童建 郭紅麗 吳芳 張雪 姚露露 張嬙

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

［摘要］水土流失監(jiān)測站點建設(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)測與管理信息系統(tǒng)全省13個設(shè)區(qū)市全覆蓋的基礎(chǔ)上，基于全省監(jiān)測站點功能規(guī)劃，完成16個監(jiān)測站點“一站一策”的下墊面優(yōu)化配置；通過全覆蓋安裝站點視頻監(jiān)測設(shè)備、接通水利專網(wǎng)，不斷提高監(jiān)測信息化水平和質(zhì)量控制能力；通過升級應(yīng)用系統(tǒng)分析模塊，有效提升監(jiān)測成果分析能力；通過編制測站任務(wù)書和操作手冊、規(guī)范坡面徑流場標示標牌設(shè)計等，實現(xiàn)水保監(jiān)測精細化管理。

［中圖分類號］S157[文獻標識碼]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)測站點建設(shè)優(yōu)化對策［J］.中國水土保持，2024（7）：10-13.

水土流失監(jiān)測是對水土流失的發(fā)生、發(fā)展、危害和治理效益進行長期調(diào)查、觀測和分析[1]。水土流失監(jiān)測站網(wǎng)是水土保持工作的基礎(chǔ)，承擔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)測站點的主要功能是開展水土流失動態(tài)監(jiān)測，獲取長時間序列監(jiān)測資料，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)測站網(wǎng)建設(shè)，至2020年共建成固定監(jiān)測站點16個，實現(xiàn)了全省13個設(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)測站點建設(shè)現(xiàn)狀

2011年，江蘇省在“全國水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)建設(shè)二期工程”中建設(shè)了3個坡面徑流場，分別位于淮河流域的連云港市、長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)測與管理信息系統(tǒng)工程完工并進入試運行，實現(xiàn)了水土保持監(jiān)測站在全省13個設(shè)區(qū)市的全覆蓋，建設(shè)了全省統(tǒng)一標準的水土保持自動測報平臺，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)及時、準確采集、傳輸、存儲和管理。江蘇省水土保持監(jiān)測站點區(qū)域分布見圖1。江蘇省現(xiàn)有水土保持監(jiān)測站點包括綜合觀測場、坡面徑流場、小流域控制站等多種類型，共設(shè)置19個坡面徑流場、5個控制斷面，坡面徑流場包括5～10個徑流小區(qū)（通常5個為1組）。監(jiān)測要素主要包括降雨量、風力、風向、土壤含水量、徑流量、流量和含沙量、林下蓋度等，監(jiān)測儀器設(shè)備主要有輪式采樣器、翻斗式徑流儀、全自動氣象站、土壤水分傳感器等。江蘇省水文水資源勘測局負責江蘇省內(nèi)水土保持監(jiān)測站網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和行業(yè)管理，各市水文分局負責各轄區(qū)內(nèi)監(jiān)測站點的監(jiān)測和運維管理。

2監(jiān)測站點建設(shè)存在的問題

2.1監(jiān)測站點代表性不強，功能定位不夠合理

江蘇省監(jiān)測站點雖然已經(jīng)實現(xiàn)流域、地級市的全覆蓋，但按照全省19個水土保持四級分區(qū)，仍有7個區(qū)域未覆蓋；水土流失相對嚴重的沛縣、東海縣仍缺少水土保持監(jiān)測站點；全省尚無自然坡面監(jiān)測點；綜合性監(jiān)測站點對于研究區(qū)域水土保持長序列演變發(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)測站點只有3個，其他站點基本只有5～10個徑流小區(qū)，且沒有配套小流域控制站，現(xiàn)有監(jiān)測成果缺少比對分析。此外，監(jiān)測站網(wǎng)在建設(shè)初期充分考慮了站點所處地形、地貌的代表性，但對監(jiān)測站網(wǎng)功能定位不夠清晰，對每個監(jiān)測站內(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?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)測站點位置相對偏遠，現(xiàn)場監(jiān)測人員多為當?shù)匚腥藛T，遇到強降雨尤其是夜間降雨過程，常出現(xiàn)現(xiàn)場查看不及時或加測不到位的情況，迫切需要借助信息化技術(shù)手段加以解決。其次，監(jiān)測站點缺少成果查看、展示設(shè)備，不便于監(jiān)測人員現(xiàn)場查看、分析監(jiān)測成果，且對監(jiān)測成果質(zhì)量缺少有效控制。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過自動采集、傳輸進入系統(tǒng)平臺后，缺少系統(tǒng)平臺中深入統(tǒng)計、分析功能的支撐。比如，對于高頻次采集的海量數(shù)據(jù)缺少缺測、漏測、漏報等完整性檢查，缺少對單場降雨產(chǎn)流產(chǎn)沙成果的統(tǒng)計、各監(jiān)測要素對應(yīng)關(guān)系合理性分析、長系列監(jiān)測資料合理性研判、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)測成果自動化對比分析功能。

