径流泥沙监测方法研究进展

径流泥沙监测作为土壤侵蚀过程的研究难点,是水土流失动态防治和评价的基础。本文针对径流泥沙监测现场多样性、泥沙组成复杂性、测量精度差异性等研究现状,从监测方法出发,综述了国内外径流泥沙监测技术和方法的研究进展,分析比较了不同径流泥沙监测方法的适应环境、测量精度及存在的局限性,并针对当下径流泥沙监测方法存在的问题提出了展望,为今后的进一步研究提供参考。     

径流泥沙实时自动监测仪的研制

针对径流泥沙过程监测仪缺乏和监测误差大的状况,研制了一种具有野外复杂条件下普遍适用的径流泥沙高精度实时自动监测仪,并建立了数据/站点管理云平台。该仪器从径流泥沙过程中提取驱动仪器运转的物理量并将其转换为测控信号,实现径流泥沙过程的实时自动监测;通过对仪器总体结构及各功能部件的优化设计,消减泥沙粘附和沉积,提高监测精度。通过标准泥沙样品验证了该仪器的适用性,结果表明该仪器监测的含沙量相对误差均值为3.67%,决定系数为0.997。土槽试验获取了径流过程中变幅较宽的径流量和含沙量的动态过程曲线。可见,该仪器不仅可以准确地监测径流泥沙过程,而且创新了水土流失监测技术和方法,推动了水土流失监测的自动化和信息化。     

径流流量及含沙量自动动态测量系统

利用γ射线在泥沙中的衰减规律和水位测量方法,设计了径流泥沙含量和径流流量全自动测量系统。该系统包括自动采样、自动测量、数据分析输出及查询、操作控制系统等4个子系统。实现了实时、快速、动态地测量坡面径流流量与泥沙含量以及测量数据自动存取和远距离传输。大量试验测试表明该系统测量历时短、数据传输快捷、测量结果准确。系统不仅适合于室内土壤侵蚀试验中泥沙含量与流量的测量,而且可用于野外坡面土壤侵蚀试验小区长期定点监测和其他各种试验研究     

小流域径流泥沙自动采集器的试验研究

仪器仪表作为对信息进行采集、测量、处理和控制的重要手段和设备,已成为推动科学技术和国民经济高速发展的关键技术之一。在小流域出口处设置量水堰是研究流域水文过程及土壤侵蚀监测的一个重要方法,为实现小流域径流含沙量的动态监测,自行研制了一种小流域径流泥沙自动采集器,以一种简单的采样技术代替传统方法来提高含沙量测定的自动化水平及测量精度。通过模拟试验验证了采集器的适用性,结果证明采集器具有很好的可靠性和观测精度,与标准值的平均相对误差仅为0.42%。另外,该装置与传统水样收集方法相比自动化程度高,管理方便,适于野外无人看守情况下径流样品的自动采集。因此,所研制的小流域径流泥沙自动采集器有一定的应用前景。     

土壤侵蚀监测新方法和新技术

 土壤侵蚀监测为土壤侵蚀评价和科学研究提供定量表达的手段,为水土流失防治规划、措施设计、效益评价和监督执法提供指导。土壤侵蚀监测经历1个多世纪的发展,监测方法由传统的径流小区观测到现代多学科交叉结合的技术,监测结果也由定性提升到半定量和定量。现代土壤侵蚀监测技术提升了土壤侵蚀监测为科学研究和实践服务的能力：基于土壤侵蚀地形演变的现代地形测量提供各种时空尺度高精度的监测数据;核索示踪成本较低、操作简单,能提供多年土壤侵蚀平均值;沉积泥沙反演根据侵蚀泥沙的沉积特性反推流域土壤侵蚀,成为回溯流域土壤侵蚀历史的有用手段;现代原位监測是基于传感器和无线数据传输等现代技术的土壤侵蚀监測新理念,是满足土壤侵蚀监测快速化、自动化和系统化发展的重要方向。通过介绍土壤侵蚀监测领域出现的新方法和新技术,以期促进其推广和应用。     

流域土壤侵蚀测量系统研究

流域内降雨-径流-土壤侵蚀过程中不同时空点处流量、流速、泥沙含量的获取是土壤侵蚀机理研究中的难点,它们的实时、准确测量将为侵蚀模拟-预报模型的建立与检验提供必要的数据支持。针对这一问题,提出一套测量流域土壤侵蚀动态变化过程变量的自动化测量系统。该系统由四部分构成:量水堰和水位传感器实现径流流量的测量;薄层水流流速测量系统测量坡面流及其流域内沟道中水流速度;径流含沙量测量系统测量径流中的泥沙含量;数据采集控制以及存储系统,实现试验设计点处侵蚀量的动态变化过程测量及数据存储。这一系统的构建及应用必将推动侵蚀过程测量向着更自动化和可操作化方向发展。     

径流小区产流过程量水堰自动测量系统

坡面径流小区是水土保持和相关领域研究的重要手段,流量观测是径流小区观测的主要内容.该研究设计开发了一种适用于径流小区流量过程的自动观测系统,该系统集成了量水堰、水位计和泥沙传感器,并配套了数据自动采集、存储和传输设备.通过水槽试验,标定了量水堰流量系数,建立了针对量水堰结构设计的近似流量模型并获取了模犁参数;模型验证和参数标定试验的结果表明:三角堰的水位与流量之间有着非常好的相关性,简化流量模型可以用于计算流量,简化模型回归分析的决定系数为0.98.此外,该文分析讨论了泥沙含量对流量观测的影响,提出了净产水(扣除泥沙体积的产水量)的概念和估计方法.该含沙水流自动测量系统具有很好的可靠性和观测精度,在水土保持监测方面具有广阔的应用前景.     

