目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 小區(qū)小流域定位監(jiān)測 1
1.2 核素示蹤方法在土壤侵蝕研究中的作用 2
1.3 模擬實驗的用途及其與野外監(jiān)測的關(guān)系 2
1.4 模型的構(gòu)建與應(yīng)用 3
1.5 區(qū)域土壤侵蝕調(diào)查與制圖 3
1.6 新技術(shù)與數(shù)理統(tǒng)計 4
1.7 野外工作的重要性 4
參考文獻 4
第2章 徑流小區(qū)土壤侵蝕監(jiān)測 6
2.1 監(jiān)測內(nèi)容 6
2.2 監(jiān)測設(shè)施 6
2.2.1 徑流小區(qū) 6
2.2.2 降雨監(jiān)測設(shè)備 8
2.2.3 徑流泥沙人工監(jiān)測設(shè)備 10
2.2.4 徑流小區(qū)半自動監(jiān)測設(shè)備 11
2.2.5 徑流小區(qū)自動監(jiān)測設(shè)備 13
2.3 徑流小區(qū)田間操作與管護 15
2.3.1 基本要求 15
2.3.2 田間操作記錄 16
2.3.3 田間管護 16
2.4 降雨觀測 17
2.4.1 雨量器 17
2.4.2 虹吸式自記雨量計 18
2.4.3 翻斗式數(shù)字雨量計 20
2.4.4 降雨過程摘錄與計算 20
2.5 徑流和泥沙監(jiān)測 22
2.5.1 徑流取樣 22
2.5.2 樣品室內(nèi)處理 25
2.5.3 徑流量和土壤流失量計算 26
2.6 覆蓋度觀測 27
2.7 土壤水分觀測 28
2.8 作物測產(chǎn) 30
2.8.1 野外采樣 30
2.8.2 室內(nèi)樣品處理 31
2.8.3 產(chǎn)量計算 31
2.9 資料整理 32
2.9.1 資料說明 32
2.9.2 徑流小區(qū)監(jiān)測資料整編 34
2.10 徑流小區(qū)設(shè)備的選擇與監(jiān)測常見問題 38
2.10.1 徑流小區(qū)設(shè)備的選擇 38
2.10.2 徑流小區(qū)監(jiān)測常見問題 38
第3章 小流域徑流泥沙監(jiān)測 51
3.1 監(jiān)測內(nèi)容 51
3.2 監(jiān)測設(shè)施與設(shè)備 51
3.2.1 降雨觀測設(shè)備 51
3.2.2 水位與流量觀測設(shè)備 52
3.2.3 泥沙觀測設(shè)備 61
3.2.4 設(shè)施設(shè)備日常檢查與維護 63
3.3 監(jiān)測與計算 63
3.3.1 降雨觀測 63
3.3.2 徑流和泥沙監(jiān)測 63
3.3.3 徑流量與產(chǎn)沙量計算 65
3.3.4 徑流過程分割 73
3.3.5 土壤水分 75
3.3.6 水質(zhì)監(jiān)測 76
3.3.7 下墊面條件野外調(diào)查 76
3.4 資料整編 77
3.4.1 資料說明 77
3.4.2 整編表 78
參考文獻 82
第4章 區(qū)域水土流失調(diào)查 83
4.1 概述 83
4.1.1 區(qū)域水土流失調(diào)查目的與意義 83
4.1.2 數(shù)據(jù)獲取與分析方法 84
4.1.3 區(qū)域水土流失調(diào)查分類 85
4.2 國內(nèi)外區(qū)域水土流失調(diào)查方法簡介 86
4.2.1 美國土壤侵蝕抽樣調(diào)查 86
4.2.2 中國土壤侵蝕遙感調(diào)查 97
4.2.3 網(wǎng)格計算方法 98
4.3 中國土壤侵蝕抽樣調(diào)查 100
4.3.1 技術(shù)路線與方法 100
4.3.2 抽樣設(shè)計 102
4.3.3 資料準備 104
4.3.4 野外調(diào)查 107
4.3.5 數(shù)據(jù)處理 112
4.3.6 土壤侵蝕因子計算 115
4.3.7 全國土壤侵蝕強度評價 128
參考文獻 132
第5章 人工模擬降雨試驗方法 134
5.1 人工模擬降雨的作用 134
5.2 天然降雨特性 134
5.2.1 次降雨量 134
5.2.2 降雨強度 135
5.2.3 雨滴大小分布 135
