赵 院
(水利部水土保持监测中心,北京100055)
水土保持监测是指按照有关技术规范规定的程序和方法,运用遥感、调查和地面观测等技术,观测水土流失因子及其对生态环境产生的影响,分析评价水土流失现状、变化趋势,掌握水土流失预防和治理情况的活动。新水土保持法明确提出水土保持监测服务于政府、服务于社会、服务于公众[1-2]。为促进全国水土保持监测工作快速、健康、有序地发展,根据全国水土保持规划编制的总体安排,全国水土保持监测规划的编制工作于2011年全面启动。在开展多项专题调研、咨询和研讨的基础上,全国水土保持监测规划的编制已初步完成,笔者结合规划的编制就全国水土保持监测工作面临的形势、发展目标和主要任务等进行探讨和分析。
水土保持监测是一项十分重要的基础性工作,是法律赋予水行政主管部门的一项重要职能[1-2]。长期以来,水土保持监测作为水土保持事业的重要组成部分、水土保持现代化发展的重要基础,为国家生态建设宏观决策的制定发挥着至关重要的作用。新水土保持法进一步明确了水土保持监测的地位和作用。2011年中央1号文件和中央水利工作会议对水土保持工作做了一系列重大部署,明确提出到2020年使重点区域水土流失得到有效治理的总体目标。2012年中央1号文件又指出要加大国家水土保持重点建设工程实施力度,加快坡耕地整治步伐,推进清洁小流域建设,强化水土流失监测预报和生产建设项目水土保持监督管理,这是中央文件首次对水土保持监测工作提出了明确的要求。党的十八大会议强调把生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,形成“五位一体”的总布局,努力建设美丽中国,实现中华民族永续发展。水土资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源,是生态环境的控制性要素,搞好水土保持,合理利用和有效保护水土资源是加强生态文明建设的重要内容。总体上看,开展水土保持监测既是履行水土保持法律职责、保障水土保持工作又好又快发展、促进国家生态保护与建设的需要,又是保护水土资源、促进可持续发展的需要和社会公众了解、参与水土保持的需要。
我国的水土保持监测工作经过十几年的发展,取得了可喜的进展和成就,为国家生态建设宏观决策提供了科学的支持,但与加快水土流失防治进程、推进生态文明建设、全面建设小康社会、构建和谐社会和建设创新型国家的迫切需要还不相适应。一是水土保持监测网络建设与经济社会发展的需要不相适应。我国是世界上水土流失最为严重的国家之一,水土流失面积大、分布广、危害重、治理难,严重威胁着我国的生态安全、粮食安全和防洪安全。通过全国水土保持监测网络和信息系统建设,初步形成了覆盖全国的水土保持监测网络,但从目前国民经济社会发展的形势及民生水利发展的要求来看,水土保持监测点在人口密集、人类活动频繁的地区显得不足,监测网络尚不完善。二是水土保持监测基础设施和服务手段与现代化的要求不相适应。目前从水土保持监测工作的整体来看,水土保持监测基础设施建设标准低、信息采集手段落后、设施设备差、观测手段和方法落后、自动化程度低,绝大部分监测点仍依赖人工观测,无法将监测信息及时传送到上级监测机构,影响了监测的实效性。三是水土保持监测信息资源开发和共享程度与信息化的要求不相适应。由于信息资源开发利用系统分散且标准不统一,部门成果保护、全局意识不强等问题的存在,造成信息资源难以整合、共享和软硬件环境得不到高效利用;管理制度不健全,运行维护水平较低,信息化的优势和技术效益难以充分发挥,不能通过深度开发信息资源来提升整体业务支撑能力和综合信息服务水平。四是水土保持监测网络的管理体制和机制与监测工作可持续发展的要求不相适应。水土保持监测机构大部分属于自收自支或差额事业单位,水土流失动态监测与公告、监测网络运行维护等经费没有保障,监测人员工作、生活条件差,机构队伍极不稳定,制约了监测工作的正常开展。
表1 水土保持监测站网总体规模
在分析水土保持监测面临形势的基础上,按照前瞻性、技术先进性、经济性和分步实施4项原则,提出全国水土保持监测工作发展的总目标是:按照水土保持事业发展的总体布局,围绕保护水土资源、促进经济社会可持续发展的目标,按照水土保持监测服务于政府、服务于社会、服务于公众的要求,建成完善的覆盖全国的水土保持监测网络、水土保持监测数据库和信息管理系统,形成高效便捷的信息采集、管理、发布和服务体系,实现对全国水土流失及防治动态的监测评价和定期公告。
