水土保持监测复习题word资料21页.docx

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水土保持监测复习题word资料21页

1、水土保持监测的项目

1、区域监测应包括以下项目：

①不同侵蚀类型（风蚀、水蚀和冻融侵蚀）的面积和强度

②重力侵蚀易发区，对崩塌、滑坡、泥石流等进行典型监测

③典型区水土流失危害监测

④典型区水土流失防治效果监测

2、中小流域监测

①不同侵蚀类型的面积、强度、流失量和潜在危险度

②水土流失危害监测

③水土保持措施数量、质量及效果监测

④小流域监测增加项目：

1）小流域特征值2）气象3）土地利用4）主要灾害5）水土流失及其防治6）社会经济7）改良土壤

3.点雨量资料整理内容与方法

（1）审核原始记录。

通常必须随测、随算、随整理、随分析，以便及时发现问题，及时处理和改正。

对自记雨量计的记录，要求分别检查时间误差和降水量误差是否超过规定，超过规定值需进行时间订正和降水订正。

（2）时间订正。

一日内时差超过5分钟，就需订正。

订正的方法是，以20时、8时观测注记的时间纸上记号为依据，算出记号与记录纸上相应时间的差值，用两记号间的小时数去除上边的差值（分钟），得出每小时差数，然后用累积分配方法订正于需要摘录的整点时间上。

（3）降水量订正。

当虹吸量（纸上算出量）大于记录量（收集量），且每虹吸一次平均差0.2mm，或一日累计差值达2.0mm时，应进行订正。

方法是将虹吸量及累积降水量之差，按虹吸次数分配到每次虹吸降水中即可。

（4）统计日降水量、月降水量。

量雨筒观测在8点观测完后，应记录在表中，对于自记仪器的观测，若出现记录笔在10mm或10mm以上呈水平线并有波动，大雨时记录笔不能复零现象，均以储水瓶收集降水量为准记录。

最后按月统计，标出其中最大雨量、最强雨量和降雨天数、次数，并装订成册。

（5）特征雨量资料摘抄。

水土流失受降雨强度影响极大，因而常要求摘录出一次降水过程中相同降雨强度时段的降雨量和历时，这就是特征雨量摘抄。

在已经订正的自记雨量计的记录纸上，先按照记录线的斜率一致性将一次降水过程分为若干段，使每相邻的雨时段斜率不一；然后算出每一时段的降水量，及由起止时间算出历时；将各时段降水量和分时段时间加总，与校正后的降水总量和历时比较，若误差不超过0.2mm和5分钟，即可满足；若误差超过规定数，则分别按雨量和历时平差分配订正。

订正后就可算出各时段的平均降雨强度（有摘抄专用表）。

在月统计表中反映强度最大的降水量、历时和强度。

4.面（小流域）雨量资料整理与方法

流域雨量资料整理与计算是建立在点雨量资料校正准确的基础上。

整理的内容主要是求流域的平均次降雨量、日平均雨量和月平均雨量；对于面积较大的流域，还要作暴雨分布分析。

以下着重介绍流域平均雨量推求的两种方法。

（1）算术平均值法：

在流域布置雨量点密度足够，且地形单一、分布均匀时，用算术平均值法推求流域平均次雨量。

公式为：

式中：

—流域平均次雨量（mm）；

—流域所设点雨量的校正次雨量（mm）；

n—流域布设的点雨量数。

（2）面积加权法：

若流域雨量点较稀、分布不均，或地形起伏大，则用面积加权法计算平均次雨量。

各雨量点面积的确定多用泰森多边形法，也有用雨量等值线法。

图2-3泰森多边形法求点雨量代表面积

泰森多边形法是将布设的雨量点依据紧邻关系连成多个三角形，如图2-3示（虚线）；从周边雨量点起作三角形每个边的中垂线，即图中细实线；再延长连接流域中部雨量点周围各线的中垂线，形成围绕雨量点的多边形（含流域边界线），这些多边形所包围的面积即为被围雨量点的面积。

