可编程序计算器在面积测量中的应用

在进行小流域规划设计、综合治理、检查以及验收过程中,经常采用罗盘仪进行小斑地块面积测量,根据测量结果,通过画图量算出小斑面积。这种量算面积不适合野外作业;费时、费力、效率低。应用可编程序计算器,通过编制的程序计算面积,面积测量结果在野外迅速、准确得出,工作效率提高几十倍。计算方法简单、方便、实用,尤其适合在基层水土保持部门普及使用。     

降雨对土壤水分特征影响研究

降雨渗透、产生径流,诱发山体崩塌、泥石流或产生水土流失。研究降雨~径流~土壤水分的关系,阐明土壤中水分运动现象,提高山地灾害预测精度。2006年,日本京都大学梁伟立等人采用土壤样本室内试验、室内与野外结合试验、野外观测试验法,对雨水渗透过程的模拟精度进行解析。室内试验法不能模拟实际浸透现象;室内与野外结合试验法与室内试验法接近;野外观测试验法,雨水的储水量、基质位能变化趋势与观测值一致,能模拟实际浸透现象,测试精度较高。     

一种简易的土壤呼吸速率原位测定方法

[目的]结合传统静态气室密闭法的优缺点,探索一种简易静态气室土壤呼吸速率测定方法。[方法]针对传统静态气室密闭法测量过程中需补充密闭气室同体积被抽取出的气体样本、仪器设备成本比较高等缺点,设计出本测量方法所需要测量装置。装置主要由静态密闭气室底座、静态密闭气室(桶)以及泵吸式CO_2浓度检测仪组成。试验按照给定的实施步骤在野外进行,并以碱液吸收法测量值为标准验证了该方法测量结果的有效性。[结果]该方法不仅克服了传统静态气室密闭法测量过程中的缺点,且测量结果准确,成本低廉,操作更为简捷。[结论]可以运用于各种野外环境条件下的土壤呼吸速率原位测定。     

灌溉输配水系统明满流的全隐式耦合模拟及验证

准确合理地模拟具有自由表面的渠/管道明流和具有压力的管道满流运动过程,是设计、评价和管理灌区输配水系统的基础.为此,该文基于Preissmann窄缝法的概念,采用Saint-Venant方程组描述灌溉输配水系统的明满流过程,在交错空间离散单元格上,建立了基于全隐式标量耗散有限体积法的明满流耦合模拟模型.借助标准的室内物理模型观测数据和石家庄冶河灌区山尹村试验站野外原型观测数据,对模型的模拟效果进行了验证.结果表明,与基于显式向量耗散有限体积法建立的模型相比,该文建立的明满流耦合模拟模型具有类似的模拟精度,但水量平衡误差在室内和野外试验条件下仅为前者的13%和1.2%,且计算效率提高了约5.2倍;与基于四点偏心有限差分法建立的模型相比,模拟精度显著提高,水量平衡误差在室内和野外试验条件下仅为前者的7.6%和0.6%,且效率提高了1.3倍,故该文建立的模型有效克服了已有模型无法统一模拟精度和效率的缺陷,更适于实际工程问题,为灌区输配水系统的设计优化和管理评价提供了数值模拟方法.     

DTS—1型土壤湿度传感器的基本特性和应用

<正> 测量土壤湿度,通常采用烘干称重法。这种方法不仅费时、费力,而且不可能定点测量土壤水分连续变化,难以满足水分研究发展要求,因此对直接在野外就地测量的方法愈来愈受到重视。其中应用导电原理测量土壤湿度(电阻法)是目前应用比较多的方法之一,主要优点是仪器灵敏度高,操作简便,测量迅速,造价较低。缺点是测量湿度范围小(一般在低湿度下使用)要事先进行标     

