生產建設項目水土保持監測問題及對策

馮 靜，鐘鑫鑫，譚志勇，李婉嬌，任懷新，蔣 雷

(1.內蒙古自治區水利科學研究院，呼和浩特 010052；2.國網內蒙古東部電力有限公司，呼和浩特 010010；3.內蒙古靈海水利工程有限公司，呼和浩特 010020)

1 概述

我國是世界上水土流失最嚴重的國家之一，根據水利部最新監測成果，2018—2022年我國水土流失總面積及中度以上水土流失面積均呈逐年下降趨勢，輕度水土流失面積呈增加趨勢；全國水土流失總面積由2018年的273.69萬km2下降為265.34萬km2，2019年和2022年數值變化較為明顯。根據侵蝕強度變化值分析，中度以上水土流失面積2019年下降最為明顯，為4.91萬km2；中度以上水土流失面積占比也呈逐年下降趨勢，5年下降了3.2%。按水土流失發生的地域分析，水土流失主要集中在西部區，近5年西部區水土流失面積均占總面積的80%以上，且占比呈增加趨勢。按侵蝕類型劃分，我國以風力侵蝕為主，風力侵蝕約占總面積的60%，這與西部區水土流失面積大有直接關系，西部區由于氣象條件、水資源等因素限制，植被成活率低，水土流失仍較為嚴重；新增水土流失量和潛在水土流失量較高，生產建設項目造成的水土流失也是新增水土流失的高發區，需引起足夠重視。

我國水土流失觀測始于20世紀20年代，最初采用徑流小區定量觀測水土流失量，隨后的研究以地面徑流泥沙觀測場和小流域綜合試驗區為觀測對象開展典型試驗觀測，1998年水利部在全國建立四級水土保持監測機構，全國水土保持定位觀測站的設立等為水土保持監測工作奠定了基礎[1-2]。

生產建設項目水土保持監測始于20世紀80年代，自水土保持法實施以來已得到廣泛推廣，目前已取得了一定成效。生產建設項目水土保持監測是從保護水土資源和維護良好的生態環境出發，通過科學的方法、技術、手段和管理系統，對工程建設造成的水土流失及防治效果進行跟蹤調查和監測，獲取反映水土流失狀況、變化趨勢的數據資料，并對數據進行分析和評價，為水土保持工作的科學決策提供依據[3-7]。隨著社會經濟的發展，我國的城鎮化、工業化進程加快，在給人們帶來物質生活條件改善的同時，水資源短缺、水土流失、土地荒漠化、洪澇災害等生態環境問題日益突出[8-13]，如工程建設與運行，造成土體開挖與回填、堆墊等，棄土、棄渣占壓土地資源、侵吞農田、淤堵河道等。因此，國家大力倡導綠色發展，積極推進生態文明建設。在此形勢下，水土保持監測作為生產建設項目水土保持的重要環節，日益受到關注和重視。本文通過探討生產建設項目水土保持監測存在的問題并提出相應的對策，為科學決策提供依據。

2 水土保持監測問題

隨著經濟社會的發展和生產建設項目的不斷增多，在生產建設項目的開發建設過程中，由于生產建設單位及施工單位對水土保持監測工作重視不足，缺乏健全監測技術標準及組織機構，技術力量不足、經費缺乏，主管部門監督力度不足等原因[14-16]，致使部分生產建設項目在水土保持監測方面存在一定問題和薄弱環節，需要引起高度重視。

從水土保持監測服務機構的角度出發分析，生產建設項目水土保持監測主要存在以下問題。

1) 監測手段不足。這是一個非常突出的問題，目前，很多項目仍然采用傳統的人工巡視方式進行監測，監測范圍有限，效率低下；目前部分大型項目和線型項目已引入無人機遙感監測，但監測數據的獲取及精度仍存在局限性。因此，需要引入遙感技術和傳感器監測技術，以實現對更廣闊區域的監測和數據收集。

2) 監測數據分析不及時。由于監測數據的采集和傳輸過程，以及數據分析的時間成本等因素的限制，使得傳統的數據處理方法無法提供實時的監測結果和預警信息，導致監測結果的及時性和準確性無法滿足項目管理的要求。

