北京市水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與成效

路炳軍，袁愛萍，段淑懷

(北京市水土保持工作總站，北京 100038)

北京地處華北平原北端，全市總面積16410km2，其中山區(qū)面積10072km2，占全市總面積的 61.4%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全市有水土流失面積 4089km2。目前，水資源緊缺已成為制約北京經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，加快水土流失防治、促進(jìn)飲用水源保護(hù)，是新形勢(shì)對(duì)水土保持工作提出的新要求。為此，北京市提出了“以水源保護(hù)為中心，構(gòu)筑‘三道防線’，建設(shè)生態(tài)清潔小流域”的思路。如何更好地服務(wù)于生態(tài)建設(shè)，服務(wù)于水源保護(hù)，定量評(píng)估生態(tài)清潔小流域效益是新形勢(shì)對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)工作提出的新要求。自1999年以來(lái)，北京市積極探索，不斷拓寬監(jiān)測(cè)工作內(nèi)涵和外延，努力提高監(jiān)測(cè)工作科技含量，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)隊(duì)伍建設(shè)，建立了全市水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，形成了較為完善的監(jiān)測(cè)體系，取得了顯著成效。

1 新時(shí)期水土保持監(jiān)測(cè)的思路和目標(biāo)

通過(guò)定期遙感調(diào)查、地面定點(diǎn)水土流失觀測(cè)、野外調(diào)查、建立和推廣使用北京市土壤侵蝕模型、開展小流域水質(zhì)水量調(diào)查等，摸清水土流失狀況，掌握水土流失動(dòng)態(tài)及其發(fā)展趨勢(shì)，全面科學(xué)地評(píng)價(jià)生態(tài)清潔小流域效益，為北京市生態(tài)建設(shè)宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)首都飲用水源保護(hù)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

2 主要水土保持監(jiān)測(cè)工作開展情況

2.1 水土流失宏觀調(diào)查監(jiān)測(cè)

1999—2000年，利用“3S”等技術(shù)，進(jìn)行了全市水土流失基本情況調(diào)查，劃分了水土流失類型區(qū)，調(diào)查摸清了水土流失宏觀情況和水土流失治理情況，完成了第三次全國(guó)土壤侵蝕遙感調(diào)查北京市的調(diào)查任務(wù)。結(jié)合調(diào)查結(jié)果，完成北京市水土流失重點(diǎn)防治區(qū)劃分工作。

2007年，利用北京市1號(hào)小衛(wèi)星高分辨率影像資料，結(jié)合多年地面徑流小區(qū)觀測(cè)數(shù)據(jù)，完成了全市土壤侵蝕調(diào)查工作。

2.2 地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

根據(jù)水土流失類型、面積及其分布情況，選取代表性區(qū)域建設(shè)地面觀測(cè)站點(diǎn)。經(jīng)過(guò)近10年的建設(shè)和完善，目前已在全市 7個(gè)山區(qū)縣建立了11個(gè)坡地徑流場(chǎng)(163個(gè)坡地徑流小區(qū))和14個(gè)溝道控制站，覆蓋了五大流域和整個(gè)山區(qū)。在每個(gè)山區(qū)縣選擇治理后與未治理的小流域和治理前后的小流域進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)查監(jiān)測(cè)。目前，已經(jīng)形成了坡地徑流場(chǎng)—溝道控制站—小流域的地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。徑流場(chǎng)的基本觀測(cè)指標(biāo)有土壤理化性質(zhì)、降雨量、降雨強(qiáng)度、徑流量、泥沙量、土壤含水量等傳統(tǒng)水土流失觀測(cè)指標(biāo)，同時(shí)為滿足面源污染控制和水源保護(hù)的需要，拓寬水土流失監(jiān)測(cè)思路，增加總磷、總氮和COD等部分水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

