济南市水土流失监测实验站建设规划研究

济南市水土流失监测实验站建设规划研究

为了贯彻落实中央“强化水土流失监测、报告”精神，国家投资将投资10万元建立全国水土流失监测网络。根据省建设厅的统一组织，济南水文局在2013年末将重点放在济西水文基地，集科研、实验、科学推广和服务于一体。这是该市迄今为止第一个建立的供水监测网络。1保泉保水为疫情防控提供依据济南市水土保持监测实验站位于玉符河上游,此处能很好地反映济南市的地貌类型,适宜建设不同坡度、不同植被覆盖的径流小区,能准确模拟济南南部山区水土流失状况,从而掌握包括土壤透水保水、水源涵养等性能状况,可准确计算出南部山区年蓄水量等数据信息。由此以点带面掌握济南市水土流失动态变化规律,以便对水土流失易发部位及时采取一定的防治措施,避免水土流失灾害的发生或降低其发生机率。不仅能为当地防洪提供水文水情、服务民生,还可为济南市的防洪预警预报、工程调度运行管理提供决策依据,更为济南市保泉保水政策的制订提供科学依据。同时,运用水土流失监测数据对其模拟的南部山区进行水土保持监测评价,测算流域内国民经济和社会发展的绿色GDP,分析环境资源成本,更好地为当地经济社会的发展做出贡献。2监测站的主要建设内容2.1气象因子变化情况的实时监测和监测综合气象因子观测场占地面积12m×24m,其中FR210自动气象站,可准确记录观测场内的空气温度、空气湿度、风速、风向、太阳辐射、蒸发量、土壤温度、土壤湿度、气压、降雨量10个气象因子的变化情况,并通过与计算机的连接,可完成实时数据显示、历史数据查看、数据下载等操作。OTTPluvio2400称重式雨雪量计,可长期稳定高精度地测量液态、固态或固液混合降水。WaterscoutSM100土壤墒情传感器,可对0~100%土壤水分变化进行实时监测。FYC-3浮子式水位传感器,安装在观测井口上方,对量程80m的水位进行观测,测量精度可达到0.1%。人工模拟降雨系统采用下喷式降雨喷头技术模拟降雨,由3个喷头组成的等边三角形喷头组,采用闭环控制法,可模拟自然状态下15~120mm雨量强度的降雨。2.2径流小区及其土壤流失监测径流小区由边埂、边埂围成的小区、集流槽、径流和泥沙集蓄设备、保护带及排水系统组成,共建设坡度为5°、10°、15°、20°、25°的标准径流小区5个,尺寸均为5m×10m。可最大限度模拟自然状态下不同坡度、不同植被覆盖下土壤流失情况,主要采集包含径流、泥沙、水质、土壤侵蚀、土壤养分流失、水土流失灾害、水土保持措施及其效益等信息。另外还购置相应的水土保持监测试验工具:包括土壤理化性质取样器、小区产流过程观测仪、烘箱、电子天平、渗透仪等。3针对监测系统未来发展的制约因素分析3.1加强人才科学领域和技术创新能力水土保持专业人才匮乏,专业技术培训不够及时,对于学习新规范、应用新技术、了解新发展等观念相对滞后,缺少自主科研创新能力。3.2在监测数据的分析和监测方面的设计1)野外气象观测站的室外硬件设施虽然已经到位,但是所用的室内解译操作软件功能比较简单,接收数据端只能显示几个监测参数,缺少实时报警、在线删除、修改等模块的功能。分析数据时只能从电脑中导出单纯的Excel表格,不具备综合分析监测数据的能力。2)关于径流小区方面,现在共设有5个坡度,除了最大角度的斜坡上面覆盖了人工草皮外,其他4块均是裸土,坡面径流场的利用率较低,而且只用人工采集数据的方法进行监测,并没有采用现代化的自动监测设备,这不仅影响监测数据的精确度,而且也浪费了人力和物力。3)模拟人工降雨系统是进行水蚀监测任务的必要设备,但至今并没有任何实验项目,设备闲置造成浪费。4坡面侵蚀防治措施通过人工模拟降雨和径流小区布设,研究济南市典型土壤坡面在不同降雨和径流小区布设,研究济南市典型土壤坡面在不同降雨类型、植被种类、植被覆盖度、坡度坡长和耕作方式下的产流特征及土壤侵蚀强度。同时,以济南市为研究区,对不同地形地貌和土壤侵蚀状况下各植物群落类型的土壤保持与水文生态功能、影响因子、作用过程与机理进行系统研究。结合人工模拟降雨、径流小区观测和野外水土流失特征监测,分析济南市不同自然因素下的坡面产流与土壤侵蚀发生发展过程,定量分析降雨、植被、地形地貌条件在土壤侵蚀中的作用强度,为土壤坡面侵蚀防治措施的制定提供理论依据。具体如下:1)不同降雨条件下水土流失特点。利用人工模拟降雨设备模拟不同降雨类型、降雨强度、降雨量和降雨历时等降雨条件,分别对0~30°坡面进行降雨侵蚀力测定,分析不同坡度地表在不同降雨条件下的产流和侵蚀过程,对比同一时间模拟降雨与自然降雨条件下的产流和侵蚀现象,研究雨滴击溅侵蚀和细沟侵蚀发生发展规律。2)不同地表覆被条件下水土流失特征。根据野外调查,确定研究区常见的地表覆被类型。在径流小区内进行荒草地、撂荒地、人工草地、灌草混交、植物篱等不同地表覆被处理,并进行产流与土壤侵蚀量监测,对比分析不同地表覆被条件对土壤侵蚀和坡面产流过程的影响,为坡面整地措施和植被措施的配置提供参考。3)典型坡面土壤流失模型。利用实验站水文气象观测场进行长期的场降雨观测,计算降雨侵蚀力因子。参考美国通用土壤流式方程(USLE)对不同坡度坡长、不同地表覆被处理下的径流小区土壤侵蚀模数进行计算和实验验证,得出适合研究区的坡面土壤流失模型。4)不同植被群落水土保持功能。依据植物群落特征,将济南市植被分为落叶阔叶林、针叶林、天然草地植被、农田植被等不同类型。通过不同植物群落土壤质地、团聚体及土壤养分含量、抗冲抗蚀能力、抗剪强度、土壤含水量、土壤容重等土壤物理和力学特性分析,研究不同植物群落的土壤保持机理,揭示同植被群落水土保持功能。5)典型区综合水土保持综合治理模式。以区域水土资源高效利用和生态农业生产发展方向为基础,对济南市城郊旅游型、生态农业型、山地园艺型、休闲观光型、封禁修复型等类型,开展不同类型的水土保持与生态修复综合治理技术研究;重点研究新技术、新工艺、新材料在水土保持工程建设中的应用,提出适合该地区水土保持建设的植物群落保护与建设模式。5加大水文监测力度,提高水保监测能力与服务水平水土保持监测是水文部门的一块崭新的工作领域,技术力量还相对薄弱,还有大量的工作要做。下一步,将以济