西南山區(qū)線狀生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)探討
——以新建鐵路重慶至萬(wàn)州客運(yùn)專(zhuān)線為例

胡 紅

（海河水利委員會(huì)海河流域水土保持監(jiān)測(cè)中心站，天津 300170）

西南山區(qū)地形起伏較大，地勢(shì)陡峻，地質(zhì)地貌條件復(fù)雜多樣，雨量豐沛，水系發(fā)育，崩坡積體較多，區(qū)內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)易對(duì)地表產(chǎn)生較大影響；線狀生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目線路長(zhǎng)，跨越區(qū)域多，導(dǎo)致水土流失的因素多[1]，因此開(kāi)展西南山區(qū)線狀生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)難度大、要求高。本文以新建鐵路重慶至萬(wàn)州客運(yùn)專(zhuān)線（以下簡(jiǎn)稱(chēng)渝萬(wàn)鐵路）為例，結(jié)合工程實(shí)際對(duì)水土保持監(jiān)測(cè)分區(qū)、內(nèi)容、方法和結(jié)果等進(jìn)行了探討，重點(diǎn)介紹了低空無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)、高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)和激光三維掃描儀等高新技術(shù)手段，為西南山區(qū)同類(lèi)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)提供參考和依據(jù)。

1 項(xiàng)目概況

渝萬(wàn)鐵路建設(shè)區(qū)位于重慶市境內(nèi)，項(xiàng)目區(qū)屬于西南土石山區(qū)，線路起于渝北區(qū)重慶北站，向東北經(jīng)江北區(qū)、長(zhǎng)壽區(qū)、墊江縣、梁平區(qū)，至終點(diǎn)萬(wàn)州區(qū)萬(wàn)州北站。渝萬(wàn)鐵路為新建鐵路客運(yùn)專(zhuān)線項(xiàng)目，總投資273.83 億元，正線全長(zhǎng)247.407 km，全線建設(shè)7座車(chē)站，分別為長(zhǎng)壽湖站、墊江站、梁平南站、萬(wàn)州北站、重慶北站、復(fù)盛站、長(zhǎng)壽北站；全線共設(shè)橋梁236座，長(zhǎng)117.464 km，占線路總長(zhǎng)的47.5%；全線隧道共57座，長(zhǎng)58.675 km，占線路總長(zhǎng)23.7%；橋隧比71.2%。

沿線氣候?qū)賮啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候，雨量豐沛，年均降雨量1 063 mm，年均氣溫17℃左右。項(xiàng)目區(qū)屬于長(zhǎng)江流域，水系較發(fā)育，跨越的主要河流有御臨河、龍溪河、高灘河、苧溪河，土壤主要是黃壤、黃棕壤、紫色土、沖積土等，植被屬亞熱帶濕潤(rùn)常綠闊葉林。沿線區(qū)域水土流失以中度水力侵蝕為主，土壤侵蝕背景值3 400 t/（km2·a），容許土壤流失量500 t/（km2·a）。

2 監(jiān)測(cè)分區(qū)及布點(diǎn)

本工程劃分為7 個(gè)水土流失防治分區(qū)，即路基工程區(qū)、橋梁工程區(qū)、隧道工程區(qū)、站場(chǎng)工程區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū)、施工便道區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)。監(jiān)測(cè)分區(qū)按水土流失防治分區(qū)劃分。批復(fù)的水土保持方案布設(shè)8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)際監(jiān)測(cè)時(shí)在此基礎(chǔ)上又增加4 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)12個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，詳見(jiàn)表1。

表1 監(jiān)測(cè)分區(qū)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

3 監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法和頻次

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

（1）項(xiàng)目區(qū)水土保持生態(tài)環(huán)境變化情況，包括原地貌土地利用、建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)土地面積及防治責(zé)任范圍、植被占?jí)呵闆r、取土（石、料）棄土（石、渣）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

（2）項(xiàng)目區(qū)水土流失情況，包括水土流失面積、土壤侵蝕強(qiáng)度及水土流失量、對(duì)下游和周邊地區(qū)造成的危害及其發(fā)展趨勢(shì)監(jiān)測(cè)。

