国家水土保持监测站点优化布局研究

屈 创，马歆菲，王 楠，王 娜，周珊珊

（1.黄河水利委员会黄河上中游管理局，710021，西安；2.水利部黄土高原水土保持野外科学观测研究站，710021，西安）

我国是世界上水土流失最严重的国家之一，严重的水土流失不仅破坏水土资源，恶化生态环境，加剧自然灾害，而且严重制约我国经济社会的可持续发展。水土保持监测站点是水土保持监测网络的重要组成部分，承担着第一手资料采集、存储、传输、处理、整（汇）编等任务。新时期，国家生态文明建设对水土保持监测提出了新需求、赋予了新任务，需要在国家层面建设定位精准、分布科学、数量合理、运维有效、支撑有力的国家水土保持监测站点网络，形成全国水土保持监测的核心力量，为国家生态文明建设和经济社会发展、水土流失治理、水土保持监督、水土保持规划及政策制定、水土保持科研等提供支撑。

一、全国水土保持监测站网现状

1.站点布局情况

2023年全国水土流失动态监测成果显示，全国水土流失面积262.76 万km2，占国土总面积的27.37%，全国水土流失整体仍呈现出面广量大、侵蚀类型多样、侵蚀强度大、流失严重的局面。2002年、2007年国家批复了全国水土保持监测网络和信息系统建设一、二期工程，先后建成水利部水土保持监测中心，长江、黄河等7个流域管理机构水土保持监测中心（站），31个省（自治区、直辖市）水土保持监测总站，175个水土保持监测分站和732个水土保持监测站点。截至2020年年底，全国共有826个水土保持监测站点，形成了覆盖全国的水土保持监测网络，为我国生态文明建设和水土保持工作发挥了重要支撑作用。

2.面临的主要问题

随着我国经济社会的发展和物质生活水平的提高，人民群众对生态文明的需求逐步凸显，全国水土保持监测站点布局不平衡不完善、现代化水平不足、发展保障能力薄弱等问题日益突出，主要表现为以下4个方面。

①站点空间布局不平衡。随着水土流失发展变化，部分水土流失严重地区、重要生态功能区、重大战略区域尚存在监测站点空白或站点布设密度偏低的问题，对照全国水土保持区划，站点布局仍不平衡，亟待进行布局优化。

②监测设施布设不成体系。部分监测站点仅单独布设单项观测设施，未按水系汇流关系进行坡面、小流域等多尺度观测设施的嵌套布设，在全面分析水土流失规律、水沙关系等方面存在明显的局限性。

③监测设施设备配置不足。现有站点普遍缺乏贴近自然的原型观测场地设施，站点监测设备普遍陈旧落后，稳定成熟的自动化设备配置不足。

④数据管理智能化程度较低。站点数据主要依靠人工进行采集、录入、填报及分析处理，分散存储于电脑、硬盘中，导致工作效率较低，人力耗费大，分析处理难度大，数据安全性不足，制约了数据的应用及其价值的发挥。

二、国家水土保持监测站点优化布局需求分析与目标任务

1.需求分析

水土保持监测站点是水土流失及防治效益定量数据的直接来源，是标定其他数据的“标准物”。国家水土保持监测站点优化布局主要需求表现在以下4个方面。

①在水土流失治理方面，通过监测站点定量准确掌握不同区域水土流失强度、分布变化，科学确定水土保持措施、水土流失治理模式，客观反映治理措施配置效果和效益发挥情况，为不同区域因地制宜、科学部署各类水土保持措施提供依据。

②在区域水土流失调查与动态监测方面，监测站点为土壤流失方程参数率定提供不同区域、不同立地条件下的长序列实测数据，为区域水土流失状况遥感监测提供现场定量验证和校核。

③在水土保持规划及政策制定方面，根据监测站点实测数据，科学评判不同区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，为科学制定新时期水土流失防治目标任务、政策规划、流域和区域防治方案提供依据。

