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三、监测内容
1、水土流失变化
2、土地利用现状
3、治理措施实施情况
4、生产与收入变化
5、群众物质和文化活动水平的变化情况
四、原则
(一)规范性
(二)综合性(三)动态性(四)层次性
五、监测的类型
1.监视性监测
2.特定目的监测
(1)仲裁监测
(2)考核验证监测(3)咨询服务监测
3.研究性监测
六、评价的类型
1.按时间分:
(1)回顾评价
(2)现状评价(3)未来评价
2.按环境要素分:
(1)单要素评价
(2)综合评价
3.按区域类型分类:
(1)城市环境质量评价。
例如:
城市水土保持评价
(2)流域环境质量评价。
第四节水土流失监测与荒漠化监测的发展简史
1882-1883,水土保持研究先驱得德国土壤学家E.沃伦(wollny)首次建立了微型坡面径流小区。
1965年,W.H.威斯奇迈尔领导的研究中心建立了著名的通用土壤流失方程。
1917年,苏联建立了世界第一个土壤保持试验站,A.C.科兹缅科任第一任站长。
1940年,中央农业实验所在四川内江、灌县和福建长汀设立水土保持试验站。
黄河水利委员会林垦设计委员会1941年,在甘肃天水和陕西长安荆峪沟设立水土保持实验区;
1942年在甘肃天水和兰州建立实验区,面积3.75km2,研究造林、梯田等水土保持措施。
第五节水土流失监测的特性及理论问题
一、水土流失监测的特性
1.监测对象的多尺度特性
(1)土壤侵蚀的区域差异。
(2)水土流失的多尺度规模。
2.监测体系的层次性
(1)监测机构和站点的层次性。
(2)数据管理的层次性。
3.数据来源的尺度分析
(1)布设于全国不同侵蚀类型萄观测样区;
(2)分布于全国各地的水文站、研究所、试验站和观测站;
(3)航片和卫片
4.集监测、科研、教育于一体
福建省水土流失的监测与科研、教育容为一体的做法在全国得到大力推广。
目前国家将建设一批国家级的重点监测台站。
我省设在漳浦。
另有5个省级的重点监测台站:
建瓯、长汀、宁化、漳浦、霞浦。
完善一批(金山、集美、建瓯水土保持科教园)、建设一批(漳浦、惠安、长汀水土保持科教园)、规划筹建一批(闽候、宁化、莆田、霞浦水土保持科教园)的安排思路,积极稳步地进行建设。
第二章中国水土保持监测网络建设
水土保持监测网络是指全国水土保持监测中心,大江大河流域水土保持监测中心站,省、自治区、直辖市水土保持监测总站以及省、自治区、直辖市重点防治区水土保持监测分站。
第一节项目建设的任务及目标
一、项目建设的必要性
1、水土保持监测网络建设是国家宏观决策的依据和制定有关方针政策的基础。
2、监测网络建设是水土保持科研和预测预报的载体。
3、信息系统建设是信息化时代的要求。
二、防治水土流失的战略目标
总体战略目标:
坚决控制各种新的水土流失的产生,遏制水土流失的发展,在水土流失区及潜在水土流失区建立起完善的水土保持预防监督体系和水土流失动态监测网络。
近期目标:
2000-2010,每年综合治理水土流失面积5万平方公里,总计新增水土流失面积55万平方公里,七大流域特别是长江、黄河中上游水土流失严重地区的重点治理工程初见成效,在全国水土流失区基本建立起水土保持预防监督体系和水土流失监测网络,水土保持法律法规进一步完善,基本遏制生态环境恶化趋势。
中期目标:
从2011年到2030年的20年内,使全国六成以上适宜治理的水土流失地区得到不同程度的治理,全国建立起健全的水土保持预防监督体系和动态监测网络,水土保持法律法规形成完善的体系。
远期目标:
