水土流失监测.docx

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水土流失监测

《水土流失与荒漠化监测》课程实习

姓名：

康文棋

专业名称：

水土保持与荒漠化防治

年级：

2007级

学号：

070407006

指导教师：

扬 志 坚

成绩：

二 Ο 一一年一月

专题一：

坡地径流小区的设计及观测方法

一、实习目的

水土流失与荒漠化监测实习是水土保持与荒漠化防治专业教学计划的重要组成部分，通

过专业课程教学实习与生产实践和科学实践的有机结合，目的是使学生能够通过水土保持监

测的野外训练，巩固所学知识，进一步提高学生独立工作和解决实践问题的能力，以适应社

会的需要。

通过加强对坡地径流场小区的建设、维护管理、数据采集和审核整编等环节的控

制，为精确合理的水土保持定点监测数据的获得提供了全面的保障，做好数据整编与成果分

析发布，为生态环境建设提供科学可靠的数据依据。

二、实习时间

2011 年 1 月 4 日——1 月 10 日

三、实习地点

福州金山水土保持科教园、

四、实习主要内容

（1）坡地径流小区如何选址径流场应选择在地形、坡向、土壤、地质、植被、地下水

和土地利用情况有代表性的地段上。

坡面尽可能处于自然状态，不能有土坑、道路、坟墓、

土堆等影响径流流动的障碍物。

径流场的坡面应均匀一致，不能有急转的坡度，植被覆盖和

土壤特征应一致。

植被和地表的枯枝落叶应保存完好，不应遭到破坏。

径流场应相对集中，

交通便利，以利于进行水文气象观测，同时也利于进行人工降雨试验。

其它因素的考虑。

（2）坡地标准径流小区的设计与实施在我国，坡地标准径流小区是选取垂直投影长 20m、

宽 5m、坡度为 5º或 15º的坡面，经耕耙整理后，纵横向平整，至少撂荒 1 年，无植被覆盖。

以坡度 15º为准。

保护带

5m

5m

1#小区

2#小区

集流池

集流池

2m

挡土墙

2m

20m

径流小区各组成示意图

（3）因子径流场的设计与实施

根据试验的需要，参照坡地标准径流小区的设计与实施方法进行。

实地考查分析。

（4）径流和泥沙的观测方法

A、径流量观测方法

流观测方法可根据径流场可能产生的最大、最小流量选定，一般常用的方法有体积法、

量水计法、溢流堰法、混合法

观测仪器：

水尺、浮子式水位计、超声波水位计、量水计、分水箱等

B、泥沙取样和测定方法

泥沙的取样方法最为常用的是在观测室蓄水池或流水中人工取样，或利用泥沙自动取样

测定含沙量。

取样器可以采用瓶式或其他形式.

