生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測問題及對策

馮 靜，鐘鑫鑫，譚志勇，李婉嬌，任懷新，蔣 雷

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院，呼和浩特 010052；2.國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司，呼和浩特 010010；3.內(nèi)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(yán)重的國家之一，根據(jù)水利部最新監(jiān)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(shù)值變化較為明顯。根據(jù)侵蝕強(qiáng)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(fā)生的地域分析，水土流失主要集中在西部區(qū)，近5年西部區(qū)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(fēng)力侵蝕為主，風(fēng)力侵蝕約占總面積的60%，這與西部區(qū)水土流失面積大有直接關(guān)系，西部區(qū)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(yán)重；新增水土流失量和潛在水土流失量較高，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目造成的水土流失也是新增水土流失的高發(fā)區(qū)，需引起足夠重視。

我國水土流失觀測始于20世紀(jì)20年代，最初采用徑流小區(qū)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(yàn)區(qū)為觀測對象開展典型試驗(yàn)觀測，1998年水利部在全國建立四級水土保持監(jiān)測機(jī)構(gòu)，全國水土保持定位觀測站的設(shè)立等為水土保持監(jiān)測工作奠定了基礎(chǔ)[1-2]。

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測始于20世紀(jì)80年代，自水土保持法實(shí)施以來已得到廣泛推廣，目前已取得了一定成效。生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測是從保護(hù)水土資源和維護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境出發(fā)，通過科學(xué)的方法、技術(shù)、手段和管理系統(tǒng)，對工程建設(shè)造成的水土流失及防治效果進(jìn)行跟蹤調(diào)查和監(jiān)測，獲取反映水土流失狀況、變化趨勢的數(shù)據(jù)資料，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評價(jià)，為水土保持工作的科學(xué)決策提供依據(jù)[3-7]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程加快，在給人們帶來物質(zhì)生活條件改善的同時(shí)，水資源短缺、水土流失、土地荒漠化、洪澇災(zāi)害等生態(tài)環(huán)境問題日益突出[8-13]，如工程建設(shè)與運(yùn)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(nóng)田、淤堵河道等。因此，國家大力倡導(dǎo)綠色發(fā)展，積極推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。在此形勢下，水土保持監(jiān)測作為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持的重要環(huán)節(jié)，日益受到關(guān)注和重視。本文通過探討生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測存在的問題并提出相應(yīng)的對策，為科學(xué)決策提供依據(jù)。

2 水土保持監(jiān)測問題

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的不斷增多，在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)過程中，由于生產(chǎn)建設(shè)單位及施工單位對水土保持監(jiān)測工作重視不足，缺乏健全監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及組織機(jī)構(gòu)，技術(shù)力量不足、經(jīng)費(fèi)缺乏，主管部門監(jiān)督力度不足等原因[14-16]，致使部分生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目在水土保持監(jiān)測方面存在一定問題和薄弱環(huán)節(jié)，需要引起高度重視。

從水土保持監(jiān)測服務(wù)機(jī)構(gòu)的角度出發(fā)分析，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測主要存在以下問題。

1) 監(jiān)測手段不足。這是一個(gè)非常突出的問題，目前，很多項(xiàng)目仍然采用傳統(tǒng)的人工巡視方式進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測范圍有限，效率低下；目前部分大型項(xiàng)目和線型項(xiàng)目已引入無人機(jī)遙感監(jiān)測，但監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取及精度仍存在局限性。因此，需要引入遙感技術(shù)和傳感器監(jiān)測技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對更廣闊區(qū)域的監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集。

2) 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析不及時(shí)。由于監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和傳輸過程，以及數(shù)據(jù)分析的時(shí)間成本等因素的限制，使得傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法無法提供實(shí)時(shí)的監(jiān)測結(jié)果和預(yù)警信息，導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果的及時(shí)性和準(zhǔn)確性無法滿足項(xiàng)目管理的要求。

3)監(jiān)測結(jié)果誤差較大。傳統(tǒng)的監(jiān)測方法容易受到人為誤差和設(shè)備限制等影響，導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性不高。因此，需要增加監(jiān)測人員技能培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)能力，采用精確測量和模型模擬相結(jié)合的方法，提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

