湯峪河流域徑流小區(qū)水土保持監(jiān)測點(diǎn)2017—2019年監(jiān)測結(jié)果分析

陳 炳，王 苗，姚會(huì)恩，緱建軍，毛應(yīng)強(qiáng)

(1.天水市水務(wù)局 水土保持總站，甘肅 天水 741000； 2.甘肅省水利廳 水土保持局，甘肅 蘭州 730000；3.清水縣水務(wù)局 水土保持站，甘肅 清水 741400)

湯峪河流域徑流小區(qū)水土保持監(jiān)測點(diǎn)(以下簡稱“監(jiān)測點(diǎn)”)是2008年由水利部水土保持監(jiān)測中心批準(zhǔn)建設(shè)的，在甘肅省內(nèi)的布設(shè)編號為“甘-23”。由于湯峪河流域在寧南隴東丘陵溝壑區(qū)具有典型代表性，清水縣水保站領(lǐng)導(dǎo)重視、職工專業(yè)技術(shù)過硬，有使用權(quán)50年的劃撥土地，氣候氣象、土壤地質(zhì)、地形地貌、坡度等符合監(jiān)測點(diǎn)建設(shè)立項(xiàng)條件,因此選擇在湯峪河流域內(nèi)建設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。湯峪河流域地處秦祁地槽褶皺帶的東延部位，流域內(nèi)土壤主要有褐土、黃綿土、紅土，植被以刺槐、楊樹、馬尾松、沙棘、蒿類等為主，年日照時(shí)數(shù)2 076.9 h，≥10 ℃年積溫2 835～2 894 ℃，日平均氣溫8.3～9.3 ℃，年平均降水量515～584 mm，年無霜期160～180 d。監(jiān)測點(diǎn)地處清水縣永清鎮(zhèn)暖灣村，距清水縣城9 km，地理坐標(biāo)為34°42′50″N、106°15′42″E。

監(jiān)測點(diǎn)自2012年運(yùn)行以來，獲得了大量監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過對同一坡度不同植被措施的標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)的蓄水保土效應(yīng)進(jìn)行觀測，希望能為寧南隴東丘陵溝壑區(qū)水土流失治理措施和蓄水保土效益的確定提供數(shù)據(jù)支持。

1 監(jiān)測點(diǎn)徑流小區(qū)布設(shè)

監(jiān)測點(diǎn)徑流小區(qū)于2008年完成初步設(shè)計(jì)，2011年底竣工，布設(shè)基本思路是對相同坡度不同植被措施下標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)的蓄水保土效應(yīng)進(jìn)行觀測。小區(qū)投影坡長20 m、寬度5 m、面積100 m2，坡度15°。在每個(gè)小區(qū)下建集流池3個(gè)，規(guī)格為1 m×1 m×1.5 m，集流池之間用分流槽連通。其中：1#小區(qū)為人工草小區(qū)，種植三葉草；2#小區(qū)為灌喬混交小區(qū)，種植紅葉李、連翹；3#小區(qū)為裸地小區(qū)(對照)，原坡面；4#小區(qū)為灌木小區(qū)，栽植連翹；5#小區(qū)為喬木小區(qū)，種植紅葉李。監(jiān)測點(diǎn)還建有自動(dòng)氣象站1座，與小區(qū)同步建成，配備雨量筒等觀測設(shè)備。

2 監(jiān)測內(nèi)容

監(jiān)測點(diǎn)主要是運(yùn)用多種技術(shù)手段對水土流失的成因、數(shù)量、強(qiáng)度、影響范圍、危害及其防治成效等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測與評價(jià)。主要監(jiān)測內(nèi)容有氣象因子(降水)、徑流泥沙、田間管理、土壤含水量和植被覆蓋度/郁閉度等，其中降水為全年觀測，土壤含水量和植被覆蓋度觀測期為4—10月，徑流泥沙為汛期觀測。

(1)氣象因子。采用自動(dòng)氣象站進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括風(fēng)向、風(fēng)速、大氣溫度、大氣壓力、大氣濕度、總輻射量、土壤水分、地溫、降雨量等。采用架設(shè)于氣象站之上的大氣溫度、濕度傳感器監(jiān)測氣溫及濕度，采用風(fēng)向傳感器監(jiān)測風(fēng)速及風(fēng)向，采用總輻射傳感器監(jiān)測輻射數(shù)據(jù)，采用埋于地下的土壤溫濕度傳感器監(jiān)測土壤溫度及濕度。監(jiān)測人員定期從數(shù)據(jù)采集器下載數(shù)據(jù)并進(jìn)行整理，監(jiān)測系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成氣象日報(bào)表、月報(bào)表及年報(bào)表。

采用翻斗式數(shù)字雨量計(jì)進(jìn)行降雨量監(jiān)測，設(shè)定數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為5 min，根據(jù)選定時(shí)間間隔記錄該段時(shí)間內(nèi)的累積雨量。監(jiān)測人員定期從數(shù)據(jù)采集器下載數(shù)據(jù)，摘錄降雨過程、次雨量和日雨量，每次降雨后及時(shí)觀測是否產(chǎn)流。

