周衛(wèi)華

摘要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展環(huán)境下，農(nóng)村地區(qū)也得到了一個(gè)前所未有的發(fā)展，使得越來(lái)越多的建設(shè)工程項(xiàng)目在農(nóng)村地區(qū)得到展開(kāi)，在人民的生產(chǎn)生活和建設(shè)過(guò)程中，引發(fā)了嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象。本文圍繞著水土流失人工觀測(cè)徑流含沙量的常用方法，水土保持小區(qū)泥沙自動(dòng)觀測(cè)儀的工作原理，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究應(yīng)用領(lǐng)域，以及小區(qū)泥沙自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展四個(gè)方面進(jìn)行了論述，旨在全面加強(qiáng)我國(guó)的水土保持小區(qū)泥沙自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)得到充分的應(yīng)用與發(fā)展，提高水土流失監(jiān)測(cè)效率和水土保持工作水平。

關(guān)鍵詞：水土保持；泥沙自動(dòng)觀測(cè)；技術(shù)應(yīng)用與研究

在世界上我國(guó)是水土流失問(wèn)題十分嚴(yán)重的國(guó)家之一，有效科學(xué)的對(duì)水土流失現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)與預(yù)防是至關(guān)重要的，我國(guó)的農(nóng)村地區(qū)在水土保持工作上，需要有效的加強(qiáng)小區(qū)泥沙自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，并對(duì)農(nóng)村地區(qū)水土流失現(xiàn)狀的主要趨勢(shì)以及對(duì)周圍環(huán)境以及人們生活的影響范圍有一個(gè)把握[1]。以往人們對(duì)水土保持小區(qū)泥沙的觀測(cè)使用比較傳統(tǒng)的、人工的方式進(jìn)行，這種方式具有消耗時(shí)間長(zhǎng)、消費(fèi)較多勞動(dòng)力以及不能有效的掌握水土流失變化趨勢(shì)等缺點(diǎn)，不能夠滿足時(shí)代發(fā)展中人們對(duì)觀測(cè)工作的要求。按照國(guó)家第二期提出的水土保持目標(biāo)，最后要將徑流中泥沙含量的測(cè)量結(jié)果與網(wǎng)絡(luò)相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，全面達(dá)成水土保持中徑流泥沙的自動(dòng)觀測(cè)、自動(dòng)處理以及自動(dòng)存儲(chǔ)的目標(biāo)。

一、小區(qū)泥沙人工觀測(cè)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(cè)中含沙量是一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo)，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(jìn)行一定的過(guò)濾，之后再將過(guò)濾出來(lái)的泥沙進(jìn)行烘干，對(duì)烘干之后的泥沙進(jìn)行稱重，從而對(duì)水體中的含沙量進(jìn)行計(jì)算。使用這種方式對(duì)水體中的泥沙含量進(jìn)行測(cè)量的原理比較簡(jiǎn)單，相應(yīng)的技術(shù)也比較明確，并且能夠有效實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的精確性。但是這種方式在實(shí)施的過(guò)程中要經(jīng)歷取樣、過(guò)濾、烘干以及稱重和計(jì)算這幾項(xiàng)流程，并且這些流程是人工進(jìn)行操作的，容易受到人為因素的影響，不能及時(shí)有效的掌握小區(qū)的沙量產(chǎn)生的過(guò)程[2]。

在實(shí)際工作過(guò)程中，相關(guān)的工作人員發(fā)現(xiàn)烘干稱重法的程序比較繁瑣復(fù)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(shè)備器材，并且在每一個(gè)具體的監(jiān)測(cè)點(diǎn)要設(shè)置專門的實(shí)驗(yàn)室，整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程需要高質(zhì)量的檢測(cè)設(shè)備和儀器設(shè)備，以及高素質(zhì)水平的專業(yè)人員，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)泥沙的自動(dòng)觀測(cè)。

