松辽流域水土保持监测中心站

 

【摘要】 东北黑土区水土流失综合防治试点工程监测是在项目区15个县内30条典型小流域和5条重点监测小流域开展的监测工作。主要采用以点带面的技术路线，也就是用点上的数据推算面上的结果。通过不同坡度不同治理措施的样区观测结果、调查监测结果和控制站的整个小流域的径流泥沙情况，再结合大比例尺遥感影像进行综合分析和论证，得出有规律性和可靠的数据，用这些数据推算整个黑土区监测结果。做到从宏观到微观、从天上到地面、从定点定位调查到实时监测。通过一年来的监测工作总结出了经验、找出了问题，为确保黑土区监测成果更加科学、准确和规范起到了积极作用。

 

自2003年东北黑土区水土流失综合防治试点工程开展以来，我中心站完成了《东北黑土区水土流失综合防治试点工程水土保持监测实施方案》的编制、报审、报批工作，并于2004年3月由松辽委批复实施。由于监测工作是新开展的技术工作，难度较大，为了更好完成试点监测工作，由松辽流域水土保持监测中心站组织四省区监测总站和有关县（市）共同承担此项目，目前正在全面展开。

一、项目区基本概况

本次“东北黑土区水土流失综合防治试点工程”（以下简称“试点工程”）项目区总面积5583.21km²，由乌裕尔河、松干、辉发河、榆树大沟、柳河、绕阳河、雅鲁河、霍林河共八个子项目区构成，项目涉及4省(区)、15个县(市、旗)、226 条小流域。

项目区属于中温带大陆性季风气候区，冬季寒冷漫长，春季干旱多风，夏季凉爽而短促，降水集中，秋季气温骤降，霜冻较早，年极端最高气温39.54℃，年极端最低气温-45.3℃，≥10℃积温2157～3366℃，无霜期平均为110～160天，年日照时数2550～2830h，蒸发量1840～2297mm，年平均降水量380～743mm，多集中于6～8月，占全年降水量的75％,年平均风速4～4.5m/s。

项目区内土壤类型有：暗棕壤、黑土、黑钙土等土壤，黑土主要分布在松嫩平原的北部和东部。黑钙土集中分布在松嫩平原的草甸草原。林地主要分布在各支流上游，针叶林有落叶松、红松和樟子松、油松，阔叶林有蒙古栎、杨、黑桦、山杨、山杏、白桦等，灌木有榛、胡枝子等，人工林有杨、柳、松、果树和柠条等。流域中下游的植被以草甸草原为主，草本植物主要有线叶菊、针茅、黄芪、萎陵菜、野大麦等。

项目区内水土流失面积2221.17 km²，水土流失形式主要为水力侵蚀，主要表现为面蚀、线状侵蚀、沟状侵蚀。面蚀主要分布于山梁顶部坡面上，线状侵蚀分布于山坡中上部，呈线状切入坡面，沟状侵蚀作用表现为沟底的下切、沟岸的扩张等形式，侵蚀机理活跃，水土流失严重，重力侵蚀多发在沟壑边坡。项目区内多年平均侵蚀模数达3100--4800t/km²·a。按侵蚀强度划分，轻度侵蚀面积为1064.54km²，中度侵蚀面积为836.91km²，强度侵蚀面积为 255.95km²，极强度侵蚀面积为63.52km²。

二、水土保持监测的技术路线

东北黑土区试点工程分布在东北四省（区）的6个项目区15个县，由于面积大又比较分散，再加上经费不足，无法利用多种手段全面开展监测工作。另外这次黑土区试点工程是黑土地首次国家投资的水土保持项目，因此各方面基础较差，土壤侵蚀模型还没有建立起来，监测难度较大，所以采用以点带面的技术路线来进行监测，也就是用点上的数据推算面上的结果。宏观上在项目区15个县内，调查30条典型小流域，掌握全面的基本情况；微观上定点定位，在四个省（区）选择5条小流域，修建径流观测小区和布设水蚀控制站，把试点的主要措施搬到小区中，监测各种措施的蓄水保土效果和小流域径流泥沙变化情况；利用高分辨率卫星数据，进行遥感动态监测（试点前后两个时段）。做到从宏观到微观、从天上到地面、从定点定位调查到实时监测。这种在同一流域用常规调查监测、微观地面观测和遥感监测相结合的技术手段在全国尚属少见。

 

 

 

　　我们在东北四省（区）5条小流域修建了5处径流小区和5个小流域控制站进行重点监测，在15个县30条典型小流域开展调查监测。通过不同坡度不同治理措施的样区观测结果、调查监测结果和控制站整个小流域的径流泥沙情况，再结合大比例尺遥感影像验证进行综合分析和论证，得出有规律性和可靠的数据，用这些数据推算整个黑土区监测结果。

　　三、监测技术和方法

　　1、调查监测

　　在项目区选定30条典型小流域开展调查监测，调查内容包括：小流域背景资料调查（包括地理位置、气象与水文、地形地貌、植被与土壤、土地资源与利用、土壤侵蚀及治理、主要灾害、社会经济、主要矿产资源等18大项、近300个子项的背景资料），黑土层厚度调查，水土保持社会效益、经济效益、生态效益调查。另外在项目区所有小流域内进行土地利用现状、水土流失现状、水土保持措施现状调查，编制土地利用现状图、水土流失现况图和水土保持措施现状图以及其图斑登记表。

