隧洞影響區(qū)植被生長(zhǎng)用水測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境巖土工程技術(shù)測(cè)試領(lǐng)域，尤其是隧洞影響區(qū)內(nèi)植被生長(zhǎng)用水量測(cè)試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在環(huán)境巖土工程領(lǐng)域，工程建設(shè)引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。許多工程項(xiàng)目如水利、交通等工程的隧洞修建，會(huì)因改變地下水平衡、導(dǎo)致植被生態(tài)功能破壞而影響工程建設(shè)區(qū)的整體生態(tài)環(huán)境發(fā)展的協(xié)調(diào)性。
[0003]水在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色，貫穿于大氣一植被一土壤一巖石系統(tǒng)，是物質(zhì)傳承和能量輸運(yùn)的介質(zhì)。流域地下水平衡是維持區(qū)內(nèi)植被生態(tài)功能的基礎(chǔ)。尤其在山高坡陡的西南地區(qū)，針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中因隧洞修建改變地下水平衡、導(dǎo)致植被生態(tài)功能破壞問(wèn)題，研究隧洞影響區(qū)內(nèi)植被生長(zhǎng)用水量，顯然是有意義的。
[0004]2010年第2期的《水土保持學(xué)報(bào)》第44-47頁(yè)公開(kāi)的“模擬降雨地表徑流污染物輸移規(guī)律試驗(yàn)研究”，研究了人工降雨條件下地表徑流運(yùn)移規(guī)律。2014年第4期的《鐵道建筑》第54-57頁(yè)公開(kāi)的“隧洞開(kāi)挖后滲流量影響因素分析”，對(duì)隧洞滲流的影響因素進(jìn)行了深入分析。以上的一些研究對(duì)于預(yù)測(cè)隧洞影響區(qū)內(nèi)植被生長(zhǎng)用水量有一定的借鑒和參考意義，然而并不能定量的評(píng)價(jià)隧洞開(kāi)挖對(duì)植被生長(zhǎng)的影響。而現(xiàn)有的植物生長(zhǎng)物理模型試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，主要依據(jù)農(nóng)作物的田間試驗(yàn)，又未考慮到隧洞等地下洞室滲流對(duì)植物生態(tài)功能的影響，必然與實(shí)際情況有著一定的差距?，F(xiàn)有隧洞等地下工程生態(tài)影響評(píng)估中，大都忽略了隧洞等地下洞室滲流對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，且沒(méi)有對(duì)二者之間關(guān)系進(jìn)行定量研究的先例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有植物生長(zhǎng)物理模型試驗(yàn)測(cè)試方法欠缺對(duì)隧洞等地下洞室滲流影響之考慮的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種相對(duì)更為準(zhǔn)確的隧洞影響區(qū)植被生長(zhǎng)用水測(cè)試方法。
[0006]本發(fā)明的測(cè)試方法是基于以下假設(shè):忽略植被蒸騰作用、大氣濕度、溫度等因素的影響，則隧洞影響區(qū)降雨量為該區(qū)地表徑流量、隧洞影響區(qū)滲流量和植被生長(zhǎng)用水量三者之和。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:隧洞影響區(qū)植被生長(zhǎng)用水測(cè)試方法，包括設(shè)計(jì)制作植物種植模型和降雨模擬裝置，還包括根據(jù)相似原理制作的隧洞滲流模型，隧洞滲流模型包括模型邊界和填充在模型邊界內(nèi)的模擬滲流地質(zhì)材料，模擬滲流地質(zhì)材料內(nèi)設(shè)有隧洞模擬裝置，所述植物生長(zhǎng)模型為與隧洞滲流模型尺寸匹配的斜坡模型，斜坡模型設(shè)置于隧洞滲流模型上，在對(duì)應(yīng)斜坡模型低端的模型邊界頂面上設(shè)有集水槽，隧洞滲流模型的底部設(shè)有滲水收集裝置，在斜坡模型上進(jìn)行植被種植，利用降雨模擬裝置人工降雨，集水槽收集坡面徑流，滲水收集裝置收集隧洞滲流模型滲水，據(jù)此測(cè)試植被生長(zhǎng)用水量。
[0008]所述隧洞模擬裝置包括隧洞模擬管、一步模擬管和二步模擬管，隧洞模擬管預(yù)設(shè)于模擬滲流地質(zhì)材料中，其位于模型邊界內(nèi)的那段管壁上隨機(jī)分布有滲水孔，其一端管口露于模型邊界以外，為出水端口，一步模擬管的外徑與隧洞模擬管的內(nèi)徑相匹配，其與隧洞模擬管的開(kāi)孔管段對(duì)應(yīng)的管壁上隨機(jī)布置有少量漏水孔，二步模擬管的管壁無(wú)孔，其外徑與隧洞模擬管的內(nèi)徑相匹配；首先利用隧洞模擬管和一步模擬管模擬隧洞開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行測(cè)試，然后利用隧洞模擬管和二步模擬管模擬隧洞襯砌處理過(guò)程進(jìn)行測(cè)試。
