本發(fā)明涉及地表高程測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大型湖泊洲灘濕地地表高程動態(tài)變化測量方法。

背景技術(shù)：

目前測量地表高程的常用方法中，人工示蹤沙法、標(biāo)志樁法、核素示蹤技術(shù)和水平標(biāo)志層法均為測量表面高程抬升的方法，因為這些方法都是記錄從地表至一定土壤深度的高程變化，是表面沉積與淺層下陷共同作用的結(jié)果。具體而言：

人工示蹤砂法的成本最高、工作效率卻不高，一次實驗只能獲得一個測點(diǎn)或一條測線的沉積物輸運(yùn)率。測量時不僅需要及時的校正，還要考慮各種干擾鉆孔樣品的生物及非生物因素。該方法還存在著理論上的完美與實際操作上的困難及不確定性之間的矛盾，因此應(yīng)用并不廣泛。

標(biāo)志樁的成本低，操作簡單易行、直觀、技術(shù)要求低，并且一條斷面上可以布設(shè)幾十個點(diǎn)，一個岸段可布多條斷面，目前仍然有較廣的應(yīng)用。但是當(dāng)紅樹林泥炭或有機(jī)泥層較厚時，標(biāo)志樁不能觸及堅固的沉淀物或巖石層，并且標(biāo)志樁本身可能的沉降、埋設(shè)過程中及埋設(shè)后人為因素引起的升降而產(chǎn)生的測量誤差以及標(biāo)桿本身對沖淤的阻礙作用，降低了該測量方法的精度。只有在灘面平坦，物質(zhì)組成變化極小的情況下，標(biāo)志樁是一種簡便有效的觀測方法。

核素示蹤技術(shù)以其獨(dú)有的特點(diǎn)而被越來越多的采用，近年來的研究中主要是利用137cs、210pb和14c法使沉積速率的計算趨于定量化。其中137cs和210pb測年技術(shù)適用于測定較短歷史時期的沉積速率。其通過沉積地層中賦存的年代信息反演近代沉積過程，提供了一種經(jīng)濟(jì)快速且精度較高的方法，被廣泛運(yùn)用于湖泊、河口海岸和海洋現(xiàn)代沉積速率的估算。但是137cs和210pb只有在沉積物樣品不受到擾動或者很少受到擾動的情況下才能真實反映出研究的沉積速率，并且由于二者的局限性，同一地區(qū)的沉積速率需要相互印證。對于更新世末以來的地質(zhì)歷史時期沉積速率的研究，14c法是一種可行而且較為常用的方法，其原理基本同于前兩個，但應(yīng)注意用常規(guī)14c測年所得河口海岸的沉積速率偏小。由于核素示蹤技術(shù)發(fā)展歷史較短，因此許多的示蹤計算模型并不完善，甚至有些方面還未形成能夠得到實際應(yīng)用的模型，難以被廣泛應(yīng)用。

水平標(biāo)志層是采用看得見的標(biāo)志物如長石或磚粉等來測定較短時間的沉積速率，它不僅比較經(jīng)濟(jì)、方便，而且可迅速獲得最近的沉積速率。而水平標(biāo)志層(mh)被定義為沉積速率的測量法，因為mh是通過使用標(biāo)記物質(zhì)來記錄地表的沉淀物沉積量，并沒有考慮淺層沉陷（如紅樹林泥炭物質(zhì)的自我壓緊、有機(jī)物分解或脫水等）的影響。不過，水平標(biāo)志層法在水淹環(huán)境中無法使用，并且用此法在測量地表沉積物淤積時須排除易受侵蝕的地表(長石層會被侵蝕)，否則在部分的侵蝕表面測量會高估沉積物平均垂直增加的速率。