用体积法观测径流时可在雨后一次取样，取样前先测定蓄水池中的泥水总体积，然后对

泥水进行搅拌，分层取样。

取样后在室内过滤、烘干、称重，计算泥沙含量。

（5）降雨量等小气候的观测方法

用雨量计观测，主要仪器有雨量筒、虹吸式雨量计、翻斗式雨量计。

五、实习结果与分析

1 径流场建设

根 据 近 年 来 的 建 设 ，在 坡 地 径 流 场 径 流 小 区 设 计 建 设 方 面 尤 其 要 注 意 以 下 几

方面事项：

1． 1 选 址

水 土 保 持 定 位 监 测 站 点 的 合 理 选 址 是 监 测 数 据 质 量 控 制 的 首 要 条 件 ，坡 地 径

流 场 的 选 址 除 了 要 严 格 执 行 SL277-2002《 水 土 保 持 监 测 技 术 规 程 》 的 要 求 外 ，

仍 需 注 意 其 他 有 关 细 节 。

在 坡 地 径 流 场 选 址 确 定 以 后 ，要 尽 可 能 在 同 一 坡 向 、同

一 坡 位 建 设 径 流 场 所 包 含 的 若 干 径 流 小 区 ，避 免 由 于 地 形 不 同 引 起 降 雨 或 土 层 厚

度 等 对 流 失 量 的 影 响：

小 区 的 选 址 要 符 合 便 于 步 道 建 设 的 原 则 ， 步 道 最 好 贯 通 所

有径流小区。

1． 2 小 区 设 计

径 流 小 区 是 水 土 流 失 定 点 监 测 的 最 基 本 单 元 ，小 区 设 计 和 建 设 的 标 准 直 接 影

响 到 观 测 数 据 的 精 度 。

径 流 小 区 主 体 包 括 小 区 护 埂 、集 流 槽 、引 水 管 、量 水 设 备

（分 流 桶 和 集 流 桶 ）4 部 分 。

小 区 护 埂 应 采 用 砖 砌 结 构 高 标 砂 浆 抹 面 ，护 埂 宽 0.15

m， 基 础 深 0.30 m， 高 出 地 面 0.30m， 基 础 两 侧 的 同 填 土 一 定 要 夯 实 ， 防 止 径 流

渗 漏 。

护 埂 顶 部 做 成 有 一 定 倾 角 的 单 面 刃 形 斜 坡 ，斜 面 朝 外 ，如 果 小 区 相 连 ，相

连 护 埂 应 做 成 V 字 型 ，便 于 排 水 。

同 时 需 要 注 意 避 免 踩 踏 而 造 成 护 埂 破 损 ，防 止

护埂处的降雨因滴溅进入小区内部，影响观测精度。

分 流 桶 和 集 流 桶 是 降 雨 产 流 后 承 接 径 流 的 常 用 量 水 设 备 ，其 容 积 大 小 和 分 流

系 数 应 根 据 径 流 小 区 的 面 积 和 会 流 特 点 ，按 50 a 一 遇 洪 水 标 准 来 确 定 [3]。

北 京

地 区 分 流 桶 常 用 9 孔 分 流 ，部 分 小 区 分 流 孔 都 是 均 匀 地 布 设 在 分 流 桶 周 同 ，其 中

1 孔 承 接 到 集 流 桶 。

为 此 ，分 流 桶 是 否 摆 放 水 平 就 直 接 影 响 到 分 流 的 均 匀 性 通 过

近 年 来 观 察 ，分 流 不 均 匀 （部 分 分 流 孔 不 出 流 ）可 造 成 观 测 数 据 非 常 大 的 误 差 。

所

以 ，要 经 常 校 核 分 流 桶 水 平 性 。

为 了 消 除 分 流 桶 非 水 平 造 成 的 分 流 误 差 ，可 将 分

流 孔 均 匀 布 设 在 对 接 集 流 桶 的 一 侧 。

这 样 即 使 分 流 桶 保 持 不 了 水 平 ，也 会 大 大 减

小分流的非均匀性，提高观测数据的精度。

2 径流场管理维护

综 合 的 坡 地 径 流 场 应 该 包 括 若 干 个 不 同 类 型 的 径 流 小 区 、气 象 场 、实 验 室 及

其他大量设施设备。

径流场科学到位的管理维护直接影响到观测数据的可靠性。

2． 1 径 流 场 管 理

监 测 点 主 要 聘 用 当 地 人 员 进 行 小 区 维 护 和 观 测 ，为 此 ，总 站 每 年 组 织 对 观 测

人 员 和 相 关 技 术 人 员 进 行 培 训 ，加 强 人 员 和 设 备 管 理 ，确 保 聘 用 人 员 的 稳 定 和 监

