水土保持監測方法與技術的探討

劉洋

【摘要】水土保持監測可以為決策部門提供水土流失區域分布狀況、水土流失面積、流失量的年際變化情況、植被構成等的第一手資料，便于決策部門充分掌握區域內水土流失總體演變過程和規律并提出解決方案。筆者結合工作實際，對水土保持監測方法和技術進行相關探討。

【關鍵詞】水土保持監測；方法；“3S”遙感技術

監測作為水土保持的基礎性工作，是進行水土保持決策的基本依據，水土保持監測即出于保護人類賴以生存的水土資源和生態環境，運用多種可行的方法與技術，對水土流失的形成原因、數量、強度、危害程度、可行的防治措施及可能的成效等方面進行動態監測的過程。作為世界上水土流失最為嚴重的國家，我國當前水土流失形成原因復雜、點多面廣且已經危及到經濟發展和國家的生態環境安全。而作為水土保持的基礎性環節，水土保持監測可以為決策部門提供水土流失區域分布狀況、水土流失面積、流失量的年際變化情況、植被構成等的第一手資料，便于決策部門充分掌握區域內水土流失總體演變過程和規律，有針對性地提出解決對策。

1、水土保持監測方法

1.1 氣象水文監測

氣象水文監測主要的監測對象是水位、流量、泥沙量等氣象因子，而對降水、氣溫、風速、濕度、水位、流量、泥沙等氣象因子主要進行資料的搜集，一般不進行單獨監測。

1.2 水土流失因子監測

進行地形、地貌、建設項目占地面積（植被擾動面積）、項目挖方面積、擾動強度等水土流失因子監測一般采用實地勘測、線路調查、地形測量等常規方法并輔之以GPS、GIS等跟蹤定位技術。具體而言，進行建設項目占地面積（植被擾動面積）、項目挖方面積監測計算時，先查閱設計文件資料，在利用GPS、GIS等跟蹤定位技術對所監測面積進行跟蹤作業，并結合地形測量分析手段，對比核實。

將林地樹冠垂直投影面積與林地面積之比稱為林地郁閉度，郁閉度是反映森林環境健康程度的重要指標因子，也將其用于描述森林生態系統的發展狀況。按照聯合國糧農組織的標準，D≥0.7的郁閉林為密林，0.2≤D≤0.69為中度郁閉，D<0.1～0.2為疏林。

項目區內林地郁閉度（荒地覆蓋度）可以按照下式進行計算：

上式中：D是林地郁閉度（荒地覆蓋度）（%），fd是項目區面積（㎡），fe是項目區內樹冠的垂直投影面積（㎡）。0≤D≤1。

項目區內林草植被覆蓋度按照下式計算：

上式中，C為林草植被覆蓋度指標（%），f為項目區內垂直投影面積（㎡），F為項目區總面積（㎡）。按照規定，喬木林樣方規格為60m×10m，灌木林樣方規格為10m×10m，草地樣方標準規格為2m×2m。監測中可以同時采用GPS和GIS定位技術，對監測對象的準確位置、邊界進行高精度定位，并結合實地調查、地形圖件和施工圖件等可得資料，以保證項目區占地面積、水土流失狀況信息的準確可靠。

1.3 水土流失狀況監測

水土流失狀況監測主要是指對流失面積、程度及水土流失總量、危害程度、變動趨勢和規律等進行的監測，水土流失狀況的監測一般采用地面觀測法，最常用的是其中的簡易小區觀測即沉砂池法，該方法主要用于棄渣場渣體的水土流失監測。在采用混凝土（漿砌石紅磚）所圍成的矩形小區域內，較低端安裝沉砂池與排水溝（其中沉砂池規格一般為長×寬×高=2m×2m×2m，其擋墻厚度為0.3m，沉砂池泄水口規格為0.3m×0.3m），每次觀測時進行溝槽內土石物質的晾干及稱重，以此確定兩次觀測時間之間的土壤流失量。

2、水土保持監測技術

隨著社會各界對水土保持監測的重視及科學技術的不斷進步，監測技術在不斷升級，特別是近年來地球信息技術和計算機技術的發展為監測技術的不斷改進提供了可能。

2.1 模型監測預報技術

理論界認為必須對水土流失進行定量化監測與分析，而模型監測預報技術正是這樣一種進行水土流失環境危害評價并評估水土保持設施防治效益的定量化監測技術。該技術在我國水土保持監測方面已經得到廣泛運用，如進行破面、小流域水土流失及防治效果試驗，并在黃土高原、東北、華北等不同類型區域進行水土流失預測預報模型的實踐；對降雨徑流模型、土壤侵蝕模型和畜禽糞便污染模型進行非點源污染模型模擬；基于水土保持學科的社會需求、科學需求等基礎上對土壤侵蝕模型重點進行研究等。

2.2 “3S”遙感技術

上世紀九十年代末期，地理信息系統（GIS）和全球定位科學（GPS）等技術的長足發展為水土流失監測提供了精確的定位與信息分析工具，在此基礎上，人們將無線電高空測候技術（RS）和GIS、GPS等技術結合起來（即“3S”遙感技術）實現了水土流失及土壤侵蝕的實時動態監測，其中，遙感技術和實時定位技術是獲得并更新地理信息系統的手段，而地理信息系統是存儲、管理水土流失信息和數據的基礎性平臺。

此外，“3S”技術還可以和地面遙感動態監測技術結合起來，實現野外監測工作的數字化、智能化和自動化，大大簡化水土保持監測環節，獲取的數據標準、統一，將常規監測手段與新技術有機結合起來，高效、準確、實時，已經成為水土流失監測的重要手段之一。

2.3 開發建設項目水土保持監測

開發建設項目水土保持監測是近年來出現的一個全新的研究領域，隨著我國基礎設施建設進程的不斷加快，開發建設項目對生態環境的影響及水土流失的加劇影響甚重，越來越引起政府、理論界和社會公眾所關注。

對于位于大型江河湖海等地的開發建設項目，考慮到其施工場地時空變化復雜、定期監測較為困難等情況，故而不宜采用遙感觀測方法，應該采用地面監測、調查監測等法，以便及時發現水土流失并采取有效措施。

3、結語

雖然當前“3S”遙感技術在我國水土保持動態監測中已經廣泛應用，但是我國水土保持學科起步晚、經驗少，還存在很多亟待解決的難題，例如水土保持監測機構地面監測點的合理布置、自動化觀測程度如何提高、縮小各種調查方法結果之間的差異、對水土流失和水土保持進行合理評價等，在這些領域仍需加大研究力度，探索適合我國當前實際情況的水土保持監測模式。

參考文獻：

[1]李永寧.張賓蘭.郁閉度及其測定方法研究與應用[J].世界林業研究.2008（2）

[2]馬熙民.建設項目水土流失及保持監測方法研究[J].科技創新導報.2011（24）