试论我国水土保持监测的类型与方法

赵辉

(水利部水土保持监测中心，100055，北京)

水土保持监测是我国水土保持事业的重要组成部分和基础性工作［1］。2011年3月1日施行的修订后的《中华人民共和国水土保持法》明确要求加强水土保持监测工作，发挥它在政府决策、经济社会发展和社会公众服务中的作用［2］。扎实推进水土保持监测，是履行水土保持法律职责的需要，是国家生态建设宏观决策的需要，是满足社会公众知情权、监督权与参与权的需要，是保证水土保持事业科学发展的需要［1-3］，意义重大。

《辞海》［4］中定义:“监”有监视、督察之意，如《诗·小雅·节南山》“何用不监”;“测”有测量、估计或猜想、推想之意。“监测”则为“监视测量”之意。我国早在20世纪20年代就开始了径流泥沙监测，经过近90年的发展，在监测网络、制度体系和人才队伍建设以及科学研究等方面取得了长足进展，但在监测基础理论、监测方法、监测评价、设施设备研发以及预测预报模型等方面的研究仍需进一步深入［5-10］。

一般认为，水土保持监测是运用多种技术对水土流失的成因、数量、强度、影响范围、危害及其防治成效进行的动态监测与评估［1，11］，但在准确定义水土保持监测方面，目前国内尚未形成共识［12］。实践中，如何界定水土保持监测与试验研究、土壤侵蚀模型、观测与评价等的关系，也存在一定的困惑［11］;因此，开展水土保持监测类型与方法研究，理清关系，界定性质，对推进新时期水土保持监测发展，具有十分重要的理论与实践指导意义。

1 水土保持监测类型与方法

依据工作性质，可将我国水土保持监测划分为研究性监测、实验性监测、生产性监测和预警预报性监测4种类型。

1.1 研究性监测

研究性监测是针对水土保持监测中的特定对象，采用科学研究的手段与方法，以提出理论指导或揭示内在规律为目的而进行的研究与探索。与传统意义上的科学研究不尽相同，研究性监测多结合生产实践开展，其成果具有原创性、前瞻性和指导性。依据研究内容，可分为:1)监测理论研究，包括监测尺度理论研究、土壤侵蚀模型研究、监测评价研究等，主要是为水土保持监测提供理论基础;2)监测方法研究，包括地面观测、遥感监测、空间分析以及数据分析处理等方法及其适用性与可靠性研究;3)监测技术或手段研究，包括监测设施设备、信息采集与传输、分析处理手段和网络技术等研制与开发;4)监测管理研究，包括管理体制、政策法规、标准与制度体系建立等;5)其他针对特定对象开展的研究性监测。

研究性监测具有较强的针对性、服务对象的特定性和结果的不确定性，探索研究是本类型的主要特征。目前，常用的方法有文献研究、实证研究、数学模型研究、模拟研究等，也可分为定量研究或定性研究。开展研究性监测的既可以是科研机构，也可以是生产实践部门，但更好的是二者的有机结合。

1.2 实验性监测

实验性监测是按设定的实验方案或设计，对所选定的监测对象，采用实验手段而进行的验证性活动。依据实验内容或对象，可分为:1)监测方法实验，包括实验和情景模拟，以确定方法的适用范围、边界条件和特征参数，进而优化;2)监测技术或手段实验，包括监测设施设备中试或定型试验、信息采集技术试验、分析处理手段实验等;3)其他实验性监测，诸如土壤侵蚀模型实验分析与评价、监测评价验证等。

实验或试验、观测是本监测类型常用的方法。观测是实验的前提，实验是观测的证实和发展，二者相互依存。开展实验性监测，首先要明确实验目的，然后再进行实验设计和实验方法确定。可分为随机性和非随机性实验2种，如样本量较多(30个以上)，可将实验对象随机分为实验组和对照组，进行对比实验;但受样本量限制，水土保持监测中更多的是采用非随机性实验，人为干预的强度更大，更具目的性。目前常用的方法有定性实验、定量实验、析因实验、对照实验和模拟实验等。成果要求明确、可检测和可重复。

