甘家溝坡面徑流場水土保持監測成果分析

黨廣善 劉世生

（隴南市水土保持生態環境監測分站，甘肅 隴南 746000）

1 甘家溝坡面徑流場及監測點基本概況

甘家溝坡面徑流場位于甘肅省隴南市武都區漢王鎮甘家溝流域內，東經105000′46〞，北緯33022′01〞。屬長江流域嘉陵江水系白龍江左岸一級支流，流域總面積41.19平方公里，其中水土流失面積35.96平方公里；主溝道長12.5公里。最高海拔2239米，最低海拔1023米，相對高差1216米。流失類型以水蝕為主，兼有重力侵蝕。流域內滑坡分布廣、泥石流活動頻繁[1]。流域內分布著大小滑坡體46處，崩塌體4處，滑塌、坍塌體6處，泥石流的固體物質儲量達21892.44萬m3，為泥石流的形成提供了充足的固體物質來源。僅1984年8月3日，發生的一次粘性泥石流，流量為386.6m3/s（相當于50年一遇）。經過多年的治理，已完成治理面積40110畝，其中坡改梯8092畝，水保林15020畝，經濟林4534畝，種草3195畝，封禁8864畝，保土耕作405畝，修建攔擋壩14座。

甘家溝坡面徑流場權屬隴南市水土保持總站，2011年10月建成，2013年投入運行，屬于全國水土流失動態監測項目。建設坡度小區的目的是對不同水土流失類型區、相同坡度的土壤侵蝕進行對比分析；其它措施小區是根據流域內主要防治措施布設，目的是為了觀測、分析不同防治措施的蓄水保土效果[2]。甘家溝坡面徑流場，建設徑流小區五個，小區面積100m2，水平投影坡長20m、寬度5m，除4#小區水平梯田外，其它小區坡度均為15度。1#小區是裸地小區，其它為措施小區。主要觀測設施設備有：9要素氣象觀測儀一臺，電腦一臺，電子秤一臺，電子天平二臺，烘箱一臺，UPS電源一個，人工雨量筒一個，TDR100土壤水分速測儀一臺，取樣杯，大小鋁盒等。2017年10月安裝監控攝像頭3個，接通了寬帶，可以通過辦公電腦、手機隨時觀察到徑流小區的實時狀態。

2 水土保持監測的內容和方法

2.1 降水監測

降雨因子采用九要素氣象觀測儀進行觀測，自動氣象儀對大氣濕度（RH）、大氣壓力（百帕）、總輻射（W）、土壤水分（%）、風向（度）、風速（m/s）、大氣溫度（℃）、土壤溫度（℃）、降雨量（mm）等九要素的觀測。監測人員定期從數據采集器下載數據，將原始數據導入降雨計算軟件進行計算，然后摘錄降雨過程、次雨量和日雨量等數據[3]。

徑流小區的監測內容包括：降雨、徑流、泥沙以及植被覆蓋度/郁閉度、土壤水分、作物產量等。監測成果主要包括月報表、年度監測報告、年度監測報表，監測表格包括記錄表、計算表、整編表3類共20個表格。監測的主要內容包括降水量、徑流泥沙、小區土壤水分、植被覆蓋度、植被高度、作物產量等。

2.2 徑流泥沙監測

采用集流池對徑流小區徑流泥沙進行收集，集流池側壁裝有水尺，為了確保小規模徑流泥沙取樣準確，在每個集流池內加裝了10mm塑料板制作的長方體集流桶，同時對集流池進行了分隔。泥沙量的數據采集，設有簡易水樣采樣，泥沙分析實驗室。

每次降雨產生的地表徑流終止后，量取集流池水深，各取三個水深值，填入徑流小區徑流泥沙采樣記錄表。量測完水深后，充分攪拌集流池的蓄水，使泥沙與水充分混合達到均勻，取各集流池渾水作為本次降水產生的泥沙水樣，將水樣靜置沉淀后，吸出上層清水，把泥沙盒放入烘箱，在105°C下烘干至恒重，一般8-12小時。關閉烘箱電源，冷卻半小時[4]。然后分別稱重（含集流槽沉積的泥沙）求得此次徑流各集流池的含沙量，通過換算折合成單位面積上的產沙量，即為該次降雨所產生的土壤侵蝕量。

2.3 土壤與植被監測

土壤含水量是表示土壤干濕狀況的指標。每15天（每月1日、15日）觀測一次；每次產流后加測一次、日降雨量大于12mm（未產流的情況下）加測1次，同時觀測一次植被覆蓋度和植被高度。TDR體積含水量測試在徑流小區中部進行，選一測試點，再以測試點為圓心、TDR探針（間距3.1cm）為直徑的圓周以圓心角120°為間隔插入土壤讀數，取三次讀數的算術平均值作為測試點TDR體積含水量值，TDR法測定的土壤深度為7.5cm。