从2031年到2050年,全国建立起适应国民经济可持续发展的良性生态系统,适宜治理的水土流失地区基本得到整治,水土流失和沙漠化基本得到控制,坡耕地基本实现梯田化,宜林地全部绿化,“三化”草地得到恢复,生态环境明显改观,大部分地区基本实现山川秀美。
第二节监测网络建设
一、建设原则
1)宏观控制与微观监测相结合的原则。
2)既突出重点又有效控制全局的布点原则。
3)充分利用现有水土保持科研站(所)的原则。
4)常规监测手段与现代先进监测技术相结合的原则。
二、监测站网设计
水土保持监测站网的设计包括监测工作分区、站点布设、各站职能、监测方法、监测内容、监测数据类型等。
1.监测工作分区
监测范围分为三个工作区:
预防保护区、监督管理区和治理区。
重点地区划分标准如下:
(一)重点预防保护区:
1.水蚀区侵蚀模数2500吨/平方公里.年以下的轻度及微度流失区;
2.风沙区地表植被度在40%以上;
3.流域治理度在70%以上。
(二)重点治理区:
1.水蚀区侵蚀模数2500吨/平方公里.年以上;
2.风沙区地表植被度在40%以下;
(三)重点监督区:
开发建设项目集中,人为破坏严重地区。
第三节监测站的建立和工作程序
一、建立监测站要审批
1.建站部门在现场查堪后,要及时编写建站计划;
2.组织有关单位和技术人员进行论证;
3.编写建站报告,报上级主管单位审批;
4.报告批准后,开始筹建
二、建站报告包括:
1目的;
2观测任务;
3监测站的位置,监测断面的选择,及所在地址的自然地理、水文气象、河沟道概况等;
4各种观测设施和建筑物的设计及图件等;
5仪器设备的购置;
6土地征购计划;
7监测站的机构、编制和人员配备;
8建站经费概算。
三、工作程序
1制定工作计划;
2测验准备;
3测验工作;
4资料整编工作;
5编写监测报告。
第四节监测内容
①地面侵蚀量监测
②河(沟)道及水文要素监测:
设置观测断面,观测冲淤变化,取样分析河床物质组成与级配以及降雨、径、泥沙、水质等。
③水保治理措施作用的动态监测。
包括水保措施的逐年变化和水保措施质量、效益监测。
④预防保护区监测:
包括预防保护区的面积、流失量变化和预防保护区植被状况、工程完好状况、效益增长监测。
⑤监督区监测:
包括开发建设项目区水土流失变化监测;
弃土弃渣量,破坏植被及危害监测;
开发建设单位、个人采取水土保持措施监测。
⑥泥石流区监测预报。
包括植被、降雨、潜在危险监测和汛期监测预报。
⑦风蚀沙化监测。
包括风蚀要素和沙丘固定及流动成因监测以及风、沙化危害监测与预报。
⑧崩岗区监测。
包括降雨、径流、流失量及潜在危险监测和崩塌监测。
⑨水土流失成因监测。
包括不同类型区、不同坡度、不同措施配置对水土流失量的影响;
人口环境容量失调对水土流失的影响;
典型矿点、道路、基本建设的弃土渣位置与产生流失量的关系;
降雨、洪水、泥沙监测。
第三章常规调查监测
一、径流小区的类型
1、按小区面积大小划分
微型小区、中型小区、大型小区、集水区
2、按小区的可比性划分
标准小区
在我国,标准小区的定义是选取垂直投影长20m、宽5m、坡度为5º
或15º
的坡面,经耕耙整理后,纵横向平整,至少撂荒1年,无植被覆盖。
非标准小区
与标准小区相比,其他不同规格、不同管理方法下的小区都为非标准小区。
非标准小区的布设与其研究、监测目的密切相关。
3、按小区的可移动性划分
移动小区、固定小区
二、小区建设
小区布设的基本原则
1.径流小区布设应选择在不同水土流失类型区的典型地段,使所建径流小区具有比较好的代表性,能够反应监测区水土流失的基本特点;
2.径流小区应尽可能选取或依托各水土流失区已有的水土保持实验站,并考虑观测和管理的方便性;
