肖萍　馬金華　劉克軍

【摘? 要】小流域控制站是水土保持監(jiān)測(cè)的重要設(shè)施，通過(guò)建立小流域監(jiān)測(cè)卡點(diǎn)，安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)小流域河道的水位、雨量、流速、濁度，計(jì)算小流域全年度累積水土流失量。小流域控制站的運(yùn)行與維護(hù)也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，委托專業(yè)公司對(duì)控制站主要監(jiān)測(cè)設(shè)備的流速（流量）、濁度（流失量）進(jìn)行率定校準(zhǔn)及設(shè)備維護(hù)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，設(shè)備運(yùn)行可靠。

【關(guān)鍵詞】水土保持;監(jiān)測(cè)站;設(shè)備應(yīng)用

對(duì)小流域水土流失量的監(jiān)測(cè)，是水土保持監(jiān)測(cè)管理的一項(xiàng)技術(shù)措施和手段，小流域水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的選擇、設(shè)備安裝位置、監(jiān)測(cè)設(shè)備的選用十分重要，關(guān)系到水土保持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有的廣泛代表性、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、有效性。本文介紹安吉縣水土保持監(jiān)測(cè)站的建設(shè)管理和對(duì)數(shù)據(jù)的分析情況，僅供同行參考。

1 概況

安吉縣梅園溪小流域控制站，地處浙江省西北部安吉縣，流域范圍內(nèi)以山地為主，山坡種植有白茶、樹木等，平地種植經(jīng)濟(jì)作物為主。流域內(nèi)有魯家，南北莊、宜荗三個(gè)行政自然村莊，無(wú)工業(yè)園區(qū)，個(gè)體企業(yè)較少。流域范圍南北5.8KM，東西寬4.5KM，集雨面積約25平方公里;流域范圍植被比較好，有多個(gè)小水塘。魯家溪流有3條分支，主要溪流長(zhǎng)6.8KM。

2 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)及設(shè)備安裝

2.1斷面選擇

選擇魯家溪流出口，西山塢小區(qū)外側(cè)河道，矩形標(biāo)準(zhǔn)斷面，河道平直，水流平穩(wěn)。斷面寬12米，擋墻高2.5米。

2.2控制站監(jiān)測(cè)設(shè)備

在河道上設(shè)置門架，溪流中間安裝雷達(dá)水位計(jì)、雷達(dá)流速儀，光電濁度儀，自動(dòng)雨量計(jì)等，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備柜，由太陽(yáng)能電池供電，內(nèi)部安裝有數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備等。

2.3數(shù)據(jù)接收設(shè)備

在水保站設(shè)置一臺(tái)計(jì)算機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，接收監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，軟件系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類，換算，形成需要的報(bào)表數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)曲線，分析數(shù)據(jù)變化規(guī)律。主要數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出保存。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的率定

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度十分重要，因此，需要定期對(duì)光電濁度儀、流速儀進(jìn)行校準(zhǔn)。

3.1泥沙監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的率定

3.1.1率定原理：

光束通過(guò)渾濁的液體時(shí)，光線經(jīng)過(guò)一段距離后光強(qiáng)度會(huì)有一定程度的減弱。減弱的主要原因是光線被渾濁液體內(nèi)的介質(zhì)吸收或反射散射偏離原來(lái)方向。測(cè)量散射回來(lái)的光強(qiáng)度，可以計(jì)算出液體的濁度。

天然水體中泥沙含量是影響水濁度的最重要因素，在很多場(chǎng)合，泥沙含量是決定濁度的唯一因素。系統(tǒng)采用后散射探頭和側(cè)散射探頭來(lái)測(cè)量濁度，從而測(cè)得懸移質(zhì)含沙量。

3.1.2同步時(shí)間選擇：

在單沙取樣時(shí)，泥沙在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)，選擇同步時(shí)間的在線數(shù)據(jù)遵循以下原則：

（1）水位變化不大時(shí)，選取最靠近取沙時(shí)間的儀器測(cè)量值;

