水土流失监测实习报告

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《水土流失与荒漠化监测与评价》

课程实习

水土流失监测实习报告

专题一：坡地径流小区的设计及观测方法

一、实习目的

水土流失与荒漠化监测实习是水土保持与荒漠化防治专业教学计划的重要组成部分，通过专业课程教学实习与生产实践和科学实践的有机结合，目的是使学生能够通过水土保持监测的野外训练，巩固所学知识，进一步提高学生独立工作和解决实践问题的能力，以适应社会的需要。通过加强对坡地径流场小区的建设、维护管理、数据采集和审核整编等环节的控制，为精确合理的水土保持定点监测数据的获得提供了全面的保障，做好数据整编与成果分析发布，为生态环境建设提供科学可靠的数据依据。

二、实习时间

2011年1月4日——1月10日

三、实习地点

福州金山水土保持科教园、

四、实习主要内容

（1）坡地径流小区如何选址径流场应选择在地形、坡向、土壤、地质、植被、地下水和土地利用情况有代表性的地段上。坡面尽可能处于自然状态，不能有土坑、道路、坟墓、土堆等影响径流流动的障碍物。径流场的坡面应均匀一致，不能有急转的坡度，植被覆盖和土壤特征应一致。植被和地表的枯枝落叶应保存完好，不应遭到破坏。径流场应相对集中，交通便利，以利于进行水文气象观测，同时也利于进行人工降雨试验。其它因素的考虑。（2）坡地标准径流小区的设计与实施 在我国，坡地标准径流小区是选取垂直投影长20m、宽5m、坡度为5º或15º的坡面，经耕耙整理后，纵横向平整，至少撂荒1年，无植被覆盖。以坡度15º为准。

径流小区各组成示意图

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（2）因子径流场的设计与实施 根据试验的需要，参照坡地标准径流小区的设计与实施方法进行。实地考查分析。

（3）径流和泥沙的观测方法 A、径流量观测方法

流观测方法可根据径流场可能产生的最大、最小流量选定，一般常用的方法有体积法、量水计法、溢流堰法、混合法

观测仪器：水尺、浮子式水位计、超声波水位计、量水计、分水箱等

B、泥沙取样和测定方法

泥沙的取样方法最为常用的是在观测室蓄水池或流水中人工取样，或利用泥沙自动取样测定含沙量。取样器可以采用瓶式或其他形式.用体积法观测径流时可在雨后一次取样，取样前先测定蓄水池中的泥水总体积，然后对泥水进行搅拌，分层取样。取样后在室内过滤、烘干、称重，计算泥沙含量。 （4）降雨量等小气候的观测方法

用雨量计观测，主要仪器有雨量筒、虹吸式雨量计、翻斗式雨量计。

五、实习结果与分析

（1） 径流场建设

根据近年来的建设，在坡地径流场径流小区设计建设方面尤其要注意以下几方面事项： 1．1 选址

水土保持定位监测站点的合理选址是监测数据质量控制的首要条件，坡地径流场的选址除了要严格执行SL277-2002《水土保持监测技术规程》的要求外，仍需注意其他有关细节。在坡地径流场选址确定以后，要尽可能在同一坡向、同一坡位建设径流场所包含的若干径流小区，避免由于地形不同引起降雨或土层厚度等对流失量的影响：小区的选址要符合便于步道建设的原则，步道最好贯通所有径流小区。

1．2 小区设计

径流小区是水土流失定点监测的最基本单元，小区设计和建设的标准直接影响到观测数据的精度。径流小区主体包括小区护埂、集流槽、引水管、量水设备(分流桶和集流桶)4部分。小区护埂应采用砖砌结构高标砂浆抹面，护埂宽0.15 m，基础深0.30 m，高出地面0.30m，基础两侧的同填土一定要夯实，防止径流渗漏。护埂顶部做成有一定倾角的单面刃形斜坡，斜面朝外，如果小区相连，相连护埂应做成V字型，便于排水。同时需要注意避免踩踏而造成护埂破损，防止护埂处的降雨因滴溅进入小区内部，影响观测精度。

