水土保持監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)的探討

劉洋

【摘要】水土保持監(jiān)測(cè)可以為決策部門(mén)提供水土流失區(qū)域分布狀況、水土流失面積、流失量的年際變化情況、植被構(gòu)成等的第一手資料，便于決策部門(mén)充分掌握區(qū)域內(nèi)水土流失總體演變過(guò)程和規(guī)律并提出解決方案。筆者結(jié)合工作實(shí)際，對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)進(jìn)行相關(guān)探討。

【關(guān)鍵詞】水土保持監(jiān)測(cè)；方法；“3S”遙感技術(shù)

監(jiān)測(cè)作為水土保持的基礎(chǔ)性工作，是進(jìn)行水土保持決策的基本依據(jù)，水土保持監(jiān)測(cè)即出于保護(hù)人類(lèi)賴以生存的水土資源和生態(tài)環(huán)境，運(yùn)用多種可行的方法與技術(shù)，對(duì)水土流失的形成原因、數(shù)量、強(qiáng)度、危害程度、可行的防治措施及可能的成效等方面進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的過(guò)程。作為世界上水土流失最為嚴(yán)重的國(guó)家，我國(guó)當(dāng)前水土流失形成原因復(fù)雜、點(diǎn)多面廣且已經(jīng)危及到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家的生態(tài)環(huán)境安全。而作為水土保持的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，水土保持監(jiān)測(cè)可以為決策部門(mén)提供水土流失區(qū)域分布狀況、水土流失面積、流失量的年際變化情況、植被構(gòu)成等的第一手資料，便于決策部門(mén)充分掌握區(qū)域內(nèi)水土流失總體演變過(guò)程和規(guī)律，有針對(duì)性地提出解決對(duì)策。

1、水土保持監(jiān)測(cè)方法

1.1 氣象水文監(jiān)測(cè)

氣象水文監(jiān)測(cè)主要的監(jiān)測(cè)對(duì)象是水位、流量、泥沙量等氣象因子，而對(duì)降水、氣溫、風(fēng)速、濕度、水位、流量、泥沙等氣象因子主要進(jìn)行資料的搜集，一般不進(jìn)行單獨(dú)監(jiān)測(cè)。

1.2 水土流失因子監(jiān)測(cè)

進(jìn)行地形、地貌、建設(shè)項(xiàng)目占地面積（植被擾動(dòng)面積）、項(xiàng)目挖方面積、擾動(dòng)強(qiáng)度等水土流失因子監(jiān)測(cè)一般采用實(shí)地勘測(cè)、線路調(diào)查、地形測(cè)量等常規(guī)方法并輔之以GPS、GIS等跟蹤定位技術(shù)。具體而言，進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目占地面積（植被擾動(dòng)面積）、項(xiàng)目挖方面積監(jiān)測(cè)計(jì)算時(shí)，先查閱設(shè)計(jì)文件資料，在利用GPS、GIS等跟蹤定位技術(shù)對(duì)所監(jiān)測(cè)面積進(jìn)行跟蹤作業(yè)，并結(jié)合地形測(cè)量分析手段，對(duì)比核實(shí)。

將林地樹(shù)冠垂直投影面積與林地面積之比稱(chēng)為林地郁閉度，郁閉度是反映森林環(huán)境健康程度的重要指標(biāo)因子，也將其用于描述森林生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。按照聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的標(biāo)準(zhǔn)，D≥0.7的郁閉林為密林，0.2≤D≤0.69為中度郁閉，D<0.1～0.2為疏林。

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)林地郁閉度（荒地覆蓋度）可以按照下式進(jìn)行計(jì)算：

上式中：D是林地郁閉度（荒地覆蓋度）（%），fd是項(xiàng)目區(qū)面積（㎡），fe是項(xiàng)目區(qū)內(nèi)樹(shù)冠的垂直投影面積（㎡）。0≤D≤1。

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)林草植被覆蓋度按照下式計(jì)算：

上式中，C為林草植被覆蓋度指標(biāo)（%），f為項(xiàng)目區(qū)內(nèi)垂直投影面積（㎡），F(xiàn)為項(xiàng)目區(qū)總面積（㎡）。按照規(guī)定，喬木林樣方規(guī)格為60m×10m，灌木林樣方規(guī)格為10m×10m，草地樣方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為2m×2m。監(jiān)測(cè)中可以同時(shí)采用GPS和GIS定位技術(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的準(zhǔn)確位置、邊界進(jìn)行高精度定位，并結(jié)合實(shí)地調(diào)查、地形圖件和施工圖件等可得資料，以保證項(xiàng)目區(qū)占地面積、水土流失狀況信息的準(zhǔn)確可靠。