從1999年開始連續(xù)觀測(cè)，目前已有降雨量、徑流量、泥沙含量等數(shù)據(jù)十幾萬(wàn)條。通過(guò)對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行分析、整理，探索侵蝕機(jī)理與規(guī)律，評(píng)價(jià)水土流失及面源污染現(xiàn)狀。

2.3 建設(shè)水土流失自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提高監(jiān)測(cè)水平和科技含量

為提高北京市水土流失監(jiān)測(cè)技術(shù)水平和科技含量，實(shí)現(xiàn)對(duì)水土流失動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，在密云石匣、延慶上辛莊、懷柔湯河口等3個(gè)坡地徑流場(chǎng)的23個(gè)重點(diǎn)坡面徑流小區(qū)和密云木頭峪等10個(gè)溝道控制站安裝自記雨量計(jì)、自動(dòng)采樣器、雷達(dá)水位計(jì)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了降雨、徑流、泥沙等指標(biāo)的自動(dòng)采集、GPRS傳輸、存儲(chǔ)和分析。

為了提高工作效率和數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，推進(jìn)水土流失監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳輸和入庫(kù)，配合前端自動(dòng)化采集系統(tǒng)的建設(shè)，開發(fā)研制了北京市水土流失監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的讀寫、接收、統(tǒng)計(jì)、處理、分析、傳遞、反饋和檢索等功能，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)、電話及 GPRS，實(shí)現(xiàn)了全市各監(jiān)測(cè)點(diǎn)自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)和人工觀測(cè)錄入數(shù)據(jù)兩類數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)上傳，并初步實(shí)現(xiàn)了北京市水土流失監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)網(wǎng)上管理。信息處理包括對(duì)監(jiān)測(cè)資料的匯總、整理、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和分析等，并利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳遞和交流，處理結(jié)果可以圖形和報(bào)表的形式提交。

2.4 基于“3S”技術(shù)的北京市水土保持生態(tài)環(huán)境管理信息系統(tǒng)

用1∶1萬(wàn)比例尺電子地形圖作底圖，運(yùn)用 GIS技術(shù)將北京山區(qū)劃分為547條小流域，并納入“北京市水利工程名稱代碼”體系進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化管理。北京市水土保持生態(tài)環(huán)境管理信息系統(tǒng)以小流域?yàn)樾畔⒐芾砘締卧?，?4個(gè)模塊組成，分別是數(shù)據(jù)管理模塊、圖形圖像管理模塊、計(jì)算模型模塊和小流域綜合治理規(guī)劃模塊，可按行政區(qū)域(北京市全市—各區(qū)縣—鄉(xiāng)鎮(zhèn)—小流域)和流域區(qū)域(北京市全市—5個(gè)一級(jí)流域—16個(gè)二級(jí)流域—547條小流域)進(jìn)行信息管理。

2.5 北京市土壤侵蝕模型的研發(fā)與推廣應(yīng)用

為了更好地定量預(yù)測(cè)水土流失狀況、評(píng)價(jià)水土流失防治效果、指導(dǎo)小流域綜合治理，市水土保持工作總站與北京師范大學(xué)于 2000年開始合作開展北京地區(qū)水土流失模型研究。歷時(shí)8年時(shí)間，在分析大量野外徑流小區(qū)觀測(cè)資料、雨量站點(diǎn)觀測(cè)資料和200多次人工模擬降雨試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，得到了土壤侵蝕模型主要影響因子的經(jīng)驗(yàn)值和估算公式，研制出全國(guó)第一個(gè)區(qū)域級(jí)土壤侵蝕模型。應(yīng)用北京市土壤侵蝕模型完成了密云縣水土流失現(xiàn)狀調(diào)查和水土保持效益定量評(píng)價(jià)，該模型將逐步應(yīng)用到小流域水土流失調(diào)查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和效益后評(píng)估等方面。

2.6 發(fā)布水土保持公報(bào)

