北桑坪徑流場(chǎng)水土保持監(jiān)測(cè)成果分析與建議

安林萍

（晉城市水利局水土保持監(jiān)督監(jiān)測(cè)總站）

1 徑流監(jiān)測(cè)場(chǎng)基本情況

北桑坪水土保持徑流監(jiān)測(cè)場(chǎng)，位于晉城市澤州縣金村鎮(zhèn)北桑坪村南邊，距晉城市4 km，屬水利部水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)之一。監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在地屬黃河流域沁河水系，土壤侵蝕類型以水蝕為主。地貌類型按全國(guó)水土保持三級(jí)區(qū)劃，一級(jí)區(qū)屬于西北黃土高原區(qū)，二級(jí)區(qū)屬于汾渭及晉城丘陵階地區(qū)，三級(jí)區(qū)屬于晉南丘陵階地保土蓄水區(qū)。從防治分區(qū)看，徑流監(jiān)測(cè)場(chǎng)所在區(qū)域?yàn)閲?guó)家水土保持重點(diǎn)治理區(qū)。區(qū)域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫11.7℃，年≥10℃積溫4 100-4 400℃；年均降水量628.3 mm，主要分布在5-9月；年均蒸發(fā)量1 812 mm，為年均降水量的2.9倍；年均日照時(shí)數(shù)2 393.8 h，年均日照率為54%；無(wú)霜期198 d。

該徑流場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)建設(shè)二期工程，由晉城市水利局水土保持監(jiān)督監(jiān)測(cè)總站具體負(fù)責(zé)建設(shè)、管理和運(yùn)行。始建于2011年，2012年建成并通過(guò)了省水利廳和黃委會(huì)組織的驗(yàn)收，2013年正式開(kāi)始監(jiān)測(cè)運(yùn)行。徑流場(chǎng)監(jiān)測(cè)代碼為DA1421614110。

2 徑流監(jiān)測(cè)場(chǎng)設(shè)施布設(shè)

徑流場(chǎng)布設(shè)在所在小流域具有代表性的坡面上，坡向?yàn)槲髂?。土壤類型為山地褐土，土層厚?0-90 cm。徑流場(chǎng)共設(shè)6個(gè)監(jiān)測(cè)小區(qū)，坡度分別為11°、13°和15°，每種坡度各設(shè)2個(gè)小區(qū)，面積為5 m×20 m（投影）的標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)。措施類型分別為：sxzz001區(qū)，梯田+農(nóng)作物（玉米），坡度11°；sxzz002區(qū)，坡地+自然草地，坡度11°；sxzz003區(qū)，坡地+自然草地，坡度13°；sxzz004區(qū)，荒草地（白羊草、蒿草）+水平階整地，坡度13°；sxzz005區(qū)，荒草地（白羊草、蒿草），坡度15°；sxzz006區(qū)，塊狀整地+雪松，坡度15°。

小區(qū)邊界采用磚砌圍埂，基礎(chǔ)埋深30 cm，地面以上20 cm。小區(qū)之間設(shè)有1.0 m隔離帶，并設(shè)有臺(tái)階式人行工作道路。小區(qū)上部設(shè)有排水溝，以防止降雨徑流進(jìn)入影響觀測(cè)結(jié)果；小區(qū)下部設(shè)有集流槽、輸水管、分流桶和集流桶等設(shè)施。分流桶和集流桶均為鐵皮制作，圓柱型結(jié)構(gòu)，直徑600 mm，高度850 mm。分流桶周圍設(shè)有直徑10 mm的10個(gè)排水孔，孔高600 mm。溢流由分流桶中間孔導(dǎo)入下一級(jí)集流桶中，桶底設(shè)放水孔，由閥門進(jìn)行控制。分流桶、集流桶頂部，均加蓋。

3 徑流泥沙監(jiān)測(cè)方法和時(shí)段

3.1 監(jiān)測(cè)方法

3.1.1 降水量

采用自記雨量監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)，由太陽(yáng)能電池板不間斷供電，不受電源條件限制，1 h自動(dòng)記錄一次，可以通過(guò)降雨實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)次降水量、降雨歷時(shí)、雨強(qiáng)、雨頻等指標(biāo)。

