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径流小区集流桶（池）搅拌取样测量含沙量误差校正

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径流小区集流桶（池）搅拌取样测量含沙量误差校正

作者：唐菊西南大学

学位级别：硕士

水土流失监测是我国水土保持工作的重中之中,其中径流小区法是水土保持监测中一种重要且应用广泛的方法。径流小区集流桶(池)中含沙量的测量是准确计算土壤侵蚀量的关键。在径流小区泥沙监测中搅拌取样测量法是含沙量测量的传统方法,此... 详细信息

水土流失监测是我国水土保持工作的重中之中,其中径流小区法是水土保持监测中一种重要且应用广泛的方法。径流小区集流桶(池)中含沙量的测量是准确计算土壤侵蚀量的关键。在径流小区泥沙监测中搅拌取样测量法是含沙量测量的传统方法,此前的研究已表明这种方法可能因为搅拌不均匀和取样过程中泥沙沉降影响含沙量测量精度,搅拌取样法测量含沙量存在较大误差。另外,我国各地不同的地形条件、降雨条件和土壤类型造就径流小区监测的径流量、泥沙量存在较大差异,这也将影响径流小区的建设和含沙量测量方法的精度。我国现有的行业规范并没有全面反映径流小区的技术要素,在含沙量测量方法的具体操作上规定不明确。虽有新的含沙量测量方法提出,但未能在全国范围内得到推广应用,径流桶(池)含沙量的测量误差问题仍未得到解决。因此,本研究通过四种土壤模拟集流桶(池)搅拌取样测量含沙量误差实验得出误差校正公式,提出一种较为简便的搅拌取样测量含沙量的误差校正方法,以期快速应用于全国各地的径流小区监测中。本研究以紫色土、黄绵土、塿土、黑土四种土壤为研究对象,按照设计的13个含沙量水平,分为50 L和100 L的总体积,制备不同含沙量的泥沙水样,由从事径流小区测量的专业人员进行搅拌取样,采用烘干称重法测量含沙量,并与设计含沙量进行对比,计算得到搅拌取样法的测量误差,再通过回归分析得出实际含沙里与测量含沙量之间的误差校正公式,最后总结出误差校正法应用于径流小区监测的一般方法,结果表明:1)搅拌取样法测量含沙量存在较大误差,测得的含沙量整体结果均偏低。低含沙量时,紫色土、塿土、黄绵土的平均相对误差在-30%40%,黑土的平均相对误差在-60%70%,在这个含沙量段误差随含沙量升高变化不大,围绕平均相对误差上下波动;含沙量升高到超高含沙量时,测量误差会发生陡变,四种土壤平均相对误差均减小到-20%以下,此时绝对误差仍然较大,但相对标准偏差减小,测量结果更稳定。2)搅拌取样测量法的含沙量测量误差与体积成负相关,50 L泥沙水样测量含沙量的相对误差较100 L泥沙水样的相对误差小。低含沙量时紫色土、塿土、黑土100 L泥沙水样含沙量测量误差比50 L泥沙水样高-7%左右,超高含沙量时紫色土、塿土、黑土100 L泥沙水样含沙量测量误差比50 L泥沙水样高-3%左右,黄绵土的测量误差总体上受体积影响较小。3)通过方差分析和回归分析得到四种土壤关于体积、含沙量的测量误差的线性回归方程:δ=j+aC0+bV;推导出测量含沙量与实际含沙量之间的误差校正公式:将四种土壤的测量含沙量代入误差校正公式进行检验,结果显示校正含沙量更接近实际含沙量,误差校正提高了集流桶(池)内含沙量测量的精度。4)将本研究通过模拟实验得出含沙量误差校正公式的过程总结成应用于径流小区泥沙监测的误差校正法,包括样品制备、搅拌取样过程和误差校正公式的建立三部分内容。各径流小区可通过此误差校正方法,建立不同工况下搅拌取样测量含沙量与实际含沙量的关系,用于校正测量误差,提高集流桶(池)内含沙量测量精度,为水土保持监测提供更可靠的基础数据。

关键词：径流小区含沙量测量搅拌取样误差校正

基于2009—2018年径流小区观测数据的武汉市土壤侵蚀因子定量评价

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生态学报 2021年第10期41卷 3878-3890页

作者：韩旭田培黄建武王珂珂王瑾钰刘目兴潘成忠华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室武汉430079 华中师范大学城市与环境科学学院武汉430079 北京师范大学水科学研究院北京100875

