式中：P—降雨量（m）；
A—集流槽面积（m2）；
V总、V泥—分别为浑水总体积和泥沙总体积； V其它—其它人为加入水量。 （3）泥沙观测与计算
泥沙观测分泥沙取样及处理两个步骤，其中取（采）样十分重要。
①采样：在取样前，首先应将集流槽中沉积的泥沙，收集或扫入（或用定量水冲入）集流池中，记录下一次径流的泥水总量；用取样瓶取分流桶上层含沙量较小的浑水样一瓶（约3000ml），作为上层浑水样。然后用虹吸方法将桶内出现浊水。虹吸结束后，取三点测量分流桶内的浊水深度。同时将分流桶内的浊水用水桶取出，每次都测量水桶内的浊水深度，并将水桶内的浊水搅匀后，并搅动边用取样瓶取浊水样一瓶。将水桶内取得的浊水样作为分流桶下层浑水样。分流桶内浊水取完后，将分流桶底部所剩泥沙取出称重。并用取样盒取样品测量含水量。这样，用分层的办法取得含沙量较小的上层浑水样、含沙量较大的下层浑水样以及底部的淤积泥沙量，分别测得其所含的泥沙干重，可计算得到总的泥沙干重，再除以分流桶内的浑水样容积即可得到分层测量的含沙量。分层测量中所取得的浑水样也用过滤法测量其含沙量。若采用有分流箱的集流筒收集浑水方式，还应分别对集流筒采样，采样方法同前。
这里要详细说明采样器及操作方法。一般采集柱状水体（从水面至底部）的采样器有多种，小区测验中常用的有旋底式长管、小径玻璃管和采样筒采样三种。考虑到我省与黄土地区泥沙的粒级不同， 采样器宜采用采样筒，采样筒采样 （如图2-6）是最简单的采样方法，称横式分层采样。它用镀锌铁皮制成，容积在1000cm3以上。采样时将水搅匀，约20-30cm深采集一筒。为使底层采样准确，先从筒底第一层采样起，直到水表层结束。在采样筒入水前，横拿样筒并用小塑料板盖住筒口，到采样位置后，打开筒口收集水样并再次盖口提出，注入处理盒中，如此反复直至结束。采样筒采样精度较低，但设备简单、操作容易。 图 2- 6 泥沙采样器
②样品处理：将采集样注入铝制样品盒（盒需编号）后立即称重（G1）或量积（V1），以
免因气温高蒸发损失；后静置24小时，再过滤出泥沙（通常慢慢倒出清水）；再将盛泥沙盒放入烘箱，在110℃温度下烘干至恒重（约需6-8小时），取出放至常温称重（G：）。
③计算：经过以上收集和处理，取得基本观测资料后，就可计算： a. 样品泥沙量G泥及含沙量?；
G泥=G2-G盒 ? =G泥／V1
式中：G盒-为盛该样盒重（g），通常在盒上标出；
G2、V1-分别为烘干泥加盒重和泥水样体积。 b.一次产流的泥沙总量G泥总及平均含沙量?
若采用集流池或五分水箱集流桶集流，因等距采样和重复采样，则求其平均含沙量后再求泥沙总量式为：
??(?1??2???n)/n
G泥总?V浑总??
式中：n--测次或重复样次；
V浑总--集流池浑水总体积（m3）。
若采用集流桶加分水箱收集径流泥沙，测在求得各集流桶、分水箱的含沙量后，以下式计算总泥沙量：
G泥总?VA1?A1?VA2?A1?VAB?AB?（VB?B?VBC?BC）?1?VC?C??1?2
c.径流量及径流、侵蚀模数
前述得出泥沙总重量，还需换算成体积，才能在浑水体积中扣除，得到径流总体积。
计算总泥沙体积V泥总?G泥总/?泥
式中：?泥-泥沙容重；
G泥总--泥沙总重量。
通常一个地区的径流场设置后，土壤类型及其物理性质不再变化，可以预先求出?泥，有的以土壤容重代替（因主要流失的是表层土壤），一般取值为1.2-1.35g／cm3。
计算总径流量V水总=V浑总-V泥总
计算相同处理一组小区的平均产沙量和径流量。
计算时要注意单位统一。有了平均径流总体积（m3）和平均泥沙总重量（kg），不难求出各处理径流模数和侵蚀（泥沙）模数：
MW=V水总310000 （m3/km2） MS=G泥总310000（kg/km2或t/km2）
将一年中各次产流和侵蚀的模数相加，即得本年某一小区的径流模数（m3／km2﹒y）和侵蚀模数 （t/km2﹒y）经过多年观测得出平均径流模数（m3/km2﹒a）和平均侵蚀模数（t/km2﹒a）。
除了前述基本观测方法外，目前世界发达国家已实现观测和资料传输自动化，这对于了解产流和产沙过程意义重大。限于我国泥沙含量高的特点，引进这些先进设备尚难以利用，需要进行新的探索。国内曾经有用戽斗式流量仪和定容、定时采样器，配以单板机、打印机解决这一问题，但因故障多还需改进提高。
小区产流产沙的起止时间、区内侵蚀的变化、细沟出现等，均由人工现场观测记录或摄像记录，为分析侵蚀机理和过程变化集累资料。
（4）地形因子（LS）分析
在取得裸露小区的流失泥沙资料后，就可作地形因子LS名值的计算分析。它通常是在相同条件下，单位面积的流失量与标准小区流失量之比值。在USLE中，史密斯等提出大于9％坡度的LS关系式为：
LS?(?22.1)(?5.16?)1.3
（4）小区的配套观测
在进行小区径流、泥沙观测的同时，还应进行以下观测： ①基本情况观测
小区的基本情况包括地形、面积、处理、土壤性质等主要方面。