2.3精細化管理欠缺，監(jiān)測成果利用率較低

在監(jiān)測設(shè)施設(shè)備維護、水土流失觀測、數(shù)據(jù)整理報送、監(jiān)測人員崗位職責、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、流程和標準，隨意性大，規(guī)范性差，一致性、標準化欠缺，不利于提升監(jiān)測成果質(zhì)量。同時，監(jiān)測成果尚未形成長系列資料，沒有開展系統(tǒng)性深入分析，成果利用率較低。

3監(jiān)測站點建設(shè)優(yōu)化做法和對策

3.1規(guī)劃完善監(jiān)測站點代表性，明確站點功能定位

按照水利部水土保持監(jiān)測要求，結(jié)合江蘇省實際，在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上，江蘇省對水土保持監(jiān)測站點進行優(yōu)化布局與升級改造，規(guī)劃于“十四五”期間新建坡面徑流場或小流域控制站點7個、自動化設(shè)備提升改造站點16個，實現(xiàn)全域19個水土保持四級分區(qū)全覆蓋，包括新增林下蓋度監(jiān)測站點48個、新設(shè)沙土區(qū)流失機理研究等專用試驗監(jiān)測徑流小區(qū)7個，推進現(xiàn)有監(jiān)測站點標準化、現(xiàn)代化、信息化升級改造，特別是提升設(shè)施設(shè)備自動化監(jiān)測能力，實現(xiàn)站點建設(shè)標準化、信息化和數(shù)據(jù)處理智能化。

為切實達到明確監(jiān)測站點功能定位的目標，在水利部水土保持監(jiān)測中心的指導(dǎo)下，江蘇省水文水資源勘測局組織開展了全省16個水土保持監(jiān)測站點“一站一策”下墊面優(yōu)化配置調(diào)研工作，對現(xiàn)有坡面徑流觀測場的功能定位進行專題研究，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、運行維護管理，并深入探討研究水土保持監(jiān)測面臨的形勢與要求、監(jiān)測目的與作用、水土流失狀況監(jiān)測、水土流失綜合防治效益監(jiān)測、土壤可蝕性因子觀測、徑流小區(qū)觀測技術(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、水土流失動態(tài)監(jiān)測因子率定、面源污染及碳匯研究等4個方面。

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

江蘇省水文水資源勘測局及下轄13個水文分局在匯總?cè)?6個水土保持監(jiān)測站點功能分析報告的基礎(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)管理與觀測技術(shù)等情況，研究確定“一站一策”下墊面優(yōu)化配置實施方案，以下達文件的形式督促各分站實施到位。該方案力求兼顧不同土壤類型、不同坡度設(shè)置、優(yōu)勢植物種類的差異化分布，同時結(jié)合水土流失動態(tài)監(jiān)測、自動監(jiān)測設(shè)備率定比測、監(jiān)測成果平行對比分析等工作需求，在全省共配置37個經(jīng)果林措施小區(qū)、27個農(nóng)作物措施小區(qū)、9個水土保持林小區(qū)、5個自然恢復(fù)小區(qū)、3個裸地小區(qū)、14個土壤可蝕性因子監(jiān)測小區(qū)。這95個坡面徑流小區(qū)中：73個具有推演區(qū)域水土流失狀況功能，配置有當?shù)卮硇缘男←?、玉米、油菜、大豆、花生等農(nóng)作物，桃樹、梨樹、藍莓等經(jīng)果林樹種，以及松樹等水土保持林樹種；46個具有水土流失治理效益分析功能，能研究當?shù)剞r(nóng)作物耕作習慣、樹木栽植方式對水土流失的影響，還配置有順坡、橫坡、等高、穴植、魚鱗坑等不同耕作措施；22個具有水土流失動態(tài)監(jiān)測因子率定功能，配置有裸地、自然恢復(fù)和土壤可蝕性因子監(jiān)測小區(qū)；13個能開展相同植物措施和相同耕作措施小區(qū)平行監(jiān)測，對比分析監(jiān)測成果。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)測資料，為后續(xù)面源污染，以及碳轉(zhuǎn)移、碳固定、碳存儲等碳匯規(guī)律分析研究積累資料。