测工作的连续性。

2． 2 径 流 小 区 维 护

（1）标 准 小 区 ：

 每 年 按 当 地 传 统 耕 作 方 法 将 地 面 耙 平 ， 并 准 备 成 苗 床 状 态 ，

然 后 保 留 裸 露 。

 春 天 翻 耕 （15～ 20）cm 深 ， 并 按 当 地 习 惯 进 行 适 当 中 耕 ， 一 般 中

耕 （3～ 5）次 。

保 持 没 有 明 显 杂 草 生 长 或 结 皮 形 成 。

每 次 降 雨 产 流 完 成 观 测 后 ，需

及时回填土壤，消除径流冲刷造成的细沟。

（2）自 然 坡 地 小 区：

每 隔 15 d 应 采 用 垂 直 照 相 设 备 进 行 植 被 覆 盖 度 观 测 。

 如

覆 盖 度 不 符 合 设 置 要 求 （主 要 是 超 过 设 计 覆 盖 度 ），应 在 尽 量 减 少 小 区 土 壤 扰 动 的

情况下进行处理，保证植被覆盖度在观测期间符合设计要求。

（3）农 艺 耕 作 小 区 ：

 坡 耕 地 的 耕 作 、 种 植 及 管 理 按 照 当 地 种 植 习 惯 进 行 。

（4）水 土 保 持 措 施 小 区 ：

 水 土 保 持 措 施 如 鱼 鳞 坑 、 梯 田 、 水 平 条 等 要 保 持 完

好 ，要 密 切 关 注 暴 雨 后 毁 坏 情 况 ，如 有 破 坏 ，要 及 时 修 复 ，否 则 会 严 重 影 响 后 期

观 测 数 据 的 科 学 性 与 合 理 性 。

每 次 完 成 小 区 处 理 和 维 护 后 ，要 及 时 记 录 ，填 写 小

区处理情况记录表。

3 数据观测

3． 1 气 象 观 测

针 对 水 蚀 区 的 水 土 流 失 特 点 ，监 测 点 气 象 观 测 主 要 是 降 雨 观 测 ，其 他 气 象 资

料 可 选 取 当 地 气 象 部 门 观 测 数 据 。

一 般 坡 地 径 流 场 安 装 虹 吸 式 自 记 雨 量 计 ，部 分

重 点 径 流 场 安 装 了 翻 斗 式 自 记 雨 量 计 ，设 备 安 装 和 降 雨 观 测 要 严 格 遵 守 气 象 观 测

规 范 要 求 。

根 据 近 年 来 观 测 经 验 ，建 议 每 个 观 测 点 安 装 2 套 测 量 设 施 ，除 常 用 的

虹 吸 式 雨 量 计 外 再 加 装 一 套 简 易 雨 量 筒 进 行 对 比 观 测 ，适 时 校 核 自 记 雨 量 计 。

如

安 装 了 下 图 的 雨 量 计 ，建 议 每 周 清 理 一 次 滤 网 和 漏 水 孔 ，防 止 树 叶 、泥 土 等 堵 塞 ，

影响观测数据。

3． 2 径 流 泥 沙 观 测

在 观 测 期 ，要 密 切 关 注 天 气 情 况 ，当 径 流 即 将 发 生 时 ，监 测 人 员 必 须 亲 临 现

场 ，观 测 径 流 发 生 情 况 。

有 条 件 时 ，可 观

测 径 流 起 止 时 间 。

径 流 终 止 后 ，观 测 各 小 区 的 冲 刷 情 况 （对 侵 蚀 程 度 严 重 的 小 区

应 记 载 侵 蚀 沟 的 情 况 及 其 分 布 ）和 植 物 覆 盖 度 （％ ）：

 量 取 分 流 桶 、 径 流 桶 内 泥 水

深 。

量 取 水 深 后 ，采 用 全 深 剖 面 采 样 器 在 集 流 桶 不 同 部 位 采 集 （3～ 5）个 径 流 样 品

放 于 小 水 桶 中 ，搅 匀 小 水 桶 混 和 水 样 ，采 集 2 瓶 （750 ml 采 样 瓶 ）泥 水 样 ，送 回 实

验 室 采 用 沉 淀 烘 干 法 测 量 含 沙 量 [4]。

 清 扫 承 水 槽 淤 泥 并 测 含 水 量 ， 确 定 承 水 槽

土 壤 流 失 量 ，做 好 相 关 表 格 记 录 工 作 。

及 时 清 理 分 （径 ）流 桶 ，检 查 阀 门 闭 合 情 况 、

分 （径 ）流 桶 情 况 及 其 小 区 状 况 ， 做 好 下 次 观 测 准 备 。

3． 3 水 质 与 土 壤 含 水 量 观 测

