线型工程建设项目水土保持监测初探

程艳辉，张 旭，刘艳改

(1.湖北省电力勘测设计院有限公司，湖北 武汉 430040；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021)

1 引言

目前，铁路建设的快速发展，无疑极大地促进了我国经济的腾飞，但是在铁路修建的同时，也给沿线生态环境造成了破坏，严重扰动和破坏了原始地形地貌，其大量的挖、填、弃方极大地加剧了沿线水土流失，导致铁路工程建设成为了我国开发建设项目水土保持监测中的重点之一[1]。水土保持监测是从保护水土资源和维护良好的生态环境出发，运用多种手段和方法，对水土流失的成因、数量、强度、影响范围、危害及其防治成效等进行动态监测和评估，是防治水土流失的基础工作[2]。根据铁路工程建设具有的典型线状侵蚀、侵蚀类型复杂和侵蚀面广等特点[3]，结合某铁路工程水土保持监测实例，对线型工程建设项目水土保持监测分区、监测内容、监测方法和相应防治措施进行了初步探讨，以期为今后类似项目提供参考。

2 项目及项目区概况

2.1 项目概况

该工程全长155.18 km，征占地面积730.37 hm2，其中永久占地441.14 hm2，临时占地289.23 hm2，工程土石方开挖总量1.24×107m3，填方总量8.12×106m3，总弃方量4.28×106m3。

2.2 项目区概况

工程位于鄂东北部。线路西段，属大别山中段北坡，为江淮分水岭主脉，群山连绵，沟谷深切，自南向北地势由高趋低；线路东段，除局部为丘陵外，皆属江汉湖积、冲洪积平原区及长江一、二、三级阶地区，地势平坦。沿线所经地区属北亚热带季风气候区，四季分明，降雨充沛，光照充足，热量丰富，雨热同季。植被类型在西段丘陵山地主要为常绿阔叶和落叶阔叶混交林，在东段平原区主要为稻、麦、油菜等农业植被。

3 工程分区

由于铁路工程线性分布，途经区域各异，且隧道、桥涵、站、段、所工程多样，造成水土流失点多面广、形式多样。为了准确地进行水土流失监测，对工程区进行了水土保持分区，并针对各个分区，进行相应的水土保持防治措施的布设。

该工程划分为平原台地区和低山丘陵区两类，防治分区依据工程施工工艺、生产方式和特性等，进一步划分成7个亚类：路基防治区、桥涵及改河地段防治区、隧道防治区、取土场防治区、弃土(渣)场防治区、生活区防治区、大临工程(施工便道、料场、存梁场等)防治区。

4 监测内容及方法

4.1 监测内容

4.1.1 水土流失主要影响因子监测

主要包括沿线地形、地貌、降雨、植被类型、林草覆盖度、扰动地表面积、土石方量等因子监测。

4.1.2 水土流失状况监测

主要包括水土流失防治责任范围、水土流失量及水土流失程度变化情况。

4.1.3 水土流失危害监测

主要包括对工程建设和已有水保工程及对周边地区造成的影响，并及时记录有无重大水土流失影响。

4.1.4 水土保持措施落实情况监测

水土保持措施落实情况是水土保持方案编制的意义所在，对照方案及后续设计监测防护措施是否到位。施工期主要对施工过程中各防治分区的临时拦挡、苫盖、排水沟、沉沙池、泥浆沉淀池等临时防护措施落实情况以及路基(截)排水沟、护坡等工程措施落实情况进行监测；至设计水平年时主要对各防治分区工程措施及绿化等植物措施落实情况进行监测。

4.1.5 水土流失防治效果监测

主要包括工程措施的数量和质量；植物措施成活率、保存率、生长情况及覆盖度；防护工程的稳定性、完好度和运行情况；各项防治措施的拦渣保土效果。

4.1.6 突发性水土流失监测

对低山丘陵区存在的可能发生滑坡、崩塌等突发性水土流失，需对其水土流失量及其造成的危害作全面调查，并提出相应的治理措施，控制水土流失的进一步发展。

4.1.7 水土保持管理和设计监测

对建设单位是否建立水土保持工程管理体系、施工单位是否落实水土保持施工责任以及是否落实好水土保持“三同时”工作进行实时监测。对水土保持工程设计情况，特别是临时堆土是否按照设计进行堆弃等进行实时监测。

