某水庫供水工程水土保持監(jiān)測技術初探

高宇婷，李狄嘉

(1.惠州市華禹水利水電工程勘測設計有限公司，廣東 惠州 516001;2.廣東立行環(huán)境設計有限公司，廣東 惠州 516001)

1 項目背景

近年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化對原有地表破壞的程度正在加劇。水土保持監(jiān)測可以準確掌握生產建設項目過程中的水土流失狀況，在水土保持監(jiān)測中運用適當的技術及時發(fā)現項目建設過程中重大的水土流失隱患，在主體工程建設中協調監(jiān)測水土保持工程落實情況，在我國提倡最小程度擾動生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展策略方針下顯得尤為重要。

某水庫位于韶關市乳源瑤族自治縣，水庫供水工程通過輸水管道將水資源引到乳源縣城和韶關市區(qū)，為乳源縣和韶關市區(qū)提供生活和生產等用水。該工程于2017年11月開工，主體工程已于2021年12月完工，現在正在進行綠化及復墾工程。原水管道工程線路長度為37.15km，根據線路長度分為5個標段同步施工，項目建設內容包括輸水管道工程及其修復工程等。工程總占地137.43hm2，分為永久占地0.33hm2，臨時占地137.10hm2。工程占地類型主要有耕地、園地、林地、公共設施用地、水域及水利設施用地、其它土地等。本工程施工期總挖方量為266.82萬m3，填方286.74萬m3，借方2.01萬m3，主要為級配砂石料，棄方量為33.57萬m3，均為拆除建筑垃圾，擬運往政府指定的受納場堆填。

2 監(jiān)測內容與指標

2.1 監(jiān)測內容

本項目水土保持工程根據初步設計及項目特點進行水土流失防治分區(qū)，并采取相應的水土保持措施減少人為水土流失。本項目水土流失防治分區(qū)見表1。

表1 水土流失防治分區(qū) 單位：hm2

水土保持措施包括工程措施、植物措施和臨時措施，提前確定水土保持方案中水土保持措施的設計，可為后續(xù)水土保持監(jiān)測提供參考依據。由于本項目使用的沙石均為外購，因此本項目沒有設置專門的土料場。本項目棄渣均運往政府指定的受納場，棄渣防護措施由受納場統一實施。本項目實施的水土保持措施見表2。

表2 水土保持措施統計

本項目水土保持監(jiān)測的重點是管道區(qū)和臨時堆土區(qū)等區(qū)域，擬在以下區(qū)域布置22個監(jiān)測點。政府指定受納場可采取現場巡查方法監(jiān)測棄渣現場水土流失情況。

表3 監(jiān)測點位布置一覽表

本項目水土保持監(jiān)測的主要內容包括主體工程進度、施工擾動土地面積、水土流失隱患、水土流失危害、水土流失防治效果等。

2.2 監(jiān)測指標

2.2.1施工準備期

通過項目實地調查，項目所在區(qū)域原始地貌單元為中低山、丘陵。項目區(qū)場地上覆巖土層主要有人工填土層、沖積層、坡積層、全風化帶、強風化帶、弱風化帶。本工程有80m沉管管道穿越南水河，南水河全長104km，集雨面積為1489km2。項目區(qū)處于韶關盆地西部，屬亞熱帶、中亞熱帶季風氣候，多年平均氣溫為19.6～20.3℃，多年平均降雨量為1682.3mm，每年4—9月為降水盛期，冬季盛行東北季風，夏季盛行西南和東南季風。主要土壤類型為紅壤、赤紅壤，粘結力差。項目區(qū)主要植被為人工種植果園及經濟林，植被覆蓋度約為60%。根據上述環(huán)境本底狀況，確定本項目施工前水土流失背景值為500t/km2.a。