将 水 质 分 析 样 在 48 h 之 内 送 到 相 关 检 测 机 构 ， 进 行 水 质 化 验 （总 磷 、 总 氮 、

CODMn）。

需 要 特 别 注 意 的 是 ，水 质 分 析 样 要 严 格 按 照 水 文 观 测 要 求 进 行 保 存 和 运

送。

采 用 土 钻 取 样 烘 干 法 或 TDR 快 速 测 定 法 每 10 d 观 测 1 次 土 壤 含 水 量 ，产 流 后

加测。

如采用土钻采样，则需要回填土壤，消除钻洞。

3． 4 土 壤 理 化 及 其 他 指 标 观 测

播 前 ，汛 前 和 汛 后 测 定 土 壤 有 机 质 ，团 粒 结 构 和 肥 力 分 析 。

秋 后 测 定 植 物 覆

盖率、树木成活率、地径、树高、郁闭度、果品产量和粮食产量。

4 数据整编

4． 1 数 据 录 入 与 上 传

完 成 各 项 现 场 观 测 和 室 内 测 定 后 ，观 测 人 员 将 各 类 数 据 按 照 一 定 次 序 录 入 测

站 客 户 端 ，通 过 局 域 网 或 拨 号 发 送 至 区 县 水 保 站 数 据 管 理 分 中 心 ，主 管 监 测 的 业

务 人 员 会 对 上 传 的 数 据 进 行 合 理 性 分 析 ，审 核 和 电 子 签 名 ，通 过 局 域 网 或 拨 号 上

传至水保总站监测中心数据管理系统。

4． 2 数 据 整 编

观 测 数 据 整 编 就 是 将 监 测 点 测 得 的 原 始 数 据 按 照 统 一 格 式 进 行 整 编 、分 析 和

统计，提炼成系统、完整且具有一定精度的整编成果的过程。

整 编 数 据 主 要 包 括 两 大 部 分：

原 始 观 测 数 据 ， 包 括 监 测 点 各 类 观 测 数 据 ， 如

降 雨 量 及 强 度 、集 流 桶 径 流 深 、水 样 含 沙 量 、土 壤 含 水 量 、水 质 化 验 结 果 、小 区

维 护 处 理 记 录 等 所 有 相 关 数 据；成 果 性 数 据 ， 包 括 系 统 计 算 得 出 的 小 区 土 壤 侵 蚀

模 数 、径 流 模 数 等 分 析 测 试 结 果 数 据 及 各 类 水 土 保 持 措 施 效 益 数 据 等 。

数 据 整 编

原 则 要 求 每 场 降 雨 后 ，要 对 所 有 记 录 数 据 进 行 校 核 ，对 所 有 成 果 性 数 据 进 行 合 理

性 分 析 ， 做 好 编 号 和 记 录 整 理 工 作 。

 每 年 将 所 有 原 始 记 录 表 （如 监 测 点 年 度 的 雨

量 纸 、 现 场 记 录 表 ）按 照 日 期 进 行 归 类 装 订 和 存 档 ， 建 议 进 行 复 印 备 份 ：

 将 所 有

成 果 性 数 据 从 数 据 库 导 出 ，按 日 期 和 内 容 进 行 分 类 ，进 行 纸 质 化 装 订 ，同 时 进 行

电子化备份管理。

4． 3 数 据 管 理

监 测 数 据 和 成 果 由 水 保 总 站 统 一 管 理 。

未 经 总 站 同 意 ，水 保 站 任 何 单 位 和 个

人 不 得 对 外 提 供 数 据 。

监 测 成 果 实 行 定 期 公 告 制 度 ，每 年 发 布 一 次 水 土 保 持 监 测

公报，根据情况不定期发布水土流失监测简报。

专题二：

森林理水、保土效益监测

一、实习目的

水土流失与荒漠化监测实习是水土保持与荒漠化防治专业教学计划的重要组成部分，通

过专业课程教学实习与生产实践和科学实践的有机结合，目的是使学生能够通过水土保持监

测的野外训练，巩固所学知识，进一步提高学生独立工作和解决实践问题的能力，以适应社

会的需要。

大气降水经过森林环境后表现为森林及其土壤对降水的蓄调过程，这种功能具有

时空性、生长性、可变性、复杂性、耦合性和可预测性，各层次的贡献大小和方式随森林群

落的生长发育及降雨性质的变化而变化。

用地表径流、壤中流、土壤入渗，以及冠层、枯落

物、树干截留理水能力和森林及土壤水库对降雨径流的蓄调量等指标从不同的角度来评价森

林森林理水、保土效益。

