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关于开展地文监测的初步设想

2012-08-15河南省安阳水文水资源勘测局

河南水利与南水北调 2012年5期
关键词:水准勘测水文

□徐 斌(河南省安阳水文水资源勘测局)

1.地文和地文监测

地文也可称作地文景观,是地球内、外营力长期综合作用于地球岩石圈而在地表面或浅地表存留下来的各种现象与事物的总称。地文监测就是在这些地文景观中选取具有代表性的点、事物或区域进行长期定时、定点监测,也包括对一些突发地质事件(地震、火山、崩塌、洪水、泥石流等)进行实地勘测。

2.地文监测的目的和意义

地球自形成以来,地文景观就从未停止其变化和发展。今天所看到的地文景观只是它的全部运动和发展过程中的一个阶段。地文监测的历史几乎一片空白,《徐霞客游记》之所以珍贵,正是因为稀缺,然而那本书上的记录远远不能满足对地文研究的需要。随着科学技术的发展,人们对自然的不断探索,地文监测也势在必行。可以从现在开始,对中国的地文景观进行一次全方位的普查,根据各方研究成果,找到具有代表性的控制点作为监测点(监测点表示需测量的点、线、面、事物或区域),对这些监测点进行设置、建档、保护、勘测工作。以现在作为一个节点,经过一段较长时期的监测,结合水文、地震、气象资料,找到各种地文景观变化的速度和规律以及影响其变化的主要因素。根据这些成果,结合岩石断代技术,知道岩石的年龄,知道其变化速度和规律,就能比较客观实际地逐步还原其不同时期的景观特征。同时也可以向后推演其未来发展的方向,为社会各部门的决策提供具有权威的地文资料,这对于社会各方面的建设具有实际而深远的意义。

3.地文监测点的设立

地文监测点的设立应尽量避开有过多人为影响的区域,设立应避免与其他部门的建设规划相冲突,一经设立,其他建设规划应避免与之发生冲突,这就有一个建立相关保护性法规的问题。根据地文监测的目的,监测地点应选在以下这些范围。一是,崖壁,如贵州有些地方的山体经过风化其中的卵形石会自动掉落,太行山赞皇县境内的赤壁长墙,主要是监测崖壁的剥蚀退化速度;二是,峡谷和裂隙,主要是监测各种地貌上峡谷和一线天景观以及大型的裂隙,监测其宽度和深度上的变化;三是,断裂带,如秦岭和骊山地区的抬升,主要是监测各断裂带间的高程变化;四是,河床,如渭河的缓慢改道,如泰宁河床上的万洞景观,在很多地方的河床上都有高位冲刷痕迹,这些痕迹可能是因为古代水流量大也可能是河床的不断下切,这主要是监测河床的改道速度和原因以及河床断面的变化;五是,沉降,如甘肃的沙湖,主要监测该区域沉降速度及其范围的大小变化;六是,山峰,如湖南的张家界和云南的石林,主要监测其高度和围度的变化,也就是风雨侵蚀对其形态变化的影响;七是,冰川,如四川甘孜藏族自治州境内的海螺沟,主要监测冰川冰厚度和边界的变化;八是,溶洞,我国的喀斯特地貌分布十分广泛,溶洞随处可见,可主要监测其洞深和洞体断面的变化,监测石钟乳和石笋的高度、围度变化;九是,沙漠和草原,主要监测这些区域的范围以及沙层深度的变化。

4.地文监测点的测量

虽然地文景观每时每刻都在发生着变化,但其变化量很微小,在对它们进行测量时,可能呈现四种情形,增长、减少、不变和反复,这就要求测量工作一定要细致、求实。对测量工具的精度要求很高,主要有游标量具、螺旋测微量具、测距量具、水下测深量具、经纬仪、全站仪、三维扫描仪、影像仪器、钻孔工具、指南针和气温计等。测量时间一般一年一次,可以根据监测点的变化特点增减,如冰川和沙漠的监测可视情况增加测量次数,单个监测点的测量时间应固定,前后相差不可超过15天。视情况每隔一到两个月对监测点巡查一次,查看监测点有无被扰动,有无突发地质事件影响,有无明显变化等,并填写巡查记录和拍照。要对监测点进行测量,首先要有参照物或固定点,这就必须埋设水准点,具体标准可参照水文水准点的埋设。对于山体上的固定点,可先钻孔,灌浆,安放固定点,灌浆。

