三峽庫區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測實(shí)踐
——以新建鄭州至萬州鐵路重慶段為例

胡 紅，謝成名

(1.海河水利委員會 海河流域水土保持監(jiān)測中心站，天津 300171；2.渝萬鐵路有限責(zé)任公司，重慶 400014)

新時(shí)代水土保持工作總的思路和要求是，把工作重心切實(shí)轉(zhuǎn)變到監(jiān)管上來，在監(jiān)管上強(qiáng)手段，在治理上補(bǔ)短板，要把生產(chǎn)建設(shè)活動造成的人為水土流失作為監(jiān)管的重中之重。水土保持監(jiān)測是水土保持監(jiān)管工作的重要基礎(chǔ)，而生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土流失監(jiān)測是水土保持監(jiān)測工作的重要內(nèi)容，通過水土保持監(jiān)測摸清水土流失類型、強(qiáng)度和危害，及時(shí)掌握水土流失發(fā)生發(fā)展的變化趨勢，同時(shí)進(jìn)一步研究生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測理論與技術(shù)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。筆者以新建鄭州至萬州鐵路重慶段工程為例，總結(jié)其主要做法，討論了三峽庫區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測現(xiàn)狀。

1 工程概況

鄭萬鐵路是中國鐵路網(wǎng)中長期規(guī)劃的重要客運(yùn)專線，是聯(lián)系鄭州等中原地區(qū)和重慶等西南地區(qū)的主要客運(yùn)快速通道，也是北京打造10 h交通圈的基礎(chǔ)，對促進(jìn)河南、湖北、重慶等地及沿線地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。其中重慶段全長183.865 km，橋隧比重98.34%，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km/h，于2016年12月開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2021年完成全線建設(shè)任務(wù)。鄭萬鐵路重慶段位于長江流域國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)的三峽庫區(qū)治理區(qū)內(nèi)，這里也是重慶市水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，區(qū)位生態(tài)意義重大。

2 水土保持監(jiān)測工作開展情況

2.1 監(jiān)測目標(biāo)和任務(wù)

監(jiān)測目標(biāo)和任務(wù)是：從保護(hù)水土資源和維護(hù)生態(tài)環(huán)境出發(fā)，運(yùn)用多種手段和方法，對工程建設(shè)過程中的水土流失影響因子、水土流失防治責(zé)任范圍、水土流失狀況、水土保持措施及其效果進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測；從監(jiān)管角度出發(fā)，抓住問題，認(rèn)定問題，追究責(zé)任，為工程安全建設(shè)、運(yùn)行和生態(tài)環(huán)境安全保駕護(hù)航，為建設(shè)單位提供“保姆式”服務(wù)，為各級水行政主管部門進(jìn)行水土保持監(jiān)督管理提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 監(jiān)測內(nèi)容

監(jiān)測內(nèi)容有：在施工準(zhǔn)備期對項(xiàng)目區(qū)水土流失背景值進(jìn)行監(jiān)測，對項(xiàng)目區(qū)地形地貌、地面組成物質(zhì)、植被類型、水文、氣象、土壤類型及面積、水土流失類型、土地利用現(xiàn)狀、水土保持措施數(shù)量與質(zhì)量等基本情況進(jìn)行調(diào)查，分析掌握項(xiàng)目區(qū)水土流失背景情況。在工程施工期對擾動土地情況、水土流失情況、水土保持措施等情況進(jìn)行監(jiān)測，其中擾動土地情況包括擾動范圍、面積及其變化情況等；水土流失情況主要包括土壤流失面積、土壤流失量、棄土(石、 渣)潛在流失量和水土流失危害等內(nèi)容；水土保持措施有工程措施、植物措施和臨時(shí)措施，包括措施類型、開(完)工日期、位置、規(guī)格、尺寸、數(shù)量、防治效果、運(yùn)行狀況等。

2.3 監(jiān)測分區(qū)與頻率

按新建鄭州至萬州鐵路重慶段水土保持方案、水土流失特點(diǎn)及項(xiàng)目主體工程布局，將項(xiàng)目區(qū)分為 7 個(gè)水土保持監(jiān)測分區(qū)，分別為路基工程區(qū)、站場工程區(qū)、橋梁工程區(qū)、隧道工程區(qū)、棄渣場區(qū)、施工便道區(qū)和施工生產(chǎn)生活區(qū)。

鄭萬鐵路重慶段水土保持監(jiān)測項(xiàng)目部嚴(yán)格按照《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測規(guī)程(試行)》要求，監(jiān)測頻次一般部位1 個(gè)月監(jiān)測一次，重點(diǎn)部位10～15 日監(jiān)測一次，遇到特殊災(zāi)害性天氣隨時(shí)加測。對棄渣場防治區(qū)全覆蓋，每月利用無人機(jī)航拍監(jiān)測，對每個(gè)渣場進(jìn)行全方位監(jiān)測，保證實(shí)現(xiàn)對棄渣場防治區(qū)的及時(shí)動態(tài)監(jiān)測。

