基于遙感影像的棄渣場規(guī)劃后評價研究
——以重慶繞城高速公路北碚區(qū)段為例

張志蘭，劉益軍，羅力，陳振，韓俊才

(1.重慶市水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站，重慶 401147；2.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715)

棄渣場是生產(chǎn)建設(shè)項目在施工期和生產(chǎn)運(yùn)行期產(chǎn)生的大量棄土、棄石等固體廢棄物的專門堆放場地[1- 2]。由于地形地貌的限制，山區(qū)公路建設(shè)中土石方的縱向調(diào)配十分困難，不可避免地會產(chǎn)生大量棄土(石)，必然要設(shè)置大量的棄渣場來滿足處置棄土(石)的需要。根據(jù)水利部、中國科學(xué)院和中國工程院三部門聯(lián)合開展的“中國水土流失與生態(tài)安全綜合科學(xué)考察”結(jié)果，“十五”期間我國各類開發(fā)建設(shè)項目所產(chǎn)生的棄土棄渣總量約為92.1億t，其中公路項目棄土棄渣量最多，為42.4億t，占開發(fā)建設(shè)項目棄土棄渣總量的46%[3]。可見，公路建設(shè)項目棄土棄渣量巨大。棄渣場是一種特殊的人工地質(zhì)體，一般由土、石等工程廢棄物構(gòu)成，具有多孔隙、欠固結(jié)的結(jié)構(gòu)特點，還具有缺水、少土、易荒漠化的生態(tài)特征。國內(nèi)外有關(guān)研究及施工期水土保持監(jiān)測結(jié)果都表明，棄渣場是公路施工期水土流失最為嚴(yán)重的部位。因此，加強(qiáng)山區(qū)公路棄渣場的后期恢復(fù)措施是防治水土流失、實現(xiàn)公路建設(shè)與環(huán)境和諧的必然要求[4]。

項目后評價[5- 7]是在項目建設(shè)完成并發(fā)揮一定作用后，從項目的建設(shè)目的、實施過程、效果效益、作用影響等方面對項目進(jìn)行全面、系統(tǒng)的總結(jié)和分析，總結(jié)項目實施各環(huán)節(jié)中的成功經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)存在的問題，并及時進(jìn)行反饋，指導(dǎo)后續(xù)項目的建設(shè)。

生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持是保護(hù)水土資源、最大限度減小工程建設(shè)對水土資源和生態(tài)環(huán)境破壞的主要保障。因此，引入項目后評價理論[7- 9]，對加強(qiáng)水土保持[10]工作管理、提升水土保持實際效果具有重要的意義。隨著國家簡政放權(quán)的推進(jìn)，建設(shè)項目的水土保持工作將更多地由項目業(yè)主自行或借助社會中介機(jī)構(gòu)開展，業(yè)主的自主性將得到提升，而政府主管部門主要履行監(jiān)督職責(zé)。在此情況下，業(yè)主將更加關(guān)注水土保持措施的經(jīng)濟(jì)性和便捷性，需要了解水土保持實施方案及具體過程，以此加強(qiáng)水土保持措施與項目主體工程的銜接，以最少的投入取得最佳的防治效果；而政府主管部門更加關(guān)注建設(shè)項目水土保持的實際效果及影響，需要了解實施過程中水土流失防治效果[11]以及竣工驗收甚至整個項目壽命周期內(nèi)的水土保持情況，以此達(dá)到監(jiān)督的全面性和實效性。

本文從水土保持規(guī)劃設(shè)計角度應(yīng)用后評價方法分析棄渣場存在的普遍問題[12- 13]，并提出管理對策，期望對生產(chǎn)建設(shè)項目棄渣場的管理[14- 15]能起到一定的借鑒作用，使其滿足水土保持的要求。

1 項目概況及棄渣場布局

1.1 項目概況

西部開發(fā)省際通道重慶繞城高速公路北段(以下簡稱“重慶繞城高速公路北段”)位于重慶市北部，公路經(jīng)過江北區(qū)、渝北區(qū)和北碚區(qū)。項目起點位于江北區(qū)魚嘴長江大橋北岸新龍灣(樁號K0+000)，經(jīng)復(fù)盛、玉峰山、王家、仁睦、水土、施家梁，止于北碚區(qū)朱家坪(樁號K49+314.796)，路線全長49.31km。工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為低山丘陵區(qū)雙向六車道高速公路，設(shè)計行車速度為100km/h。公路整體式路基寬33.5m，分離式路基寬16.75m。公路共設(shè)特大橋5座、大橋32座、中橋6座(包含分離式路基)，涵洞93道，隧道8座，互通式立交6處，分離式立交橋6座，棄渣場15處。全線挖方875.07萬m3，填方495.86萬m3，棄方379.21萬m3。占地414.78hm2，其中永久占地359.47hm2，臨時占地55.31hm2，拆遷建筑物84900m2。工程估算總投資為46.03億元(其中土建投資36.75億元)。建設(shè)工期為4年，計劃于2005年12月開工，2009年6月實現(xiàn)初通，2009年12月全部完工。

