全国第一次水保监测工作会议.docx
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全国第一次水保监测工作会议
全国第一次水保监测工作会议
典型交流材料
优化布局科学监测
为加快水土保持生态环境建设提供支撑
（甘肃省定西市水土保持监测分站）
一、基本情况
定西市位于甘肃省中部，属黄土高原丘陵沟壑区。
据史料记载，历史上这里曾是林草茂密的半农半牧区，大约从汉代开始，由于战乱迭起、灾荒频繁、社会动荡、民不聊生，不断毁林毁草开荒，到清代乾隆以后，植被被逐渐毁坏殆尽，成了“千里陇原一片赤地”、童山秃岭、满目苍痍的荒凉景象。
全市水土流失面积16726.6km2，占总土地面积的82.3％，年均土壤侵蚀模数5252.7t/km2，局部地方达12000t／km2以上，年均剥蚀表土3.9mm，流失氮、磷、钾养分190多万t，超过全市年均化肥施用总量。
全市水资源极其匮乏，年径流模数为81346m3／km2，人均水资源总量仅651m3，远远低于全国平均水平。
水土流失严重，水资源短缺，农业基础薄弱，生态环境酷劣，特别是岷县、漳县暴洪、泥石流灾害占总自然灾害面积的62%，给当地经济发展、交通运输、人民生命财产安全带来了巨大隐患，成为制约当地国民经济可持续发展的重要因素，也是我省暴雨、泥石流高发地段之一，1995～2001年全省发生重大暴洪灾害7起，其中有4起就发生在这个地段。
二、历史回顾
定西的水土保持监测工作，起步于1954年中国科学院、黄河中游水土保持综合考察队对定西榆河沟、会宁梢岔沟进行的水土保持考察。
1956年水利部黄河工程局批复成立了定西水土保持工作推广站，并在定西县安家坡设立了农林试验场（现定西市水土保持科学研究所的前身），随之开展了小流域治理实验和径流实验等试验研究工作，1966年“文革”开始时停顿，1977年开始恢复。
八十年代初期，随着甘肃省水土保持治理工作新高潮的掀起，市、县（区）业务部门积极配合，在开展小流域治理实验和径流实验观测的基础上，于1987年开始了小流域径流泥沙来源和小流域水土保持综合治理生态、经济、社会效益的全面监测与评价工作，取得了显著成效。
三、监测成果
１、水土保持治理措施拦蓄指标
为适应治理工作的需要，定西市水保所在系统分析和总结1957~1962年、1983~1987年安家沟径流小区、卡口站实验资料和典型小流域调查资料的基础上，整理出了不同土地利用方式土壤侵蚀量、径流量及拦蓄数量标准（见表1），为统一和规范我市水土保持工程项目的规划设计、总结验收等奠定了基础。
表1不同土地利用方式土壤侵蚀量、径流量及拦蓄数量
土地利用方式
单位
侵蚀量（t）
径流量（m3）
减少侵蚀
减少径流量
（t）
%
（m3）
%
治
理
措
施
梯田
hm2
1.08
20.76
21.84
95
174.53
89
果园
hm2
1.08
20.76
21.84
95
174.53
89
林地
hm2
7.14
176.70
33.96
83
346.35
66
荒坡种草
hm2
7.14
176.70
33.96
83
346.35
66
耕地种草
hm2
5.76
94.11
17.70
77
101.18
52
涝池
座
340
谷坊
道
56.29
沟壑（治理后）
hm2
183.95
523.05
未
治
理
地
坡耕地
hm2
22.92
195.29
荒坡
hm2
41.10
373.05
沟壑（治理前）
hm2
302.19
523.05
备注
治理后治理程度达到70%以上；
２、小流域水沙来源
计算水土保持蓄水保土效益常用的方法有水文法、水保法、统计回归分析法等，不同方法各有所长，也各有其弊。
受种种因素的制约，在缺乏小流域治理实测径流泥沙资料的情况下，往往很难准确地反映流域治理后水土流失量的变化，从而给水土保持蓄水保土效益的评价带来了困难。
为解决这一问题，1987～1990年，按照治理措施配置比较齐全、拦蓄工程数量较多、无实测径流泥沙资料的原则，我们选择安定区花岔、官兴岔、通渭县张家山3条典型小流域，调查了拦蓄工程控制范围内各项水保措施数量及拦泥量，并运用统计回归的计算方法，探索实施水保措施面积与流域土壤侵蚀量之间的关系，以此对小流域水土保持蓄水保土效益进行了评价。