④在水土保持科学研究方面，监测站点长期定位观测数据为研究不同区域水土流失消长机理规律、江河湖库水沙变化，制定水土保持技术标准等提供科学依据。

2.研究目标

通过对现有水土保持监测站点优化布局，建设基本覆盖全国水土保持区划8 个一级区、40 个二级区、115个三级区的国家水土保持监测站点网络，建设监测站点智能管理分析平台，建成上下联通、内外协同、布局合理、功能完备、系统科学、技术先进的国家水土保持监测体系，形成全国水土保持监测的核心力量，为掌握水土流失状况、影响及演进规律，推进智慧水利建设，科学制定水土流失防治方案等提供有力支撑。

3.研究任务

根据事权划分和功能互补原则，对现有水土保持监测站点进行分类分级，提出系统性的全国地面监测网络体系建设方案，并分析监测站点之间的差异和协同作用关系。在此基础上开展优化布局方法、工程建设技术、运行管理模式等3方面研究。其中，优化布局方法包括布局单元、站点分类、布局方法、遴选原则等方面研究，致力于解决“怎么布”“布多少”的问题；工程建设技术包括监测设施布局、监测规模论证、智能平台搭建及功能设计等方面研究，致力于解决“怎么建”“建多少”的问题；运行管理模式包括运行管理机制、数据管理、经费保障等方面研究，致力于解决“怎么管”“怎么用”的问题。

三、站点优化布局研究方法与方案

1.研究方法

为保障监测站点布局的全覆盖性、整体协同性和区域代表性，需根据不同区划的特征确定合适的布局单元，根据研究目标和任务确定布局原则和遴选原则，采用“分区布局—分级布设—分类布置”的监测站点布局技术，实现对国家水土保持监测站点的优化布局。

（1）布局单元

（2）站点分类

按照中央和地方事权划分，国家水土保持监测站点主要布设在国家重大战略区域、国家级水土流失重点防治区、国家重点生态功能区、生态敏感与脆弱区、国家重要生态建设工程分布区等国家和社会重点关注区域，由中央投资建设并负责运行管理，服务国家战略和全局经济社会发展，在全国水土保持监测网络中具有“顶梁柱”地位。地方监测站点主要服务于当地需求，并配合国家水土保持监测站点协同发挥作用。

国家水土保持监测站点根据其重要性和代表性分为重点站和一般站。重点站按照全国水土保持区划二级区布设，承担所代表区域的水土流失规律观测、水土保持措施遴选、水土流失治理模式研究、水土保持效益测定和自然环境演变监测等任务，以提高水土流失监测预报水平，具有典型性、代表性强的特点，承担骨干功能，具有“定盘星”地位，为国家重大战略制定与实施、生态保护与修复、土地资源保护与利用、水土流失治理等提供基础数据支撑，对促进全国生态文明建设和高质量发展具有重要意义。一般站按照全国水土保持区划三级区布设，承担所代表三级区的常规观测任务，并协同配合国家重点站开展土壤可蚀性等因子率定，提高水土流失相关因子的精准度，同时开展其他特定观测内容，为数据汇交和联合分析补充提供基础数据，以提高监测预报精度和水平。

（3）布局原则

①科学覆盖原则。重点站按照全国水土保持二级区划进行控制，实现二级区基本全覆盖。由重点站辐射带动一般站，实现除平原、岛礁、无人区以外的以水蚀为主的三级区全覆盖。

②突出重点原则。对水土流失严重地区和集中分布区、国家重点关注区域、国家重点生态功能区适当加密布设。着重在黄河流域黄土高原统筹考虑粗泥沙集中来源区、十大孔兑、砒砂岩地区、重要入黄支流流域（皇甫川、窟野河、秃尾河、无定河、延河、汾河）的空间分布和侵蚀特征适当加密布设。在长江流域水土流失集中分布的金沙江下游、嘉陵江、乌江、赤水河流域以及东北黑土区、西南石漠化地区等国家重点关注区域进行适当加密布设。

③合理嵌套原则。依据河流水系汇流关系，优先选择能够实现人工坡面观测场、自然坡面观测场、典型实际样地径流泥沙观测点、流域控制站及子流域控制站、下游水文站合理嵌套、形成系统观测体系的站点进行布设。