2.2.2工程建設期

(1)擾動土地情況。首先需監(jiān)測項目在實際生產過程中的永久和臨時占地以及擾動地表植被的面積。水土保持監(jiān)測過程中常采用實地測量和資料分析的方法來監(jiān)測項目擾動土地情況。根據工程建設過程中的施工組織設計和施工平面布置圖，確定生產建設項目的防治責任范圍。在建設項目過程中，按照既定的各防治分區(qū)擾動面積監(jiān)測的頻次進行監(jiān)測并填寫現場監(jiān)測記錄表。分析匯總擾動土地監(jiān)測結果，提出水土保持監(jiān)測建議，形成水土保持監(jiān)測季度報告。本項目在監(jiān)測調查時監(jiān)測到項目管道區(qū)擾動土地面積為57hm2，施工道路區(qū)擾動土地面積為1.76hm2，施工營造區(qū)擾動土地面積為1.49hm2，臨時堆土區(qū)擾動土地面積為2.50hm2，項目擾動土地面積合計為62.75hm2。

(2)棄土棄渣情況。主要包括施工過程中專門設置棄土場情況及棄土量、臨時堆土的位置、臨時堆土量、表土剝離及其防治措施的落實情況，包括土石方挖方、填方、借方來源和棄方量及棄方去向等。本項目在施工過程中借方來源為購買的級配石料，棄方均棄至政府指定的受納場，臨時堆土區(qū)設置于沿主體路線預先規(guī)劃的寬闊平坦的征地區(qū)域。

(3)水土流失情況。主要包括水土流失面積、土壤流失量、潛在土壤流失量和水土流失危害等。水土保持監(jiān)測土壤流失量數據可以為水土保持監(jiān)督及公眾監(jiān)督管理提供技術依據，促進項目區(qū)生態(tài)環(huán)境的有效保護和及時恢復。本項目水土保持方案設計土壤流失量為16783t，在項目監(jiān)測過程中采用現場勘察及公式法，實際監(jiān)測到項目施工過程中土壤流失量為2732t。具體監(jiān)測的土壤流失量見表4。

表4 水土保持監(jiān)測土壤流失量統計 單位：t

(4)水土保持措施實施情況。包括各類型水土保持措施的數量、位置和施工進度。在批復的水土保持方案和施工組織設計的基礎上編制水土保持措施清單。開展水土保持措施驗收，開展工程措施、植物措施和臨時措施全面監(jiān)測。監(jiān)測內容包括措施類型、施工時間、場地規(guī)模、體積、林草覆蓋度(郁閉度)、防護效果和實施情況，重點監(jiān)測水土保持措施的工程措施、植物措施和臨時措施的工程量，包括水土保持措施實施效果前后對比。本項目的監(jiān)測過程根據水土保持分區(qū)措施及布設位置的全面監(jiān)測和記錄，形成監(jiān)測報告。

3 監(jiān)測方法

水土保持監(jiān)測時需對監(jiān)測方法、頻次進行規(guī)劃，本項目水土保持監(jiān)測規(guī)劃見表5。

表5 水土保持監(jiān)測規(guī)劃一覽表

監(jiān)控設備和設施包括數碼相機、無人機、鋼卷尺和辦公記錄用具。監(jiān)測設施應適當集中布設，不同監(jiān)測項目宜相互結合。監(jiān)測設施應避免人為活動的干擾，并布設于交通便利的區(qū)域以方便監(jiān)測管理。

水土保持監(jiān)測應采取調查監(jiān)測與定位觀測相結合的方法，大面積、長距離的項目應增加遙感監(jiān)測。

3.1 調查監(jiān)測

調查監(jiān)測包括在規(guī)定的時間段內進行勘察和巡查，通過地形圖、無人機、標桿和尺子等工具測量不同地表擾動的區(qū)域面積。填寫表格記錄各個擾動類型區(qū)的基本特征和水土保持措施的實施情況。

3.1.1面積監(jiān)測

使用手持GPS工具進行面積監(jiān)測，首先根據臨時堆土擾動類型進行劃分區(qū)域，記錄項目名稱、擾動類型和監(jiān)測編號等數據。然后根據不同分區(qū)的邊界，將該區(qū)域的形狀記錄在GPS影像圖中，然后將監(jiān)測結果導入計算機，通過計算機軟件圖形化顯示監(jiān)測區(qū)域的面積。通過測量各個特征點的坐標再模擬原始地面形態(tài)即可求出臨時堆土的占地面積。

