我国水土保持监测点工作现状及规范化建议

2017-01-22王爱娟

中国水土保持 2017年4期

关键词：土壤侵蚀径流监测点

王爱娟

(水利部水土保持监测中心，北京 100055)

我国水土保持监测点工作现状及规范化建议

王爱娟

(水利部水土保持监测中心，北京 100055)

监测站点；径流小区；建设标准；维护与管理

在总结我国水土保持监测点发展历程、监测工作现状和存在问题的基础上，对于今后监测点建设及管理从明确监测点定位和职责、规范监测点建设和径流小区维护、加强监测数据分析处理和共享等方面提出了几点建议，旨在建立规范的监测网络和工作体系，获得详细、准确的第一手观测资料，为水土流失方程、水土保持监测体系建立服务，大力提升水土保持监测为政府、社会公众的服务水平，推进水土保持生态文明建设。

1 我国水土保持监测点发展历程

我国应用径流小区开展水土流失监测开始于1922年，在山西等地建立了径流小区[1]，之后又在甘肃天水、西峰和陕西绥德建立了水土保持试验站,这是我国最早的水土保持科研机构[2]，为黄土高原和全国水土保持事业发展作出了重要贡献。20世纪80年代后，随着水土保持事业的发展，全国各地相继建立了各种径流小区和观测站，如陕西安塞、四川盐亭、黑龙江宾县、湖北秭归、江西鹰潭、福建长汀等[3-12]，这些监测点大多是由高校或科研院所为研究水土流失规律和进行水土流失预测建立的，也取得了丰富的研究成果。但是，由于各地研究目的和内容不同，建设的小区没有统一的标准，观测数据对比性较差。全国大范围建立监测点始于2004年全国水土保持监测网络和信息系统建设一期工程，于2007年通过竣工验收；2009年，全国水土保持监测网络和信息系统建设二期工程开始实施，并于2014年通过竣工验收，两期工程在全国范围内共建成监测点738个。

2 全国水土保持监测网络监测点建设标准

全国水土保持监测网络和信息系统建设两期工程建设监测点的布局依据：一是要有明确的代表性，即能够充分反映所代表土壤侵蚀类型区的水土流失特征，充分考虑流域和侵蚀类型区两种尺度上的布局合理；尽量选在国家级水土流失重点防治区内，不同侵蚀类型区至少布设一个观测场，水土流失严重区适当加密。

二是充分利用现有试验站或监测站。三是站点具有不少于30年的土地使用权。四是具有稳定的技术人员且交通方便等。738个站点中利用水文站点255个、已有监测站点218个、新建站点265个，其中有40个观测场、654个水蚀监测点、31个风蚀监测点、4个重力侵蚀监测点、5个混合侵蚀监测点、4个冻融侵蚀监测点，分别分布在西北黄土高原区、东北黑土区、北方土石山区、南方红壤丘陵区、西南土石山区，以及风蚀区和冻融区等侵蚀类型区。

观测小区分为标准小区、一般小区两类。标准小区垂直投影长20 m、宽5 m，缓坡漫岗地区坡度为5°，土石山区为15°；一般小区布设根据类型区实际情况，参考监测技术规程要求，选择不同坡度和坡长、不同土地利用方式、不同耕作制度和不同水土保持措施。每个观测场根据不同坡度和坡长、不同的作物经营管理方式和水土保持措施等设置多个观测小区，每组必须含有一个标准小区。径流小区由护埂、集流槽、导流槽、量水设施组成。由设计标准及小区可能产流量确定集流桶(集流池)尺寸。

3 水土保持监测点工作现状

总结2014年9—11月和2015年11月两次对全国30个省份(不包括上海、港澳台)和新疆生产建设兵团开展的水土流失动态监测与信息化建设调研掌握的情况，700多个站点中有75%开展了水土流失观测，47%开展了监测数据整编工作，开展监测工作的监测站点中有91%的站点不同程度地落实了运行维护经费。依托全国水土保持监测网络建设一期、二期工程建设，水利部与七大流域水土保持监测中心站组织开展了以典型小流域和典型监测点地面定位观测为主要内容的不同土壤侵蚀类型区水土流失动态监测和资料整编工作，如2013年开展了51个典型小流域和90个典型监测点的定位观测，2014年开展了72个典型小流域和116个典型监测点的定位观测。此外，依托全国水土流失动态监测与公告项目，还开展了国家级水土流失重点治理区、重点预防区、生产建设项目集中区的区域遥感监测及国家级水土流失重点治理区抽样监测范围内的野外调查单元实地调查等水土流失动态监测；针对监测点、野外调查单元、流域、区域等不同尺度，重点治理区、重点预防区、生产建设项目集中区、典型小流域、典型坡面等不同对象均开展了水土保持动态监测工作；积累了丰富的数据，发布了年度水土保持公报，确定了技术路线、监测内容和指标，设计了遥感监测与抽样调查相结合的数据采集方法。