坡面径流小区集流桶含沙量测量方法对比

准确测量坡面径流小区集流桶含沙量是定量精准监测坡面土壤侵蚀的关键，野外径流小区观测方法测量精度、影响因素及其适用性的研究是实际应用的基础。该研究以第四纪红土为研究对象，采用室内模拟试验，对比不同含沙量（1.05、5.07、10.49、50.72、101.45、439.10 kg/m3）、不同水深（30、60、90 cm）下4种集流桶含沙量测量方法的精度，并对测量结果进行修正。结果表明：1）在60 cm水深、不同含沙量下，4种测定方法中，以机械+全剖面法测量误差总体最低；2）水深和含沙量是影响坡面径流小区集流桶取样测量误差的重要因素。总体而言，含沙量越高，测量误差越大；不同含沙量下，水深对测定误差影响程度不一，当含沙量小于50.72 kg/m3时，水深对机械+全剖面法测量精度无显著影响；3）4种方法的测量值与真实值均呈极显著正线性相关，含沙量测量值经过方程修正后相对误差明显降低。4）在含沙量小于5.07 kg/m3时，人工搅拌法可以应用于野外径流小区观测；当含沙量大于等于101.45 kg/m3后，全剖面法可以直接用于野外径流小区观测；机械法、机械+全剖面法在野外径流小区观测中可以直接使用。研究结果为集流桶含沙量取样测量方法在红壤区应用提供依据。     

黄土高原土壤水分的自动监测——TDR系统及其应用

TDR(Time Domain Reflectory)——时域反射仪是一种用于测量土壤水分的仪器 ,这是一种利用电磁脉冲方法 ,根据电磁波在介质中传播速度来测试介质的介电常数从而测定土壤水分的仪器。本文介绍了一套 TDR系统的组成和测量方法 ,并对测量结果进行了室内和野外校正 ,结果表明 ,野外校正比较符合实际情况 ,可以作为黄土高原地区进行 TDR校正的参考。由于具有快速、准确等优点 ,能自动、连续地监测土壤含水量 ,TDR是一种值得推广的土壤水分测定仪器     

降雨条件下晋西黄绵土坡面室内外径流侵蚀试验差异分析

目前多利用室内模型试验所得土壤侵蚀模数乘以面积预测野外实地水土流失,为了探讨晋西黄绵土坡面室内外径流侵蚀差异,该研究采用室内模型模拟与野外原位模拟试验方法,分析了不同降雨与坡面面积条件下,室内与野外坡面径流模数、侵蚀模数、单宽输沙率及细沟发育差异性,结果显示:室内模型试验结果均大于野外原位模拟试验,当野外坡面面积为室内的4倍时,径流量与侵蚀产沙量不呈4倍关系,且面积越大野外与室内侵蚀量比值越小,说明简单地用室内试验结果乘以面积预测野外实地水土流失是不合理的,且雨强对径流侵蚀的影响较面积大;相同降雨条件下室内坡面较野外坡面更易产生细沟,且发育程度大,更倾向于沟底下切,增强了室内坡面径流侵蚀力;一定雨强、坡长条件下,野外单宽输沙率在10～14 min首次出现峰值,之后趋于稳定,而室内多在4 min即出现峰值,且峰值为野外的1.58～10.40倍,说明室内模型试验单宽输沙率及其波动性大于野外,且响应时间更短。     

采用不同方法测量切沟的误差分析

使用卷尺测量切沟的体积和面积是研究土壤侵蚀中最常用也是传统的测量方法,着重分析了使用卷尺测量切沟时,测得切沟体积的误差。其误差主要包括由卷尺精度限制而导致的误差,以及由测量原理所造成的系统误差。运用误差传递公式计算由卷尺精度限制导致的误差,这种误差与测量相邻横截面的间隔长度无关,只与测量仪器即卷尺有关;对于不同的切沟,卷尺精度导致的误差占所测切沟体积的百分比也是基本相同的,不到2%。由测量原理造成的系统误差又可分为两种：由于横截面不规则造成的系统误差,最多可达到体积的2%;由于相临两个横截面之间形状不规则造成的系统误差。在野外测量的时候,每次测量距离保持在10 m左右比较合适。卷尺测量与差分GPS测量的切沟体积的比较表明,单次测量误差较大,在10%左右,而两次测量的体积差,即两种方法所得的切沟体积的年际变化量相差不大。也就是说明,用卷尺测量切沟体积的年际变化是有效的。     

