地面观测技术
● 地面监测技术概论
● 水蚀影响因子监测
● 坡面水蚀监测
● 小流域水蚀监测
● 水土保持效果监测
● 泥石流、重力侵蚀监测
● 风沙侵蚀监测
● 其它监测
目 录
一、地面监测的基本特点与基本要求
● 基本特点：复杂、长期、综合、艰苦
● 基本要求：代表性、合理性、精确性、可比性
（一）地面观测技术概论
二、地面监测的基本原则
● 真实性原则
● 重复性原则
● 对比原则
（一）地面观测技术概论
三、地面监测的基本方法
● 现场监测
● 实地调查
● 指标评价
（一）地面观测技术概论
四、地面监测数据统计理论（略）
● 思想重视、认识统一
● 监测的基本素质
（一）地面观测技术概论
一、土壤综合特性监测
● 土壤可蚀性（ Soil Erodibility）
●土壤抗冲性（ Soil Anti-scourability）
●土壤抗蚀性（ Soil Anti-erobility）
●土壤渗透性（ Soil Permeability）
（二）水蚀主要影响因子监测
一、土壤综合特性监测
土壤可蚀性
Soil erodibility
● 可蚀性指标,
★ 土壤质地
★ 土壤有机质含量
★ 土壤结构
★ 土壤渗透性 ● 指标测定方法
★ 小区测验法
★ K因子逆求法
（二）水蚀主要影响因子监测
一、土壤综合特性监测
土壤抗冲性
Soil scourability
● 抗冲性指标,
★ 冲刷模数
★ 冲刷时间 T
★ 冲刷强度 Kw
★ 抗冲力 S
● 指标测定方法
★ 崩解法、冲刷法
★ 小区测验法
★ 土壤性质测定法
（二）水蚀主要影响因子监测
一、土壤综合特性监测
土壤抗蚀性
Soil Anti-erobility
● 土壤有机质含量
及机械组成测定
● 评价指标
● 土壤团聚体及
微团体含量分析
（二）水蚀主要影响因子监测
一、土壤综合特性监测
土壤渗透性
Soil Permeability
● 渗透过程
★ 渗吸阶段
★ 稳渗阶段
● 双环渗定法
（二）水蚀主要影响因子监测
二、降雨监测
降雨监测 ● 观测场地要求及 雨量点密度
● 侵蚀降雨与
降雨侵蚀力计算
● 安装及校正
● 降雨量观测与计算
（二）水蚀主要影响因子监测
三、植被调查与测定
植被调查与测定 ● 几个概念 郁闭度、植被盖度
植被覆盖度及测定计算
● 植被作用系数 C
－－测验与计算
● 样地设置及调查
样地大小与重复
生物量测定树种
组成、地被物状况
（二）水蚀主要影响因子监测
三、植被调查与测定
土壤综合特性中的常用
指标及测验方法
降雨校正与
计算方法
植被覆盖度测算
样方及计算
重点
（二）水蚀主要影响因子监测
● 侵蚀小区布置与观测
● 雨滴溅蚀观测
● 细沟侵蚀观测
● 其它观测方法
（三）坡面水蚀监测
一、侵蚀小区布置与观测
▲ 代表性
▲ 目的与要求
▲ 集中与便利
▲ 标准对照小区
● 小区布设
● 意义与建设
● 观测注意事项
▲ 抽样 －与周围环境
一致
▲ 重复 －分组建设
▲ 减小误差和错误 －
防洪、集流、其它
条件精准
▲ 分水及集流
▲ 泥沙取样要准
▲ 过程测验的探索
▲ 配套观测 －降水、
土壤、被覆、地表
特征等
（三）坡面水蚀监测
二、雨滴溅蚀观测
● 雨滴及雨滴特性观测
● 雨滴溅蚀观测－－溅蚀环、溅蚀板
