國家水土保持監測站點優化布局研究

屈 創，馬歆菲，王 楠，王 娜，周珊珊

（1.黃河水利委員會黃河上中游管理局，710021，西安；2.水利部黃土高原水土保持野外科學觀測研究站，710021，西安）

我國是世界上水土流失最嚴重的國家之一，嚴重的水土流失不僅破壞水土資源，惡化生態環境，加劇自然災害，而且嚴重制約我國經濟社會的可持續發展。水土保持監測站點是水土保持監測網絡的重要組成部分，承擔著第一手資料采集、存儲、傳輸、處理、整（匯）編等任務。新時期，國家生態文明建設對水土保持監測提出了新需求、賦予了新任務，需要在國家層面建設定位精準、分布科學、數量合理、運維有效、支撐有力的國家水土保持監測站點網絡，形成全國水土保持監測的核心力量，為國家生態文明建設和經濟社會發展、水土流失治理、水土保持監督、水土保持規劃及政策制定、水土保持科研等提供支撐。

一、全國水土保持監測站網現狀

1.站點布局情況

2023年全國水土流失動態監測成果顯示，全國水土流失面積262.76 萬km2，占國土總面積的27.37%，全國水土流失整體仍呈現出面廣量大、侵蝕類型多樣、侵蝕強度大、流失嚴重的局面。2002年、2007年國家批復了全國水土保持監測網絡和信息系統建設一、二期工程，先后建成水利部水土保持監測中心，長江、黃河等7個流域管理機構水土保持監測中心（站），31個省（自治區、直轄市）水土保持監測總站，175個水土保持監測分站和732個水土保持監測站點。截至2020年年底，全國共有826個水土保持監測站點，形成了覆蓋全國的水土保持監測網絡，為我國生態文明建設和水土保持工作發揮了重要支撐作用。

2.面臨的主要問題

隨著我國經濟社會的發展和物質生活水平的提高，人民群眾對生態文明的需求逐步凸顯，全國水土保持監測站點布局不平衡不完善、現代化水平不足、發展保障能力薄弱等問題日益突出，主要表現為以下4個方面。

①站點空間布局不平衡。隨著水土流失發展變化，部分水土流失嚴重地區、重要生態功能區、重大戰略區域尚存在監測站點空白或站點布設密度偏低的問題，對照全國水土保持區劃，站點布局仍不平衡，亟待進行布局優化。

②監測設施布設不成體系。部分監測站點僅單獨布設單項觀測設施，未按水系匯流關系進行坡面、小流域等多尺度觀測設施的嵌套布設，在全面分析水土流失規律、水沙關系等方面存在明顯的局限性。

③監測設施設備配置不足。現有站點普遍缺乏貼近自然的原型觀測場地設施，站點監測設備普遍陳舊落后，穩定成熟的自動化設備配置不足。

④數據管理智能化程度較低。站點數據主要依靠人工進行采集、錄入、填報及分析處理，分散存儲于電腦、硬盤中，導致工作效率較低，人力耗費大，分析處理難度大，數據安全性不足，制約了數據的應用及其價值的發揮。

二、國家水土保持監測站點優化布局需求分析與目標任務

1.需求分析

水土保持監測站點是水土流失及防治效益定量數據的直接來源，是標定其他數據的“標準物”。國家水土保持監測站點優化布局主要需求表現在以下4個方面。

①在水土流失治理方面，通過監測站點定量準確掌握不同區域水土流失強度、分布變化，科學確定水土保持措施、水土流失治理模式，客觀反映治理措施配置效果和效益發揮情況，為不同區域因地制宜、科學部署各類水土保持措施提供依據。

②在區域水土流失調查與動態監測方面，監測站點為土壤流失方程參數率定提供不同區域、不同立地條件下的長序列實測數據，為區域水土流失狀況遙感監測提供現場定量驗證和校核。

③在水土保持規劃及政策制定方面，根據監測站點實測數據，科學評判不同區域水土流失的可治理程度、不同水土流失治理措施和模式的治理效益，為科學制定新時期水土流失防治目標任務、政策規劃、流域和區域防治方案提供依據。

