水土保持 径流小区设计、观测

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1、径流小区的设计与观测张光辉刘宝元谢云北京师范大学地理学与遥感科学学院2004年4月▼径流小区▼径流小区设计▼径流小区观测▼小区的日常维护管理径流小区●坡面土壤侵蚀监测中应用最为广泛的方法。●用于降雨溅蚀、面蚀和细沟侵蚀的监测。●与人工模拟降雨相结合，可以对坡面侵蚀状况做出快速测试。径流小区—使用径流小区的条件●坡面或区域水土流失预警；●水土保持措施有效性的比较；●单个或多个因子对土壤侵蚀影响的定量评价；●建立土壤侵蚀模型；径流小区——天然降雨●天然降雨★雨滴大小及其分布雨滴直径随着降雨强度的增大而增大，一般在1—4mm之间，但最大可以达到7mm。★终点速度及其动能v(D)

2、=3.86D0.67E=916+331lgI径流小区——天然降雨●天然降雨★降雨量★降雨强度★降雨历时★雨型★季节分布径流小区——天然降雨●天然降雨★无法实现人工控制；★时间、空间变异大；★获得研究结果需要的周期长；径流小区——天然降雨●人工模拟降雨★优点可根据实验需求，设计降雨，快速获得实验结果；★缺点缩短了降雨的间歇时间，使土壤没有重复性；对于大型小区进行降雨，设备的安装比较麻烦；径流小区——人工模拟降雨室内模拟降雨器径流小区——人工模拟降雨野外模拟降雨模拟降雨小区准备径流小区——人工模拟降雨●有固定边界的小区为了有效监测径流和泥沙，大部分情况下都需要建造固定的小区边

3、界，将小区和周围地面隔离开。径流小区——小区边界●无固定边界的径流小区在有些情况下，也可以使用没有固定边界的径流小区，试验时将铁皮插入土壤围成小区，径流和泥沙用小型径流桶收集，实验结束后将铁皮拔掉即可。径流小区——小区边界●径流小区的大小与监测目的密切相关●微型小区★面积：1—2m2★监测结果与面积没有关系降雨溅蚀的监测径流小区——小区大小●中等小区面积：一般小于100m2（5米宽，20米长）功能：用于作物管理措施、植被覆盖措施、轮作措施、监测动土措施及其他一些措施的水土保持效益监测径流小区——小区大小●大型小区★通常在1hm2以内★用于监测结果可能与小区面积有关系，入坡

4、面细沟发育；★用于对小区的耕作和农作措施相似性要求比较高的情况；★用于评价诸如梯田、放牧或牲畜的践踏作用。径流小区——小区大小●集水区★面积：无明确规定，但通常在几个km2以内，是由分水岭组合而成的天然集水单元。★功能：1）弥补径流小区的缺陷，获得相对合理的土壤侵蚀量用径流小区测定侵蚀时的缺陷：第一、集流槽内水流以自由出流的形式汇集到径流桶；径流小区——小区大小●集水区第二、忽略了泥沙淤积。输移比：流域出口处的泥沙量与流域内侵蚀量的比值2）对反应流域内土地情况变化所引起的流域内的产流、侵蚀状况的相应变化径流小区——小区大小径流小区设计——原则★建立径流小区的目的是为了收集

5、降雨时小区内产生的径流和泥沙，从而对土壤侵蚀速率作出正确的评价；★径流小区包括小区径流、泥沙收集系统★在小区规划阶段应考虑小区布设地段；小区面积小区数目；小区内拟采取的措施小区边界的材料；集流方式分水箱的大小及其级别；集流桶的大大小蓄水池的大小；排水沟。。。。。径流小区设计——原则●小区布设的基本原则★径流小区布设应选择在不同水土流失类型区的典型地段，使所建径流小区具有比较好的代表性，能够反应监测区水土流失的基本特点；（《水土保持检测技术规程》）★径流小区应尽可能选取或依托各水土流失区已有的水土保持实验站，并考虑观测和管理的方便性；径流小区设计——原则★选择布设小区的坡面

6、横向应该平整，坡度和土壤条件均一,以消除土壤、地形地貌等因素对观测结果的影响；★在同一流域内布设的小区，应尽量集中，有利于管理和维护。径流小区设计——原则径流小区设计——径流深●设计径流深的获取★计算经验频率收集临近气象站多年降雨资料，按次降雨量的大小将各次降雨从小到大排序，划分降雨量的范围，统计发生在各降雨量范围内的降雨次数，按照下式计算经验频率：（1）式中：Pi为发生在降雨范围i内的经验频率；m为该降雨范围内的降雨次数；n为总的降雨次数；径流小区设计——径流深★经验频率曲线在计算经验频率的基础上，用配线法或其他方法做经验频率曲线；★获得设计暴雨通过设计暴雨的频率，从经

7、验频率曲线上查找出相应的降雨量。在径流小区设计时，通常采用50年一遇的暴雨作为设计暴雨标准。★实例某站测得62年降水资料，将雨量资料按大小进行分组，计算各组出现的次数、频率、累计次数、累计频率及组内平均频率密度。表中第（3）列为各组内出现的次数，第（4）列为第（3）列自上而下逐组累加的次数，表示年雨量大于或等于该组下限值x出现的次数。第（5）、（6）列是分别将第（3）、（4）列相应各组次数除以总次数62，即为相应的频率。第（7）列是将第（5）列的组内频率ΔP，再除以组距Δx（本例为200mm），它表示频率沿x轴上各组所分布的密