淺議新建中衛至蘭州鐵路甘肅段水土保持監測

劉雪峰

甘肅江河水利工程建設有限公司，甘肅蘭州 730000

新建中衛至蘭州鐵路甘肅段北起寧夏甘肅兩省交界處，向南經白銀市平川區、靖遠縣、白銀區及蘭州市皋蘭縣、蘭州新區，自蘭州樞紐西端利用中川城際引入蘭州西站，為高速鐵路，雙線，電力牽引，旅客列車速度目標值250km/h，是我國“八縱八橫”鐵路網京蘭通道的重要組成部分。新建中衛至蘭州鐵路甘肅段正線全長173.458km，蘭州新區聯絡線左線長度8.819km，蘭州新區聯絡線右線長度6.300km，白銀南動車走行線長1.949km，蘭州樞紐配套工程線路總長22.20km。中蘭客專的建成，將加快形成我國西北地區連接華北、東北地區的便捷快速客運通道，可成為京蘭客專的重要組成部分，同時承擔著沿線城市間的城際快速客流，具有網絡和城際雙重功能，也是“一帶一路”戰略發展核心區域內的重要交通基礎設施，是一條區際性客運專線。

項目沿線經過中低山丘陵區，包括黃河河谷階地區、山前及山間沖洪積平原區、低中山區，黃土梁峁區及寬谷區地貌單元。項目區干燥少雨，多風沙，夏季炎熱，冬季寒冷，晝夜、四季溫差大，降雨集中，蒸發強烈，屬中溫帶干旱和半干旱氣候區，年平均降水量176.5～319.6mm。線路所經區域土壤主要以黃綿土、灰鈣土和黑爐土等為主；植被為溫帶荒漠植被，沿線林草覆蓋率為10～15%。線路所經區域為甘青寧黃土丘陵國家級水土流失重點治理區，水土流失類型以水力侵蝕為主，侵蝕強度為中度。

1 水土保持監測目的及原則

新建中衛至蘭州鐵路甘肅段水土保持監測的目的是通過采取多種監測方法與手段，對項目建設過程中水土流失的成因、水土流失強度、對建設項目周邊的影響與水土保持措施防護效果等進行動態觀測，分析項目建設過程中存在的水土流失問題以及各項水土保持措施的防治效果，發現問題及時向建設單位提出整改意見，或通過水行政主管部門向建設單位提出整改意見，由建設單位通過施工單位、監理單位、設計單位、質檢單位對水土保持方案的實施作出必要的調整，達到保護水土資源、保護生態環境的目的，最終促進生態文明建設。

新建中衛至蘭州鐵路甘肅段水土保持監測的目的主要是從保護水土資源、維護良好的生態環境和促進生態文明建設等角度出發，采用多種技術手段和監測方法，對項目建設過程中水土流失的影響因子、水土流失強度、影響范圍與水土保持措施防護效果等進行動態觀測和分析，反映項目建設過程中存在的水土流失問題與隱患，驗證工程采取的水土流失防治措施的有效性和安全性，發現問題及時通過水行政主管部門向建設單位提出整改意見，由建設單位通過施工單位、監理單位、設計單位、質檢單位對水土保持方案的實施作出必要的調整。

本項目主要根據批復的水土保持方案，根據項目區實際勘察情況，依照不同侵蝕類型確定監測工作的重點區域，設置地面觀測點，配備觀測設施，進行新建中衛至蘭州鐵路甘肅段水土保持監測。在監測過程中，主要堅持全面調查與重點突出相結合；地面觀測與遙感監測相結合；定點監測與巡查相結合及實際調查與模型分析相結合的原則對項目區自然環境，水土流失因子、類型、強度、程度及其危害，水土保持工程措施防治效果，植被恢復狀況及其改善生態環境等進行全面監測。

2 水土保持監測范圍和防治分區

水土保持監測范圍，應與開發建設項目水土保持方案報告書確定的水土流失防治責任范圍一致[1]。根據鐵路建設項目水土流失特點及水土保持監測要求，監測范圍包括工程建設區和直接影響區。工程建設區是指開發建設項目的征地范圍和土地使用管轄范圍，包括永久用地和臨時用地；直接影響區指項目建設區以外，由于開發建設活動可能造成的水土流失及其危害的區域[2]。