1.3 水土流失狀況監(jiān)測(cè)

水土流失狀況監(jiān)測(cè)主要是指對(duì)流失面積、程度及水土流失總量、危害程度、變動(dòng)趨勢(shì)和規(guī)律等進(jìn)行的監(jiān)測(cè)，水土流失狀況的監(jiān)測(cè)一般采用地面觀測(cè)法，最常用的是其中的簡(jiǎn)易小區(qū)觀測(cè)即沉砂池法，該方法主要用于棄渣場(chǎng)渣體的水土流失監(jiān)測(cè)。在采用混凝土（漿砌石紅磚）所圍成的矩形小區(qū)域內(nèi)，較低端安裝沉砂池與排水溝（其中沉砂池規(guī)格一般為長(zhǎng)×寬×高=2m×2m×2m，其擋墻厚度為0.3m，沉砂池泄水口規(guī)格為0.3m×0.3m），每次觀測(cè)時(shí)進(jìn)行溝槽內(nèi)土石物質(zhì)的晾干及稱(chēng)重，以此確定兩次觀測(cè)時(shí)間之間的土壤流失量。

2、水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)

隨著社會(huì)各界對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)的重視及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，監(jiān)測(cè)技術(shù)在不斷升級(jí)，特別是近年來(lái)地球信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷改進(jìn)提供了可能。

2.1 模型監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

理論界認(rèn)為必須對(duì)水土流失進(jìn)行定量化監(jiān)測(cè)與分析，而模型監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)正是這樣一種進(jìn)行水土流失環(huán)境危害評(píng)價(jià)并評(píng)估水土保持設(shè)施防治效益的定量化監(jiān)測(cè)技術(shù)。該技術(shù)在我國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)方面已經(jīng)得到廣泛運(yùn)用，如進(jìn)行破面、小流域水土流失及防治效果試驗(yàn)，并在黃土高原、東北、華北等不同類(lèi)型區(qū)域進(jìn)行水土流失預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型的實(shí)踐；對(duì)降雨徑流模型、土壤侵蝕模型和畜禽糞便污染模型進(jìn)行非點(diǎn)源污染模型模擬；基于水土保持學(xué)科的社會(huì)需求、科學(xué)需求等基礎(chǔ)上對(duì)土壤侵蝕模型重點(diǎn)進(jìn)行研究等。

2.2 “3S”遙感技術(shù)

上世紀(jì)九十年代末期，地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位科學(xué)（GPS）等技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展為水土流失監(jiān)測(cè)提供了精確的定位與信息分析工具，在此基礎(chǔ)上，人們將無(wú)線電高空測(cè)候技術(shù)（RS）和GIS、GPS等技術(shù)結(jié)合起來(lái)（即“3S”遙感技術(shù)）實(shí)現(xiàn)了水土流失及土壤侵蝕的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，其中，遙感技術(shù)和實(shí)時(shí)定位技術(shù)是獲得并更新地理信息系統(tǒng)的手段，而地理信息系統(tǒng)是存儲(chǔ)、管理水土流失信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)性平臺(tái)。

此外，“3S”技術(shù)還可以和地面遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)野外監(jiān)測(cè)工作的數(shù)字化、智能化和自動(dòng)化，大大簡(jiǎn)化水土保持監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，獲取的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一，將常規(guī)監(jiān)測(cè)手段與新技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，高效、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)，已經(jīng)成為水土流失監(jiān)測(cè)的重要手段之一。

2.3 開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)

開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)是近年來(lái)出現(xiàn)的一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響及水土流失的加劇影響甚重，越來(lái)越引起政府、理論界和社會(huì)公眾所關(guān)注。

對(duì)于位于大型江河湖海等地的開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目，考慮到其施工場(chǎng)地時(shí)空變化復(fù)雜、定期監(jiān)測(cè)較為困難等情況，故而不宜采用遙感觀測(cè)方法，應(yīng)該采用地面監(jiān)測(cè)、調(diào)查監(jiān)測(cè)等法，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)水土流失并采取有效措施。

3、結(jié)語(yǔ)

雖然當(dāng)前“3S”遙感技術(shù)在我國(guó)水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是我國(guó)水土保持學(xué)科起步晚、經(jīng)驗(yàn)少，還存在很多亟待解決的難題，例如水土保持監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的合理布置、自動(dòng)化觀測(cè)程度如何提高、縮小各種調(diào)查方法結(jié)果之間的差異、對(duì)水土流失和水土保持進(jìn)行合理評(píng)價(jià)等，在這些領(lǐng)域仍需加大研究力度，探索適合我國(guó)當(dāng)前實(shí)際情況的水土保持監(jiān)測(cè)模式。

參考文獻(xiàn)：

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