降雨对工程弃渣坡面径流泥沙含量变化的影响

第１期　２０１０年３月　山西水土保持科技　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｎｏ．１　Ｍ８１＂．２０１０　口试验研究　降雨对工程弃渣坡面径流泥沙含量变化的影响　柳小强　李洪涛　（１西南林学院环境科学与工程系　２昆明龙慧工程设计咨询有限公司）　摘要：对工程弃渣坡面径流泥沙含量进行观测分析结果表明：降雨量与研究点径流泥沙含量之间的　相关性较差只有降雨量与原始弃渣坡面径流泥沙含量间呈显著的相关关系，相关系数为０．７９２。通过Ｔ检　验，发现降雨量与原始弃渣坡面径流泥沙含量、客土覆盖坡面径流泥沙含量之间均有显著的差异，非标准化　回归模型为：Ｙ＝１０．０９３＋１３．１３４Ｘ　一０．３８６Ｘ２，标准化回归模型为：Ｙ＝０．８０３Ｘ１—０．０５２Ｘ２。　关键词：降雨　工程弃渣坡面　泥沙量　统计分析　中图分类号：Ｓ１５７．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８－０１２０（２０１０）Ｏ１－００１０－０４　随着国民经济的快速发展，基础设施建设蓬勃　尺寸统一为水平投影面积５×１０　ｍ。径流泥沙含量　推进，由此产生的工程弃土弃渣成了新的重要的水　采用比重法测定。各径流小区基本情况见表１。　土流失源。在影响土壤流失的诸因子中，降雨是最　表１径流小区基本情况　主要的。工程建设产生的弃土弃渣松散堆积在弃渣　场内，在降雨及渣土自身重力的作用下，遇降雨极易　流失而进入河道，导致河道泥沙含量发生变化。因　此，分析弃渣坡面在不同降雨作用下的径流泥沙含　量变化，对减少弃渣坡面水土流失，稳定堆积边坡具　运用ＳＰＳＳ１　１．５统计分析软件对观测所得数据　有重要的现实意义。　进行处理，对工程原始弃渣直接绿化坡面和客土覆　盖后绿化坡面的降雨量与泥沙含量的关系进行相关　ｌ研究区概况　分析。　研究区属滇西纵谷山原区的中甸、大理高中山　峡谷地貌单元，属亚热带季风气候，河谷“焚风效　３　结果分析　应”明显，多年平均降水量９３８　ｍｍ。土壤容重分别　在雨季来临之前，通过对修建处理后的径流小　高于原地貌灌草丛土壤和农田土壤的ｌ８．８１％和　区撒播猪屎豆、旱地早熟禾、狗牙根、余甘子、车桑子　３９．５３％。工程弃渣渣场的表层渣体都较粗，　等混合牧草种子进行植被恢复，在雨季观测径流泥　＞１０　ｍｍ粒径的颗粒重量百分比为４５．０９％，　沙含量的变化情况，分析降雨与工程弃渣坡面径流　＞５　ｍｍ粒径颗粒的重量百分比达６４．５３％。研究的　泥沙含量之间的相关关系。　典型弃渣场位于工程区岸坡台地上，堆渣总容积为　３．１描述性统计量　４１０×１０　ｍ　，堆渣高程为１　３０３～１　３９０　ｍ，设计坡比　首先，选择变量（降雨量、原始弃渣坡面径流泥　为１：１．５。　沙含量、客土覆盖弃渣坡面径流泥沙含量）进行频　２研究方法　数分析，获得对变量的内部结构以及分布特征的最　直观认识（见表２）。　工程弃渣坡面土壤侵蚀量采用径流小区定位观　从表２可以看出，各个变量的有效值均为２０，　测法进行。小区选择坚持水土保持措施类型的典型　缺失值是０，偏度的值都没有趋近于０，则表明这些　性、地貌类型和部位的代表性、小区尺寸的规范性等　变量分布为非正态。时段降雨量的平均值是　原则。根据项目区施工影响和压占地类的主要类型　１４．９５０　ｍｍ，总和是２９９　ｍｍ；原始弃渣坡面径流泥　及项目区的自然环境条件，设置覆土绿化渣场坡面和　沙含量的平均值是０．４４８　ｇ／Ｌ，总和是８．９６７　ｇ／Ｌ；客　未覆土绿化渣场坡面２个小区。由于地形条件所限，　土覆盖弃渣坡面径流泥沙含量为１．３８９　ｇ／Ｌ，总和是　２７．７７６　ｇ／Ｌ。时段最小降雨量为５．０　ｍｍ，最大降雨　收稿日期：２００９—１０－２６　修回日期：２００９—１２－０５　量为３８．