面积量测：

先分别量算各雨量点的面积并求和，再与总面积相比，将差值按各点面积大小平均分配到各个多边形中（称平差），得出真实面积并求出占总面积的份数，即面积权数

，用下式计算流域平均雨量：

式中：

—各点雨量（mm）；

—各点雨量的面积权数；

（

为该雨量点覆盖面积，F为流域总面积）。

5.侵蚀小区规划布设原则与基本要求

在治理小流域内必须设置一组标准小区，采用全国一致的标准小区。

标准小区面积为5×20m2，坡度为10°（或15°），地面采用裸露休闲均整的直线坡、人工锄草和长期不施肥处理。

小区观测属1：

1比例尺的真实观测，因而必须保持自然原始状态，尽量减少人为对地形尤其对别层次的干扰破坏。

侵蚀小区各处理必须设置重复（最少需1个）构成一组处理，各处理在径流场内的排列多为对比随机排列，若条件允许也可作对比顺序排列，标准小区组也排列其中。

小区观测应从每年第一次降雨产生侵蚀开始，到最后一次侵蚀降雨结束。

因而要保持观测期小区处理的一致性。

小区修建及设施：

为提高测验精度，坡面侵蚀观测的径流小区布设成宽5m、长20m（水平距）的长方形，且顺坡向为长边；重复小区紧邻，中间被隔板分开。

布设形式如图2-4所示。

图2-4径流小区平面布置图

每组小区设置宽不小于2m的保护带，保护带的处理与小区相同。

用三角形小土埂或混凝土板（中间为隔板）把小区与保护带（或小区）分开。

混凝土板与隔板高不小于40cm，厚约5cm，埋深不少于20cm。

小区顶部应有排洪渠（亦称截水沟），以防止上部坡面径流流入小区。

底部设集流槽，将径流泥沙导入集流池或集流桶。

集流槽上缘为一水平面，宽不超过5~10cm，集流槽下沿为挡土墙，槽体中部为倾斜的陡槽，将径流泥沙导人集流口，并通过安装在墙体内的集流管，将径流泥沙收集在集流池（桶）中。

集流槽多用混凝土或砖砌砂浆模面做成，表面均整光滑，以减少沉积。

6.分水箱分水系数试验

分水箱的结构变化是为出流均匀服务的，但实践证明中孔出流量小，边孔出流量大。

有试验采用上述分水箱，最大误差1.84％，且清水误差小浑水误差大。

若改变结构尺寸，需要厘订分水系数。

表2-2分水系数试验记录表

试验流量（dm3／s）

边孔出流量（dm3）

中孔出流（dm3）

总出流量（dm3）

分水系数a

分水系数最大误差

最大误差（%）

含沙量（kg/m3）

0.117

228.77

27.93

256.70

9.191

0.171

1.84

3.3

0.333

192.59

22.76

215.35

9.462

0.164

1.76

4.7

0.800

196.03

23.68

219.71

9.278

0.035

0.38

5.9

1.100

193.73

23.45

217.18

9.261

0.074

0.80

5.3

平均

9.298

1.195

表中：

总出流量=边孔出流量+中孔出流量

分水系数a=总出流量／中孔出流量

分水系数最大误差是从该流量多次试验中的最大a（或最小a）与平均a值之差；最大误差百分数是分水系数最大误差与多次试验求得的平均分水系数a之比的百分值。

一般分水系数最大误差应控制在1％上下，并在实地安装后，再进行测试，以避免风雨、人、畜影响变化。

7.泥沙观测与计算

泥沙观测分泥沙取样及处理两个步骤，其中取（采）样十分重要。

①采样：

在取样前，首先应将集流槽中沉积的泥沙，收集或扫入（或用定量水冲入）集流池中，记录下一次径流的泥水总量；用取样瓶取分流桶上层含沙量较小的浑水样一瓶（约3000ml），作为上层浑水样。

然后用虹吸方法将桶内出现浊水。

分流桶内浊水取完后，将分流桶底部所剩泥沙取出称重。

并用取样盒取样品测量含水量。

②样品处理：

将采集样注入铝制样品盒（盒需编号）后立即称重（G1）或量积（V1），以免因气温高蒸发损失；后静置24小时，再过滤出泥沙（通常慢慢倒出清水）；再将盛泥沙盒放入烘箱，在110℃温度下烘干至恒重（约需6-8小时），取出放至常温称重（G：