④利用既有原则。充分利用已有的水土保持监测站点，在未设置监测站点的水土保持区划二级区或三级区内补充布设监测站点，避免重复投资和建设。

1.做强武隆优势产业，拉动服务增收。坚持走旅游富民之路，旅游产业已经成为武隆的一张靓丽名片。以旅游核心景区为依托，做优旅游品牌，提升旅游核心吸引力，发挥仙女山核心辐射带动东北片区发展。加快推进白马山旅游开发，拉动西南片区发展。将乡村旅游作为发展全域旅游发展，以乡村旅游精品线路实现全覆盖，建成乡村旅游示范村（点）带动贫困人口实现脱贫增收。

⑤资源共享原则。中国科学院、国家和地方林草部门、高等院校及其他科研院所等相关单位的监测站点如满足需求，可纳入国家水土保持监测站点。

（4）布局方法

根据“充分利用既有、强化共享利用、适当补充新建”原则，基于全国现状水土保持监测站点，结合可共享的相关行业监测站点，作为优化布局的监测站点本底数据。

针对不同区域水土流失成因和不同土地利用类型特点，以全国水土保持三级区划40个二级区、115个三级区为布设单元，结合国家级水土流失重点防治区、国家和社会关注的重点区域，采用多源空间数据叠加分析法，在地理信息平台中叠加全国水土流失强度分布、全国地势、全国土地利用、中国土壤、全国植被覆盖度、重要支流水系、国家水土流失防治区边界、农业战略格局、国家重点生态功能区、生态重要性评价、国家重点关注区域、重大国家战略范围等空间数据，逐区判断各个水土保持区划内监测站点的区域代表性优劣程度，合理设置监测站点。

（5）遴选原则

总体上，在二级区和三级区内遴选布设监测站点时，综合分析监测站点的区域代表性、应用能力、基础条件、建设潜力等因素。

①区域代表性原则。监测站点能够反映所在区域的自然地理特征、水土流失状况和综合治理特点等。

②长期连续性原则。优先利用已有的监测站点，选用基础条件好、运行经费有保障、具有长序列观测数据，且改造、更新成本经济合理的站点。

③土地保障原则。优先考虑划拨、购买土地和有长期土地使用年限的站点，保证监测站点能够长期稳定运行。

④观测队伍稳定原则。优先考虑具有观测机构和人员，具备数据整编、分析能力的站点。

⑤建设潜力原则。优先考虑具有可用于新建的土地面积、具备新建设施基础条件和能力的站点。

⑥共享使用原则。其他行业的监测站点如满足需求，通过构建共享机制，纳入国家水土保持监测体系运行管理。

2.优化布局方案

基于上述原则，本研究建议在全国布设198 个国家水土保持监测站点。其中，升级改造现有水土保持监测站点124个，新建监测站点9个，共享其他单位监测站点65个。包括水力侵蚀监测站点156个、风力侵蚀监测站点28个、冻融侵蚀监测站点14个。详见表1。

表1 国家水土保持监测站点总体布局 单位：个

四、站点设施设备配置和信息化建设

1.监测设施设备配置

国家水土保持监测站点按照不同土壤侵蚀类型确定设施类型。其中：水力侵蚀监测站点设施主要包括人工坡面观测场、自然坡面观测场、小流域控制站、林草调查样地、典型实际样地径流泥沙观测点、气象观测场、雨量观测点等；风力侵蚀监测站点主要观测风力侵蚀相关因子，为掌握风力侵蚀规律和防治效果、完善风力侵蚀模型提供基础数据支撑，设施主要包括风力侵蚀观测场和气象观测场；冻融侵蚀监测站点主要观测冻融侵蚀相关因子，为研究冻融侵蚀规律提供数据支撑，设施主要包括冻融侵蚀观测场和气象观测场。

