北京市水土保持監測網絡建設與成效

路炳軍，袁愛萍，段淑懷

(北京市水土保持工作總站，北京 100038)

北京地處華北平原北端，全市總面積16410km2，其中山區面積10072km2，占全市總面積的 61.4%。據統計，全市有水土流失面積 4089km2。目前，水資源緊缺已成為制約北京經濟社會可持續發展的瓶頸，加快水土流失防治、促進飲用水源保護，是新形勢對水土保持工作提出的新要求。為此，北京市提出了“以水源保護為中心，構筑‘三道防線’，建設生態清潔小流域”的思路。如何更好地服務于生態建設，服務于水源保護，定量評估生態清潔小流域效益是新形勢對水土保持監測工作提出的新要求。自1999年以來，北京市積極探索，不斷拓寬監測工作內涵和外延，努力提高監測工作科技含量，加強監測隊伍建設，建立了全市水土保持監測網絡，形成了較為完善的監測體系，取得了顯著成效。

1 新時期水土保持監測的思路和目標

通過定期遙感調查、地面定點水土流失觀測、野外調查、建立和推廣使用北京市土壤侵蝕模型、開展小流域水質水量調查等，摸清水土流失狀況，掌握水土流失動態及其發展趨勢，全面科學地評價生態清潔小流域效益，為北京市生態建設宏觀決策提供科學依據，促進首都飲用水源保護和區域經濟社會的可持續發展。

2 主要水土保持監測工作開展情況

2.1 水土流失宏觀調查監測

1999—2000年，利用“3S”等技術，進行了全市水土流失基本情況調查，劃分了水土流失類型區，調查摸清了水土流失宏觀情況和水土流失治理情況，完成了第三次全國土壤侵蝕遙感調查北京市的調查任務。結合調查結果，完成北京市水土流失重點防治區劃分工作。

2007年，利用北京市1號小衛星高分辨率影像資料，結合多年地面徑流小區觀測數據，完成了全市土壤侵蝕調查工作。

2.2 地面監測網絡建設

根據水土流失類型、面積及其分布情況，選取代表性區域建設地面觀測站點。經過近10年的建設和完善，目前已在全市 7個山區縣建立了11個坡地徑流場(163個坡地徑流小區)和14個溝道控制站，覆蓋了五大流域和整個山區。在每個山區縣選擇治理后與未治理的小流域和治理前后的小流域進行水質水量調查監測。目前，已經形成了坡地徑流場—溝道控制站—小流域的地面監測網絡。徑流場的基本觀測指標有土壤理化性質、降雨量、降雨強度、徑流量、泥沙量、土壤含水量等傳統水土流失觀測指標，同時為滿足面源污染控制和水源保護的需要，拓寬水土流失監測思路，增加總磷、總氮和COD等部分水質監測指標。

從1999年開始連續觀測，目前已有降雨量、徑流量、泥沙含量等數據十幾萬條。通過對觀測資料進行分析、整理，探索侵蝕機理與規律，評價水土流失及面源污染現狀。

2.3 建設水土流失自動監測系統，提高監測水平和科技含量

為提高北京市水土流失監測技術水平和科技含量，實現對水土流失動態的監測，在密云石匣、延慶上辛莊、懷柔湯河口等3個坡地徑流場的23個重點坡面徑流小區和密云木頭峪等10個溝道控制站安裝自記雨量計、自動采樣器、雷達水位計等設備，實現了降雨、徑流、泥沙等指標的自動采集、GPRS傳輸、存儲和分析。

為了提高工作效率和數據計算的準確性，推進水土流失監測數據管理的自動化，實現監測數據的自動傳輸和入庫，配合前端自動化采集系統的建設，開發研制了北京市水土流失監測數據管理系統。該系統包括監測數據的讀寫、接收、統計、處理、分析、傳遞、反饋和檢索等功能，充分利用網絡技術，通過計算機、電話及 GPRS，實現了全市各監測點自動觀測數據和人工觀測錄入數據兩類數據的網絡上傳，并初步實現了北京市水土流失監測數據網上管理。信息處理包括對監測資料的匯總、整理、統計、計算和分析等，并利用網絡進行信息傳遞和交流，處理結果可以圖形和報表的形式提交。

2.4 基于“3S”技術的北京市水土保持生態環境管理信息系統

用1∶1萬比例尺電子地形圖作底圖，運用 GIS技術將北京山區劃分為547條小流域，并納入“北京市水利工程名稱代碼”體系進行標準化和數字化管理。北京市水土保持生態環境管理信息系統以小流域為信息管理基本單元，由 4個模塊組成，分別是數據管理模塊、圖形圖像管理模塊、計算模型模塊和小流域綜合治理規劃模塊，可按行政區域(北京市全市—各區縣—鄉鎮—小流域)和流域區域(北京市全市—5個一級流域—16個二級流域—547條小流域)進行信息管理。

2.5 北京市土壤侵蝕模型的研發與推廣應用

為了更好地定量預測水土流失狀況、評價水土流失防治效果、指導小流域綜合治理，市水土保持工作總站與北京師范大學于 2000年開始合作開展北京地區水土流失模型研究。歷時8年時間，在分析大量野外徑流小區觀測資料、雨量站點觀測資料和200多次人工模擬降雨試驗資料的基礎上，得到了土壤侵蝕模型主要影響因子的經驗值和估算公式，研制出全國第一個區域級土壤侵蝕模型。應用北京市土壤侵蝕模型完成了密云縣水土流失現狀調查和水土保持效益定量評價，該模型將逐步應用到小流域水土流失調查、動態監測和效益后評估等方面。