分流桶和集流桶是降雨产流后承接径流的常用量水设备，其容积大小和分流系数应根据径流小区的面积和会流特点，按50 a一遇洪水标准来确定[3]。北京地区分流桶常用9孔分流，部分小区分流孔都是均匀地布设在分流桶周同，其中1孔承接到集流桶。为此，分流桶是否摆放水平就直接影响到分流的均匀性通过近年来观察，分流不均匀(部分分流孔不出流)可造成观测数据非常大的误差。所以，要经常校核分流桶水平性。为了消除分流桶非水平造成的分流误差，可将分流孔均匀布设在对接集流桶的一侧。这样即使分流桶保持不了水平，也会大大减小分流的非均匀性，提高观测数据的精度。 （2）径流场管理维护

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综合的坡地径流场应该包括若干个不同类型的径流小区、气象场、实验室及其他大量设施设备。径流场科学到位的管理维护直接影响到观测数据的可靠性。

2．1 径流场管理

监测点主要聘用当地人员进行小区维护和观测，为此，总站每年组织对观测人员和相关技术人员进行培训，加强人员和设备管理，确保聘用人员的稳定和监测工作的连续性。

2．2 径流小区维护

(1)标准小区：每年按当地传统耕作方法将地面耙平，并准备成苗床状态，然后保留裸露。春天翻耕(15～20)cm深，并按当地习惯进行适当中耕，一般中耕(3～5)次。保持没有明显杂草生长或结皮形成。每次降雨产流完成观测后，需及时回填土壤，消除径流冲刷造成的细沟。

(2)自然坡地小区：每隔15 d应采用垂直照相设备进行植被覆盖度观测。如覆盖度不符合设置要求(主要是超过设计覆盖度)，应在尽量减少小区土壤扰动的情况下进行处理，保证植被覆盖度在观测期间符合设计要求。

(3)农艺耕作小区：坡耕地的耕作、种植及管理按照当地种植习惯进行。 (4)水土保持措施小区：水土保持措施如鱼鳞坑、梯田、水平条等要保持完好，要密切关注暴雨后毁坏情况，如有破坏，要及时修复，否则会严重影响后期观测数据的科学性与合理性。每次完成小区处理和维护后，要及时记录，填写小区处理情况记录表。 （3）数据观测

3．1 气象观测

针对水蚀区的水土流失特点，监测点气象观测主要是降雨观测，其他气象资料可选取当地气象部门观测数据。一般坡地径流场安装虹吸式自记雨量计，部分重点径流场安装了翻斗式自记雨量计，设备安装和降雨观测要严格遵守气象观测规范要求。根据近年来观测经验，建议每个观测点安装2套测量设施，除常用的虹吸式雨量计外再加装一套简易雨量筒进行对比观测，适时校核自记雨量计。如安装了下图的雨量计，建议每周清理一次滤网和漏水孔，防止树叶、泥土等堵塞，影响观测数据。

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3．2 径流泥沙观测

在观测期，要密切关注天气情况，当径流即将发生时，监测人员必须亲临现场，观测径流发生情况。有条件时，可观测径流起止时间。径流终止后，观测各小区的冲刷情况(对侵蚀程度严重的小区应记载侵蚀沟的情况及其分布)和植物覆盖度(％)：量取分流桶、径流桶内泥水深。量取水深后，采用全深剖面采样器在集流桶不同部位采集(3～5)个径流样品放于小水桶中，搅匀小水桶混和水样，采集2瓶(750 ml采样瓶)泥水样，送回实验室采用沉淀烘干法测量含沙量[4]。清扫承水槽淤泥并测含水量，确定承水槽土壤流失量，做好相关表格记录工作。及时清理分(径)流桶，检查阀门闭合情况、分(径)流桶情况及其小区状况，做好下次观测准备。

3．3 水质与土壤含水量观测

将水质分析样在48 h之内送到相关检测机构，进行水质化验(总磷、总氮、CODMn)。需要特别注意的是，水质分析样要严格按照水文观测要求进行保存和运送。

采用土钻取样烘干法或TDR快速测定法每10 d观测1次土壤含水量，产流后加测。如采用土钻采样，则需要回填土壤，消除钻洞。

3．4 土壤理化及其他指标观测

播前，汛前和汛后测定土壤有机质，团粒结构和肥力分析。秋后测定植物覆盖率、树木成活率、地径、树高、郁闭度、果品产量和粮食产量。 （4）数据整编

4．1 数据录入与上传

完成各项现场观测和室内测定后，观测人员将各类数据按照一定次序录入测站客户端，通过局域网或拨号发送至区县水保站数据管理分中心，主管监测的业务人员会对上传的数据进行合理性分析，审核和电子签名，通过局域网或拨号上传至水保总站监测中心数据管理系统。

