北京市水土流失監(jiān)測體系及信息化建設(shè)

 

一、北京市水土保持工作基本情況

北京地處華北平原北端，全市總面積16400平方公里，其中山區(qū)面積10072平方公里，占全市總面積的61％。山區(qū)是首都主要的水源涵養(yǎng)及供給源地、是天然生態(tài)屏障、是居民休閑旅游度假勝地。根據(jù)2000年遙感調(diào)查，北京市有水土流失面積4000平方公里左右。 面對近年來北京水少水臟及北京水源保護(hù)工作的需求，北京市水務(wù)局經(jīng)過多年實(shí)踐探索，確立了構(gòu)筑“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)”水土保持三道防線，建設(shè)生態(tài)清潔小流域，保護(hù)水源的思路。 在治理上，治理力度逐漸加大，治理經(jīng)費(fèi)的千分之六用于監(jiān)測工作。從1998年開始，開展北京市水土流失監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，目前，該項目經(jīng)費(fèi)已列為每年的正常運(yùn)行管理費(fèi)用。

二、北京市水土流失監(jiān)測體系建設(shè)

（一）面上宏觀調(diào)查監(jiān)測水土流失影響因子 （1）技術(shù)路線及監(jiān)測指標(biāo) 面上宏觀觀測指標(biāo)：山區(qū)的地形地勢、植被、土地利用等水土流失影響因素的監(jiān)測及土壤侵蝕類型區(qū)和土壤侵蝕面積的監(jiān)測等。

 

 

（2）全市土壤侵蝕遙感調(diào)查，成果數(shù)據(jù)服務(wù)于宏觀決策。 北京市水務(wù)局與1996年，2000年和2006年開展了三次土壤侵蝕遙感調(diào)查工作。信息源為TM影像和北京小衛(wèi)星數(shù)據(jù)，1996年和2000年遙感調(diào)查采用人機(jī)交互目視解譯判讀水土流失的技術(shù)方法，2006年利用遙感信息和地形圖數(shù)據(jù)判讀分析土地利用、植被情況和坡度等情況，制作專題圖，專題圖疊加分析，得到土壤侵蝕類型區(qū)，利用小區(qū)數(shù)據(jù)分析得到各類土壤侵蝕類型區(qū)的多年平均土壤侵蝕量，得到全市土壤侵蝕強(qiáng)度分布圖。 （3）小流域土壤侵蝕因子調(diào)查 信息源：1：1萬DEM圖，北京航空遙感數(shù)據(jù)，北京全要素地形圖。 調(diào)查成果數(shù)據(jù)服務(wù)于生態(tài)清潔小流域建設(shè)初步設(shè)計 2009年50條列入治理的小流域均完成如下成果數(shù)據(jù)： A）小流域土地利用圖; B）小流域植被覆蓋度圖; C）小流域坡度圖; D）小流域坡面地塊圖; E）小流域溝道分布圖。 （二）地面觀測站點(diǎn)觀測水土流失 初步在坡面、溝道和小流域建立起三個尺度范圍的水土流失及面源污染監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系。溝道卡口站控制面積:0.1-20Km2尺度范圍. 聯(lián)合上河道的水文站和水庫水文監(jiān)測，可形成地表水資源監(jiān)測的完整體系。 （1）地面觀測站點(diǎn)觀測指標(biāo) 除常規(guī)觀測降水量及降水強(qiáng)度、徑流量、泥沙流失量等常規(guī)項目外，生態(tài)清潔小流域建設(shè)的要求及水源保護(hù)目標(biāo)的要求，還將水質(zhì)作為重要的監(jiān)測指標(biāo)，主要監(jiān)測總P、總N 和CODMN 等水質(zhì)指標(biāo)。 （2）雨量點(diǎn) 全市山區(qū)降雨觀測點(diǎn) 146個，其中，北京市水文總站121個雨量點(diǎn)數(shù)據(jù)；11個坡地徑流場雨量觀測；14個溝道站的雨量點(diǎn)觀測。 （3）坡地徑流場 在全市建設(shè)徑流場 11個，徑流小區(qū)163個。其中，在3個坡地徑流場，23個徑流小區(qū)安裝自記雨量計、雷達(dá)水位計、自動采樣器、土壤濕度探頭、數(shù)據(jù)采集器等監(jiān)測設(shè)備，構(gòu)造了各個采集設(shè)備之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系和數(shù)據(jù)采集的協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)雨量、水位、土壤濕度數(shù)據(jù)和水樣的自動有序采集。

