3S 技術在水土保持與荒漠化防治中的運用

吉愛麗

（廣東海納工程管理咨詢有限公司,廣東 廣州 510000）

1 工程概況

知識城鳳凰谷海歸中心總用地面積為10.47 hm2,其中規劃建設用地面積為6.66 hm2,非建設用地面積為3.81 hm2,非建設用地包括代征代建公園面積為2.70 hm2,代征代建市政道路面積為1.11 hm2；規劃總建筑面積207865.27 m2,計容建筑面積為133286.00 m2,不計容建筑面積為74579.27 m2；綜合容積率2.00,建筑密度30.25%,綠地率17.15%,機動車泊位數1233 個,非機動車泊位數1341 個。主要建設59 棟建構筑物、道路廣場、景觀綠化、一條代征代建市政道路、一座代征代建公園及相應的配套設施的等,設有地下室1~3 層。

項目用地全部屬于廣州市黃埔區,工程總占地面積為11.50 hm2,其中永久占地面積為10.47 hm2,臨時占地面積為1.03 hm2,占地類型為其他土地、水域及水利設施用地、園地、林地等。工程建設過程中,土石方挖方總量為57.25 萬m3,填方總量為58.06 萬m3，填方均來源于項目自身挖方，借方0.81 萬m3（借方外購）,無棄方[1]。

2 水土流失防治責任范圍

根據《生產建設項目水土保持技術標準》（GB 50433-2018）規定,生產建設項目水土流失防治責任范圍應包括項目永久征地、臨時占地（含租賃土地）以及其他使用與管轄區域。本項目總占地面積為11.50 hm2,其中永久占地面積為10.47 hm2,臨時占地面積為1.03 hm2,因此本項目水土流失防治責任范圍面積為11.50 hm2。根據“誰造成水土流失,誰負責治理”的界定原則,本工程水土流失防治責任由廣州科城海歸建設開發有限公司承擔。

按照《土壤侵蝕分類分級標準》（SL 190-2007）,項目區為水力侵蝕區-南方紅壤,丘陵區,侵蝕強度為輕度。依照《生產建設項目水土流失防治標準》（GB/T 50434-2018）的規定,具體目標值修正后如下：施工期水土流失防治目標：渣土防護率97%；設計水平年水土流失防治目標：水土流失治理度98%、土壤流失控制比為1.0、渣土防護率99%、林草植被恢復率98%、林草覆蓋率27%[2]。因為項目沒實施表土剝離,故本方案不設置表土保護率目標值。水土流失防治目標值見表1。

表1 水土流失防治目標

3 3S 技術的應用

3S 技術的應用,可以為構建不同空間荒漠化及水土流失監測提供良好支撐,推動水土流失保持模型及荒漠化防治模型的開發,保障各項工作實施的有效性。從具體的使用范圍分析,RS 技術的應用最多,遙感數據可以為面積測量和分析提供參考依據,實踐環節一般是向實施遙感數據分類,再進行矢量化分析,獲取矢量圖形,在圖形上完成面積統計。RS技術需要與WPS 技術結合使用,才能夠將自身的優勢最大限度地發揮出來。GIS 技術能夠幫助工作人員獲取和查詢地理空間數據,在數據收集方面意義重大[3]。

3.1 3S 技術在水土保持中的應用

3.1.1 地形地貌改造

水土流失屬于動態流失的現象,想要對其進行防治,需要做好水土災害影響因子的提取。3S 技術的應用,主要是利用GIS 技術進行空間分析,借助RS 影像技術對區域災害狀況進行深度分析,提取區域內的有效信息并對其進行預處理,通過對水土變化情況的研究,確定不同區域的水土資源情況和災害的動態變化情況。RS 影像技術與衛星數字產品不同,采用的是TM、Landsat、ETM 影像等,空間分辨率高,可以實現對兩個不同場景下遙感影像數據的同時采集,結合土地資源特點,運用不同波段來對當地的植被進行分析,依照遙感影像,繪制出1∶10000 的地形圖,針對差錯坐標系進行校正[4]。

在對實際工程方案進行制定時,需要結合項目所處區域的實際情況及地理位置,做好綜合考量,打造出良好的水土保持工程。以往的勘測工作都是人工實地勘測,需要消耗大量的人力資源,而在應用3S 技術的情況下,能夠切實提升工作效率,增強數據的精準度,能夠為后續水土保持工作的實施奠定良好基礎。

3.1.2 土壤滲透率增加

可以通過設置引水工程和蓄水工程的方式,實現對于地下潛流和地表徑流的攔截以及存儲。借助GIS 技術,能夠提升地理分析的水平和效率,通過將地表水引向林地、濕地等方式,增加土壤水分含量。水土保持方案制定的主要目的,是增加土壤滲透率,對自然界水源進行蓄積,降低水土流失概率。在利用GPS 技術對施工區域進行監控的情況下,不僅能夠很好得收集數據,也可以為后期工作積累經驗[5]。