2.4 作物產量監測

第一，農作物產量監測。農作物監測：在農作物成熟之際，在徑流小區上中下部位各選取三個1平方米的樣本點收獲，對農作物種子和秸稈晾干后進行稱重，以計算作物產量及秸稈產量。對不擬晾干的農作物種子稱鮮重。

第二，牧草產量監測。牧草監測：每次選擇食草性最佳之時，在徑流小區上中下部位各選取三個1平方米的樣本點收獲牧草，清點牧草株數，量取牧草高度，并對晾干后的牧草進行稱重，以計算每次的牧草產量，累加各次得出全年牧草產量。

第三，經濟林產量監測。經濟林產量監測：油橄欖全部采摘稱鮮重。

3 主要監測成果與分析

3.1 降雨監測成果

2020年度，甘肅省隴南市武都區甘家溝坡面徑流場降雨天數105天，降水量804.4mm，主要集中于5～10月，占全年降水量的93.0%；最大月降水量327.0mm（8月），最大日降水量49.8mm（8月16日），最大次雨量136.6mm，歷時3610min，最大30min雨強33.1mm/h（8月12日），最大次降雨侵蝕力204.6 MJ.mm/（hm2.h）（8月12日），年降雨侵蝕力為 1047.5 MJ.mm/（hm2.h）。觀測結果如表1所示。

表1 2020年度甘家溝站降雨量監測主要指標成果統計

3.2 徑流小區監測成果

第一，2020年度監測成果。根據5個徑流小區16場降雨的徑流泥沙觀測數據分析，甘肅省隴南市武都區甘家溝坡面徑流場徑流系數為0.0004～0.0460，年土壤流失量為0.0000～7.5403 t/hm2.y。各項觀測結果見表2。

表2 甘家溝觀測站2020年度徑流泥沙觀測結果表

第二，歷年觀測成果對比。與2017年度相比，2020年度，降雨量增加47.2%，降雨侵蝕力增加17.7%。1號徑流小區產流次數增加1場，徑流深增加207.2%，土壤流失量減少83.8%；2號徑流小區產流次數減少6場，徑流深減少53.1%，土壤流失量減少97.7%；3號徑流小區產流次數減少4場，徑流深增加85.7%，土壤流失量減少80.0%；4號徑流小區產流次數減少5場，徑流深增加60.6%，土壤流失量減少100%；5號徑流小區產流次數增加1場，徑流深減少13.7%，土壤流失量減少99.6%；

與2018年度相比，2020年度，降雨量增加40.0%，降雨侵蝕力減少60.5 %。1號徑流小區產流次數增加2場，徑流深減少65.5%，土壤流失量減少90.2%；2號徑流小區產流次數減少4場，徑流深減少93.8%，土壤流失量減少99.3%；3號徑流小區產流次數減少8場，徑流深減少92.2%，土壤流失量減少99.9%；4號徑流小區產流次數減少4場，徑流深減少92.8%，土壤流失量減少100%；5號徑流小區產流次數增加2場，徑流深減少89.2%，土壤流失量減少99.9%；

與2019年度相比，2020年度，降雨量增加59.9%，降雨侵蝕力增加72.9%。1號徑流小區產流次數增加9場，徑流深增加2723.7%，土壤流失量增加374倍；2號徑流小區產流次數增加0場，徑流深增加82.5%，土壤流失量增加342.6%；3號徑流小區產流次數減少4場，徑流深減少17.0%，土壤流失量減少87.8%；4號徑流小區產流次數減少6場，徑流深0.3mm，土壤流失量減少100%；5號徑流小區產流次數增加9場，徑流深增加410.3%，土壤流失量增加31.1%。

3.3 作物測產

2#小區種植馬鈴薯，測得平均密度為7p/m2，平均秸稈產量（干重）2333kg/hm2，馬鈴薯平均產量26333kg/hm2（鮮重）。

3#小區2020年重新播種紫花苜蓿，平均密度為169p/m2，測得苜蓿平均產量（干重）2000kg/hm2（2020年重新種植）。

4#小區種植玉米，測得玉米平均密度為8p/m2，秸稈平均產量16167kg/hm2，玉米平均產量13500kg/hm2，收獲指數為0.84。

5#小區栽植油橄欖，共8株，今年第四年結果，油橄欖產量11000kg/h 。

4 存在的問題與建議

（1）監測設備老化陳舊，需要更新。

（2）為確保監測工作正常開展，需增加監測經費。

（3）希望加強業務交流、培訓，及時掌握水土保持監測新技術、新設備、新動態。不斷提高監測人員業務水平以及監測工作水平。

5 結語

水土保持監測是現代環保事業中非常重要的內容之一，是提升水土保持措施針對性的重要依據。本文主要以甘家溝坡面徑流場為例闡述了水土保持監測相關內容，通過本文的介紹能夠對類似區域的水土保持監測提供一定參考和幫助，對于推動環境保護事業發展具有現實意義。