对于崖壁、峡谷和裂隙,可在距测量面20~50m内埋设水准点,根据情况可设置多处测量面。测量时,在定好位置的地方紧贴测量面放一块1m×1m的平板,以平板中点作为测量点。对于河床也可选多个测量断面,可在距断面两端以外20~50m内各埋设一水准点,根据断面上地形特点布设测点。对于断裂带,水准点可分别埋设于不同的断裂区间上,可相距500~1000m设置多个水准点,对这些水准点进行联测。对于沉降区,可距沉降区边缘1000m和2000m处各埋设一个水准点,过沉降中心布设一条或多条测线,测线两端可各埋设一个固定点,在测线上均匀布设测点。对于山峰和溶洞(包括石钟乳和石笋),其水准点埋设在监测点50~500m即可,峰状体的高度可以精确测量,围度的测量可以根部为基准,根据其形态在各高度上布设围度测线,围度测线的位置一经确定一般情况不可再更改。对于冰川,可在其各方向边界外50~500m处埋设水准点,监测其范围变化,可在冰体面上选多处测量点,钻直径为1cm、深50cm的孔,插埋一根直径1cm、长60cm有刻度的白色塑料棒,并在两侧山体上作标记确定塑料棒的现在位置,可用来监测冰川冰厚度变化和移动速度。对于沙漠和草原,可在距其边缘500~1000m处埋设水准点,可在各方向上分别埋设,在沙漠边缘及其纵深可根据实际情况和需要埋设沙尺,沙尺即类似水文水尺的用来监测沙层深度变化的设施,也可用水文水尺代替,其长度以测量点埋深和沙层深度而定,以能够高出现有沙层面1~2m为准,最小刻度为cm。对监测点的每次测量都要有相应的影像资料,这是地文监测的另一项主要内容。为了反映监测点的变化,拍摄影像的地点也应该是固定的。这些地点的选择应以能拍摄到监测点全貌或主要部分为标准,特别是对崖壁、峡谷、裂隙、山峰和石钟乳、石笋的拍摄,这些用于拍摄的地点也应埋设水准点,每次拍摄时,镜头距水准点的高度也应固定。用于拍摄的水准点可与测量水准点重合。上述所有水准点,都可根据当地地理、地质条件选择与其合适的距离埋设一个比对水准点,作为校测和备用,两者间的方位、距离和高差都要有准确记录。

5.地文监测与相关领域

简单地说,大地测量和地理信息系统是一种宏观意义上的测量,不能达到对地文研究的条件和要求。地文监测与之相比有三个明显的特点:一是,针对性,地文监测有专一的目的,就是通过对地文景观精准的勘测,得到真实确凿的数据,进而科学实际地推演地文变化;二是,具体性,相对其它领域关于面的测量,地文监测是一种点的测量,通过对一个一个监测点系统严密的勘测,达到以点控面的目的;三是,灵活性,地文监测是实地勘测,是以监测点为主,同时对经过的沿途以及其周边区域发生的地质事件也可随时监测到、记录到,是一种全时空的地文日志。关于水文、地震和气象监测,虽然这些都是很专业的工作,但都对地文监测有较大影响,作地文资料分析时需要参照这几方面信息进行。以上这些相关领域和地文监测都是相辅相成的关系。

6.地文监测的实施主体与可行性

地文监测工作与水文勘测工作有很多相似之处,都是对监测点进行长期定时定点测量,都是野外作业,监测点分布都很广泛,使用的仪器和技术有很多相同之处,测量内容有很多相同之处。水文是一种循环变化的过程,变化迅速而随机,有明显的季节性规律。地文是一种以单向变化为主的过程,一般变化都很缓慢,有少量的随机性。因此,每年一次的地文勘测可以安排在汛期过后的9到11月份完成,这样不影响原有水文勘测工作的正常进行。利用现有的水文站网、人员和仪器,再增加一些必需的设备和工具,经过少量培训,就可以顺利开展地文监测工作。综上所述,地文监测工作可以并入水文勘测工作中。

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