CN101893543A - 一种在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法 - Google Patents

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潘志贤
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奎建蕊
彭辉
沙毓沧
李建增
袁理春
史亮涛
龙会英
张明忠
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Abstract

本发明公开一种在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法，属水土保持技术领域。该方法是在冲沟内按10-15根/100m2埋入标示杆，在标示杆上以厘米为单位绘制刻度，并在雨季前读取沟床内地表面在标示杆上显示的数据，测定沟床的面积，在地形图上计算冲沟不同部位径流流入沟床的汇水面积，在雨后或雨季结束后读取沟床内泥沙淤积高度在标示杆显示的数据，两次读数之差为泥沙淤积厚度，测定淤积泥沙的土壤容重和计算该流域的土壤侵蚀模数。本发明方法通过标示杆读数取得泥沙淤积厚度，因而操作简便，容易掌握，成本低廉，不会破坏原来的土体结构，还可长期定位检测土壤侵蚀量，本发明方法能检测大尺度的土壤侵蚀量，可准确地反映实际土壤侵蚀量。

Description

一种在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法
技术领域
本发明属于水土保持技术领域，具体涉及干热河谷对沟坡土壤侵蚀量的测量方法。
背景技术
水土流失已经成为世界上主要的生态环境问题，我国当前水土流失面积约有150万平方公里，水土流失所损失的土壤大致为50亿吨。为防治水土流失，测定土壤侵蚀量是研究水土流失规律的一项重要内容。
土壤侵蚀是指土壤或成土母质在外力(水、风)作用下被破坏剥蚀、搬运和沉积的过程。土壤侵蚀模数是指单位面积土壤及土壤母质在单位时间内侵蚀量的大小，是表征土壤侵蚀强度的指标，用以反映某区域单位时间内侵蚀强度的大小。
现有技术中测定土壤侵蚀模数最主要和常用的方法是建立径流实验场收集泥沙，然后测定泥沙量来计算土壤侵蚀模数；用此方法存在修建径流试验场对原来的土体性状破坏大，花费大，每次降雨后必需及时测量，人力投入大的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是常用的径流实验场的建立对原来的土体性状破坏，花费大，人力投入大，其目的是提供一种容易掌握、花费较低并能准确地测定大尺度坡面土壤侵蚀量的新的测定方法，该方法对水土流失规律研究提供完善的平台。
本发明的技术方案如下：
1、在冲沟的沟床内按10-15根/100m2埋入标示杆，将该标示杆埋入冲沟的沟床内地下50-60cm；
2、在标示杆上以厘米为单位绘制刻度，并在雨季前读取冲沟的沟床内地表面在每个标示杆上显示的数据，记为第一次读数；
3、测定冲沟的沟床面积；
4、在地形图上计算冲沟不同部位径流流入冲沟的沟床的汇水面积；
5、在雨后或雨季结束后读取冲沟的沟床内泥沙淤积高度在每个标示杆显示的数据，记为第二次读数，第二次读数与第一次读数之差为泥沙淤积厚度；
6、测定淤积的泥沙的土壤容重；
7、计算该流域的土壤侵蚀模数，其计算公式为：R＝H×M×f×104/Q，式中R为土壤侵蚀模数，单位为t/km2；H为泥沙淤积厚度，单位为cm；M为冲沟的沟床面积，单位为m2；f为土壤容重，单位为g/cm3；Q为汇水面积，单位为m2。
所述的标示杆可以是水泥桩或木桩或竹竿，所述的水泥桩或木桩可以是正方体或圆柱体或长方体。
所述的测定冲沟的沟床面积可以用全站仪以沟床四周为边界测定冲沟的沟床面积。
所述的在地形图上计算冲沟不同部位径流流入冲沟的沟床的汇水面积可以用求积仪计算。
所述的测定淤积的泥沙的土壤容重可以用环刀法测定淤积的泥沙的土壤容重。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、由于本方法通过用竖立在冲沟内的标示杆读取的泥沙淤积高度数据来测定泥沙淤积量，因而，操作简便，容易掌握，成本低廉，不会破坏原来的土体结构，还可以长期定位检测土壤侵蚀量。
2、由于本发明方法计算的是沟床的汇水面积，所以本发明方法能检测大尺度的土壤侵蚀量，可以准确地反映实际土壤侵蚀量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述，以帮助理解本发明。实施例所用仪器有全站仪，求积仪，这些仪器都是本领域的常用仪器设备，均可在市场上购买到。
实例1本发明方法
试验地点：中国干热河谷地区的云南省元谋县苴林基地1号沟；本实施例测定了2008年和2009年两年的以下相关数据。
具体步骤如下：
1、在冲沟的沟床内按10根/100m2埋入水泥桩，水泥桩规格为高2.5m，边长为10cm，方形水泥桩，埋入冲沟的沟床内地下50cm；
2、在水泥桩上由下到上以厘米为单位绘制刻度值，由水泥桩根部向上绘制，并在雨季前读取冲沟的沟床内地表面在每个标示杆上显示的数据，记为第一次读数，详见表1；
3、用全站仪以冲沟的沟床四周为边界实地测定冲沟的沟床面积，取了189个点；
4、在地形图上用求积仪计算冲沟不同部位径流流入冲沟的沟床的汇水面积；
5、雨季结束后读取冲沟的沟床内泥沙淤积高度在每个标示杆显示的数据，记为第二次读数，第二次读数与第一次读数之差为泥沙淤积厚度，详见表1；
6、用环刀法测定冲沟的沟床内淤积的泥沙的土壤容重，设了5点取样，5个点土样的土壤容重值详见表2；
7、计算该流域的土壤侵蚀模数，其计算公式为：R＝H×M×f×104/Q
式中：R为土壤侵蚀模数，单位为t/km2；H为泥沙淤积厚度，单位为cm；M为冲沟的沟床面积，单位为m2；f为土壤容重，单位为g/cm3；Q为汇水面积，单位为m2。