０　Ｆｉｌｍ，原始弃渣坡面径流泥沙含量最大值　・１Ｏ・　２０１０年３月　柳小强等　降雨对工程弃渣坡面径流泥沙含量变化的影响　为２．９８０　ｇ／Ｌ，客土覆盖弃渣坡面径流泥沙含量的最　大值为３．６９４　Ｌ。　表２描述性统计量表　３．２探索性数据分析　对降雨量进行探索性数据分析，结果如下。　首先，进行描述性统计量分析与区间估计，结果　见表３。　观察表３这些数据，不能看出奇异值，因而需要　进一步分析。通过描述性统计量分析与区间估计计　算，查找奇异值。　表３　降雨量基本描述统计表　图１　Ｑ—Ｑ图（降雨量）　图２盒型图（降雨量）　表４降雨量（ｍｍ）的奇异值　表４给出了降雨量的５个最大值和５个最小　值，这些观测值可以看成是奇异值的“怀疑对象”。　从图２的盒型图可以看出有个数据明显的偏大，所　以可以确定这个值是奇异值。　表５　降雨量的正态分布检验　表５给出了降雨量的正态性分布检验结果，柯　尔莫哥洛夫一斯米尔诺夫检验统计量和夏皮罗一威　尔克检验统计量的显著性平均水平均大于０．０５，所　以接受变量的正态分布假设。从图１的Ｑ—Ｑ图中　也可以看出数据大部分是落在直线周围，因此降雨　量服从正态分布。此结果与长期多年降雨的实际分　布情况不符，究其原因，很大程度上是受试验点小区　域气候的影响所致。　３．３单样本ｔ检验　结合以上计算分析，下面对降雨量和原始弃渣　坡面径流泥沙含量进行单样本ｔ检验。假设检验值　为０，表６给出了降雨量和原始弃渣坡面径流泥沙　含量容量（Ｎ）、均值、偏差和平均误差。　表６描述性统计量表　山西水土保持科技　２０１０年第１期　表７单个样本ｔ检验结果　之间不是相关关系。　表９相关关系分析表　从表７可以看出，对于降雨量有ｔ统计量为　７．５５８，自由度为１８，显著性水平（Ｓｉｇ）＝０．０００，小　于０．０５，说明降雨量与统计量值０有显著的差异。　对于原始弃渣坡面径流泥沙含量的ｔ统计量为　２．８３５，自由度为１８，显著性水平（Ｓｉｇ）＝０．Ｏ１１，小　于０．０５，说明原始弃渣坡面径流泥沙含量与统计量　需要说明的是，在以往的试验研究数据处理中，　客土覆盖弃渣坡面的径流泥沙含量与降雨量的相关　性最大，原因在于客土是松散的堆积体，表面土壤遇　降雨极易流失，特别是遇大雨或者暴雨时水土流失　更为严重。而通过对以上的试验数据分析结果可　值０有显著的差异。降雨量总体均值９５％置信度　的估计区间为（９．９１８＋０，１７．５５５＋０）＝（９．９１８，　１７．５５５）；原始弃渣坡面径流泥沙含量总体均值　９５％置信度的估计区间为（０．８１６，０．５４９）。　３．４配对样本Ｔ检验　知，二者相关性特别的小，与常理不符。这与所覆土　的粘性有很大的关系，所覆土为红色粘土，极易形成　结皮。而受结皮的保护，其抗降雨击溅能力较强，因　而水土流失量较小，泥沙含量也与降雨量不成比例，　相关关系不很明显。　从表１０我们可以看出：Ｔ检验的双尾显著性概　分析检验降雨量与原始弃渣坡面径流泥沙含　量、降雨量与客土覆盖弃渣坡面径流泥沙含量、客土　覆盖弃渣坡面径流泥沙含量与原始弃渣坡面径流泥　沙含量有无显著变化（描述性统计量见表８），结果　如下。　表８描述性统计量表　率（Ｓｉｇ）＝０．０００＜＜０．０５，说明降雨量、原始弃渣坡　面径流泥沙含量、客土覆盖坡面径流泥沙含量之间　均有显著的差异。　３．５相关分析　主要对降雨量、原始弃渣坡面径流泥沙含量、客　土覆盖坡面径流泥沙含量的相关性进行了检验（见　表１１）。　从表１　１可以看出，只有降雨量与原始弃渣坡面　径流泥沙含量有显著的关系，相关系数为０．７９２。　从表９我们可以看出：降雨量与原始弃渣坡面　径流泥沙含量的相关系数是０．７９２，非线性关系的　显著性概率（Ｓｉｇ）＝０．０００＜０．０５，说明这两者之间　是相关关系。降雨量与客土覆盖弃渣坡面径流泥沙　含量的相关系数是０．