按照批復的《新建中衛至蘭州鐵路水土保持方案報告書》（報批稿），新建中衛至蘭州鐵路甘肅段水土流失防治責任范圍為2042.88hm2，其中項目建設區95.25hm2，直接影響區533.47hm2。根據工程建設特點和項目組成，結合工程施工區布局，將項目劃分為8個防治分區，分別為路基工程區、橋涵工程區、站場工程區、隧道工程區、棄土（渣）場區、取土場區、施工營地區及施工便道（線）區。

3 監測內容與時段

3.1 監測內容

本項目是一條區際性客運專線，線路較短，但是沿線所經地貌單元較多，地形地貌復雜，跨越區域引發水土流失的因素多，水土流失特征隨時間的變化具有階段性，施工過程中動土（石）量大，是一類水土流失嚴重、流失類型多樣、防治措施復雜的大型工程，水土保持監測內容和方法必須依據其水土流失特點和防治措施內容來定。

（1）施工準備期。在工程施工之前，結合項目區的實際情況，對水土保持監測范圍的地形地貌、地面組成物質、植被、氣象、水文、土地利用現狀、水土保持措施與質量、水土流失狀況等基本情況進行調查，掌握項目建設前水土流失背景狀況。

（2）工程建設期。工程建設中水土保持監測采取定點地面觀測和實地調查為主。定點監測主要監測水土流失量、水土保持措施及其效益，以此分析掌握各防治分區的侵蝕強度與水土保持措施防治效果；宏觀調查監測的內容主要包括施工擾動范圍內水土流失狀況、水土保持設施實施和運行情況以及水土保持防護措施的調水保土、生態效益。新建中衛至蘭州鐵路甘肅段監測的內容包括工程建設進度、擾動范圍、水土流失災害及危害、水土流失成因、水土保持措施實施情況及重大水土流失事件等。

（3）試運行期。在工程運行期，各項開挖擾動已經結束，水土保持措施基本完成。因此，該階段主要對水土保持防治措施的數量和質量、林草的生長情況、成活率、保存率、植被覆蓋率、工程措施的穩定性、完好程度和運行情況、已實施的水土保持措施控制水土流失量、提高攔渣率、改善生態環境等效益進行監測。

再來時,林小敏的額上沁滿了汗珠。盧一平看出,她是把送報紙和打掃衛生的活,一口氣全干了。林小敏站在對面,身體微微起伏著。這時候,盧一平本來有別的事情了。可是,看她無助的樣子,盧一平還是把手頭的事暫時擱下了。

3.2 監測重點區域

監測重點區域主要指侵蝕地貌類型變化程度較大、與人類活動關系密切的區段。根據項目類型，結合水土保持監測要求，通過對項目區地形地貌、氣象水文、土壤植被、水土流失以及擾動類型等進行對比分析，確定路基工程區、橋涵工程區，棄土（渣）場和取土場是水土保持監測的重點區域。

3.3 監測時段與頻次

以水土保持監測規程為依據，結合工程建設情況及監測委托時間，確定監測時段為6.5年（2017年7月～2023年12月）。本項目在全面巡查的基礎上，對施工準備期各個防治區的背景值進行1次監測；對施工期項目區重點地段的水土流失進行動態監測，水土流失面積每季度1次；水土流失量、取土（石、料）、棄土（石、渣）量每月定期1次，當遇到24h降雨量≥25mm或者風速≥17m/s時，增加監測次數；遙感監測施工期每年不少于1次；臨時堆放場每月監測記錄1次；工程措施及防治效果每月監測記錄1次，植物措施生長情況每季度監測記錄1次，臨時措施每月監測記錄1次。

4 主要監測方法

4.1 調查監測

調查監測是指對建設項目進行定期調查，結合地形圖，采用GPS定位儀，進行現場實地勘測，同時利用照相機、皮尺、標桿等監測工具，按照施工標段、工程類型區記錄地表擾動類型、面積等基本特征以及水土保持工程、植物、臨時措施實施情況。