（3）水土保持措施防治效果，包括水土保持工程措施、植物措施和臨時(shí)措施監(jiān)測(cè)。其中，水土保持工程措施和臨時(shí)措施監(jiān)測(cè)包括實(shí)施數(shù)量、質(zhì)量、穩(wěn)定性、完好率和運(yùn)行情況以及攔渣保土效果，水土保持植物措施監(jiān)測(cè)包括不同階段的林草種植面積、成活率、生長(zhǎng)情況及覆蓋度和擾動(dòng)地表林草自然恢復(fù)情況等[2]。

3.2 監(jiān)測(cè)方法

針對(duì)本工程特點(diǎn)，除了傳統(tǒng)的調(diào)查監(jiān)測(cè)和實(shí)地量測(cè)等方法，監(jiān)測(cè)中還采用了高分辨率衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)、低空無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)和三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)等高新技術(shù)監(jiān)測(cè)手段。

3.2.1 高分辨率衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)

根據(jù)工程施工情況，分別獲取項(xiàng)目區(qū)施工過(guò)程前（2012年）、施工過(guò)程中（2013—2015年）和水土保持設(shè)施運(yùn)行初期（2016 年）不同時(shí)段遙感影像各1期，分辨率達(dá)到米級(jí)。

對(duì)項(xiàng)目實(shí)施整個(gè)過(guò)程的遙感影像進(jìn)行處理，得到項(xiàng)目監(jiān)測(cè)期的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比分析，計(jì)算各類(lèi)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，得到水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果。

監(jiān)測(cè)對(duì)象為防治責(zé)任范圍內(nèi)各分區(qū)，成果數(shù)據(jù)包括各分區(qū)遙感影像、防治責(zé)任范圍、位置、擾動(dòng)面積、措施數(shù)量等。

3.2.2 低空無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)

對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中和實(shí)施完成的航拍影像進(jìn)行處理，得到項(xiàng)目監(jiān)測(cè)期的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比分析，得到水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果。如，棄渣場(chǎng)通過(guò)控制點(diǎn)進(jìn)行空間插值獲得數(shù)字高程模型，通過(guò)與原地形對(duì)比分析，獲取棄渣量。

低空無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)影像精度要求一般控制在0.5 m以下。監(jiān)測(cè)對(duì)象為路基工程區(qū)、棄渣區(qū)、取土區(qū)、施工營(yíng)地、施工場(chǎng)地等重點(diǎn)區(qū)域。成果數(shù)據(jù)包括重點(diǎn)區(qū)航拍影像、長(zhǎng)度、面積、數(shù)量、棄渣方量等專(zhuān)題圖。

無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)示意，如圖1所示。

圖1 無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)示意

3.2.3 三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)

采用兩期三維激光掃描儀數(shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)軟件進(jìn)行全彩點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、三維實(shí)體模型分析以及三維實(shí)體點(diǎn)云疊加處理，得出擾動(dòng)面積、侵蝕量等數(shù)據(jù)。

監(jiān)測(cè)對(duì)象為路基工程區(qū)、典型開(kāi)挖邊坡和棄渣場(chǎng)區(qū)典型棄土、棄渣邊坡等重點(diǎn)部位。成果數(shù)據(jù)包括典型坡面影像圖、三維模型、水土流失量和土壤侵蝕模數(shù)。

三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)示意，如圖2所示。

圖2 三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)示意

3.3 監(jiān)測(cè)頻次

監(jiān)測(cè)單位嚴(yán)格按照《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)規(guī)程（試行）》（2015年6月）要求對(duì)渝萬(wàn)鐵路進(jìn)行駐點(diǎn)監(jiān)測(cè)，選擇交通便利、離建設(shè)單位和項(xiàng)目區(qū)較近的重慶市渝北區(qū)設(shè)立項(xiàng)目部，便于設(shè)備、檔案的存儲(chǔ)管理，保證監(jiān)測(cè)頻次。一般部位每月監(jiān)測(cè)1 次，重點(diǎn)部位10～15 d監(jiān)測(cè)1次，遇到特殊災(zāi)害性天氣隨時(shí)加測(cè)[3]。

棄渣場(chǎng)防治區(qū)作為項(xiàng)目重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，每月利用無(wú)人機(jī)航拍監(jiān)測(cè)，做到數(shù)量和防治措施全覆蓋，實(shí)現(xiàn)了棄渣場(chǎng)防治區(qū)的及時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果

