地面观测技术

1、地面观测技术地面监测技术概论地面监测技术概论水蚀影响因子监测水蚀影响因子监测坡面水蚀监测坡面水蚀监测小流域水蚀监测小流域水蚀监测水土保持效果监测水土保持效果监测泥石流、重力侵蚀监测泥石流、重力侵蚀监测风沙侵蚀监测风沙侵蚀监测其它监测其它监测目 录 一、地面监测的基本特点与基本要求一、地面监测的基本特点与基本要求基本特点：复杂、长期、综合、艰苦基本特点：复杂、长期、综合、艰苦基本要求：代表性、合理性、精确性、可比性基本要求：代表性、合理性、精确性、可比性（一）地面观测技术概论 二、地面监测的基本原则二、地面监测的基本原则真实性原则真实性原则重复性原则重复性原则对比原则对比原则（一）地面观测技术概

2、论 三、地面监测的基本方法三、地面监测的基本方法现场监测现场监测实地调查实地调查指标评价指标评价（一）地面观测技术概论 四、地面监测数据统计理论（略）四、地面监测数据统计理论（略）思想重视、认识统一思想重视、认识统一监测的基本素质监测的基本素质（一）地面观测技术概论 一、土壤综合特性监测一、土壤综合特性监测土壤可蚀性（土壤可蚀性（Soil ErodibilitySoil Erodibility）土壤抗冲性（土壤抗冲性（Soil Anti-scourabilitySoil Anti-scourability）土壤抗蚀性（土壤抗蚀性（Soil Anti-erobilitySoil Anti-ero

3、bility）土壤渗透性（土壤渗透性（Soil PermeabilitySoil Permeability）（二）水蚀主要影响因子监测 一、土壤综合特性监测一、土壤综合特性监测土壤可蚀性土壤可蚀性Soil erodibility可蚀性指标：可蚀性指标：土壤质地土壤质地土壤有机质含量土壤有机质含量土壤结构土壤结构土壤渗透性土壤渗透性指标测定方法指标测定方法小区测验法小区测验法K因子逆求法因子逆求法（二）水蚀主要影响因子监测 一、土壤综合特性监测一、土壤综合特性监测土壤抗冲性土壤抗冲性Soil scourability抗冲性指标：抗冲性指标：冲刷模数冲刷模数冲刷时间冲刷时间T冲刷强度冲刷强度Kw抗

4、冲力抗冲力S指标测定方法指标测定方法崩解法、冲刷法崩解法、冲刷法小区测验法小区测验法土壤性质测定法土壤性质测定法（二）水蚀主要影响因子监测 一、土壤综合特性监测一、土壤综合特性监测土壤抗蚀性土壤抗蚀性Soil Anti-erobility土壤有机质含量土壤有机质含量及机械组成测定及机械组成测定评价指标评价指标土壤团聚体及土壤团聚体及微团体含量分析微团体含量分析（二）水蚀主要影响因子监测 一、土壤综合特性监测一、土壤综合特性监测土壤渗透性土壤渗透性Soil Permeability渗透过程渗透过程渗吸阶段渗吸阶段稳渗阶段稳渗阶段双环渗定法双环渗定法（二）水蚀主要影响因子监测 二、降雨监测二、降雨

5、监测降雨监测降雨监测观测场地要求及观测场地要求及雨量点密度雨量点密度侵蚀降雨与侵蚀降雨与降雨侵蚀力计算降雨侵蚀力计算安装及校正安装及校正降雨量观测与计算降雨量观测与计算（二）水蚀主要影响因子监测 三、植被调查与测定三、植被调查与测定植被调查与测定植被调查与测定几个概念几个概念郁闭度、植被盖度郁闭度、植被盖度植被覆盖度及测定计算植被覆盖度及测定计算植被作用系数植被作用系数C测验与计算测验与计算样地设置及调查样地设置及调查样地大小与重复样地大小与重复生物量测定树种生物量测定树种组成、地被物状况组成、地被物状况（二）水蚀主要影响因子监测 三、植被调查与测定三、植被调查与测定土壤综合特性中的常用土壤综