以安定区两条典型流域为例，16座治沟骨干工程和淤地坝总库容303.66万m3，共拦泥86.69万m3,拦泥量占总库容的28.55%。
拦蓄工程的蓄水，引起了库区沟岸崩（滑）塌，16座坝库崩（滑）塌面积2.948hm2，崩（滑）塌土方量达72.50万m3，占坝库拦泥量的83.63%（见表2）。
由此可见,在治理程度较高的流域，拦蓄工程前期拦蓄的泥沙主要来源于库区沟岸的重力侵蚀，坝库区以上由水力侵蚀带入坝库区的泥沙仅占16.37%。
表２
安定区典型流域坝库泥沙来源表
流域名称
坝库数
总库容
拦泥量
沟岸（滑）塌数量
面积
土 量
占拦泥量
座
万m3
万m3
hm2
万m3
（%）
花 岔
13
270.36
71.09
2.461
61.16
86.03
官兴岔
3
33.3
15.6
0.487
11.34
72.69
合 计
16
303.66
86.69
2.948
72.5
83.63
３、不同土地利用措施土壤侵蚀规律
安定区的分析结果表明，梯田、退耕草地、坡耕地、庄场、荒坡五种土地利用方式与流域产沙有着显著的相互关系（见表3）,其相关性排序为梯田>退耕草地>荒坡>坡耕地>庄场，且大多数为非线性相关，即治理措施数量的增加与流域产沙量的减少呈非正比例关系。
对表3数学关系式求一阶导数后看出:
曲线斜率除退耕草地为常数外，梯田随面积的增加，其拦泥减蚀量以其数量的倒数为速率递减；坡耕地随面积的增加，其增沙量呈幂函数递增；荒坡随面积的增加，其增沙量呈指数递增；庄场随面积的增加，其增沙量呈指数递减。
表３土地利用方式与流域产沙量
措施名称
数学关系式
F比
相关系数
地点
梯 田
y=1717.83-305.57×lnx
57.81
0.8972
定西
y=39.40+215582.6/x
6.45
0.5759
通渭
坡耕种草
y=445.09+100.78x
13.00
0.6938
定西
荒 坡
y=458.11×1.0266^x
6.46
0.562
定西
坡耕地
y=263.78x^0.28869
5.75
0.5397
定西
y=1867.07-319273.6/x
9.87
0.6569
通渭
庄 场
y=917.60×0.7838^x
5.68
0.5372
定西
备 注
1、 定西组:
样本数n=16,危险率a为0.10、0.05、0.01时，Fa为:
3.07、4.54、8.68。
2、 2、通渭组:
样本数n=15,危险率a为0.10、0.05、0.01时，Fa为3.10、4.60、8.86。
４、小流域土壤侵蚀预测预报
安定组预报方程式为:
Y=1545.79-256.15lnX1-2.77X2+40.58X3+26.65X40.28869-314.70
×0.7838X5-0.94X6+137.31×1.0266X7-5.38X8
F=5.04>Fα（8,7）0.05=3.73r=0.9232
通渭组预报方程式为:
Y=1163.58-0.9836/X1-5.9858X2+4.0995X3+1.4140/X4+0.6938X5-2.8738X6-0.3276X7+2.8323X8+0.8824X9
F=3.58>Fα（9.5）0.10=3.32r=0.9030
表4各项治理措施分布强度范围表单位:
hm2/km
措施种类
流域名称
梯田
（x1）
造林
（x2）
耕地草
（x3）
坡地
（x4）
庄场
（x5）
道路
（x6）
荒坡
（x7）
荒沟
（x8）
荒沟草
（x9）
数值范围
定西
13.0
～50.0
0.8
～40.0
0.9
～ 5.9
5.2
～44.0
0.4
～2.5
0.0
～2.9
0.7
～23.0
1.2
～22.0
通渭
6.6
～79.3
2.0
～23.3
0.0
～13.3
6.6
～66.6
0.0
～26.6
0.0
～10.0
0.0
～46.7
0.0
～16.7
0.0
～16.7
表5回归方程式验证结果
流 域
面 积
（平方公里）
年 限
（年）
计算值
（吨/平方公里·年）
实测值
（吨/平方公里·年）
精 度（%）
安家沟
9.06
83～87
1256
1236
