小流域水土保持监测常规监测技术.doc

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，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。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（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