松遼流域水土保持監(jiān)測中心站

 

【摘要】 東北黑土區(qū)水土流失綜合防治試點(diǎn)工程監(jiān)測是在項(xiàng)目區(qū)15個(gè)縣內(nèi)30條典型小流域和5條重點(diǎn)監(jiān)測小流域開展的監(jiān)測工作。主要采用以點(diǎn)帶面的技術(shù)路線，也就是用點(diǎn)上的數(shù)據(jù)推算面上的結(jié)果。通過不同坡度不同治理措施的樣區(qū)觀測結(jié)果、調(diào)查監(jiān)測結(jié)果和控制站的整個(gè)小流域的徑流泥沙情況，再結(jié)合大比例尺遙感影像進(jìn)行綜合分析和論證，得出有規(guī)律性和可靠的數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)推算整個(gè)黑土區(qū)監(jiān)測結(jié)果。做到從宏觀到微觀、從天上到地面、從定點(diǎn)定位調(diào)查到實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過一年來的監(jiān)測工作總結(jié)出了經(jīng)驗(yàn)、找出了問題，為確保黑土區(qū)監(jiān)測成果更加科學(xué)、準(zhǔn)確和規(guī)范起到了積極作用。

 

自2003年東北黑土區(qū)水土流失綜合防治試點(diǎn)工程開展以來，我中心站完成了《東北黑土區(qū)水土流失綜合防治試點(diǎn)工程水土保持監(jiān)測實(shí)施方案》的編制、報(bào)審、報(bào)批工作，并于2004年3月由松遼委批復(fù)實(shí)施。由于監(jiān)測工作是新開展的技術(shù)工作，難度較大，為了更好完成試點(diǎn)監(jiān)測工作，由松遼流域水土保持監(jiān)測中心站組織四省區(qū)監(jiān)測總站和有關(guān)縣（市）共同承擔(dān)此項(xiàng)目，目前正在全面展開。

一、項(xiàng)目區(qū)基本概況

本次“東北黑土區(qū)水土流失綜合防治試點(diǎn)工程”（以下簡稱“試點(diǎn)工程”）項(xiàng)目區(qū)總面積5583.21km²，由烏裕爾河、松干、輝發(fā)河、榆樹大溝、柳河、繞陽河、雅魯河、霍林河共八個(gè)子項(xiàng)目區(qū)構(gòu)成，項(xiàng)目涉及4省(區(qū))、15個(gè)縣(市、旗)、226 條小流域。

項(xiàng)目區(qū)屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季寒冷漫長，春季干旱多風(fēng)，夏季涼爽而短促，降水集中，秋季氣溫驟降，霜凍較早，年極端最高氣溫39.54℃，年極端最低氣溫-45.3℃，≥10℃積溫2157～3366℃，無霜期平均為110～160天，年日照時(shí)數(shù)2550～2830h，蒸發(fā)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％,年平均風(fēng)速4～4.5m/s。

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土壤類型有：暗棕壤、黑土、黑鈣土等土壤，黑土主要分布在松嫩平原的北部和東部。黑鈣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，針葉林有落葉松、紅松和樟子松、油松，闊葉林有蒙古櫟、楊、黑樺、山楊、山杏、白樺等，灌木有榛、胡枝子等，人工林有楊、柳、松、果樹和檸條等。流域中下游的植被以草甸草原為主，草本植物主要有線葉菊、針茅、黃芪、萎陵菜、野大麥等。

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水土流失面積2221.17 km²，水土流失形式主要為水力侵蝕，主要表現(xiàn)為面蝕、線狀侵蝕、溝狀侵蝕。面蝕主要分布于山梁頂部坡面上，線狀侵蝕分布于山坡中上部，呈線狀切入坡面，溝狀侵蝕作用表現(xiàn)為溝底的下切、溝岸的擴(kuò)張等形式，侵蝕機(jī)理活躍，水土流失嚴(yán)重，重力侵蝕多發(fā)在溝壑邊坡。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)多年平均侵蝕模數(shù)達(dá)3100--4800t/km²·a。按侵蝕強(qiáng)度劃分，輕度侵蝕面積為1064.54km²，中度侵蝕面積為836.91km²，強(qiáng)度侵蝕面積為 255.95km²，極強(qiáng)度侵蝕面積為63.52km²。

