小流域水土保持监测常规监测技术

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1、第二章小流域水土保持监测常规监测技术第一节地面观测一、概述地面观测是水土保持的重要手段，无论在探索水土流失规律，或是水土保持综合治理与生态环境建设，都要以地面观测结果为依据。本节将重点讨论小流域监测中常用的地面观测技术。地面观测的目的，是控制水土流失，恢复和重建生态环境，合理利用水土资源，促进工农业生产持续发展，因而地面观测必须科学求实，坚持理论来源于实践、服务于实践，并在实践中检查和发展的方针，促进水土保持学科健康、快速发展。（一）地面观测的特点与要求1.地面观测的特点地面观测受多种自然因素和人为因素影响

2、，导致地面观测具有复杂性、长期性和综合性的特点。（1）复杂性就土壤侵蚀而言，影响因素有气候、土壤、地形、植被和土地利用（人为活动）五个主要方面，各因素在同一地区内的变化大且十分复杂；在不同区域内，各因素的作用主次位置及交互作用、作用过程表现不同。就水土保持而言，针对不同的侵蚀营力必然有不同的水土保持措施及组合。因而，观测研究显得复杂、多样，有必要对其作具体的客观分析，选择主要因素，在典型区段进行观测研究。（2）长期性土壤侵蚀属随机的自然现象，加上人为影响，在一年内和年际间会有很大的变化。这种变化既表现在侵蚀

3、要素本身，如暴雨的有无、暴雨强度的大小及分布，还表现为各要素间的作用的变化，如裸露松散的土壤，在干旱时风蚀强烈，而在湿润时风蚀强度大大降低。就气候而言，它的变化周期一般为五六十年，短周期也需二三十年。因而，水土保持地面观测没有长系列的观测资料，就难以反映客观实际。再从统计学要求来看，只有大样本才接近总体，才能得出统计规律，而短期观测所得的小样本，有时会导致错误的发生。（3）综合性与艰苦性水土保持地面观测受观测设计的影响，还受周围环境的影响，尽管观测设计多为单因子试验，需知试验条件也在缓慢的变化。如标准小区设

4、置，每次的产流产沙都会影响地表微起伏的变化，甚至坡度的变化；其它如土壤水分特征、土壤质量环境也都会发生变化，要保持设计要求，需要综合分析，予以调整或修正。周围环境的变化呈显性变化，人们容易发现，呈隐性变化，人们难以觉察。如植被覆盖变化呈显性变化，而植物根系的生长变化难以看出。另外，人畜（鸟兽）的侵入破坏也如此。水土保持观测多在野外条件差的地方进行，风、雨、雷、电及其它自然灾害时有出现，甚至有人为破坏。为了观测侵蚀输移过程，有时饭吃不上、觉睡不成，需要有吃苦耐劳的精神准备。2.地面试验观测的基本要求（1）观测

5、要有代表性代表性包括环境条件和试验条件两个方面。环境条件指地面观测区的各种自然条件（气候、土壤、地形等）要与所服务的小流域相适应。试验条件是指地面观测设施的布设、面积大小、测试方法等试验设计（含调查方法、路线等）要有代表性。如径流小区面积对观测精度的影响，在100m2面积上精度测定到0.1kg，在1hm2面积上精度相当于100kg，在lkm2面积上精度为10000kg，因而小面积试验，即使精度很高，外推到较大面积上精度也会降低。（2）观测要有合理性合理观测是指观测结果与试验所规定的任务和要解决的问题相适应。

6、通常不合理的观测，是由观测的设计和观测条件不合理造成的，究其原因在于对需观测的环境缺乏充分地了解，或对观测过程不熟悉，缺乏周密细致的考虑。如单因子坡度对侵蚀影响的试验设计，需知坡度小时，侵蚀变化不明显（黄土区<10°，侵蚀模数与坡度的1.03~1.10次方成正比）；坡度大时，侵蚀变化十分明显（黄土区>20°，侵蚀模数与坡度1.20~2.00次方成正比）。因此，小坡度试验的间距要大些，相反大坡度试验间距可小些。又如植被郁闭度的影响，当郁闭度小时（<0.30）或大时（>0.80）侵蚀模数变化小，当郁闭度居中时（

7、0.30~0.80），侵蚀模数随郁闭度变化明显。其它因子也有类似的变化，都需要在设计中仔细分析适当解决。（3）观测的精确性无论何种观测数据，都应准确的反映客观实际，即试验与实际相适应，这是精确试验；相反，为不精确试验，这就丧失了试验意义。影响试验观测精确性主要有两个方面的原因：①错误。水土保持试验观测可能出现的错误有测量错误、取样错误、计算错误；在数据采集中常有漏测、错测、误测等。错误的发生多是人为不谨慎造成的，也有对仪器设备不了解，或测试手段方法不当造成的，这就需加以提高、改进。②误差。由不可预测的偶然原

8、因（随机原因）引起，导致观测值与实际值之间的差异和每次重复观测之间的差异，称为误差。一般来说，试验误差是不可避免的，但它影响试验精度，因而从布设试验到观测、分析、计算，每个环节都要严格要求、反复校正，以减小误差。如测定土壤机械组成，仅在表层取样，含沙量约偏低20％。（4）观测的重演性和可比性严格地说，任何试验环境和条件相同情况下，试验可以重演，并能获得相同的结果，这是试验的必备条件，也才能推广应用，获得预期效果。