由本实施例得出2008年：H＝5.6cm，M＝462.5m2，f＝1.71g/cm3，Q＝5118.3m2，因此，R＝H×M×f×104/Q＝8653.07t/km2。
由本实施例得出2009年：H＝4.9cm，M＝462.5m2，f＝1.71g/cm3，Q＝5118.3m2，因此，R＝H×M×f×104/Q＝7571.44t/km2。
表1实施例1的冲沟的沟床内泥沙淤积厚度
  2008年第一次读数(cm)   2008年第二次读数(cm)   2008年的泥沙淤积厚度H(cm)   2009年第一次读数(cm)   2009年第二次读数(cm)   2009年的泥沙淤积厚度H(cm)
  标示杆1   198.3   192.6   5.7   192.6   186.3   6.3
  标示杆2   180.6   175.5   5.1   175.5   170.2   5.3
  标示杆3   182.1   177.4   4.7   177.4   172.9   4.5
  标示杆4   193.1   188.0   5.1   188.0   185.2   2.8
  标示杆5   193.9   188.3   5.6   188.3   182.6   5.7
  标示杆6   193.4   187.6   5.8   187.6   182.6   5.0
  标示杆7   193.6   187.9   5.7   187.9   182.8   5.1
  标示杆8   193.6   187.0   6.6   187.0   180.9   6.1
  标示杆9   193.5   187.4   6.1   187.4   183.3   4.1
  标示杆10   193.8   188.8   5.0   188.8   184.7   4.1
  均值   5.6   4.9
表2实施例1的冲沟的沟床内淤积的泥沙的土壤容重
  样品编号   1   2   3   4   5   平均值
  2008年土壤容重   1.73   1.70   1.69   1.71   1.72   1.71
  2009年土壤容重   1.75   1.69   1.73   1.71   1.67   1.71
实施例2本发明方法
本实施例地点在中国干热河谷地区的云南省元谋县苴林基地2号沟，测定了2008年以下相关数据。
本实例目的是测定一次降雨的土壤侵蚀模数，除在冲沟的沟床内按15根/100m2埋入圆柱体木桩，木桩高为3m，直径为15cm，埋入冲沟的沟床内地下60cm，在降雨前读第一次读数，雨后读取第二次读数外，其余措施均与实施例1相同，不再赘述，试验数据详见表3和表4。
由本实施例：H＝1.1cm，M＝563.9m2，f＝1.69g/cm3，Q＝8118.3m2，
因此，R＝H×M×f×104/Q＝1291.27t/km2
表3实施例2的冲沟的沟床内泥沙淤积厚度
  降雨前第一次读数(cm)   降雨后第二次读数(cm)   泥沙淤积厚度H(cm)
  标示杆1   178.6   177.6   1
  标示杆2   179.8   178.4   1.4
  标示杆3   181.2   180.5   0.7
  标示杆4   175.6   174.1   1.5
  标示杆5   187.0   186.5   0.5
  标示杆6   182.6   182.0   0.6
  标示杆7   174.3   173.3   1
  标示杆8   189.5   188.1   1.4
  标示杆9   184.1   182.6   1.5
  标示杆10   185.4   183.7   1.7
  标示杆11   187.7   187.1   0.6
  标示杆12   191.8   190.2   1.6
  标示杆13   184.6   183.3   1.3
  标示杆14   187.5   186.8   0.7
  标示杆15   187.9   186.9   1
  均值   1.1
表4实施例2的冲沟的沟床内淤积的泥沙的土壤容重
  样品编号   1   2   3   4   5   平均值
  土壤容重   1.65   1.68   1.72   1.73   1.67   1.69
由于本发明方法的标示杆是起读取泥沙淤积量和长期定位的作用，因此，对制成标示杆的材料没有特别要求，因此，用竹竿作标示杆也是可以的。
实施例3对照
本实施例测定了2008年和2009年两年的以下相关数据。
1、在实施例1的地点修建10m×10m的径流实验场收集泥沙；
2、在雨季结束后测定泥沙淤积量，每次降雨结束后，先用米尺测定并记录集水桶中径流水深，再将集水池中的泥水搅拌均匀，分上中下三个层面进行取样混合，然后将混合的水样装进1000mL的塑料瓶中，带回实验室经澄清、过滤、风干后测泥沙重。计算出地表径流模数和土壤侵蚀模数。
3、计算土壤侵蚀模数，2008年为8768.43t/km2，2009年为7699.41t/km2。
实施例4一次降雨对照
1、本实施例地点是在实施例2的地点修建10m×10m的径流实验场收集泥沙；其方法除了只测定一次降雨外其它与实例3方法相同。
2、计算得到2008年的土壤侵蚀模数为1319.36t/km2。
表5本发明方法与径流实验场方法测定土壤侵蚀的对照表
Figure BSA00000194202700061
从上表中可看出，利用本方法测定在该地区测定土壤侵蚀模数与径流实验场方法相差不大，2008年为1.32％，2009年为1.66％，一次降雨为2.13％。但本方法由于通过用竖立在冲沟内的标示杆读取的泥沙淤积高度数据来测定泥沙淤积量，因而，操作简便，容易掌握，成本低廉，不会破坏原来的土体结构，还可以长期定位检测土壤侵蚀量，由于本发明方法计算的是沟床的汇水面积，所以本发明方法能检测大尺度的土壤侵蚀量，可以准确地反映实际土壤侵蚀量。

