甘家沟坡面径流场水土保持监测成果分析

党广善 刘世生

（陇南市水土保持生态环境监测分站，甘肃 陇南 746000）

1 甘家沟坡面径流场及监测点基本概况

甘家沟坡面径流场位于甘肃省陇南市武都区汉王镇甘家沟流域内，东经105000′46〞，北纬33022′01〞。属长江流域嘉陵江水系白龙江左岸一级支流，流域总面积41.19平方公里，其中水土流失面积35.96平方公里；主沟道长12.5公里。最高海拔2239米，最低海拔1023米，相对高差1216米。流失类型以水蚀为主，兼有重力侵蚀。流域内滑坡分布广、泥石流活动频繁[1]。流域内分布着大小滑坡体46处，崩塌体4处，滑塌、坍塌体6处，泥石流的固体物质储量达21892.44万m3，为泥石流的形成提供了充足的固体物质来源。仅1984年8月3日，发生的一次粘性泥石流，流量为386.6m3/s（相当于50年一遇）。经过多年的治理，已完成治理面积40110亩，其中坡改梯8092亩，水保林15020亩，经济林4534亩，种草3195亩，封禁8864亩，保土耕作405亩，修建拦挡坝14座。

甘家沟坡面径流场权属陇南市水土保持总站，2011年10月建成，2013年投入运行，属于全国水土流失动态监测项目。建设坡度小区的目的是对不同水土流失类型区、相同坡度的土壤侵蚀进行对比分析；其它措施小区是根据流域内主要防治措施布设，目的是为了观测、分析不同防治措施的蓄水保土效果[2]。甘家沟坡面径流场，建设径流小区五个，小区面积100m2，水平投影坡长20m、宽度5m，除4#小区水平梯田外，其它小区坡度均为15度。1#小区是裸地小区，其它为措施小区。主要观测设施设备有：9要素气象观测仪一台，电脑一台，电子秤一台，电子天平二台，烘箱一台，UPS电源一个，人工雨量筒一个，TDR100土壤水分速测仪一台，取样杯，大小铝盒等。2017年10月安装监控摄像头3个，接通了宽带，可以通过办公电脑、手机随时观察到径流小区的实时状态。

2 水土保持监测的内容和方法

2.1 降水监测

降雨因子采用九要素气象观测仪进行观测，自动气象仪对大气湿度（RH）、大气压力（百帕）、总辐射（W）、土壤水分（%）、风向（度）、风速（m/s）、大气温度（℃）、土壤温度（℃）、降雨量（mm）等九要素的观测。监测人员定期从数据采集器下载数据，将原始数据导入降雨计算软件进行计算，然后摘录降雨过程、次雨量和日雨量等数据[3]。

径流小区的监测内容包括：降雨、径流、泥沙以及植被覆盖度/郁闭度、土壤水分、作物产量等。监测成果主要包括月报表、年度监测报告、年度监测报表，监测表格包括记录表、计算表、整编表3类共20个表格。监测的主要内容包括降水量、径流泥沙、小区土壤水分、植被覆盖度、植被高度、作物产量等。

2.2 径流泥沙监测

采用集流池对径流小区径流泥沙进行收集，集流池侧壁装有水尺，为了确保小规模径流泥沙取样准确，在每个集流池内加装了10mm塑料板制作的长方体集流桶，同时对集流池进行了分隔。泥沙量的数据采集，设有简易水样采样，泥沙分析实验室。

每次降雨产生的地表径流终止后，量取集流池水深，各取三个水深值，填入径流小区径流泥沙采样记录表。量测完水深后，充分搅拌集流池的蓄水，使泥沙与水充分混合达到均匀，取各集流池浑水作为本次降水产生的泥沙水样，将水样静置沉淀后，吸出上层清水，把泥沙盒放入烘箱，在105°C下烘干至恒重，一般8-12小时。关闭烘箱电源，冷却半小时[4]。然后分别称重（含集流槽沉积的泥沙）求得此次径流各集流池的含沙量，通过换算折合成单位面积上的产沙量，即为该次降雨所产生的土壤侵蚀量。

2.3 土壤与植被监测

土壤含水量是表示土壤干湿状况的指标。每15天（每月1日、15日）观测一次；每次产流后加测一次、日降雨量大于12mm（未产流的情况下）加测1次，同时观测一次植被覆盖度和植被高度。TDR体积含水量测试在径流小区中部进行，选一测试点，再以测试点为圆心、TDR探针（间距3.1cm）为直径的圆周以圆心角120°为间隔插入土壤读数，取三次读数的算术平均值作为测试点TDR体积含水量值，TDR法测定的土壤深度为7.5cm。