（三）坡面水蚀监测
三、细沟侵蚀观测
● 细沟要素
● 细沟侵蚀量观测
距分水线距离（临界距离）、
密度、间距、宽、深、形
态变化、分布
断面法
容积法
立体摄影
（三）坡面水蚀监测
四、其它观测方法
地表粗度
REE示踪元素
重点
● 侵蚀小区及观测
● 细沟侵蚀及发展
（三）坡面水蚀监测
● 径流泥沙观测站及量水建筑物
● 径流站水位、流速、流量观测
● 泥沙观测与计算
● 推移质测验
● 小流域侵蚀调查
（四）小流域径流泥沙监测
一、径流泥沙观测站及量水建筑物
▲ 断面固定
水流顺直、无弯道宽窄变化
▲ 比降均一
流速稳定、无其它影响
▲ 控制面积较大并有其它建站
条件
● 站址选择
● 测流断面与
量水建筑物
▲ 巴塞尔量水槽
（ 0.006m3/s-90m3/s）
▲ 薄壁堰 （ <1.0m3/s）
▲ 三角形量水槽
▲ 三角形剖面堰 （＞ 100m3/s）
（四）小流域径流泥沙监测
二、径流水位、流速、泥沙观测
● 水位：水尺、自记水位计
● 流速：浮标、流速仪
● 流量：流速面积法、容积法、水力学公式计算
（四）小流域径流泥沙监测
三、泥沙观测与计算
● 取样与水位观测同步
● 称量计算
小水一点（ 0.6H）
中水二点（ 0.2H,0.8H）
深水三点（ 0.2H,0.6H,0.8H）
样（品）含沙量
该点含沙量（单沙）
断面含沙量（断沙）
● 时段与总输沙量
时段流量 Qρ＝ Qs’
Qs=∑Qs’
（四）小流域径流泥沙监测
四、推移质测验
意义 方法与计算
设备
（四）小流域径流泥沙监测
五、小流域侵蚀调查
断面实测
断面等法估算
暴雨洪水调查
重点,
测流方法确定及测流
A
（四）小流域径流泥沙监测
● 方法及选择
● 小区监测与流域监测
（五）水土保持效果监测
一、方法及选择 ▲ 径流小区法
保护范围集中
区分界限明确
▲ 直接量积法
适用各类沟谷工程
用洪用沙工程
▲ 经济效益
较大面积调查
长期观测
（五）水土保持效果监测
二、小区监测与流域监测
水保法
水文法
流域对比法
降雨－径流分析
径流－泥沙分析
降雨治理－泥沙分析
治理前（未治理 Ⅰ ）
降雨－径流关系曲线
径流－泥沙关系曲线
治理后（治理 Ⅱ ）
降雨－径流关系曲线
径流－泥沙关系曲线
● 求算 Ⅰ, Ⅱ 期降雨、径流、泥
沙的平均值并比较
● （ Ⅱ － Ⅰ ） /（ Ⅰ ）计算 2期对
1期（前）的变化情况
用 Ⅱ 期的平均值在 Ⅰ 期曲线上找
降水, 得径流, 再由径流得泥沙,
这个查出 （ 或算出 ） 的泥沙数即
为经过降雨校正后得的泥沙数或
相反, 用 Ⅰ 期平均值在 Ⅱ 期曲线
上得泥沙数 。
A
（五）水土保持效果监测
● 泥石流（ Debris flow）及侵蚀
● 侵蚀观测－断面面积、流速、过流历时
● 重力侵蚀
● 沟道重力侵蚀调查
（六）泥石流与重力侵蚀监测
一、泥石流（ Debris flow）及侵蚀
泥石流
侵蚀
● 含泥沙多及巨石
（容重 1.3-2.3t/m3）
● 历时短（过程短）
● 来势猛（龙头高）
● 破坏力大（ 200-800N/m3）
● 激发因素多，突然变化快
暴雨、湖水溃决、融雪及地下水
● 形成区为面状侵蚀（占总量 10%）
造成新的裸露坡（植被难恢复）
● 沿程侧蚀、底蚀严重