１　１５，非线性关系的显著性概　率（Ｓｉｇ）：０．６４０＞０．０５，说明这两者之间不是相关　３．６回归分析　主要讨论降雨量、原始弃渣坡面径流泥沙含量、　客土覆盖坡面径流泥沙含量是否存在显著的线性相　关。　将降雨量设为因变量Ｙ，原始弃渣坡面径流泥　沙含量、客土覆盖坡面径流泥沙含量分别设为自变　关系。客土覆盖弃渣坡面径流泥沙含量与原始弃渣　坡面径流泥沙含量的相关系数是０．２０８，非线性关　系的显著性概率（Ｓｉｇ）：０．３９２＞０．０５，说明这两者　量ｘ　、ｘ：，相关系数分析过程见表１１，具体回归分析　过程及结果如下（表ｌ２一表１５）。　表１Ｏ配对样本Ｔ检验结果　・Ｉ２・　柳小强等降雨对工程弃渣坡面径流泥沙含量变化的影响　表１１简单相关分析　一显著性水平在０．０１下，认为标记的相关系数是显著的。　表１２描述性统计量表　模型　相关系数（Ｒ）　Ｒ　经调整的Ｒ　估计标准误　据表１５中非标准化系数Ｂ的数值可知，逐步　回归过程中先后建立的一个回归模型是：　模型１　Ｙ＝１０．０９３＋１３．１３４Ｘｌ一０．３８６Ｘ２　据表１５中标准化回归系数Ｂｅｔａ可知，逐步回　归过程中先后建立的一个标准化回归模型是：　模型２　Ｙ＝０．８０３Ｘ，一０．０５２Ｘ，　４结论与讨论　受降雨类型的影响，弃渣场坡面径流泥沙含量　与降雨量之间的关系特别复杂，没有明显的对应关　系；同时，受客土土壤质地等的影响，客土易形成土　回残总　壤结皮，在不同降雨类型条件下，径流入渗和产流比　归差和　例不同，所带走的泥沙也不同，因此数据问差异也没　有规律性。　通过以上的试验数据分析，与该区域多年平均　㈣　降雨、泥沙资料相对比，可以看出本次观测资料的可　２＝２　靠性不高，降雨量与研究点径流泥沙含量之间的相　关性较差。通过分析，只有降雨量与原始弃渣坡面　径流泥沙含量有显著的关系，相关系数为０．７９２。　究其原因，主要为试验系列时间太短，无法正确显现　二者的准确对应关系。　Ｏ　尽管如此，我们也不难看出降雨量与径流泥沙　∞　含量之间的相关关系，只是这种关系的影响因素太　多，表现不太明显甚至于无相关关系。但在剔除部　分影响因子，延长系列观测时间后，这种相关关系应　该是配合较好的。通过Ｔ检验，其双尾显著性概率　（Ｓｉｇ）＝０．０００＜＜０．０５，说明降雨量、原始弃渣坡面　径流泥沙含量、客土覆盖坡面径流泥沙含量之间都　有显著的差异。通过回归分析，根据非标准化系数　Ｂ，建立的一个回归模型是：Ｙ＝１０．０９３＋１３．１３４Ｘ　一０．３８６Ｘ　；根据标准化回归系数Ｂｅｔａ，建立的一个　回归模型是：Ｙ＝０．８０３　Ｘ　一０．０５２　Ｘ，。　参考文献　［１］陈奇伯，黎建强，王克勤，等．水电站弃渣场岩土侵　蚀人工模拟降雨试验研究［Ｊ］．水土保持学报，２００８，２２（５）：　ｌ～４．　［２］柳小强．工程弃土土壤侵蚀人工模拟降雨试验研究　［Ｊ］．亚热带水土保持，２００９，２１（２）：１～５．　［３］黎建强，陈奇伯，王克勤，等．水电站建设项目弃渣　场岩土侵蚀研究［Ｊ］．水土保持研究，２００７，１４（６）：４１～４３．　［４］奚成刚，杨成永，等．铁路工程施工期路堑边坡面产　流产沙规律研究［Ｊ］．中国环境科学，２００２（２）：１７４～１７８．　［５］赵志斌．小型水电站弃渣场水土流失监测方法初探　［Ｊ］．河西学院学报，２００７，２３（５）：５１～５２．　［６］齐红梅，陈奇伯．水电工程建设区生态安全评价指　标体系研究［Ｊ］．中国水土保持，２００９（２）：３９～４１．　［７］奚成刚，杨成永，等．铁路工程建设中重塑坡面单元　产流产沙规律研究［Ｊ］．土壤，２００３（１）：４８～５２．　［８］李智广．开发建设项目水土保持监测［Ｍ］．北京：中　国水利水电出版社，２００８．　作者简介　柳小强（１９８４＿）：男，在读硕士；通讯地址：云南　省昆明市西南林学院２５６＃信箱，６５０２２４