大型湖泊洲灘濕地地表高程受到沉降和沉積增加之間復(fù)雜關(guān)系的直接影響。為湖泊提供水源的上游河流，在匯入湖泊時會攜帶大量泥沙，其水量、流速、泥沙攜帶量等水文特征會影響洲灘濕地沉積過程；洲灘沉積物累積速度也受湖泊整體水文情勢的影響，包括水位變化、水流方向和流速、豐水期和枯水期時間等，會對洲灘濕地產(chǎn)生沉積和侵蝕兩種效應(yīng)。洲灘濕地通常有茂密的濕地植被覆蓋，其枯落物累積會增加沉積量；存在植被的濕地表面沉積程度小于沒有植被的區(qū)域，而植物地下莖產(chǎn)生的生物量使得會改變洲灘濕地沉降特征。極端天氣和水文現(xiàn)象造成大量樹木的死亡，對濕地沉積高程的動態(tài)變化產(chǎn)生影響(大量樹木死亡造成植物根產(chǎn)品減少、土壤有機(jī)質(zhì)自我壓緊、濕地沉積高程下降等)。

目前大型湖泊沉積速率檢測除前述介紹的幾種方法外，主要采用遙感、入湖口泥沙量和湖泊面積來計算，或者采用鉆孔取樣。這類方法同樣存在資金或人力成本高、連續(xù)獲取數(shù)據(jù)較困難、測量深度不足、測量精度較低等問題，最重要的是無法準(zhǔn)確體現(xiàn)洲灘濕地沉降導(dǎo)致的高程變化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大型湖泊洲灘濕地地表高程動態(tài)變化測量方法。

本發(fā)明提供一種大型湖泊洲灘濕地地表高程動態(tài)變化測量方法，其包括如下步驟：

s1），樣點(diǎn)選擇

根據(jù)植物群落的帶狀分布安裝地表高程測量儀，每個樣點(diǎn)設(shè)置2-3個地表高程測量儀，沿垂直于水陸交界線的方向排列，其中第一個地表高程測量儀位于水陸交界線靠近陸地一側(cè)，剩余地表高程測量儀位置根據(jù)植物群落分布確定；

s2），測量，具體包括：

測量過程初始測量和方向選擇：

地表高程測量儀安裝后進(jìn)行初始測量，測量內(nèi)容包括：地面到基準(zhǔn)臺上沿高度、基準(zhǔn)臺上沿到插入式支撐臺上沿高度、地面到插入式支撐臺上沿高度、測量桿長度及第一次地表高程讀數(shù)；還需確定水平測量臂讀數(shù)的固定方向；

地表高程檢測讀數(shù)：

1、將插入式支撐臺安裝在基準(zhǔn)臺的連接器中，然后將水平測量臂放置在插入式支撐臺上，找到固定的測量方向，將水平測量臂調(diào)整水平；

2、下探測量桿，測量桿觸地之后，用小夾子固定避免滑動；

3、將地面上的枯枝、植物或碎石撥開，判斷其是否屬于沉積物；若纖維桿落在無法避開的小洞、樹枝或腳印上，則進(jìn)行記錄；

4、測量水平臂上方測量桿的長度；

5、記錄樣地號、地表高程測量儀編號、日期、測量人；方向號、方位、纖維桿號和纖維桿長度；

6、在其他方向上重復(fù)上述測量步驟；當(dāng)更換測量人或測量桿時，需要進(jìn)行2次重復(fù)測量，以對比其差異性；

測量頻率：

測量在大型湖泊豐水期末期測量1次，枯水期末期測量1次，每年2次；

地表高程數(shù)據(jù)計算：

每個地表高程測量儀每根測量桿的四個方向讀數(shù)取平均值；

s3），水平標(biāo)志層放置

在地表高程測量平臺四角設(shè)置固定的水平標(biāo)志層樣方，面積50cm*50cm，標(biāo)志層厚度1-2cm，每次測量set均需設(shè)置一次水平標(biāo)志層；每2年使用沉積物柱狀采樣器采集土芯，測量標(biāo)志層之間的沉積物厚度；以水平標(biāo)志層讀數(shù)在統(tǒng)計模型中作為地表高程變化數(shù)據(jù)的協(xié)因子。

進(jìn)一步地，所述確定水平測量臂讀數(shù)的固定方向的步驟中，固定方向選擇4個，相互呈90°角，此后每次測量均以這四個方向上的讀數(shù)為準(zhǔn)；若某一方向上地表有異常，則另外增加一個方向。