水土保持监测站点是按照一定技术标准收集和提供水土保持影响因子的坡面径流场、小流域控制站和野外调查单元的总称。水土保持监测站点是水土保持监测工作开展的基础,考虑到水土保持监测工作的特点,监测站点布设要遵循全面覆盖、代表性和充分利用现有相关监测站点等原则。由于经济社会对水土保持监测既有实时性的要求,又有长期系列性的要求,所以水土保持监测点布设要充分考虑当前及未来的发展需求。根据我国的自然条件和经济社会发展的需要,提出全国水土保持监测站网总体规模详见表1。
根据水土保持事业发展的需要,到2030年,全国规划建设1038个国家基本水土保持监测点,其中国家重要水土保持监测点50个,一般监测点988个(含255个水文站);按照监测点类型来分,水蚀监测点962个(含255个水文站)、风蚀监测点59个、冻融侵蚀监测点8个、混合侵蚀监测点9个。野外调查单元规划建立84912个,达到全国4%的抽样密度,其中水力侵蚀区51750个、风力侵蚀区4824个、冻融侵蚀区10111个、风水交错侵蚀区18227个。
为了反映全国水土流失状况及发展趋势,水土保持监测工作宜从全国、重点流域及区域、监测点等不同空间尺度开展工作,形成点、线、面相结合的数据采集体系,以获取不同精度的监测结果,从不同层面反映水土流失状况。通过开展不同内容、不同尺度的水土保持监测工作,全面摸清水土流失消长情况、预测水土流失变化趋势、评价水土保持措施效益、掌握人为水土流失状况、综合评价生态环境状况。全国水土保持监测的主要任务有:
新水土保持法明确提出了水土流失调查制度。水土保持普查是落实水土流失调查制度的具体体现,是制定水土流失防治与生态建设政策、编制水土保持规划、评价与检查水土保持及生态建设重大工程成效、实行政府水土保持目标责任制和各级政府发布水土流失公告的重要基础和数据来源。由于我国水土流失面积大、分布广、类型多样,省级水行政主管部门也可以根据辖区的实际情况来开展辖区的水土保持普查。普查内容主要包括水土流失类型、面积、强度、分布状况和变化趋势,水土流失造成的危害,各类水土保持措施现状、数量、分布及其效益等。水土保持普查采用遥感解译、野外调查、统计分析和模型计算等多种手段和方法进行。
开展水土流失重点防治区监测对于有效治理水土流失、保护生态环境、改善当地群众生产生活条件和生态环境,保障国家生态安全、饮水安全、防洪安全、水资源安全和经济社会的可持续发展具有重大意义。重点预防区的监测内容主要包括区域水土流失类型、分布、强度,植被面积,生态环境因素变化及生态效益、经济效益,工程措施消长情况等;水土流失重点治理区的监测内容主要包括水土流失形式、分布、面积、强度及其变化趋势,以及各项治理措施的水土保持功能及动态变化,水土流失的消长趋势,灾害和治理成果及其效益等。重点预防区监测主要采用遥感监测与野外调查复核相结合的方法,重点治理区监测主要采用遥感、地面观测和抽样调查相结合的方法。
开展江河流域水土保持监测既是制定大江大河、重点支流水土流失综合防治规划和实施水土保持生态工程建设的需要,也是将水土保持监测网络与水文监测站网有机衔接的需要。通过动态监测江河流域土壤侵蚀、水土保持措施情况和河流水沙过程,可以系统评价流域水土流失状况及其变化,为流域和区域生态建设提供决策依据。在我国七大流域中,选择水土流失和治理措施均具有区域代表性、在区域经济发展中具有战略地位、面积大于1000 km2及对下游防洪安全、生态安全有重大影响的52条一级支流开展水土保持监测,监测内容主要是以支流为单元监测水土保持措施、水土流失状况和河流水沙变化情况等,监测方法是以高分辨率遥感监测和水文泥沙观测为主、调查统计为辅。
开展不同土壤侵蚀类型区的水土流失监测,为深入分析、研究不同土壤侵蚀类型的水土流失规律、建立不同侵蚀类型区的水土流失及水土保持治理效益预测预报模型提供基础信息。监测点主要监测小流域径流泥沙、降雨情况、坡面侵蚀情况等;地面观测是在小流域出口处布设控制站进行径流泥沙观测,并根据地形、土壤、植被、土地利用等影响因子,选择有代表性的区域布设径流小区进行坡面土壤侵蚀观测,配套雨量站或气象站。