2.6 發布水土保持公報

以水土流失定位觀測數據為基礎，以全市監測網絡為依托，結合北京市土壤侵蝕模型，從 2000年起，北京市每年向社會發布了《北京市水土保持(監測)公報》。從 2004年起，7個山區縣每年均發布了區縣級水土保持公報。公報主要反映年度水土流失情況以及水土保持綜合防治效益，記載重要水土保持事件，為北京市水土保持和生態建設宏觀決策提供科學依據。此外，每年汛期還有針對性地開展了暴雨后水土保持調查并及時發布調查報告。

3 經驗與體會

3.1 以項目為依托，全面規劃，重點建設

根據北京市水土流失監測工作的需要，于1999年完成了《北京市水土流失監測預報系統規劃》，并報水利局及相關單位立項;在規劃的基礎上，同年完成了《北京市水土流失監測預報系統初步設計》。該項目由北京市水利局和財政局立項，項目實施期 8年，項目資金由水利建設基金水利設施維護管理費用列支，為監測工作提供了資金保障。目前，該項目已轉成常規性項目，每年監測費用約為200萬元。

北京市每年開展生態清潔小流域建設工作，并將治理經費的0.6%用于生態清潔小流域水質水量調查監測工作。

3.2 明確職責，建立完善的三級監測機構

北京市水土流失監測工作網絡由北京市水土流失監測中心、區縣水土流失監測站和監測點三級構成，各級監測人員固定，工作職責明確，根據監測任務分別簽訂責任書。

3.3 根據北京水資源的實際情況，水土流失監測與面源污染監測并重

目前北京水環境的主要矛盾為水污染問題。山區面源污染嚴重，各面源污染物在水土流失的作用下影響地表水體。為此，將重要的水質監測指標(總磷、總氮、COD)納入水土流失監測項目，拓寬了水土流失監測領域，為北京山區面源污染防治和生態建設奠定了基礎。

3.4 加強水土流失監測規范化建設和監測設施的維護管理

以標準和規范為基礎，結合北京市的具體情況，編制《北京市坡地徑流場觀測規范》、《北京市溝道控制站觀測規范》、《北京市坡地徑流場自動監測小區觀測規范》、《自動采樣器(I S C O 6712)使用規范》、《暴雨山洪后水土保持野外調查提綱》、《生態清潔小流域調查監測規范》等有關技術規范，并結合實踐及時修訂。每年均對各區縣監測技術人員和現場觀測人員進行集中培訓，要求所有的觀測工作流程和管理制度符合觀測規范要求，確保數據質量。同時，加強對水土保持監測設施的日常管理和維護，以確保監測工作正常運行。

3.5 廣泛開展國內外技術交流與合作

充分發揮首都科技優勢，與高等院校及科研院所聯合開展了一系列科研項目，提高了水土保持監測工作水平和科技含量。如與北京師范大學聯合開展了北京山區水土流失模型研究，與清華大學合作開展了基于“3S”技術的北京市水土保持生態環境管理信息系統研究，與多所科研院所聯合開展了密云水庫上游水土流失綜合防治技術研究與示范，與市農業局合作開展了坡耕地面源污染監測等。

在加強與國內科研院所合作的同時，還加強了與兄弟省市的交流，積極與臺灣水土保持有關機構交流。此外，近年來還與美國、德國、澳大利亞等國外相關機構建立了協作關系并開展了交流與合作，這些對北京市水土流失監測工作起到了積極的推動作用。

3.6 以監測站點為依托，建設水土保持科技示范園

依托監測站點，結合水土保持工程項目，建設和完善了門頭溝龍鳳嶺、延慶上辛莊、密云石匣等一批水土保持科技示范園。水土保持科技示范園一方面作為科學試驗和技術引進的研究基地和平臺，促進了產、學、研的緊密結合;另一方面作為水土保持戶外教室和科普宣傳基地，為提高大中小學生和社會公眾的水土保持和環境保護意識發揮了重要作用。

3.7 注重人才培養

結合監測工作，通過培訓考察等，培養技術人才。定期舉辦觀測人員汛期觀測技術、小流域劃分、監測設備使用、監測數據管理系統、“3S”技術管理系統、資料整編等培訓班，并組織監測設備技術考察團赴國內外考察與交流，加強人才培養。

4 下一步工作計劃

4.1 不斷完善水土保持監測體系和內容

在現有基礎上，進一步擴展監測范圍和監測內容，加強與相關部門合作，不斷完善水土保持監測指標體系、監測網絡和數據庫建設，更好地為北京市水源保護和生態清潔小流域建設服務，為各級政府部門生態建設宏觀決策提供依據。

4.2 加強對開發建設項目水土流失監測的監督與指導

按照《中華人民共和國水土保持法》、《水土保持生態環境監測網絡管理規定》的要求，結合水土保持監督管理工作，加強對開發建設項目水土保持監測工作的監督與指導，促進開發建設項目水土保持方案的有效實施。

4.3 加強土壤侵蝕模型的推廣應用

目前，北京市土壤侵蝕模型已經成功問世，并完成了密云縣水土流失調查(網格法、抽樣法)，下一步將在全市開展水土流失調查，以得到北京土壤侵蝕的空間分布狀況，實現對全市水土流失的定量評價，并逐步將該模型應用到小流域水土流失調查、動態監測和效益后評估等方面。