6、合特性中的常用指标及测验方法指标及测验方法降雨校正与降雨校正与计算方法计算方法植被覆盖度测算植被覆盖度测算样方及计算样方及计算重点重点（二）水蚀主要影响因子监测侵蚀小区布置与观测侵蚀小区布置与观测雨滴溅蚀观测雨滴溅蚀观测细沟侵蚀观测细沟侵蚀观测其它观测方法其它观测方法（三）坡面水蚀监测 一、侵蚀小区布置与观测一、侵蚀小区布置与观测代表性代表性目的与要求目的与要求集中与便利集中与便利标准对照小区标准对照小区小区布设小区布设意义与建设意义与建设观测注意事项观测注意事项抽样抽样与周围环境与周围环境一致一致重复重复分组建设分组建设减小误差和错误减小误差和错误防洪、集流、其它防洪、集流、其它条件精准条件

7、精准分水及集流分水及集流泥沙取样要准泥沙取样要准过程测验的探索过程测验的探索配套观测配套观测降水、降水、土壤、被覆、地表土壤、被覆、地表特征等特征等（三）坡面水蚀监测 二、雨滴溅蚀观测二、雨滴溅蚀观测雨滴及雨滴特性观测雨滴及雨滴特性观测雨滴溅蚀观测溅蚀环、溅蚀板雨滴溅蚀观测溅蚀环、溅蚀板（三）坡面水蚀监测 三、细沟侵蚀观测三、细沟侵蚀观测细沟要素细沟要素 细沟侵蚀量观测细沟侵蚀量观测距分水线距离（临界距离）、距分水线距离（临界距离）、密度、间距、宽、深、形密度、间距、宽、深、形态变化、分布态变化、分布断面法断面法容积法容积法立体摄影立体摄影（三）坡面水蚀监测 四、其它观测方法四、其它观测方法地

8、表粗度地表粗度REEREE示踪元素示踪元素重点重点 侵蚀小区及观测侵蚀小区及观测 细沟侵蚀及发展细沟侵蚀及发展（三）坡面水蚀监测径流泥沙观测站及量水建筑物径流泥沙观测站及量水建筑物径流站水位、流速、流量观测径流站水位、流速、流量观测泥沙观测与计算泥沙观测与计算推移质测验推移质测验小流域侵蚀调查小流域侵蚀调查（四）小流域径流泥沙监测 一、径流泥沙观测站及量水建筑物一、径流泥沙观测站及量水建筑物断面固定断面固定水流顺直、无弯道宽窄变化水流顺直、无弯道宽窄变化比降均一比降均一流速稳定、无其它影响流速稳定、无其它影响控制面积较大并有其它建站控制面积较大并有其它建站条件条件站址选择站址选择测流断面与测流

9、断面与量水建筑物量水建筑物巴塞尔量水槽巴塞尔量水槽（0.006m3/s-90m3/s）薄壁堰薄壁堰（1.0m3/s）三角形量水槽三角形量水槽三角形剖面堰三角形剖面堰（100m3/s）（四）小流域径流泥沙监测 二、径流水位、流速、泥沙观测二、径流水位、流速、泥沙观测水位：水尺、自记水位计水位：水尺、自记水位计流速：浮标、流速仪流速：浮标、流速仪流量：流速面积法、容积法、水力学公式计算流量：流速面积法、容积法、水力学公式计算（四）小流域径流泥沙监测 三、泥沙观测与计算三、泥沙观测与计算取样与水位观测同步取样与水位观测同步称量计算称量计算小水一点（小水一点（0.6H）中水二点（中水二点（0.2H，0

10、.8H）深水三点（深水三点（0.2H，0.6H，0.8H）样（品）含沙量样（品）含沙量该点含沙量（单沙）该点含沙量（单沙）断面含沙量（断沙）断面含沙量（断沙）时段与总输沙量时段与总输沙量时段流量时段流量QQsQs=Qs（四）小流域径流泥沙监测 四、推移质测验四、推移质测验意义意义方法与计算方法与计算设备设备（四）小流域径流泥沙监测 五、小流域侵蚀调查五、小流域侵蚀调查断面实测断面实测断面等法估算断面等法估算暴雨洪水调查暴雨洪水调查 重点重点: 测流方法确定及测流测流方法确定及测流A（四）小流域径流泥沙监测方法及选择方法及选择小区监测与流域监测小区监测与流域监测（五）水土保持效果监测 一、方法及

