江蘇省水土流失監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)優(yōu)化對(duì)策

童建 郭紅麗 吳芳 張雪 姚露露 張嬙

［關(guān)鍵詞］水土保持；定點(diǎn)監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)站網(wǎng)；能力提升；江蘇省

［摘要］水土流失監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)是水土保持高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)條件。自2021年以來，江蘇省在水土保持監(jiān)測(cè)與管理信息系統(tǒng)全省13個(gè)設(shè)區(qū)市全覆蓋的基礎(chǔ)上，基于全省監(jiān)測(cè)站點(diǎn)功能規(guī)劃，完成16個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)“一站一策”的下墊面優(yōu)化配置；通過全覆蓋安裝站點(diǎn)視頻監(jiān)測(cè)設(shè)備、接通水利專網(wǎng)，不斷提高監(jiān)測(cè)信息化水平和質(zhì)量控制能力；通過升級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)分析模塊，有效提升監(jiān)測(cè)成果分析能力；通過編制測(cè)站任務(wù)書和操作手冊(cè)、規(guī)范坡面徑流場(chǎng)標(biāo)示標(biāo)牌設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)水保監(jiān)測(cè)精細(xì)化管理。

［中圖分類號(hào)］S157[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]CDOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.07.004

［引用格式］童建，郭紅麗，吳芳，等.江蘇省水土流失監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)優(yōu)化對(duì)策［J］.中國(guó)水土保持，2024（7）：10-13.

水土流失監(jiān)測(cè)是對(duì)水土流失的發(fā)生、發(fā)展、危害和治理效益進(jìn)行長(zhǎng)期調(diào)查、觀測(cè)和分析[1]。水土流失監(jiān)測(cè)站網(wǎng)是水土保持工作的基礎(chǔ)，承擔(dān)著第一手資料的采集、整理和匯編等任務(wù)[2]。水土流失監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的主要功能是開展水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，獲取長(zhǎng)時(shí)間序列監(jiān)測(cè)資料，為研究區(qū)域坡面侵蝕、溝道泥沙輸移規(guī)律、水土流失防治措施等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[3]。2011年江蘇省開始了水土流失監(jiān)測(cè)站網(wǎng)建設(shè)，至2020年共建成固定監(jiān)測(cè)站點(diǎn)16個(gè)，實(shí)現(xiàn)了全省13個(gè)設(shè)區(qū)市全覆蓋，在水土流失因子率定、水土流失狀況推演、水土保持效益分析等方面積累了豐富的觀測(cè)數(shù)據(jù)，為全省水土保持規(guī)劃和管理提供了有效支撐。

1監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)現(xiàn)狀

2011年，江蘇省在“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”中建設(shè)了3個(gè)坡面徑流場(chǎng)，分別位于淮河流域的連云港市、長(zhǎng)江流域的南京市和太湖流域的常州市。2020年江蘇省水土保持監(jiān)測(cè)與管理信息系統(tǒng)工程完工并進(jìn)入試運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了水土保持監(jiān)測(cè)站在全省13個(gè)設(shè)區(qū)市的全覆蓋，建設(shè)了全省統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的水土保持自動(dòng)測(cè)報(bào)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確采集、傳輸、存儲(chǔ)和管理。江蘇省水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)區(qū)域分布見圖1。江蘇省現(xiàn)有水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)包括綜合觀測(cè)場(chǎng)、坡面徑流場(chǎng)、小流域控制站等多種類型，共設(shè)置19個(gè)坡面徑流場(chǎng)、5個(gè)控制斷面，坡面徑流場(chǎng)包括5～10個(gè)徑流小區(qū)（通常5個(gè)為1組）。監(jiān)測(cè)要素主要包括降雨量、風(fēng)力、風(fēng)向、土壤含水量、徑流量、流量和含沙量、林下蓋度等，監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備主要有輪式采樣器、翻斗式徑流儀、全自動(dòng)氣象站、土壤水分傳感器等。江蘇省水文水資源勘測(cè)局負(fù)責(zé)江蘇省內(nèi)水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和行業(yè)管理，各市水文分局負(fù)責(zé)各轄區(qū)內(nèi)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和運(yùn)維管理。