武汉市位于桐柏山大别山国家级水土流失预防区与幕阜山省级水土流失治理区之间,其土壤侵蚀问题对长江中游生态安全具有重要影响。基于2009—2018年武汉市蔡店、磨盘山、西湖流域、燕子山等4个水土保持监测站35个径流小区的观测数据(139... 详细信息

武汉市位于桐柏山大别山国家级水土流失预防区与幕阜山省级水土流失治理区之间,其土壤侵蚀问题对长江中游生态安全具有重要影响。基于2009—2018年武汉市蔡店、磨盘山、西湖流域、燕子山等4个水土保持监测站35个径流小区的观测数据(139组),定量分析了坡度、侵蚀性降水量、土地利用和水土保持措施对土壤侵蚀的影响,并借鉴USLE模型识别土壤侵蚀主导因子。结果表明,裸地小区的平均土壤侵蚀模数最高(2597.57 t km^(-2)a^(-1)),其次是经济林、草地和耕地小区且三者的侵蚀模数相差不大,土壤侵蚀模数与侵蚀性降雨量、坡度之间呈显著二元线性或幂函数关系;与天然植被小区相比,植物篱(草带、茶树、紫穗槐)及石坎梯田措施均显著降低了土壤侵蚀模数,其中植物篱措施的效果更优,且草带植物篱小区的侵蚀模数最低(46.13 t km^(-2)a^(-1));3个坡度等级(0—10°、10—20°、20—25°)小区平均侵蚀模数分别为892.07、911.15、2087.60 t km^(-2)a^(-1),表明坡度超过20°后土壤侵蚀严重加剧;武汉市土壤侵蚀的主导因子为水土保持措施、植被覆盖与管理因子。研究结果可为武汉市水土保持措施合理布设及侵蚀预报模型的完善提供依据,基于径流小区长期观测数据的土壤侵蚀定量研究值得进一步深入。

关键词：土壤侵蚀模数径流小区土壤侵蚀因子水土保持措施 USLE 武汉市

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径流小区分流装置的误差分析及校正试验

径流小区分流装置的误差分析及校正试验

作者：梁志权中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)

学位级别：硕士

土壤侵蚀是国内外广泛关注的环境问题之一,严重的土壤流失加剧生态环境的恶化,制约着经济社会的可持续发展。径流小区作为土壤侵蚀领域中一种普遍而重要的研究方法被应用于世界各地,其水沙测量是定量研究土壤侵蚀的重要内容,提高小区集... 详细信息

土壤侵蚀是国内外广泛关注的环境问题之一,严重的土壤流失加剧生态环境的恶化,制约着经济社会的可持续发展。径流小区作为土壤侵蚀领域中一种普遍而重要的研究方法被应用于世界各地,其水沙测量是定量研究土壤侵蚀的重要内容,提高小区集流系统中分流装置的径流泥沙测验精度,是准确猎取土壤侵蚀量的关键。本文开展的径流小区分流装置误差分析及校正试验,通过室内模拟分流过程,研究两种柱状的分流装置在不同径流流量(10、20、40、60 L/min)、中孔管长(0.1、0.2、0.4、0.6、0.8m)及进水方式(0.2、0.4、0.6m)对分流过程的影响,主要结论如下:1.当分流孔管长相同时,柱状以圆筒形设计的分流装置测验精度较高。两种分流装置的分流系数和分沙系数受流量影响不大,其中立方形装置的分流系数随流量的增大而略有减少,表明流量大小的改变对立方形分流装置的分流过程有一定的影响;两种装置的变异系数及泥沙沉降率均随流量的增大而减少,并在流量范围为100 L/min时减少幅度较大;分流孔与进水点的距离越大,则通过分流孔的径流含沙量越小,两者的关系可通过线性函数表示。2.随着中孔管长的增大,分流系数和分沙系数也随之增大,中孔收集的水量及泥沙量逐渐减少,造成较大的测验误差;测验误差最大处均出现在中孔管长为0.8m处;分流过程的时段含沙量接近一个常数,未随时间的推移而发生较大的变化,伴有较小的波动直到试验结束;中孔剩余泥沙量受管长及流量共同影响,当管长大于0.4m时,此规律性较为显著。3.单个分流孔进口总水头与流量的关系可以通过幂函数方程表示。随着进口总水头的增大,理论计算与实验所测得曲线的差异性越来越小,说明沿程阻力损失带来的影响逐渐减小;中孔管长与进口水头的比值是分流装置设计中较为关键的参数,由径流小区设计的中孔管长和径流流量共同决定。4.根据试验结果,柱状设计为圆筒形较为合理,除了可减少流量对分流系数波动,获得较高测验精度之外,圆筒形装置各分流孔与圆心距离相同,选择圆心作为进水位置能有效减少泥沙沉降对分流孔含沙量的影响。其次,延长中孔管长设计对水沙测验有很大的影响,此类设计缺陷应引起足够的重视。在导流管的设计中,应保证中孔管长与其它分流管长度相同,使得分流过程的水流流态、水头损失等水力参数相等,在不溢流的原则下,可通过增加分流孔数目或者减少孔径的方式增大管内水流充满度,缩短分流管长度,减少水流阻力和水头损失带来的影响,提高水沙测验精度。