進(jìn)一步地，步驟s1中，地表高程測量儀安裝后，為避免周邊地面受人為干擾而影響讀數(shù)，還包括建測量平臺或設(shè)置圍欄的步驟，平臺范圍內(nèi)禁止進(jìn)入，防止人為踩踏或其他動物干擾；平臺大小為3m*3m。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的大型湖泊洲灘濕地地表高程動態(tài)變化測量方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

set法可以測量土壤不同深度(1-25m)的地表高程抬升速率。而核素示蹤技術(shù)的巖芯長度在0.5~1.0m范圍內(nèi)，人工示蹤沙法鉆孔取樣的深度一般為lm左右，標(biāo)志樁的插入深度在0.5~2.0m之間。而且整個松散沉積層都會發(fā)生淺層沉陷現(xiàn)象，植物根系和枯落物、地質(zhì)構(gòu)造變化和地下水等因素也導(dǎo)致土壤深層區(qū)域?qū)Φ乇砀叱套兓a(chǎn)生較大影響。因此，插入土壤深度范圍最大的set得到的數(shù)據(jù)也最能體現(xiàn)濕地整體的地表高程變化。此外，set的基準(zhǔn)管足夠長，可以確保基準(zhǔn)管底部位于堅固的沉淀物或巖石層上，為測量提供一個穩(wěn)定的基準(zhǔn)。最后，set測量法成本居中，得到的地表高程抬升數(shù)據(jù)可信度高并且重復(fù)性好。

使用地表高程測量儀(set)測量地表高程變化，使用水平標(biāo)志層測量地表沉積變化，可以得到大型湖泊洲灘濕地淺層沉陷的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。通過建立濕地地表高程測量站點(diǎn)，可以長期監(jiān)測湖泊洲灘濕地的高程變化、預(yù)測其高程變化趨勢，為相關(guān)濕地的管理或恢復(fù)工程提供科學(xué)的依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供大型湖泊洲灘濕地地表高程動態(tài)變化測量方法的測量示意圖；

圖2為本發(fā)明提供大型湖泊洲灘濕地地表高程動態(tài)變化測量方法中使用的地表高程測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-水平臂

2-插入式支撐臺

3-連接器

4-測量桿

5-基準(zhǔn)臺

6-基準(zhǔn)桿

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種大型湖泊洲灘濕地地表高程動態(tài)變化測量方法，其包括如下步驟：

s1），樣點(diǎn)選擇

根據(jù)植物群落的帶狀分布安裝地表高程測量儀，每個樣點(diǎn)設(shè)置2-3個set裝置，沿垂直于水陸交界線的方向排列，其中第一個地表高程測量儀位于水陸交界線靠近陸地一側(cè)，剩余地表高程測量儀位置根據(jù)植物群落分布確定；

s2），測量，請參見圖1和圖2，具體包括：

測量過程初始測量和方向選擇：

地表高程測量儀安裝后進(jìn)行初始測量，測量內(nèi)容包括：地面到基準(zhǔn)臺5上沿高度、基準(zhǔn)臺5上沿到插入式支撐臺上沿高度、地面到插入式支撐臺上沿高度、測量桿長度及第一次地表高程讀數(shù)；還需確定水平測量臂讀數(shù)的固定方向；

地表高程檢測讀數(shù)：

1、將插入式支撐臺安裝在基準(zhǔn)臺5的連接器中，然后將水平測量臂放置在插入式支撐臺上，找到固定的測量方向，將水平測量臂調(diào)整水平；

2、下探測量桿，測量桿觸地之后，用小夾子固定避免滑動；

3、將地面上的枯枝、植物或碎石撥開，判斷其是否屬于沉積物。若纖維桿落在無法避開的小洞、樹枝或腳印上，則進(jìn)行記錄；

4、測量水平臂上方測量桿的長度；

5、記錄樣地號、地表高程測量儀編號、日期、測量人；方向號、方位、纖維桿號和纖維桿長度；

6、在其他方向上重復(fù)上述測量步驟；當(dāng)更換測量人或測量桿時，需要進(jìn)行2次重復(fù)測量，以對比其差異性；

為了提高測量精確度，盡量保持同一測量人；測量人需要建立一個標(biāo)準(zhǔn)來判斷是否真正接觸到了沉積物表面；

測量頻率：

測量在大型湖泊豐水期末期測量1次，枯水期末期測量1次，每年2次；

地表高程數(shù)據(jù)計算：

每個地表高程測量儀每根測量桿4的四個方向讀數(shù)取平均值；由此單個set裝置地表高程讀數(shù)就有9個重復(fù)，用以計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差；分布于不同植被帶的set數(shù)據(jù)用以比較水分梯度或植被造成的差異；分布于湖泊不同區(qū)域的set數(shù)據(jù)用以比較水文變化和淤積速率變化造成的影響。