2.4 監(jiān)測手段

(1)常規(guī)方法。常規(guī)監(jiān)測方法主要包括地面監(jiān)測、調(diào)查巡測、資料分析等。地面監(jiān)測主要采用插釬法和簡易徑流小區(qū)法；調(diào)查巡測是通過實(shí)地調(diào)查施工現(xiàn)場，將數(shù)據(jù)記錄、填表，及時(shí)掌握各種水土流失情況；資料分析是通過收集整理設(shè)計(jì)和施工圖等相關(guān)資料進(jìn)行分析計(jì)算，獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(2)高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)。根據(jù)工程施工情況，分別獲取項(xiàng)目區(qū)施工過程前(原地貌)、施工過程中每年和水土保持設(shè)施運(yùn)行初期(自然恢復(fù)期)等時(shí)段的遙感影像(高分一號、二號，SPOT，QUICKBRID等)，分辨率達(dá)到米級。通過目視解譯勾繪主體工程擾動地塊、棄渣場、施工營地、施工便道等的位置、范圍和水土保持措施尺寸、數(shù)量等，通過目視觀察，從正射影像中目視解譯得到棄渣場類型、水土流失情況、水土保持措施等信息。

(3)無人機(jī)低空遙感技術(shù)?？紤]到工程具有建設(shè)線路長，施工周期長，擾動和破壞地表及植被面積大，挖、填、排、棄土石方量大，沿線棄渣場數(shù)量多，水土保持監(jiān)測難度大等特點(diǎn)，為滿足《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測規(guī)程(試行)》的監(jiān)測頻次要求，提高監(jiān)測質(zhì)量，采用無人機(jī)對項(xiàng)目區(qū)重點(diǎn)部位進(jìn)行監(jiān)測，主要為棄渣場、站場和臨時(shí)堆放場。實(shí)施時(shí)段為施工初期、施工過程中每年和水土保持設(shè)施運(yùn)行初期(自然恢復(fù)期)等，分辨率達(dá)到厘米級。通過目視解譯勾繪主體工程擾動地塊、棄渣場、施工營地、施工便道的位置、范圍和水土保持措施尺寸、數(shù)量等，通過解譯從正射影像和三維實(shí)景模型中得到棄渣場類型、水土流失情況、水土保持措施等信息。利用各期航測形成的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行挖填方分析，用以監(jiān)測挖方量、堆渣方量、表土剝離體積、潛在水土流失量等。

2.5 監(jiān)測結(jié)果

至2020年底，工程累計(jì)擾動面積538.77 hm2，其中路基區(qū)6.52 hm2，橋梁區(qū)21.5 hm2，隧道區(qū)18.46 hm2，站場區(qū)55.88 hm2，棄渣場241.64 hm2，施工便道區(qū)115.22 hm2，施工生產(chǎn)生活區(qū)79.55 hm2。工程啟用棄渣場實(shí)際棄方量1 963.83萬m3；累計(jì)完成表土剝離168.45萬m3，土地整治314.20 hm2，排水溝30 794.38 m3，復(fù)耕10.8 hm2，護(hù)坡18 941.62 m3，棄渣擋墻190 515.21 m3；累計(jì)完成植物措施喬木6 737株，灌木301 362株，植草133 509 m2，生態(tài)護(hù)坡37 911 m2；累計(jì)完成臨時(shí)措施編織袋擋護(hù)96 654 m3，土質(zhì)排水溝31 084.60 m3，土工布45 877.60 m2，沉沙池324處。工程2020年度的土壤流失量為3 565 t。

水土保持監(jiān)測情況表明，總體上參建單位重視水土保持方案的落實(shí)，積極實(shí)施水土保持措施，使水土保持措施和主體工程同步進(jìn)行、相互協(xié)調(diào)，有效地防治了各水土保持監(jiān)測分區(qū)的水土流失。

3 主要做法

3.1 配備監(jiān)測人員和儀器設(shè)備

建設(shè)單位成立了水土保持監(jiān)測項(xiàng)目部，并在項(xiàng)目所在地掛牌辦公。監(jiān)測項(xiàng)目部包括總監(jiān)測工程師、副總監(jiān)測工程師、監(jiān)測工程師、監(jiān)測員、司機(jī)等。結(jié)合鄭萬鐵路重慶段工程特點(diǎn)，項(xiàng)目部配備了無人機(jī)、激光測距儀、亞米級GPS及計(jì)算機(jī)、多功能一體機(jī)等。

3.2 利用高新技術(shù)

高分遙感技術(shù)具有大范圍、多頻次、高清晰的優(yōu)勢，無人機(jī)技術(shù)具有低空高分辨率、航拍和測圖效率高、外業(yè)成本低、快速、隨時(shí)可操作的特點(diǎn)，并且不受交通條件的限制。本項(xiàng)目利用高分遙感技術(shù)及低空無人機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對項(xiàng)目區(qū)全防治責(zé)任范圍的監(jiān)測，以及重點(diǎn)部位的全方位高頻率的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目區(qū)宏觀和微觀監(jiān)測的有機(jī)結(jié)合，可全面、及時(shí)、快速獲取水土流失情況。

