線型工程建設(shè)項目水土保持監(jiān)測初探

程艷輝，張 旭，劉艷改

(1.湖北省電力勘測設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430040；2.中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司，吉林 長春 130021)

1 引言

目前，鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，無疑極大地促進了我國經(jīng)濟的騰飛，但是在鐵路修建的同時，也給沿線生態(tài)環(huán)境造成了破壞，嚴重擾動和破壞了原始地形地貌，其大量的挖、填、棄方極大地加劇了沿線水土流失，導(dǎo)致鐵路工程建設(shè)成為了我國開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測中的重點之一[1]。水土保持監(jiān)測是從保護水土資源和維護良好的生態(tài)環(huán)境出發(fā)，運用多種手段和方法，對水土流失的成因、數(shù)量、強度、影響范圍、危害及其防治成效等進行動態(tài)監(jiān)測和評估，是防治水土流失的基礎(chǔ)工作[2]。根據(jù)鐵路工程建設(shè)具有的典型線狀侵蝕、侵蝕類型復(fù)雜和侵蝕面廣等特點[3]，結(jié)合某鐵路工程水土保持監(jiān)測實例，對線型工程建設(shè)項目水土保持監(jiān)測分區(qū)、監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測方法和相應(yīng)防治措施進行了初步探討，以期為今后類似項目提供參考。

2 項目及項目區(qū)概況

2.1 項目概況

該工程全長155.18 km，征占地面積730.37 hm2，其中永久占地441.14 hm2，臨時占地289.23 hm2，工程土石方開挖總量1.24×107m3，填方總量8.12×106m3，總棄方量4.28×106m3。

2.2 項目區(qū)概況

工程位于鄂東北部。線路西段，屬大別山中段北坡，為江淮分水嶺主脈，群山連綿，溝谷深切，自南向北地勢由高趨低；線路東段，除局部為丘陵外，皆屬江漢湖積、沖洪積平原區(qū)及長江一、二、三級階地區(qū)，地勢平坦。沿線所經(jīng)地區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，降雨充沛，光照充足，熱量豐富，雨熱同季。植被類型在西段丘陵山地主要為常綠闊葉和落葉闊葉混交林，在東段平原區(qū)主要為稻、麥、油菜等農(nóng)業(yè)植被。

3 工程分區(qū)

由于鐵路工程線性分布，途經(jīng)區(qū)域各異，且隧道、橋涵、站、段、所工程多樣，造成水土流失點多面廣、形式多樣。為了準確地進行水土流失監(jiān)測，對工程區(qū)進行了水土保持分區(qū)，并針對各個分區(qū)，進行相應(yīng)的水土保持防治措施的布設(shè)。

該工程劃分為平原臺地區(qū)和低山丘陵區(qū)兩類，防治分區(qū)依據(jù)工程施工工藝、生產(chǎn)方式和特性等，進一步劃分成7個亞類：路基防治區(qū)、橋涵及改河地段防治區(qū)、隧道防治區(qū)、取土場防治區(qū)、棄土(渣)場防治區(qū)、生活區(qū)防治區(qū)、大臨工程(施工便道、料場、存梁場等)防治區(qū)。

4 監(jiān)測內(nèi)容及方法

4.1 監(jiān)測內(nèi)容

4.1.1 水土流失主要影響因子監(jiān)測

主要包括沿線地形、地貌、降雨、植被類型、林草覆蓋度、擾動地表面積、土石方量等因子監(jiān)測。

4.1.2 水土流失狀況監(jiān)測

主要包括水土流失防治責任范圍、水土流失量及水土流失程度變化情況。

4.1.3 水土流失危害監(jiān)測

主要包括對工程建設(shè)和已有水保工程及對周邊地區(qū)造成的影響，并及時記錄有無重大水土流失影響。

4.1.4 水土保持措施落實情況監(jiān)測

水土保持措施落實情況是水土保持方案編制的意義所在，對照方案及后續(xù)設(shè)計監(jiān)測防護措施是否到位。施工期主要對施工過程中各防治分區(qū)的臨時攔擋、苫蓋、排水溝、沉沙池、泥漿沉淀池等臨時防護措施落實情況以及路基(截)排水溝、護坡等工程措施落實情況進行監(jiān)測；至設(shè)計水平年時主要對各防治分區(qū)工程措施及綠化等植物措施落實情況進行監(jiān)測。