 

類型區(qū) 流域 徑流場 名稱 小區(qū) 數(shù)量 監(jiān)測設(shè)備 所在區(qū)縣 合 計 127 北部山區(qū) 潮白河 流域 石匣 22 氣象場、自記水位計、 自動采樣器、土壤濕度探頭、 視頻監(jiān)測設(shè)備、集流桶/分流桶 密云縣 大關(guān)橋 6 氣象場、 集流桶/分流桶 湯河口 20 氣象場、自記水位計、 自動采樣器、土壤濕度探頭、 集流桶/分流桶 懷柔區(qū) 三渡河 5 自記雨量計、 自記水位計、三角堰 北運(yùn)河 流域 下口 4 自記雨量計、 集流桶/分流桶 昌平區(qū) 永定河 流域 上辛莊 23 氣象場、自記水位計、 自動采樣器、土壤濕度探頭、 集流桶/分流桶 延慶縣 薊運(yùn)河 流域 掛甲峪&, amp;, amp;, lt;, /P> 4 自記雨量計、 集流桶/分流桶 平谷區(qū) 西部山區(qū) 永定河 流域 清水 4 自記雨量計、 集流桶/分流桶 門頭溝區(qū) 田寺 8 自記雨量計、自記水位計、 集流池 擔(dān)禮 21 自記雨量計、集流桶/分流桶、 視頻監(jiān)測設(shè)備 大清河 流域 蒲洼 10 自記雨量計、 集流桶/分流桶 房山區(qū)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

（4）溝道卡口站 全市建立了14個溝道卡口站,面積從0.15-43km2 不等。

 

溝道卡口站基本采用堰測流的形式，安裝了自記雨量計、自己水位計、自動采樣器、數(shù)據(jù)采集器等監(jiān)測設(shè)備，構(gòu)造了各個采集設(shè)備之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系和數(shù)據(jù)采集的協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)雨量、水位、土壤濕度數(shù)據(jù)和水樣的自動有序采集 。 （5）小流域水質(zhì)水量監(jiān)測 全市29個小流域開展了小流域水質(zhì)水量監(jiān)測工作，監(jiān)測內(nèi)容主要包括地表水、地下水和污水的理化性質(zhì)以及地表水的流量、含沙量等。監(jiān)測項目:主要包括水溫、pH值、溶解氧、五日生化需氧量、化學(xué)需氧量（錳法）、氨氮、總氮、總磷、含沙量和流量等。 （三）開發(fā)建設(shè)項目水土流失監(jiān)測 全市大部分審批后的開發(fā)建設(shè)項目開展了水土流失監(jiān)測工作，特別是水利建設(shè)項目開展的水土流失監(jiān)測工作的比例最大。 2007年在延慶上辛莊建設(shè)了一個開發(fā)建設(shè)項目示范區(qū)，示范區(qū)包括：邊坡防護(hù)措施小區(qū)：示范觀測開發(fā)建設(shè)項目32種邊坡防護(hù)措施，代表北京地區(qū)滑雪場和高速公路等18個大型開發(fā)建設(shè)項目的護(hù)坡措施；同時設(shè)置了空白對比及自然恢復(fù)對比觀測小區(qū)，對比觀測其水土保持效益，2008年觀測到14場降水產(chǎn)流數(shù)據(jù)，措施效益顯著。平面堆渣小區(qū)：2組4個平面堆渣小區(qū)，觀測堆土的水土流失量及覆蓋措施的效益。 （四）北京坡面土壤侵蝕模型研制 利用北京近1000個小區(qū)年坡面徑流試驗(yàn)小區(qū)的降雨、徑流和泥沙資料以及人工降雨試驗(yàn)資料，并考慮北京石質(zhì)山區(qū)存在大量礫石覆蓋地表的特點(diǎn)，將礫石覆蓋因子（RF）作為一個獨(dú)立的因子考慮在土壤流失方程中。得到北京山區(qū)坡面土壤侵蝕方程為：A＝RKLSCPRF，并確定了方程中各個因子的計算方法或數(shù)值。該方程的建立，為北京山區(qū)土壤侵蝕動態(tài)監(jiān)測和水土保持規(guī)劃提供依據(jù)。 A=R•K•L•S•C•P•RF -A：多年平均年土壤流失量（t/ha×a） -R：降雨侵蝕力因子（MJ×mm/（ha×h×a）） -K：土壤可蝕性因子（t×ha×h/（ha×MJ×mm） -L：坡長因子（無量綱） -S：坡度因子（無量綱） -C：植被覆蓋與管理因子（無量綱） -P：工程措施因子（無量綱） -RF：礫石覆蓋因子（無量綱） （五）監(jiān)測成果及監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用 （1）土壤侵蝕普查成果 完成1996年、2000年和2007年全市土壤侵蝕調(diào)查: 1995年土壤侵蝕面積：4396 km2; 2000年土壤侵蝕面積：4089 km2; 2007年土壤侵蝕面積：3524 km2。 （2）全市年降水侵蝕力等值線圖 根據(jù)各個年度實(shí)際觀測的121個雨量點(diǎn)降水資料，應(yīng)用北京土壤侵蝕模型種降水侵蝕力計算方程，計算全市降水侵蝕力分布圖。完成了2004、2005、2006、2007和2008年年降水侵蝕力等值線圖，并等值線圖，將點(diǎn)上觀測到的水土流失情況推算到面上。 （3）全市山區(qū)坡面徑流、泥沙量分析計算 根據(jù)坡面徑流小區(qū)觀測數(shù)據(jù)和全市降雨觀測資料，利用北京市土壤侵蝕模型推算全市山區(qū)坡地地表徑流量、土壤流失量和污染物流失量，得到2004年－2008年全市山區(qū)年度坡地地表徑流量、土壤流失量、污染物流失量及其土壤流失量分布圖。