3.1.2 土壤含水量

土壤含水量監(jiān)測(cè)設(shè)備和自記雨量監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)為一體，可自記土壤水分狀況，每2 min記錄一次，可以通過(guò)每次降雨前后的土壤含水量數(shù)據(jù)變化，更加準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)降雨徑流的形成及過(guò)程。

3.1.3 徑流量

每次產(chǎn)流降雨結(jié)束后，按監(jiān)測(cè)小區(qū)對(duì)分流桶和集流桶的水位進(jìn)行量測(cè)，然后計(jì)算求得次徑流量。將一年中每次徑流量累加，得年徑流量。將年徑流量換算成mm，即得年徑流深。

3.1.4 含沙量

每次產(chǎn)流降雨結(jié)束后，按監(jiān)測(cè)小區(qū)對(duì)分流桶和集流桶進(jìn)行泥沙取樣，每桶各取2個(gè)樣，并對(duì)所采樣品進(jìn)行編號(hào)。樣品帶回室內(nèi)，通過(guò)量測(cè)、過(guò)濾、烘干和稱重，計(jì)算求得次降雨徑流含沙量，根據(jù)徑流含沙量與徑流量計(jì)算出次降雨侵蝕產(chǎn)沙量。將一年中每次降雨侵蝕產(chǎn)沙量累加，得年降雨侵蝕產(chǎn)沙量。然后根據(jù)小區(qū)面積和年降雨侵蝕產(chǎn)沙量，計(jì)算年土壤侵蝕模數(shù)。

3.1.5 植被蓋度

對(duì)喬木林郁閉度、人工草地蓋度和自然荒草地蓋度，采用照片量測(cè)法和實(shí)地調(diào)查法，每10 d觀測(cè)1次，取平均值為當(dāng)月蓋度。

3.2 監(jiān)測(cè)時(shí)段

根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域的降雨分布特點(diǎn)，從5月份開(kāi)始，到10月份結(jié)束，每年的監(jiān)測(cè)時(shí)段均為5-10月。

4 徑流泥沙監(jiān)測(cè)成果與分析

4.1 監(jiān)測(cè)成果

將2013-2015年間的監(jiān)測(cè)成果，整理成表1。

表1 近三年水土保持監(jiān)測(cè)成果表

4.2 監(jiān)測(cè)成果分析

4.2.1 產(chǎn)流降雨量

從表1可以看出，2013-2015年間，年最大產(chǎn)流降雨量為303.1 mm，年最小產(chǎn)流降雨量為152.3 mm，產(chǎn)流降雨量平均值為235.4 mm。

4.2.2 徑流深

從表1可以看出，2013-2015年間，年徑流深與年產(chǎn)流降雨量的關(guān)系不明顯。2013年產(chǎn)流降雨量為152.3 mm，各小區(qū)觀測(cè)的徑流深為2.13-44.79 mm；2014年產(chǎn)流降雨量為250.9 mm，是2013年的1.65倍，但是，各小區(qū)觀測(cè)的徑流深僅為1.99-2.80 mm；2015年產(chǎn)流降雨量為303.1 mm，是2013年的1.99倍，2014年的1.21倍，但是，各小區(qū)觀測(cè)的徑流深僅為0.89-2.81 mm。似乎表現(xiàn)為年產(chǎn)流降雨量越大，年徑流深越小，不符合常理。但從不同措施小區(qū)來(lái)看，還是表現(xiàn)出了一定的差異。2013年，同為11°坡地，修梯田后比自然恢復(fù)植被，徑流深減小3.19 mm，保水率達(dá)59.96%；同為15°坡地，魚(yú)鱗坑整地造林后比自然恢復(fù)植被，徑流深減小36.25 mm，保水率達(dá)80.93%。

4.2.3 土壤侵蝕模數(shù)

從表1可以看出，2013-2015年間，年土壤侵蝕模數(shù)與年產(chǎn)流降雨量、年徑流深的關(guān)系不明顯，總體土壤侵蝕模數(shù)值偏小。但從2013年的觀測(cè)結(jié)果看，年土壤侵蝕模數(shù)與年徑流深呈明顯的正相關(guān)，年徑流深越大土壤侵蝕模數(shù)也越大，符合自然規(guī)律。