5.2.4 雨滴終點速度 136
5.2.5 降雨動能 138
5.3 人工模擬降雨特性 138
5.3.1 人工模擬降雨的設(shè)計要求 138
5.3.2 人工模擬降雨與天然降雨的差異 140
5.3.3 人工模擬降雨試驗結(jié)果的校正與應(yīng)用 140
5.4 人工模擬降雨設(shè)備發(fā)展歷程 141
5.5 常見人工模擬降雨設(shè)備類型 142
5.6 室內(nèi)人工降雨 143
5.6.1 實驗設(shè)計 143
5.6.2 設(shè)備組成及運行方法 143
5.7 野外人工模擬降雨 145
5.7.1 試驗設(shè)計 145
5.7.2 設(shè)備組成及運行方法 145
參考文獻 151
第6章 人工模擬徑流試驗 153
6.1 人工模擬徑流系統(tǒng)的組成與用途 153
6.1.1 人工模擬徑流系統(tǒng)組成 153
6.1.2 變坡試驗水槽的類型與規(guī)格 155
6.1.3 流量與坡度設(shè)置 157
6.2 流速測量 158
6.2.1 流量法 158
6.2.2 染色法 158
6.2.3 鹽溶液電導法 160
6.2.4 水深測量 161
6.3 下墊面糙率 163
6.3.1 測針法 163
6.3.2 激光掃描法 164
6.3.3 攝像測量法 165
6.4 人工加沙方法 166
6.4.1 泥漿泵法 166
6.4.2 雙水槽法 167
6.4.3 加沙漏斗法 168
6.4.4 圓筒式輸沙器 168
6.4.5 帶式供沙機 169
6.5 土壤分離能力 169
6.5.1 土壤分離能力測定過程 169
6.5.2 影響土壤分離能力測定的因素 170
6.5.3 輸沙對土壤分離過程的影響及動力機制 171
6.6 坡面徑流挾沙力 172
6.6.1 影響徑流挾沙力的主要因素 172
6.6.2 研究徑流挾沙力的主要方法 173
6.6.3 測定徑流挾沙力時需要注意的關(guān)鍵問題 174
參考文獻 174
第7章 中國土壤侵蝕模型——CSLE 176
7.1 降雨侵蝕力因子 176
7.2 土壤可蝕性因子 177
7.3 坡長因子和坡度因子 179
7.4 植被覆蓋與生物措施因子 179
7.4.1 植被覆蓋隨季節(jié)變化情況下的觀測與計算 180
7.4.2 控制植被覆蓋不隨季節(jié)變化情況下的觀測與計算 181
7.5 工程措施因子 181
7.6 耕作措施因子 182
7.7 CSLE 應(yīng)用問與答 184
參考文獻 184
第8章 土壤侵蝕示蹤技術(shù) 185
8.1 能譜分析方法 185
8.1.1 放射性衰變 185
8.1.2 γ 射線探測方法 187
8.1.3 能譜分析方法精度比較 192
8.2 137Cs示蹤技術(shù) 196
8.2.1 原理 196
8.2.2 采樣方法 199
8.2.3 測試方法 201
8.2.4 樣品活度計算方法 208
8.2.5 土壤侵蝕/沉積量計算方法 210
8.3 210Pb在土壤侵蝕中的應(yīng)用 217
8.3.1 210Pb的時空分布 217
8.3.2 采樣方法 218
8.3.3 210Pb的樣品處理與測量 218
8.3.4 應(yīng)用210Pb測定泥沙沉積率 218
8.3.5 應(yīng)用210Pb測定土壤侵蝕速率 220
8.3.6 210Pb方法的優(yōu)缺點及存在問題 221
8.4 7Be在土壤侵蝕中的應(yīng)用 221
8.4.1 7Be示蹤土壤侵蝕的原理 221
8.4.2 7Be樣品采集與處理 222
8.4.3 土壤樣品中7Be的測定 223
8.4.4 土壤中7Be活度的計算 224
8.4.5 7Be示蹤估算土壤侵蝕速率模型 224
8.4.6 7Be示蹤技術(shù)在研究土壤侵蝕中的應(yīng)用 230
8.5 稀土元素（REE）示蹤技術(shù) 231
8.5.1 REE示蹤土壤侵蝕的優(yōu)點 231
8.5.2 REE施放量的計算方法 231
土壤侵蝕研究方法
8.5.3 REE的施放方法 233
8.5.4 樣品采集 235
8.5.5 分析方法及分析質(zhì)量控制、分析精度計算 235
