坡面径流小区径流泥沙监测技术规范

1DBXX/XXXXX—XXXX坡面径流小区径流泥沙监测技术规范本标准规定了坡面径流小区径流泥沙监测技术的术语和定义，径流小区监测设施、降雨、径流和泥沙观测、数据整编和数据资料存储等技术要求。本标准适用于南方红壤区坡面径流小区径流泥沙观测。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T15772-2008水土保持综合治理规划通则GB/T20465-2006水土保持术语LY/T1213-1999森林土壤含水量的测定21-2015降水量观测规范247-2012水文资料整编277-2002水土保持监测技术规程342-2006水土保持监测设施通用技术条件419-2007水土保持试验规程513-2011水土保持数据库表结构及标识符3术语和定义3.1径流小区runoffplot径流小区为定量监测水土流失量，在坡地上围起来的矩形小块地。一般由围埂、集流槽、小区保护带、导流管和排水系统等组成。3.2降水量precipitation在一定时段内，从大气降落到地面的降水物在地平面上所积聚的水层深度。3.3含沙量sedimentconcentration单位体积水体中所含泥沙的量，通常以kg/m3表示。3.4径流系数runoffcoefficient一定汇水面积某一时间段内地面径流深与降雨量的比值。2DBXX/XXXXX—XXXX3.5单位面积土壤流失量amountofsoilloss土壤及其母质在侵蚀营力作用下，产生位移并通过某一观察断面的泥沙数量，通常以t/hm2表示。4径流小区监测设施径流小区的坡面处理及建设应按照SL277-2002的规定执行，径流小区设置有围埂、集流槽、导流管、集流桶（池）和分流桶（池）等设施。4.1围埂设置在径流小区边界的隔离设施。建筑材料要求为不渗水、不吸水。围埂应互相连(搭)接紧密，埋深牢靠，地表出露20～30cm，埋入地下30cm，上缘向小区外呈60°倾斜。4.2集流槽设置在径流小区坡面下缘，有垂直于径流流向的汇集和输送径流的通道，集流槽建设应符合以下规1）长度与径流小区宽度一致，宽度(槽缘宽和槽身宽)20~30cm，槽缘与小区坡底等高且水平。2）槽身由两端向下导流管位置倾斜，倾斜度以不产生泥沙沉积为准。3）槽身表面光滑，应不拦挂泥污。4.3导流管设置在集流槽下游边缘(通常做成小区挡土墙)中部的最低处，以输导收集的径流和泥沙。导流管由镀锌铁皮、金属管或PVC管制成，长度一般为30~80cm，上部开口与集流槽紧密连接，下部通向集流桶(池)或分流箱。4.4集流桶（池）用以收集导流管输导下来的全部径流和泥沙。集流桶可用镀锌铁皮或薄钢板制成，集流池可用砖(石)砌成，底部装有排泄阀门(或孔口)，顶部加设盖板。当集流桶(池)容积有限时，可多个联用。4.5分流桶（池）在产流量大、集流桶（池）容积有限时，或安置区狭小不能增多集流桶（池）等情况下采用，可一级或多级分流。分流桶（池）布置在集流桶（池）前或两个(或多个)集流桶（池）之间。分流桶（池）规格容积较小，可由镀锌铁皮或薄钢板制成，并设若干分流孔，顶部加设盖。分流孔必须大小一致，排列均匀，并在同一水平面上。使用分流桶（池）前，必须进行校验求得分流系数。5降雨、径流和泥沙观测5.1降雨观测降雨观测设施应安装在距离径流小区最远不超过100m的范围内，建设与配置应按照《降水量观测3DBXX/XXXXX—XXXX规范》（SL21-2015）的规定进行，应至少有雨量器和自记雨量计各一台。5.1.1人工雨量器观测人工雨量器主要由承雨器、储水筒、储水器和器盖等组成，并配有专用量雨杯。