4．2 数据整编

观测数据整编就是将监测点测得的原始数据按照统一格式进行整编、分析和统计，提炼成系统、完整且具有一定精度的整编成果的过程。

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整编数据主要包括两大部分：原始观测数据，包括监测点各类观测数据，如降雨量及强度、集流桶径流深、水样含沙量、土壤含水量、水质化验结果、小区维护处理记录等所有相关数据；成果性数据，包括系统计算得出的小区土壤侵蚀模数、径流模数等分析测试结果数据及各类水土保持措施效益数据等。数据整编原则要求每场降雨后，要对所有记录数据进行校核，对所有成果性数据进行合理性分析，做好编号和记录整理工作。每年将所有原始记录表(如监测点年度的雨量纸、现场记录表)按照日期进行归类装订和存档，建议进行复印备份：将所有成果性数据从数据库导出，按日期和内容进行分类，进行纸质化装订，同时进行电子化备份管理。

4．3 数据管理

监测数据和成果由水保总站统一管理。未经总站同意，水保站任何单位和个人不得对外提供数据。监测成果实行定期公告制度，每年发布一次水土保持监测公报，根据情况不定期发布水土流失监测简。

专题二：森林理水、保土效益监测 一、实习目的

水土流失与荒漠化监测实习是水土保持与荒漠化防治专业教学计划的重要组成部分，通过专业课程教学实习与生产实践和科学实践的有机结合，目的是使学生能够通过水土保持监测的野外训练，巩固所学知识，进一步提高学生独立工作和解决实践问题的能力，以适应社会的需要。大气降水经过森林环境后表现为森林及其土壤对降水的蓄调过程，这种功能具有时空性、生长性、可变性、复杂性、耦合性和可预测性，各层次的贡献大小和方式随森林群落的生长发育及降雨性质的变化而变化。用地表径流、壤中流、土壤入渗，以及冠层、枯落物、树干截留理水能力和森林及土壤水库对降雨径流的蓄调量等指标从不同的角度来评价森林森林理水、保土效益。

二、实习时间

2011年1月4日——1月10日

三、实习地点

福建农林大学后山、田家炳楼806#水土保持实验室

四、实习主要内容

(1)树冠截留量的测定

林冠截留降水量：林冠上降雨-林内雨-树干径流

林冠上降雨的观测方法：在林外设置雨量计，或在林内竖杆(铁塔)，利用滑轮升降雨量筒观测大气净降雨量(自记雨量计)

林内雨：在林内放置多个雨量筒，或放置降雨截留盘(长几m，宽15-50cm，深15-20cm，并设分流装置)观测林下降雨量。

树干径流：利用截引办法(剖开的聚乙烯塑料管环状缠绕树干基部，下设导管导入接水装置)测量沿树干下流雨量。或：不同树叶持水特性的测定

在校园周边选择10-30种树种，随机采每种树叶0.5kg 左右（2-3重复），称鲜重m鲜，后浸入水中，泡8小时，又称重m后，表示雨后树叶持水饱和后的重量。称后，平铺于通风处，分别于1小时，3小时，15小时后再称重，表示雨后

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不同时间段的持水变化。用树叶最大持水率P=（m后-m鲜）/m鲜表示不同树叶的最大持水情况。分析比较各树种的树叶最大持水率。并分析不同时段不同树种的叶的失水情况。

(2)枯枝落叶层持水量、截留水量测定：

在林地内设置0.2m×0.2m的小样方。在样方内，首先测定枯枝落叶层厚度（cm）。然后，把样方内所有枯枝落叶取下来，清除土壤颗粒，分别称重，并且从每个小样方内，用铝盒采样3～5个，然后将它们烘干称重，测得枯枝落叶层的干重和含水量。