3)監測結果誤差較大。傳統的監測方法容易受到人為誤差和設備限制等影響，導致監測結果的準確性不高。因此，需要增加監測人員技能培訓，提高業務能力，采用精確測量和模型模擬相結合的方法，提高監測結果的準確性和可靠性。

綜上所述，針對生產建設項目水土保持監測存在的問題，可以采用遙感技術和傳感器監測技術提升監測手段，利用大數據技術實現實時監測和分析，同時采用精確測量和模型模擬相結合的方法提高監測結果的準確性。這些對策的實施將有助于提高生產建設項目水土保持監測的效能和可靠性。

3 對策

3.1 監測手段不足的對策

隨著社會的不斷發展，生產建設項目的不斷推進，對水土保持監測的需求日益增加。然而，監測手段不足成為了當前的一個重要問題。為解決這一問題，對遙感技術和傳感器監測技術進行了研究和探索，旨在找出更適合監測發展的新途徑。

1)遙感監測技術。遙感技術是一種通過衛星遙感數據獲取、處理并分析地球表面信息的技術手段，具有高時空分辨率、快速獲取、長時間監測等特點，因此在生產建設項目水土保持監測中具有重要的應用潛力。

通過遙感技術，可以實現對生產建設項目周邊環境的快速監測和準確評估。遙感數據可以提供高分辨率的地表覆蓋信息，包括土壤類型、植被覆蓋度等重要參數，從而能夠全面了解項目的水土保持狀況。此外，遙感技術還可以監測植被覆蓋變化、土壤侵蝕程度等，為項目管理者提供及時的監測數據和預警信息。

為了充分利用遙感技術進行水土保持監測，可以采用多源遙感數據融合的方法。通過融合多個衛星的遙感數據，可以提高監測精度和可靠性。同時，結合地面監測數據與遙感數據相結合，可以更加準確地評估生產建設項目的水土保持狀況。

2)傳感器監測技術。該技術是一種通過安裝傳感器設備，實時獲取、記錄和傳輸監測數據的方法，傳感器可以測量土壤水分、土壤侵蝕、土體穩定性等指標的變化，并將這些數據傳輸到監測系統中進行分析。

傳感器監測技術具有許多優點。首先，它可以實時獲取監測數據，相比傳統的人工測量方法更加高效。其次，傳感器可以在艱苦環境下工作，不受時間和空間限制。此外，傳感器設備還可以實現遠程監測，減少了人力物力成本。

在應用傳感器監測技術時，需要考慮一些問題。例如，選擇合適的傳感器設備，根據監測目標和監測環境選取合適的傳感器類型和參數。另外，為了確保數據的準確性，需要對傳感器進行校正和維護。

綜上所述，遙感監測技術和傳感器監測技術是解決生產建設項目監測手段不足問題的有效途徑。通過充分發揮遙感技術的優勢，可以實現對項目的全面監測和有效評估，通過合理選擇和應用傳感器設備，可以提高監測效率和數據準確性，為項目的水土保持提供科學的支持和指導。

3.2 監測數據分析不及時的對策

隨著生產建設項目水土保持監測的重要性日益凸顯，監測數據分析不及時的問題成為亟待解決的難題。利用大數據技術進行實時監測及數據分析，可以提高監測數據的及時性和準確性。

1)大數據技術實時監測

大數據技術是一種基于多源數據采集、多維度數據分析、多樣化數據展示的技術手段，對于生產建設項目水土保持監測具有巨大潛力。首先，通過大數據平臺可以實現監測數據的實時采集和傳輸，確保監測數據的及時性和全面性。其次，利用大數據技術，可以對海量監測數據進行快速分析和挖掘，實現數據的實時監測和預警。最后，通過數據可視化和交互式分析，可以直觀地展示監測數據的變化趨勢和異常情況，提高數據分析的準確性和效率。

為了實現大數據技術的實時監測效果，需要建立完善的監測數據采集系統和數據處理平臺。監測數據的采集系統可以利用傳感器技術和遙感技術，實時獲取環境參數和土壤變化信息。數據處理平臺則需要利用先進的數據挖掘和分析算法，對監測數據進行實時處理和分析，提取有價值的信息并進行可視化展示。

