湯峪河流域徑流小區水土保持監測點2017—2019年監測結果分析

陳 炳，王 苗，姚會恩，緱建軍，毛應強

(1.天水市水務局 水土保持總站，甘肅 天水 741000； 2.甘肅省水利廳 水土保持局，甘肅 蘭州 730000；3.清水縣水務局 水土保持站，甘肅 清水 741400)

湯峪河流域徑流小區水土保持監測點(以下簡稱“監測點”)是2008年由水利部水土保持監測中心批準建設的，在甘肅省內的布設編號為“甘-23”。由于湯峪河流域在寧南隴東丘陵溝壑區具有典型代表性，清水縣水保站領導重視、職工專業技術過硬，有使用權50年的劃撥土地，氣候氣象、土壤地質、地形地貌、坡度等符合監測點建設立項條件,因此選擇在湯峪河流域內建設監測點。湯峪河流域地處秦祁地槽褶皺帶的東延部位，流域內土壤主要有褐土、黃綿土、紅土，植被以刺槐、楊樹、馬尾松、沙棘、蒿類等為主，年日照時數2 076.9 h，≥10 ℃年積溫2 835～2 894 ℃，日平均氣溫8.3～9.3 ℃，年平均降水量515～584 mm，年無霜期160～180 d。監測點地處清水縣永清鎮暖灣村，距清水縣城9 km，地理坐標為34°42′50″N、106°15′42″E。

監測點自2012年運行以來，獲得了大量監測數據。通過對同一坡度不同植被措施的標準徑流小區的蓄水保土效應進行觀測，希望能為寧南隴東丘陵溝壑區水土流失治理措施和蓄水保土效益的確定提供數據支持。

1 監測點徑流小區布設

監測點徑流小區于2008年完成初步設計，2011年底竣工，布設基本思路是對相同坡度不同植被措施下標準徑流小區的蓄水保土效應進行觀測。小區投影坡長20 m、寬度5 m、面積100 m2，坡度15°。在每個小區下建集流池3個，規格為1 m×1 m×1.5 m，集流池之間用分流槽連通。其中：1#小區為人工草小區，種植三葉草；2#小區為灌喬混交小區，種植紅葉李、連翹；3#小區為裸地小區(對照)，原坡面；4#小區為灌木小區，栽植連翹；5#小區為喬木小區，種植紅葉李。監測點還建有自動氣象站1座，與小區同步建成，配備雨量筒等觀測設備。

2 監測內容

監測點主要是運用多種技術手段對水土流失的成因、數量、強度、影響范圍、危害及其防治成效等進行動態監測與評價。主要監測內容有氣象因子(降水)、徑流泥沙、田間管理、土壤含水量和植被覆蓋度/郁閉度等，其中降水為全年觀測，土壤含水量和植被覆蓋度觀測期為4—10月，徑流泥沙為汛期觀測。

(1)氣象因子。采用自動氣象站進行監測，監測內容包括風向、風速、大氣溫度、大氣壓力、大氣濕度、總輻射量、土壤水分、地溫、降雨量等。采用架設于氣象站之上的大氣溫度、濕度傳感器監測氣溫及濕度，采用風向傳感器監測風速及風向，采用總輻射傳感器監測輻射數據，采用埋于地下的土壤溫濕度傳感器監測土壤溫度及濕度。監測人員定期從數據采集器下載數據并進行整理，監測系統會自動生成氣象日報表、月報表及年報表。

采用翻斗式數字雨量計進行降雨量監測，設定數據采集時間間隔為5 min，根據選定時間間隔記錄該段時間內的累積雨量。監測人員定期從數據采集器下載數據，摘錄降雨過程、次雨量和日雨量，每次降雨后及時觀測是否產流。

(2)徑流泥沙監測。徑流泥沙監測依照操作規范人工取樣，采用比重瓶置換法進行樣品處理。采用分流池對徑流小區徑流量、泥沙量數據進行觀測和采集。每次降雨產生的地表徑流終止后，將鋼尺垂直放入池中，讀取水面處刻度值，每個集流池在不同位置測量水深3次，將數值填入徑流泥沙采樣記錄表。測完水深后，充分攪拌集流池的蓄水，使泥沙與水混合均勻，取渾水水樣裝入比重瓶中，稱量得到徑流含沙量，通過換算折合成單位面積的產沙量，即為該次降雨所產生的土壤流失量。