④在水土保持科學研究方面，監測站點長期定位觀測數據為研究不同區域水土流失消長機理規律、江河湖庫水沙變化，制定水土保持技術標準等提供科學依據。

2.研究目標

通過對現有水土保持監測站點優化布局，建設基本覆蓋全國水土保持區劃8 個一級區、40 個二級區、115個三級區的國家水土保持監測站點網絡，建設監測站點智能管理分析平臺，建成上下聯通、內外協同、布局合理、功能完備、系統科學、技術先進的國家水土保持監測體系，形成全國水土保持監測的核心力量，為掌握水土流失狀況、影響及演進規律，推進智慧水利建設，科學制定水土流失防治方案等提供有力支撐。

3.研究任務

根據事權劃分和功能互補原則，對現有水土保持監測站點進行分類分級，提出系統性的全國地面監測網絡體系建設方案，并分析監測站點之間的差異和協同作用關系。在此基礎上開展優化布局方法、工程建設技術、運行管理模式等3方面研究。其中，優化布局方法包括布局單元、站點分類、布局方法、遴選原則等方面研究，致力于解決“怎么布”“布多少”的問題；工程建設技術包括監測設施布局、監測規模論證、智能平臺搭建及功能設計等方面研究，致力于解決“怎么建”“建多少”的問題；運行管理模式包括運行管理機制、數據管理、經費保障等方面研究，致力于解決“怎么管”“怎么用”的問題。

三、站點優化布局研究方法與方案

1.研究方法

為保障監測站點布局的全覆蓋性、整體協同性和區域代表性，需根據不同區劃的特征確定合適的布局單元，根據研究目標和任務確定布局原則和遴選原則，采用“分區布局—分級布設—分類布置”的監測站點布局技術，實現對國家水土保持監測站點的優化布局。

（1）布局單元

（2）站點分類

按照中央和地方事權劃分，國家水土保持監測站點主要布設在國家重大戰略區域、國家級水土流失重點防治區、國家重點生態功能區、生態敏感與脆弱區、國家重要生態建設工程分布區等國家和社會重點關注區域，由中央投資建設并負責運行管理，服務國家戰略和全局經濟社會發展，在全國水土保持監測網絡中具有“頂梁柱”地位。地方監測站點主要服務于當地需求，并配合國家水土保持監測站點協同發揮作用。

國家水土保持監測站點根據其重要性和代表性分為重點站和一般站。重點站按照全國水土保持區劃二級區布設，承擔所代表區域的水土流失規律觀測、水土保持措施遴選、水土流失治理模式研究、水土保持效益測定和自然環境演變監測等任務，以提高水土流失監測預報水平，具有典型性、代表性強的特點，承擔骨干功能，具有“定盤星”地位，為國家重大戰略制定與實施、生態保護與修復、土地資源保護與利用、水土流失治理等提供基礎數據支撐，對促進全國生態文明建設和高質量發展具有重要意義。一般站按照全國水土保持區劃三級區布設，承擔所代表三級區的常規觀測任務，并協同配合國家重點站開展土壤可蝕性等因子率定，提高水土流失相關因子的精準度，同時開展其他特定觀測內容，為數據匯交和聯合分析補充提供基礎數據，以提高監測預報精度和水平。

（3）布局原則

①科學覆蓋原則。重點站按照全國水土保持二級區劃進行控制，實現二級區基本全覆蓋。由重點站輻射帶動一般站，實現除平原、島礁、無人區以外的以水蝕為主的三級區全覆蓋。

②突出重點原則。對水土流失嚴重地區和集中分布區、國家重點關注區域、國家重點生態功能區適當加密布設。著重在黃河流域黃土高原統籌考慮粗泥沙集中來源區、十大孔兌、砒砂巖地區、重要入黃支流流域（皇甫川、窟野河、禿尾河、無定河、延河、汾河）的空間分布和侵蝕特征適當加密布設。在長江流域水土流失集中分布的金沙江下游、嘉陵江、烏江、赤水河流域以及東北黑土區、西南石漠化地區等國家重點關注區域進行適當加密布設。

③合理嵌套原則。依據河流水系匯流關系，優先選擇能夠實現人工坡面觀測場、自然坡面觀測場、典型實際樣地徑流泥沙觀測點、流域控制站及子流域控制站、下游水文站合理嵌套、形成系統觀測體系的站點進行布設。