1.3 生产性监测

生产性监测是运用成熟的监测理论与方法，围绕特定的生产实践目的，对水土流失及其防治情况进行的监测与评价。按营利与否，可分为:1)公益性监测，包括监测站点常规监测、监督监视性监测、纠纷仲裁监测(如水土流失功能损失评价)、考核验证监测、应急监测等;2)非公益性监测，包括咨询服务性监测(如生产建设项目水土保持监测)、认证或论证性监测(如监测设备认证)。由于水土保持监测是对客观状况的观测与评价，因此，应坚持独立、科学、公正的原则，逐步回归社会公益性。

目前，常用的方法有地面观测、遥感监测、调查(包括普查、典型调查、抽样调查)等。尺度不同、内容指标不同，采用的具体方法或获取手段就千差万别，但均要求成熟、简单、操作性强。往往一个具体指标就对应一种特定方法，如不同的气象、径流、泥沙指标，就需采用不同的监测方法和获取手段。生产性监测通常任务或合同形式明确，一般由各级监测机构及其站点承担，并用技术标准、规程或规范来统一标准和规范行为。

1.4 预警预报性监测

预警预报性监测是依托已有监测成果，运用数学方法或建立模型，对未来水土流失及其防治状况进行的预警、预判或预测预报，可分为预警性监测和预报性监测。预警性监测一般是通过影响因子观测，分析事物发生发展规律，对未来发生某事件或现象的可能性进行预判，并给予警示，如长江上游滑坡泥石流预警等。预报性监测则是运用数学模型，对未来发展趋势或状况，进行预测预报。

观测、数学分析、模型运用是本类型常用的方法与手段。建立适用范围明确、边界条件清晰、拟合精度高的预测预报模型是基础，其中基于长时间序列资料建立的经验性模型可通过序列延长，对未来发展趋势进行预测预报，如坡面侵蚀经验模型;而具有理论基础的物理成因模型，可通过规律揭示，预测预报未来状况，如水文分布式物理模型。预警预报性监测离不开实时观测，但通过模型运用，可较大程度地简化监测行为，实现提前预知。

2 不同监测类型间的辩证关系分析

2.1 理论基础相同，统一于水土保持监测

我国水土保持监测具有涉及学科专业多、内容丰富、方法千差万别等特征，作为一个发展中的事物体，尽管可人为划分为不同类型，但它们具有相同的理论基础，并接受指导。土壤侵蚀理论、水土保持原理、土壤学、水文水资源、统计学与概率论、地理信息系统等都是水土保持监测的基础理论。不同类型，有时也需要一些特定的基础理论指导，如监测设备研发中的机电一体化理论、模型建立中的数学分析与建模理论等。相同的理论基础，建立起了不同类型间的有机联系，并使之统一于水土保持监测这一统一体和矛盾体中，保证水土保持监测能遵循事物发展的逻辑规律不断向前发展。实践中，用以统一标准、规范行为的技术标准和制度体系，则属另一种理论指导，它也是水土保持监测实现标准化、科学化、规范化的保障。

2.2 目标一致，各有侧重

概括地说，我国水土保持监测的目标是观测评价、提供依据、辅助决策，不同监测类型间具有高度的统一性，但它们的工作性质与内容各有侧重。其中研究性监测重点关注理论的发展和薄弱环节，实验性监测重点解决实践难题和理论与实践的接轨问题，生产性监测重点是应用与实践，预警预报性监测则是更高层次的应用。不同监测类型间的演替遵循事物发展的内在逻辑规律。研究性监测是基础，实验性监测是研究性监测的延续、检验或应证和反馈，是研究性监测与生产性监测间的过渡与衔接，实验信息反馈直接作用于研究性监测;同时，没有研究性监测和实验性监测发展形成的成熟理论、方法或技术，生产性监测就难以开展，即便开展，也会困难重重，更难以保证成果的科学性;而预警预报性监测离不开大量的理论探索、实证检验和生产实践的丰富积累，是前3个类型不断发展的结果和成果体现。应充分认识并遵循这一客观规律，并用以指导实践，只有这样，才能把握水土保持监测发展的正确方向，少走弯路。

