新河高速公路边坡水土流失预测

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新河高速公路位于云南省南部山区地带,由于降雨较多且地形复杂,导致公路边坡水土流失严重,经常发生水土流失相关的重大灾害,严重影响了新河高速公路的运营安全,进行实时的水土流失预测对预防因水土流失造成的危害具有极其重要的作用,但是目前国内还没有普遍接受的公路边坡水土流失预测方法。为了实现新河高速公路边坡的实时水土流失预测,并为新河高速公路边坡水土保持措施的布局调整提供参考,本文在对新河高速公路沿线情况进行实地调查及实验分析的基础上,通过地理信息系统等技术建立了基于修正通用土壤流失方程的新河高速公路边坡水土流失预测方法,本文主要研究内容及得出的主要结论如下:1.不同于前人以监测点或者栅格为单元进行预测的方法,本研究以矢量单元作为预测单元进行水土流失预测。通过土壤类型图、地形图、植被覆盖度图、遥感影像图等进行空间叠加完成了预测单元的划分,最终划分出1236个预测单元,每个预测单元的坡度、坡向基本相同,土壤类型、土地利用状况、植被覆盖度和水保措施基本一致。通过预测单元的划分,可以使水土流失预测结果更加精确,更能代表每个边坡的水土流失实际情况,在分析计算时速度更快,并且保证了后期数据管理及维护的方便性。2.通过实地调查取样及室内实验分析测定了新河高速公路沿线各段边坡的土壤可蚀性因子值;在参考前人研究成果并结合径流小区实验研究的基础上,计算得出人工边坡坡长因子的m参数值为0.32,1:1.5坡度条件下人工边坡坡度因子S为7.28,1:1.0坡度条件下人工边坡的坡度因子为14.49,并根据公路沿线地形图及公路设计图完成了新河高速公路沿线各预测单元地形因子的计算;通过遥感影像分析及实地调查完成了新河高速公路沿线各预测单元覆盖与管理措施因子的计算;在参考前人研究及实地调查的基础上完成了各预测单元水土保持措施因子的计算。3.通过收集的历史降雨数据,对历史水土流失情况进行了模拟预测,并同实际监测结果进行了对比,结果显示各监测小区总体平均绝对误差为33.24t.km-2,各监测小区总体平均相对误差为33.96%,各监测小区的均方根误差均比较小,纳什效率系数为0.69,精度分析结果显示预测模型可信度较高。总体上看本文所采用的水土流失预测方法误差较小,预测精度较高,表明本方法能够满足预测需求。4.20年一遇和一年一遇降雨条件下新河高速公路沿线坡面土壤侵蚀量的模拟预测结果可以在一定程度上代表新河高速公路沿线边坡的水土流失风险性。利用自然间断法对预测结果进行分级得出了各个预测单元的水土流失风险性等级,其划分结果可以为公路的水土保持措施布局调整提供一定的参考。不过由于降雨的时空分布是复杂多变的,分析结果不能代表每次降雨条件下的水土流失相关灾害发生的实际风险性,及时利用水土流失预测方法对每次降雨条件下的新河高速公路沿线水土流失情况进行预测对于公路的安全运营仍是非常必要的。
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