基于遙感影像的棄渣場規劃后評價研究
——以重慶繞城高速公路北碚區段為例

張志蘭，劉益軍，羅力，陳振，韓俊才

(1.重慶市水土保持生態環境監測總站，重慶 401147；2.西南大學資源環境學院，重慶 400715)

棄渣場是生產建設項目在施工期和生產運行期產生的大量棄土、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，山區公路建設中土石方的縱向調配十分困難，不可避免地會產生大量棄土(石)，必然要設置大量的棄渣場來滿足處置棄土(石)的需要。根據水利部、中國科學院和中國工程院三部門聯合開展的“中國水土流失與生態安全綜合科學考察”結果，“十五”期間我國各類開發建設項目所產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，占開發建設項目棄土棄渣總量的46%[3]。可見，公路建設項目棄土棄渣量巨大。棄渣場是一種特殊的人工地質體，一般由土、石等工程廢棄物構成，具有多孔隙、欠固結的結構特點，還具有缺水、少土、易荒漠化的生態特征。國內外有關研究及施工期水土保持監測結果都表明，棄渣場是公路施工期水土流失最為嚴重的部位。因此，加強山區公路棄渣場的后期恢復措施是防治水土流失、實現公路建設與環境和諧的必然要求[4]。

項目后評價[5- 7]是在項目建設完成并發揮一定作用后，從項目的建設目的、實施過程、效果效益、作用影響等方面對項目進行全面、系統的總結和分析，總結項目實施各環節中的成功經驗，發現存在的問題，并及時進行反饋，指導后續項目的建設。

生產建設項目水土保持是保護水土資源、最大限度減小工程建設對水土資源和生態環境破壞的主要保障。因此，引入項目后評價理論[7- 9]，對加強水土保持[10]工作管理、提升水土保持實際效果具有重要的意義。隨著國家簡政放權的推進，建設項目的水土保持工作將更多地由項目業主自行或借助社會中介機構開展，業主的自主性將得到提升，而政府主管部門主要履行監督職責。在此情況下，業主將更加關注水土保持措施的經濟性和便捷性，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注建設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的水土保持情況，以此達到監督的全面性和實效性。

本文從水土保持規劃設計角度應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，期望對生產建設項目棄渣場的管理[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，公路經過江北區、渝北區和北碚區。項目起點位于江北區魚嘴長江大橋北岸新龍灣(樁號K0+000)，經復盛、玉峰山、王家、仁睦、水土、施家梁，止于北碚區朱家坪(樁號K49+314.796)，路線全長49.31km。工程設計標準為低山丘陵區雙向六車道高速公路，設計行車速度為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)。建設工期為4年，計劃于2005年12月開工，2009年6月實現初通，2009年12月全部完工。

重慶繞城高速公路北段是重慶外環高速公路的組成部分，國道統一編號G5001。重慶外環高速公路于2005年5月10日正式開工，2009年12月31日正式全線開通。

1.2 研究區段棄渣場規劃布局

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

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

2 研究區段遙感影像與后評價方法

2.1 研究區段遙感影像及其處理方法

2.1.1遙感影像數據

分別選擇研究區施工前(2006年)TM遙感影像，如圖1所示，施工中(2006—2009年)TM遙感影像及谷歌衛星影像，如圖2所示，和竣工后(2010—2018年)TM遙感影像及谷歌衛星影像。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遙感影像數據處理

運用ENVI5.3等軟件進行遙感影像處理；運用ESRI ArcGIS10.5軟件，從遙感影像提取棄渣場相關信息，基于1∶10000比例尺原設計用地形圖，計算各棄渣場設計參數，并基于不同時期遙感影像提取棄渣場等信息；運用SPSS進行數據統計分析。

表1 棄渣場規劃特性一覽表

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代表公路遠離渣場。

圖1 2006年LandsatTM5衛星影像

圖2 2009年谷歌衛星影像

2.2 棄渣場選址規劃后評價方法

考慮到生產建設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度、質量以及實施情況等的指標。

2.2.1棄渣場空間布局實施符合性

僅從規劃設計角度考慮，實際實施與原規劃的符合情況。

2.2.2棄渣場占地及棄渣量變化情況

原規劃設計方案中棄渣場設計占地及其設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劃設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劃設計棄渣場利用的異同。

3 后評價結果與分析

3.1 棄渣場規劃空間布局實施符合性

根據設計方案和遙感影像分析及實地調查，研究區段棄渣場規劃空間布局實際變化大，棄渣場規劃僅考慮了棄渣量及運輸的便利，未考慮與其他規劃的銜接，見表2。

根據遙感影像及現場調查分析發現，重慶繞城高速公路北段北碚區段棄渣場規劃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，與規劃布局不相符合。據實地調查，棄渣場規劃是按左右線布局，實際施工過程中，由于左右線棄渣出口相距不遠，棄渣被運至一個棄渣場，而不是規劃中的左右棄渣場，因此被運至的棄渣場比規劃中的棄渣場可利用的面積更大。實際結果是規劃中的11、13和14號棄渣場未采用，其棄渣分別被運至10、12和15號棄渣場，相應地，10、12、15號棄渣場比規劃范圍有所擴大。綜合遙感影像及實地調查分析發現，該區段的棄渣場設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

根據設計單位提供的棄渣場設計圖，計算得到的棄渣量均符合設計要求，但棄渣場實際占地有變化，見表3，經遙感影像分析及實地觀測，棄渣場實際棄渣量遠遠大于設計量，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輸情況，規劃設計的棄渣場符合要求，但是綜合考慮征地、道路運輸管理及水土保持要求，棄渣場規劃需要進行多方面論證。

3.3 棄渣場水土保持措施合理性及實施情況

根據設計單位提供的棄渣場水土保持措施設計圖，經過遙感影像分析及現場調查發現，設計存在一定的缺陷，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 棄渣場規劃布局實施符合性分析

表3 棄渣場占地及設計堆渣量變化情況

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植被或復墾。從遙感影像及實地調查發現，所有棄渣場均被重新利用或復墾，復墾為當地居民自發進行的開墾利用或者恢復植被，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練場、工廠和綠地，15號被再利用為道路、駕駛訓練場和農地等。

4 結語

4.1 結論

4.1.1棄渣場空間布局規劃與實際實施變化大

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

4.1.2棄渣場占地和堆渣設計與實際不一致

規劃棄渣主要來源于隧道和部分道路棄土，經實地調查發現，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。規劃采用了左右線棄渣場，實際采用了左右合并棄渣。根據本項目招標分段來看，相應標段以橋梁、隧道、路基為劃分段，因此，棄渣場規劃應采用標段棄渣，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，應優先考慮棄渣的最大限度集中堆放和標段棄渣平衡。

4.1.3棄渣場水土保持措施設計與實際不一致

可能由于城市規劃原因，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。生產建設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，調查發現，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，如何運用后評價方法，充分研究棄渣場的布局以及水土保持設計，值得進一步探討。

4.2.2棄渣場水土保持規劃設計要與棄渣場再利用相結合

由于棄渣量的不確定性，棄渣場水土保持措施規劃設計如何與其他規劃設計相結合，從而使棄渣場水土保持設計更具有現實性，需要進一步調查研究。

4.2.3加強遙感技術在棄渣場水土保持規劃設計中的應用

進一步加強遙感技術在水土保持規劃設計中的應用，特別是無人機遙感技術以及高分辨率遙感影像的應用，對提高水土保持規劃設計水平具有重大意義。