8.5.6 各個類型區(qū)土壤侵蝕量計算 235
8.6 復合指紋 236
8.6.1 復合指紋識別沉積物來源的原理與技術(shù)框架 236
8.6.2 樣品采集方法 239
8.6.3 樣品測試 240
8.6.4 應(yīng)用案例 241
8.7 土壤磁化率示蹤技術(shù) 245
8.7.1 土壤磁性特征及影響因素 245
8.7.2 土壤磁化率技術(shù)應(yīng)用原理 249
8.7.3 野外采樣及注意事項 252
8.7.4 室內(nèi)測定及計算 253
8.7.5 磁化率技術(shù)在東北黑土區(qū)應(yīng)用實踐 258
8.7.6 磁化率技術(shù)應(yīng)用展望 265
8.8 物質(zhì)光譜分析 266
8.8.1 原理 267
8.8.2 采樣方法 268
8.8.3 測試方法及模型 268
8.8.4 應(yīng)用案例及注意事項 269
參考文獻 271
第9章 地面覆蓋度監(jiān)測 284
9.1 目估法 284
9.2 穿刺法 284
9.3 地面照相測量法 285
9.3.1 垂直照相設(shè)備 285
9.3.2 地面照相測量法的實施步驟 287
9.3.3 照片預處理及植被覆蓋度計算 288
9.4 無人機照相測量法 291
9.4.1 HAGFVC算法原理與流程 292
9.4.2 CMA算法原理與流程 294
9.4.3 3S-CNN算法原理 295
9.5 遙感影像估算法 297
9.5.1 應(yīng)用歸一化植被指數(shù)計算植被覆蓋度 297
9.5.2 多源數(shù)據(jù)融合計算植被覆蓋度 297
9.5.3 用光合植被和非光合植被計算地面蓋度 299
參考文獻 301
第10章 土壤侵蝕影響生產(chǎn)力試驗與調(diào)查 304
10.1 移去表土法 304
10.1.1 原理 304
10.1.2 應(yīng)用案例 305
10.2 配土法 306
10.2.1 原理 306
10.2.2 應(yīng)用案例 307
10.3 剖面線調(diào)查法 307
10.3.1 原理 307
10.3.2 應(yīng)用案例 308
10.4 對比小區(qū)法 309
10.4.1 原理 309
10.4.2 應(yīng)用案例 309
參考文獻 311
第11章 暴雨土壤侵蝕調(diào)查 313
11.1 目的與意義 313
11.2 調(diào)查范圍與調(diào)查內(nèi)容. 313
11.2.1 調(diào)查范圍 313
11.2.2 調(diào)查內(nèi)容 313
11.3 資料收集 313
11.3.1 基礎(chǔ)資料 314
11.3.2 降雨水文資料 314
11.3.3 徑流小區(qū)和小流域次暴雨實測資料 314
11.3.4 其他 316
11.4 外業(yè)調(diào)查 316
11.4.1 前期準備 316
11.4.2 小流域無人機航攝與解譯 317
11.4.3 小流域洪峰流量調(diào)查 319
11.4.4 坡耕地細溝侵蝕調(diào)查 321
11.4.5 淺溝和切溝調(diào)查 323
11.4.6 道路損毀調(diào)查 326
11.4.7 重力侵蝕調(diào)查 329
11.4.8 梯田損毀調(diào)查 330
11.4.9 生物措施損毀調(diào)查 332
11.4.10 其他水土保持措施損毀調(diào)查 332
11.4.11 其他影響調(diào)查 333
11.5 數(shù)據(jù)分析 333
11.6 野外調(diào)查注意事項 333
參考文獻 335
第12章 風力侵蝕監(jiān)測 336
12.1 氣象要素 336
12.2 土壤要素 338
12.3 地面覆蓋 340
12.4 土壤風蝕輸沙率 342
12.5 土壤風力侵蝕厚度和風蝕量 345
參考文獻 351
第13章 土壤侵蝕監(jiān)測現(xiàn)代儀器與技術(shù) 354
13.1 稱重式雨量計 354
13.1.1 工作原理 354
13.1.2 主要部件及其結(jié)構(gòu) 354
13.1.3 精度檢測 356
13.1.4 主要性能與適用性 358
