翻斗式流量计毕业论文

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一、植被指数

植被指数(Vegetation Index，VI)是利用遥感手段监测地面植物状态的一种方法。通过大量对植物反射光谱的研究发现，植物光谱信息在红光波段有一个明显的吸收带，而在近红外波段有一个较强烈的反射带，因此可以利用植物的这种特性，通过对红光波段和近红外波段的反射率的组合计算来设计植被指数，并在植被生态方面进行基础性研究。植被指数经过多年的发展，按不同的监测及计算方法可分为多种，较常用的有：归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、土壤调节植被指数(SAVI)、垂直植被指数(PVI)等。目前，归一化植被指数(NDVI)是多种植被指数中应用最多最广泛的一种。各指数的意义如下：

NDVI(近红外区与红光区的反射率差值/近红外区与红光区的反射率和值)用公式表示：NDVI＝(NIR-R)/(NIR＋R)。

NDVI可用于检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等。取值范围为-1～1，负值表示地面覆盖为云、水、雪等，对可见光高反射；0 表示有岩石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆盖，且随覆盖度增大而增大。NDVI的局限性表现在，用非线性拉伸的方式增强了NIR和R的反射率的对比度。对于同一幅图像，分别求RVI和NDVI时会发现，RVI值增加的速度高于NDVI值的增加速度，即NDVI对高植被区具有较低的灵敏度。NDVI能反映出植物冠层的背景影响，如土壤、潮湿地面、雪、枯叶、粗糙度等，且与植被覆盖有关。

NDVI虽然具有以下几点优势：空间覆盖范围广；植物检测灵敏度高；数据具有可比性。但是，这些优势是在经过以下处理后才可以得到：消除大气影响，大气中的多种成分如水汽、臭氧等会影响红光和近红外波段的反射，同时传感器在接收来自目标的信号时，也会接收到来自外界的噪音；消除植物背景土壤的影响，传感器在接收植被信息的同时，也接收到了来自植被背景土壤的信息，这会导致相同植物覆盖在不同背景的影响下得到不同的光谱信息。

植被指数的提取方法很多，目前较为常用的是通过对遥感影像的处理，从而提取出各种植被指数。在用软件提取NDVI之前，需要对影像进行处理，包括图像预处理，对图像进行校正、转换投影、转换格式等；波段分析组合，找到用来研究最合适的波段搭配，使图像效果增强；图像裁剪或拼接，以满足研究区域的需要。然后按照NDVI的计算公式，计算近红外波段与红光波段的差与和，最后将两者相除。

二、损毁植被面积

面积较大时，利用遥感影像、航空摄影照片、地理信息系统(GIS)，结合全球定位系统(GPS)进行植被损毁面积测量。面积较小时利用人工实地测量方法确定植被损毁面积。

三、降水量

在导致滑坡产生变形或产生剧滑的所有外界触发因素中，以集中连续暴雨最为常见。降雨诱发滑坡的作用是通过渗水效应，引起滑坡面的抗剪强度降低造成的。降雨对中小型滑坡的影响十分明显，往往具有同发性和地区性特点。研究表明，一个地区当降水量达到某一临界降水量或临界降水强度时，就会发生大量的滑坡。因此，国外近年来将降水监测作为滑坡监测的重要内容并作为预报、警报的有效因素而被重视。

监测降水量要使用雨量计。雨量计的种类很多，常见的有翻斗式雨量计、虹吸式雨量计等，现以应用最广的翻斗式雨量计为例，介绍其工作原理。

翻斗式雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器，感应器由盛水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、弹簧开关等构成；记录器由计数器、录笔、自记钟、控制线路板等构成。其工作原理为：雨水由最上端的承水口进入盛水器，落入接水漏斗，经漏斗滴嘴流入翻斗，当积水量达到一定高度(比如)时，翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗倾倒，都使开关接通电路，向记录器输送一个脉冲信号，并记录下来，如此往复即可将降雨过程测量下来，如图5-4所示。另外，现在使用的雨量计都还具备数采模块及通信模块，能够把监测到的数值直接传输到指定的数据库中。