（1）面積監測：本工程主要對渣場、站場、施工營地等較為集中的區域采取手持GPS進行定位監測，通過GPS記錄區域的形狀及面積；

（2）土石方監測：工程挖填方數量及各施工階段產生的土石方量監測主要通過實地情況調查、地形測量，對比設計文件資料進行核實；路基路塹挖填方邊坡及取土場、棄渣場的高度（深度）、坡度等采用地形測量法，取棄土（渣）量采用全站儀進行實地測量；

（3）植被監測：植被監測是該工程重要指標之一。通過對林草地的植被覆蓋度的調查觀測情況，分析說明項目區沿線立地條件、植物群落生態特征、生物量指標等。林地郁閉度和草地蓋度采用標準樣地進行測算，林地覆蓋度采用樹冠投影法，草地覆蓋度采用針刺法。標準樣地樣方規格為：喬木林20m×20m、灌木林10m×10m、草地2m×2m，均為投影面積。

林地郁閉度、草地蓋度和類型區林草的植被覆蓋度計算公式分別為：

式中：D —林地的郁閉度（草地的蓋度）；C—林草植被覆蓋度（%）；fd—樣方面積樣方樹冠（草冠）投影面積—類型區總面積（hm2）。F

4.2 地面觀測

（1）簡易水土流失觀測場法。簡易水土流失觀測場法又稱測釬法，在選定的監測點，布設簡易的土壤侵蝕觀測場，每處布設平行觀測點3處，每處測釬布設密度9根/處，將直徑0.5cm，長度60cm，釘帽上涂有紅漆并編號的測釬，沿鉛錘方向插入坡面，按網格狀設置，根據坡面面積，測釬間距1～3m。布設后定期觀測測釬出露情況，計算土壤侵蝕深度和土壤侵蝕量。計算公式采用：

（2）沉1沙00池0法。對于周邊匯水面積較小，有集中出口的地方，可采用沉沙池法進行侵蝕量監測。按照設計頻次或在每次降雨后通過測量沉沙池的4個角及中心位置的泥沙厚度，及泥沙容重，以此推算土壤流失量。沉沙池的規格根據控制的集水面積、降雨強度、泥沙顆粒等確定，一般修建在坡面下方、堆渣體坡腳的周邊、排水溝出口等部位。沉沙池法侵蝕量計算公式如下：

4.3 遙感監測

在現階段，遙感監測已成為開發建設項目水土保持監測的常用手段，借助GIS和RS軟件，對遙感信息進行解譯，并對其進行推理、判斷的一種新型監測技術。遙感監測步驟為：

（1）準備工作。通過現場定位，確定項目區坐標，收集1：10000地形圖、SPOT或TM影像以及與本項目有關的其他資料；

（2）結合現場調查，采用高精度GPS儀進行定位，對項目區土地利用狀況、植被覆蓋度等地理信息，在地形圖上進行粗略勾繪；

（3）借助GIS和RS軟件，進行地物分類，通過地形圖與影像的疊加，提取坡度因子，利用現場調查的植被覆蓋度信息，進行圖斑勾繪和侵蝕等級判定，并根據地物類型和地表組成、坡度確定土壤侵蝕強度及分布狀況。

4.4 水土流失防治效果監測

水土流失防治效果監測主要采用實地調查、抽樣調查和核算方法相結合的方法對水土流失防治措施的數量和質量進行監測，包括工程措施的穩定性、完好程度、運行情況；植物措施的苗木成活率、保存率和生長情況及覆蓋度以及挖、填方邊坡的防護及穩定情況等。同時根據實地調查及設計資料分析，分類型統計水土保持工程、植物措施面積、永久建筑面積及擾動地表面積，各類型區的土壤侵蝕量等監測資料，計算6大指標，分析評價水土流失防治效果。

5 結語

綜上分析，線路所經區域為甘青寧黃土丘陵國家級水土流失重點治理區，屬中度水力侵蝕區。根據建設項目類型，結合項目區自然條件及水土流失特點，選用調查監測、地面監測和遙感監測3種方法開展本項目水土保持監測工作，為項目的水土保持工作提供技術指導。