（二）泥沙置換法的分析

水土保持的泥沙觀測(cè)中泥沙置換法是另一種經(jīng)常使用的方式，這種方式在水文測(cè)站中是經(jīng)常使用的，并且有《河流懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)規(guī)范》（GB50159-92）專業(yè)性測(cè)試規(guī)范作為有利的支持。該方法的具體實(shí)施流程是通過(guò)專用的比重瓶水溫和同等溫度的已知清水重以及相關(guān)的置換系數(shù)，來(lái)有效的對(duì)水體中的含沙量進(jìn)行計(jì)算。這種方式觀察含沙量必須要對(duì)比重瓶在不同水溫情況下的清水重進(jìn)行一定的測(cè)量，將水中的渾水水樣進(jìn)行稱重之后再有效的按照水溫對(duì)應(yīng)的清水重以及相關(guān)的置換系數(shù)，來(lái)對(duì)整個(gè)泥沙重量進(jìn)行準(zhǔn)確有效的計(jì)算。相應(yīng)的研究人員就是根據(jù)這種方式的工作原理以及流程，有效的研制水土保持小區(qū)泥沙的自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)[3]。

二、水土保持小區(qū)泥沙自動(dòng)觀測(cè)儀的工作原理分析

比重瓶測(cè)量水體中泥沙含量的具體過(guò)程與烘干稱重法相比有很大的區(qū)別，前者的實(shí)施并不要求儀器在操作中需要獲取較多的技術(shù)參數(shù)，整個(gè)操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，對(duì)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)現(xiàn)具有便利性。該實(shí)驗(yàn)實(shí)施在實(shí)際的觀測(cè)過(guò)程中，要將流動(dòng)的水樣有效的引入到比重瓶中，并且對(duì)水位的高度進(jìn)行一定的設(shè)置，保證實(shí)驗(yàn)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(duì)毛重進(jìn)行準(zhǔn)確的稱量，通過(guò)使用溫度傳感器對(duì)水溫進(jìn)行測(cè)定，將事先已經(jīng)在同等水溫環(huán)境下得到的數(shù)據(jù)重新分析，并將置換系數(shù)等一些具體的參數(shù)在控制系統(tǒng)中進(jìn)行存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水樣中實(shí)際的含沙量進(jìn)行計(jì)算。

水土保持小區(qū)泥沙自動(dòng)觀測(cè)的技術(shù)是在不間斷的情況下，對(duì)水樣以及水樣的重量進(jìn)行自動(dòng)的獲取與定時(shí)稱重，并且按照事先在控制系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)置的條件，對(duì)自動(dòng)提取的相應(yīng)參數(shù)以及泥沙的置換進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，從而有效的獲得水體樣品中的含沙量數(shù)據(jù)以及含沙量的變動(dòng)的數(shù)據(jù)[4]。水土保持小區(qū)泥沙自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)的相應(yīng)設(shè)備具有的結(jié)構(gòu)以及工作內(nèi)容有以下幾點(diǎn)。第一，比重瓶的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，比重瓶是由進(jìn)水管、蓄水壺以及出水管等相應(yīng)的結(jié)構(gòu)組合而成，為了使得水流在進(jìn)入比重瓶的過(guò)程中保持平穩(wěn)性，應(yīng)當(dāng)在比重瓶的進(jìn)水管位置上安裝合理科學(xué)的穩(wěn)定水流裝置，從而有效的實(shí)現(xiàn)該儀器能夠定量、定時(shí)、定水位的進(jìn)行高效的自動(dòng)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(yīng)儀器來(lái)完善整個(gè)電子控制系統(tǒng)，全面的達(dá)成自動(dòng)觀測(cè)儀能夠定時(shí)的感應(yīng)、測(cè)量、對(duì)水體樣品的傳遞以及溫度顯示等不同的參數(shù)。第三，自動(dòng)觀測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì)。在儀器的制作過(guò)程中，研究人員結(jié)合現(xiàn)代電子信息技術(shù)，根據(jù)事先已經(jīng)設(shè)定的工作流程：自動(dòng)化控制、取樣、計(jì)算、儲(chǔ)存以及對(duì)具體的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行傳輸。