人工雨量器观测应符合SL21-2015的规定。5.1.2自记雨量计观测自记雨量计以翻斗式雨量计和虹吸式雨量计为主，观测方法应符合SL21-2015的规定。5.2径流观测集流桶/分流桶内深度测量应符合下列规定：1）径流小区发生产流后，集流桶/分流桶内设有已率定过的水准尺，可直接读取水深刻度值，并在记录表中记录。2）径流小区发生产流后，集流桶/分流桶内未设有水准尺，则在集流桶/分流桶内选取三个点，用钢尺分别测量并读取水深刻度值，单位为cm，精确到mm，并在记录表中记录。5.3泥沙观测5.3.1集流槽泥沙取样1）当集流槽内泥沙质量约小于100g（无法用铁铲铲起）时，用取样勺从集流桶中舀取水样冲洗集流槽，将集流槽中泥沙汇入集流桶中；2）当集流槽内沙质量约大于100g（无法用铁铲铲起约小于500g时，用铁铲将集流槽中泥沙置入取样盒中，取样完成后重复上述操作，将槽内残留泥沙汇入集流桶；3）当集流槽内泥沙约大于500g时，在集流槽前、中、后三个位置分别用铁铲采取泥沙样放入取样盒中，再将集流槽全部泥沙用铁铲铲入取样桶中称重并做好记录。5.3.2集流桶/分流桶泥沙取样5.3.2.1搅拌取样法具体取样步骤如下：1）人工搅拌取样时，应保持以同样的力道，以60~120r/min的转速匀速搅拌，并且整个过程保持同一个方向搅拌，连续搅拌时长应不小于3min，确保泥沙搅拌均匀。2）机械搅拌器搅拌时，应将搅拌器转速调至合适挡位，一般在200~500r/min以内较为合适，搅拌时间宜为3min，采用打圈方式向同一个方向搅拌，确保泥沙搅拌均匀。3）将泥沙搅拌均匀后，在集流桶/分流桶内根据水深高度分上、中、下三个深度各取一次水样，所有水样放置在取样桶内，整个取样时间控制在30s内。每个集流桶/分流桶按上述步骤各取2~3个重复样。4）将取样桶中的泥沙用搅拌工具或取样勺二次搅拌，搅拌均匀后，用量杯量取800~1000mL水沙样置于取样盒中，并用清水冲洗量杯，将内壁和底部残留的泥沙全部置入取样盒中。4DBXX/XXXXX—XXXX5）完成一次取样后，用清水冲洗取样勺、量杯等取样工具，直至其表面无泥沙残留，方可进行下一次取样。5.3.2.2全剖面取样法用全剖面采样器采集集流桶/分流桶内从上到下的全剖面浑水柱，具体取样步骤如下：1）取样前将集流桶/分流桶底部泥沙打平。2）采样器取样时，将全剖面采样器微倾斜插入桶内，使采样器底盘沿桶底缓慢移动，像铲子一样插入淤泥底下，并将采样器竖直放置，以10cm左右摆幅整体摆动几下，使采样器底盘上的泥沙平整、均匀。3）插入采样管，轻轻旋转几下，除去采样管底部和底盘之前的砂粒，避免漏水，盖上塞子，提起采样器至水面处轻微摆动，确保采样管底盘外部无泥沙，然后将采样管移至取样桶底部，拔下管塞，使管内泥沙样品全部注入取样桶。4）集流桶/分流桶选取水平2~3个点取重复样。5）径流小区内每个集流桶/分流桶重复5.3.2.2全剖面取样法步骤1-4进行取样。5.3.2.3机械搅拌+全剖面取样法机械搅拌器采用打圈方式搅拌，连续搅拌3min后，边搅拌边用全剖面取样器进行取样，取样过程及位置与上述操作一致。5.4清洗5.4.1集流槽清洗完成取样后，应及时对集流槽进行清洗，直至集流槽内壁干净无泥沙，即完成清洗。5.4.2集流桶/分流桶清洗完成取样后，对集流桶/分流桶进行清洗，清洗完成后，关闭底阀，在阀门处倒入少量清水，观察是否存在漏水情况。5.4.3取样工具清洗完成集流桶/分流桶清洗后，用清水反复冲洗取样勺、量杯等取样工具直至其表面无泥沙附着，冲洗完成后烘干，将工具放归原位以备下次取样。