以水土流失定位觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以全市監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)為依托，結(jié)合北京市土壤侵蝕模型，從 2000年起，北京市每年向社會(huì)發(fā)布了《北京市水土保持(監(jiān)測(cè))公報(bào)》。從 2004年起，7個(gè)山區(qū)縣每年均發(fā)布了區(qū)縣級(jí)水土保持公報(bào)。公報(bào)主要反映年度水土流失情況以及水土保持綜合防治效益，記載重要水土保持事件，為北京市水土保持和生態(tài)建設(shè)宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)。此外，每年汛期還有針對(duì)性地開展了暴雨后水土保持調(diào)查并及時(shí)發(fā)布調(diào)查報(bào)告。

3 經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)

3.1 以項(xiàng)目為依托，全面規(guī)劃，重點(diǎn)建設(shè)

根據(jù)北京市水土流失監(jiān)測(cè)工作的需要，于1999年完成了《北京市水土流失監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)規(guī)劃》，并報(bào)水利局及相關(guān)單位立項(xiàng);在規(guī)劃的基礎(chǔ)上，同年完成了《北京市水土流失監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)》。該項(xiàng)目由北京市水利局和財(cái)政局立項(xiàng)，項(xiàng)目實(shí)施期 8年，項(xiàng)目資金由水利建設(shè)基金水利設(shè)施維護(hù)管理費(fèi)用列支，為監(jiān)測(cè)工作提供了資金保障。目前，該項(xiàng)目已轉(zhuǎn)成常規(guī)性項(xiàng)目，每年監(jiān)測(cè)費(fèi)用約為200萬(wàn)元。

北京市每年開展生態(tài)清潔小流域建設(shè)工作，并將治理經(jīng)費(fèi)的0.6%用于生態(tài)清潔小流域水質(zhì)水量調(diào)查監(jiān)測(cè)工作。

3.2 明確職責(zé)，建立完善的三級(jí)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)

北京市水土流失監(jiān)測(cè)工作網(wǎng)絡(luò)由北京市水土流失監(jiān)測(cè)中心、區(qū)縣水土流失監(jiān)測(cè)站和監(jiān)測(cè)點(diǎn)三級(jí)構(gòu)成，各級(jí)監(jiān)測(cè)人員固定，工作職責(zé)明確，根據(jù)監(jiān)測(cè)任務(wù)分別簽訂責(zé)任書。

3.3 根據(jù)北京水資源的實(shí)際情況，水土流失監(jiān)測(cè)與面源污染監(jiān)測(cè)并重

目前北京水環(huán)境的主要矛盾為水污染問(wèn)題。山區(qū)面源污染嚴(yán)重，各面源污染物在水土流失的作用下影響地表水體。為此，將重要的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)(總磷、總氮、COD)納入水土流失監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，拓寬了水土流失監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，為北京山區(qū)面源污染防治和生態(tài)建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

3.4 加強(qiáng)水土流失監(jiān)測(cè)規(guī)范化建設(shè)和監(jiān)測(cè)設(shè)施的維護(hù)管理

以標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合北京市的具體情況，編制《北京市坡地徑流場(chǎng)觀測(cè)規(guī)范》、《北京市溝道控制站觀測(cè)規(guī)范》、《北京市坡地徑流場(chǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)小區(qū)觀測(cè)規(guī)范》、《自動(dòng)采樣器(I S C O 6712)使用規(guī)范》、《暴雨山洪后水土保持野外調(diào)查提綱》、《生態(tài)清潔小流域調(diào)查監(jiān)測(cè)規(guī)范》等有關(guān)技術(shù)規(guī)范，并結(jié)合實(shí)踐及時(shí)修訂。每年均對(duì)各區(qū)縣監(jiān)測(cè)技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)人員進(jìn)行集中培訓(xùn)，要求所有的觀測(cè)工作流程和管理制度符合觀測(cè)規(guī)范要求，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)設(shè)施的日常管理和維護(hù)，以確保監(jiān)測(cè)工作正常運(yùn)行。

