淺析全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)方案

趙　院,馬力剛

(1.水利部 水土保持監(jiān)測(cè)中心，北京 100053；2.湖北省水土保持監(jiān)測(cè)中心，湖北 武漢 430071)

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淺析全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)方案

趙院1,馬力剛2

(1.水利部 水土保持監(jiān)測(cè)中心，北京 100053；2.湖北省水土保持監(jiān)測(cè)中心，湖北 武漢 430071)

[摘要]水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)的科學(xué)合理性直接關(guān)系到水土流失規(guī)律及趨勢(shì)的分析和預(yù)測(cè)，涉及水土保持監(jiān)測(cè)的戰(zhàn)略發(fā)展全局和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益。在分析水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)組成和監(jiān)測(cè)點(diǎn)分類的基礎(chǔ)上，根據(jù)全國(guó)水土保持區(qū)劃結(jié)果，按照代表性、重點(diǎn)突出、分層布設(shè)、利用現(xiàn)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)原則，提出在全國(guó)建設(shè)50個(gè)重要水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)、734個(gè)一般水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)和75 846個(gè)野外調(diào)查單元的規(guī)劃方案，并從區(qū)域代表性、密度合理性和功能評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了合理性分析。

水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)是水土保持監(jiān)測(cè)工作的基礎(chǔ)，承擔(dān)著第一手資料的采集、整匯編等任務(wù)，其布設(shè)的科學(xué)合理性直接關(guān)系到水土流失規(guī)律及趨勢(shì)的分析和預(yù)測(cè)，涉及水土保持監(jiān)測(cè)的戰(zhàn)略發(fā)展全局和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益。通過(guò)全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)工程建設(shè)，全國(guó)已建成了735個(gè)水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在第一次全國(guó)水利普查水土保持情況普查中，全國(guó)又布設(shè)了33 966個(gè)野外調(diào)查單元。這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)和野外調(diào)查單元在水土保持普查、水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮了重要作用。2012年，水利部組織有關(guān)單位和專家在大量實(shí)地調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，完成了第一次全國(guó)水土保持區(qū)劃，將全國(guó)劃分為8個(gè)一級(jí)區(qū)、40個(gè)二級(jí)區(qū)、115個(gè)三級(jí)區(qū)(不含港澳臺(tái)地區(qū))。根據(jù)全國(guó)水土保持區(qū)劃結(jié)果和水土保持監(jiān)測(cè)事業(yè)發(fā)展的需求，對(duì)全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布局進(jìn)行優(yōu)化和功能進(jìn)行梳理是全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)規(guī)劃編制的一項(xiàng)主要任務(wù)。

1監(jiān)測(cè)站網(wǎng)組成及監(jiān)測(cè)點(diǎn)分類

水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)是指為掌握和評(píng)價(jià)水土流失狀況及其變化趨勢(shì)，科學(xué)評(píng)價(jià)水土流失防治效果，經(jīng)科學(xué)布局的坡面徑流場(chǎng)、小流域控制站和宜利用水文站等。野外調(diào)查單元是在開(kāi)展水土保持調(diào)查時(shí)，采取分層抽樣與系統(tǒng)抽樣相結(jié)合的方法確定的閉合小流域或集水區(qū)，面積一般為0.2～3.0 km2。

水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為基本水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)和專項(xiàng)水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)?；舅帘３直O(jiān)測(cè)點(diǎn)是指按照統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)立的，對(duì)水土流失影響因子、狀況、危害及其防治情況進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，按照重要性可分為重要水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)和一般水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)。重要水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)是指布設(shè)在國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，具有區(qū)域典型性、代表性、一定示范帶動(dòng)作用的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。一般水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)是指布設(shè)在不同水土流失類型區(qū)，具有一定典型性和代表性的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。專項(xiàng)水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)是指為監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)水土保持重點(diǎn)工程、生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持情況而專門設(shè)立的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。由于專項(xiàng)水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)是為專門的工程項(xiàng)目服務(wù)，所以不將其納入全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)一并規(guī)劃，但其運(yùn)行應(yīng)納入全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)一并管理。

2監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)原則

綜合考慮全國(guó)水土保持區(qū)劃、水土流失狀況、水土保持監(jiān)測(cè)工作的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)階段水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)運(yùn)行管理方式，確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)原則如下：

(1)代表性原則。能夠代表不同區(qū)域的水土流失狀況和主要特征，能夠反映出區(qū)域內(nèi)地貌類型、土壤類型、植被類型、氣候類型等影響水土流失因素的特征。按照全國(guó)水土保持區(qū)劃劃分的8個(gè)一級(jí)區(qū)、40個(gè)二級(jí)區(qū)、115個(gè)三級(jí)區(qū)進(jìn)行布設(shè)，保證每個(gè)三級(jí)區(qū)至少有1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