綜上所述，針對生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測存在的問題，可以采用遙感技術(shù)和傳感器監(jiān)測技術(shù)提升監(jiān)測手段，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，同時(shí)采用精確測量和模型模擬相結(jié)合的方法提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。這些對策的實(shí)施將有助于提高生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測的效能和可靠性。

3 對策

3.1 監(jiān)測手段不足的對策

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，對水土保持監(jiān)測的需求日益增加。然而，監(jiān)測手段不足成為了當(dāng)前的一個(gè)重要問題。為解決這一問題，對遙感技術(shù)和傳感器監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了研究和探索，旨在找出更適合監(jiān)測發(fā)展的新途徑。

1)遙感監(jiān)測技術(shù)。遙感技術(shù)是一種通過衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取、處理并分析地球表面信息的技術(shù)手段，具有高時(shí)空分辨率、快速獲取、長時(shí)間監(jiān)測等特點(diǎn)，因此在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測中具有重要的應(yīng)用潛力。

通過遙感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目周邊環(huán)境的快速監(jiān)測和準(zhǔn)確評估。遙感數(shù)據(jù)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(shù)，從而能夠全面了解項(xiàng)目的水土保持狀況。此外，遙感技術(shù)還可以監(jiān)測植被覆蓋變化、土壤侵蝕程度等，為項(xiàng)目管理者提供及時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)警信息。

為了充分利用遙感技術(shù)進(jìn)行水土保持監(jiān)測，可以采用多源遙感數(shù)據(jù)融合的方法。通過融合多個(gè)衛(wèi)星的遙感數(shù)據(jù)，可以提高監(jiān)測精度和可靠性。同時(shí)，結(jié)合地面監(jiān)測數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以更加準(zhǔn)確地評估生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持狀況。

2)傳感器監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)是一種通過安裝傳感器設(shè)備，實(shí)時(shí)獲取、記錄和傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)的方法，傳感器可以測量土壤水分、土壤侵蝕、土體穩(wěn)定性等指標(biāo)的變化，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測系統(tǒng)中進(jìn)行分析。

傳感器監(jiān)測技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，它可以實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，相比傳統(tǒng)的人工測量方法更加高效。其次，傳感器可以在艱苦環(huán)境下工作，不受時(shí)間和空間限制。此外，傳感器設(shè)備還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，減少了人力物力成本。

在應(yīng)用傳感器監(jiān)測技術(shù)時(shí)，需要考慮一些問題。例如，選擇合適的傳感器設(shè)備，根據(jù)監(jiān)測目標(biāo)和監(jiān)測環(huán)境選取合適的傳感器類型和參數(shù)。另外，為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要對傳感器進(jìn)行校正和維護(hù)。

綜上所述，遙感監(jiān)測技術(shù)和傳感器監(jiān)測技術(shù)是解決生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)測手段不足問題的有效途徑。通過充分發(fā)揮遙感技術(shù)的優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目的全面監(jiān)測和有效評估，通過合理選擇和應(yīng)用傳感器設(shè)備，可以提高監(jiān)測效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為項(xiàng)目的水土保持提供科學(xué)的支持和指導(dǎo)。

3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析不及時(shí)的對策

隨著生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測的重要性日益凸顯，監(jiān)測數(shù)據(jù)分析不及時(shí)的問題成為亟待解決的難題。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析，可以提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

1)大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測

大數(shù)據(jù)技術(shù)是一種基于多源數(shù)據(jù)采集、多維度數(shù)據(jù)分析、多樣化數(shù)據(jù)展示的技術(shù)手段，對于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測具有巨大潛力。首先，通過大數(shù)據(jù)平臺可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和傳輸，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時(shí)性和全面性。其次，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以對海量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析和挖掘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。最后，通過數(shù)據(jù)可視化和交互式分析，可以直觀地展示監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢和異常情況，提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和效率。

為了實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測效果，需要建立完善的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理平臺。監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)可以利用傳感器技術(shù)和遙感技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取環(huán)境參數(shù)和土壤變化信息。數(shù)據(jù)處理平臺則需要利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘和分析算法，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，提取有價(jià)值的信息并進(jìn)行可視化展示。