3.1.3 水土保持監測

本項目占地總面積少于50 hm2,挖填總量大于50 萬m3,根據《廣東省水土保持條例》要求,生產建設單位自行或者委托相應機構對水土流失進行監測。本項目為補報項目,前期水土保持監測數據資料缺失,建議建設單位立即委托具有監測能力的單位開展水土保持監測工作,監測單位應根據工程建設情況,合理安排監測頻次、內容、方法及重點部位,及時開展監測工作；監測成果應客觀真實反映項目建設的水土流失及水土保持情況,由建設單位定期報送水行政主管部門,作為水土保持設施竣工驗收的主要依據。在水土保持監測中,3S 技術的應用主要體現在手持式GPS 設備上,其能夠使得監測方法變得更加科學,監測結論也更加合理。而RS技術以及GIS 技術的應用,可以進一步提升水土保持監測工作的實施效果,及時發現其中存在的問題,督促施工單位和相關部門做好處理[6]。

3.2 3S 技術在荒漠化防治中的應用

3.2.1 種植防風固沙植物

在部分地區,因為特殊原因,存在著較為嚴重的荒漠化問題,對此,可以利用RS 技術,做好荒漠化的實時檢測,也可以借助GIS、GPS 技術進行數據分析整合,為防風固沙植物的選擇和應用提供參考依據。如果工程所處區域的風沙較大,需要覆蓋致密物,而RS 技術的應用,能夠保障數據信息的精準性。在不同區域,應該選擇不同植物,常見的有喬木、灌木等[7]。在對植物的防風性進行討論是,必須做好P 值因子分析,不同土地類型的P 值見表2。

表2 不同土地類型P 值

綠色植被能夠有效抵御風沙的侵襲,降低土地荒漠化的程度和范圍,提高土壤中水分的含量。在對防風固沙植物進行種植時,可以考慮在植被上覆蓋塑料薄膜,這樣能夠減少水分蒸發,提高植物的成活率。3S 技術的應用,能夠為后期防治工作的實施提供相應的保障,也可以有效避免資源浪費問題[8]。

3.2.2 關注退耕還林策略

我國地形地貌復雜,部分荒漠化區域地理位置偏僻,很難得到及時有效處理。也有部分地區因為自然原因和人為原因的相互作用,導致土壤肥力下降,最終引發土地荒漠化的問題。例如,在頻繁種植農作物同時又沒有做好土壤養護的情況下,土壤的養分會不斷流失,導致潛在荒漠化面積的增大,后續的治理難度也隨之增大。對此,可以借助3S 技術,對工程所處區域的實際情況進行全面勘察分析,計算出最適合該地區的處理方案,為退耕還林奠定良好基礎。實踐環節,需要先解決人為因素,積極推進相關措施,增大綠化面積,以此來實現對于荒漠化的有效防治[9]。

3.2.3 落實科技防治策略

科技防治是荒漠化防治的重要手段,以先進技術為支撐,配合長期積累的治理經驗,能夠取得事半功倍的效果。例如,可以利用3S 技術構建起科學的管理體系,提升相關數據信息的精準性和全面性,明確植被的生長規律和生長特性,開展節水灌溉。先進技術手段的應用,能夠對傳統方法中存在的缺陷進行彌補,也能夠對綠化區域進行科學設置,為荒漠化的防治提供相應的技術支持。借助GPS 技術所具備的實時檢測定位功能,可以顯著提升土地資源檢測的效果；RS技術則能夠將土地荒漠化的發展情況通過圖繪的方式呈現出來,從而最大限度地降低主觀意識偏差,保障相關工作實施的效果[10]。

4 結語

結合工程的實際情況,在應用3S 技術進行水土保持以及荒漠化防治的情況下,能夠取得理想的效果。落實各項防治措施后,項目水土流失防治責任范圍內水土流失治理面積11.50 hm2,林草植被建設面積3.55 hm2,水土流失治理度100%,土壤流失控制比1.0,渣土防護率可達到99%,林草植被恢復率100%,林草覆蓋率30.9%,均可達到方案確定的防治目標值。防治責任范圍內的生態環境將得到明顯改善。隨著林草的逐年長大,郁閉度的不斷提高,侵蝕強度不斷降低,根系逐步伸長,攔截降雨能力和固土作用在逐漸增強,能從根本上遏制因工程建設引起的水土流失,預防荒漠化的發展,改善區域生態環境。不僅如此,相關措施的實施能夠確保在項目建設期和自然恢復期內,減少水土流失量,減輕和改善場區占地對社會環境帶來的不良影響。