2.4 作物产量监测

第一，农作物产量监测。农作物监测：在农作物成熟之际，在径流小区上中下部位各选取三个1平方米的样本点收获，对农作物种子和秸秆晾干后进行称重，以计算作物产量及秸秆产量。对不拟晾干的农作物种子称鲜重。

第二，牧草产量监测。牧草监测：每次选择食草性最佳之时，在径流小区上中下部位各选取三个1平方米的样本点收获牧草，清点牧草株数，量取牧草高度，并对晾干后的牧草进行称重，以计算每次的牧草产量，累加各次得出全年牧草产量。

第三，经济林产量监测。经济林产量监测：油橄榄全部采摘称鲜重。

3 主要监测成果与分析

3.1 降雨监测成果

2020年度，甘肃省陇南市武都区甘家沟坡面径流场降雨天数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，历时3610min，最大30min雨强33.1mm/h（8月12日），最大次降雨侵蚀力204.6 MJ.mm/（hm2.h）（8月12日），年降雨侵蚀力为 1047.5 MJ.mm/（hm2.h）。观测结果如表1所示。

表1 2020年度甘家沟站降雨量监测主要指标成果统计

3.2 径流小区监测成果

第一，2020年度监测成果。根据5个径流小区16场降雨的径流泥沙观测数据分析，甘肃省陇南市武都区甘家沟坡面径流场径流系数为0.0004～0.0460，年土壤流失量为0.0000～7.5403 t/hm2.y。各项观测结果见表2。

表2 甘家沟观测站2020年度径流泥沙观测结果表

第二，历年观测成果对比。与2017年度相比，2020年度，降雨量增加47.2%，降雨侵蚀力增加17.7%。1号径流小区产流次数增加1场，径流深增加207.2%，土壤流失量减少83.8%；2号径流小区产流次数减少6场，径流深减少53.1%，土壤流失量减少97.7%；3号径流小区产流次数减少4场，径流深增加85.7%，土壤流失量减少80.0%；4号径流小区产流次数减少5场，径流深增加60.6%，土壤流失量减少100%；5号径流小区产流次数增加1场，径流深减少13.7%，土壤流失量减少99.6%；

与2018年度相比，2020年度，降雨量增加40.0%，降雨侵蚀力减少60.5 %。1号径流小区产流次数增加2场，径流深减少65.5%，土壤流失量减少90.2%；2号径流小区产流次数减少4场，径流深减少93.8%，土壤流失量减少99.3%；3号径流小区产流次数减少8场，径流深减少92.2%，土壤流失量减少99.9%；4号径流小区产流次数减少4场，径流深减少92.8%，土壤流失量减少100%；5号径流小区产流次数增加2场，径流深减少89.2%，土壤流失量减少99.9%；

与2019年度相比，2020年度，降雨量增加59.9%，降雨侵蚀力增加72.9%。1号径流小区产流次数增加9场，径流深增加2723.7%，土壤流失量增加374倍；2号径流小区产流次数增加0场，径流深增加82.5%，土壤流失量增加342.6%；3号径流小区产流次数减少4场，径流深减少17.0%，土壤流失量减少87.8%；4号径流小区产流次数减少6场，径流深0.3mm，土壤流失量减少100%；5号径流小区产流次数增加9场，径流深增加410.3%，土壤流失量增加31.1%。

3.3 作物测产

2#小区种植马铃薯，测得平均密度为7p/m2，平均秸秆产量（干重）2333kg/hm2，马铃薯平均产量26333kg/hm2（鲜重）。

3#小区2020年重新播种紫花苜蓿，平均密度为169p/m2，测得苜蓿平均产量（干重）2000kg/hm2（2020年重新种植）。

4#小区种植玉米，测得玉米平均密度为8p/m2，秸秆平均产量16167kg/hm2，玉米平均产量13500kg/hm2，收获指数为0.84。

5#小区栽植油橄榄，共8株，今年第四年结果，油橄榄产量11000kg/h 。

4 存在的问题与建议

（1）监测设备老化陈旧，需要更新。

（2）为确保监测工作正常开展，需增加监测经费。

（3）希望加强业务交流、培训，及时掌握水土保持监测新技术、新设备、新动态。不断提高监测人员业务水平以及监测工作水平。

5 结语

水土保持监测是现代环保事业中非常重要的内容之一，是提升水土保持措施针对性的重要依据。本文主要以甘家沟坡面径流场为例阐述了水土保持监测相关内容，通过本文的介绍能够对类似区域的水土保持监测提供一定参考和帮助，对于推动环境保护事业发展具有现实意义。