實施方案還規(guī)定在確定植物措施小區(qū)后，對經(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、林下除草等不同耕作措施；對農(nóng)作物措施小區(qū)，要求與當?shù)胤N植措施保持一致；對自然恢復(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；對裸地小區(qū)，要求不定期除草，保持蓋度低于5%；對土壤可蝕性因子監(jiān)測小區(qū)，要求年初去除植被及根系，翻耕深度20cm，全年不擾動，施除草劑除草，全年保持5%以下的蓋度。

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

按照“范圍全監(jiān)控、空間全覆蓋、要素全監(jiān)測、結(jié)果全展示”的原則，以“設(shè)施設(shè)備統(tǒng)一標準、監(jiān)測要素統(tǒng)一傳輸、應(yīng)用平臺統(tǒng)一構(gòu)建、監(jiān)測信息統(tǒng)一共享”為目標，在16個監(jiān)測站點建設(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63套，視頻平臺和分中心接入交換機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)測網(wǎng)絡(luò)的信息采集、傳輸、存儲、處理、展示能力和監(jiān)測過程質(zhì)量控制能力。通過水利專網(wǎng)全覆蓋接入，有效解決監(jiān)測站點數(shù)據(jù)傳輸帶寬和實時性問題；布設(shè)視頻監(jiān)控設(shè)備，既能開展集流槽產(chǎn)流監(jiān)控，實現(xiàn)水土流失產(chǎn)流過程實時遠程查看和過程回溯，又能開展環(huán)境安全監(jiān)控，解決測站位置偏遠、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)測或管理人員可在測站現(xiàn)場或遠程查看監(jiān)測數(shù)據(jù)和視頻，同時有效提升對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析能力。

在江蘇省水土保持監(jiān)測與管理信息系統(tǒng)定點監(jiān)測子系統(tǒng)中增加成果分析模塊，實時查看降雨、徑流、土壤水分等自動監(jiān)測數(shù)據(jù)和儀器工況，對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)系進行分析，總結(jié)內(nèi)在規(guī)律，分析監(jiān)測過程中存在的問題和數(shù)據(jù)不合理的原因等，從而加強數(shù)據(jù)整編對徑流場監(jiān)測的反饋監(jiān)督作用；開發(fā)綜合分析模塊，實現(xiàn)相同站點不同徑流小區(qū)、相同站點相同徑流小區(qū)不同年份、不同站點相同下墊面情況的整編成果比較分析，進一步揭示徑流小區(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)測與管理信息系統(tǒng)部分功能截圖見圖2。

3.4提升精細化管理水平，提高成果質(zhì)量

江蘇省水文局按照精細化管理的要求，從管理任務(wù)、管理標準、管理流程、管理制度和績效考核等5個方面規(guī)范水土保持監(jiān)測工作，保障水土保持監(jiān)測站點持續(xù)、穩(wěn)定運行；制定監(jiān)測設(shè)施設(shè)備維護、水土流失觀測、數(shù)據(jù)整理報送、監(jiān)測人員崗位職責、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標示標牌設(shè)計方案》《江蘇省水土保持監(jiān)測站測站任務(wù)書》《江蘇水文精細化管理》《江蘇省水土保持坡面徑流場監(jiān)測操作手冊》，要求逐站編印測站操作手冊，制作水土保持監(jiān)測演示視頻，通過精細化管理規(guī)范監(jiān)測過程和站點運行管理，提升監(jiān)測成果質(zhì)量；每年年初下達站網(wǎng)監(jiān)測任務(wù)，明確各站點監(jiān)測內(nèi)容、頻次、資料報送、整編等要求，樹立水土保持監(jiān)測第一責任主體意識，確保做到管理到位、監(jiān)測到位、整編到位、分析到位。

4結(jié)束語

江蘇省通過落實“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、編印精細化操作指導(dǎo)手冊、完善信息系統(tǒng)分析功能等各項措施，全面提升水土保持監(jiān)測站點的信息采集、傳輸、存儲、處理、分析、管理、展示能力。接下來，江蘇省將進一步深入落實國家水土保持高質(zhì)量發(fā)展要求，圍繞實現(xiàn)監(jiān)測布局合理化、功能差異化、任務(wù)清晰化、技術(shù)標準化、管理精細化、建設(shè)信息化、監(jiān)測智慧化等目標，創(chuàng)新工作方法，探索拓展面源污染監(jiān)測、水土保持碳匯、水土保持功能評價等水土保持監(jiān)測新業(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

基金項目：江蘇省水利科技項目（2022045）

第一作者：童建（1975—），男，浙江武義人，教授級高級工程師，學士，主要從事水土保持監(jiān)測、信息化監(jiān)管和水文測報研究工作。

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（責任編輯李楊楊）