98.38
关川河
1980.51
87～91
2049
2843
72.06
表6标准回归系数比较表
措施名称
梯田（b1）
林地（b2）
耕地草（b3）
坡耕地（b4）
庄场（b5）
道路（b6）
荒坡（b7）
荒沟（b8）
标准回归系数
-0.7521
-0.1534
0.2794
0.0430
-0.1592
-0.0038
0.1332
-0.1801
排 序
1
5
2
7
4
8
6
3
标准回归系数（见表6）绝对值的大小,反映了该土地利用方式对流域产沙量影响程度的大小。
标准回归系数为正，则说明该土地利用方式与流域产沙量呈正相关，反之为负相关。
以安定区为例,八项土地利用方式中，坡耕地、荒坡为增沙；梯田、林地、庄场、道路为减沙；退耕草地由于其径流系数（2.22%以上）较高,导致了其下部剧烈侵蚀，在回归方程中也成为增沙；荒沟随其面积的增大、侵蚀阶段衰老、侵蚀量下降，故在回归方程中随其面积增大呈减沙趋势。
增沙能力排序为:
退地草地>荒坡>坡耕地,减沙能力排序为:
梯田>荒沟>庄场>林地>道路。
从以上分析结果可以看出，梯田是小流域治理中主要的坡面减沙措施；坡耕地、荒坡为流域中主要的产流根源，而不是主要的产沙地区。
据对安定区石家岔流域调查:
治理程度小于30%时，沟壑面积每年以总面积0.01%的速度增加，治理程度达70%时，每年以0.003%的速度增加,新增沟壑侵蚀量达15—30万t/hm2,1987年治理程度达66.9%时，占总面积8.70%的沟壑产沙占产沙总量的57%。
1986年官兴岔流域（治理程度66.6%）降20年一遇暴雨，一次降水68mm,占总面积的9.38%的沟壑产沙占总量的32%。
５、小流域综合治理效益
水土保持作为国土整治的系统工程，通过改变地面坡度、恢复植被，控制水土流失，调整经济结构，在改善山区农业生产条件,促进农村经济发展，提高水、土、光、热资源利用率，发挥农业生产潜力，改善生态环境方面，起到了十分显著的作用。
社会要进步、经济要发展，良好的生态环境是基础，没有生态环境的良性循环，社会进步、经济增长就失去了赖以生存的基础。
无论从理论上讲，还是从实践的结果看，水土保持是山区农业和农村经济持续发展的生命线，是山区治穷致富的必由之路。
为准确评价水土保持工程质量效益，1987～1992年根据世界银行的要求，我们对关川河流域治理工程12项治理措施质量、效益进行了全面连续的监测。
⑴蓄水保土效益分析
6年治理期流域径流量降为2298万m3，比治理前减少1140万m3（其中降雨占108万m3，人为措施占1032万m3），输沙量降为617万t，比治理前减少396万t，（其中降雨占149万t，人为措施占247万t），水保措施蓄水效率达50%，保土效率达41.8%,年径流系数由治理前的4.30%下降到治理后的2.97%,汛期径流系数4.68%,非汛期径流系数1.54%.
⑵经济效益分析
6年治理期通过对土地、劳动、投资投入结构的调整，流域内各产业均实现持续同步增长，流域总产值由治理初（1986年）10327万元（1990年不变价），上升到治理期末（1992年）17741万元，年增长率达9.44%,比非项目区8.71%高0.73%,土地利用结构农：
林：
草：
其他用地比例由治理初42:
11:
8:
39调整为治理期末37:
18:
18:
27。
劳力结构由治理初农：
林：
牧：
副：
其他为71∶2∶4∶5∶18调整到治理期60:
3:
4:
9:
24。
资金投入结构由治理初64:
9:
14:
3:
10调整到治理期43∶2∶9∶6∶40。
流域总产值结构由治理初的农：
林：
牧：
副：
其他为41∶9∶14∶11∶25调整为治理期的38:
8:
17:
5:
32。
投入结构的调整对流域总产值的增长，产生了巨大作用，结构调整效应占总产值增量的比例，土地占12.6%,劳力占24.1%,资金占29.0%,综合结构效应达47.5%。
由于水土保持植物措施对位配置、梯田优化测设、优良农作物、畜禽良种、旱地高产耕作技术等一系列新技术的大面积推广应用，技术培训工作的加强，以及劳动力文化素质的提高，总产值增量中，科技进步效应达51.48%，投入效应下降到48.52%。