　　2、自动仪器监测

　　电子气象站按照监测人员设定的统一程序，自动实时监测记录、存储、传输数据和每场降雨过程的降雨量、降雨强度、温度、湿度、风向、风速等。土壤水分监测仪器按照设定的程序，自动实时监测记录土壤中的水分含量，并可实时存储和传输数据。水蚀控制站的泥沙自动监测仪器可自动实时监测记录所控制流域的水位、流速、泥沙含量，并可实时存储和传输数据。

　　3、径流小区观测

　　在四个省（区）修建的五个径流小区内记录不同时期、不同水土保持措施的植物生长量及覆盖度，每场降雨产流后，观测并采样，计算小区汇流的径流量、泥沙含量，分析不同水土保持措施的保水保土效果。

　　4、侵蚀沟监测

　　利用三种方法进行调查，首先利用遥感影像与dem叠加分析小流域侵蚀沟现状、典型侵蚀沟分布及其特征数据获得，其次利用实地调查法，动态典型调查侵蚀沟（发展切沟）的细部变化（用钢钎法进行观测），第三利用坡面监测小区监测细沟侵蚀。每年汇总典型侵蚀沟的数据，综合分析、评价小流域沟蚀状况，以及沟道治理措施的效益。

　　5、遥感监测

　　购买2004年和2006年、5-6月份或9-10月份重点监测小流域的高精度影象数据。通过2个年份的遥感监测成果，从地物影象上，清晰、直观地鉴别2004年初和2006年末，即“试点工程”前、后，重点监测小流域土地利用变化、水土保持实施情况典型侵蚀沟发展状况，综合分析小流域水土流失变化情况、以及各种地物信息的变化情况。即用影像真实、清晰、直观地评价“试点工程”对黑土区水土流失综合治理的意义和作用。

 

 

 

　　主要采用人机交互的判读分析方法，根据高分辨率遥感影像（spot2.5m 和quickbird 0.6m ）、矢量化地形图，并参考原小流域初步设计、地表组成物质等土壤侵蚀相关资料及图件，进一步判读分析形成土地利用、植被覆盖度、侵蚀沟现状图层，利用矢量化地形图形成dem、坡度、坡向等arcgis 图层，经过叠加分析判定各子地块土壤侵蚀强度，并经外业调查加以验证。作业比例尺1∶1万。

　　四、 组织管理

　　松辽流域水土保持监测中心站，全面负责东北黑土区水土流失综合防治试点工程水土保持监测工作，并组织、协调四省（区）水土保持处（局、总站）搞好监测工作。完成“试点工程”项目区调查监测的数据汇总及成果编制；完成遥感监测及专题成果编制；与国家基金课题组合作完成水蚀小区监测；完成各重点县（市）水土保持站地面观测数据的汇总及成果编制；完成“试点工程”的分年度监测成果，监测总结成果汇编，提交项目管理领导小组、水利部有关部门。

　　四省（区）水土保持处（局、总站），组织指导本省（区）“试点工程”水土保持监测工作，并负责本辖区监测成果汇总，按时报送松辽流域水土保持监测中心站。要及时发现县（市）水土保持站监测过程中的问题，合理改进监测方法和手段。

　　项目区各县（市）水土保持站，负责本辖区内“试点工程”水土保持监测工作，按《实施方案》和《操作规程》要求完成监测任务，成果即时报送本省（区）水土保持处（局、总站）和松辽流域水土保持监测中心站。要指派足够的专业技术人员从事监测工作、参加监测技术学习培训、责任目标明确，具体任务落实到人，保证及时、准确完成小流域的地面监测任务。原始调查数据记录后要马上整理成原始调查记录文本和电子文档两种形式，原始调查记录文本按年装订成册，县（市）水土保持站留存；电子文档的小流域调查记录、水土保持措施监测记录，以电子表格形式，年终报送松辽流域水土保持监测中心站和省（区）水土保持处（局、总站）。负责保护好监测仪器设备，确保监测设备正常运行。实施过程出现问题要及时发现、弥补，并及时报告。建立监测项目数据库，对监测数据资料及时更新、存储和管理。

　　五、需要探讨的问题

　　1、由于小区观测时间系列比较长，通过长时间数据进行总结分析才能找出规律和说明问题，短期的项目是否有必要建设观测小区有待于探讨。另外为了尽快出数据小区观测采用人工降雨代替自然降雨是否可行。

　　2、目前自动监测仪器的质量还满足不了要求（比如电路板经常被雷击坏、含水量探头容易腐蚀等），数据丢失现象严重，如果配合人工取样又有些重复和浪费，如何解决这个矛盾有待于进一步探讨。

　　3、相同的工程措施质量不同、地面坡度和坡长不同，控制水土流失的程度不同，所有存在的可能性又不能都用小区进行观测，因此标准小区观测的数据与实际流失量的误差如何解决。

　　4、三年试点工程结束后，建设的观测小区监测运行费如何解决，如果不能继续运行，就会造成很大的浪费和损失。

　　东北黑土区的水土保持监测工作任重道远，我们将在水利部的正确领导下，组织东北四省区的有关部门完成好黑土区监测工作。