监测设施设备的布设主要考虑以下几方面需求：一是考虑率定水土流失影响因子的需求，建设标准规格的径流小区、标准性能参数的气象观测设备，实现全国范围内降雨侵蚀力、土壤可蚀性等因子的标准、精确率定；二是考虑土壤侵蚀模型计算结果实地验证的需求，建设自然条件下的自然坡面径流场、典型实际样地、林草样地等；三是考虑水蚀、风蚀等不同侵蚀类型监测站点观测内容的差异性和不同类型侵蚀规律的观测需求，确定差异化的观测设施设备配置模式；四是考虑不同区域自然和社会环境的差异、水土流失特征及其防治技术与模式的不同，在特定区域开展特色观测，同时配置相应的设施设备，通过各种配置模式保障观测数据的自然真实性和成果可用性。基于上述需求，根据不同水土保持区划内的主要土地利用类型、水土保持措施、地形坡度等区域特征，以二级区为区划单元，分别确定二级区内水力侵蚀重点站和一般站的监测设施、设备建设需求规模。

2.智能管理分析平台建设

以“整合资源、立体监测、统一汇集、分级审核、高效管理、智能分析、广泛共享”为原则，借助物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术，充分依托水利骨干网及水利部信息中心现有的网络基础，通过水土保持监测数据资源建设、支撑服务体系建设，开发业务应用系统，建立网络安全保障体系以及标准规范体系，建成水土保持监测站点智能管理分析平台，实现对监测站点数据统一管理和分析，以及水土流失协同计算、挖掘分析、模拟仿真和预测预报等，为全国生态系统稳定性评价、生态保护效果评估和国家生态文明建设提供大量详实基础数据支撑。

五、站点运行管理模式

1.运行管理机制

国家水土保持监测站点涉及面广，涉及管理机构和单位较多，充分依托和利用现有管理体制，建立“水利部监督管理和业务指导、流域管理机构组织管理、相关主体单位协同管理”的管理机制。根据国家水土保持监测站点的功能定位和工作特点，明确中央和地方的事权和财政支出责任，建立权责清晰、互为补充的水土保持监测站点事权和财权对等的运行机制，明确各级水行政主管部门、流域管理机构、监测机构、共享单位职责分工，落实站点建设、运行维护主体与经费保障机制，确保站点长期稳定运行。

2.数据管理方式

构建“一般站—重点站—省级监测机构—流域监测机构—水利部”五级结构的数据汇交体系，在国家层面实现对水土保持监测站点数据的完整、规范、统一汇集、深度挖掘及区域联合分析。依托水土保持监测站点智能管理分析平台，共同完成数据的提交、接收、质量控制、审核、评估、分析、上报、整（汇）编、发布等，保证观测数据的准确性、完整性和合理性。由水利部组织流域管理机构对水土保持监测站点定位观测数据、水文站径流泥沙数据、遥感监测及专项调查数据进行综合分析，总结特定区域水土流失规律和特点，在国家层面为全国水土流失规律研究和防治措施规划等提供基础支撑。以面向多方开放共享为原则，单位和个人可按照数据管理权限向有关监测机构申请使用国家水土保持监测数据与资料。

3.运行经费保障

国家水土保持监测站点为社会提供国家基本公共服务，其业务运行费和管理费作为中央事权由中央财政承担，通过购买服务等方式支付各监测站点予以补助。监测站点的人员编制、其他基本运行费用（主要是人员经费），既有站点由原渠道解决，新建站点根据隶属关系或属地原则解决。对于没有纳入国家水土保持监测站点的其他地方监测站点的运行管理和经费，各地要采取有效措施，及时足额保障。

六、结 语

本文在全面分析全国水土保持监测站点现状、存在问题、面临形势等基础上，紧密结合新时期国家生态文明建设和水土保持高质量发展需求，研究提出了国家水土保持监测站站点优化布局的目标、任务、模式和具体方案，以期优化国家水土流失监测站点，形成全国水土保持监测的核心力量，为开展水土保持监测评价、综合治理、监督管理和水土保持基础科学研究等提供更为全面、科学的数据资料，更好地服务于国家生态文明建设和经济社会高质量发展。