体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重

土壤含水率直接测量是相关研究和应用的基础,在土壤力学、作物栽培、农田灌溉、生态环境等研究和实践中十分重要。该文提出了一种与传统烘干称质量法相当的体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重。该方法在假设一定土壤颗粒密度的前提下,用一定体积的标准取样环刀取得土样后,通过向待测量土体补充水分使土壤达到饱和,用一定体积的水置换土壤中的充气空隙,直到土样达到饱和状态;再通过测量得到的初始/原始土样质量、饱和后土壤的质量以及已知土壤颗粒密度和水密度,计算得到被置换的充气空隙的体积,进而由此计算得到土壤质量含水率和土壤容重。采用3种不同土壤,即陕西杨凌黏黄土、北京粉壤土和江西黏红土,分别预配制成7种不同初始土壤体积含水率,含水率约为:风干土(含水率2%～3%)、5%、10%、15%、25%、30%和饱和含水率,以及3种不同土壤容重:1.25、1.35和1.45g/cm3进行室内试验。用类似的土样,采用传统方法烘干土样8、12、24、48h后,测量确定土壤的质量含水率,通过延长烘干时间测得数据表明,传统方法烘干8h所测得的质量含水率仍有1%～3.2%的含水率误差。最终试验结果表明体积置换方法测得的土壤含水率比传统烘干土样8h所测得的结果大2%～3%,比烘干土样48h所测得的结果大1%左右。体积置换方法测量操作过程简单,耗时较少,节约能源,测量结果具有较高精度。     

两种土壤导气率测算模型的对比分析

土壤导气率是重要、易测量的土壤参数,其价值在于可以预测田间饱和导水率,反映土壤孔隙和土壤结构特征。国内外学者提出不同土壤导气率测算模型。本文通过对比瞬态法和稳态法两种土壤导气率测算模型,分析两模型在测量效率、经济性等方面优缺点,以及测量结果的相对误差变化幅度。瞬态法相对稳态法,无须测量通过土样的气体数量,测量时间短,且只需少量体积的气体通过土样,对土样结构破坏小;而稳态法测量技术较成熟,计算方便。室内对60组土样测算结果表明,瞬态法与稳态法测量结果之间具有极显著的相关性,可用线性函数关系式y=0.979 1 x表示;以稳态法为标准,两种方法测量结果相对误差变化幅度在0.5%~45%之间,80%以上测量结果相对误差变化幅度<15%,仅有少数变化幅度>20%;同时,试验结果也验证了稳态试验中气体传导速率Q与测量仪内封闭气体压强值△P存在显著的线性关系,及Kirkham提出的在瞬态模型中被测土样密封端压力动态变化与时间t之间存在线性关系。     

采用不同方法测量切沟的误差分析

使用卷尺测量切沟的体积和面积是研究土壤侵蚀中最常用也是传统的测量方法,着重分析使用卷尺测量切沟时,测得切沟体积的误差.其误差主要包括由卷尺精度限制而导致的误差,以及由测量原理所造成的系统误差.运用误差传递公式计算由卷尺精度限制导致的误差,这种误差与测量相邻横截面的间隔长度无关,只与测量仪器即卷尺有关;对于不同的切沟,卷尺精度导致的误差占所测切沟体积的百分比也基本相同,不到2%.由测量原理造成的系统误差又可分为两种:由于横截面不规则造成的系统误差,最多可达到体积的2%;由于相临2个横截面之间形状不规则造成的系统误差.在野外测量的时候,每次测量距离保持在10 m左右比较合适.卷尺测量与差分GPS测量的切沟体积的比较表明,单次测量误差较大,在10%左右,而两次测量的体积差,即两种方法所得的切沟体积的年际变化量相差不大,说明用卷尺测量切沟体积的年际变化是有效的.     