11、选择一、方法及选择径流小区法径流小区法保护范围集中保护范围集中区分界限明确区分界限明确直接量积法直接量积法适用各类沟谷工程适用各类沟谷工程用洪用沙工程用洪用沙工程经济效益经济效益较大面积调查较大面积调查长期观测长期观测（五）水土保持效果监测 二、小区监测与流域监测二、小区监测与流域监测水保法水保法水文法水文法流域对比法流域对比法降雨径流分析降雨径流分析径流泥沙分析径流泥沙分析降雨治理泥沙分析降雨治理泥沙分析治理前（未治理治理前（未治理）降雨径流关系曲线降雨径流关系曲线径流泥沙关系曲线径流泥沙关系曲线治理后（治理治理后（治理）降雨径流关系曲线降雨径流关系曲线径流泥沙关系曲线径流泥沙关系曲线求算求

12、算、期降雨、径流、泥期降雨、径流、泥沙的平均值并比较沙的平均值并比较（）/（）计算）计算2期对期对1期（前）的变化情况期（前）的变化情况用用期的平均值在期的平均值在期曲线上找期曲线上找降水，得径流，再由径流得泥沙，降水，得径流，再由径流得泥沙，这个查出（或算出）的泥沙数即这个查出（或算出）的泥沙数即为经过降雨校正后得的泥沙数或为经过降雨校正后得的泥沙数或相反，用相反，用期平均值在期平均值在期曲线期曲线上得泥沙数。上得泥沙数。A（五）水土保持效果监测泥石流（泥石流（Debris flowDebris flow）及侵蚀）及侵蚀侵蚀观测断面面积、流速、过流历时侵蚀观测断面面积、流速、过流历时重力侵蚀

13、重力侵蚀沟道重力侵蚀调查沟道重力侵蚀调查（六）泥石流与重力侵蚀监测 一、泥石流（一、泥石流（Debris flow）及侵蚀）及侵蚀泥石流泥石流侵蚀侵蚀含泥沙多及巨石含泥沙多及巨石（容重（容重1.3-2.3t/m3）历时短（过程短）历时短（过程短）来势猛（龙头高）来势猛（龙头高）破坏力大（破坏力大（200-800N/m3）激发因素多，突然变化快激发因素多，突然变化快暴雨、湖水溃决、融雪及地下水暴雨、湖水溃决、融雪及地下水形成区为面状侵蚀（占总量形成区为面状侵蚀（占总量10%）造成新的裸露坡（植被难恢复）造成新的裸露坡（植被难恢复）沿程侧蚀、底蚀严重沿程侧蚀、底蚀严重（占总量（占总量90%）对弯道

14、岸边顶冲破坏大对弯道岸边顶冲破坏大强大的输移能力，含沙量高，输沙强大的输移能力，含沙量高，输沙3800吨吨/秒，是黄河的秒，是黄河的40倍，能爬坡倍，能爬坡（六）泥石流与重力侵蚀监测 二、侵蚀观监测二、侵蚀观监测_断面面积、流速、过流历时、容重断面面积、流速、过流历时、容重人工观测人工观测阵流阵流连续流连续流仪器观测仪器观测泥位泥位（断面高程）（断面高程）流速流速经验式经验式平均流速平均流速容重实测容重实测（六）泥石流与重力侵蚀监测 三、重力侵蚀三、重力侵蚀（水作用增强）（水作用增强）泻溜泻溜崩塌崩塌滑塌滑塌滑坡滑坡泥石流泥石流均一坡面重力侵蚀用测针法（测钎法）均一坡面重力侵蚀用测针法（测钎法