3.选择布设小区的坡面横向应该平整,坡度和土壤条件均一,以消除土壤、地形地貌等因素对观测结果的影响;
4.在同一流域内布设的小区,应尽量集中,有利于管理和维护。
5.交通便利
图3-1径流小区的组成
坡地径流小区应怎样选址
1、径流场应选择在地形、坡向、土壤、地质、植被、地下水和土地利用情况有代表性的地段上。
2、坡面尽可能处于自然状态,不能有土坑、道路、坟墓、土堆等影响径流流动的障碍物。
3、径流场的坡面应均匀一致,不能有急转的坡度,植被覆盖和土壤特征应一致。
4、植被和地表的枯枝落叶应保存完好,不应遭到破坏。
5、径流场应相对集中,交通便利,以利于进行水文气象观测,同时也利于进行人工降雨试验。
6、其它因素的考虑
(3)因子径流场的设计与实施
根据试验的需要,参照坡地标准径流小区的设计与实施方法进行。
实地考查分析。
(4)径流和泥沙的观测方法
A、径流量观测方法
流观测方法可根据径流场可能产生的最大、最小流量选定,一般常用的方法有体积法、量水计法、溢流堰法、混合法
观测仪器:
水尺、浮子式水位计、超声波水位计、量水计、分水箱等
B、泥沙取样和测定方法
泥沙的取样方法最为常用的是在观测室蓄水池或流水中人工取样,或利用泥沙自动取样测定含沙量。
取样器可以采用瓶式或其他形式.
用体积法观测径流时可在雨后一次取样,取样前先测定蓄水池中的泥水总体积,然后对泥水进行搅拌,分层取样。
取样后在室内过滤、烘干、称重,计算泥沙含量。
(5)降雨量等小气候的观测方法
用雨量计观测,主要仪器有雨量筒、虹吸式雨量计、翻斗式雨量计。
3实习报告编写
填写调查表及文字叙述。
具体方法以课堂内的讲授为准。
小区观测指标与方法
1.土壤
土壤综合特性的测定、土壤崩解试验、土壤入渗试验、土壤抗冲试验、土壤抗剪试验、土壤容重、含水量测定
5.覆盖度
是指林草冠层或面积在地上的垂直投影面积占统计区总面积的比例。
6.郁闭度
是指森林中乔灌彼此相接而遮蔽地面的情况。
常用的方法有两种,树冠投影法和线段法。
7.植被盖度
是指林草地上的林草植株冠层或叶面在地上的垂直投影面积占该林草标准地面积的比例。
小区的日常维护与管理
1、集流系统
Ø
2、小区
应根据监测目标的需要,经常维护小区,使之保持监测目标要求下的耕作方式和植被覆盖等基本条件,保证监测小区的一致性。
小区的边墙可能因径流冲刷、冻土消融、意外碰撞等原因而产生倾斜,严重着可能出现漏水现象,影响监测精度,所以要经常检查小区的边墙,特别是在春天开始观测以前更是如此。
降雨发生后,应察看径流的流路,检查是否出现径流横向流动现象,如出现说明小区横向坡面不平整,应及时处理。
为提高监测结果的代表性,应尽量减少对小区内地表的扰动,有条件的地方,应设置围拦,防止牲畜等闯入小区内。
如在小区内测定土壤水分,测定完毕后应尽量恢复地表状况,特别是用土钻取土后,一定要及时回填钻孔。
3、排水系统
排水系统是保证小区安全、防止径流集中冲刷的根本措施。
暴雨过后应检查排水系统是否安全,有无边坡倒塌、有无严重淤泥等,如发现安全隐患,应及时处理。
4、保护带
为了保证小区的代表性,应尽量维持保护带和小区内条件的相似性。
同时保护带也是小区观测的通道,经常受到践踏,入渗性能较差。
降雨时可能会产生较多径流,导致比较严重的冲刷,应及时回填,保持保护带的平整。
第二节小流域水土流失监测
一、主要监测内容及监测条件
(1)综合因素对水土流失的影响监测,设置对比小流域,能取得较好的监测效果。
选择对比小流域,应考虑以下条件:
1)和试验小流域的地理位置相邻或相近;
2)和试验小流域的自然条件如地形、地质、植被、流域面积、流域形状等大体相似;