2監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)存在的問題

2.1監(jiān)測(cè)站點(diǎn)代表性不強(qiáng)，功能定位不夠合理

江蘇省監(jiān)測(cè)站點(diǎn)雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)流域、地級(jí)市的全覆蓋，但按照全省19個(gè)水土保持四級(jí)分區(qū)，仍有7個(gè)區(qū)域未覆蓋；水土流失相對(duì)嚴(yán)重的沛縣、東海縣仍缺少水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)；全省尚無自然坡面監(jiān)測(cè)點(diǎn)；綜合性監(jiān)測(cè)站點(diǎn)對(duì)于研究區(qū)域水土保持長(zhǎng)序列演變發(fā)展，以及開展水土保持科普教育、專業(yè)人員培養(yǎng)等均有重要意義，但目前全省綜合性監(jiān)測(cè)站點(diǎn)只有3個(gè)，其他站點(diǎn)基本只有5～10個(gè)徑流小區(qū)，且沒有配套小流域控制站，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)成果缺少比對(duì)分析。此外，監(jiān)測(cè)站網(wǎng)在建設(shè)初期充分考慮了站點(diǎn)所處地形、地貌的代表性，但對(duì)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)功能定位不夠清晰，對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)站內(nèi)坡面徑流小區(qū)的下墊面配置缺乏深入調(diào)查，導(dǎo)致部分小區(qū)下墊面配置不具有代表性和典型性，不能反映當(dāng)?shù)氐闹饕恋乩妙愋秃退亮魇Х乐未胧?/p>

2.2數(shù)據(jù)質(zhì)量控制不足，成果分析能力有限

首先，江蘇省多數(shù)水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置相對(duì)偏遠(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)人員多為當(dāng)?shù)匚腥藛T，遇到強(qiáng)降雨尤其是夜間降雨過程，常出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)查看不及時(shí)或加測(cè)不到位的情況，迫切需要借助信息化技術(shù)手段加以解決。其次，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)缺少成果查看、展示設(shè)備，不便于監(jiān)測(cè)人員現(xiàn)場(chǎng)查看、分析監(jiān)測(cè)成果，且對(duì)監(jiān)測(cè)成果質(zhì)量缺少有效控制。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過自動(dòng)采集、傳輸進(jìn)入系統(tǒng)平臺(tái)后，缺少系統(tǒng)平臺(tái)中深入統(tǒng)計(jì)、分析功能的支撐。比如，對(duì)于高頻次采集的海量數(shù)據(jù)缺少缺測(cè)、漏測(cè)、漏報(bào)等完整性檢查，缺少對(duì)單場(chǎng)降雨產(chǎn)流產(chǎn)沙成果的統(tǒng)計(jì)、各監(jiān)測(cè)要素對(duì)應(yīng)關(guān)系合理性分析、長(zhǎng)系列監(jiān)測(cè)資料合理性研判、超閾值特殊數(shù)據(jù)預(yù)警，以及不同坡面徑流小區(qū)監(jiān)測(cè)成果自動(dòng)化對(duì)比分析功能。

2.3精細(xì)化管理欠缺，監(jiān)測(cè)成果利用率較低

在監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備維護(hù)、水土流失觀測(cè)、數(shù)據(jù)整理報(bào)送、監(jiān)測(cè)人員崗位職責(zé)、質(zhì)量管理控制及數(shù)據(jù)分析等方面，欠缺統(tǒng)一規(guī)范的管理制度、流程和標(biāo)準(zhǔn)，隨意性大，規(guī)范性差，一致性、標(biāo)準(zhǔn)化欠缺，不利于提升監(jiān)測(cè)成果質(zhì)量。同時(shí)，監(jiān)測(cè)成果尚未形成長(zhǎng)系列資料，沒有開展系統(tǒng)性深入分析，成果利用率較低。