）。

③计算：

经过以上收集和处理，取得基本观测资料后，就可计算：

a.样品泥沙量G泥及含沙量

；G泥=G2-G盒

=G泥／V1

式中：

G盒-为盛该样盒重（g），通常在盒上标出；G2、V1-分别为烘干泥加盒重和泥水样体积。

b.一次产流的泥沙总量G泥总及平均含沙量

若采用集流池或五分水箱集流桶集流，因等距采样和重复采样，则求其平均含沙量后再求泥沙总量式为：

式中：

n--测次或重复样次；V浑总--集流池浑水总体积（m3）。

若采用集流桶加分水箱收集径流泥沙，测在求得各集流桶、分水箱的含沙量后，以下式计算总泥沙量：

c.径流量及径流、侵蚀模数

前述得出泥沙总重量，还需换算成体积，才能在浑水体积中扣除，得到径流总体积。

计算总泥沙体积

式中：

-泥沙容重；G泥总--泥沙总重量。

通常一个地区的径流场设置后，土壤类型及其物理性质不再变化，可以预先求出

泥，有的以土壤容重代替（因主要流失的是表层土壤），一般取值为1.2-1.35g／cm3。

计算总径流量V水总=V浑总-V泥总

计算相同处理一组小区的平均产沙量和径流量。

计算时要注意单位统一。

有了平均径流总体积（m3）和平均泥沙总重量（kg），不难求出各处理径流模数和侵蚀（泥沙）模数：

MW=V水总×10000（m3/km2）MS=G泥总×10000（kg/km2或t/km2）

将一年中各次产流和侵蚀的模数相加，即得本年某一小区的径流模数（m3／km2﹒y）和侵蚀模数（t/km2﹒y）经过多年观测得出平均径流模数（m3/km2﹒a）和平均侵蚀模数（t/km2﹒a）。

8.不同类型的量水建筑物适用范围？

①.巴塞尔量水槽

巴塞尔量水槽最适于含沙大的河道，测流范围最小为0.006m3／s，最大达90m3／s。

它一般用砌砖砂浆护面和钢筋砼作成，如图2-8。

②.薄壁量水堰

水力学中将堰顶厚度δ<0.67H（H为堰上水头）时的测流堰称为薄壁堰。

此种情况堰顶厚度变化不影响水舌形状，从而不影响过堰流量，常被水保中应用。

薄壁堰的测流范围在0.0001-1.0m3／s之间，测流精度高。

由于堰前淤积，适应于含沙量小的小河沟上。

量水堰由溢流堰板、堰前引水渠及护底等组成。

按出口形状分为三角形、矩形、梯形等。

水土保持测流中多用三角形堰（项角90°）和矩形堰，是用3~5mm厚金属板作成，并将切口锉成锐缘（锉下游），安装到有护底的河段中，这两种堰最好选在比降大的沟道中。

（1）矩形堰

流量计算式（自由流）：

式中：

b—堰顶宽（m）；g—重力加速度，g=9.8lm/s2；H—堰上水头，即水深（m）；

mo—流量系数，由公式算出或试验得出。

适用条件：

H/P<2.5H>0.03mb>0.15mP>0.1m

淹没出流，即下游水位超过了堰顶并出现淹没水跃，流量计算复杂，应尽量避免。

（2）三角形堰:

三角堰的堰槛高及堰肩宽应大于最大过堰水深，矩形堰的最大过堰水深应小于堰槛高，否则会出现淹没流（下游水位高于堰口）；

（3）三角形剖面堰

对于洪峰流量大的小流域（超过100m3/s），尤其我国南方面积较大的小流域，上述量水建筑物已不能满足，需要采用其它方式。

除了各地已有测流精度高普遍实用的测流堰外，这里推荐国际上常用的三角形剖面堰。

该剖面堰纵剖面为三角形，横断面为矩形，其结构示意图（见图2-12）。

堰由引水渠、测流建筑物和下游渠道三部分组成。

三角形剖面其上游坡降为1：

2，下游坡降为1：

5，一般用砌砖或混凝土建成。

它的测流范围大，在0.1-630m2/s之间，堰不淤积，适用含沙量大、流量变化大的沟道。

③.三角形量水槽

在以上量水堰无法应用的较小沟道中，洪水流量不大的情况下，可用该量水槽。

它由西峰站试用成功。

使用结果表明，该量水槽适于高含沙、比降大的小流域，不产生淤积，低水头亦可观测，缺点是水面波动大，虽改进用观测井观测水位，但有水头损失，因而误差大。

据实测洪水计算误差大到20％，因而还需用其它方法校正。

9.径流站水位观测损失水头值

公式为：

式中：

Sh--水头损失值（m）w--连接管道及配件水头损失系数，若无配件

；

Aw--竖井横断面