（占总量 90%）
● 对弯道岸边顶冲破坏大
● 强大的输移能力，含沙量高，输沙
3800吨 /秒，是黄河的 40倍，能爬坡
（六）泥石流与重力侵蚀监测
二、侵蚀观监测
___断面面积、流速、过流历时、容重
人工观测
阵流
连续流
仪器观测
泥位
（断面高程）
流速
经验式
平均流速
容重实测
（六）泥石流与重力侵蚀监测
三、重力侵蚀
（水作用增强）
泻溜 → 崩塌 → 滑塌 → 滑坡 → 泥石流
▲ 均一坡面重力侵蚀用测针法（测钎法）
▲ 有限范围破坏用排桩法（标桩法）
▲ 其它方法：集泥槽法、相关沉积法
（六）泥石流与重力侵蚀监测
三、沟道重力侵蚀调查
类型
数量
产生条件
发生频率
有关因素
重点
各侵蚀监测
A
（六）泥石流与重力侵蚀监测
● 风沙、气候观测
● 沙丘移动监测
● 风蚀强度监测
● 风蚀因子调查
（七）风沙侵蚀监测
一、风沙气候观测
临界风速
● 起沙风速 5m/s或 4.5m/s
用
计算任一高度 Z的起沙风速 Vz
风沙的风向组合
及风沙运动
风沙强度
风沙运动
与稳定度 S
2
lo g104.15 zV z ??
● 风沙强度
某段期间（月、季或年）各风沙
历次风速累积值（ ∑V）
● 风沙频度
某段期间（月、季或年）各风沙
的次数累积值（ ∑f）
或日期数（ ∑d）总和
● 风沙运动取决于
常见风沙 （月中出现机率 50%以上,
年中在 10%以上）
优势风沙 （相反方向风速大者）
● 合成风速方法
玫瑰图
矢量图 （可求风沙运动速度 V）
● 运动
直线式、摆动式、盘旋式
● 稳定度 S
运动速度 v与风沙活动强度 ∑V的比
S愈大，流沙向下游蔓延
S愈小，流沙向四周扩散
（七）风沙侵蚀监测
二、沙丘移动监测
测钎（杆）法 极座标法 测量法等
（七）风沙侵蚀监测
三、风蚀强度监测
风沙流强度（克 /厘米 〃 分）
风蚀模数（吨 /平方公里 〃 年）
集沙仪，结合风速测量
测钎（测深）法结合风速测量
高空悬浮物（固体颗粒）用降尘缸法
（七）风沙侵蚀监测
四、风蚀因子调查
土壤抗蚀性
颗粒组成
有机质含量
地面起伏
糙度
坡度
降雨
性质
量值
植被盖度等
A
（七）风沙侵蚀监测
（八）其它监测
● 土壤退化监测
● 侵蚀土壤生产力监测
● 泥沙输移监测
● 冻融侵蚀方式
一,土壤退化监测
土壤退化判别
土壤退化指标
● 土壤退化,
土壤剖面受损，肥力减退，熟化受
阻,调节功能减弱，导致生产力下降；
当剖面残缺，各层养分含量降
低 — 表示已经发生退化；
用土壤理化性质对比差异大小 — 表
示退化程度；
用允许土壤流失量为界 — 评价退化
趋势严重与否,
● 退化监测指标
物理指标：厚度, 质地, 容重,
孔隙度田间持水量；
化学指标：ＯＭ、Ｎ、Ｐ、Ｋ
阳离子交换量、ＰＨ值等；
生物指标：各种生物酶活性,
蚯蚓、菌数、产出量、产投比等。
（八）其它监测
二、侵蚀土壤生产力监测
（八）其它监测
● 利用上述指标
● 小区实验
三、泥沙输移监测
水文测验悬移质和推移质
水文测验与调查相结合
（八）其它监测
四、冻融侵蚀方式
寒冻风化
热融滑塌
热融泥流
冰雪侵蚀
A
（八）其它监测
测钎法和相关沉积收集法
排桩法和调查相结合
用相关沉积法、水文测验法
同２，也可用泥石流监测方法
谢谢大家！