a地形应记录小区地貌部位、坡度、坡形、坡向及所包含的微地形特征和粗糙度。 b面积包括小区长、宽，或不规则的形状、范围和面积大小等。
c地表处理若是林草地，要观测树种（草）主要组成、龄级、密度、郁度闭（盖度）及层次结构等特征；若是农地，要观测作物种植及种植制度、生长及产量、施肥、耕作管理，尤其水土保持耕作管理更应详细量测等；若是园地，应将配置方式、经营管理、组合处理、时序变化等详细规测（详见四 水土保持措施监测）。
d土壤观测，应有土属土种定名及土壤主要性质。其中土壤剖面层次结构、机械组成、容重、孔隙度、团粒含量等物理性质和土壤PH值、有机质、氮、磷、钾含量、盐基代换量等化学性质，应过几年测定一次。
表 2- 3 小区基本情况表
编号土质坡度坡长（m）坡宽（m）面积（m）2土层厚度土壤团粒结构含量（%）土质开始观测年 月
②小区降雨观测（详见降雨观测部分）。 ③土壤水分变化观测
土壤含水量测定一般每十天定时观测一次，在降雨产流后加测一次，若能在雨前加测一次更好。一般测点设在小区坡面上、中、下部，也可在保护带测试。观测分设若干层次，多以每20cm深一层，直至100cm或200cm（100cm下分两层即可），用洛阳铲或取土钻取样，烘干法测定。
土壤水分蒸发，以前曾用波波夫蒸发仪进行，每10天换土一次，工作量大精度低。现在多用精密蒸渗仪测定，因仪器昂贵，只能按大区在重点径流场配备。
四、小流域径流泥沙观测
小流域径流泥沙变化快、变化大，一般用测流建筑物量测和断面量测，再配以必要的附属建筑物构成观测站，所以又称径流站观测。对于未设站的小流域，可通过调查得到径流泥沙资料。
（一）站址选择及量水建筑物
径流站址选择很重要，它直接影响测流精度。选址原则是：要求水流流动顺畅，无弯道和宽窄变化的河段，且河床（沟底）比降均一，无凸兀巨石和凹陷坑穴，边岸杂草不影响水流，
床质均一；并在要设的量水建筑物上游有长30m以上的平直段，和下游有10m左右的平直段，且不受下游回水影响。此外，要选在支沟交汇的下游，以控制全流域避免顶冲破坏。若上述条件不佳又需设站，就要由人工整修河道，以符合设站要求。
径流站址选好后，就要选择和修建量水建筑物。以下介绍水保中常用的量水建筑物。 1.巴塞尔量水槽
巴塞尔量水槽最适于含沙大的河道，测流范围最小为0.006m3／s，最大达90m3／s。它一般用砌砖砂浆护面和钢筋砼作成，如图2-7。
水位观测井5115喉道渐变段(上)进水渠进水段出水段渐变段(下)退水渠h上1:4注：（1）图中尺寸单位为米；
（2）底板砼厚度6cm，齿墙深不少于15cm； （3）水位观测井设廊道与水流相通，注意淤积
图 2- 7 巴塞尔量水槽
量水槽各部尺寸，由试验求得，大致保持一定的比例，由喉道宽度W决定。 进水段长度 L=0.5W+1.2 进口宽度 B=1.2W+0.48 进口段斜边长 A=0.51W+1.22 出口宽度 B1=W+0.3 以上尺寸，均以米计。 量水槽的流量计算式为： 当水流为自由出流时，即
h下h上?0.677h下
Q?0.372W(h上0.305)1.569w0.026
经陕西省洛惠渠试验，将公式简化为：
1.57Q?2.4Wh上h下当为淹没出流时，即0.95＞改正值△W：
h上＞0.7，按自由出流公式算出流量，再减去按下式算出的
4.57?3.14k?????h上???w??0.07???1.8?1.8????2.45?????0.305???k????????????????????0.007?W????0.815
K?h下h上式中：为淹没度。故淹没出流的流量Q＇为：
Q??Q??W
鉴于两种出流计算式麻烦，安徽水文总站刘芳岑同志建议，不论自由出流或淹没出流统-采用下式计算：
式中K为淹没度。当K>0.677时，以实际值代入计算；当K=0.677时，均以K=0.677代人计算。
K?h下h1.57Q?6.25K1?KWh上上＞0.95时，量水槽已失去测流作用，应选其它方法测流。 当
2.薄壁量水堰
水力学中将堰顶厚度δ<0.67H（H为堰上水头）时的测流堰称为薄壁堰。此种情况堰顶厚度变化不影响水舌形状，从而不影响过堰流量，常被水保中应用。薄壁堰的测流范围在0.0001-1.0m3／s之间，测流精度高。由于堰前淤积，适应于含沙量小的小河沟上。量水堰由溢流堰板、堰前引水渠及护底等组成。按出口形状分为三角形、矩形、梯形等。水土保持测流中多用三角形堰（项角90°）和矩形堰，是用3~5mm厚金属板作成，并将切口锉成锐缘（锉下游），安装到有护底的河段中，这两种堰最好选在比降大的沟道中。
（1）矩形堰（如图2-8） 流量计算式（自由流）：
Q?m0?b2gH3/2
式中：b—堰顶宽（m）；
g—重力加速度，g=9.8lm/s2； H—堰上水头，即水深（m）；
mo—流量系数，由公式算出或试验得出。
当无侧向收缩时，即矩形堰顶宽与引水渠宽相同，且安装平整，则
M020.0027????H????0.405????1?0.55???HH?P????????