治理初和治理期生产率有了大幅度的提高，劳动生产率由1134元提高到2054元，土地生产率由521元/hm2提高到1137元/hm2，资金生产率由2.93元/元提高到3.29元/元。
水土保持综合治理产投比达4.83（静态）和3.46（动态，利率按6%计算），投资回收年限为8年，内部收益率达30.58%。
⑶社会生态效益分析
水土保持工作的大力开展，致使生态环境得到迅速改变，资源利用率大幅度提高，环境容量大幅度增长，流域内各种供需矛盾从根本上得到缓解，长期制约当地国民经济稳定发展的粮食、“三料”、人畜饮水问题得到解决。
流域初级产品产量增加和交通条件的改善，使产品商品率有所增加，群众生活质量与水平有了明显的改善与提高。
人工生态系统的建立，使项目区环境抗逆力显著提高。
治理初与治理期末相比，人均纯收入由233元提高到506元（1980年不变价）。
生活设施增长72.5%，流域内恩格尔系数由61.2%下降到50.4%，开始由渡日型向小康型过渡。
贫困户、温饱户、小康户所占总户数的比例由18：
80：
2变为3：
92：
5。
粮食产量由876kg/hm2上升到1465kg/hm2,光热、降水、土地资源潜势利用率由11.51%、16.96%、60%提高到21.74%、32.03%、86%，每平方公里粮食、燃料、人畜饮水、饲料环境容量由100人、53人、和211羊单位上升到152人、135人和348羊单位，分别增长52%、189%、11%和65%。
流域内供需矛盾从根本上得到缓解，粮食供需平衡由-9.2kg/人提高到103.4kg/人，燃料供需平衡由-435kg/人提高到98kg/人，饲料供需平衡由-86kg/羊单位提高到29kg/羊单位，人畜饮水供需平衡由-2283kg/人提高到1271kg/人。
环境抗逆力达到85.42%，全流域救灾资金由年均86.98万元下降到48.88万元，年均下降36.7万元，救济粮由233万元下降到141.9万元，平均下降116.2万元。
通过治理，全流域土地质量等级有了显著提高，全流域土地质量等级提高了0.2个等级，其中有5.91km2提高了3个等级以上。
经6年治理，基本农田、林草占总土地面积由6.9%和18.5%上升到22%和42.5%。
农、林、畜产品商品率由42.47%、2.6%、55.0%变为59.2%、0.7%和44.5%，由于林、畜产品产值大幅度增加和生产周期的影响，林、畜产品商品率有所下降。
流域交通条件的改变大大增强了商品的流通速度，提高了运输效率，农村公路修建改善交通条件面积近1000km2,田间道路密度由11.75km/km2提高到13.64km/km2，使农田运输效率提高21.24%，可省工20万工日，全流域能量产投比由1.46上升到1.59。
6、几点启示
⑴水土保持措施数量的变化与产沙多为非线性关系，当其数量超过某一数值时，其拦蓄功能会发生大的变化。
荒坡、坡耕地是主要产流区，梯田是主要的坡面拦蓄减蚀工程。
由坡面径流引起的沟岸扩张、沟底下切是主要的产沙方式，沟壑是小流域泥沙的主要来源区。
⑵在治理程度较高的流域，前期坝库拦蓄的泥沙主要来源于坝库区沟岸的重力侵蚀，其侵蚀占坝库拦蓄泥沙总量的83.63%，坝库区以上由水力侵蚀带入坝库区的泥沙仅占16.37%。
⑶不同治理模式其水保效益差异显著。
张家山流域以梯田为主，先以坡面中部成带连片，随后向中、下部推移的治理时序及模式,其效益明显优于官兴岔、花岔流域梯田从缓坡、村庄邻近处连片不成完整带的治理时序及模式。
张家山治理程度每增加一个百分点，其减沙效益增加2%，而官兴岔、花岔流域仅为0.83～0.90%;张家山粮食生产潜势利用率达37.72%,官兴岔达35.9%;张家山饲草潜势利用率达45.67%，官兴岔为24.34%；张家山产值达7.99万元/km2,官兴岔仅为3.37万元/km2；张家山产投比为3.818，官兴岔为1.910。
四、经验和教训
1、随着科学技术的不断进步，水土保持监测工作越来越倚重于高级专门人才和数理模型、计算机技术、3S系统等高新技术的应用。
监测结果长系列、社会性、公益性将该项工作定位为政府行为，因此国家设立稳定的专门机构、配备高素质的人才队伍、保证充足的经费，是搞好水土保持监测工作的前提。