枯枝落叶层持水量和截留量的测定，将从林地的一定面积内的枯枝落叶清除土壤碎粒后称重，然后把样品经过浸水12小时后称重，测得其最大持水量。

枯枝落叶层的截留水量=最大持水量-自然状态时含水量 (3)土壤持水量的测定

在林地有代表性地段挖80cm深土壤剖面用环刀分0-20、20-40、40-60、60-80 cm分层取原状土样，带回室内测定土壤持水量。

五、实习结果与分析

(1)树冠截留量的测定

不同树叶持水特性的测定

鲜叶鲜重鲜重m（鲜） 样方1：275.0g 样方2：259.4g 鲜叶湿重m（后） 样方1：298.5g 样方2：284.7g 雨后树叶持水饱和后的重量=鲜叶湿重m（后）-鲜叶鲜重鲜重m（鲜） 样方1雨后树叶持水饱和后的重量=298.5-275.0=23.5g 样方2雨后树叶持水饱和后的重量=284.7-259.4=25.3g (2) 枯枝落叶层持水量、截留水量测定

枯枝落叶层的湿重 样方1：13.5g 样方2：15.4g 枯枝落叶层烘干后的干重 样方1：9.4g 样方2：10.3g 枯枝落叶层经过浸水12小时后称重 样方1：16.8g 样方2：19.5g 枯枝落叶层含水量=枯枝落叶层的湿重-枯枝落叶层的干重

样方1含水量=13.5-9.4=4.1g 样方2含水量=15.4-10.3=5.1g 枯枝落叶层持水量=枯枝落叶层的干重浸泡后重-枯枝落叶层的干重 样方1枯枝落叶层持水量=16.8-9.4=7.4g 样方2枯枝落叶层持水量=19.5-10.3=9.2g

枯枝落叶层的截留水量=最大持水量-自然状态时含水量 样方1枯枝落叶层的截留水量=7.4-4.1=3.3g 样方2枯枝落叶层的截留水量=9.2-5.1=4.1g (3)土壤持水量的测定

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原始数据

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实验数据

9

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土层土 样 1-1-1-1 1-1-1-2 1-1-1-3 1-1-2-1 1-1-2-2 1-1-2-3 1-1-3-1 1-1-3-2 1-1-3-3 1-1-4-1 1-1-4-2 1-1-4-3 1-2-1-1 1-2-1-2 1-2-1-3 1-2-2-1 1-2-2-2 1-2-2-3 1-2-3-1 1-2-3-2 1-2-3-3 1-2-4-1 1-2-4-2 1-2-4-3

在干沙 2h 后环 刀内湿 土质量 m'''2/g 178.4 184.9 176 180.8 146.7 173.8 189.1 161.1 176.4 165.5 161.7 172.7 184.4 192.6 178.9 147 136.3 160 180.8 145.1 159 168.4 163.2 176.7

毛管持 水量 (g/kg) 208.77 211.72 203.62 187.36 192.12 167.54 199.29 219.57 156.48 200.27 148.94 160.15 191.82 192.05 176.3 196.57 183.75 183.55 185.24 177.9 174.15 172.67 159.39 171.22

毛管持 水量 (mm) 58.46 61.65 56.16 53.81 42.04 46.21 60.7 53.75 43.5 51.07 37.12 43.43 56.13 58.5 50.6 42.58 36.34 44.35 52.13 38.04 41.59 44.89 40.26 47.43

在干砂上搁置一 定时间后环刀内 湿土质量 m''''2/g172.5 177.7 169.2 174.5 140.5 167.9 184.9 155.8 172.4 159.5 156.9 167.6 178.5 185.9 172.9 138 130.2 154.2 173.8 139.3 152.8 164.5 159.7 172.8

最小持水 量(田间 持水量) (g/kg)168.79 164.54 157.12 145.99 141.74 127.91 172.65 179.44 130.26 156.76 114.84 125.89 153.69 150.58 136.85 123.31 130.77 140.65 139.35 130.82 128.37 145.51 134.53 145.37