4.1.5 水土流失防治效果監(jiān)測

主要包括工程措施的數(shù)量和質(zhì)量；植物措施成活率、保存率、生長情況及覆蓋度；防護工程的穩(wěn)定性、完好度和運行情況；各項防治措施的攔渣保土效果。

4.1.6 突發(fā)性水土流失監(jiān)測

對低山丘陵區(qū)存在的可能發(fā)生滑坡、崩塌等突發(fā)性水土流失，需對其水土流失量及其造成的危害作全面調(diào)查，并提出相應(yīng)的治理措施，控制水土流失的進一步發(fā)展。

4.1.7 水土保持管理和設(shè)計監(jiān)測

對建設(shè)單位是否建立水土保持工程管理體系、施工單位是否落實水土保持施工責任以及是否落實好水土保持“三同時”工作進行實時監(jiān)測。對水土保持工程設(shè)計情況，特別是臨時堆土是否按照設(shè)計進行堆棄等進行實時監(jiān)測。

4.2 監(jiān)測方法

根據(jù)鐵路項目建設(shè)特點，確定在本次水土保持監(jiān)測中主要采用的方法有：資料收集法、抽樣調(diào)查法、實地調(diào)查法、地面定位觀測和DGPS監(jiān)測等。

4.2.1 資料收集法

向工程建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工、監(jiān)理單位、質(zhì)量監(jiān)督單位等收集資料，從中分析水土保持相關(guān)數(shù)據(jù)。該工程主要收集資料包括：項目區(qū)地形圖、土地利用現(xiàn)狀圖、主體工程設(shè)計圖等；項目區(qū)土壤、植被、氣象、水文、泥沙等；工程移民拆遷安置等；施工、監(jiān)理、監(jiān)督單位月報、匯總報表、相關(guān)征地及工程量合同書、決算書等。

4.2.2 抽樣調(diào)查法

采用隨機抽樣調(diào)查的方式，監(jiān)測項目區(qū)水土保持防護工程(包括護坡工程、擋墻工程、排水工程)的穩(wěn)定性、完好程度和運行情況，林草措施的成活率、保存率、生長情況和林草植被覆蓋度等。

4.2.3 實地調(diào)查監(jiān)測

通過現(xiàn)場實地勘測，采用GPS定位儀結(jié)合1∶5000地形圖、照相機、標桿和尺子等工具，按標段測定不同工程和標段的地表擾動類型和面積。填表記錄每個擾動類型區(qū)的堆渣、開挖面的坡長、坡度和巖土類型等基本特征以及攔渣工程、護坡工程和土地整治等水土保持措施的實施情況。如面積監(jiān)測采用手持式實時差分技術(shù)的GPS定位儀進行，按擾動類型對調(diào)查區(qū)的堆渣、開挖面等進行分區(qū)，同時記錄調(diào)查點名稱、措施名稱、擾動類型和監(jiān)測數(shù)據(jù)編號等，利用GPS手簿上記錄所測區(qū)域的形狀(邊界坐標)和面積，對棄土棄渣量進行測量。

4.2.4 地面定位觀測

對不同地表擾動類型、侵蝕強度的監(jiān)測，采用地面定位觀測，本項目主要采取非標準小區(qū)、樁釘法和侵蝕溝樣方測量法。

4.2.5 DGPS監(jiān)測法

DGPS即差分GPS技術(shù)，可消除衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差等共同誤差，以及大部分的電流層延遲、對流層延遲等誤差。DGPS分外業(yè)測量和業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)處理，能精細地算出侵蝕量。外業(yè)測量只需手持儀器，沿著目標檢測點區(qū)域的邊界移動，記錄下數(shù)據(jù)；業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)處理將數(shù)據(jù)導(dǎo)出的CAD圖紙與原有的地形圖進行復(fù)疊加，從而在計算機端掌握施工動態(tài)和水土流失動態(tài)情況。利用DGPS技術(shù)獲得的主要數(shù)據(jù)有：階段原地表擾動變化面積、新增水土流失面積和損壞水土保持設(shè)施面積、挖填方數(shù)量、階段復(fù)雜重塑地貌侵蝕基本現(xiàn)狀[4]。