水土保持重点工程项目监测侧重于水土流失防治效益的监测和评估,其内容主要包括项目区基本情况、水土流失状况及水土保持措施类别、数量、质量、效益以及重点监测项目实施前后项目区的土地利用结构、水土流失状况及防治效果、群众生产生活条件、生物多样性等。一般采用定位观测、典型调查和遥感调查相结合的方法对水土保持重点工程进行监测,定位观测主要是选择典型小流域,布设监测点,开展水土流失治理效果监测;典型调查主要是选择典型地块和典型农户,监测项目区的基本情况及水土保持措施数量、质量等;遥感调查主要是对项目区的土地利用、植被覆盖度、水土流失面积及强度等进行监测,以对重点工程进行宏观评价。
近年来国家经济发展较快,能源开发和基础设施建设的力度不断加大,随之出现了晋陕蒙接壤煤炭开发区、辽宁冶金煤矿开发区等生产建设项目集中连片的区域,这些区域具有扰动地表和破坏植被面积较大、挖填土石方量多、人为水土流失严重等特点。为了全面反映因大规模生产而引起的区域生态环境破坏程度及其危害,为制定和调整区域经济社会发展战略提供依据,非常有必要选取生产建设项目集中连片、面积不小于1万km2、资源开发和基本建设活动较集中和频繁、扰动地表和破坏植被面积较大的区域,开展区域性的生产建设项目水土保持监测,从而在全国生产建设项目水土保持监测中起到示范带动作用。监测内容主要包括生产建设项目扰动土地情况、土地利用情况、水土流失状况、水土保持措施及效果等,主要采用遥感监测与野外调查相结合的方法,利用遥感监测区域不同时段扰动土地状况、土地利用情况和植被状况;利用统计分析和野外调查监测区域水土保持治理措施数量、质量及分布状况;利用生产建设项目集中区主要河流上的水文站,监测生产建设活动引起的河流流量、含沙量、输沙量等变化情况;通过统计分析,综合评价生产建设项目集中区的水土流失状况、生态环境状况和水土保持效果。
水土保持数据库及信息系统建设是加强水土保持监测工作的重要手段,是各级水利水保部门的重要技术支撑。水土保持数据库及信息系统建设主要是指利用现代信息技术,在计算机网络的支持下,建成由水利部、流域机构、省级和地市组成的,以水利部、流域机构、省级为核心的数据库及信息系统。在全国水土保持监测网络和信息系统建设的基础上,根据水土保持业务不断发展的新需求,扩充、完善分析与服务功能,构建一个基于统一技术架构的国家水土保持基础信息平台,建成内网和外网两大门户,完善国家、流域、省三级数据库,进一步完善基于水土流失监测预报、生态建设管理、预防监督、社会服务4项业务的应用系统,为水利部、流域机构、省、市、县五级提供水土保持信息服务,实现信息资源共享和业务协同。
水土保持监测能力建设就是要完善水土保持监测行业管理规章制度体系,建立良好的水土保持监测管理运行机制;建成完善的水土保持监测技术标准体系,为我国的水土保持生态建设工作提供有力的技术支撑;依托高等院校和科研院所,建立水土保持重点实验室,加强水土保持监测科学技术研究和技术推广,开展实用性、基础性的水土保持监测科学研究,推广成熟性与实用性强的水土保持技术,提高水土保持科学技术水平;加大对各级机构水土保持监测技术人员的培训和水土保持监测专业人才的培养,满足开展水土流失监测的人才需求;建立信息畅通、气氛活跃的国内及国际水土保持技术交流与合作机制。
开展以小流域为单元的水土流失综合治理已经成为我国生态建设的一条重要经验和有效途径。为了进一步提高小流域水土保持管理水平,在国家级水土流失重点治理区选择3~5个省(区、市),依托水土保持重点工程,开展以小流域为单元的水土保持基础数据资源示范建设;主要是利用遥感、地理信息系统、全球定位系统和计算机网络等信息技术,建设以小流域为单元、土地利用图斑管理为基础的,可以定位、定量地反映水土流失情况、防治措施面积等动态变化的小流域空间数据库,探索实现“图斑—小流域—县—省—流域—国家”的水土保持工程建设及效益分析的精细化管理模式。
[1]郭索彦.深入贯彻新水土保持法扎实推进水土保持监测与信息化工作[J].中国水利,2011(12):77-79.
[2]姜德文.履行法定职责 全面推进水土保持监测[J].中国水土保持,2012(9):5-7.