3)两个流域均未进行大规模的治理;
4)如果附近无合适的小流域可作对比,试验小流域内有条件,亦可在试验小流域内选择两条小支沟对比;
5)结比小流域选定后,应和试验小流域同时进行空白观测三年至五年,检验两流域的水土流失特征,确定有无可比性。
(2)流域基本雨量点的布设数量,以能控制流域内平面和垂直方向雨量变化为原则。
表3-1流域基本雨量布设数量表
面积(km2)
小于0.2
0.2至0.5
0.5至2
2至5
雨量点个数
2-5
3-6
4-7
5-8
1)流域面积在5km2以上,每1-2km2布设一个雨量点,超过50km2,每3-5km2布设一个雨量点。
2)观测初期,雨量点可布设得多一些。
积累一定的资料以后,通过抽样分析,可以精简。
精简前后计算的流域平均雨量,误差不能超过5%。
精简后的雨量点个数,不受上述规定限制。
3)流域内设一个雨量点,则应在流域中心或重心附近;
设两个雨量点,则一个设在出口断面处,一个设在流域上游;
设多个雨量点,则应考虑流域形状,地形等因素进行布设。
4)雨量观测点应设置在四周空旷、平坦、无高大地形地物的地方。
如有障碍时,雨量点距障碍物的距离,应超过雨量计和障碍物的两倍。
5)每个雨量点应同时设置两套仪器,一个自记雨量计,一个标准雨量器,在高山或无人居住地区的雨量点应设置翻斗式的遥测雨量计。
二、观测项目和方法
降雨观测
(一)观测场地选择与雨量点密度
2.流域雨量点密度
流域雨量点的多少受流域面积、形状和地形变化大小制约,也随降雨观测服务的目的而变。
一般面积大、形状变化大,地形复杂的流域,雨量点密度要大;
相反,雨量点可稀些,重点流域要研究暴雨量—面—深的关系及暴雨中心、频率、雨型和气团活动对水土流失的影响等,因而,雨量点密度要求大,仅反映降雨和产流量的关系,雨量点可少些。
我国小流域雨量观测,一般采用1km2面积,至少应有1个雨量点。
在水土流失较严重的重点流域或地形复杂的流域,雨量点数按表3-1布设。
流域平均雨量推求的两种方法:
(1)算术平均值法:
(2)面积加权法:
若流域雨量点较稀、分布不均,或地形起伏大,则用面积加权法计算平均次雨量。
各雨量点面积的确定多用泰森多边形法,也有用雨量等值线法。
图2-2泰森多边形法求点雨量代表面积
泰森多边形法是将布设的雨量点依据紧邻关系连成多个三角形,如图2-2示(虚线);
从周边雨量点起作三角形每个边的中垂线,即图中细实线;
再延长连接流域中部雨量点周围各线的中垂线,形成围绕雨量点的多边形(含流域边界线),这些多边形所包围的面积即为被围雨量点的面积。
面积量测:
先分别量算各雨量点的面积并求和,再与总面积相比,将差值按各点面积大小平均分配到各个多边形中(称平差),得出真实面积并求出占总面积的份数,即面积权数
,用下式计算流域平均雨量:
式中:
—各点雨量(mm);
—各点雨量的面积权数;
(
为该雨量点覆盖面积,F为流域总面积)。
若流域面积较大,且有较多雨量点时,可按一定比例尺绘制雨量等值线图,分别量测各等值线间所包围的面积,经平差后用不同面积分别乘以两邻等值线所示雨量的平均值,再求和后除以总面积即得平均雨量。
式为:
、F—分别为等值线所围面积和流域总面积;
、
—两相邻等值线示出的雨量(mm);
有了流域次平均雨量,就可进行日雨量和月雨量统计,并找出最大雨量值和时间。
直接监测面雨量的方法:
雷达测雨、卫星测雨、遥感测雨等
影响降雨的因素主要有:
地形、植被与森林、水体、人类社会活动
常用的水位观测设备有水尺和自记水位计。
径流观测方法很多,水保中多用流速面积法、容积(或重量)法和水力学方法。
第二节水土保持调查
