北京市水土保持监测网络建设与成效

路炳军，袁爱萍，段淑怀

(北京市水土保持工作总站，北京 100038)

北京地处华北平原北端，全市总面积16410km2，其中山区面积10072km2，占全市总面积的 61.4%。据统计，全市有水土流失面积 4089km2。目前，水资源紧缺已成为制约北京经济社会可持续发展的瓶颈，加快水土流失防治、促进饮用水源保护，是新形势对水土保持工作提出的新要求。为此，北京市提出了“以水源保护为中心，构筑‘三道防线’，建设生态清洁小流域”的思路。如何更好地服务于生态建设，服务于水源保护，定量评估生态清洁小流域效益是新形势对水土保持监测工作提出的新要求。自1999年以来，北京市积极探索，不断拓宽监测工作内涵和外延，努力提高监测工作科技含量，加强监测队伍建设，建立了全市水土保持监测网络，形成了较为完善的监测体系，取得了显著成效。

1 新时期水土保持监测的思路和目标

通过定期遥感调查、地面定点水土流失观测、野外调查、建立和推广使用北京市土壤侵蚀模型、开展小流域水质水量调查等，摸清水土流失状况，掌握水土流失动态及其发展趋势，全面科学地评价生态清洁小流域效益，为北京市生态建设宏观决策提供科学依据，促进首都饮用水源保护和区域经济社会的可持续发展。

2 主要水土保持监测工作开展情况

2.1 水土流失宏观调查监测

1999—2000年，利用“3S”等技术，进行了全市水土流失基本情况调查，划分了水土流失类型区，调查摸清了水土流失宏观情况和水土流失治理情况，完成了第三次全国土壤侵蚀遥感调查北京市的调查任务。结合调查结果，完成北京市水土流失重点防治区划分工作。

2007年，利用北京市1号小卫星高分辨率影像资料，结合多年地面径流小区观测数据，完成了全市土壤侵蚀调查工作。

2.2 地面监测网络建设

根据水土流失类型、面积及其分布情况，选取代表性区域建设地面观测站点。经过近10年的建设和完善，目前已在全市 7个山区县建立了11个坡地径流场(163个坡地径流小区)和14个沟道控制站，覆盖了五大流域和整个山区。在每个山区县选择治理后与未治理的小流域和治理前后的小流域进行水质水量调查监测。目前，已经形成了坡地径流场—沟道控制站—小流域的地面监测网络。径流场的基本观测指标有土壤理化性质、降雨量、降雨强度、径流量、泥沙量、土壤含水量等传统水土流失观测指标，同时为满足面源污染控制和水源保护的需要，拓宽水土流失监测思路，增加总磷、总氮和COD等部分水质监测指标。

从1999年开始连续观测，目前已有降雨量、径流量、泥沙含量等数据十几万条。通过对观测资料进行分析、整理，探索侵蚀机理与规律，评价水土流失及面源污染现状。

2.3 建设水土流失自动监测系统，提高监测水平和科技含量

为提高北京市水土流失监测技术水平和科技含量，实现对水土流失动态的监测，在密云石匣、延庆上辛庄、怀柔汤河口等3个坡地径流场的23个重点坡面径流小区和密云木头峪等10个沟道控制站安装自记雨量计、自动采样器、雷达水位计等设备，实现了降雨、径流、泥沙等指标的自动采集、GPRS传输、存储和分析。

为了提高工作效率和数据计算的准确性，推进水土流失监测数据管理的自动化，实现监测数据的自动传输和入库，配合前端自动化采集系统的建设，开发研制了北京市水土流失监测数据管理系统。该系统包括监测数据的读写、接收、统计、处理、分析、传递、反馈和检索等功能，充分利用网络技术，通过计算机、电话及 GPRS，实现了全市各监测点自动观测数据和人工观测录入数据两类数据的网络上传，并初步实现了北京市水土流失监测数据网上管理。信息处理包括对监测资料的汇总、整理、统计、计算和分析等，并利用网络进行信息传递和交流，处理结果可以图形和报表的形式提交。

2.4 基于“3S”技术的北京市水土保持生态环境管理信息系统

用1∶1万比例尺电子地形图作底图，运用 GIS技术将北京山区划分为547条小流域，并纳入“北京市水利工程名称代码”体系进行标准化和数字化管理。北京市水土保持生态环境管理信息系统以小流域为信息管理基本单元，由 4个模块组成，分别是数据管理模块、图形图像管理模块、计算模型模块和小流域综合治理规划模块，可按行政区域(北京市全市—各区县—乡镇—小流域)和流域区域(北京市全市—5个一级流域—16个二级流域—547条小流域)进行信息管理。

2.5 北京市土壤侵蚀模型的研发与推广应用

为了更好地定量预测水土流失状况、评价水土流失防治效果、指导小流域综合治理，市水土保持工作总站与北京师范大学于 2000年开始合作开展北京地区水土流失模型研究。历时8年时间，在分析大量野外径流小区观测资料、雨量站点观测资料和200多次人工模拟降雨试验资料的基础上，得到了土壤侵蚀模型主要影响因子的经验值和估算公式，研制出全国第一个区域级土壤侵蚀模型。应用北京市土壤侵蚀模型完成了密云县水土流失现状调查和水土保持效益定量评价，该模型将逐步应用到小流域水土流失调查、动态监测和效益后评估等方面。