3監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)優(yōu)化做法和對(duì)策

3.1規(guī)劃完善監(jiān)測(cè)站點(diǎn)代表性，明確站點(diǎn)功能定位

按照水利部水土保持監(jiān)測(cè)要求，結(jié)合江蘇省實(shí)際，在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上，江蘇省對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化布局與升級(jí)改造，規(guī)劃于“十四五”期間新建坡面徑流場(chǎng)或小流域控制站點(diǎn)7個(gè)、自動(dòng)化設(shè)備提升改造站點(diǎn)16個(gè)，實(shí)現(xiàn)全域19個(gè)水土保持四級(jí)分區(qū)全覆蓋，包括新增林下蓋度監(jiān)測(cè)站點(diǎn)48個(gè)、新設(shè)沙土區(qū)流失機(jī)理研究等專用試驗(yàn)監(jiān)測(cè)徑流小區(qū)7個(gè)，推進(jìn)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)站點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化、信息化升級(jí)改造，特別是提升設(shè)施設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和數(shù)據(jù)處理智能化。

為切實(shí)達(dá)到明確監(jiān)測(cè)站點(diǎn)功能定位的目標(biāo)，在水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心的指導(dǎo)下，江蘇省水文水資源勘測(cè)局組織開展了全省16個(gè)水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)“一站一策”下墊面優(yōu)化配置調(diào)研工作，對(duì)現(xiàn)有坡面徑流觀測(cè)場(chǎng)的功能定位進(jìn)行專題研究，逐一分析坡面徑流小區(qū)的下墊面配置方案、措施布設(shè)要求、運(yùn)行維護(hù)管理，并深入探討研究水土保持監(jiān)測(cè)面臨的形勢(shì)與要求、監(jiān)測(cè)目的與作用、水土流失狀況監(jiān)測(cè)、水土流失綜合防治效益監(jiān)測(cè)、土壤可蝕性因子觀測(cè)、徑流小區(qū)觀測(cè)技術(shù)等。通過廣泛征求意見和專家論證，明確江蘇省水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)功能定位集中在區(qū)域水土流失狀況推演、水土流失治理效益分析、水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)因子率定、面源污染及碳匯研究等4個(gè)方面。

3.2明確監(jiān)測(cè)服務(wù)方向，制定下墊面優(yōu)化配置實(shí)施方案

江蘇省水文水資源勘測(cè)局及下轄13個(gè)水文分局在匯總?cè)?6個(gè)水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)功能分析報(bào)告的基礎(chǔ)上，選擇確定區(qū)域有代表性的耕地、林地、園地植被類型，根據(jù)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)需求，逐一分析研究坡面徑流小區(qū)的下墊面配置方案、措施布設(shè)要求、小區(qū)管理與觀測(cè)技術(shù)等情況，研究確定“一站一策”下墊面優(yōu)化配置實(shí)施方案，以下達(dá)文件的形式督促各分站實(shí)施到位。該方案力求兼顧不同土壤類型、不同坡度設(shè)置、優(yōu)勢(shì)植物種類的差異化分布，同時(shí)結(jié)合水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備率定比測(cè)、監(jiān)測(cè)成果平行對(duì)比分析等工作需求，在全省共配置37個(gè)經(jīng)果林措施小區(qū)、27個(gè)農(nóng)作物措施小區(qū)、9個(gè)水土保持林小區(qū)、5個(gè)自然恢復(fù)小區(qū)、3個(gè)裸地小區(qū)、14個(gè)土壤可蝕性因子監(jiān)測(cè)小區(qū)。這95個(gè)坡面徑流小區(qū)中：73個(gè)具有推演區(qū)域水土流失狀況功能，配置有當(dāng)?shù)卮硇缘男←?、玉米、油菜、大豆、花生等農(nóng)作物，桃樹、梨樹、藍(lán)莓等經(jīng)果林樹種，以及松樹等水土保持林樹種；46個(gè)具有水土流失治理效益分析功能，能研究當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物耕作習(xí)慣、樹木栽植方式對(duì)水土流失的影響，還配置有順坡、橫坡、等高、穴植、魚鱗坑等不同耕作措施；22個(gè)具有水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)因子率定功能，配置有裸地、自然恢復(fù)和土壤可蝕性因子監(jiān)測(cè)小區(qū)；13個(gè)能開展相同植物措施和相同耕作措施小區(qū)平行監(jiān)測(cè)，對(duì)比分析監(jiān)測(cè)成果。此外，這些坡面徑流小區(qū)均能夠收集不同下墊面背景下的監(jiān)測(cè)資料，為后續(xù)面源污染，以及碳轉(zhuǎn)移、碳固定、碳存儲(chǔ)等碳匯規(guī)律分析研究積累資料。