重慶繞城高速公路北段是重慶外環(huán)高速公路的組成部分，國道統(tǒng)一編號G5001。重慶外環(huán)高速公路于2005年5月10日正式開工，2009年12月31日正式全線開通。

1.2 研究區(qū)段棄渣場規(guī)劃布局

本文以重慶繞城高速公路北段北碚境內(nèi)為研究區(qū)段，通過遙感影像及實地調(diào)查對其棄渣場進(jìn)行調(diào)查分析，對已經(jīng)全線通車棄渣場進(jìn)行跟蹤研究，對棄渣場的選址、水土保持措施等進(jìn)行后評價。

重慶繞城高速公路北段共設(shè)棄渣場15處見表1，其中位于北碚區(qū)段6處，編號為10～15。

2 研究區(qū)段遙感影像與后評價方法

2.1 研究區(qū)段遙感影像及其處理方法

2.1.1遙感影像數(shù)據(jù)

分別選擇研究區(qū)施工前(2006年)TM遙感影像，如圖1所示，施工中(2006—2009年)TM遙感影像及谷歌衛(wèi)星影像，如圖2所示，和竣工后(2010—2018年)TM遙感影像及谷歌衛(wèi)星影像。施工前的遙感影像用于分析項目實施前棄渣場位置的基本情況，施工中的影像用于分析項目實施過程中棄渣場棄渣及占地情況，竣工后的影像用于分析項目完工后棄渣場再利用情況。

2.1.2遙感影像數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用ENVI5.3等軟件進(jìn)行遙感影像處理；運(yùn)用ESRI ArcGIS10.5軟件，從遙感影像提取棄渣場相關(guān)信息，基于1∶10000比例尺原設(shè)計用地形圖，計算各棄渣場設(shè)計參數(shù)，并基于不同時期遙感影像提取棄渣場等信息；運(yùn)用SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

表1 棄渣場規(guī)劃特性一覽表

注：G代表渣場與公路共用排水溝；B代表渣場與公路不共用排水溝；Y代表公路遠(yuǎn)離渣場。

圖1 2006年LandsatTM5衛(wèi)星影像

圖2 2009年谷歌衛(wèi)星影像

2.2 棄渣場選址規(guī)劃后評價方法

考慮到生產(chǎn)建設(shè)項目各類水土保持措施的特殊性，實施后評價主要選取能夠反映措施的進(jìn)度、質(zhì)量以及實施情況等的指標(biāo)。

2.2.1棄渣場空間布局實施符合性

僅從規(guī)劃設(shè)計角度考慮，實際實施與原規(guī)劃的符合情況。

2.2.2棄渣場占地及棄渣量變化情況

原規(guī)劃設(shè)計方案中棄渣場設(shè)計占地及其設(shè)計堆渣量與實際占地及其實際堆渣量的變化情況。

2.2.3棄渣場水土保持措施合理性及實施情況

棄渣場水土保持措施實施情況與原規(guī)劃設(shè)計的水土保持措施情況比較。

2.2.4棄渣場再利用情況

棄渣場實際利用情況與原規(guī)劃設(shè)計棄渣場利用的異同。

3 后評價結(jié)果與分析

3.1 棄渣場規(guī)劃空間布局實施符合性

根據(jù)設(shè)計方案和遙感影像分析及實地調(diào)查，研究區(qū)段棄渣場規(guī)劃空間布局實際變化大，棄渣場規(guī)劃僅考慮了棄渣量及運(yùn)輸?shù)谋憷?，未考慮與其他規(guī)劃的銜接，見表2。

根據(jù)遙感影像及現(xiàn)場調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，重慶繞城高速公路北段北碚區(qū)段棄渣場規(guī)劃6個棄渣場(編號為10～15)，其中編號為11、13和14的棄渣場未棄渣，與規(guī)劃布局不相符合。據(jù)實地調(diào)查，棄渣場規(guī)劃是按左右線布局，實際施工過程中，由于左右線棄渣出口相距不遠(yuǎn)，棄渣被運(yùn)至一個棄渣場，而不是規(guī)劃中的左右棄渣場，因此被運(yùn)至的棄渣場比規(guī)劃中的棄渣場可利用的面積更大。實際結(jié)果是規(guī)劃中的11、13和14號棄渣場未采用，其棄渣分別被運(yùn)至10、12和15號棄渣場，相應(yīng)地，10、12、15號棄渣場比規(guī)劃范圍有所擴(kuò)大。綜合遙感影像及實地調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)段的棄渣場設(shè)計布局與實際實施相差較大。