目前，我国的水土保持监测工作情况：一是水利部及流域机构开展的监测工作针对的是不同尺度、不同对象，受监测任务较重、时间较短和经费、时间等因素限制，目前重点防治区的监测没有达到全覆盖，完成调查的重点防治区5年仅监测了一次，还不能形成动态对比分析结果。二是全国的738个监测点全面涵盖了不同土壤侵蚀类型区，并在水土流失严重区设计了加密。监测点是微观尺度的监测，是动态监测的重要组成部分，是必不可少的，需要重视监测点运行维护经费的落实、技术操作规范和管理制度的建立。三是监测点设计了径流小区和小流域控制站，目的是监测不同土壤侵蚀类型区农业生产活动在天然降雨情况下的水土流失规律，认识不同土壤类型、坡度、坡长、水土保持措施及土地利用情况下裸地和农业生产活动造成的侵蚀规律，量化土壤、地形等侵蚀因子的影响，定量分析水土保持措施效益，监测水土流失量。对于重力侵蚀、崩岗、滑坡、泥石流等极端天气造成的水土流失灾害和城市水土流失及生产建设项目等人为活动造成的水土流失需要另行设立专项进行监测。四是监测点的监测结果本身不能回答区域水土流失问题，将其与小流域控制站观测数据相结合是为了研究坡面侵蚀、沟道泥沙输移的规律。五是基于目前部分监测点运行维护经费没有落实或落实过少，典型监测点和小流域因为观测时间短、设备参差不齐、技术人员流动性大等造成监测数据不规范的情况，积极鼓励监测点与高校和科研院所共建，借助高校和科研院所的技术力量规范监测程序、保障监测结果的准确性。

4 对于规范监测点监测工作的建议

(1)明确监测点定位和职责。水土保持监测点监测是采用定位观测的方法对水土流失成因、强度和防治成效进行的动态监测与评价，目的是认识水土流失规律、评价防治成效、建立土壤侵蚀模型、预测土壤流失量。土壤侵蚀预报是开展潜在水土流失量预测、水土保持措施配置的重要基础，是政府决策的依据，是为公众服务的公益性工作。科研院所和高校虽掌握理论知识、监测技术等，但是没有长期的经费支持，其建立的监测点规模有限，不能满足我国不同气候、土壤、种植和耕作习惯下的侵蚀规律研究。自2009年开始建立的700多个监测点，涵盖所有侵蚀类型区，由于建设时间较长，存在设备老化、小区维护不到位、监测技术落后、数据准确性差等问题[13-14]，考虑监测点需要长期进行运行维护的实际情况，700多个站点全部开展监测难度较大。近期应在全面考虑监测点代表性的基础上，在全国范围内选择50个重要监测点进行升级改造，制定径流小区日常维护规范、升级配备监测设施设备，加强观测技术、数据记录及处理等方面的人员培训，逐步实现样品自动采集，数据自动存储、传输及处理，规范监测方法和监测内容，加强监测结果的校核和审核工作，及时分析处理监测数据，使监测数据服务于政府和社会公众。

(2)规范监测点建设。全面检查选择的50个国家重要监测点情况，对于不满足小区原设计要求的重新建设或更新维护。每组径流小区要建设一个标准小区(定义见文献[15])进行对比和用于土壤可蚀性测定，要求春秋季按传统方法耕作，翻耕保持苗床状态，全年不能有结皮形成，常年中耕锄草，保持植被盖度小于5%。每个监测点径流小区的坡度、坡长、水土保持措施等设置要具有典型代表性。径流小区建设不能破坏原始土壤剖面，单个径流小区坡面横向平整、坡度和土壤条件均一，应包括围埂、集流设施、保护带和排水系统等。围埂一般用水泥预制板、金属板等，顶部为向外侧斜的刀刃状，围埂间不能有空隙，埋深要足以防止小区内外的地下径流掺混，地表出露大于20 cm。小区下沿应设汇流槽，宽度与小区相同，长度一般为20 cm左右，槽身向中心倾斜以利于径流泥沙排出。径流泥沙采集包括分水箱和集流桶，其大小根据小区所在地暴雨设计标准形成的径流总量确定，产流量大时合理确定分流级数和孔数，保证分流的均匀性和质量。采用自动监测设备时根据小区设计标准结合设备测量范围确定。每组径流小区的两侧和顶部要设置保护带，宽度在1～2 m之间。保护带内的坡面状况与径流小区保持一致，避免对径流小区产生影响。当径流小区上部汇水较大，受洪水威胁时，要在小区上部和两侧设置排洪系统。

(3)规范径流小区维护。径流小区的日常维护除了上述提到的裸地小区的中耕维护外，当表层土壤粗骨化时换填新的耕作层土壤，对出现的坡面沉陷情况等进行维护，保持小区建设时的坡度。耕作小区种植作物和田间处理措施要与当地习惯相同，农作物或种草小区要结合当地习惯锄杂草，乔木措施径流场要记录不同阶段的林下灌草覆盖度，对小区进行耕作或田间管理要有记录。小区要经常进行维护，不能出现边墙损毁、人畜随意进入、集流槽产生泥沙沉积或漏水、阻塞等情况。分水箱和集流桶要水平放置、加盖防止外部来水，要定期维护，每次雨后采集完样品要清除干净。

(4)规范监测数据处理分析。根据径流小区建设目的或设定的观测指标，设计并采用统一的数据记录表详细记录观测数据，开展及时的监测数据分析及处理工作，对存在突变或不符合实际情况的数据分析原因，及时解决出现的问题，开展监测数据整汇编工作，对比分析连续性观测获得的数据，分析土壤侵蚀规律。建立数据共享机制，使整编的数据资料服务于社会公众，满足生态文明建设需要。

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