2.6 发布水土保持公报

以水土流失定位观测数据为基础，以全市监测网络为依托，结合北京市土壤侵蚀模型，从 2000年起，北京市每年向社会发布了《北京市水土保持(监测)公报》。从 2004年起，7个山区县每年均发布了区县级水土保持公报。公报主要反映年度水土流失情况以及水土保持综合防治效益，记载重要水土保持事件，为北京市水土保持和生态建设宏观决策提供科学依据。此外，每年汛期还有针对性地开展了暴雨后水土保持调查并及时发布调查报告。

3 经验与体会

3.1 以项目为依托，全面规划，重点建设

根据北京市水土流失监测工作的需要，于1999年完成了《北京市水土流失监测预报系统规划》，并报水利局及相关单位立项;在规划的基础上，同年完成了《北京市水土流失监测预报系统初步设计》。该项目由北京市水利局和财政局立项，项目实施期 8年，项目资金由水利建设基金水利设施维护管理费用列支，为监测工作提供了资金保障。目前，该项目已转成常规性项目，每年监测费用约为200万元。

北京市每年开展生态清洁小流域建设工作，并将治理经费的0.6%用于生态清洁小流域水质水量调查监测工作。

3.2 明确职责，建立完善的三级监测机构

北京市水土流失监测工作网络由北京市水土流失监测中心、区县水土流失监测站和监测点三级构成，各级监测人员固定，工作职责明确，根据监测任务分别签订责任书。

3.3 根据北京水资源的实际情况，水土流失监测与面源污染监测并重

目前北京水环境的主要矛盾为水污染问题。山区面源污染严重，各面源污染物在水土流失的作用下影响地表水体。为此，将重要的水质监测指标(总磷、总氮、COD)纳入水土流失监测项目，拓宽了水土流失监测领域，为北京山区面源污染防治和生态建设奠定了基础。

3.4 加强水土流失监测规范化建设和监测设施的维护管理

以标准和规范为基础，结合北京市的具体情况，编制《北京市坡地径流场观测规范》、《北京市沟道控制站观测规范》、《北京市坡地径流场自动监测小区观测规范》、《自动采样器(I S C O 6712)使用规范》、《暴雨山洪后水土保持野外调查提纲》、《生态清洁小流域调查监测规范》等有关技术规范，并结合实践及时修订。每年均对各区县监测技术人员和现场观测人员进行集中培训，要求所有的观测工作流程和管理制度符合观测规范要求，确保数据质量。同时，加强对水土保持监测设施的日常管理和维护，以确保监测工作正常运行。

3.5 广泛开展国内外技术交流与合作

充分发挥首都科技优势，与高等院校及科研院所联合开展了一系列科研项目，提高了水土保持监测工作水平和科技含量。如与北京师范大学联合开展了北京山区水土流失模型研究，与清华大学合作开展了基于“3S”技术的北京市水土保持生态环境管理信息系统研究，与多所科研院所联合开展了密云水库上游水土流失综合防治技术研究与示范，与市农业局合作开展了坡耕地面源污染监测等。

在加强与国内科研院所合作的同时，还加强了与兄弟省市的交流，积极与台湾水土保持有关机构交流。此外，近年来还与美国、德国、澳大利亚等国外相关机构建立了协作关系并开展了交流与合作，这些对北京市水土流失监测工作起到了积极的推动作用。

3.6 以监测站点为依托，建设水土保持科技示范园

依托监测站点，结合水土保持工程项目，建设和完善了门头沟龙凤岭、延庆上辛庄、密云石匣等一批水土保持科技示范园。水土保持科技示范园一方面作为科学试验和技术引进的研究基地和平台，促进了产、学、研的紧密结合;另一方面作为水土保持户外教室和科普宣传基地，为提高大中小学生和社会公众的水土保持和环境保护意识发挥了重要作用。

3.7 注重人才培养

结合监测工作，通过培训考察等，培养技术人才。定期举办观测人员汛期观测技术、小流域划分、监测设备使用、监测数据管理系统、“3S”技术管理系统、资料整编等培训班，并组织监测设备技术考察团赴国内外考察与交流，加强人才培养。

4 下一步工作计划

4.1 不断完善水土保持监测体系和内容

在现有基础上，进一步扩展监测范围和监测内容，加强与相关部门合作，不断完善水土保持监测指标体系、监测网络和数据库建设，更好地为北京市水源保护和生态清洁小流域建设服务，为各级政府部门生态建设宏观决策提供依据。

4.2 加强对开发建设项目水土流失监测的监督与指导

按照《中华人民共和国水土保持法》、《水土保持生态环境监测网络管理规定》的要求，结合水土保持监督管理工作，加强对开发建设项目水土保持监测工作的监督与指导，促进开发建设项目水土保持方案的有效实施。

4.3 加强土壤侵蚀模型的推广应用

目前，北京市土壤侵蚀模型已经成功问世，并完成了密云县水土流失调查(网格法、抽样法)，下一步将在全市开展水土流失调查，以得到北京土壤侵蚀的空间分布状况，实现对全市水土流失的定量评价，并逐步将该模型应用到小流域水土流失调查、动态监测和效益后评估等方面。