2.3 相互嵌套，相互依存

水土保持监测的不同类型既统一，又矛盾。我国的水土保持监测具有较强的时代特点，不同类型间表现为相互嵌套，相互依存，不可完全割裂。研究性监测直接服务于水土保持监测实践，其成果的可靠性、稳定性和可操作性，需通过实验性监测来验证，实验性监测形成的成熟方法和技术直接指导或规范生产性监测，而生产性监测又可为研究性监测和实验性监测提出新命题、新需求或新领域。作为更高发展层次的预警预报性监测也离不开研究性和实验性监测的支撑和补充，也需要生产性监测的验证。不同类型间相辅相成，有机统一。

与此同时，水土保持监测是多学科、多专业、多系统的综合体，不同学科、专业间存在发展不平衡现象。如我国当前地面小尺度观测技术(如坡面小区和小流域控制站)、区域遥感监测技术均较为成熟，但不同监测空间域的尺度效应和尺度转换问题，却依然是普遍关注的热点和难点;又如气象、径流观测设备与技术已相对成熟，但泥沙观测仍缺少满足精度要求、可靠性高、操作简便的观测设备;等等。这些不平衡发展现象的客观存在，不仅强调了开展监测理论研究与实验分析的必要性，也增强了不同类型间的有机联系。实践中，应在推进监测生产实践的同时，高度重视研究性监测和实验性监测。不能机械区分监测类型，完全割裂它们的关系，否则将加剧发展中的不平衡现象，进而影响水土保持监测事业的全面、健康和可持续发展。

3 我国水土保持监测发展的思考

3.1 统筹各水土保持监测类型科学协调发展

尽管经过不断努力，我国水土保持监测取得了一定成绩，但起步晚、底子薄、积累少、发展不平衡等，将对水土保持监测的发展产生深层次影响。另一方面，现阶段，国家又给水土保持监测赋予了更多新的职责与任务，提出新的、更高的实践要求。水土保持监测既有自身完善与发展的客观需要，又有满足实践需求、被动发展的迫切要求;因此，要正视现实，对我国水土保持监测的发展准确定位。毋庸置疑，我国水土保持监测总体尚处在发展的初级阶段，不同监测类型间相互嵌套，相互依存;因此，不同监测类型的任务和性质都不可能是单纯的。生产性监测不仅要满足生产实践的需要，而且是研究性监测和实验性监测的支撑和基础。如坡面小区观测，既属常规性监测，又可为水土流失规律研究、设施设备实验提供平台和基础信息。另外，当前研究和实验性监测需优先解决生产实践中急需解决的理论困惑和实践难题，就有了较强的针对性和功利性。预警预报性监测在我国基础仍极为薄弱，当前应开展对潜在危害大、影响范围广、关注度高的水土流失危害的预警性监测，并加强理论研究和实践积累，为后期建立模型，开展预报性监测奠定基础。

只有正视发展现状，准确定位，才能在实践中科学处理水土保持监测中不同专业、学科、系统和监测类型之间的关系，把握优先发展方向，重点突破与着眼长远发展相结合，统筹水土保持监测科学协调发展。

3.2 加强水土保持监测理论和实验研究

当前，在我国水土保持监测存在组网不完善、采集手段落后、信息化程度低、成果可靠性差等问题，这些与监测理论和实验研究不够深入、学科或专业发展不平衡、设施设备创新性研发欠缺等因素有关。各级水土保持监测站点普遍存在系统性差、手段单一、配置低、重复建设等问题，尚不能建立大、中、小不同监测尺度间的有机联系，实现监测信息的尺度上推和尺度下推。在土壤侵蚀模型研究方面，虽然近些年来，各地相继引进了大量国外分布式模型，进行了大量本土化研究;但由于缺乏基础理论研究，对模型构建的物理基础、边界条件等不甚明了，或缺少长时间序列观测数据的支撑，模型研究远未取得实质性突破。类似事例不胜枚举。当前唯有加强水土保持监测理论和实验研究，才是解决问题的有效途径。