基于电导式传感器径流流速测量系统的试验研究

在土壤侵蚀和水土流失研究中,坡面径流流速是径流计算、土壤侵蚀预报中不可缺少的水动力参数,目前尚无广泛应用的径流流速测量仪,研究快速的径流流速测量具有重要意义。该文基于互相关理论,建立了基于虚拟仪器Lab VIEW的径流流速的测量系统,并采用自制的电导式传感器,研究了两传感器间距对测量系统的影响,测量了5个泥沙含量水平下的径流流速。结果表明：测量系统适用的泥沙含量范围为0～250 kg/m³,测量误差为4.5%;若以染料示踪法测量的流速作为标准值进行修正,修正后的测量误差为3.81%。     

小流域土壤侵蚀及径流过程自动测量系统的实验应用

流域内降雨－径流－土壤侵蚀过程中不同时空点处流量、流速、泥沙含量的获取是土壤侵蚀机理研究中的难点,其实时、准确测量为侵蚀模拟－预报模型的建立与检验提供必要的数据支持。该文针对这一问题,将量水堰及水位传感器、薄层水流流速测量系统、γ射线泥沙含量测量仪有机组合,构成流域土壤侵蚀过程测量系统。将该系统测量仪器布设于室内小流域模型各沟道出口及沟道内典型点处,在降雨强度25 mm/h,降雨历时5 min条件下,系统测量的流域出口处流量及泥沙含量变化值与采用手工采样方法测量结果的决定系数R²分别为0.738,0.749,流速误差为8.7%,比较结果显示该系统具有较高的测量精度。在此测量精度范围内,同时测得各沟道口流量及泥沙含量动态变化过程及沟道中典型点处流速。流域内径流过程及径流含沙量的动态测量结果表明将该系统应用到土壤侵蚀动态过程的研究中是可行的。     

黄土高原典型小流域径流泥沙观测面临的问题与对策

通过分析黄土高原水土保持生态建设对典型小流域径流泥沙观测的需求,针对目前典型小流域径流泥沙观测面临的问题提出了相应的发展对策,阐明了绥德、天水、西峰三个水土保持科学试验站开展典型小流域径流泥沙观测所具有的技术优势,“三站”是黄土高原主要类型区水土流失规律、土壤侵蚀产流产沙预测预报模型研究的主要科研基地。     

径流场监测结果在武汉黄陂区水土流失预测中的应用

基于武汉市黄陂区野佛沟径流场监测的径流和泥沙数据,通过类比法建立土壤流失量的预测模型,完成了从土壤流失监测到土壤流失预测研究的重大突破,为该类型区生产建设项目水土流失背景值的预测提供依据。同时对径流场监测的径流和泥沙数据进行统计分析,结果表明:土壤流失量的大小与降雨强度有着密切关系,其值的大小受环境因素的影响远比径流深度的影响复杂。     

HL-1型径流泥沙自动监测系统——水土保持监测新手段

<正>公司简介长春合利水土保持仪器设备开发有限公司是一家专业从事水土保持监测仪器研发、生产、销售及服务的企业。公司始终坚持高起点、严要求,吸收引进国内外先进技术,不断自主研制开发生产出优质、高效、实用的新产品,秉承"诚信服务共同发展"的经营理念,积极为水保界提供仪器设备技术咨询、仪器设备调试安装等各类优质服务。产品介绍HL-1型径流泥沙自动监测系统是由吉林省水土保持科学研究院研发、长春合利水土保持仪器设备开发有限公司生产经营的。该系统主要应用于野外径流小区监测、小流域空间尺度径流泥沙含量长期自动监测以及室内人工模拟降雨土壤侵蚀试验研究,能够显著提高泥沙径流监测的实时性、时效性、准确性,     

流域土壤侵蚀及径流过程自动测量系统研究

流域内降雨—径流—土壤侵蚀过程中不同时空点处流量、流速、泥沙含量的获取将为侵蚀模拟—预报模型的建立与检验提供必要的数据支持。本研究提出一套测量流域土壤侵蚀动态变化过程变量的自动化测量系统,系统中的量水堰和水位传感器用于测量径流流量,用薄层水流流速测量系统测量坡面流及流域沟道中的水流流速,用径流含沙量测量系统测量径流中的泥沙含量,数据采集控制及存储系统实现试验设计点处侵蚀量的动态变化过程测量及数据存储。这一系统的构建及应用必将推动侵蚀过程测量向着更加自动化和可操作化方向发展。     