Claims (8)

1.一种在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法，其特征在于：
(1)在冲沟的沟床内按10-15根/100m2埋入标示杆，将该标示杆埋入冲沟的沟床内地下50-60cm；
(2)在标示杆上以厘米为单位绘制刻度，并在雨季前读取冲沟的沟床内地表面在每个标示杆上显示的数据，记为第一次读数；
(3)测定冲沟的沟床面积；
(4)在地形图上计算冲沟不同部位径流流入冲沟的沟床的汇水面积；
(5)在雨后或雨季结束后读取冲沟的沟床内泥沙淤积高度在每个标示杆显示的数据，记为第二次读数，第二次读数与第一次读数之差为泥沙淤积厚度；
(6)测定淤积的泥沙的土壤容重；
(7)计算该流域的土壤侵蚀模数，其计算公式为：R＝H×M×f×104/Q，式中R为土壤侵蚀模数，单位为t/km2；H为泥沙淤积厚度，单位为cm；M为冲沟的沟床面积，单位为m2；f为土壤容重，单位为g/cm3；Q为汇水面积，单位为m2。
2.根据权利要求1所述的在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法，其特征在于：所述的标示杆是水泥桩或木桩或竹竿，所述的水泥桩或木桩是正方体或圆柱体或长方体。
3.根据权利要求1所述的在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法，其特征在于：所述的测定冲沟的沟床面积是用全站仪以沟床四周为边界测定。
4.根据权利要求1所述的在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法，其特征在于：所述的在地形图上计算冲沟不同部位径流流入冲沟的沟床的汇水面积是用求积仪计算。
5.根据权利要求1所述的在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法，其特征在于：所述的测定淤积的泥沙的土壤容重是用环刀法测定。
6.根据权利要求2或4或5所述的在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法，其特征在于：所述的测定冲沟的沟床面积是用全站仪以沟床四周为边界测定。
7.根据权利要求2或3或5所述的在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法，其特征在于：所述的在地形图上计算冲沟不同部位径流流入冲沟的沟床的汇水面积是用求积仪计算。
8.根据权利要求2或3或4所述的在冲沟内长期定位测定土壤侵蚀的方法，其特征在于：所述的测定淤积的泥沙的土壤容重是用环刀法测定。
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