4.1 水土保持措施監(jiān)測(cè)結(jié)果

項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中各防治分區(qū)均布設(shè)了相應(yīng)的工程、植物及臨時(shí)措施。其中，工程措施方面共實(shí)施混凝土排水溝194 849 m3，混凝土框架護(hù)坡310 339 m3等；植物措施方面共實(shí)施噴混植生169 760 m2，撒播草籽255.34 hm2等；臨時(shí)措施方面共實(shí)施編織袋擋護(hù)56 380 m3，土工布55 436 m2等。總體來(lái)看，工程各區(qū)域?qū)嵤┑乃帘３执胧w系完善、布設(shè)合理，具體措施情況詳見(jiàn)表2。

表2 水土保持措施工程量監(jiān)測(cè)成果

4.2 水土流失量監(jiān)測(cè)結(jié)果

本工程地表擾動(dòng)主要是項(xiàng)目建設(shè)區(qū)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，項(xiàng)目區(qū)產(chǎn)生土壤侵蝕量169 486 t，其中工程施工期產(chǎn)生土壤侵蝕量159 135 t，主要為棄渣場(chǎng)區(qū)，土壤侵蝕量43 095 t；試運(yùn)行期產(chǎn)生土壤侵蝕量10 351 t，重點(diǎn)為路基工程區(qū)，土壤侵蝕量2 554 t，具體結(jié)果詳見(jiàn)表3。

4.3 水土流失防治效果監(jiān)測(cè)

渝萬(wàn)鐵路工程占地面積1 261.5 hm2，造成水土流失總面積1 081.65 hm2，水土流失治理面積1 051.7 hm2。其中，水土保持工程措施面積569.47 hm2，水土保持植物措施面積482.23 hm2；擾動(dòng)土地整治率97.63%，水土流失總治理度97.23%，攔渣率100%，土壤流失控制比1.04，林草植被恢復(fù)率99.30%，林草覆蓋率35.43%。工程水土保持措施運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了水土保持方案確定的水土流失防治目標(biāo)，效果良好。

4.4 監(jiān)測(cè)結(jié)論

工程建設(shè)期間，對(duì)建設(shè)區(qū)進(jìn)行了大面積地表擾動(dòng)，損壞了原地貌，占?jí)毫送恋兀觿×巳藶樗亮魇А＝ㄔO(shè)單位逐步落實(shí)各項(xiàng)水土保持措施，對(duì)水土流失防治區(qū)內(nèi)的水土流失進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的整治。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，建設(shè)單位完成了水土保持方案規(guī)定的各項(xiàng)防治任務(wù)，工程各類(lèi)開(kāi)挖面、臨時(shí)堆土、施工場(chǎng)地等得到及時(shí)整治，各項(xiàng)措施水土保持效果逐漸發(fā)揮，水土流失得到有效控制，生態(tài)環(huán)境得到維護(hù)和改善。

5 思考與討論

（1）西南山區(qū)線狀工程項(xiàng)目具有擾動(dòng)面積大、周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，監(jiān)測(cè)難度大、要求高，傳統(tǒng)水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)手段無(wú)法滿足新時(shí)期生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)需要，應(yīng)加大低空無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)、高分辨率衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)和三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)等高新技術(shù)應(yīng)用，及時(shí)、準(zhǔn)確、全面、客觀地反映建設(shè)過(guò)程中的水土流失和水土保持情況。

表3 工程土壤侵蝕量統(tǒng)計(jì) t

（2）西南山區(qū)地勢(shì)起伏大、雨水多，尤其是夏季暴雨頻繁，容易產(chǎn)生滑坡，造成水土流失突發(fā)災(zāi)害，為更好實(shí)施水土流失應(yīng)急監(jiān)測(cè)，應(yīng)根據(jù)工程情況適當(dāng)加密監(jiān)測(cè)站點(diǎn)并嚴(yán)格落實(shí)水土保持駐點(diǎn)監(jiān)測(cè)制度，及時(shí)掌握水土流失災(zāi)害發(fā)生發(fā)展情況，為水土流失防治提供有效支撐。

（3）工程建設(shè)周期長(zhǎng)，高峰期集中，按照相關(guān)規(guī)定開(kāi)展的季報(bào)和年報(bào)無(wú)法及時(shí)反映水土流失和水土保持措施落實(shí)情況，建議對(duì)類(lèi)似項(xiàng)目實(shí)行水土保持監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)報(bào)制度，增加監(jiān)測(cè)報(bào)告頻次，準(zhǔn)確及時(shí)地反映水土流失和水土保持措施等情況，并提出專(zhuān)業(yè)的水土保持意見(jiàn)和建議。