3.2 棄渣場占地及棄渣量變化情況

根據(jù)設(shè)計單位提供的棄渣場設(shè)計圖，計算得到的棄渣量均符合設(shè)計要求，但棄渣場實際占地有變化，見表3，經(jīng)遙感影像分析及實地觀測，棄渣場實際棄渣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計量，且棄渣主要為石渣，很少有棄土，部分棄土棄渣堆放于橋梁底下。

如果僅考慮棄渣量及運(yùn)輸情況，規(guī)劃設(shè)計的棄渣場符合要求，但是綜合考慮征地、道路運(yùn)輸管理及水土保持要求，棄渣場規(guī)劃需要進(jìn)行多方面論證。

3.3 棄渣場水土保持措施合理性及實施情況

根據(jù)設(shè)計單位提供的棄渣場水土保持措施設(shè)計圖，經(jīng)過遙感影像分析及現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，設(shè)計存在一定的缺陷，除15號棄渣場外，其余均實施了水土保持措施，且水土保持效果良好，圖3(a)為15號棄渣場，未被公路占用部分未開展水土保持措施，坡面為裸露的石塊和風(fēng)化的土壤；圖3(b)為12號棄渣場，整個棄渣場已被重新利用為綠地、工廠和駕駛訓(xùn)練場地，水土保持措施完備。其余棄渣場水土保持措施完善。

表2 棄渣場規(guī)劃布局實施符合性分析

表3 棄渣場占地及設(shè)計堆渣量變化情況

圖3 棄渣場水土保持措施實施情況

3.4 棄渣場再利用情況

根據(jù)本項目棄渣場水土保持方案要求，所有的棄渣場均要求恢復(fù)植被或復(fù)墾。從遙感影像及實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，所有棄渣場均被重新利用或復(fù)墾，復(fù)墾為當(dāng)?shù)鼐用褡园l(fā)進(jìn)行的開墾利用或者恢復(fù)植被，其中10號棄渣場主要被再利用為工廠，12號被再利用為駕駛訓(xùn)練場、工廠和綠地，15號被再利用為道路、駕駛訓(xùn)練場和農(nóng)地等。

4 結(jié)語

4.1 結(jié)論

4.1.1棄渣場空間布局規(guī)劃與實際實施變化大

重慶繞城高速公路北段北碚區(qū)段規(guī)劃6個棄渣場，實際與規(guī)劃相符的有3個，另外3個未被采用。如果從棄渣量及運(yùn)輸要求，規(guī)劃的棄渣場符合要求，但是如果考慮征地要求，則需要進(jìn)行多方面論證。

4.1.2棄渣場占地和堆渣設(shè)計與實際不一致

規(guī)劃棄渣主要來源于隧道和部分道路棄土，經(jīng)實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，堆放在棄渣場主要為大塊石渣，部分棄渣堆放在沿線橋梁底下。規(guī)劃采用了左右線棄渣場，實際采用了左右合并棄渣。根據(jù)本項目招標(biāo)分段來看，相應(yīng)標(biāo)段以橋梁、隧道、路基為劃分段，因此，棄渣場規(guī)劃應(yīng)采用標(biāo)段棄渣，而不是全路段綜合平衡棄渣，從而最大限度滿足實際棄渣要求，在水土保持方案編制中，應(yīng)優(yōu)先考慮棄渣的最大限度集中堆放和標(biāo)段棄渣平衡。

4.1.3棄渣場水土保持措施設(shè)計與實際不一致

可能由于城市規(guī)劃原因，原有部分棄渣場被重新利用，但是即便如此，仍有棄渣場未做任何水土保持措施。生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持措施在項目實施過程中，對于棄土棄渣及主體工程構(gòu)成部分很重視，而對不是主體工程部分以及專門的棄渣場水土保持措施不重視，基本沒有采取水土保持措施。進(jìn)一步開展棄渣場水土保持措施研究具有十分重要意義。

4.1.4棄渣場再利用率高

棄渣場由于占有一定面積，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，所有棄渣場都被重新利用。

4.2 討論

4.2.1棄渣場后評價值得進(jìn)一步研究

集中堆放的棄渣場，由于占地面積較大，均可以重新利用，如何運(yùn)用后評價方法，充分研究棄渣場的布局以及水土保持設(shè)計，值得進(jìn)一步探討。

4.2.2棄渣場水土保持規(guī)劃設(shè)計要與棄渣場再利用相結(jié)合

由于棄渣量的不確定性，棄渣場水土保持措施規(guī)劃設(shè)計如何與其他規(guī)劃設(shè)計相結(jié)合，從而使棄渣場水土保持設(shè)計更具有現(xiàn)實性，需要進(jìn)一步調(diào)查研究。

4.2.3加強(qiáng)遙感技術(shù)在棄渣場水土保持規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用

進(jìn)一步加強(qiáng)遙感技術(shù)在水土保持規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用，特別是無人機(jī)遙感技術(shù)以及高分辨率遙感影像的應(yīng)用，對提高水土保持規(guī)劃設(shè)計水平具有重大意義。