2、社会需求、工作要求是搞好水土保持监测工作的动力。
全社会环境意识的增强、政府决策科学化进程的加快和水土保持工程程序化的推进，为水土保持监测工作的开展提供了广阔的生存空间。
水土保持监测工作越来越成为实施工程建设的基础和评价工程建设效果的依据。
3、部门协作、多方配合是搞好水土保持监测工作的重要保障。
水土保持及其监测工作的多学科、多层次、综合性、工程性，必然要求多部门、多层次（科研院所、管理施工、行政业务部门等）协作配合，只有这样才能使水土保持监测工作能以顺利开展并达到预期目的。
五、目前重点工作
定西市各级党委、政府历来非常重视水土保持工作。
按照水利部监测中心的总体要求，定西成立了市水土保持监测分站，统一领导、协调、管理全市水土保持监测工作。
同时组建了由1名研究员、2名高级工程师、4名工程师组成的年青、精干的监测工作班子，为顺利开展监测工作提供了人才、技术保障。
市水土保持工作总站在现有办公条件下，根据实际，为监测工作提供了办公场所，落实了配套经费，做到了“六到位”，为监测工作的正常启动和运行，创造了良好的工作环境。
根据《水土保持监测技术规程》（SL277-2002）和《甘肃省水土保持监测网络实施方案》规定，结合本市实际，定西市水土保持监测分站的监测工作由综合典型监测站、国家重点工程项目临时监测点和区域内水文站点三部分组成。
综合典型监测站设在安定区安家沟流域，由23个径流小区、1个卡口站和1个气象站组成；水文站点由安定区的东河、西河水文站、通渭县锦屏水文站、渭源县清源水文站、临洮县红旗水文站、李家村水文站及岷县水文站组成，观测任务由定西水文水资源局负责实施；临时监测点由安定区的道回沟、渭源县的唐家河、陇西县的揭皮沟三条坝系和安定区、通渭县的生态修复项目两大部分5个点组成。
综合典型监测站和生态修复项目2004年完成监测站点的布设工作，2005年进入试运行期，2006年转入正常监测；坝系监测2004年完成初步设计，2005年完成监测站点的布设工作，2006年进入试运行期，2007年转入正常监测。
具体布局和思路上如下：
1、点面结合、短期与长期结合。
通过对安家沟监测点原有的径流观测场地进行改建、扩建，建成了定西市综合典型监测站点；同时，与安定区的东河、西河水文站、通渭锦屏水文站、渭源清源水文站、岷县水文站、临洮红旗水文站及李家村水文站等7个水文站建立水文资料共享机制，扩大监测范围，更好地满足水土保持预测预报工作的需要。
由定西综合典型监测站点及7个水文站，负责承担长期的监测任务。
在坝系建设、生态修复等重大建设项目内，因地制宜，布设5个临时监测站点，及时反映全市水土保持效果和国家重点建设工程水土流失治理效果。
2、高新技术与传统技术结合。
全面应用3S高新技术，提高业务工作的科技含量和监测结果的科学性、高效性、完整性，同时充分发挥传统技术的优势，做好人工观测、调查统计等工作。
3、科研、监测、项目建设单位结合，形成多部门协作攻关网络。
市水土保持监测分站与定西水文水资源局、定西市水保科研所建立了技术合作攻关网络，形成了协作分工、技术互补、资源共享的监测机制。
4、统一技术标准。
市监测分站组织技术骨干力量，按照国家、行业技术标准和技术规范，研究制定了各项工程监测工作的相关技术规范，要求各监测站点按照规范对水文、水沙变化等进行全面监测，确保监测内容的系统化。
5、统一组织管理。
市监测分站全面承担全市水土保持监测工作，协调、指导、管理各项具体工作任务。
各监测站点的监测工作，必须在市监测分站的统一指导下，按照相关技术规范，有计划、有步骤地开展具体工作。
同时，市监测分站建立健全了监测工作制度，保证了监测信息、数据渠道的畅通。
六、结语
世界银行在安定区关川河流域水土保持综合治理工程竣工评估报告中指出：
由于开拓性地开展了水土保持监测工作，为适时调整治理措施数量、优化措施结构，为全面准确评价工程效益提供了科学依据。
为此，建议各级政府应高度重视水土保持监测工作，设立专门机构、配备专职人员、落实配套经费、健全监测网点，长期坚持开展水土保持监测这一基础工作，为加快水土保持生态环境建设提供支撑。
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