15、）有限范围破坏用排桩法（标桩法）有限范围破坏用排桩法（标桩法）其它方法：集泥槽法、相关沉积法其它方法：集泥槽法、相关沉积法（六）泥石流与重力侵蚀监测 三、沟道重力侵蚀调查三、沟道重力侵蚀调查类型类型数量数量产生条件产生条件发生频率发生频率有关因素有关因素 重点重点 各侵蚀监测各侵蚀监测A（六）泥石流与重力侵蚀监测风沙、气候观测风沙、气候观测沙丘移动监测沙丘移动监测风蚀强度监测风蚀强度监测风蚀因子调查风蚀因子调查（七）风沙侵蚀监测 一、风沙气候观测一、风沙气候观测临界风速临界风速起沙风速起沙风速5m/s或或4.5m/s用用计算任一高度计算任一高度Z的起沙风速的起沙风速Vz风沙的风向组合风沙的风向

16、组合及风沙运动及风沙运动风沙强度风沙强度风沙运动风沙运动与稳定度与稳定度S2log104. 15zVz风沙强度风沙强度某段期间（月、季或年）各风沙某段期间（月、季或年）各风沙历次风速累积值（历次风速累积值（V）风沙频度风沙频度某段期间（月、季或年）各风沙某段期间（月、季或年）各风沙的次数累积值（的次数累积值（f）或日期数（或日期数（d）总和）总和风沙运动取决于风沙运动取决于常见风沙常见风沙（月中出现机率（月中出现机率50%以上，以上，年中在年中在10%以上）以上）优势风沙优势风沙（相反方向风速大者）（相反方向风速大者）合成风速方法合成风速方法玫瑰图玫瑰图矢量图矢量图（可求风沙运动速度（可求风沙

17、运动速度V）运动运动直线式、摆动式、盘旋式直线式、摆动式、盘旋式稳定度稳定度S运动速度运动速度v v与风沙活动强度与风沙活动强度V的比的比S愈大，流沙向下游蔓延愈大，流沙向下游蔓延S愈小，流沙向四周扩散愈小，流沙向四周扩散（七）风沙侵蚀监测 二、沙丘移动监测二、沙丘移动监测测钎（杆）法测钎（杆）法极座标法极座标法测量法等测量法等（七）风沙侵蚀监测 三、风蚀强度监测三、风蚀强度监测风沙流强度（克风沙流强度（克/厘米厘米分）分）风蚀模数（吨风蚀模数（吨/平方公里平方公里年）年）集沙仪，结合风速测量集沙仪，结合风速测量测钎（测深）法结合风速测量测钎（测深）法结合风速测量高空悬浮物（固体颗粒）用降尘缸

18、法高空悬浮物（固体颗粒）用降尘缸法（七）风沙侵蚀监测 四、风蚀因子调查四、风蚀因子调查土壤抗蚀性土壤抗蚀性颗粒组成颗粒组成有机质含量有机质含量地面起伏地面起伏糙度糙度坡度坡度降雨降雨性质性质量值量值植被盖度等植被盖度等A（七）风沙侵蚀监测（八）其它监测土壤退化监测土壤退化监测 侵蚀土壤生产力监测侵蚀土壤生产力监测泥沙输移监测泥沙输移监测冻融侵蚀方式冻融侵蚀方式 一、一、土壤退化监测土壤退化监测 土壤退化判别土壤退化判别 土壤退化指标土壤退化指标 土壤退化：土壤退化： 土壤土壤剖面受损，肥力减退，熟化受剖面受损，肥力减退，熟化受阻，阻， 调节功能减弱，导致生产力下降；调节功能减弱，导致生产力下降；当剖面残缺，各层养分含量降当剖面残缺，各层养分含量降低低表示已经发生退化；表示已经发生退化；用土壤理化性质对比差异大小用土壤理化性质对比差异大小表表示退化程度；示退化程度；用允许土壤流失量为界用允许土壤流失量为界评价退化评价退化趋势严重与否趋势严重与否退化监测指标退化监测指标物理指标：厚度物理指标：厚度、质地质地、容重、容重、孔隙度田间持水量；孔隙度田间持水量；化学指标：、化学指标：、阳离子交换量、值等；阳离子交换量、值等；生物指标：各种生物酶活性、生物指标：各种生物酶活性、蚯蚓、菌数、