二、水土保持監(jiān)測的技術(shù)路線

東北黑土區(qū)試點(diǎn)工程分布在東北四?。▍^(qū)）的6個(gè)項(xiàng)目區(qū)15個(gè)縣，由于面積大又比較分散，再加上經(jīng)費(fèi)不足，無法利用多種手段全面開展監(jiān)測工作。另外這次黑土區(qū)試點(diǎn)工程是黑土地首次國家投資的水土保持項(xiàng)目，因此各方面基礎(chǔ)較差，土壤侵蝕模型還沒有建立起來，監(jiān)測難度較大，所以采用以點(diǎn)帶面的技術(shù)路線來進(jìn)行監(jiān)測，也就是用點(diǎn)上的數(shù)據(jù)推算面上的結(jié)果。宏觀上在項(xiàng)目區(qū)15個(gè)縣內(nèi)，調(diào)查30條典型小流域，掌握全面的基本情況；微觀上定點(diǎn)定位，在四個(gè)?。▍^(qū)）選擇5條小流域，修建徑流觀測小區(qū)和布設(shè)水蝕控制站，把試點(diǎn)的主要措施搬到小區(qū)中，監(jiān)測各種措施的蓄水保土效果和小流域徑流泥沙變化情況；利用高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)行遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測（試點(diǎn)前后兩個(gè)時(shí)段）。做到從宏觀到微觀、從天上到地面、從定點(diǎn)定位調(diào)查到實(shí)時(shí)監(jiān)測。這種在同一流域用常規(guī)調(diào)查監(jiān)測、微觀地面觀測和遙感監(jiān)測相結(jié)合的技術(shù)手段在全國尚屬少見。

 

 

 

　　我們?cè)跂|北四?。▍^(qū)）5條小流域修建了5處徑流小區(qū)和5個(gè)小流域控制站進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，在15個(gè)縣30條典型小流域開展調(diào)查監(jiān)測。通過不同坡度不同治理措施的樣區(qū)觀測結(jié)果、調(diào)查監(jiān)測結(jié)果和控制站整個(gè)小流域的徑流泥沙情況，再結(jié)合大比例尺遙感影像驗(yàn)證進(jìn)行綜合分析和論證，得出有規(guī)律性和可靠的數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)推算整個(gè)黑土區(qū)監(jiān)測結(jié)果。

　　三、監(jiān)測技術(shù)和方法

　　1、調(diào)查監(jiān)測

　　在項(xiàng)目區(qū)選定30條典型小流域開展調(diào)查監(jiān)測，調(diào)查內(nèi)容包括：小流域背景資料調(diào)查（包括地理位置、氣象與水文、地形地貌、植被與土壤、土地資源與利用、土壤侵蝕及治理、主要災(zāi)害、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、主要礦產(chǎn)資源等18大項(xiàng)、近300個(gè)子項(xiàng)的背景資料），黑土層厚度調(diào)查，水土保持社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益調(diào)查。另外在項(xiàng)目區(qū)所有小流域內(nèi)進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀、水土流失現(xiàn)狀、水土保持措施現(xiàn)狀調(diào)查，編制土地利用現(xiàn)狀圖、水土流失現(xiàn)況圖和水土保持措施現(xiàn)狀圖以及其圖斑登記表。

　　2、自動(dòng)儀器監(jiān)測

　　電子氣象站按照監(jiān)測人員設(shè)定的統(tǒng)一程序，自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測記錄、存儲(chǔ)、傳輸數(shù)據(jù)和每場降雨過程的降雨量、降雨強(qiáng)度、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等。土壤水分監(jiān)測儀器按照設(shè)定的程序，自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測記錄土壤中的水分含量，并可實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)。水蝕控制站的泥沙自動(dòng)監(jiān)測儀器可自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測記錄所控制流域的水位、流速、泥沙含量，并可實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù)。

　　3、徑流小區(qū)觀測

　　在四個(gè)?。▍^(qū)）修建的五個(gè)徑流小區(qū)內(nèi)記錄不同時(shí)期、不同水土保持措施的植物生長量及覆蓋度，每場降雨產(chǎn)流后，觀測并采樣，計(jì)算小區(qū)匯流的徑流量、泥沙含量，分析不同水土保持措施的保水保土效果。

　　4、侵蝕溝監(jiān)測

　　利用三種方法進(jìn)行調(diào)查，首先利用遙感影像與dem疊加分析小流域侵蝕溝現(xiàn)狀、典型侵蝕溝分布及其特征數(shù)據(jù)獲得，其次利用實(shí)地調(diào)查法，動(dòng)態(tài)典型調(diào)查侵蝕溝（發(fā)展切溝）的細(xì)部變化（用鋼釬法進(jìn)行觀測），第三利用坡面監(jiān)測小區(qū)監(jiān)測細(xì)溝侵蝕。每年匯總典型侵蝕溝的數(shù)據(jù)，綜合分析、評(píng)價(jià)小流域溝蝕狀況，以及溝道治理措施的效益。

　　5、遙感監(jiān)測

　　購買2004年和2006年、5-6月份或9-10月份重點(diǎn)監(jiān)測小流域的高精度影象數(shù)據(jù)。通過2個(gè)年份的遙感監(jiān)測成果，從地物影象上，清晰、直觀地鑒別2004年初和2006年末，即“試點(diǎn)工程”前、后，重點(diǎn)監(jiān)測小流域土地利用變化、水土保持實(shí)施情況典型侵蝕溝發(fā)展?fàn)顩r，綜合分析小流域水土流失變化情況、以及各種地物信息的變化情況。即用影像真實(shí)、清晰、直觀地評(píng)價(jià)“試點(diǎn)工程”對(duì)黑土區(qū)水土流失綜合治理的意義和作用。

 

 

 