最小持 水量 (田 非毛 毛管 总孔 土壤 最佳含水 最佳含 间持水 管孔 孔隙 隙度 通气 量下限 水量下 量) mm) 隙(%) (%) (%) 度(%) (g/kg) 限(mm) (47.26 47.91 43.33 41.93 31.01 35.28 52.59 43.93 36.21 39.97 28.62 34.14 44.97 45.87 39.28 26.71 25.87 33.98 39.21 27.97 30.65 37.83 33.98 40.27 7.02 7.16 6.79 10.85 10.49 10.56 10.24 9.91 9.75 10.91 12.13 11.11 11.06 12.16 13.3 13.31 14 12.87 10.79 12.76 9.96 10.41 12.83 11.11 29.23 30.83 28.08 26.91 21.02 23.1 30.35 26.87 21.75 25.53 18.56 21.72 28.06 29.25 25.3 21.29 18.17 22.17 26.06 19.02 20.79 22.45 20.13 23.71 36.25 37.98 34.87 37.75 31.51 33.66 40.59 36

.79 31.5 36.45 30.69 32.83 39.13 41.41 38.6 34.6 32.17 35.04 36.85 31.77 30.76 32.86 32.96 34.82 24.38 26.62 21.88 23.67 13.6 16.12 31.68 23.26 9.02 21.18 5.67 11.2 24.96 24.98 24.34 15.25 11.85 13.85 16.69 10.15 6.97 11.32 10.86 14.41 227.72 225.73 216.26 214.82 306.84 200.51 198.1 273.99 183.42 224.46 226.12 195.81 214.81 224.55 233.41 300.56 365.72 276.58 204.92 326.83 232.53 226.65 235.4 201.52 63.76 65.73 59.64 61.7 67.14 55.3 60.34 67.07 50.99 57.24 56.35 53.1 62.85 68.4 66.99 65.1 72.34 66.82 57.67 69.88 55.53 58.93 59.46 55.82

合理灌 溉定额 (mm)27.33 28.17 25.56 26.44 28.77 23.7 25.86 28.75 21.85 24.53 24.15 22.76 26.94 29.31 28.71 27.9 31 28.64 24.71 29.95 23.8 25.25 25.48 23.92

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六、实习体会

本次实习通过对比不同树种的持水特性，枯枝落叶层持水量、截留量的测定以及不同性质的土壤类型的持水量的测定，实现森林理水、保土效益的监测。分组实习、每人动手，不仅让每个人都在实习过程中得到了实践的锻炼，熟悉了每个过程的动手环节，而且促进同学之间的团结协作和交沟通通，培养独立思考，互相学习、互相帮助，解决问题的能力。

用环刀对剖面土壤的采集过程分为3层，巩固了环刀的使用以及剖面的开挖。而在实验室对采集的树叶和土壤进行初步处理，培养了我们动手能力，并得到我们要得到的各指标的数据资料。

土壤水指标有自然含水、毛管水、最大持水量，通过对鲜种、湿重、烘干重的称量及对比计算，得到各项指标数值。而通过结合每个组不同树种和不同地质条件的各项指标数值的对比，得到不同树种和土壤的保水性能。再结合实践需要，合理安排各树种的配置，适地适树、林地优化配置，实现森林最大效益的理水、保水性能，保证生态环境的可持续发展。

本次实习由于处理过程的操作误差和仪器误差，导致最后测量数值不是很精确，但最后通过结合课本知识、老师的讲解及同学之间的讨论，对各数值的误差做了误差分析。这不仅巩固了课堂知识，促进了师生间的交流沟通讨论，而且培养了我们分析问题、解决问题的能力，为今后的生活、工作、科研活动奠定了坚实的基础。

通过这次福州金山水土保持园和福建农林大学校园及后山的实习，让我们对课堂上所学的理论知识有了更深的体会和认识。在实习的过程中，我们巩固所学的知识，将理论知识与实践相结合，培养我们的实践能力，进一步提高我们独立工作和解决实践问题的能力，以适应社会的需要，在参观福州金山水土保持园，进行了相关的讲解。通过探讨水土流失与荒漠化监测的一些问题及其解决措施，更具体的为以后的学习和工作做好铺垫。水土流失监测，就是从保护水土资源和维护良好的生态环境出发，运用多种手段和方法，对水土流失的成因、数量、强度、影响范围及后果等进行动态的监视和测定活动。荒漠化监测是指人类对土地荒漠化现象采取某些技术手段就人类所关心的、可以反映土地荒漠化现象的某些指标进行定期、不定期的观测，并以某种媒介形式进行公布的活动。水土流失与荒漠化监测对发展山区、丘陵区、风沙区的生产和建设，整治国土，治理江河，减少水、旱灾害，防止土地退化，维持生态系统平衡，具有重要意义。

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