水土保持小區泥沙自動觀測技術研究

周衛華

摘要：在我國經濟社會快速發展環境下，農村地區也得到了一個前所未有的發展，使得越來越多的建設工程項目在農村地區得到展開，在人民的生產生活和建設過程中，引發了嚴重的水土流失現象。本文圍繞著水土流失人工觀測徑流含沙量的常用方法，水土保持小區泥沙自動觀測儀的工作原理，國內外的相關研究應用領域，以及小區泥沙自動觀測技術的發展四個方面進行了論述，旨在全面加強我國的水土保持小區泥沙自動觀測技術得到充分的應用與發展，提高水土流失監測效率和水土保持工作水平。

關鍵詞：水土保持；泥沙自動觀測；技術應用與研究

在世界上我國是水土流失問題十分嚴重的國家之一，有效科學的對水土流失現象進行監測與預防是至關重要的，我國的農村地區在水土保持工作上，需要有效的加強小區泥沙自動觀測技術的應用，并對農村地區水土流失現狀的主要趨勢以及對周圍環境以及人們生活的影響范圍有一個把握[1]。以往人們對水土保持小區泥沙的觀測使用比較傳統的、人工的方式進行，這種方式具有消耗時間長、消費較多勞動力以及不能有效的掌握水土流失變化趨勢等缺點，不能夠滿足時代發展中人們對觀測工作的要求。按照國家第二期提出的水土保持目標，最后要將徑流中泥沙含量的測量結果與網絡相連接，實現數據的共享，全面達成水土保持中徑流泥沙的自動觀測、自動處理以及自動存儲的目標。

一、小區泥沙人工觀測徑流含沙量的方法

（一）烘干稱重法的分析

水土保持的泥沙觀測中含沙量是一個至關重要的指標，烘干稱重法是其中一種常用的方式之一。這種方式的工作原理是將水樣進行一定的過濾，之后再將過濾出來的泥沙進行烘干，對烘干之后的泥沙進行稱重，從而對水體中的含沙量進行計算。使用這種方式對水體中的泥沙含量進行測量的原理比較簡單，相應的技術也比較明確，并且能夠有效實現測量結果的精確性。但是這種方式在實施的過程中要經歷取樣、過濾、烘干以及稱重和計算這幾項流程，并且這些流程是人工進行操作的，容易受到人為因素的影響，不能及時有效的掌握小區的沙量產生的過程[2]。

在實際工作過程中，相關的工作人員發現烘干稱重法的程序比較繁瑣復雜，在工作中要使用到烘箱以及高度精確的天平等一些專門的設備器材，并且在每一個具體的監測點要設置專門的實驗室，整個實驗的過程需要高質量的檢測設備和儀器設備，以及高素質水平的專業人員，不能實現對小區泥沙的自動觀測。

（二）泥沙置換法的分析

水土保持的泥沙觀測中泥沙置換法是另一種經常使用的方式，這種方式在水文測站中是經常使用的，并且有《河流懸移質泥沙測驗規范》（GB50159-92）專業性測試規范作為有利的支持。該方法的具體實施流程是通過專用的比重瓶水溫和同等溫度的已知清水重以及相關的置換系數，來有效的對水體中的含沙量進行計算。這種方式觀察含沙量必須要對比重瓶在不同水溫情況下的清水重進行一定的測量，將水中的渾水水樣進行稱重之后再有效的按照水溫對應的清水重以及相關的置換系數，來對整個泥沙重量進行準確有效的計算。相應的研究人員就是根據這種方式的工作原理以及流程，有效的研制水土保持小區泥沙的自動觀測技術[3]。

二、水土保持小區泥沙自動觀測儀的工作原理分析

比重瓶測量水體中泥沙含量的具體過程與烘干稱重法相比有很大的區別，前者的實施并不要求儀器在操作中需要獲取較多的技術參數，整個操作過程比較簡單，對自動化過程的實現具有便利性。該實驗實施在實際的觀測過程中，要將流動的水樣有效的引入到比重瓶中，并且對水位的高度進行一定的設置，保證實驗中比重瓶同等的水位下，水樣的體積具有相等性，之后再利用稱重的傳感器有效的對毛重進行準確的稱量，通過使用溫度傳感器對水溫進行測定，將事先已經在同等水溫環境下得到的數據重新分析，并將置換系數等一些具體的參數在控制系統中進行存儲，從而實現對水樣中實際的含沙量進行計算。