虹吸式雨量计能连续记录液体降水量和降水时数，从降水记录上还可以了解降水强度。虹吸式雨量计由盛水器、浮子室、自记钟和外壳所组成。雨水由最上端的承水口进入盛水器，经下部的漏斗汇集，导至浮子室。浮子室是由一个圆筒内装浮子组成，浮子随着注入雨水的增加而上升，并带动自记笔上升。自记钟固定在座板上，转筒由钟机推动作用做回转运动，使虹吸式雨量记录笔在围绕在转筒上的记录纸上画出曲线。记录纸上纵坐标记录雨量，横坐标由自记钟驱动，表示时间。当雨量达到一定高度(比如10mm)时，浮子室内水面上升到与浮子室连通的虹吸管处，导致虹吸开始，迅速将浮子室内的雨水排入储水瓶，同时自记笔在记录纸上垂直下跌至零线位置，并再次开始随雨水的流入而上升，如此往返持续记录降雨过程。

图5-4 翻斗式雨量计结构图

四、孔隙水压力

自从太沙基(1883～1963)提出饱水黏土中孔隙水压力理论后，该监测内容在国外的滑坡稳定性评价中得到广泛的应用。国内主要用于地质灾害监测，也可用于地基处理工程中的监测。监测滑坡体内特别是滑带处的孔隙水压力等参数，根据这些参数的变化来预测预报暴雨诱发滑坡的可能性及危险程度，做到超前预报，以减轻或避免暴雨滑坡造成的巨大经济损失和人员伤亡，并为排水疏干法防治暴雨滑坡提供科学的依据。

孔隙水压力监测的一般性原理主要是：当外界温度恒定，渗压计仅受到渗透(孔隙)水压力时，其压力值P与输出的频率模数ΔF具有如下线性关系：

P＝kΔF

ΔF＝F0-F

式中：k—渗压计测量压力量的最小读数(KPa/F)；ΔF—渗压计基准值相对于实时测量值的变化量(F)；F—渗压计的实时测量值(F)；F0—渗压计的基准值(F)。

当作用在渗压计上的渗透(孔隙)水压力恒定时(即ΔP′＝0)，而温度增加ΔT，此时渗压计有一个输出量ΔF′，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。

实验可知，ΔF′与ΔT具有如下线性关系：

ΔP′＝kΔF′＋ bΔT＝0

kΔF′＝-bΔT

ΔT＝T-T0

式中：b—渗压计的温度修正系数(KPa/℃)；ΔT—温度实时测量值相对于基准值的变化量(℃)；T—温度的实时测量值(℃)；T0—温度的基准值(℃)。

当渗压计受到渗透(孔隙)水压力和温度的双重作用时，渗压计的一般计算公式如下：

Pm＝kΔF＋bΔT＝k(F0-F)＋ b(T-T0)＋ Q

式中：Pm—被测渗透(孔隙)水压力量(KPa)；Q—修正参数，若大气压力有较大变化时，应予以修正。

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在水文上有时指流量,有时指径流总量.即单位时间内通过河槽某一断面的径流量.以米3／秒计.将瞬时流量按时间平均,可求得某时段（如一日、一月、一年等）的平均流量,如日平均流量、月平均流量、年平均流量等.在某时段内通过的总水量叫做径流总量,如日径流总量、月径流总量、年径流总量等.以米3、万米或亿米3计.多年平均径流量指多年径流量的算术平均值.以米3／秒计.用以总括历年的径流资料,估计水资源,并可作为测量或评定历年径流变化、最大径流和最小径流的基数.多年平均径流量也可以多年平均径流深度表示,即以多年平均径流量转化为流域面积上多年平均降水深度,以毫米数计.水文手册上,常以各个流域的多年平均径流深度值注在各该流域的中心点上,绘出等值线,叫做多年平均径流深度等值线.

QT系列单翻斗式流量计，根据国家林业部的行业标准LY/T1606-2003《森林生态系统定位观测指标体系》，将地表径流量（Surface runoff)表述为：降落于地面的雨水或融雪水，经填洼、下渗、蒸发等损失后，在坡面上和河槽中流动的水量。翻斗式自记流量计主要应用于各种无压、低水头、小流量的地表和地下径流的监测。