汤峪河流域径流小区水土保持监测点2017—2019年监测结果分析

陈 炳，王 苗，姚会恩，缑建军，毛应强

(1.天水市水务局 水土保持总站，甘肃 天水 741000； 2.甘肃省水利厅 水土保持局，甘肃 兰州 730000；3.清水县水务局 水土保持站，甘肃 清水 741400)

汤峪河流域径流小区水土保持监测点(以下简称“监测点”)是2008年由水利部水土保持监测中心批准建设的，在甘肃省内的布设编号为“甘-23”。由于汤峪河流域在宁南陇东丘陵沟壑区具有典型代表性，清水县水保站领导重视、职工专业技术过硬，有使用权50年的划拨土地，气候气象、土壤地质、地形地貌、坡度等符合监测点建设立项条件,因此选择在汤峪河流域内建设监测点。汤峪河流域地处秦祁地槽褶皱带的东延部位，流域内土壤主要有褐土、黄绵土、红土，植被以刺槐、杨树、马尾松、沙棘、蒿类等为主，年日照时数2 076.9 h，≥10 ℃年积温2 835～2 894 ℃，日平均气温8.3～9.3 ℃，年平均降水量515～584 mm，年无霜期160～180 d。监测点地处清水县永清镇暖湾村，距清水县城9 km，地理坐标为34°42′50″N、106°15′42″E。

监测点自2012年运行以来，获得了大量监测数据。通过对同一坡度不同植被措施的标准径流小区的蓄水保土效应进行观测，希望能为宁南陇东丘陵沟壑区水土流失治理措施和蓄水保土效益的确定提供数据支持。

1 监测点径流小区布设

监测点径流小区于2008年完成初步设计，2011年底竣工，布设基本思路是对相同坡度不同植被措施下标准径流小区的蓄水保土效应进行观测。小区投影坡长20 m、宽度5 m、面积100 m2，坡度15°。在每个小区下建集流池3个，规格为1 m×1 m×1.5 m，集流池之间用分流槽连通。其中：1#小区为人工草小区，种植三叶草；2#小区为灌乔混交小区，种植红叶李、连翘；3#小区为裸地小区(对照)，原坡面；4#小区为灌木小区，栽植连翘；5#小区为乔木小区，种植红叶李。监测点还建有自动气象站1座，与小区同步建成，配备雨量筒等观测设备。

2 监测内容

监测点主要是运用多种技术手段对水土流失的成因、数量、强度、影响范围、危害及其防治成效等进行动态监测与评价。主要监测内容有气象因子(降水)、径流泥沙、田间管理、土壤含水量和植被覆盖度/郁闭度等，其中降水为全年观测，土壤含水量和植被覆盖度观测期为4—10月，径流泥沙为汛期观测。

(1)气象因子。采用自动气象站进行监测，监测内容包括风向、风速、大气温度、大气压力、大气湿度、总辐射量、土壤水分、地温、降雨量等。采用架设于气象站之上的大气温度、湿度传感器监测气温及湿度，采用风向传感器监测风速及风向，采用总辐射传感器监测辐射数据，采用埋于地下的土壤温湿度传感器监测土壤温度及湿度。监测人员定期从数据采集器下载数据并进行整理，监测系统会自动生成气象日报表、月报表及年报表。

采用翻斗式数字雨量计进行降雨量监测，设定数据采集时间间隔为5 min，根据选定时间间隔记录该段时间内的累积雨量。监测人员定期从数据采集器下载数据，摘录降雨过程、次雨量和日雨量，每次降雨后及时观测是否产流。

(2)径流泥沙监测。径流泥沙监测依照操作规范人工取样，采用比重瓶置换法进行样品处理。采用分流池对径流小区径流量、泥沙量数据进行观测和采集。每次降雨产生的地表径流终止后，将钢尺垂直放入池中，读取水面处刻度值，每个集流池在不同位置测量水深3次，将数值填入径流泥沙采样记录表。测完水深后，充分搅拌集流池的蓄水，使泥沙与水混合均匀，取浑水水样装入比重瓶中，称量得到径流含沙量，通过换算折合成单位面积的产沙量，即为该次降雨所产生的土壤流失量。