實(shí)施方案還規(guī)定在確定植物措施小區(qū)后，對(duì)經(jīng)果林、水土保持林等小區(qū)，分別選取橫坡、順坡、等高、穴植、魚鱗坑、地表不擾動(dòng)、林下除草等不同耕作措施；對(duì)農(nóng)作物措施小區(qū)，要求與當(dāng)?shù)胤N植措施保持一致；對(duì)自然恢復(fù)小區(qū)，要求年初除草，第一年保持5%以下的蓋度，第二年開始不采取任何措施；對(duì)裸地小區(qū)，要求不定期除草，保持蓋度低于5%；對(duì)土壤可蝕性因子監(jiān)測(cè)小區(qū)，要求年初去除植被及根系，翻耕深度20cm，全年不擾動(dòng)，施除草劑除草，全年保持5%以下的蓋度。

3.3提升監(jiān)測(cè)過程質(zhì)量控制能力，提高監(jiān)測(cè)成果分析能力

按照“范圍全監(jiān)控、空間全覆蓋、要素全監(jiān)測(cè)、結(jié)果全展示”的原則，以“設(shè)施設(shè)備統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測(cè)要素統(tǒng)一傳輸、應(yīng)用平臺(tái)統(tǒng)一構(gòu)建、監(jiān)測(cè)信息統(tǒng)一共享”為目標(biāo)，在16個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)10～50MB帶寬水利專網(wǎng)16處，布設(shè)視頻設(shè)備及其附屬立桿、光纜電纜、配套設(shè)備56套，硬盤錄像機(jī)63套，視頻平臺(tái)和分中心接入交換機(jī)16套，以及業(yè)務(wù)成果展示設(shè)備16套，全面提升水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的信息采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、展示能力和監(jiān)測(cè)過程質(zhì)量控制能力。通過水利專網(wǎng)全覆蓋接入，有效解決監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸帶寬和實(shí)時(shí)性問題；布設(shè)視頻監(jiān)控設(shè)備，既能開展集流槽產(chǎn)流監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)水土流失產(chǎn)流過程實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程查看和過程回溯，又能開展環(huán)境安全監(jiān)控，解決測(cè)站位置偏遠(yuǎn)、無人員駐守等設(shè)施設(shè)備安全問題；借助配備的業(yè)務(wù)成果展示設(shè)備，監(jiān)測(cè)或管理人員可在測(cè)站現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和視頻，同時(shí)有效提升對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析能力。