黄土高原沟槽侵蚀与泥沙输移监测方法初探

沟槽是径流与输沙通道和侵蚀主体,沟槽侵蚀监测对揭示水土流失规律和进行流域产沙模拟有重要意义。在对黄土高原相关研究结果分析的基础上,对沟槽侵蚀进行了初步确定。同时对与沟槽侵蚀关系密切的泥沙输移比进行了分析,并总结出沟槽侵蚀与泥沙输移比监测和估算的沟道特征监测法、坡面产沙—出口站泥沙比较法、稀土元素示踪法、坝库泥沙还原法和经验公式拟合法等方法。     

宜川自动径流泥沙测站的设计及其应用

目前,坡面小区的径流泥沙,一般采用集水池或分流式集水箱测定,只能测定一次暴雨的径流量和泥沙量,而不能测定暴雨过程径流量和泥沙量的动态变化,也就难于准确地测定不同暴雨强度的径流量和泥沙量。现有的小流域测流设施大都是人工定时观测,难于准确测定径流随时间的变化,而且观测误差大,资料实用性很差。本文介绍宜川县铁龙湾林场松峪沟内两个实验小流域设置的自动径流泥沙测站,用以评价不同森林条件的减水减沙效益。这两个自动径流泥沙测站,能提供流域径流泥沙研究中极其短缺的洪水径流过程资料,是径流泥沙动态监测的有效工具。     

切沟侵蚀监测与预报技术研究述评

切沟侵蚀作为一种常见的土壤侵蚀现象,不仅破坏土地资源,也是河流泥沙的主要来源之一;但是,由于切沟侵蚀机制复杂,研究手段欠缺,切沟侵蚀研究进展缓慢。切沟侵蚀监测技术是研究切沟不同发育阶段侵蚀速率和构建切沟预报模型的基础。近年来,高精度GPS、三维激光地形测量以及RS和GIS等切沟侵蚀监测技术取得了新进展,尤其是高分辨率遥感的应用为较大时空尺度的切沟侵蚀监测提供了可能性。世界范围的切沟侵蚀监测成果表明不同地区切沟侵蚀速率主要为0.16～15 m/a。切沟侵蚀预报技术进展缓慢,现阶段还没有广泛应用的切沟侵蚀预报模型。利用高分辨率航空和卫星影像及三维激光测量等新技术,开展较大尺度的切沟侵蚀监测是近期的研究热点和主要发展趋势,而从长远来看,发展切沟发育和侵蚀的经验和机制模型、进行不同时间尺度的切沟侵蚀预报是切沟研究领域的发展方向。     

白盆珠水库库区坡面径流泥沙流失初探

在径流小区监测试验的基础上,探讨了白盆珠水库库区的径流泥沙随降雨过程变化呈现的相关性规律,从而为进一步研究该库区水土流失（径流量,泥沙流失量）的预测预报措施打下基础。     

无动力水土流失过程自动监测装置

<正>设备简介无动力水土流失过程自动监测装置是中国科学院东北地理与农业生态研究所在吸纳美国可移动径流观测装置经验的基础上.突破了泥沙混合技术和泥沙样品分段采集技术,自主创新研制开发的主要由径流自动计量观测装置、泥沙混合分流装置和泥沙自动分段采集装置组成的一种适于野外各种立地条件坡面径流和输沙过程的新型自动监测设备,现有XYZ-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种型号.是获国家授权的发明专利产品,获ISO9001认证和欧盟CE安全认证。     

基于相关法的坡面径流流速测量系统

坡面径流流速是土壤侵蚀研究中的一项重要参数,目前仍未有通用的径流流速测量仪,因此研究径流流速的有效测量方法具有重要的意义.该研究以相关测速理论为基础,在已有的研究基础上改进了光电传感器的硬件设计和试验平台,开发了一套坡面径流流速测量系统.试验研究了传感器与液面及两传感器之间距离对测量系统的影响,并进行了室内模拟坡面径流流速试验研究.结果表明,两传感器的间距为5 mm、液面距离为9 mm为最优试验参数,测量系统的泥沙含量适用范围为0～400 kg/m3、坡面的范围为0～25°,测量系统能够准确测定径流流速,最大相对误差为3.61%,为坡面径流流速的快速、准确测量提供了一种有效的方法.     

径流小区集流桶(池)泥沙含量快速测定方法探讨

径流小区作为土壤侵蚀监测的一种重要方法,在土壤侵蚀模型及预报中具有重大意义.快速准确地测量径流小区集流桶(池)中的泥沙含量直接决定了土壤侵蚀规律研究的科学性与土壤侵蚀预报的可靠性.搅拌法取样测量含沙量是目前应用最广的传统含沙量测量方法.但据实际观测,北京土石山区的粗砂多砂区采用该方法测得的含沙量明显偏小,土壤侵蚀量观测精度受到严重影响.为此,在北京地区,采用北京师范大学研发的全深剖面采样器来采集径流小区集流桶(池)水样以测量含沙量,并对设备进行更新.本研究拟根据北京地区的实际工作经验,简要探讨该设备的使用方法,注意事项以及实验室水样的快速处理方法.