翻斗式径流泥沙半自动监测设备的误差及校准分析

李佳明; 张志兰; 陈晓燕; 吴俊南; 王星; 冯滔; 罗伏林; 朱平宗

doi:10.13869/j.cnki.rswc.2025.02.002

水土保持研究 ›› 2025, Vol. 32 ›› Issue (02) : 167 -177. DOI: 10.13869/j.cnki.rswc.2025.02.002

翻斗式径流泥沙半自动监测设备的误差及校准分析

李佳明, 张志兰, 陈晓燕, 吴俊南, 王星, 冯滔, 罗伏林, 朱平宗

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摘要

[目的]分析翻斗式径流泥沙半自动监测设备在野外实际应用下的误差规律，构建径流量和泥沙量校准模型，为径流泥沙半自动监测设备的应用提供依据。[方法]采用天然降雨径流泥沙监测数据，对翻斗式径流泥沙半自动监测设备的径流量和泥沙量测量值的误差进行分析，基于人工模拟径流冲刷试验初步构建了径流量和泥沙量的校准函数，结合自然降雨试验数据构建了7个径流小区径流泥沙半自动监测设备的径流量和泥沙量校准模型，并验证校准模型的可行性。[结果](1)翻斗式径流泥沙半自动监测设备得到的径流量和泥沙量与实测值存在一定误差，次降雨条件下各径流小区径流量和泥沙量相对误差分别介于0.03%～139.52%和0.32%～346.19%,且误差均随径流量和泥沙量的增大而减小；年尺度上径流量和泥沙量的误差分别介于2.23%～45.03%和-10.38%～103.26%,径流量的自动测量数据总体偏大，而泥沙量没有明显规律，但半自动监测设备次降雨尺度监测结果的误差大于年尺度的误差。(2)翻斗式径流泥沙半自动监测设备的监测数据可以用线性函数方程进行校准，通过径流模型、泥沙模型校准后，径流量和泥沙量均方根误差均大幅下降，相对误差分别介于-0.01%～0.68%和0.00%～3.52%,能够达到径流泥沙监测数据误差均小于5%的相关要求。[结论]虽然径流泥沙半自动监测设备的使用对加快水土流失监测自动化进程、提升数据获取效率具有重要意义，但设备安装后需要进行进一步校准，采用自然降雨真实径流数据建立的校准模型，校准结果更佳。