s3），水平標(biāo)志層放置

在地表高程測量平臺四角設(shè)置固定的水平標(biāo)志層樣方，面積50cm*50cm，標(biāo)志層厚度1-2cm，每次測量set均需設(shè)置一次水平標(biāo)志層；每2年使用沉積物柱狀采樣器采集土芯，測量標(biāo)志層之間的沉積物厚度；以水平標(biāo)志層讀數(shù)在統(tǒng)計模型中作為地表高程變化數(shù)據(jù)的協(xié)因子。

進(jìn)一步地，所述確定水平測量臂讀數(shù)的固定方向的步驟中，固定方向選擇4個，相互呈90°角，此后每次測量均以這四個方向上的讀數(shù)為準(zhǔn)；若某一方向上地表有異常，則另外增加一個方向；

進(jìn)一步地，步驟s1中，地表高程測量儀安裝后，為避免周邊地面受人為干擾而影響讀數(shù)，還包括建測量平臺或設(shè)置圍欄的步驟，平臺范圍內(nèi)禁止進(jìn)入，防止人為踩踏或其他動物干擾；平臺大小為3m*3m。

請參見圖1和圖2，上述測量方法中，采用地表高程測量儀（set），set裝置結(jié)構(gòu)及其功能如下：

水平測量臂1：用于支撐測量桿、保持測量桿垂直于地面以及固定測量方向。

測量桿2：共9根，用于下探至地面，確定地表高程讀數(shù)。

插入式支撐臺3：用于支撐水平測量臂，與測量臂共同確定固定測量方向。

連接器4：用于連接插入式支撐臺和深入地下的基準(zhǔn)桿。

基準(zhǔn)臺5：用于固定連接器，支撐連接器與插入式支撐臺。

基準(zhǔn)桿6：深入母巖層或深層沉積物，用于保持地表高程測量的基準(zhǔn)高度。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的大型湖泊洲灘濕地地表高程動態(tài)變化測量方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

set法可以測量土壤不同深度(1-25m)的地表高程抬升速率。而核素示蹤技術(shù)的巖芯長度在0.5~1.0m范圍內(nèi)，人工示蹤沙法鉆孔取樣的深度一般為lm左右，標(biāo)志樁的插入深度在0.5~2.0m之間。而且整個松散沉積層都會發(fā)生淺層沉陷現(xiàn)象，植物根系和枯落物、地質(zhì)構(gòu)造變化和地下水等因素也導(dǎo)致土壤深層區(qū)域?qū)Φ乇砀叱套兓a(chǎn)生較大影響。因此，插入土壤深度范圍最大的set得到的數(shù)據(jù)也最能體現(xiàn)濕地整體的地表高程變化。此外，set的基準(zhǔn)管足夠長，可以確保基準(zhǔn)管底部位于堅固的沉淀物或巖石層上，為測量提供一個穩(wěn)定的基準(zhǔn)。最后，set測量法成本居中，得到的地表高程抬升數(shù)據(jù)可信度最高并且重復(fù)性好。

使用地表高程測量儀(set)測量地表高程變化，使用水平標(biāo)志層測量地表沉積變化，可以得到大型湖泊洲灘濕地淺層沉陷的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。通過建立濕地地表高程測量站點(diǎn)，可以長期監(jiān)測湖泊洲灘濕地的高程變化，預(yù)測其高程變化趨勢，對相關(guān)濕地的管理或恢復(fù)工程提供科學(xué)的依據(jù)。

以上對本發(fā)明所提供的大型湖泊洲灘濕地地表高程動態(tài)變化測量方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。