④利用既有原則。充分利用已有的水土保持監測站點，在未設置監測站點的水土保持區劃二級區或三級區內補充布設監測站點，避免重復投資和建設。

1.做強武隆優勢產業，拉動服務增收。堅持走旅游富民之路，旅游產業已經成為武隆的一張靚麗名片。以旅游核心景區為依托，做優旅游品牌，提升旅游核心吸引力，發揮仙女山核心輻射帶動東北片區發展。加快推進白馬山旅游開發，拉動西南片區發展。將鄉村旅游作為發展全域旅游發展，以鄉村旅游精品線路實現全覆蓋，建成鄉村旅游示范村（點）帶動貧困人口實現脫貧增收。

⑤資源共享原則。中國科學院、國家和地方林草部門、高等院校及其他科研院所等相關單位的監測站點如滿足需求，可納入國家水土保持監測站點。

（4）布局方法

根據“充分利用既有、強化共享利用、適當補充新建”原則，基于全國現狀水土保持監測站點，結合可共享的相關行業監測站點，作為優化布局的監測站點本底數據。

針對不同區域水土流失成因和不同土地利用類型特點，以全國水土保持三級區劃40個二級區、115個三級區為布設單元，結合國家級水土流失重點防治區、國家和社會關注的重點區域，采用多源空間數據疊加分析法，在地理信息平臺中疊加全國水土流失強度分布、全國地勢、全國土地利用、中國土壤、全國植被覆蓋度、重要支流水系、國家水土流失防治區邊界、農業戰略格局、國家重點生態功能區、生態重要性評價、國家重點關注區域、重大國家戰略范圍等空間數據，逐區判斷各個水土保持區劃內監測站點的區域代表性優劣程度，合理設置監測站點。

（5）遴選原則

總體上，在二級區和三級區內遴選布設監測站點時，綜合分析監測站點的區域代表性、應用能力、基礎條件、建設潛力等因素。

①區域代表性原則。監測站點能夠反映所在區域的自然地理特征、水土流失狀況和綜合治理特點等。

②長期連續性原則。優先利用已有的監測站點，選用基礎條件好、運行經費有保障、具有長序列觀測數據，且改造、更新成本經濟合理的站點。

③土地保障原則。優先考慮劃撥、購買土地和有長期土地使用年限的站點，保證監測站點能夠長期穩定運行。

④觀測隊伍穩定原則。優先考慮具有觀測機構和人員，具備數據整編、分析能力的站點。

⑤建設潛力原則。優先考慮具有可用于新建的土地面積、具備新建設施基礎條件和能力的站點。

⑥共享使用原則。其他行業的監測站點如滿足需求，通過構建共享機制，納入國家水土保持監測體系運行管理。

2.優化布局方案

基于上述原則，本研究建議在全國布設198 個國家水土保持監測站點。其中，升級改造現有水土保持監測站點124個，新建監測站點9個，共享其他單位監測站點65個。包括水力侵蝕監測站點156個、風力侵蝕監測站點28個、凍融侵蝕監測站點14個。詳見表1。

表1 國家水土保持監測站點總體布局 單位：個

四、站點設施設備配置和信息化建設

1.監測設施設備配置

國家水土保持監測站點按照不同土壤侵蝕類型確定設施類型。其中：水力侵蝕監測站點設施主要包括人工坡面觀測場、自然坡面觀測場、小流域控制站、林草調查樣地、典型實際樣地徑流泥沙觀測點、氣象觀測場、雨量觀測點等；風力侵蝕監測站點主要觀測風力侵蝕相關因子，為掌握風力侵蝕規律和防治效果、完善風力侵蝕模型提供基礎數據支撐，設施主要包括風力侵蝕觀測場和氣象觀測場；凍融侵蝕監測站點主要觀測凍融侵蝕相關因子，為研究凍融侵蝕規律提供數據支撐，設施主要包括凍融侵蝕觀測場和氣象觀測場。