二、实习时间

2011 年 1 月 4 日——1 月 10 日

三、实习地点

福建农林大学后山、田家炳楼 806#水土保持实验室

四、实习主要内容

（1）树冠截留量的测定

林冠截留降水量：

林冠上降雨-林内雨-树干径流

林冠上降雨的观测方法：

在林外设置雨量计，或在林内竖杆（铁塔），利用滑轮升降

雨量筒观测大气净降雨量（自记雨量计）

林内雨：

在林内放置多个雨量筒，或放置降雨截留盘（长几 m，宽 15-50cm，深

15-20cm，并设分流装置）观测林下降雨量。

树干径流：

利用截引办法（剖开的聚乙烯塑料管环状缠绕树干基部，下设导管导入

接水装置）测量沿树干下流雨量。

或：

不同树叶持水特性的测定

在校园周边选择 10-30 种树种，随机采每种树叶 0.5kg 左右（2-3 重复），称鲜重 m 鲜，

后浸入水中，泡 8 小时，又称重 m 后，表示雨后树叶持水饱和后的重量。

称后，平铺于通风

处，分别于 1 小时，3 小时，15 小时后再称重，表示雨后不同时间段的持水变化。

用树叶最大持水率 P=（m 后-m 鲜）/m 鲜表示不同树叶的最大持水情况。

分析比较各树种

的树叶最大持水率。

并分析不同时段不同树种的叶的失水情况。

（2）枯枝落叶层持水量、截留水量测定：

在林地内设置 0.2m×0.2m 的小样方。

在样方内，首先测定枯枝落叶层厚度（cm）。

然后，把样方内所有枯枝落叶取下来，清除土壤颗粒，分别称重，并且从每个小样方内，用

铝盒采样 3～5 个，然后将它们烘干称重，测得枯枝落叶层的干重和含水量。

枯枝落叶层持水量和截留量的测定，将从林地的一定面积内的枯枝落叶清除土壤

碎粒后称重，然后把样品经过浸水 12 小时后称重，测得其最大持水量。

枯枝落叶层的截留水量=最大持水量-自然状态时含水量

（3）土壤持水量的测定

在林地有代表性地段挖 80cm 深土壤剖面用环刀分 0-20、20-40、40-60、60-80 cm 分层

取原状土样，带回室内测定土壤持水量。

五、实习结果与分析

（1）树冠截留量的测定

不同树叶持水特性的测定

鲜叶鲜重鲜重 m（鲜） 样方 1：

275.0g样方 2：

259.4g

鲜叶湿重 m（后）样方 1：

298.5g样方 2：

284.7g

雨后树叶持水饱和后的重量=鲜叶湿重 m（后）-鲜叶鲜重鲜重 m（鲜）

样方 1 雨后树叶持水饱和后的重量=298.5-275.0=23.5g

样方 2 雨后树叶持水饱和后的重量=284.7-259.4=25.3g

（2） 枯枝落叶层持水量、截留水量测定

枯枝落叶层的湿重

样方 1：

13.5g样方 2：

15.4g

枯枝落叶层烘干后的干重

样方 1：

9.4g样方 2：

10.3g

枯枝落叶层经过浸水 12 小时后称重

样方 1：

16.8g样方 2：

19.5g

枯枝落叶层含水量=枯枝落叶层的湿重-枯枝落叶层的干重

样方 1 含水量=13.5-9.4=4.1g

样方 2 含水量=15.4-10.3=5.1g

枯枝落叶层持水量=枯枝落叶层的干重浸泡后重-枯枝落叶层的干重

样方 1 枯枝落叶层持水量=16.8-9.4=7.4g

样方 2 枯枝落叶层持水量=19.5-10.3=9.2g

枯枝落叶层的截留水量=最大持水量-自然状态时含水量

样方 1 枯枝落叶层的截留水量=7.4-4.1=3.3g

样方 2 枯枝落叶层的截留水量=9.2-5.1=4.1g

（3）土壤持水量的测定

原始数据

土层田间水 1田间水

1-1-1-1

269.6

270.5

257.2

275.5

282.9

237.1

97.1

1-1-1-2

274.3

277.6

261.1

281.5

289

242.2

96.6

1-1-1-3

265.9

268.3

256.7

272.7

279.9

234.6

96.7

1-1-2-1

271.6

268.8

264.3

277.9

289.4

240.7

97.1

1-1-2-2

237.6

236.6

240.3

