在水土流失地区，为了研究水土流失规律和水土保持效益，需要长期观测实验小流域和坡地径流场的降水、径流、泥沙等资料的一项重要的基础工作。通过定位观测，室内外模拟试验和流域自然地理与水土保持调查相结合的途径，采取统计计算与成因分析相结合的方法，建立坡面预报方程或小流域产流产沙数学模型，为水土流失地区治理规划和小流域治理措施最优配置提供科学依据，为水土保持减水减沙减洪的效益的分析预测和水土保持工程的规划设计提供基本数据。

水土流失观测不仅要了解断面处径流泥沙要素变化，更重要的是还要了解上述要素变化的机理及人类活动对它的影响。除了解宏观变化外，还要了解水土流失的因素的微物理过程。因此，观测的具体部署，要紧密结合水土保持领域中农、林、牧、水、自然地理等各专业的要求，在水土保持科研方向指导下，按照水土流失规律专题项目的课题设计进行。

研究水土流失规律及人类活动对径流泥沙影响的小流域，其自然条件和土地利用情况必须具备所在地区的代表性。在选定的实验小流域内，再选两个相似及相邻的支毛沟小流域，一个实施措施，一个作为对照，作效益比较。观测前对选定的小流域应绘制地形、地貌、地质及水文地质、植被、土壤、土壤侵蚀、土地利用现状等图，以及自然社会经济和水土保持治理情况的调查。

小流域测验方法应根据沟道地形条件，对水流特征、最大最小流量、悬移质及推移质，测验精度、施工等条件进行选择。比较精确而又观测便利的方法是测流槽或测流堰。在河槽比较固定、流量大的地方，可在天然河槽用流速仪等法观测。在流量较小或河槽不规则以至无法建立水流稳定的测流断面，可建造人工控制断面观测。在有水工建筑物如闸、溢流坝及水库的地方，可率定其水位一流量关系。对水流汹涌湍急的石山区沟道，可采用溶液法测流。

径流场（小区）观测是探求不同地貌及土地类型，在各种降雨情况下，产流产沙的数据，以研究坡面及谷坡水土流失规律，或水土保持治理措施单项效益。其总体规划及布设都要服从于研究目的及课题设计，要使研究的主要因素突出，而其它因素基本具有一致性。场地的选择要考虑在地形、坡向、土壤、植被、地下水和土地利用情况应具有代表性；坡面尽可能处于自然状态；并考虑进行人工模拟降雨试验的水源交通条件等。另外，为了便于观测管理，场地布设宜相对集中，不宜分散。

径流场的组合，应根据研究目的及地形、人员条件，确定一组试验区的数目，然后设计试验内容和每组试验的处理，在平整的坡面上，径流场应考虑标准小区的设置及观测方法的统一，以利分析。早期布设的径流场，其典型布设为5×20米，小区两侧各设2米宽的保护带。小区上部两侧都设护埂，护埂可用土埂、混凝土、金属、木板等修筑。径流的观测分普通和重点两种径流场。普通径流场只作总量观测，重点径流场则要作过程观测。

雨量站网的布设，应视流域大小、形状、地形分布等条件，以控制全流域雨量变化，并满足计算流域雨量精度为原则，主沟、大支沟、流域分界线、径流场要统筹考虑。控制性雨量站作为重点站（按流域的上、中、下游考虑），尽可能设自记雨量计，其它为普通雨量计，采用标准雨量筒；有条件时可采用电传或遥测雨量计。

为了满足暴雨径流分析及产沙数学模型等所必要的数据，还应进行沟道冲淤变化及重力侵蚀、土壤含水量、水面蒸发、土壤蒸发、土壤入渗、地下水土壤养分损失及泥沙污染等项观测和流域自然、社会经济情况调查。

随着水土流失观测新技术的应用，小流域自然及土地利用基本情况调查，逐步采用中低空航空遥感，用目视解译或电算解译编绘流域自然地理及土地利用的系列图件，更进一步发展为建立小型地理信息数据库。在观测手段上，利用各种型式人工模拟降雨器做土壤入渗、小流域产流及产沙的模拟。小流域径流泥沙观测在少数小流域采用降水、径流及泥沙的自动测报，通过微型机或单板机的程序控制可定时巡测及随时召测，并及时用电脑做数据处理及存储，当代测验新技术研究，都紧密围绕缩短测验历时，不破坏水流结构，有利于实现自动化。许多自记及电子水文仪器，配上大规模集成电路的微处理器，就具有程序控制功能，从而构成智能仪表或设备。