5 水土保持防治措施

根據(jù)不同施工區(qū)的特點，建立分區(qū)防治措施體系，在棄渣場、取土場等“點”狀位置，以擋墻、護坡、排水等工程為主；在路基、橋涵、隧道等“線”狀位置，以護坡工程措施為主，綠化措施為輔；在整個施工區(qū)等“面”上，以土地整治和綠化工程相結(jié)合，以期合理利用水土資源，改善生態(tài)環(huán)境。

5.1 路基防治區(qū)

分為路堤和路塹，根據(jù)邊坡穩(wěn)定與否，采取相應(yīng)的植物措施和工程措施，其中需特別注重排水工程等措施。

5.2 橋涵及改河地段防治區(qū)

以錐體護坡、河岸護坡為主，對改河地段易產(chǎn)生水蝕，形成不穩(wěn)定邊坡，在重力作用下可產(chǎn)生坍塌、滑坡現(xiàn)象，重點需要突出工程護坡、護岸等措施。

5.3 隧道防治區(qū)

隧道進出口山體開挖時，易形成局部坍塌，成為潛在的水土流失源，且隧道施工產(chǎn)生的棄渣，雨季極易產(chǎn)生水土流失，需采取植物措施和工程措施，并結(jié)合排水措施進行防護。

5.4 取土場防治區(qū)

取土盡量取平，結(jié)合地方要求進行復(fù)耕或恢復(fù)植被，此外，山體開挖面根據(jù)開挖邊坡穩(wěn)定與否，需采取相應(yīng)的工程和植物措施，特別需關(guān)注后期土地整治及植被恢復(fù)措施。

5.5 棄土(渣)場防治區(qū)

棄土、棄渣場為松散堆墊體，其表面裸露，透水性強，不均勻沉降劇烈，在雨水及地表徑流的沖刷下，極易形成水蝕，此外，降雨入滲和裂縫灌水極易造成滑坡、泥石流等危害。因此，棄土(渣)場防護尤為關(guān)鍵，需以工程措施為先導(dǎo)，后期需關(guān)注土地整治及植被恢復(fù)等措施。

5.6 生活區(qū)防治區(qū)

站、段、所和生活區(qū)主要采取排水和綠化措施，以期達到良好的生態(tài)環(huán)境。

5.7 大臨工程(施工便道、料場、存梁場等)防治區(qū)

進行及時的清淤排水，修建臨時攔擋等設(shè)施，防止水土流失范圍的擴大。

6 監(jiān)測結(jié)果

通過監(jiān)測，本項目擾動土地整治率為98.10%，水土流失總治理度為94.98%，土壤流失控制比為1.25，攔渣率96%，林草植被恢復(fù)率為99.20%，林草覆蓋率為29.97%。監(jiān)測結(jié)果表明，本工程對擾動土地整治率、水土流失總治理度、土壤流失控制比、攔渣率、林草植被恢復(fù)率、林草覆蓋率6個方面指標均達到方案防治目標，本工程水土保持措施的布置有一定成效，隨著后期對水保設(shè)施的不斷維護，水土保持植物措施和工程措施將更好的發(fā)揮水土保持作用。

7 經(jīng)驗及展望

鐵路工程建設(shè)項目具有線路長、面積大、涉及擾動類型多、取土、棄方量大等特點，對其全面水土流失監(jiān)測存在一定困難。以往運用傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，具有一定局限性，需投入大量人力、物力。近期，隨著地理信息系統(tǒng)、遙感、無人機等先進技術(shù)不斷被運用到水土保持監(jiān)測中，水土保持監(jiān)測工作效率和監(jiān)測成果科技含量均得到了極大提高。

通過對線型工程建設(shè)項目的水土保持監(jiān)測分區(qū)、監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測方法以及水土保持防治措施等進行的探討，為今后類似線型建設(shè)項目水土保持監(jiān)測及水土流失防治提供參考。