2)大數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)分析

首先，可以建立一個(gè)完善的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將監(jiān)測點(diǎn)位的傳感器數(shù)據(jù)和遙感圖像等信息實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)中心。其次，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和清洗，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性。然后，采用分布式計(jì)算和并行處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和挖掘。最后，基于大數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，可以生成實(shí)時(shí)的監(jiān)測報(bào)告和預(yù)警信息，及時(shí)向相關(guān)部門和人員發(fā)出警示，以便采取相應(yīng)的措施。通過引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時(shí)分析和有效利用，為項(xiàng)目的環(huán)境保護(hù)工作提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測中具有重要的作用。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和定向分析，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲和處理平臺，將監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸和分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、指導(dǎo)決策并采取相應(yīng)的措施。同時(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)平臺對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測未來可能出現(xiàn)的水土保持問題，可為工程實(shí)施和管理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

3.3 監(jiān)測結(jié)果誤差較大的對策

在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測過程中，監(jiān)測結(jié)果的精確性是一個(gè)關(guān)鍵問題。目前存在的困擾包括測量誤差較大、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等。在實(shí)際監(jiān)測中，由于復(fù)雜的地理環(huán)境和工程影響因素的多樣性，監(jiān)測結(jié)果往往存在一定的誤差。為了減小誤差并提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確度，本文建議采用精確測量法和模型模擬法相結(jié)合進(jìn)行監(jiān)測。

1)精確測量法

首先，可以引入先進(jìn)的測量儀器和設(shè)備，如全站儀、激光測距儀等，提高測量的準(zhǔn)確性和精度。其次，可以結(jié)合模型模擬技術(shù)，通過建立精確的地形和水流模型，對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，從而提高監(jiān)測的精確性。此外，還可以加強(qiáng)對測量人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高其操作技能和專業(yè)化知識水平，進(jìn)一步提高測量的準(zhǔn)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(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的測量和調(diào)查，合理布設(shè)采樣點(diǎn)并利用高精度設(shè)備獲取準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，這樣可以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。其次，結(jié)合水土保持的相關(guān)理論和知識，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)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(shí)，根據(jù)實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行模型參數(shù)的校正和驗(yàn)證，提高模型的可靠性和適用性。最后，利用模型進(jìn)行水土保持監(jiān)測結(jié)果的模擬和預(yù)測。通過輸入不同的工程和環(huán)境參數(shù)，模擬不同工程措施下的水土保持效果，并根據(jù)模擬結(jié)果對工程方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整；同時(shí)，監(jiān)測人員可以利用模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和預(yù)警，及時(shí)掌握工程施工過程中的水土流失情況，以便及時(shí)調(diào)整監(jiān)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(jiān)測誤差問題的關(guān)鍵所在，模型模擬是解決水土保持監(jiān)測結(jié)果誤差較大問題的有效方法。通過采用先進(jìn)測量儀器、模型模擬技術(shù)和提高監(jiān)測人員監(jiān)測技術(shù)水平等手段，可以有效提高監(jiān)測結(jié)果的精確性與可靠性，為項(xiàng)目的水土保持工作提供可靠的數(shù)據(jù)，可為同類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持措施設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐及合理化建議。

4 結(jié)語

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它對于減少水土流失、防止環(huán)境破壞、保護(hù)生態(tài)平衡具有重要意義。然而，目前在水土保持監(jiān)測中仍存在一些問題，如監(jiān)測手段不足，監(jiān)測數(shù)據(jù)分析不及時(shí)，監(jiān)測結(jié)果誤差較大等。針對以上問題，通過遙感技術(shù)、傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和精確測量及模型模擬等手段相結(jié)合，為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，能夠真實(shí)有效的反映生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失情況。通過建立各區(qū)域水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺，可實(shí)現(xiàn)同區(qū)域水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享與應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供重要保障。

今后要繼續(xù)完善水土保持監(jiān)測體系，加強(qiáng)水土保持信息系統(tǒng)建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)信息共享和發(fā)布；要建立一支穩(wěn)定的、高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍；加快對現(xiàn)有儀器設(shè)備的更新步伐，提高儀器設(shè)備的利用率；在技術(shù)手段上要進(jìn)一步提高遙感監(jiān)測的精度和速度；在信息發(fā)布上要逐步實(shí)現(xiàn)從人工到自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變。