3.5 廣泛開展國(guó)內(nèi)外技術(shù)交流與合作

充分發(fā)揮首都科技優(yōu)勢(shì)，與高等院校及科研院所聯(lián)合開展了一系列科研項(xiàng)目，提高了水土保持監(jiān)測(cè)工作水平和科技含量。如與北京師范大學(xué)聯(lián)合開展了北京山區(qū)水土流失模型研究，與清華大學(xué)合作開展了基于“3S”技術(shù)的北京市水土保持生態(tài)環(huán)境管理信息系統(tǒng)研究，與多所科研院所聯(lián)合開展了密云水庫(kù)上游水土流失綜合防治技術(shù)研究與示范，與市農(nóng)業(yè)局合作開展了坡耕地面源污染監(jiān)測(cè)等。

在加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)科研院所合作的同時(shí)，還加強(qiáng)了與兄弟省市的交流，積極與臺(tái)灣水土保持有關(guān)機(jī)構(gòu)交流。此外，近年來(lái)還與美國(guó)、德國(guó)、澳大利亞等國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)建立了協(xié)作關(guān)系并開展了交流與合作，這些對(duì)北京市水土流失監(jiān)測(cè)工作起到了積極的推動(dòng)作用。

3.6 以監(jiān)測(cè)站點(diǎn)為依托，建設(shè)水土保持科技示范園

依托監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，結(jié)合水土保持工程項(xiàng)目，建設(shè)和完善了門頭溝龍鳳嶺、延慶上辛莊、密云石匣等一批水土保持科技示范園。水土保持科技示范園一方面作為科學(xué)試驗(yàn)和技術(shù)引進(jìn)的研究基地和平臺(tái)，促進(jìn)了產(chǎn)、學(xué)、研的緊密結(jié)合;另一方面作為水土保持戶外教室和科普宣傳基地，為提高大中小學(xué)生和社會(huì)公眾的水土保持和環(huán)境保護(hù)意識(shí)發(fā)揮了重要作用。

3.7 注重人才培養(yǎng)

結(jié)合監(jiān)測(cè)工作，通過(guò)培訓(xùn)考察等，培養(yǎng)技術(shù)人才。定期舉辦觀測(cè)人員汛期觀測(cè)技術(shù)、小流域劃分、監(jiān)測(cè)設(shè)備使用、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、“3S”技術(shù)管理系統(tǒng)、資料整編等培訓(xùn)班，并組織監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)考察團(tuán)赴國(guó)內(nèi)外考察與交流，加強(qiáng)人才培養(yǎng)。

4 下一步工作計(jì)劃

4.1 不斷完善水土保持監(jiān)測(cè)體系和內(nèi)容

在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展監(jiān)測(cè)范圍和監(jiān)測(cè)內(nèi)容，加強(qiáng)與相關(guān)部門合作，不斷完善水土保持監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，更好地為北京市水源保護(hù)和生態(tài)清潔小流域建設(shè)服務(wù)，為各級(jí)政府部門生態(tài)建設(shè)宏觀決策提供依據(jù)。

4.2 加強(qiáng)對(duì)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失監(jiān)測(cè)的監(jiān)督與指導(dǎo)

按照《中華人民共和國(guó)水土保持法》、《水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)定》的要求，結(jié)合水土保持監(jiān)督管理工作，加強(qiáng)對(duì)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)工作的監(jiān)督與指導(dǎo)，促進(jìn)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案的有效實(shí)施。

4.3 加強(qiáng)土壤侵蝕模型的推廣應(yīng)用

目前，北京市土壤侵蝕模型已經(jīng)成功問(wèn)世，并完成了密云縣水土流失調(diào)查(網(wǎng)格法、抽樣法)，下一步將在全市開展水土流失調(diào)查，以得到北京土壤侵蝕的空間分布狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)全市水土流失的定量評(píng)價(jià)，并逐步將該模型應(yīng)用到小流域水土流失調(diào)查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和效益后評(píng)估等方面。