3.3 創(chuàng)新監(jiān)測制度與機(jī)制

項(xiàng)目部嚴(yán)格遵守國家水土保持相關(guān)法律法規(guī)和監(jiān)測技術(shù)規(guī)范，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際制定了完善的鄭萬鐵路水土保持監(jiān)測制度，包括監(jiān)測目標(biāo)、機(jī)構(gòu)設(shè)置、人員職責(zé)、監(jiān)測實(shí)施程序、進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、工作管理、安全保障等，這些制度規(guī)范了監(jiān)測人員的行為，保障了項(xiàng)目部運(yùn)作規(guī)范有序、科學(xué)合理。

此外，監(jiān)測項(xiàng)目部實(shí)行水土保持監(jiān)測意見書及水土保持監(jiān)測簡報(bào)制度，及時(shí)如實(shí)地反映外業(yè)監(jiān)測過程中水土流失和水土保持情況，并針對發(fā)現(xiàn)的問題提出專業(yè)的水土保持意見和建議，并發(fā)送建設(shè)單位、相關(guān)監(jiān)理單位和施工單位，針對存在的問題建立問題庫，整改完成后才進(jìn)行銷號，加大對違反水土保持相關(guān)規(guī)定的懲罰力度，切實(shí)落實(shí)水土保持監(jiān)測工作。

3.4 制定數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)提取標(biāo)準(zhǔn)

制定水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)整編實(shí)地量測數(shù)據(jù)、無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等監(jiān)測資料，結(jié)合以往水土保持?jǐn)?shù)據(jù)采集經(jīng)驗(yàn)，建立健全監(jiān)測資料整編制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)技術(shù)人員培訓(xùn)和過程質(zhì)量控制，提高了水土保持監(jiān)測成果質(zhì)量，更加有效地完成了水土保持監(jiān)測工作。

4 討 論

(1)項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)匍L江經(jīng)濟(jì)帶，是習(xí)近平總書記明確提出“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”的區(qū)域，同時(shí)，項(xiàng)目所在地云陽、奉節(jié)、巫山縣剛脫貧摘帽，急需通過開發(fā)建設(shè)，鞏固脫貧成果，提高當(dāng)?shù)厣钏?。因此，三峽庫區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目在開發(fā)的同時(shí)需要高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，從水土保持角度出發(fā)選址選線，開發(fā)過程中做好防護(hù)措施，做到保護(hù)性開發(fā)，尤其是表土資源保護(hù)、三峽蓄水造成的消落帶生態(tài)保護(hù)、渣土的綜合利用等，這就需要水土保持監(jiān)測工作必須到位，為監(jiān)督管理提供技術(shù)支撐，為周圍生態(tài)環(huán)境保駕護(hù)航。

(2)三峽庫區(qū)內(nèi)山高坡陡、谷深水急、雨量大而集中，地表外動力侵蝕強(qiáng)烈，生態(tài)環(huán)境脆弱，具有發(fā)生水土流失的潛在條件[1]。鐵路工程項(xiàng)目具有擾動面積大、周期長等特點(diǎn)，因此水土保持監(jiān)測難度大、要求高，傳統(tǒng)水土保持監(jiān)測技術(shù)手段無法滿足三峽庫區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測需要，需運(yùn)用多種手段和方法，增加監(jiān)測頻率、做到監(jiān)測人員到位、儀器設(shè)備到位、管理制度到位、檔案資料到位、溝通協(xié)調(diào)到位、監(jiān)測成果到位[2]等，以便及時(shí)、準(zhǔn)確、全面、客觀反映建設(shè)過程中的水土流失和水土保持情況。

(3)監(jiān)測技術(shù)手段要高精化。一是監(jiān)測技術(shù)實(shí)時(shí)性。大型棄渣場、涉河大橋和高陡邊坡等風(fēng)險(xiǎn)較高的監(jiān)測點(diǎn)需要實(shí)時(shí)掌握情況，傳統(tǒng)的調(diào)查監(jiān)測、地面觀測及無人機(jī)遙感技術(shù)都無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要引進(jìn)視頻監(jiān)控技術(shù)。二是監(jiān)測技術(shù)精準(zhǔn)化。新時(shí)期生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的擾動范圍監(jiān)測、水土流失量監(jiān)測和土石方量監(jiān)測等需要進(jìn)一步精準(zhǔn)化，如按照水利部辦公廳關(guān)于印發(fā)《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案變更管理規(guī)定(試行)》，棄渣場堆渣量超過20%以上的，生產(chǎn)建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)在棄渣前編制水土保持方案(棄渣場補(bǔ)充)報(bào)告書，報(bào)原批準(zhǔn)單位審批，如何把握20%的量，目前監(jiān)測精度不能完全滿足，需要研究融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、“3S”技術(shù)等的棄渣方量精確計(jì)算軟件。