现阶段，应围绕水土保持监测理论和实验研究的重点、难点，或关键技术、关键设备，开展理论和实验研究，包括土壤侵蚀机制研究、流域水沙过程及其机制研究、监测空间尺度特征与尺度效应研究、监测信息尺度转换研究、监测设施设备智能化与集成研究、土壤侵蚀模型与评价研究等。应加强监测生产实践部门与科研院校的合作与配合，加大科研投入力度，发挥科研院校在人才、设备、学科专业等方面的综合优势，形成合力，集中攻关，重点突破，夯实水土保持监测发展的基础。

3.3 科学规划并扎实开展生产性监测

通过全国水土保持监测网络和信息系统一、二期工程建设，我国各级水土保持监测机构已初步完成监测站网建设和设备配套，这些为系统开展生产性监测奠定了坚实的基础。当前，应针对实践中存在的问题，科学规划，合理布局，扎实开展生产性监测。一是要科学制订水土保持监测规划，明确中长期建设目标和主要任务，加强规划指导。二是要从满足不同监测尺度、不同侵蚀类型全覆盖以及保证监测的系统性、完整性和科学性的要求出发，合理布局，增强监测站点代表性，完善并优化水土保持监测网络。三是要明晰监测内容与指标，优化监测技术与方法，生产性监测指标应做到简单明了、内涵清晰、方法成熟可行;对于部分承担研究或实验任务的监测站点，可增加相应的研究实验内容。四是要确保水土保持监测工作经费。五是要开展长期、持续、定位监测，积累长序列、全面、综合的监测信息和资料，反过来促进研究性监测和实验性监测科学发展，并为开展预警预报性监测奠定基础。

近期，应开展国家水土保持基础信息平台建设，完善全国水土保持监测网络，组织实施好全国水土流失动态监测项目，以大工程建设，带动监测事业大发展。

3.4 增强水土保持监测的决策和服务支撑能力

首先，要建立健全水土保持监测管理制度，规范管理，提高效能。管理制度包括水土保持监测管理办法、监测站点建设标准、日常观测制度、监测设施设备准入与认证制度、水土保持监测信息管理制度、监测成果整编汇编制度、成果上报与发布制度等。其次，要建立科学、完善的水土保持技术标准体系。目前，我国已制定或颁布了与水土保持监测相关的技术标准、规程规范共有23项，其中国标13项，行标10项，这些为规范水土保持监测实践行为创造了条件。近期应细化水土保持监测技术与方法，围绕重要技术环节、技术领域和关键仪器设备，逐一制订技术标准，以统一、规范和指导水土保持监测技术行为。第三，要加强水土保持监测成果的应用与开发研究，增强水土保持监测的决策和服务支撑能力，扩大社会影响。

3.5 加强水土保持监测人才队伍和学科建设

当前，我国水土保持监测技术队伍已初具规模，但大部分地方仍不同程度地存在专业配置不合理、基层专业技术人员紧缺等问题，与事业发展和时代要求极不适应。因此，首先要加强水土保持监测技术队伍和人才建设，要抽调专业技术人员，或鼓励大学生下基层，充实水土保持监测生产一线部门，改善基层站点人才队伍状况;其次，要加大现有专业技术人员的培训力度，建立定期轮训制度，提高人员素质和技术水平;第三要加强高校和科研单位的水土保持监测学科建设，完善专业设置和学生培养机制，要增设与水土保持监测相关的专业课程，加大学生实习力度，着重培养动手操作能力和创新能力;第四要加大水土保持监测的国际交流与合作力度，着眼世界，找准差距，加快自身发展与进步。

4 结语

我国水土保持监测工作具有较强的时代特点，总体仍处在发展的初级阶段。不同监测类型相互嵌套，相互依存。当前，应正视发展现状，辩证分析不同监测类型间的关系，按照水土保持监测发展的一般性逻辑规律，科学处理不同监测类型间的协调发展问题，准确定位，把握优先发展方向，在加强水土保持监测理论和实验研究的同时，加强水土保持监测生产实践，并健全制度，规范管理，加强水土保持监测人才队伍和学科建设，以此进一步推动水土保持监测科学、全面、可持续发展，更好地发挥水土保持监测工作在政府决策、经济社会发展和社会公众服务中的作用。

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