13.2 雨滴物理特性測量系統(tǒng) 359
13.2.1 工作原理 359
13.2.2 主要部件及結(jié)構(gòu) 359
13.2.3 參數(shù)計算 361
13.2.4 性能檢測 362
13.2.5 主要性能與適用性 363
13.3 土壤侵蝕下墊面形態(tài)數(shù)字近景攝影觀測系統(tǒng) 364
13.3.1 原理和工作流程 364
13.3.2 系統(tǒng)組成 364
13.3.3 影像采集器的標定 366
13.3.4 數(shù)字影像中雨滴的去除 368
13.3.5 三維重建 370
13.3.6 精度檢測 371
13.3.7 主要性能與適用性 376
13.4 徑流泥沙實時自動監(jiān)測儀 377
13.4.1 工作原理 377
13.4.2 主要部件及其結(jié)構(gòu) 378
13.4.3 準確度與精度檢測 379
13.4.4 主要性能與適用性 381
13.5 便攜式徑流含沙量測量儀 382
13.5.1 工作原理 382
13.5.2 主要部件及結(jié)構(gòu) 382
13.5.3 準確度與精度檢測 384
13.5.4 主要性能與適用性 386
13.6 沉降管 386
13.6.1 侵蝕泥沙遷移運動規(guī)律 386
13.6.2 沉降管法設(shè)計原理 387
13.6.3 沉降管主要部件 387
13.6.4 沉降管法工作流程 389
13.6.5 沉降時間間隔計算方法 390
13.6.6 沉降管在侵蝕泥沙遷移和空間分布研究中的應(yīng)用 391
13.7 無人機航攝 394
13.7.1 概述 394
13.7.2 特大暴雨水土保持無人機輔助調(diào)查 395
13.8 風蝕圈 398
13.8.1 概述 398
13.8.2 風蝕圈設(shè)計原理 399
13.8.3 風蝕圈的組成與安裝 399
13.8.4 風蝕圈的維護與樣品收集 403
13.8.5 風蝕速率計算 404
參考文獻 409
第14章 土壤侵蝕研究統(tǒng)計方法 411
14.1 總體特征描述及數(shù)據(jù)預整理 411
14.1.1 總體與樣本 411
14.1.2 總體的理論分布 416
14.1.3 抽樣分布 427
14.1.4 數(shù)據(jù)變換 435
14.2 異常數(shù)據(jù)檢驗與缺失數(shù)據(jù)的插補 438
14.2.1 常用異常數(shù)據(jù)檢驗方法 438
14.2.2 常用缺失數(shù)據(jù)的插補方法 441
14.3 假設(shè)檢驗 443
14.3.1 假設(shè)檢驗的基本概念 443
14.3.2 一個正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗 448
14.3.3 兩個正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗 457
14.3.4 大樣本下非正態(tài)總體均值的假設(shè)檢驗 463
14.3.5 假設(shè)檢驗問題的p 值法 472
14.4 非參數(shù)假設(shè)檢驗基礎(chǔ) 473
14.4.1 總體分布的擬合檢驗 474
14.4.2 符合性檢驗 476
14.4.3 獨立性檢驗 478
14.5 方差分析 480
14.5.1 方差分析的概念與基本思想 480
14.5.2 單因素方差分析 483
14.5.3 兩因素完全隨機試驗方差分析 491
14.6 相關(guān)與回歸分析 503
14.6.1 相關(guān)分析及常用的相關(guān)系數(shù) 503
14.6.2 一元線性回歸分析 510
14.6.3 可線性化的一元非線性回歸 533
14.6.4 多元線性回歸 538
14.6.5 多元非線性回歸 549
參考文獻 550
附錄 552
附錄1 野外調(diào)查單元土地利用現(xiàn)狀分類. 552
附錄2 野外調(diào)查單元水土保持措施分類. 554
附錄3 植被郁閉度和覆蓋度參考圖片 558
附錄4 土地利用分類 562
附錄5 水土保持措施分類 564
附錄6 常用分布表 566