,能够清楚地了解到在其运用的时候所表现出的基本优势之处,那就是在确保相应的条件得到满足的情况下,将人力、物力、财力等适当的节省,稳步的提升相应的工作实效性。

4.4 无人机遥感航测技术

无人机遥感系统是现代技术运用中诞生的产物,属于第三代遥感平台。通过将其适当的运用起来,能够及时分析出建筑工程水土保持空间信息,在合理进行采集、处理并使用的过程中,完成较为可靠的监测和概括。借助于拥有着高分辨率的遥感图像或无人机监测手段可及时将相关的图像结果加以获取,适当的与地面观测及调查工作相互联系,完成对相关项目的全过程监管,实现全面覆盖的动态化监测。

5 结论

文章首先进行了水土保持监测的概念和目的介绍,然后针对我国水土流失的危害和当前水土流失的监测问题进行了分析,并对水土保持的动态监测的要求进行了介绍,最后从三维激光扫描系统、红外测距仪、摄影测量技术、GPS全球定位技术和污染及遥感航测技术等方面介绍了水土保持动态监测的主要技术,文章系统研究了水土保持和水土保持监测,对于未来类似工程的水土保持治理和监测工作提供一定的经验。

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论文作者:罗雄飞

论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期

论文发表时间:2019/9/22

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