6样品处理取样完毕，将样品带回室内测定含沙量，一般可采用烘干法测定含沙量，烘干法操作应符合LY/T7观测记录5DBXX/XXXXX—XXXX7.1日常观测检查记录7.1.1检查径流小区措施是否完好、下垫面条件是否符合预定标准并做好记录。7.1.2设施设备检查检查记录1）检查集流桶/分流桶是否有阀门未关、桶漏或集流桶/分流桶溢流的情况存在。2）检查径流小区内安装的仪器设备是否运行正常。3）检查集流槽、围埂是否有开裂情况；是否存在漏水情况。4）做好相应检查记录。7.1.3小区田间管理记录田间管理可能改变土壤和地表覆盖状况，直接影响小区产流产沙，为此，观测员应将每个小区的所有田间管理详细记录，主要有翻地、播种、中耕、喷洒农药、收获等农事活动。7.2取样记录取样时记录好小区编号、集流桶/分流桶深度、取样盒号。样品称量后将记录表补充完整。7.3样品登记对需要实验处理的样品进行样品登记，记录采集时间、小区编号和样品编号。8数据整编径流小区资料整编包括资料说明和监测数据整编。8.1资料说明资料说明应对径流小区所属站点自然概况、径流场位置与布设、观测项目和方法、资料整编情况和基本图件等方面进行较为明确的描述，由文字说明、表格和图件的形式表述。8.1.1自然概况简要介绍径流小区所属站点行政区、地理位置（经纬度）、所属流域、地形地貌和气候特征、主要土壤和植被类型以及其他资源情况。8.1.2径流小区概况简要介绍径流小区布设目的、位置、数量、集流（分流）设施设备、降雨观测仪器及其与径流小区的相对位置，小区内部措施，农事活动等。8.1.3观测项目和方法简要介绍各观测项目的具体指标及其观测方法。8.1.4资料整编情况6DBXX/XXXXX—XXXX简要介绍整编资料的起止时间、整编表主要指标或项目的计算方法、数据格式等。8.1.5基本图件主要包括站点位置图、径流小区布设图（或示意图）和径流小区设施设备设计图（或示意图）。8.2数据整编数据整编包括径流小区降雨观测记录表、泥沙观测记录表、泥沙观测计算表及整编表等。（见附录A）8.2.1原始数据录入、整理观测数据的整理、录入应符合下列规定：1）数据记录过程中，应保证原始数据的准确性。2）观测结束后，应由记录人对原始数据进行审核，检查表中数据是否漏填、错填，是否存在数据记录错误等，对于出现的错误应该及时修改。3）径流小区计算表及径流小区数据整编表中的各项应填写齐全，不应遗漏，资料缺测、插补、可疑、改正、不全或合并时，应标明备注以便于查阅。4）资料整理必须坚持随测、随算、随整理、随分析，以便及时发现观测中的差错和不合理记录，及时进行处理、改正，并备注说明。8.2.2数据计算8.2.2.1径流量计算集流桶/分流桶、集流槽均无盖遮挡降雨情况下，径流量计算公式为：-3)+n2(VC-SC-3)-(SJ集流桶/分流桶、集流槽有盖遮挡，径流量计算公式为：2VC式中VA——集流桶A的径流体积，m³;SA——集流桶A的底面积，m2；VB、VC——分流桶B、C的径流体积，m3；SB、SC——分流桶B、C的底面积，m2；P——降水量，mm；SJ——集流槽的底面积，m2；n——分流孔数。8.2.2.2泥沙总量计算集流桶及分流桶流失的泥沙总量计算：MX23)7DBXX/XXXXX—XXXXa=M222a=M222a3=M3/V3式中：V1——集流桶取样体积，m3；V2、V3——分流桶取样体积，m3；M1、M2、M3——对应桶的取样烘干泥沙重，kg；α1、α2、α3——对应桶的泥沙含量，kg/m³;n——分流孔数量；MX——集流桶及分流桶流失的泥沙总量，kg。