水土保持调查就是通过询问、收集资料、普查、典型调查、重点调查和抽样调查(广义上也包括遥感调查)等方法,对相关的自然、社会和经济条件,水土流失及其防治措施、效果,水土保持项目管理、执法监督等情况进行全面接触和了解,掌握有关方面的资料,力求真实客观地反映水土保持状况,为水土保持规划设计、动态监测和监督管理等服务。
二、水土流失综合调查
(一)自然情况的调查
1.自然条件
(1)地质
a.地质构造:
b.地层的地质年代、产状和岩性c.地震
d.新构造运动e.地下水活动及各种不良地质运动等。
(2)地貌与地形
地形:
包括坡型、坡度、坡长、坡向、坡位等,是影响水土流失的直接因素,常作为水土流失预测预报中的一个主要因素来考虑。
常规调查时采用的坡度分级、坡向分级见表
表2-2坡度分级表
名称
部门
平坡
缓坡
斜坡
陡坡
急坡
险坡
坡度(°
)
水保
<
5
6-8
9-15
16-25
26-35
>
35
林业
6-15
25-35
36-45
45
备注
缓坡与斜坡的阶线划分,造林立地划分上采用15°
,水土流失调查采用8°
表2-3坡向划分表
四分法
阴坡
半阴坡
阳坡
半阳坡
(°
337.5-22.5
22.5-157.5
157.5-212.5
212.5-337.5
三分法
半阴半阳
22.5-157.5,157.5-212.5
二分法
67.5-247.5
247.5-67.5
表中与南北向为0°
-180°
生产上多采用二分法
(3)气象
a.降水b.光照与温度c.风
(4)土壤或地面组成物质
调查主要内容有:
土壤类型、土壤质地、土壤厚度、土壤养分(有机质、全氮、速效氮等)。
土壤类型、土壤质地、土壤养分可查阅土壤志或农业区划相关资料。
土壤厚度可调查实测
表2-4土壤厚度划分表
薄土
中土
厚土
1
2
3
4
6
Cm
5-15
15-30
30-70
70-100
100
(5)植被
郁闭度是调查样方地块内林冠垂直投影与地块总面积的比,野外调查一般是抬头法
覆盖度则是调查地块内草灌覆盖面积与地块总面积的百分比,野外调查的方法一般是触针法。
(6)水文与水资源
水文调查包括:
地表径流量、不同地面入渗状况、地下水位、地下水资源(包括小泉小水)、植被耗水量、沟道洪水位、沟道冲刷情况等。
(7)其它资源
包括矿产资源、动植物资源、其它资源。
(二)社会经济条件调查
1.土地利用现状调查
我国国土资源部将土地利类型划分为8大类:
耕地、林地、园地、牧业用地、水域、居民点及工矿用地、交通用地、未利用地。
各类又若干亚类。
(2)林地
a.有林地:
郁闭度≥0.21的林地(原规定为≥0.31,现森林法修改为≥0.21)
b.疏林地:
郁闭度≤0.20林地,且林下有一定覆盖度灌草。
c.灌木林地:
指灌木覆盖度≥0.41的灌丛林地。
d.未成林造林地:
即人工幼林,郁闭度≤0.20。
e.经济林地:
种植经济林(木本粮油植物,如板栗)的土地。
但不是耕地,如占用耕地种植经济林木,则应列入园地。
(三)水土流失调查
水土流失调查包括水土流失类型与强度、水土流失面积、水土流失危害、水土流失影响因素等。
表2-5土壤侵蚀分类分级标准
坡度地类
5°
-8°
8°
-15°
15-°
25°
-35°
35°
非耕地林草覆盖度(%)
60-75
轻度
中度
45-60
强度
30-45
极强度
30
剧烈
坡耕地
土壤侵蚀模数(t/km2·
a):
轻度:
500-2500;
中度2500-5000;
强度5000-8000;
极强度8000-15000;
剧烈>
15000。
低于轻度指标时称为微度,不计入水土流失面积。
b.沟蚀
小流域内局部地段的细沟与浅沟蚀可采用