[0009]所述隧洞模擬管露于模型邊界以外的管段內(nèi)壁加工有內(nèi)螺紋，一步模擬管和二步模擬管的全部管壁上均加工有與所述內(nèi)螺紋匹配的外螺紋。
[0010]所述斜坡模型由底層的斜坡碎石層和其上的覆土層組成。
[0011]在隧洞滲流模型上分別布置具有不同設(shè)定坡度、設(shè)定覆土層厚度及選定植物的植物生長(zhǎng)物理模型，進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。
[0012]用于對(duì)比測(cè)試的種植植物為銀杏、油松、扁竹、棕樹(shù)之一或其中至少兩種的混合。以上植物為西部山區(qū)的常見(jiàn)植物，尤其適合于西部山區(qū)的施工評(píng)價(jià)研究時(shí)應(yīng)用。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:能夠定量評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)用水量與降雨量、地表徑流量和隧洞滲流量之間的關(guān)系，從而揭示隧洞施工過(guò)程對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，為施工現(xiàn)場(chǎng)的植被生態(tài)健康保護(hù)提供工程依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明方法的原理示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明方法所用模型在未填充任何地質(zhì)模擬材料時(shí)的示意圖。
[0016]圖3是隧洞模擬管的示意圖。
[0017]圖4是一步模擬管的示意圖。
[0018]圖5是一■步I旲擬管的不意圖。
[0019]圖6是本發(fā)明可以應(yīng)用的降雨模擬裝置的示意圖。
[0020]圖中標(biāo)記為:1_斜坡模型，2-集水槽，3-隧洞滲流模型，4-隧洞模擬裝置，5-降雨模擬裝置，8-隧洞模擬管，9- 一步模擬管，10- 二步模擬管，11-碎石層，12-覆土層，13-滲水孔，14-漏水孔，31-模型邊界，32-模擬滲流地質(zhì)材料，33-排水管，41-滲水孔，42-出水端口，51-水表，52-控制閥，53-水壓表，54-噴頭，55-支管。h_覆土層厚度，α -坡度，L1-隧洞模擬管的開(kāi)孔管段長(zhǎng)度，L2-隧洞模擬管的露出段長(zhǎng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本發(fā)明的隧洞影響區(qū)植被生長(zhǎng)用水測(cè)試方法，所應(yīng)用的測(cè)試裝置是:根據(jù)相似原理制作的隧洞滲流模型3，隧洞滲流模型3包括模型邊界31和填充在模型邊界31內(nèi)的模擬滲流地質(zhì)材料32，通常依據(jù)隧洞直徑的6倍以上來(lái)確定隧洞影響區(qū)的范圍，而模型邊界31可在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大并為建模方便進(jìn)行調(diào)整，模擬滲流地質(zhì)材料32可以根據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境具有相似滲流特性的原則確定和選擇材料，模擬滲流地質(zhì)材料32內(nèi)設(shè)有隧洞模擬裝置4，根據(jù)通常的植被恢復(fù)措施，所述植物生長(zhǎng)模型為與隧洞滲流模型3尺寸匹配的斜坡模型1，為較準(zhǔn)確的模擬通常的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)狀況，斜坡模型I由底層的斜坡碎石層11和其上的覆土層12組成，斜坡模型I設(shè)置于隧洞滲流模型3上，在對(duì)應(yīng)斜坡模型I低端的模型邊界31的頂面上設(shè)有集水槽2，集水槽2的位置不高于覆土層12的低端位置，確保用集水槽2能夠全面地收集坡面徑流，并計(jì)量波面徑流量，隧洞模擬裝置4包括隧洞模擬管8、一步模擬管9和二步模擬管10，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于隧洞開(kāi)挖、襯砌處理施工全過(guò)程的模擬，隧洞模擬管8預(yù)設(shè)于模擬滲流地質(zhì)材料32中，其位于模型邊界31內(nèi)的那段管壁上隨機(jī)分布有滲水孔13，模擬開(kāi)挖前具有滲流結(jié)構(gòu)的狀況，其一端管口露于模型邊界31以外，為出水端口，用于經(jīng)由隧洞模擬裝置4滲流的收集，一步模擬管9的外徑與隧洞模擬管8的內(nèi)徑相匹配，其與隧洞模擬管8的開(kāi)孔管段對(duì)應(yīng)的管壁上隨機(jī)布置有少量漏水孔14，所述的少量指相對(duì)于滲水孔而言，數(shù)量更少，分布密度更小，模擬開(kāi)挖過(guò)程中初步處理但仍然有通過(guò)隧洞的少量滲流量的狀況，