(3)田間管理。對裸地小區按照本地的翻耕季節和習慣進行人工翻地、耙平，保證全年沒有植物生長和結皮形成，經常除草保持植被覆蓋度小于5%。其他小區按照本地管理方式進行管護，平均每年進行田間管理9次，使植被覆蓋度符合規定要求。

(4)土壤含水量。在土壤深度5 cm處，采用土壤水分速測儀器進行土壤含水量監測，觀測期為4—10月，觀測間隔為15天，產流后加測，觀測位置為小區中部。

(5)植被覆蓋度。以每年4—6月為觀測期，采用目估法進行植被覆蓋度觀測，觀測間隔為15天。

3 監測結果

2017年共觀測到降雨69場，年降雨量329.6 mm，其中侵蝕性降雨4場，侵蝕性降雨量98.2 mm，占年降雨量的29.79%；8月20日發生最大日降雨及最大次降雨，降雨量38.8 mm，降雨歷時210 min；8月份降雨量最大，月降雨量123.4 mm；全年共計產流4次，降雨侵蝕力548.6 MJ·mm/(hm2·h·a)。根據降雨過程摘錄表，采用降雨侵蝕力計算軟件，計算降雨歷時、降雨侵蝕力及時段雨強、雨量等。

2018年觀測到降雨92天、82場，年降雨量499.4 mm，其中侵蝕性降雨9場，侵蝕性降雨量291.8 mm，占年降雨量的58.43%，汛期降雨量465.6 mm，占年降雨量的93.23%；6月24日至26日發生最大次降雨，降雨量103.2 mm，降雨歷時2 590 min；6月25日發生最大日降雨，降雨量86.6 mm；6月份降雨量最大，月降雨量155.2 mm；降雨侵蝕力949.1 MJ·mm/(hm2·h·a)。

2019年共降雨116天、98場，年降雨量791.8 mm，其中侵蝕性降雨8場，侵蝕性降雨量393.8 mm，占年降雨量的49.73%，汛期降雨量692.8 mm，占年降雨量的87.50%；9月12日至13日發生最大次降雨，降雨量63.6 mm，降雨歷時1 785 min；8月20日發生最大日降雨，降雨量62.4 mm；8月降雨量最大，月降雨量157.6 mm；降雨侵蝕力1 264.4 MJ·mm/(hm2·h·a)。

4 結果分析

2017—2019年各小區徑流深、徑流系數、土壤流失量、雨前土壤含水量、雨后土壤含水量監測結果見表1。根據2017—2019年監測結果，相比3#裸地小區，1#人工草、2#灌喬混交、4#灌木、5#喬木小區徑流深、徑流系數、土壤流失量均有明顯減少，減少比例都在50%以上，尤其土壤流失量減少最為明顯，減少比例為82.58%～99.46%；雨前土壤含水量都所增加，增加比例為0.86%～16.31%，雨后土壤含水量則基本沒有明顯變化。

表1 2017—2019年各小區主要監測數據分析

對各小區土壤流失量變化進行分析：2017—2019年，相比3#小區，1#、2#、4#、5#小區土壤流失量均有明顯減少，歷年各小區減少比例都在80%以上，尤其隨著時間的延續，各小區植被覆蓋度增加，攔蓄能力也有增大的趨勢。除2018年1#、2#小區因管理不善，出現中華鼴鼠危害草根，造成了泥沙含量偏高外，其他年份各小區保持土壤效果均較好，灌、喬、草都能有效減少水土流失。

5 結 語

監測點自2012年運行以來，在水利部水土保持監測中心和黃河流域水土保持生態環境監測中心、甘肅省水土保持監測總站的指導下，運行較好，通過小區監測掌握了大量數據。今后監測點將在充分利用監測點周邊植被類型多樣、地質地貌復雜的優勢，開展不同植被類型及坡度的水土流失對比性監測的基礎上，充分利用監測點位于湯峪河河口的區位優勢，爭取擴建為流域卡口站，并加強監測成果的研究應用和轉化，希望能為寧南隴東丘陵溝壑區水土保持、生態文明建設提供數據支持。