线型工程水土保持监测中以“段”代“点”方法的应用及缺失数据的补充

李凤鸣，李纯乾，丛子健

(辽宁省水土保持研究所 辽宁省水土保持重点实验室，辽宁 朝阳122000)

线型工程水土保持监测中以“段”代“点”方法的应用及缺失数据的补充

李凤鸣，李纯乾，丛子健

(辽宁省水土保持研究所 辽宁省水土保持重点实验室，辽宁 朝阳122000)

开发建设项目；线型工程；水土保持监测；监测段；数据补充

分析了线型开发建设项目水土保持监测工作存在的两个难点，一是线型工程空间跨度长、涵盖的地形地貌复杂，如何做到使设置的监测点既能全面反映线型工程的水土流失特性、各项措施的水土流失防治作用，又能尽量减少冗余工作量以提高监测效率；二是解决因建设单位对监测工作委托较晚所致前期监测数据缺失给监测工作增加的困难。结合实践，探讨了以“段”代“点”方法在线型开发建设项目水土保持监测点布设中的应用、监测数据缺失的补充方法，希望能对提高线型工程水土保持监测成果的质量等有所裨益。

输电线路、道路、油气管道等线型开发建设项目空间跨越较长，穿越的地形地貌复杂，时常与公路、铁路、河流等交汇跨越。在开展这类项目的水土保持监测工作中，监测点的选择及管理很困难，若布设的监测点少则不能完全反映项目水土流失特点和水土保持措施实施情况及效果等，若点多则数据采集、管理都比较难，容易顾此失彼。另外，目前很多开发建设项目的水土保持监测工作委托比较滞后，监测入场时局部已经开工，甚至是部分、大部分完工，这就给水土保持监测的数据采集带来了极大的困难，出现数据的局部缺失、系列缺失，使监测数据的典型性、代表性、连续性大打折扣。能否解决好这两个问题是水土保持监测工作能否如期、保质完成的关键。基于此，笔者结合实践探讨以“段”代“点”方法在线型项目水土保持监测中的应用及缺失监测数据的补充方法。

1 以“段”代“点”的定义

所谓以“段”代“点”就是在开展建设项目水土保持监测中，选取线路的某些有代表性的部分作为开展监测工作的重点地段，布设1～2个永久监测点，观测、记录监测点的水土流失、水土保持措施变化情况；其他不具有代表性的地段采用巡查的方法进行监测。这样做不仅能使局地微观与整体宏观相结合，点代表局部、局部反映整体的监测理念得到贯彻，而且使监测工作的主次分明，兼顾周全，还便于监测点的布设和管理。

2 监测段长度的确定

监测段长度要根据实际情况确定，需综合考虑交通的畅通，即来往于段内两监测点之间交通不受阻碍，便于监测设备的布置、运输和后期入场。监测段长度一般不超过激光测距仪的最大量程(2 000 m)。

2.1 未施工项目监测段长度确定

此类项目并未开工，监测过程较完整，数据采集连续性强。可根据地貌单元的长度确定该类项目的监测段长度；在地貌单元上选取典型位置布设监测点，典型位置包括山丘的坡脚、坡面、顶部，沟谷的谷底、沟坡，河流两岸的岸坡等。若项目位于山丘地段，则可将整个山丘作为1个监测段，分别在坡脚、坡面、顶部布设3个监测点(见图1)，全程监测项目建设引发水土流失情况和发生发展规律。除监测点外，监测段内其他区域通过巡查的方式进行监测。

图1 山丘段监测段、监测点布设示意

2.2 已施工项目监测段长度确定

由于已开工项目需要补充监测数据，所以确定的监测段中应包含开工及未开工段两种情况。确定段长前先要弄清已开工段的基本地貌单元，即有几种地貌类型，每种地貌的分布情况。之后在未开工段寻找近似的地貌单元，以距离最短的两个近似地貌单元之间的距离为监测段长，监测点分别设在这两个近似地貌单元上，监测点数量可根据地貌特点适当增减。如图2所示，已开工段基本地貌单元包括山丘、沟谷，未开工段基本地貌单元也有山丘、沟谷两种，所以监测段选取两个最近的山丘之间的部分，监测点主要围绕两个山丘布设。未开工段作为全程监测点，反映建设过程中水土流失发生发展及后期恢复治理情况；已开工段作为一个对比预警点，通过观测其已有水土流失的发生位置、规模，在未开工段提前做好应对，同时继续观测水土流失的发展，与全程监测点形成良好的互补。

图2 已施工项目段长确定示意

3 监测段数量的确定

监测段数量的确定要兼顾“特殊”与“一般”，“一般”是指在整个工程沿线出现频率最多的地形地貌，“特殊”则是指工程沿线出现频率较低的地形地貌。根据各地形地貌类型单元长度占工程长度的比例确定监测段的数量。这样做的主要依据是：线型工程的“一般”地貌更能反映项目建设过程中水土流失发生与治理的趋势；而“特殊” 地貌则是作为个案代表局部。整理出关键部位及交汇点，根据其在工程中的比例确定监测段的数量。