(2)重點(diǎn)突出原則。水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)和生態(tài)敏感區(qū)要適當(dāng)加大監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)密度，平原區(qū)等水土流失不嚴(yán)重的區(qū)域要適當(dāng)降低布設(shè)密度。

(3)分層布設(shè)原則。重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)以控制全國(guó)8個(gè)一級(jí)區(qū)和40個(gè)二級(jí)區(qū)為主，用于全國(guó)大尺度的水土保持狀況監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)。一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)以控制全國(guó)115個(gè)三級(jí)區(qū)為主，用于區(qū)域的水土保持狀況監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)。

(4)利用現(xiàn)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)原則。利用現(xiàn)有的水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)，包括相關(guān)大專院校、科研院所布設(shè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并注重與水文站網(wǎng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享，避免重復(fù)投資和重復(fù)建設(shè)。

3監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)方案和功能分析

水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)的主要任務(wù)是根據(jù)水土保持區(qū)劃、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的類型，進(jìn)行最優(yōu)的站網(wǎng)布局，使不同功能的站點(diǎn)在數(shù)量上、空間上相互搭配，提高監(jiān)測(cè)效率和監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)水平。這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)在開(kāi)展一般性常規(guī)觀測(cè)的同時(shí)，針對(duì)所處三級(jí)區(qū)的生態(tài)維護(hù)、土壤保持、防風(fēng)固沙、保土蓄水、水質(zhì)維護(hù)、人居環(huán)境維護(hù)等水土保持功能，開(kāi)展相應(yīng)的水土保持基本功能監(jiān)測(cè)活動(dòng)，為水土保持宏觀決策提供依據(jù)。重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)全面實(shí)現(xiàn)固態(tài)化存儲(chǔ)，能及時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞〖?jí)水土保持監(jiān)測(cè)總站、流域機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)中心站和水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心。一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)要逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)和觀測(cè)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期自記、固態(tài)存儲(chǔ)、自動(dòng)傳輸。根據(jù)確定的布設(shè)原則，全國(guó)規(guī)劃建設(shè)784個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和75 846個(gè)野外調(diào)查單元。

3.1重要水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)

重要水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)是為增強(qiáng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的整體功能，提高監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)水平而設(shè)立的，以控制全國(guó)水土保持區(qū)劃二級(jí)區(qū)為尺度范圍，主要是基于自動(dòng)化觀測(cè)、信息化處理的高水平、高標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備最全、監(jiān)測(cè)尺度最廣、監(jiān)測(cè)手段自動(dòng)化程度最高、監(jiān)測(cè)方法最先進(jìn)。一般布設(shè)在國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，具有區(qū)域典型性、代表性和一定示范帶動(dòng)作用，以提高監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)水平，促進(jìn)水土保持信息化建設(shè)。依據(jù)全國(guó)水土保持區(qū)劃，每個(gè)二級(jí)區(qū)至少布設(shè)1個(gè)重要水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)。同時(shí)，考慮全國(guó)水土保持行政管理體制的特點(diǎn)，每個(gè)省份至少布設(shè)1個(gè)重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)。若一個(gè)二級(jí)區(qū)涉及多個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)，則每個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)至少布設(shè)1個(gè)重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)，保證每個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)涉及的二級(jí)區(qū)都有1個(gè)重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)以上需求，全國(guó)規(guī)劃布設(shè)重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)50個(gè)，其中：水力侵蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)43個(gè)，風(fēng)力侵蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)5個(gè)，凍融侵蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)2個(gè)；利用已有的45個(gè)，新建5個(gè)。詳見(jiàn)表1。

表1　全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)規(guī)劃結(jié)果　 個(gè)

3.2一般水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)

一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)是為提高全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)整體監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)精度與水平，依托現(xiàn)有水土保持監(jiān)測(cè)站(點(diǎn))標(biāo)準(zhǔn)改建或新建的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。一般水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量最多，分布最廣，以控制全國(guó)水土保持區(qū)劃三級(jí)區(qū)為尺度范圍，主要布設(shè)在土壤侵蝕嚴(yán)重的縣(市、旗、區(qū))，是全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的主要數(shù)據(jù)來(lái)源。依據(jù)全國(guó)水土保持區(qū)劃，每個(gè)三級(jí)區(qū)至少布設(shè)1個(gè)一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)?？紤]全國(guó)水土保持行政管理體制的特點(diǎn)，若一個(gè)三級(jí)區(qū)涉及多個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)，則每個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)至少布設(shè)1個(gè)一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)，保證每個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)涉及的三級(jí)區(qū)內(nèi)都有1個(gè)一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)。一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)先布設(shè)在水土流失嚴(yán)重的縣(市、旗、區(qū))，以保證監(jiān)測(cè)成果的完整性和代表性。對(duì)于水蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)，要求監(jiān)測(cè)尺度覆蓋標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)、自然坡面、小流域等尺度，且層層嵌套。同時(shí)，將流域內(nèi)水土流失較為嚴(yán)重且分布在三級(jí)區(qū)內(nèi)的主要水文站納入水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)。根據(jù)以上需求，全國(guó)規(guī)劃建設(shè)一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)734個(gè)，其中：水力侵蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)693個(gè)(含水文站點(diǎn)255個(gè))，風(fēng)力侵蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)28個(gè)，凍融侵蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)4個(gè)，混合侵蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)9個(gè)；利用已有的690個(gè)，新建44個(gè)。見(jiàn)表1。