3.1.2植被監(jiān)測

選擇有代表性的地塊作為標準地，取1m×1m或2m×2m的投影面積觀測并計算林地郁閉度、林草植被覆蓋度、草地覆蓋度等指標。計算公式為：

D=fe/fd

(1)

C=f/F

(2)

式中，D—林地的郁閉度(或草地的蓋度)；C—林(或草)植被覆蓋度，%；fd—樣方面積，m2；fe——樣方內樹冠(草冠)垂直投影面積，m2；f——林地(或草地)面積，hm2；F——類型區(qū)總面積，hm2。

需要注意使用國際標準光學方法驗證草本覆蓋率時，以封閉林地或草地覆蓋率計算的草地面積應大于20%。

3.2 定位觀測

3.2.1侵蝕溝量測

對于已經發(fā)生侵蝕的區(qū)域，選擇長度為5～10m的典型樣方，通過測量樣方中侵蝕溝的體積來計算侵蝕量。樣方內侵蝕溝按大(溝寬>100cm)、中(溝寬30～100cm)、小(溝寬<30cm)分組統計，測定每條侵蝕溝長、上、中、下侵蝕溝的面積，加權計算后求得整條侵蝕溝的體積，最后通過土壤容重、侵蝕時間來計算土壤侵蝕強度。計算公式為：

(3)

3.2.2巡查

針對建設項目進行不定期巡查，如雨季水土流失、新出現新堆渣或堆渣消失、擴大開挖面等可能造成的破壞，及時進行監(jiān)測記錄。

3.2.3遙感監(jiān)測

大面積、遠距離的項目可以使用無人機低空遙感來進行水土保持監(jiān)測，無人機遙感通過正射投影影像的外業(yè)數據采集和處理，縮短外業(yè)測量時間，完成遠距離監(jiān)測復雜地形影像數據信息的采集，通過高精度、廣域控制的監(jiān)測手段可以采集到更為豐富的水土流失情況信息。

擾動土地面積、棄土棄渣量、水土保持措施實施情況等監(jiān)測指標以實地量測為主要手段。本項目屬于有大量棄土棄渣的長管道工程，結合遙感影像可以準確監(jiān)測到管道工程典型節(jié)點處監(jiān)測樣區(qū)侵蝕溝擾動土地面積和水土保持措施實施情況。

4 水土保持監(jiān)測三色評價結果

水土保持監(jiān)測三色評價以擾動土地情況、水土流失影響調查、防治成效、水土流失危害等監(jiān)測結果為基礎，對生產建設項目水土流失防治情況進行評價，滿分為100分，綠色為得分80分以上，黃色為得分60～80分。本項目部分區(qū)域沒有進行表土剝離保護措施，扣5分。施工過程中的臨時堆土及綠化復墾存在裸露區(qū)域，有9處苫蓋措施不到位，扣9分；部分區(qū)域未實施植物措施，覆蓋率不達標面積達到8000m2，扣8分，最終得分為78分，水土保持監(jiān)測三色評價結果為黃色。

5 結語

本文詳細介紹了某水庫供水工程的水土保持監(jiān)測技術，其中監(jiān)測指標從時間維度記錄項目建設過程的水土流失情況，監(jiān)測方法從空間維度為項目水土流失監(jiān)測提供具體基礎數據。線型管道工程水土保持監(jiān)測的難點在于項目建設中臨時堆土區(qū)的定位定量監(jiān)測、建設后期綠化和復墾區(qū)域的水土保持措施實施情況的量化。本文介紹的水土保持監(jiān)測技術對于以無人機為載體的遙感定位定量水土保持監(jiān)測技術有所欠缺，后期隨著全面建設“天地一體化”監(jiān)管系統以及解譯圖斑技術的完善等監(jiān)測現代化水平的提高，我國的水土保持監(jiān)測必將邁入“無人化智能精準”的新階段。