　　主要采用人機(jī)交互的判讀分析方法，根據(jù)高分辨率遙感影像（spot2.5m 和quickbird 0.6m ）、矢量化地形圖，并參考原小流域初步設(shè)計(jì)、地表組成物質(zhì)等土壤侵蝕相關(guān)資料及圖件，進(jìn)一步判讀分析形成土地利用、植被覆蓋度、侵蝕溝現(xiàn)狀圖層，利用矢量化地形圖形成dem、坡度、坡向等arcgis 圖層，經(jīng)過疊加分析判定各子地塊土壤侵蝕強(qiáng)度，并經(jīng)外業(yè)調(diào)查加以驗(yàn)證。作業(yè)比例尺1∶1萬。

　　四、 組織管理

　　松遼流域水土保持監(jiān)測中心站，全面負(fù)責(zé)東北黑土區(qū)水土流失綜合防治試點(diǎn)工程水土保持監(jiān)測工作，并組織、協(xié)調(diào)四?。▍^(qū)）水土保持處（局、總站）搞好監(jiān)測工作。完成“試點(diǎn)工程”項(xiàng)目區(qū)調(diào)查監(jiān)測的數(shù)據(jù)匯總及成果編制；完成遙感監(jiān)測及專題成果編制；與國家基金課題組合作完成水蝕小區(qū)監(jiān)測；完成各重點(diǎn)縣（市）水土保持站地面觀測數(shù)據(jù)的匯總及成果編制；完成“試點(diǎn)工程”的分年度監(jiān)測成果，監(jiān)測總結(jié)成果匯編，提交項(xiàng)目管理領(lǐng)導(dǎo)小組、水利部有關(guān)部門。

　　四?。▍^(qū)）水土保持處（局、總站），組織指導(dǎo)本?。▍^(qū)）“試點(diǎn)工程”水土保持監(jiān)測工作，并負(fù)責(zé)本轄區(qū)監(jiān)測成果匯總，按時(shí)報(bào)送松遼流域水土保持監(jiān)測中心站。要及時(shí)發(fā)現(xiàn)縣（市）水土保持站監(jiān)測過程中的問題，合理改進(jìn)監(jiān)測方法和手段。

　　項(xiàng)目區(qū)各縣（市）水土保持站，負(fù)責(zé)本轄區(qū)內(nèi)“試點(diǎn)工程”水土保持監(jiān)測工作，按《實(shí)施方案》和《操作規(guī)程》要求完成監(jiān)測任務(wù)，成果即時(shí)報(bào)送本省（區(qū)）水土保持處（局、總站）和松遼流域水土保持監(jiān)測中心站。要指派足夠的專業(yè)技術(shù)人員從事監(jiān)測工作、參加監(jiān)測技術(shù)學(xué)習(xí)培訓(xùn)、責(zé)任目標(biāo)明確，具體任務(wù)落實(shí)到人，保證及時(shí)、準(zhǔn)確完成小流域的地面監(jiān)測任務(wù)。原始調(diào)查數(shù)據(jù)記錄后要馬上整理成原始調(diào)查記錄文本和電子文檔兩種形式，原始調(diào)查記錄文本按年裝訂成冊(cè)，縣（市）水土保持站留存；電子文檔的小流域調(diào)查記錄、水土保持措施監(jiān)測記錄，以電子表格形式，年終報(bào)送松遼流域水土保持監(jiān)測中心站和?。▍^(qū)）水土保持處（局、總站）。負(fù)責(zé)保護(hù)好監(jiān)測儀器設(shè)備，確保監(jiān)測設(shè)備正常運(yùn)行。實(shí)施過程出現(xiàn)問題要及時(shí)發(fā)現(xiàn)、彌補(bǔ)，并及時(shí)報(bào)告。建立監(jiān)測項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)資料及時(shí)更新、存儲(chǔ)和管理。

　　五、需要探討的問題

　　1、由于小區(qū)觀測時(shí)間系列比較長，通過長時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析才能找出規(guī)律和說明問題，短期的項(xiàng)目是否有必要建設(shè)觀測小區(qū)有待于探討。另外為了盡快出數(shù)據(jù)小區(qū)觀測采用人工降雨代替自然降雨是否可行。

　　2、目前自動(dòng)監(jiān)測儀器的質(zhì)量還滿足不了要求（比如電路板經(jīng)常被雷擊壞、含水量探頭容易腐蝕等），數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象嚴(yán)重，如果配合人工取樣又有些重復(fù)和浪費(fèi)，如何解決這個(gè)矛盾有待于進(jìn)一步探討。

　　3、相同的工程措施質(zhì)量不同、地面坡度和坡長不同，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區(qū)進(jìn)行觀測，因此標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)觀測的數(shù)據(jù)與實(shí)際流失量的誤差如何解決。

　　4、三年試點(diǎn)工程結(jié)束后，建設(shè)的觀測小區(qū)監(jiān)測運(yùn)行費(fèi)如何解決，如果不能繼續(xù)運(yùn)行，就會(huì)造成很大的浪費(fèi)和損失。

　　東北黑土區(qū)的水土保持監(jiān)測工作任重道遠(yuǎn)，我們將在水利部的正確領(lǐng)導(dǎo)下，組織東北四省區(qū)的有關(guān)部門完成好黑土區(qū)監(jiān)測工作。