243.8

255.6

206.5

97.1

1-1-2-3

265

263.8

264.9

270.9

282.3

235.0

97.1

1-1-3-1

282.2

281.4

264.2

286.4

297

249.6

97.3

1-1-3-2

253.2

252.5

244.1

258.5

269.2

219.8

97.4

1-1-3-3

269.6

266.6

274.4

273.6

284.3

236.2

97.2

1-1-4-1

256.6

255.9

251.5

262.6

274.4

224.6

97.1

1-1-4-2

253.4

252.5

265.5

258.2

271.9

221.1

96.5

1-1-4-3

264

263.3

269.0

269.1

281.3

232.0

96.4

1-2-1-1

273.9

275.3

265.1

279.8

291.5

241.7

95.4

1-2-1-2

281.1

280.5

274.2

287.8

300.7

247.5

95.2

1-2-1-3

267.9

263.6

262.2

273.9

288

238.5

95.0

1-2-2-1

234

233.4

240.8

243

258.1

204.3

96.0

1-2-2-2

225.5

224.8

234.1

231.6

247.9

194.2

95.3

1-2-2-3

250.6

259

255.3

256.4

270.8

217.2

96.4

1-2-3-1

268.3

265.2

268.9

275.3

287

235.2

94.5

1-2-3-2

236.1

235.2

244.9

241.9

256.6

203.7

96.8

1-2-3-3

249.2

248.2

258.8

255.4

266.7

215.8

96.4

1-2-4-1

260.2

259

263.1

264.1

275.6

225.7

95.7

1-2-4-2

256.8

257.2

262.5

260.3

274.6

223.4

97.1

1-2-4-3

269.1

268.1

269.4

273

285.1

234.8

96.3

土层土

样

烘干土

样质量

m/g

湿土样

质量

m2/g

K1

环刀内

烘干土

样质量

环刀内

湿土质

量

m'2/g

环刀内

烘干土

样质量

m'/g

土壤质

量含水

量（g/kg）

1-1-1-1

237.1

257.2

0.92

140.0

160.1

147.6

84.77

1-1-1-2

242.2

261.1

0.93

145.6

164.5

152.6

78.03

1-1-1-3

234.6

256.7

0.91

137.9

160.0

146.2

94.20

1-1-2-1

240.7

264.3

0.91

143.6

167.2

152.3

98.05

1-1-2-2

206.5

240.3

0.86

109.4

143.2

123.1

163.68

1-1-2-3

235.0

264.9

0.89

137.9

167.8

148.9

127.23

1-1-3-1

249.6

264.2

0.94

152.3

166.9

157.7

58.49

1-1-3-2

219.8

244.1

0.90

122.4

146.7

132.1

110.56

1-1-3-3

236.2

274.4

0.86

139.0

177.2

152.5

161.73

1-1-4-1

224.6

251.5

0.89

127.5

154.4

137.9

119.77

1-1-4-2

221.1