 

 

（4）全市山區(qū)坡面污染物流失量計算分析 根據(jù)坡面徑流小區(qū)觀測數(shù)據(jù)和全市降雨觀測資料，利用山區(qū)土壤侵蝕類型區(qū)圖推算各類型區(qū)的坡地總磷、總氮和COD污染物流失量，得到2004年－2008年全市山區(qū)年度坡地地表污染物流失量。 （5）坡面治理措施效益分析計算 根據(jù)坡面措施小區(qū)與對比小區(qū)的觀測數(shù)據(jù)及北京山區(qū)坡面治理措施的分布及數(shù)量，分析得到2004－2008年全市山區(qū)水土保持坡面治理措施函養(yǎng)水源、減少土壤流失和污染物流失效益及2008年度典型開發(fā)建設(shè)項目邊坡防護(hù)效益。 （6）小流域綜合治理規(guī)劃設(shè)計 將小流域遙感調(diào)查得到的2009年51條小流域土地利用圖、小流域植被覆蓋度圖、小流域坡度圖、小流域坡面地塊圖和小流域溝道分布圖應(yīng)用于小流域綜合治理規(guī)劃設(shè)計，得到51條小流域的三道防線劃分圖及綜合治理措施配置圖等。 （7）北京市水土保持（流失監(jiān)測）公報 建成了北京市水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，結(jié)合土壤侵蝕模型，連續(xù)8年（2001－2008年）發(fā)布了北京市水土保持（流失監(jiān)測）公報。

三、水土保持信息化建設(shè)