監測設施設備的布設主要考慮以下幾方面需求：一是考慮率定水土流失影響因子的需求，建設標準規格的徑流小區、標準性能參數的氣象觀測設備，實現全國范圍內降雨侵蝕力、土壤可蝕性等因子的標準、精確率定；二是考慮土壤侵蝕模型計算結果實地驗證的需求，建設自然條件下的自然坡面徑流場、典型實際樣地、林草樣地等；三是考慮水蝕、風蝕等不同侵蝕類型監測站點觀測內容的差異性和不同類型侵蝕規律的觀測需求，確定差異化的觀測設施設備配置模式；四是考慮不同區域自然和社會環境的差異、水土流失特征及其防治技術與模式的不同，在特定區域開展特色觀測，同時配置相應的設施設備，通過各種配置模式保障觀測數據的自然真實性和成果可用性。基于上述需求，根據不同水土保持區劃內的主要土地利用類型、水土保持措施、地形坡度等區域特征，以二級區為區劃單元，分別確定二級區內水力侵蝕重點站和一般站的監測設施、設備建設需求規模。

2.智能管理分析平臺建設

以“整合資源、立體監測、統一匯集、分級審核、高效管理、智能分析、廣泛共享”為原則，借助物聯網、云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術，充分依托水利骨干網及水利部信息中心現有的網絡基礎，通過水土保持監測數據資源建設、支撐服務體系建設，開發業務應用系統，建立網絡安全保障體系以及標準規范體系，建成水土保持監測站點智能管理分析平臺，實現對監測站點數據統一管理和分析，以及水土流失協同計算、挖掘分析、模擬仿真和預測預報等，為全國生態系統穩定性評價、生態保護效果評估和國家生態文明建設提供大量詳實基礎數據支撐。

五、站點運行管理模式

1.運行管理機制

國家水土保持監測站點涉及面廣，涉及管理機構和單位較多，充分依托和利用現有管理體制，建立“水利部監督管理和業務指導、流域管理機構組織管理、相關主體單位協同管理”的管理機制。根據國家水土保持監測站點的功能定位和工作特點，明確中央和地方的事權和財政支出責任，建立權責清晰、互為補充的水土保持監測站點事權和財權對等的運行機制，明確各級水行政主管部門、流域管理機構、監測機構、共享單位職責分工，落實站點建設、運行維護主體與經費保障機制，確保站點長期穩定運行。

2.數據管理方式

構建“一般站—重點站—省級監測機構—流域監測機構—水利部”五級結構的數據匯交體系，在國家層面實現對水土保持監測站點數據的完整、規范、統一匯集、深度挖掘及區域聯合分析。依托水土保持監測站點智能管理分析平臺，共同完成數據的提交、接收、質量控制、審核、評估、分析、上報、整（匯）編、發布等，保證觀測數據的準確性、完整性和合理性。由水利部組織流域管理機構對水土保持監測站點定位觀測數據、水文站徑流泥沙數據、遙感監測及專項調查數據進行綜合分析，總結特定區域水土流失規律和特點，在國家層面為全國水土流失規律研究和防治措施規劃等提供基礎支撐。以面向多方開放共享為原則，單位和個人可按照數據管理權限向有關監測機構申請使用國家水土保持監測數據與資料。

3.運行經費保障

國家水土保持監測站點為社會提供國家基本公共服務，其業務運行費和管理費作為中央事權由中央財政承擔，通過購買服務等方式支付各監測站點予以補助。監測站點的人員編制、其他基本運行費用（主要是人員經費），既有站點由原渠道解決，新建站點根據隸屬關系或屬地原則解決。對于沒有納入國家水土保持監測站點的其他地方監測站點的運行管理和經費，各地要采取有效措施，及時足額保障。

六、結 語

本文在全面分析全國水土保持監測站點現狀、存在問題、面臨形勢等基礎上，緊密結合新時期國家生態文明建設和水土保持高質量發展需求，研究提出了國家水土保持監測站站點優化布局的目標、任務、模式和具體方案，以期優化國家水土流失監測站點，形成全國水土保持監測的核心力量，為開展水土保持監測評價、綜合治理、監督管理和水土保持基礎科學研究等提供更為全面、科學的數據資料，更好地服務于國家生態文明建設和經濟社會高質量發展。