2)大數據技術數據分析

首先，可以建立一個完善的監測數據采集系統，將監測點位的傳感器數據和遙感圖像等信息實時上傳到數據中心。其次，利用大數據技術對數據進行預處理和清洗，提高數據的質量和可用性。然后，采用分布式計算和并行處理等技術，實現對監測數據的實時分析和挖掘。最后，基于大數據的分析結果，可以生成實時的監測報告和預警信息，及時向相關部門和人員發出警示，以便采取相應的措施。通過引入大數據技術，可以實現對生產建設項目水土保持監測數據的及時分析和有效利用，為項目的環境保護工作提供科學依據和技術支持。

綜上所述，大數據技術在生產建設項目水土保持監測中具有重要的作用。利用大數據技術進行實時監測和定向分析，建立相應的數據存儲和處理平臺，將監測數據進行實時傳輸和分析，可以及時發現問題、指導決策并采取相應的措施。同時，結合數據挖掘和機器學習技術，利用大數據平臺對監測數據進行智能化分析，可以更加準確地預測未來可能出現的水土保持問題，可為工程實施和管理提供科學依據和技術支撐。

3.3 監測結果誤差較大的對策

在生產建設項目水土保持監測過程中，監測結果的精確性是一個關鍵問題。目前存在的困擾包括測量誤差較大、數據不準確等。在實際監測中，由于復雜的地理環境和工程影響因素的多樣性，監測結果往往存在一定的誤差。為了減小誤差并提高監測結果的準確度，本文建議采用精確測量法和模型模擬法相結合進行監測。

1)精確測量法

首先，可以引入先進的測量儀器和設備，如全站儀、激光測距儀等，提高測量的準確性和精度。其次，可以結合模型模擬技術，通過建立精確的地形和水流模型，對監測結果進行驗證和優化，從而提高監測的精確性。此外，還可以加強對測量人員的技術培訓，提高其操作技能和專業化知識水平，進一步提高測量的準確性和可靠性。

2)模型模擬法

首先，通過精確測量手段，對研究區域進行詳細的測量和調查，合理布設采樣點并利用高精度設備獲取準確的監測數據，這樣可以確保監測數據的準確性和可靠性。其次，結合水土保持的相關理論和知識，建立相應的數學模型，通過對地形地貌、土壤類型、流域特征等要素的綜合分析和建模，模擬出水土流失的過程和影響因素；同時，根據實際監測數據進行模型參數的校正和驗證，提高模型的可靠性和適用性。最后，利用模型進行水土保持監測結果的模擬和預測。通過輸入不同的工程和環境參數，模擬不同工程措施下的水土保持效果，并根據模擬結果對工程方案進行優化和調整；同時，監測人員可以利用模型進行動態監測和預警，及時掌握工程施工過程中的水土流失情況，以便及時調整監測方案和采取有效的措施。

綜上所述，精確測量是解決水土保持監測誤差問題的關鍵所在，模型模擬是解決水土保持監測結果誤差較大問題的有效方法。通過采用先進測量儀器、模型模擬技術和提高監測人員監測技術水平等手段，可以有效提高監測結果的精確性與可靠性，為項目的水土保持工作提供可靠的數據，可為同類生產建設項目水土保持措施設計提供數據支撐及合理化建議。

4 結語

生產建設項目水土保持監測是一個關鍵的環節，它對于減少水土流失、防止環境破壞、保護生態平衡具有重要意義。然而，目前在水土保持監測中仍存在一些問題，如監測手段不足，監測數據分析不及時，監測結果誤差較大等。針對以上問題，通過遙感技術、傳感器技術、大數據技術和精確測量及模型模擬等手段相結合，為生產建設項目水土保持監測提供基礎數據支撐，能夠真實有效的反映生產建設項目水土流失情況。通過建立各區域水土保持監測數據平臺，可實現同區域水土保持監測數據的共享與應用，為實現生態可持續發展提供重要保障。

今后要繼續完善水土保持監測體系，加強水土保持信息系統建設，逐步實現信息共享和發布；要建立一支穩定的、高素質的專業技術隊伍；加快對現有儀器設備的更新步伐，提高儀器設備的利用率；在技術手段上要進一步提高遙感監測的精度和速度；在信息發布上要逐步實現從人工到自動化的轉變。