3.3野外調(diào)查單元

采用分層劃分的方法，分4級(jí)劃分抽樣區(qū)，第一級(jí)縣級(jí)抽樣區(qū)(50 km×50 km)、第二級(jí)鄉(xiāng)級(jí)抽樣區(qū)(10 km×10 km)、第三級(jí)抽樣控制區(qū)(5 km×5 km)、第四級(jí)基本抽樣單元(小流域或1 km×1 km集水區(qū))。在第三級(jí)網(wǎng)格的基礎(chǔ)上劃分1 km×1 km網(wǎng)格，然后在這個(gè)網(wǎng)格內(nèi)選取面積0.2～3.0 km2的調(diào)查單元。各級(jí)抽樣區(qū)域依據(jù)公里網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分依據(jù)高斯-克呂格投影分帶方法，將全國(guó)分成22個(gè)3°分帶(24～45帶)。在四級(jí)基本調(diào)查單元上，按合理的抽樣密度進(jìn)行抽樣，確定每個(gè)5 km×5 km的控制區(qū)有一個(gè)野外調(diào)查單元。在綜合分析全國(guó)水土流失及其防治情況的基礎(chǔ)上，根據(jù)水土保持事業(yè)的發(fā)展，水土保持野外調(diào)查單元按全國(guó)公里網(wǎng)格布局，水土流失重點(diǎn)治理區(qū)抽樣密度為4%，重點(diǎn)預(yù)防區(qū)抽樣密度為1%，其他地區(qū)抽樣密度為0.25%。規(guī)劃布設(shè)野外調(diào)查單元75 846個(gè)，其中水力侵蝕區(qū)68 155個(gè)、風(fēng)力侵蝕區(qū)4 924個(gè)、凍融侵蝕區(qū)2 767個(gè)。詳見(jiàn)表2。

4監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)合理性分析

4.1區(qū)域代表性分析

本規(guī)劃確定的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)涵蓋了除港澳臺(tái)地區(qū)外的所有省(自治區(qū)、直轄市)，覆蓋了全國(guó)8個(gè)一級(jí)區(qū)、40個(gè)二級(jí)區(qū)和115個(gè)三級(jí)區(qū)。

4.2密度合理性分析

本規(guī)劃確定的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)從省級(jí)行政區(qū)劃來(lái)看，山西、陜西、甘肅、四川、內(nèi)蒙古監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量較多，上海、天津、海南監(jiān)測(cè)點(diǎn)較少。監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布密度與區(qū)域水土流失嚴(yán)重程度基本保持一致。通過(guò)優(yōu)化調(diào)整，土壤侵蝕面積大且嚴(yán)重的區(qū)域，監(jiān)測(cè)點(diǎn)密度普遍增高；土壤侵蝕面積小、水土流失不嚴(yán)重的區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)密度較低，整體上符合土壤侵蝕的分布規(guī)律。

表2　全國(guó)水土流失野外調(diào)查單元規(guī)劃結(jié)果　 個(gè)

4.3功能評(píng)價(jià)分析

本規(guī)劃確定的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)在觀測(cè)尺度上，由傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)觀測(cè)為主逐步向徑流小區(qū)、自然坡面、重要支流水文站、小流域控制站組成的系統(tǒng)性觀測(cè)方向轉(zhuǎn)變。監(jiān)測(cè)點(diǎn)由單一的監(jiān)測(cè)方向逐步向監(jiān)測(cè)與科研并重的方向轉(zhuǎn)變， 尤其是50個(gè)重要水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)都已具備一定的科研條件，為開(kāi)展科學(xué)研究提供了平臺(tái)。把水文站點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可進(jìn)一步深化水土保持部門與水文部門的合作，積極探索水文觀測(cè)數(shù)據(jù)在水土保持監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，為提高水土保持監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)水平提供了可能。

(責(zé)任編輯孫占鋒)

[中圖分類號(hào)]S157

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]C

[文章編號(hào)]1000-0941(2016)01-0023-03

[作者簡(jiǎn)介]趙院(1970—) ，男，陜西三原縣人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事水土保持規(guī)劃、監(jiān)測(cè)和信息化管理等工作。

[收稿日期]2015-10-28

[關(guān)鍵詞]水土保持；監(jiān)測(cè)站網(wǎng)；布局