(3)田间管理。对裸地小区按照本地的翻耕季节和习惯进行人工翻地、耙平，保证全年没有植物生长和结皮形成，经常除草保持植被覆盖度小于5%。其他小区按照本地管理方式进行管护，平均每年进行田间管理9次，使植被覆盖度符合规定要求。

(4)土壤含水量。在土壤深度5 cm处，采用土壤水分速测仪器进行土壤含水量监测，观测期为4—10月，观测间隔为15天，产流后加测，观测位置为小区中部。

(5)植被覆盖度。以每年4—6月为观测期，采用目估法进行植被覆盖度观测，观测间隔为15天。

3 监测结果

2017年共观测到降雨69场，年降雨量329.6 mm，其中侵蚀性降雨4场，侵蚀性降雨量98.2 mm，占年降雨量的29.79%；8月20日发生最大日降雨及最大次降雨，降雨量38.8 mm，降雨历时210 min；8月份降雨量最大，月降雨量123.4 mm；全年共计产流4次，降雨侵蚀力548.6 MJ·mm/(hm2·h·a)。根据降雨过程摘录表，采用降雨侵蚀力计算软件，计算降雨历时、降雨侵蚀力及时段雨强、雨量等。

2018年观测到降雨92天、82场，年降雨量499.4 mm，其中侵蚀性降雨9场，侵蚀性降雨量291.8 mm，占年降雨量的58.43%，汛期降雨量465.6 mm，占年降雨量的93.23%；6月24日至26日发生最大次降雨，降雨量103.2 mm，降雨历时2 590 min；6月25日发生最大日降雨，降雨量86.6 mm；6月份降雨量最大，月降雨量155.2 mm；降雨侵蚀力949.1 MJ·mm/(hm2·h·a)。

2019年共降雨116天、98场，年降雨量791.8 mm，其中侵蚀性降雨8场，侵蚀性降雨量393.8 mm，占年降雨量的49.73%，汛期降雨量692.8 mm，占年降雨量的87.50%；9月12日至13日发生最大次降雨，降雨量63.6 mm，降雨历时1 785 min；8月20日发生最大日降雨，降雨量62.4 mm；8月降雨量最大，月降雨量157.6 mm；降雨侵蚀力1 264.4 MJ·mm/(hm2·h·a)。

4 结果分析

2017—2019年各小区径流深、径流系数、土壤流失量、雨前土壤含水量、雨后土壤含水量监测结果见表1。根据2017—2019年监测结果，相比3#裸地小区，1#人工草、2#灌乔混交、4#灌木、5#乔木小区径流深、径流系数、土壤流失量均有明显减少，减少比例都在50%以上，尤其土壤流失量减少最为明显，减少比例为82.58%～99.46%；雨前土壤含水量都所增加，增加比例为0.86%～16.31%，雨后土壤含水量则基本没有明显变化。

表1 2017—2019年各小区主要监测数据分析

对各小区土壤流失量变化进行分析：2017—2019年，相比3#小区，1#、2#、4#、5#小区土壤流失量均有明显减少，历年各小区减少比例都在80%以上，尤其随着时间的延续，各小区植被覆盖度增加，拦蓄能力也有增大的趋势。除2018年1#、2#小区因管理不善，出现中华鼹鼠危害草根，造成了泥沙含量偏高外，其他年份各小区保持土壤效果均较好，灌、乔、草都能有效减少水土流失。

5 结 语

监测点自2012年运行以来，在水利部水土保持监测中心和黄河流域水土保持生态环境监测中心、甘肃省水土保持监测总站的指导下，运行较好，通过小区监测掌握了大量数据。今后监测点将在充分利用监测点周边植被类型多样、地质地貌复杂的优势，开展不同植被类型及坡度的水土流失对比性监测的基础上，充分利用监测点位于汤峪河河口的区位优势，争取扩建为流域卡口站，并加强监测成果的研究应用和转化，希望能为宁南陇东丘陵沟壑区水土保持、生态文明建设提供数据支持。