韭园沟示范区减水减沙和生态效益监测方法及成果分析（付明胜 王林瑞 薛维宏）

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随着水土保持生态建设的大规模实施，其实施后的生态、减水减沙等效益备受关注。为了科学、准确地反映韭园沟示范区的治理成就和取得的效益，促进水土保持效益监测领域的健康发展，我们根据韭园沟水土保持示范区项目实施后可能引起区域生态带来的正、负两方面的效应和变化实际进行实测和量化，反映水土保持措施的作用和对各效益的影响程度，为区域生态环境规划和措施的推广提供科学依据；同时对监测内容和布设方法、监测结果计算与评价方法进行了探讨。 一、生态效益监测 1.监测内容和布设方法 生态监测是对影响生态环境的土壤理化性质、林草植被覆盖度和小气候变化3个主要因子的监测方法和评价方法进行探讨。 一是土壤理化性质变化在坚持科学性和实用性、主导因素与环境因素的定量分析基础上，监测不同土地类型的土壤空隙度、容重以及不同时期的土壤含水率等物理指标，监测土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、PH值等化学指标。二是对人工乔木林（含经济林），灌木林、牧草、草灌混交5种地类15个样地（每种地类分别测定上、中、下坡）分夏、秋两次测定郁闭度和盖度。三是对降水、温度、湿度、蒸发、风速和风向6要素小气候变化进行监测。 监测方法主要包括土壤物理指标测定；土壤化学指标测定；植被度每年测定2次（6月和9月），林地郁闭度用树冠投影法，灌木盖度用线段法，草地盖度用针刺法；建立小气候地面自动监测站，进行实时监测和地面气象编报。 监测小区布设要根据示范区监测目的和土壤性质的测定规范，选择不同土地类型和不同利用方式，分别监测土壤理化性质，在小流域中选有代表性的人工乔木林（含经济林）、灌木林、种草、果园分别布设监测小区。结合径流小区，同时监测其郁闭度和盖度。监测小区布设从造林、种草、建园的第一年开始，监测每年植被度的变化。监测林、草样方的位置，应在坡面的上、中、下部分别选定。 2. 监测成果的计算与分析 根据项目区特点，把参评因素中的各个参评项目划分为5个等级，每个等级所对应的得分按等比数列划分指数。把参评土壤的各个调查数据（或分析数值）按照参评项目划分的级别分别列出，然后用参评因素中各个参评项目的得分与各参评因素权重的乘积之和，除以参评土壤各参评项目的最高得分与各参评因素权重的乘积之和，得出该土壤某参评因素的得分值。其值越大，土壤肥力就越高，反之则小。 植被覆盖度等级根据Braun-Blanguet的覆盖度等级方法划分。通过对同一植被类型的植被覆盖度夏、秋两季的监测，计算植物在年内和年际增加幅度的大小，对于增加幅度较大且覆盖度等级较高的，优先确定为示范区或在同类型区水土保持综合治理推广的植物种。 不同水土保持植物的覆盖度，在年内和年际增加幅度较大或能保持较高等级覆盖度的，可以在示范区或在同类型区内广泛推广。 通过对监测点与对照点植被覆盖度的对比评价，为示范区综合治理推荐优良的水土保持植物品种和不同土地类型的植物措施对位配置方案；通过对同一类型区监测点之间以及不同土地类型监测点之间植被覆盖度的对比评价，为不同类型区选择水土保持植物品种与植物品种配置提供依据。 在示范区应用差值法分析温度、蒸发等资料。通过对示范区建设前、后各气候要素月、季的平均值，计算示范区建设前、后各气候要素的变化；根据气候要素的变化值，应用气候学理论分析示范区小气候变化的原因，进而评价示范区建设对当地小气候的影响程度。 用绥德气象站的资料与韭园沟示范区的监测资料，进行各要素的变化比较。但因示范区的气候资料系列短，故需将短系列资料延长，这种处理称为膨化处理。凡经膨化处理的资料，进行距平处理，计算公式为：Xj＝Xj(K)－ 。Xj为处理后的新序列；K＝6、7、8、9（汛期4个月）；Xj(K)为逐年各月气候要素值组成的原序列； 为多年各月气候要素的平均值。采用回归分析方法求各参照点（即自变量）与基本点（即应变量）项目区建设前新序列间的最佳方程。将项目区建设后参照点的新序列值代入计算公式,求出项目区建设后的气候要素的计算值。将基本点气候要素天然值减去实测值，其差值即为项目区建设对当地小气候影响所引起的变化部分。 应用比值法分析降水量、湿度、风速等资料。比值法假定大范围气候变化所引起气候要素在项目区建设前、后的比值不变，于是可以利用参照点前、后气候要素的平均比值推算出相应时期项目区对气候要素影响的增量。 