集流槽泥沙量计算公式：H-MK)泥沙流失总量计算公式：MF径流深计算公式：径流系数计算公式：K=1000H/P含沙量计算公式：CS=MF/W(kg/m3)单位面积土壤流失量计算公式：式中：MS——取样盒质量，kg；MN——泥沙样湿土质量，kg；MM——泥沙样烘干土质量，kg；MK——取样桶质量，kg；MH——集流槽全部湿土质量，kg；S——小区总面积，m2。8.2.3数据校核8.2.3.1自我校核（一次校核）应符合下列规定8DBXX/XXXXX—XXXX1)对比原始数据的纸质档与电子档，检查是否存在数据录入错误，原始记录应以纸质档为准；2)对于计算数据应重点检查计算公式的应用是否合理、科学，数据是否准确、是否与各小区实际情况相符，如分流桶分流孔数、径流小区面积、径流桶底面积、集流槽面积、取样盒质量等基础数据，单位换算是否正确；3)当数据存疑，检查对比同类措施小区观测数据是否类似，同时可查看径流小区的田间管理记录，如植草小区土壤侵蚀模数要比裸地大等，检验数据的合理性，通过实地勘察等方式及时解决；4）计算表中不应出现漏填或空白，若存有，应及时修改并做好备注；5）自校过程中发现的所有问题修改后，需要备注相关问题。8.2.3.2相互校核（第二次校核）1）每月观测工作结束后，不同观测员对各自观测资料相互校核，对所有原始数据和计算数据进行一一校核；2）二次校核流程与一次校核一致，此外在进行二次校核时，应重点排查初次校核中出现问题的数据，必要时应重新计算，保证数据的准确性；3）应该将月径流泥沙数据求和，对比不同重复小区、措施小区数据是否符合常识规律，若不符合原始记录、计算数据均重新一一校核。4）对比多个小区的数据检查是否存在漏测、缺测的现象。8.2.3.3最终校核1）二次校核完成后，其数据应由专业人员进行第三次校核，第三次校核以抽查为主要形式，若某场降雨某径流小区分流桶产生分流，则该小区该场次降雨数据都要校核，校核相应纸质和电子版所有数据流程和步骤与二次校核一致；2）若降雨过程中径流小区分流桶未产生分流，则该径流小区每月抽查一场降雨进行第三次校核，校核相应纸质和电子版所有数据流程和步骤与二次校核一致。8.2.3.4问题排查与反馈对校核中出现的问题应及时排查原因，并及时解决，防止同类问题的再次发生。对于数据校核中发现的错误应设有统一的标识或备注，标明信息。以便于日后的查验以及应用。9整编资料存储9.1整编资料分类1）观测所得数据资料，根据其数据类别归类。分为纸质档资料存储和电子档资料存储。2）整编资料分类应根据其数据编码进行分类，分为基础数据（分流桶率定表、取样盒质量表）、原始数据、计算数据、整编数据4类。3）对已经完成整理的数据应对其进行编码，其编码由小区编码、时间编码、扩展编码组成。数据编码格式：9DBXX/XXXXX—XXXXXXXXXX年XX月XX日XXX小区编码时间编码扩展编码扩展编码应标明文件属性，特殊数据应在扩展编码处具体标明。文件属性码表文件属性码文件属性S基础数据P原始数据C计算数据R整编数据9.2整编资料存储注意事项1）整编资料以试验区和年限为单元，设立专门的档案柜进行归档，并设有专人管理资料。2）入库时应检查资料的完整性，是否存在缺页、污染、破损等问题，如出现特殊情况应标明备注。3）档案室应设有专门用于资料存储的计算机。应做好病毒防范措施，确保对数据进行存储备份的计算机没有病毒。4）在选用硬盘、光碟等电子介质存储时，应选用容量较大的规格，确保能够存储近5年所得到的全部数据。5）资料应存储在两个以上的地方，备份资料应在三份以上。6）档案室应注意防潮、防尘、防火、防虫、防磁，以防止其对资料的危害。1DBXX/XXXXX—XXXX（资料性附录）相