关键词：径流小区分流装置误差分析柱状分流管流量

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坡面径流小区含沙量监测方法论述

科技与创新 2023年第19期 61-63页

作者：刘恋谈晓珊郝斌冯志雨陈柏臻水利部南京水利水文自动化研究所江苏南京210012 江苏南水科技有限公司江苏南京210012 水利部水文水资源监控工程技术研究中心江苏南京210012

径流中的泥沙量是坡面径流小区水土流失情况的重要参数之一,概述了国内外现行的坡面径流小区径流含沙量测量方法,并从测量原理、测量精度、适用条件及其局限性等方面进行了对比。在此基础上,进一步提出今后坡面径流含沙量监测设备的重... 详细信息

径流中的泥沙量是坡面径流小区水土流失情况的重要参数之一,概述了国内外现行的坡面径流小区径流含沙量测量方法,并从测量原理、测量精度、适用条件及其局限性等方面进行了对比。在此基础上,进一步提出今后坡面径流含沙量监测设备的重点研究方向。

关键词：径流小区含沙量监测方法泥沙

不同水土保持措施下径流小区产流产沙与降雨关系研究

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中国水土保持 2023年第11期 39-42页

作者：司英凡俞琳琳朱家润江苏省水利科教中心江苏南京210000 江苏省水文水资源勘测局徐州分局江苏徐州221000

黄泛平原区为国家水土流失重点预防区,水土流失多集中在人为活动影响较大的土地类型上,因此对该区进行水土流失治理及研究尤为重要。依托江苏丰县水土保持监测站,设置荒草地、梨树、大豆、椤木石楠、黑麦草小区,分析2020—2021年所记录... 详细信息

黄泛平原区为国家水土流失重点预防区,水土流失多集中在人为活动影响较大的土地类型上,因此对该区进行水土流失治理及研究尤为重要。依托江苏丰县水土保持监测站,设置荒草地、梨树、大豆、椤木石楠、黑麦草小区,分析2020—2021年所记录各场降雨的降雨量、产流量、含沙量、土壤流失量变化,得出结论:该区域降雨场次多为小到中雨,但降雨量主要来自于大雨及以上级别;各小区产流及土壤流失量大小为荒草地小区>梨树小区>大豆小区>椤木石楠小区>黑麦草小区,说明种植经果林、农作物、乔木林、草地均能够有效拦蓄径流泥沙;草地植被盖度高,生长快,可作为短时间内防治水土流失的有效手段。

关键词：水土保持措施降雨特征径流土壤流失量径流小区黄泛平原区

锦巧径流小区不同坡度条件下的水土流失特征研究

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锦巧径流小区不同坡度条件下的水土流失特征研究

辽宁省水利学会2022学术年会

作者：付默菡锦州市水利事务服务中心

本研究以锦巧径流小区产流产沙数据为基础,综合考虑植被、土壤和降雨因素,系统分析了水土流失与不同坡度之间的相互关系。结果表明:随坡度的增加土壤侵蚀量和径流深逐渐增大,20°坡面达到最大值;平均雨强与径流深均值存在显著正相关性,... 详细信息

本研究以锦巧径流小区产流产沙数据为基础,综合考虑植被、土壤和降雨因素,系统分析了水土流失与不同坡度之间的相互关系。结果表明:随坡度的增加土壤侵蚀量和径流深逐渐增大,20°坡面达到最大值;平均雨强与径流深均值存在显著正相关性,随雨强的增加径流深不断增大;降雨特征、土壤特征、地表植被等因素均可对土壤侵蚀量产生较大影响,随雨强的增加或植被覆盖度的减少土壤侵蚀量增大,坡面植物措施能够明显的减弱水土流失程度;研究成果能够为不同水保措施之间的协调性、整体性优化,以及全面掌握小流域水土流失治理所存在的问题提供科学指导。