土壤侵蚀的野外评估法——网线袋法

土壤侵蚀的野外测量是土壤保持和管理研究中常用的。常规的动力学方法(如沉淀物和水的收集法)代价高,劳动量大。而且在许多情况下无法实现。该文是来自亚马逊地区种植热带作物的秘鲁,介绍了一种简单的“网线袋”法,用于土壤侵蚀的野外测量。该方法既廉价又简单,且适用各种土地条件。     

一种简单的土壤热惯量野外实测方法

本文采用一种野外实地测量土壤热扩散率结合室内测定该土壤热容量的方法,计算实际情况下土壤热惯量与水分含量间的关系。文中对该测量方法进行了推导。并将之应用于黄淮海地区不同土壤类型,在给出了不同土壤类型和质地的热惯量值的同时,对该方法的重复性,稳定性,准确性进行了检验。     

丘陵区土地整理对土壤理化性状的影响

该文以莱芜市里辛土地整理项目为例,采用野外采样和室内分析相结合的方法,研究了丘陵区土地整理对土壤理化性状的影响。研究结果表明,土地整理对土壤物理性状影响极显著或显著;对土壤化学性状影响不显著;各土壤理化性状的变异系数,除土壤体积质量增加、土壤黏粒稍有增加外,其他均下降,整理后土壤理化性状更均匀。土壤理化性状变化原因主要是整理中注重物理措施、忽视土壤培肥,施工不规范及国家有关标准不具体等造成。今后应重视土壤培肥,规范施工,完善有关土地整理标准、明确各项土壤理化性状指标等,以确保土壤质量提高。     

体积置换法测量土石混合物组分含量

土石混合物组分含量测量在农业生产、建筑施工及水利工程等方面都有重要的意义。该文根据体积置换原理测量土石混合物比例、土壤含水率、容重、孔隙度/孔隙比等一系列土壤物理参数。给出了测量原理、设备、试验方法与过程。采用陕西杨凌的黏黄土、吉林黑土以及粒径为5~10 mm的石砾,预制不同体积含水率(10%、15%、20%)、石砾体积比例(10%、15%、20%)和土壤颗粒体积比例(40%、45%、50%)的土样。首先采用体积置换法测得土样中石砾、土壤颗粒和土壤水的总体积,随后取出土样中的石砾,用体积置换法测得石砾体积,进而得到土壤颗粒和土壤水的体积,并据此得到土壤含水率、土壤容重、土中气体含量、土壤孔隙度和孔隙比。用烘干法测量得到土壤容重和含水率,将2种方法测得的结果对比分析表明,使用体积置换法测得的土壤含水率比烘干法测量的结果大,相对误差在5%左右,测量的土壤容重偏小约1%,土壤气体含量的测量相对误差约为2%。测量土壤孔隙度的相对误差约为1%,土壤孔隙比的测量误差为1%~1.5%。表明体积置换法可以较为准确地测量土石混合物中各组分的相对含量,具有操作便捷、测量精度高、有普遍适用性等优点,可以为相关研究和测量提供参考。     