(2)徑流泥沙監(jiān)測。徑流泥沙監(jiān)測依照操作規(guī)范人工取樣，采用比重瓶置換法進(jìn)行樣品處理。采用分流池對徑流小區(qū)徑流量、泥沙量數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測和采集。每次降雨產(chǎn)生的地表徑流終止后，將鋼尺垂直放入池中，讀取水面處刻度值，每個(gè)集流池在不同位置測量水深3次，將數(shù)值填入徑流泥沙采樣記錄表。測完水深后，充分?jǐn)嚢杓鞒氐男钏?，使泥沙與水混合均勻，取渾水水樣裝入比重瓶中，稱量得到徑流含沙量，通過換算折合成單位面積的產(chǎn)沙量，即為該次降雨所產(chǎn)生的土壤流失量。

(3)田間管理。對裸地小區(qū)按照本地的翻耕季節(jié)和習(xí)慣進(jìn)行人工翻地、耙平，保證全年沒有植物生長和結(jié)皮形成，經(jīng)常除草保持植被覆蓋度小于5%。其他小區(qū)按照本地管理方式進(jìn)行管護(hù)，平均每年進(jìn)行田間管理9次，使植被覆蓋度符合規(guī)定要求。

(4)土壤含水量。在土壤深度5 cm處，采用土壤水分速測儀器進(jìn)行土壤含水量監(jiān)測，觀測期為4—10月，觀測間隔為15天，產(chǎn)流后加測，觀測位置為小區(qū)中部。

(5)植被覆蓋度。以每年4—6月為觀測期，采用目估法進(jìn)行植被覆蓋度觀測，觀測間隔為15天。

3 監(jiān)測結(jié)果

2017年共觀測到降雨69場，年降雨量329.6 mm，其中侵蝕性降雨4場，侵蝕性降雨量98.2 mm，占年降雨量的29.79%；8月20日發(fā)生最大日降雨及最大次降雨，降雨量38.8 mm，降雨歷時(shí)210 min；8月份降雨量最大，月降雨量123.4 mm；全年共計(jì)產(chǎn)流4次，降雨侵蝕力548.6 MJ·mm/(hm2·h·a)。根據(jù)降雨過程摘錄表，采用降雨侵蝕力計(jì)算軟件，計(jì)算降雨歷時(shí)、降雨侵蝕力及時(shí)段雨強(qiáng)、雨量等。

2018年觀測到降雨92天、82場，年降雨量499.4 mm，其中侵蝕性降雨9場，侵蝕性降雨量291.8 mm，占年降雨量的58.43%，汛期降雨量465.6 mm，占年降雨量的93.23%；6月24日至26日發(fā)生最大次降雨，降雨量103.2 mm，降雨歷時(shí)2 590 min；6月25日發(fā)生最大日降雨，降雨量86.6 mm；6月份降雨量最大，月降雨量155.2 mm；降雨侵蝕力949.1 MJ·mm/(hm2·h·a)。

2019年共降雨116天、98場，年降雨量791.8 mm，其中侵蝕性降雨8場，侵蝕性降雨量393.8 mm，占年降雨量的49.73%，汛期降雨量692.8 mm，占年降雨量的87.50%；9月12日至13日發(fā)生最大次降雨，降雨量63.6 mm，降雨歷時(shí)1 785 min；8月20日發(fā)生最大日降雨，降雨量62.4 mm；8月降雨量最大，月降雨量157.6 mm；降雨侵蝕力1 264.4 MJ·mm/(hm2·h·a)。

4 結(jié)果分析

2017—2019年各小區(qū)徑流深、徑流系數(shù)、土壤流失量、雨前土壤含水量、雨后土壤含水量監(jiān)測結(jié)果見表1。根據(jù)2017—2019年監(jiān)測結(jié)果，相比3#裸地小區(qū)，1#人工草、2#灌喬混交、4#灌木、5#喬木小區(qū)徑流深、徑流系數(shù)、土壤流失量均有明顯減少，減少比例都在50%以上，尤其土壤流失量減少最為明顯，減少比例為82.58%～99.46%；雨前土壤含水量都所增加，增加比例為0.86%～16.31%，雨后土壤含水量則基本沒有明顯變化。

表1 2017—2019年各小區(qū)主要監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

對各小區(qū)土壤流失量變化進(jìn)行分析：2017—2019年，相比3#小區(qū)，1#、2#、4#、5#小區(qū)土壤流失量均有明顯減少，歷年各小區(qū)減少比例都在80%以上，尤其隨著時(shí)間的延續(xù)，各小區(qū)植被覆蓋度增加，攔蓄能力也有增大的趨勢。除2018年1#、2#小區(qū)因管理不善，出現(xiàn)中華鼴鼠危害草根，造成了泥沙含量偏高外，其他年份各小區(qū)保持土壤效果均較好，灌、喬、草都能有效減少水土流失。

5 結(jié) 語

監(jiān)測點(diǎn)自2012年運(yùn)行以來，在水利部水土保持監(jiān)測中心和黃河流域水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心、甘肅省水土保持監(jiān)測總站的指導(dǎo)下，運(yùn)行較好，通過小區(qū)監(jiān)測掌握了大量數(shù)據(jù)。今后監(jiān)測點(diǎn)將在充分利用監(jiān)測點(diǎn)周邊植被類型多樣、地質(zhì)地貌復(fù)雜的優(yōu)勢，開展不同植被類型及坡度的水土流失對比性監(jiān)測的基礎(chǔ)上，充分利用監(jiān)測點(diǎn)位于湯峪河河口的區(qū)位優(yōu)勢，爭取擴(kuò)建為流域卡口站，并加強(qiáng)監(jiān)測成果的研究應(yīng)用和轉(zhuǎn)化，希望能為寧南隴東丘陵溝壑區(qū)水土保持、生態(tài)文明建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。