（2）水位變化較大時(shí)，使用內(nèi)插法，獲取最靠近取沙時(shí)間的儀器測(cè)量值;

3.1.3傳感器數(shù)據(jù)的選擇：

本系統(tǒng)采用的傳感器有后散射探頭和側(cè)散射探頭，后散射探頭接收光強(qiáng)度的角度為125-170°，側(cè)散射探頭接收光強(qiáng)度的角度為90°。含沙量為2kg/m3以上的水體中，光源所發(fā)出的紅外光，碰到懸移質(zhì)泥沙后，以大于90°散射回來(lái)的機(jī)率較大，即高沙的條件下，后散射探頭所測(cè)的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。含沙量為2kg/m3以下的水體中，光源所發(fā)出的紅外光，碰到懸移質(zhì)泥沙后，以90°散射回來(lái)的機(jī)率較大，即低沙的條件下，側(cè)散射探頭所測(cè)的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。

根據(jù)率定過(guò)程中，含沙量的變化范圍，以及上述的儀器特性，選用側(cè)散射的數(shù)據(jù)，與同步的單沙數(shù)據(jù)建立關(guān)系。

3.2雷達(dá)自動(dòng)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)率定

3.2.1比測(cè)方法：

采用型走航式ACP流速儀作為比測(cè)設(shè)備。雷達(dá)自動(dòng)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與走航式實(shí)測(cè)流量計(jì)算出的斷面流量Q.進(jìn)行比測(cè)分析：為確保資料一致性和精度，實(shí)測(cè)流量選用了測(cè)流平均時(shí)間作為和流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的同步時(shí)間，如系統(tǒng)采集數(shù)強(qiáng)時(shí)間與實(shí)測(cè)流量平均時(shí)間出現(xiàn)微差，則盡可能選擇其接近時(shí)間。

3.2.2對(duì)比分析：

實(shí)測(cè)流量選用了測(cè)流時(shí)間段內(nèi)平均時(shí)間點(diǎn)作為和雷達(dá)自動(dòng)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的同步時(shí)間，共選取多組流量數(shù)據(jù)資料：對(duì)雷達(dá)測(cè)流系統(tǒng)與實(shí)際測(cè)量流量進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析。

對(duì)比分析，雷達(dá)測(cè)流高流速表現(xiàn)較好，低水位、低流速下相關(guān)性較差。

4 數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2019年6月安裝完成，進(jìn)入試運(yùn)行，10月份進(jìn)行了數(shù)據(jù)率定，2020年正式投入運(yùn)行。

水土保持梅園溪小流域監(jiān)控站2020年各月典型日數(shù)據(jù)表：

上述數(shù)據(jù)反映出：

降雨量大，流量大，濁度低，含沙量低，日期6.14（21）、7.2（6）、9.17;水土流失少;

降雨小，流量小，濁度高，含沙量高，日期2.25-2.26，5.10-5.12，水土流失大;

2020年全年無(wú)特大暴雨，大雨連續(xù)天數(shù)出現(xiàn)較少。全年大部分日期的數(shù)據(jù)反映出低濁度，低含泥沙量的情況，說(shuō)明流域內(nèi)植被相對(duì)較好。

5 結(jié)論

水土保持小流域監(jiān)控站，能夠?qū)崟r(shí)反映梅園溪小流域自然生態(tài)環(huán)境下實(shí)際的水土流失情況。定期做好對(duì)濁度儀、流速儀、水位計(jì)的校準(zhǔn)率定和設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，設(shè)備運(yùn)行的可靠性，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)歸類保存，為小流域水土流失治理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]浙江省水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)和管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)規(guī)程

[2]安吉縣水土保持綜合觀測(cè)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)資料

作者簡(jiǎn)介：

肖萍，浙江省安吉縣水土保持管理站。

馬金華，浙江省安吉縣水土保持管理站，高級(jí)工程師。

劉無(wú)軍，浙江省安吉縣水土保持管理站，高級(jí)工程師。

（作者單位：浙江省安吉縣水土保持管理站）