水土保持小區泥沙自動觀測的技術是在不間斷的情況下，對水樣以及水樣的重量進行自動的獲取與定時稱重，并且按照事先在控制系統中已經設置的條件，對自動提取的相應參數以及泥沙的置換進行準確的計算，從而有效的獲得水體樣品中的含沙量數據以及含沙量的變動的數據[4]。水土保持小區泥沙自動觀測技術的相應設備具有的結構以及工作內容有以下幾點。第一，比重瓶的具體結構設計，比重瓶是由進水管、蓄水壺以及出水管等相應的結構組合而成，為了使得水流在進入比重瓶的過程中保持平穩性，應當在比重瓶的進水管位置上安裝合理科學的穩定水流裝置，從而有效的實現該儀器能夠定量、定時、定水位的進行高效的自動取樣。第二，在該儀器中要使用高度精密的電子稱重傳感儀器，以及溫度感應儀器來完善整個電子控制系統，全面的達成自動觀測儀能夠定時的感應、測量、對水體樣品的傳遞以及溫度顯示等不同的參數。第三，自動觀測儀的軟件設計。在儀器的制作過程中，研究人員結合現代電子信息技術，根據事先已經設定的工作流程：自動化控制、取樣、計算、儲存以及對具體的檢測結果進行傳輸。

三、國內外相關研究的應用領域分析

（一）水土流失監測工作上的具體應用

在我國的水土保持小區泥沙的監測工作中，要確定徑流小區的普通常規的監測點，對坡面徑流小區以及較小流域中的控制站等區域進行合理有效的定點觀測，及時全面的了解該區域內的水土流失情況。在生態項目中有水土流失情況的治理區域內進行應用，比如說在我國的京津風沙源頭治理區、國家的水土保持重點建設工程區以及坡耕地水土流失綜合治理試點工程區等相應的區域，能夠有效的與觀測水土保持的治理實際效果有一個明確對比。在建設項目的水土保持監測過程中進行具體的應用，對一些項目中新增的水土流失情況進行明確的掌握，具體展現水土流失防治的實際效果[5]。在水土流失多發階段以及多發區域中具體應用，能夠及時有效的對水土流失的變化趨勢以及實際的危害程度，掌握好相應的規律，對容易且多發的區域中水土流失情況進行科學準確的預測，為實際的應對措施做好準備。

（二）水文泥沙觀測工作的具體應用

在水文站點上的一些河流斷面進行泥沙的測量，通過使用斷面的內定點以及定時對水樣進行抽取的具體方式，有效的對斷面中不同的流量情況，河流的含沙量的變化過程以及變化趨勢進行有效的測定，全面有效的對水文泥沙的測量中實現自動的測算過程。在飲水以及調水的斷面水文的泥沙測驗中實現一定的應用。在工程中通過使用引水以及調水的人工固定渠道引流方式，來實現設置斷面中渠道區間的引測過程中的含沙量，從而有效的實現人工觀測[6]。

（三）小區泥沙自動觀測技術的發展分析

現階段，在我國現有的研究中取得了一定的發展和成果，有效的彌補了我國相關技術發展的空白，與世界上的先進水平相接軌，在這種基礎上全面的形成設備的產品結構。后續的產品研發任務，對各內部的結構尺寸進行優化升級，需全面的對監測時間間隔以及監測的頻率進行確定。除此之外，在小區泥沙的自動觀測過程中，應當科學有效的提高監測儀器的準確性與可靠性，并加強監測結果的精確度。在保證監測精確度的條件下，盡可能的將產品的尺寸進行縮小，從而有效的實現容易安裝、便于運輸的目的，達到對儀器精確可靠的總體要求，盡可能的生產進行盡快的定性，能夠有效的投入到實際的應用中。

結束語：目前，農村地區的水土保持工作成為一個至關重要的內容，在農村地區沒有加強水土保護，使得原有的植被以及地貌遭到一定的破壞，給農村地區的水土帶來了直接的威脅，同時還損害了自然生態。綜上所述，作者希望能夠加強我國的水土保持小區泥沙自動觀測技術，并且在實際運用中得到充分的應用與發展。

參考文獻

[1]周慶華，李軍.水土保持小區泥沙自動觀測技術研究[J].河北水利，2015，04：37-38.

[2]李傳哲，王浩，于福亮，楊愛民，嚴登華.延河流域水土保持對徑流泥沙的影響[J].中國水土保持科學，2011，01：1-8.

[3]陳磊.薄土坡耕地水土流失防治工程措施效應研究[D].中國科學院研究生院（教育部水土保持與生態環境研究中心），2014.

[4]趙巖，王治國，孫保平，張超，紀強，馮磊，趙乾坤.中國水土保持區劃方案初步研究[J].地理學報，2013，03：307-317.

[5]晏清洪，原翠萍，雷廷武，雷啟祥，張滿良，蘇廣旭.降雨類型和水土保持對黃土區小流域水土流失的影響[J].農業機械學報，2014，02：169-175.

[6]陳渠昌，張如生.水土保持綜合效益定量分析方法及指標體系研究[J].中國水利水電科學研究院學報，2007，02：95-104.