3.1 汇总关键部位，找出交汇点

关键部位是指工程建设过程中能够反映工程地貌、地类、施工等关键因素的地段。主要包括以下几个方面：①纵览整个线型工程，找出有代表性的位置，如交叉点。②区分项目途经区域的地形地貌及特殊地物，如山丘、沟谷，代表性的地物，河流、道路等的交汇点。统计这些地貌、地物的数量。③确定项目沿线的占地类型及分布，即项目有几种占地类型，地类的沿线分布情况。④根据施工工艺特点，划分工程的挖方段、填方段、临时堆土场、弃渣场等。

确定关键部位时除了图上作业，还应该到现场核实。工程施工时，常有微调，为避免由于工程位置变化而打乱监测计划，现场定位是必不可少的。确定工程中的关键部位后，找到交汇，如公路项目中的山丘段，施工过程中需要开挖、填垫、转存临时堆土、设置机械和材料转运场地及道路，这段道路就是比较典型的关键部位交汇，包含的关键部位有山丘、开挖段、临时堆土、临时场地和道路等，在此处设置监测段能够缩小监测范围且代表性好，同时可集中布设和管理监测设备，避免往返于多个监测点，浪费时间和精力。有的线型工程线路较长且典型的交汇点较多，若全部设置为重点监测段，则管理和操作工作量巨大，不便于实时监测，因此需要对监测段进行筛选，使最终确定的重点监测段具有典型性、代表性。

3.2 按比例确定调控监测段数量

通常情况下可结合工程的长度来确定监测段的数量，但若线路较长，具有代表性的关键部位较多，则需要通过筛选来控制监测段的数量。在以往的监测工作中，我们通常采用按比例筛选方法控制监测段数量，效果还是比较好的。

根据各类地貌单元长度占整个工程长度的比例确定监测段数量，比例小的(一般低于1/20)布设一个监测段；比例较大的按高程(最高点、最低点)布设2个监测段，若所占比例超过1/4则应在中值高程处增加1处监测点。例如，线型工程长度150 km，主要地貌包括山地、丘陵、沟谷、平原、河流、公路。山地段20 km、丘陵段30 km、沟谷段25 km、平原段70 km、河流段2 km、公路段3 km。各段占工程长度的比例分别为1/7.5、1/5.0、1/6.0、1/2.1、1/75.0、1/50.0，由此可知，所占比例较小的为河流段、公路段，所占比例最大的为平原段。监测段数量为山地2个、丘陵2个、沟谷2个、平原3个、河流1个、公路1个，共11个。此外，对于地貌种类单一的线型工程，可以按人为重塑地貌确定监测段数量，如挖方段、填方段、临时堆土等，方法同自然地貌。

4 缺失数据的补充

结合长期从事线型开发建设项目水土保持监测工作的实践，发现在该类项目中布设监测点时采用以“段”代“点”的方法是可行的，数据的补充采用“段”内设对比点的方法。主要指在选择监测段时，注意施工段、完工段、未开工的邻部，以相邻部分为中心向两端选起。这样选监测段主要基于以下几点依据：

(1)线型工程尤其是战线较长的线型工程，往往分标段施工，受地形地貌、施工条件等的限制，各标段的施工进度不一，这就为数据的补充提供了时间条件。

(2)各标段施工进度的不同，会导致在某一时段内，线型项目施工现场同时出现场平、开挖、堆土、回填等一系列施工，这就为数据的补充提供了必要的空间条件。

监测段选好之后，在未开工段布设监测点、开工段设置对比点，每次入场监测要记录两点的各项数据，相互比较，互为补充。未开工段的监测结果能够反映从开工到竣工整个监测点的各项指标，而已开工段的监测结果为未开工段提供参考，使监测工作更有针对性；同时已开工段的监测数据要结合未开工段的前期监测数据进行水土流失因子修正，并最终推导出已开工段的前期水土流失情况，从而实现“段”内设对比点补充监测数据。

此外，段内措施的适应性、控制水土流失的效果，竣工后的水土流失情况，则可通过竣工段比较真实的反映出来。因此，竣工段可为水土保持措施的选择与实施提供可靠依据。示意图见图3。

图3 监测段、监测点布设示意

5 结 语

以“段”代“点”的监测方法在线型开发建设项目水土保持监测中的应用，能进一步提高监测工作的效率，同时为已开工项目的数据补充提供了一定的便利条件。在今后的监测工作中，需进一步完善这种方法，使其更好地服务于预防和治理水土流失。随着国家对开发建设项目水土保持监测重视程度的不断提高，各项监测技术规程、标准的不断出台，开发建设项目水土保持监测将日趋规范。各级水行政主管部门的监督、管理、宣传力度逐渐加强，使建设单位对自身职责和义务的认识更到位、明确。“3S”、卫星影像、计算机模拟、实验室局地模拟等技术逐步运用到水土保持监测中，使监测工作更加高效、监测数据更加准确。水土保持监测人员不仅要努力学习新技术，敢于将新技术应用到具体工作中，而且还要善于总结和解决工作中出现的问题，不断推动水土保持监测工作向前发展。

(责任编辑 孙占锋)

S157.2

C

1000-0941(2015)10-0066-03

李凤鸣(1981—)，男，辽宁阜新市人，助理研究员，学士，主要从事水土保持监测、科研等工作。

2015-01-26