探地雷达地波法测定红壤区土壤水分的参数律定研究

探地雷达地波法是一种农田尺度快速测量土壤体积含水量的有效技术,能够弥补传统方法和卫星遥感方法在含水量监测上的不足。但地波法在红壤地区进行含水量反演的最佳参数仍未确定,相关研究鲜有报道。本研究以位于南方红壤区江西省鹰潭市孙家流域为例,采用地波法对区域土壤体积含水量进行了探测:先使用共中心点法确定所用雷达的系统延时、有效反演深度,并利用Topp、Roth、Ferre和朱安宁四种常用的经验模型由介电常数ε反演土壤含水量;然后通过固定间距法进行区域性的土壤体积含水量测量,确定雷达测量时的最佳天线间距。这一系列过程中,土壤含水量实测值是用烘干法校正的管式时域反射仪(time domain reflectometry,TDR)测定的土壤体积含水量。研究的目的是为了律定地波法在红壤区测定土壤含水量的有效反演深度、最优模型和最佳天线间距等参数。结果表明:60 MHz探地雷达地波法反演0～40 cm土层的土壤体积含水量时精度最高,误差最小;Roth经验模型更适合于红壤地区0～40 cm土层土壤含水量的反演,均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.022 m3m-3;地波法的最佳天线间距为1.0 m,能够准确地反演土壤体积含水量;土地利用类型对雷达的探测精度具有一定影响,在1.0 m天线间距下,旱地上的反演精度优于果园,旱地和果园的RMSE分别为0.004和0.020 m3m-3。     

长武地区土壤导气率及其与导水率的关系

为了寻求快速、直接、耗资低并且可用于评估野外饱和导水率的量级和其空间变异性的方法,利用PL－300土壤导气率测量仪对长武小麦试验田不同含水率、体积质量、土层、取样方向、根系密度下的导气率,以及室内原状土壤样本（248 cm3）在田间持水率情况下的导气率及饱和导水率进行了研究。发现在不同的影响因素下导气率具有一定的变化规律;含水率接近田间持水率时的土壤导气率和饱和导水率之间存在对数线性关系。土壤导气率与饱和导水率的这种预测关系在早期的试验研究中也有所反映。将本试验结果与Loll、Iverson等人的研究成果进行对比论证,验证了通过测量土壤导气率预测田间饱和导水率的方法是可行的。     

地表微地形测量及定量化方法研究综述

地表微地形测量是地表粗糙度定量化的基础,对地表形态动态监测、水文过程模拟以及土壤侵蚀过程模型的构建具有重要意义。目前,微地形测量方法主要分为接触式和非接触式2大类,前者包括测针法、链条法、差分GPS法等,后者包括超声波测距法、红外线传感器法、结构光激光扫描法、激光测距扫描法、三维激光扫描仪法、近景摄影测量法等。在全面回顾各方法原理、优缺点及其应用的基础上,分析地表粗糙度定量化常用方法：统计方法指数、地统计学指数和分形及多重分形模型。认为：1）差分GPS法、结构光激光扫描法、三维激光扫描仪法和近景摄影测量法将在亚毫米一,厘米级地表微地形测量及地表粗糙度多尺度特征研究中发挥重要作用,同时简单、方便的测针法可能在野外测量中依然占据主导地位;2）以地表微地形测量技术为基础,在土壤侵蚀过程模型中亟需形成一套完整的“测量一定量化一模型应用”范式,同时应加强对地表微地形空间异质性和各向异性的研究,发展新的统一的地表粗糙度定量化方法。     

基于无人机倾斜航空影像的树冠体积测算方法

树冠是结构复杂的不规则体,对树冠体积的精确测定一直是树木测量研究中的难点问题。该文以消费级多旋翼无人机对目标树木进行倾斜摄影获取的多角度航空影像为基础,通过空三加密处理生成目标树木的三维点云模型;用等高线法分割树冠点云,并确定树冠最优分割层数;用投影法对点云数据进行转化,并选取测算点计算树高和树冠任意横截面积;对分割后各规则体的体积进行累加获得树冠体积。结果表明:8棵目标树木的树高测算值相对误差为1.46%～4.10%,平均相对误差为2.88%;树冠体积测算值的相对误差为6.95%～12.39%,平均相对误差为9.42%;精度均可满足林业调查中对于树高和树冠体积测量结果的要求。利用无人机倾斜航空影像建立单木的三维点云模型并进行树冠体积测算的方法是可行且有效的,该方法可为研究单木树冠几何参数的提取提供参考。