二、减水减沙效益监测 水土保持来水来沙监测是水土保持效益计算的根本途径，利用观测资料的连续性，可对径流形成的各种因素进行分析研究，从而掌握不同地貌类型、不同措施水土流失发生、发展规律，探求小流域径流泥沙来源，提出科学的水土保持综合治理措施，达到有效控制水土流失的目的。 1.监测内容和布设方法 径流站监测的主要内容有降雨量、水位、流量、含沙量及含水率等。 首先是监测降水量。雨量站分为重点雨量站和普通雨量站，重点雨量站采用自记雨量计,普通雨量站采用雨量器进行观测。其次是监测水位。测流断面为自然断面者，在断面处设基本水尺；有测流建筑物者，水尺标在建筑物侧壁上，非汛期每日8时、20时观测，汛期及长流水的沟道每日8时、14时、20时观测，洪水期观测水位涨落变化过程。三是监测流量。测流断面分自然断面和人工断面两种。人工断面修有量水槽、量水堰和固定断面，常水时每5天观测1次；洪水时，根据洪水涨落情况增加观测次数，以能控制洪水变化过程为原则。四是监测含沙量。由于山溪性河流水流湍急，断面含沙量分布比较均匀，有测桥者取沙采用中泓1点法，无测桥则用水边1点法，平常取样次数与观测水位次数相同，洪水期取样次数以能控制住含沙量的变化为原则。 示范区设监测站5个，即韭园沟口监测站，探求韭园沟经过不同程度综合治理后径流泥沙变化情况及减水减沙效益，了解韭园沟淤地坝调洪、淤积排沙情况，测验断面型式为巴赛尔量水堰；王茂庄监测站，了解沟道川台化后，径流泥沙的变化情况，测验断面型式为巴赛尔量水堰；试验场监测站，研究试验场综合治理对径流泥沙的影响及单项水保措施的减水减沙效益，测验断面型式为巴赛尔量水堰，布设不同措施径流场7个；裴家峁监测站，探求较大沟道的水土流失规律，与韭园沟对比，验证韭园沟水保效益，测验断面型式为3角量水堰；桥沟监测站，探求黄土丘陵沟壑区第1副区小流域中、支、毛沟水土流失规律，布设测流断面3个，布设不同地貌类型径流场8个。 其计算方法主要有： 降雨量的计算：重点自记雨量站作了逐日降水量表和降水量摘录表，汛期径流站的降雨量，只摘录逐次洪水降雨量观测成果表。 日平均流量的计算：平水时，根据日平均水位在水位流量关系曲线上查出，水位流量关系紊乱无法定线时，采用连续流量过程线法求出日平均流量；洪水期用面积包围法计算。 日平均输沙率、含沙量的计算：平水期1日取1次水样，即以相应的断沙作为日平均含沙量，乘以日平均流量，即得日平均输沙率。洪水期用面积包围法，即用各次断面平均含沙量以时间加权求平均值，作为日平均含沙量，并以此推求日平均输沙率。 次洪水雨量计算：在逐次洪水测验成果表中，雨量是应该对于次洪水的流域平均雨量，用面积加权法求得。常年径流站用面积加权法求出降雨历时，汛期径流站用重点雨量站降雨历时。洪水总量中未扣除基流。清水是由浑水总量中扣除泥沙在水中的体积而得。 三、主要经验与问题讨论 该研究根据韭园沟水土保持效益监测的实践，提出了具有专业特色的监测内容，具有可操作性的监测方法，具有简单、应用方便的成果分析方法，既便于推广，又能科学、准确地反应治理成就和取得的效益。 土壤理化性质、林草植被度和小气候6要素变化监测，以及监测小区的布设方法和成果分析可在相同类型区生态监测中推广应用；提出减水减沙效益设置的目的性，监测内容――降雨量、水位、流量、含沙量等，针对工程特点选择监测方法、拟订监测指标、确定监测时段，以及资料的整理计算。 通过对韭园沟示范区生态建设中生态与减水减沙效益监测方法及成果分析，实践中所面临的障碍有以下几方面： 一是监测内容需要完善，如泥沙分析，应增加颗粒级配分析项目。二是发展自动化的地面观测手段将是我们实现监测设施的重要目标。三是从韭园沟小气候自动站运行情况发现，自动化程度提高后带来了成本高、可靠性差的问题。自动化地面观测相关技术的发展，不仅需要提高监测效率和数据精度，还需要考虑经济性，在应用中改进和完善。 我们根据韭园沟水土保持示范区项目实施后可能引起的环境变化，提出了具有专业特色的水土保持生态效益、减水减沙效益的监测内容和布设方法、监测结果计算与评价方法。可在同类型项目监测中参照应用。 （作者单位：黄河水土保持绥德治理监督局）

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古河

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蓝氘

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