在江蘇省水土保持監(jiān)測(cè)與管理信息系統(tǒng)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中增加成果分析模塊，實(shí)時(shí)查看降雨、徑流、土壤水分等自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和儀器工況，對(duì)比分析不同下墊面情況下降雨產(chǎn)流—產(chǎn)沙關(guān)系；開發(fā)整編數(shù)據(jù)分析模塊，對(duì)水土保持措施、降雨侵蝕力、徑流系數(shù)、土壤流失量等相互關(guān)系進(jìn)行分析，總結(jié)內(nèi)在規(guī)律，分析監(jiān)測(cè)過程中存在的問題和數(shù)據(jù)不合理的原因等，從而加強(qiáng)數(shù)據(jù)整編對(duì)徑流場(chǎng)監(jiān)測(cè)的反饋監(jiān)督作用；開發(fā)綜合分析模塊，實(shí)現(xiàn)相同站點(diǎn)不同徑流小區(qū)、相同站點(diǎn)相同徑流小區(qū)不同年份、不同站點(diǎn)相同下墊面情況的整編成果比較分析，進(jìn)一步揭示徑流小區(qū)自然條件（地類、坡度、植被蓋度、土壤等）、水土保持措施、年降雨量、土壤可蝕性因子（K值）等與徑流系數(shù)、土壤流失量之間的關(guān)系。江蘇省水土保持監(jiān)測(cè)與管理信息系統(tǒng)部分功能截圖見圖2。

3.4提升精細(xì)化管理水平，提高成果質(zhì)量

江蘇省水文局按照精細(xì)化管理的要求，從管理任務(wù)、管理標(biāo)準(zhǔn)、管理流程、管理制度和績(jī)效考核等5個(gè)方面規(guī)范水土保持監(jiān)測(cè)工作，保障水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行；制定監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備維護(hù)、水土流失觀測(cè)、數(shù)據(jù)整理報(bào)送、監(jiān)測(cè)人員崗位職責(zé)、質(zhì)量管理及數(shù)據(jù)共享等管理制度；編印《江蘇省水土保持坡面徑流場(chǎng)標(biāo)示標(biāo)牌設(shè)計(jì)方案》《江蘇省水土保持監(jiān)測(cè)站測(cè)站任務(wù)書》《江蘇水文精細(xì)化管理》《江蘇省水土保持坡面徑流場(chǎng)監(jiān)測(cè)操作手冊(cè)》，要求逐站編印測(cè)站操作手冊(cè)，制作水土保持監(jiān)測(cè)演示視頻，通過精細(xì)化管理規(guī)范監(jiān)測(cè)過程和站點(diǎn)運(yùn)行管理，提升監(jiān)測(cè)成果質(zhì)量；每年年初下達(dá)站網(wǎng)監(jiān)測(cè)任務(wù)，明確各站點(diǎn)監(jiān)測(cè)內(nèi)容、頻次、資料報(bào)送、整編等要求，樹立水土保持監(jiān)測(cè)第一責(zé)任主體意識(shí)，確保做到管理到位、監(jiān)測(cè)到位、整編到位、分析到位。

4結(jié)束語

江蘇省通過落實(shí)“一站一策”下墊面優(yōu)化配置、建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、接入水利專網(wǎng)、裝配成果展示設(shè)備、編印精細(xì)化操作指導(dǎo)手冊(cè)、完善信息系統(tǒng)分析功能等各項(xiàng)措施，全面提升水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的信息采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、分析、管理、展示能力。接下來，江蘇省將進(jìn)一步深入落實(shí)國(guó)家水土保持高質(zhì)量發(fā)展要求，圍繞實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)布局合理化、功能差異化、任務(wù)清晰化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、管理精細(xì)化、建設(shè)信息化、監(jiān)測(cè)智慧化等目標(biāo)，創(chuàng)新工作方法，探索拓展面源污染監(jiān)測(cè)、水土保持碳匯、水土保持功能評(píng)價(jià)等水土保持監(jiān)測(cè)新業(yè)務(wù)領(lǐng)域，更好地服務(wù)于全省水土保持監(jiān)管及生態(tài)文明建設(shè)大局。

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收稿日期：2023-03-03

基金項(xiàng)目：江蘇省水利科技項(xiàng)目（2022045）

第一作者：童建（1975—），男，浙江武義人，教授級(jí)高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事水土保持監(jiān)測(cè)、信息化監(jiān)管和水文測(cè)報(bào)研究工作。

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（責(zé)任編輯李楊楊）