（一）信息化建設(shè)的現(xiàn)狀 （1）北京市水土保持生態(tài)環(huán)境管理信息子系統(tǒng)（單機(jī)版） 北京市水土保持生態(tài)環(huán)境管理信息子系統(tǒng)（單機(jī)版）建于2000年，建設(shè)年限：2000年，單機(jī)板，開發(fā)平臺：ESRI ARCview3.1桌面版，操作系統(tǒng)：Windows 2000 Professional ，主要實(shí)現(xiàn)北京地區(qū)水土保持生態(tài)環(huán)境環(huán)境空間信息的單機(jī)瀏覽、查詢和輸出以及簡單表格輸出。 該系統(tǒng)以小流域?yàn)榛A(chǔ)的信息查詢管理基本單元，完成北京山區(qū)小流域的劃分工作，全市共有547條小流域。按行政及流域兩類系統(tǒng)進(jìn)行查詢管理；行政系統(tǒng)單元為：全市－區(qū)縣（7個山區(qū)縣）－鄉(xiāng)鎮(zhèn)－547條小流域；流域系統(tǒng)單元為：全市－二級流域系統(tǒng)（永定河等5個流域）－三級流域系統(tǒng)（媯水河等16個流域）－四級流域系統(tǒng)（547條小流域）。 （2）北京市水土保持自動監(jiān)測子系統(tǒng)與北京市水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)坡面徑流場及溝道卡口站觀測站點(diǎn)人工監(jiān)測數(shù)據(jù)的錄入、上傳及入庫等；實(shí)現(xiàn)坡面徑流小區(qū)及溝道卡口站自動觀測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集、傳輸及入庫等。 （二）問題及需求 下一步將整合現(xiàn)有的北京市水土保持生態(tài)環(huán)境管理信息子系統(tǒng)（單機(jī)版）、北京市水土保持自動監(jiān)測子系統(tǒng)和北京市水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三個系統(tǒng)，建設(shè)基于GIS的網(wǎng)絡(luò)板北京市水土保持核心業(yè)務(wù)管理，在GIS功能上增加流域水系的拓?fù)潢P(guān)系等，在業(yè)務(wù)上增加開發(fā)建設(shè)項目管理、項目管理、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析及水土保持決策等功能，滿足現(xiàn)在水土保持工作管理的需求。 （三）北京市水土保持核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè) （1）建設(shè)任務(wù) A）統(tǒng)籌考慮北京市、區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)三級水土保持核心業(yè)務(wù)需求，建立北京市三級水土保持核心業(yè)務(wù)信息應(yīng)用與服務(wù)平臺框架； B）建成北京市、區(qū)縣兩級基于時空邏輯的水土流失、水土保持生態(tài)建設(shè)、預(yù)防監(jiān)督及其相關(guān)因素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫; C）開發(fā)適合市、區(qū)(縣)不同層次的水土保持業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)； D）建設(shè)水土保持決策支持系統(tǒng)； E）通過系統(tǒng)集成形成整體、統(tǒng)一的北京市水土保持核心業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)。 （2）設(shè)計原則 A）充分利用現(xiàn)有成果，有機(jī)集成； B）長短結(jié)合，統(tǒng)一設(shè)計，分步、分期實(shí)施； C）一個平臺，市、區(qū)縣和鄉(xiāng)鎮(zhèn)三級應(yīng)用； D）實(shí)現(xiàn)流域-行政邏輯管理； E）兼顧業(yè)務(wù)管理、專題分析和公眾服務(wù)； F）應(yīng)用與數(shù)據(jù)更新有機(jī)結(jié)合。 （3）北京市水土保持核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)框架 系統(tǒng)在北京水務(wù)信息平臺總體框架下建設(shè)，小流域?qū)I(yè)數(shù)據(jù)、水土保持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以海量數(shù)據(jù)管理、多源空間數(shù)據(jù)和專業(yè)數(shù)據(jù)的融合為手段，以網(wǎng)絡(luò)為依托，以標(biāo)準(zhǔn)、制度和安全體系為保障，以預(yù)防監(jiān)督、水土流失監(jiān)測、水土保持生態(tài)建設(shè)管理、水土保持項目管理等核心業(yè)務(wù)流程為主線，以支撐水土保持業(yè)務(wù)分析、管理、服務(wù)和決策為目標(biāo)，形成數(shù)據(jù)相對集中,應(yīng)用相對分散的貫穿市、區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)三級水土保持管理、決策支持和社會服務(wù)信息化體系。 （4）項目進(jìn)展 目前，該項目已列入北京市水務(wù)局2009年計劃任務(wù)，正在進(jìn)行項目初步設(shè)計和財政預(yù)算評審工作，預(yù)計2009年8月份就能完成項目前期工作。