5 年際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相關(guān)性不明顯原因分析

5.1 小區(qū)土體發(fā)生不均勻沉陷

建設(shè)徑流小區(qū)時(shí)，為了人為控制地面坡度，采用了人工回填造地，小區(qū)的土體原本就不是自然狀態(tài)?；靥钔翂簩?shí)程度不夠，隨后發(fā)生自然沉陷，沉陷小區(qū)田面低于邊沿10 cm左右，一般的降雨根本產(chǎn)生不了徑流。從2014年開(kāi)始，出現(xiàn)了小區(qū)上部表土被沖刷，侵蝕土壤沉積在小區(qū)中部；同時(shí)，上部地表高度由于沉陷，各小區(qū)相對(duì)剛建設(shè)的時(shí)候分別下降了20 cm、30 cm、25 cm、40 cm、25 cm和25 cm。

5.2 降雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備單一沒(méi)有比對(duì)

由于監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)條件出現(xiàn)問(wèn)題，加之降雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備只是單一的自動(dòng)化設(shè)備，監(jiān)測(cè)結(jié)果沒(méi)有相應(yīng)的比對(duì)，究竟觀測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況的偏差有多大，并不清楚，這也可能是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相關(guān)性不明顯的原因之一。

5.3 實(shí)地監(jiān)測(cè)人員素質(zhì)不高經(jīng)驗(yàn)不足

實(shí)地駐點(diǎn)監(jiān)測(cè)人員大都是臨時(shí)聘用的，科學(xué)文化水平較低，素質(zhì)較差，也沒(méi)有經(jīng)過(guò)正規(guī)的監(jiān)測(cè)培訓(xùn)，觀測(cè)數(shù)據(jù)本身可能就存在著一定的問(wèn)題。室內(nèi)數(shù)據(jù)分析人員多是新手，理論與實(shí)際操作能力經(jīng)驗(yàn)不足，難免會(huì)出現(xiàn)一定的謬誤，這也可能是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相關(guān)性不明顯的一個(gè)原因。

6 對(duì)搞好水土保持監(jiān)測(cè)的建議

水土保持監(jiān)測(cè)是防治水土流失的基礎(chǔ)性工作，是水土保持法律法規(guī)所賦予水土保持部門的基本職責(zé)，對(duì)于及時(shí)掌握水土流失及其防治動(dòng)態(tài)，為水土保持預(yù)防監(jiān)督、綜合治理、生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供可靠信息，貫徹落實(shí)水土保持法規(guī)，加強(qiáng)國(guó)家和地方政府對(duì)水土流失的宏觀監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策，進(jìn)一步搞好水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)，推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展、和諧發(fā)展，形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的空間格局，均有著極其重要的意義。為此建議：

6.1 扎實(shí)搞好監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

徑流小區(qū)、觀測(cè)斷面等設(shè)施，是水土保持監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)設(shè)施，必須扎實(shí)搞好。一是根據(jù)水土流失分區(qū)與防治需要，合理布設(shè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)；二是選擇適宜的監(jiān)測(cè)設(shè)施，搞好基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，盡最大可能將監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)在原狀土基上，若需回填時(shí)必須上下土質(zhì)一致，將土體壓實(shí)至接近原狀土自然狀態(tài)。

6.2 配置宜操作的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備

目前，水土保持監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備種類較多，性能差異也較大。要通過(guò)廣泛調(diào)研，購(gòu)置適宜本地使用的、其他地區(qū)使用效果良好的監(jiān)測(cè)儀器，切不要貪大求洋，盲目引進(jìn)遙測(cè)等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器。

6.3 奮力提高監(jiān)測(cè)人員的素質(zhì)與實(shí)際操作能力

實(shí)地駐點(diǎn)監(jiān)測(cè)人員，最好是配置專業(yè)技術(shù)人員，盡可能不要臨時(shí)聘用。對(duì)確需臨時(shí)聘用的人員，要進(jìn)行好監(jiān)測(cè)理論技術(shù)交底，并要由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富者實(shí)地手把手地培訓(xùn)指導(dǎo)。對(duì)所有參加實(shí)地監(jiān)測(cè)的人員，都要進(jìn)行定期或不定期的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，以了解水土保持監(jiān)測(cè)理論動(dòng)態(tài)與新技術(shù)、新方法、新設(shè)備。