三、國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的應(yīng)用領(lǐng)域分析

（一）水土流失監(jiān)測(cè)工作上的具體應(yīng)用

在我國(guó)的水土保持小區(qū)泥沙的監(jiān)測(cè)工作中，要確定徑流小區(qū)的普通常規(guī)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)坡面徑流小區(qū)以及較小流域中的控制站等區(qū)域進(jìn)行合理有效的定點(diǎn)觀測(cè)，及時(shí)全面的了解該區(qū)域內(nèi)的水土流失情況。在生態(tài)項(xiàng)目中有水土流失情況的治理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用，比如說(shuō)在我國(guó)的京津風(fēng)沙源頭治理區(qū)、國(guó)家的水土保持重點(diǎn)建設(shè)工程區(qū)以及坡耕地水土流失綜合治理試點(diǎn)工程區(qū)等相應(yīng)的區(qū)域，能夠有效的與觀測(cè)水土保持的治理實(shí)際效果有一個(gè)明確對(duì)比。在建設(shè)項(xiàng)目的水土保持監(jiān)測(cè)過(guò)程中進(jìn)行具體的應(yīng)用，對(duì)一些項(xiàng)目中新增的水土流失情況進(jìn)行明確的掌握，具體展現(xiàn)水土流失防治的實(shí)際效果[5]。在水土流失多發(fā)階段以及多發(fā)區(qū)域中具體應(yīng)用，能夠及時(shí)有效的對(duì)水土流失的變化趨勢(shì)以及實(shí)際的危害程度，掌握好相應(yīng)的規(guī)律，對(duì)容易且多發(fā)的區(qū)域中水土流失情況進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，為實(shí)際的應(yīng)對(duì)措施做好準(zhǔn)備。

（二）水文泥沙觀測(cè)工作的具體應(yīng)用

在水文站點(diǎn)上的一些河流斷面進(jìn)行泥沙的測(cè)量，通過(guò)使用斷面的內(nèi)定點(diǎn)以及定時(shí)對(duì)水樣進(jìn)行抽取的具體方式，有效的對(duì)斷面中不同的流量情況，河流的含沙量的變化過(guò)程以及變化趨勢(shì)進(jìn)行有效的測(cè)定，全面有效的對(duì)水文泥沙的測(cè)量中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的測(cè)算過(guò)程。在飲水以及調(diào)水的斷面水文的泥沙測(cè)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)一定的應(yīng)用。在工程中通過(guò)使用引水以及調(diào)水的人工固定渠道引流方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)置斷面中渠道區(qū)間的引測(cè)過(guò)程中的含沙量，從而有效的實(shí)現(xiàn)人工觀測(cè)[6]。

（三）小區(qū)泥沙自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展分析

現(xiàn)階段，在我國(guó)現(xiàn)有的研究中取得了一定的發(fā)展和成果，有效的彌補(bǔ)了我國(guó)相關(guān)技術(shù)發(fā)展的空白，與世界上的先進(jìn)水平相接軌，在這種基礎(chǔ)上全面的形成設(shè)備的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。后續(xù)的產(chǎn)品研發(fā)任務(wù)，對(duì)各內(nèi)部的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，需全面的對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔以及監(jiān)測(cè)的頻率進(jìn)行確定。除此之外，在小區(qū)泥沙的自動(dòng)觀測(cè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)科學(xué)有效的提高監(jiān)測(cè)儀器的準(zhǔn)確性與可靠性，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的精確度。在保證監(jiān)測(cè)精確度的條件下，盡可能的將產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行縮小，從而有效的實(shí)現(xiàn)容易安裝、便于運(yùn)輸?shù)哪康模_(dá)到對(duì)儀器精確可靠的總體要求，盡可能的生產(chǎn)進(jìn)行盡快的定性，能夠有效的投入到實(shí)際的應(yīng)用中。

結(jié)束語(yǔ)：目前，農(nóng)村地區(qū)的水土保持工作成為一個(gè)至關(guān)重要的內(nèi)容，在農(nóng)村地區(qū)沒(méi)有加強(qiáng)水土保護(hù)，使得原有的植被以及地貌遭到一定的破壞，給農(nóng)村地區(qū)的水土帶來(lái)了直接的威脅，同時(shí)還損害了自然生態(tài)。綜上所述，作者希望能夠加強(qiáng)我國(guó)的水土保持小區(qū)泥沙自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)，并且在實(shí)際運(yùn)用中得到充分的應(yīng)用與發(fā)展。

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