径流小区水沙监测方法论述

霍喜，张方方，魏振康

(四川大学，四川 成都 610000)



径流小区水沙监测方法论述

霍喜，张方方，魏振康

(四川大学，四川 成都 610000)

摘要：径流小区为深入揭示水土流失规律，促进土壤侵蚀监测方法和技术的发展奠定了基础，在水土流失监测过程中发挥的作用无可替代[1]。含沙量的测定是准确计算土壤流失量的关键，传统采样方法所测得的含沙量远小于实际含沙量，而分层采样所测得的含沙量基本上接近于实际值。介于分层采样方法程序复杂，过程耗时长，同时需要较多人力，以及其操作不便性，随后研制了集流桶含沙量全深剖面采样器，其携带方便、操作快速简单等特点，被广泛推广于野外使用，这些实践过程中的改进对于水土流失监测具有里程碑式的意义。

关键词：水土流失；径流小区；传统采样；分层采样；采集器

1径流小区在水土流失监测进程中的意义

径流小区由边埂、边埂围成的小区、集流槽、径流和泥沙集蓄设备、保护带及排水系统组成。我国土壤侵蚀研究中的标准小区应选定15°坡度、20m坡长、5m宽的清耕休闲地[2]。

坡面径流试验小区观测成为土壤侵蚀研究的经典方法，自1915年诞生到今已有100多年的历史，为深入揭示水土流失规律，促进土壤侵蚀监测方法和技术的发展奠定了基础。因此，系统地了解径流小区法在土壤侵蚀监测研究中的技术更新及发展历程，对总结和创新水土流失观测与评价方法有着重要的意义[2]。

2径流泥沙测量方法及在实践中的改进

2.1传统采样与分层采样方法的介绍与比较

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。

传统采样法首先分三点测量分流桶内水深，然后将分流桶内泥沙搅匀。搅匀后，边搅动边用取样瓶进行浑水取样(至少取2个浑水样)，以便求得含沙量的平均值，提高实验精度。取回的浑水样在实验室内用过滤法测定含沙量。在实验室常采用烘干法测量水样含沙量，即取一定量的样品，测量烘干后的泥沙总重量，从而确定泥水中的含沙量。

分层采样法首先用取样瓶取分流桶上层含沙量较小的浑水样，作为上层浑水样。然后用虹吸方法将桶内的含沙量较小的浑水吸出桶外，将水桶内取得的浊水样作为分流桶下层浑水样。分流桶内浊水取完后，将分流桶底部所剩泥沙用脸盆取出称重。每次用盆装泥沙前，先称取盆的重量，然后再称盆和泥沙的重量。并用铝盒取盆内泥沙一盒以测量含水量这样，用分层的办法取得含沙量较小的上层浑水样、含沙量较大的下层浑水样以及底部的淤积泥沙量，分别测得其所含的泥沙干重，可计算得到总的泥沙干重，再除以分流桶内的浑水样容积即可得到分层采样的含沙量。

采用人工在径流桶内加沙的方法制备约不同含沙量，分别用传统采样方法和分层采样方法进行实验操作，并将观测结果与实际含沙量进行了对比[3]，研究结果表明，传统采样方法所测得的含沙量远小于实际含沙量，误差率高达90%；而分层采样所测得的含沙量基本上接近于实际值，平均误差率在3%左右。究其原因在于砾石和砂粒的大量存在使得泥沙不易被搅动，并且它们沉降速度极快，用传统搅拌的方法无法取得具有代表性的泥沙样品，采样结果往往不能得到相应比例的粗颗粒部分，使得含沙量结果大大偏低。虽然分层采样提高了实验精度，但是其方法程序复杂，过程耗时长，同时需要较多人力，因此不便于操作，在实际监测工作中难以推广。为了提高含沙量测量精度且便于实际操作的需要，研制出集流桶含沙量全深剖面采样器，能够保证采集的泥沙样品充分代表集流桶中的水沙组成，保证了含沙量的测量精度，对土壤侵蚀的观测有重要意义。

2.2集流桶含沙量全深剖面采样器在实践测量中的应用

集流桶含沙量全深剖面采样器的主要组件包括透明采样管、外支杆、固定环、不锈钢底托和封闭塞5部分。该管式全深剖面采样器的工作原理就是采集集流桶(池)中从桶(池)底到水面泥水样水柱，类似采用圆筒形土钻等设备采集静态原状土柱。然后再分析所采集水柱的含沙量，从而得到整个集流桶(池)的泥沙含量。采样器的操作步骤如下：(1)提起采样管，估计管底与底盘的距离大于桶中泥沙的厚度，斜插入桶中，保证底盘到达桶底；(2)将底盘在桶底轻划一小段距离后，使得采样器能够立正垂直于桶底；(3)将采样管向下插入泥沙，到达底盘处；(4)轻轻旋转采样管，圆滑管子底部与底盘的接合线，使其紧密相接；(5)静置片刻后，慢慢将采样器提出水面，并将内盛的泥水混合物转移至桶中，备测含沙量。要求在集流桶中选三个点各采一管，与传统采样相同的烘干法来测定含沙量。该采样方法被证明适合于集流桶中较大范围含沙量水平(0-300kg/m3)的测定，同时处于中等水深时测量精度最佳[4]。

3径流小区法在实际应用中存在的问题

若将径流小区的观测结果应用于大面积流域时，一般不能直接引用，常常需要加以修正。就一流域而言，由陡坡携带下来的泥沙，在缓坡地段可能导致淤积，使其运行规律变得更加复杂。故一般径流小区观测的径流泥沙数据，都不能代表大面积的产流产沙情况，具体还需要通过对比观测，寻找关系，采用实地观测与理论分析相结合的办法，探求其规律，以便更好地解决实际中存在的问题。

参考文献：

[1]李智广.水土流失测验与调查.北京：中国水利水电出版社,2005.

[2]李月，周运超.径流小区法监测水土流失的百年历程[A].中国水土保持,2014

[3]符素华，付金生，王晓岚，刘宝元.径流小区集流桶含沙量测量方法研究[J].水土保持通，2003.

[4]叶芝菡，刘宝元，路炳军.径流小区集流桶含沙量全深剖面采样器的研制与试验[M].泥沙研究,2005.

作者简介：霍喜，男，汉族，山西大同市人，硕士研究生，四川大学，研究方向：水土流失监测。

中图分类号：S157.1

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)14-0141-01