关键词：坡度条件径流小区水土流失特征分析

来源： cnki会议评论

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黄壤径流小区植被覆盖度对土壤湿度的影响

水资源与水工程学报 2019年第4期30卷 39-46页

作者：孙智妍周秋文罗雅雪韦小茶余军林贵州师范大学地理与环境科学学院

土壤水是生态环境的重要因素,黄壤是亚热带湿润条件下的一种地带性土壤,研究植被覆盖度对土壤湿度的影响对该地区水文过程研究、水土保持、水资源利用都具有重要意义。设置植被覆盖度不同的黄壤径流小区,对其土壤湿度进行长期监测,分析... 详细信息

土壤水是生态环境的重要因素,黄壤是亚热带湿润条件下的一种地带性土壤,研究植被覆盖度对土壤湿度的影响对该地区水文过程研究、水土保持、水资源利用都具有重要意义。设置植被覆盖度不同的黄壤径流小区,对其土壤湿度进行长期监测,分析不同植被覆盖度条件下土壤湿度的平均水平和变化特征,结果表明:植被覆盖度分别为75%、70%、50%、10%的条件下,土壤湿度平均值分别为43.04%、44.34%、43.33%、46.59%,土壤湿度的最大值、平均值以及变化范围、降雨时变化速度均与植被覆盖度呈负相关关系;植被覆盖度分别为75%、70%、50%、10%的条件下,各场降雨土壤湿度峰值开始时间总和分别为157、155、154、150 h,植被覆盖度较高条件下土壤湿度对降雨响应的滞后现象较为明显;9-12月,各植被覆盖度下土壤湿度均与气温呈显著正相关(P=0.05),显示出无降雨影响时段的土壤湿度呈现随季节变化降低的趋势。综上所述,在研究期内,黄壤径流小区土壤湿度的动态特征主要受降雨影响,不同植被覆盖度条件下植被对降雨的截留作用不同,是导致土壤湿度差异的主要原因。

关键词：土壤湿度植被覆盖度黄壤土径流小区

淮河流域桐柏大别山区罗山万河坡面径流场不同径流小区产流产沙特性及影响因素分析

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治淮 2022年第6期 90-92页

作者：张乃夫袁希功王忠磊张春平李欢淮河水利委员会淮河流域水土保持监测中心站 233001 罗山县水土保持监测站 464200

桐柏大别山区位于鄂、豫、皖三省交界地带,西起南襄盆地,东连江淮平原丘陵,土地面积约9.45万平方公里,是淮河流域重要水源地。水土保持监测站点定位观测是水土保持监测工作的基础,是获取坡面及小流域水土流失状况及其影响因子的最直接... 详细信息

桐柏大别山区位于鄂、豫、皖三省交界地带,西起南襄盆地,东连江淮平原丘陵,土地面积约9.45万平方公里,是淮河流域重要水源地。水土保持监测站点定位观测是水土保持监测工作的基础,是获取坡面及小流域水土流失状况及其影响因子的最直接、最基础的技术手段,通过对桐柏大别山区典型监测站点定位观测数据对比分析,进一步了解该区域水土流失变化规律及特征,探究水土流失主要影响因素,为淮河流域桐柏大别山区水土流失综合防治提供基础资料。

关键词：水土保持监测桐柏大别山区区域水土流失定位观测径流小区坡面径流淮河流域重要水源地

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降雨特征对巧鸟径流小区水土流失的影响分析

黑龙江水利科技 2022年第1期50卷 23-27,161页

作者：李明熹朝阳华瑞工程技术咨询有限公司辽宁朝阳122000

以锦州巧鸟径流小区为例,结合2017-2020年151场降雨水文泥沙数据,将降雨类型按照K-均值聚类法划分,然后采用LSD多重比较法建立多元拟合回归方程,通过分析不同雨型特征探讨了巧鸟径流小区的产流产沙特性。结果表明:①降雨侵蚀力、30min... 详细信息

以锦州巧鸟径流小区为例,结合2017-2020年151场降雨水文泥沙数据,将降雨类型按照K-均值聚类法划分,然后采用LSD多重比较法建立多元拟合回归方程,通过分析不同雨型特征探讨了巧鸟径流小区的产流产沙特性。结果表明:①降雨侵蚀力、30min最大雨强I30、降雨量为影响巧鸟径流小区产流产沙的重要因素,降雨事件的水沙特性以含沙量径流系数0.75,相关指标的定量计算可以利用回归方程实现。

关键词：降雨特征产流产沙影响分析径流小区