4.2 监测方法

根据铁路项目建设特点，确定在本次水土保持监测中主要采用的方法有：资料收集法、抽样调查法、实地调查法、地面定位观测和DGPS监测等。

4.2.1 资料收集法

向工程建设单位、设计单位、施工、监理单位、质量监督单位等收集资料，从中分析水土保持相关数据。该工程主要收集资料包括：项目区地形图、土地利用现状图、主体工程设计图等；项目区土壤、植被、气象、水文、泥沙等；工程移民拆迁安置等；施工、监理、监督单位月报、汇总报表、相关征地及工程量合同书、决算书等。

4.2.2 抽样调查法

采用随机抽样调查的方式，监测项目区水土保持防护工程(包括护坡工程、挡墙工程、排水工程)的稳定性、完好程度和运行情况，林草措施的成活率、保存率、生长情况和林草植被覆盖度等。

4.2.3 实地调查监测

通过现场实地勘测，采用GPS定位仪结合1∶5000地形图、照相机、标杆和尺子等工具，按标段测定不同工程和标段的地表扰动类型和面积。填表记录每个扰动类型区的堆渣、开挖面的坡长、坡度和岩土类型等基本特征以及拦渣工程、护坡工程和土地整治等水土保持措施的实施情况。如面积监测采用手持式实时差分技术的GPS定位仪进行，按扰动类型对调查区的堆渣、开挖面等进行分区，同时记录调查点名称、措施名称、扰动类型和监测数据编号等，利用GPS手簿上记录所测区域的形状(边界坐标)和面积，对弃土弃渣量进行测量。

4.2.4 地面定位观测

对不同地表扰动类型、侵蚀强度的监测，采用地面定位观测，本项目主要采取非标准小区、桩钉法和侵蚀沟样方测量法。

4.2.5 DGPS监测法

DGPS即差分GPS技术，可消除卫星钟误差、星历误差等共同误差，以及大部分的电流层延迟、对流层延迟等误差。DGPS分外业测量和业内数据处理，能精细地算出侵蚀量。外业测量只需手持仪器，沿着目标检测点区域的边界移动，记录下数据；业内数据处理将数据导出的CAD图纸与原有的地形图进行复叠加，从而在计算机端掌握施工动态和水土流失动态情况。利用DGPS技术获得的主要数据有：阶段原地表扰动变化面积、新增水土流失面积和损坏水土保持设施面积、挖填方数量、阶段复杂重塑地貌侵蚀基本现状[4]。

5 水土保持防治措施

根据不同施工区的特点，建立分区防治措施体系，在弃渣场、取土场等“点”状位置，以挡墙、护坡、排水等工程为主；在路基、桥涵、隧道等“线”状位置，以护坡工程措施为主，绿化措施为辅；在整个施工区等“面”上，以土地整治和绿化工程相结合，以期合理利用水土资源，改善生态环境。

5.1 路基防治区

分为路堤和路堑，根据边坡稳定与否，采取相应的植物措施和工程措施，其中需特别注重排水工程等措施。

5.2 桥涵及改河地段防治区

以锥体护坡、河岸护坡为主，对改河地段易产生水蚀，形成不稳定边坡，在重力作用下可产生坍塌、滑坡现象，重点需要突出工程护坡、护岸等措施。

5.3 隧道防治区

隧道进出口山体开挖时，易形成局部坍塌，成为潜在的水土流失源，且隧道施工产生的弃渣，雨季极易产生水土流失，需采取植物措施和工程措施，并结合排水措施进行防护。

5.4 取土场防治区

取土尽量取平，结合地方要求进行复耕或恢复植被，此外，山体开挖面根据开挖边坡稳定与否，需采取相应的工程和植物措施，特别需关注后期土地整治及植被恢复措施。

5.5 弃土(渣)场防治区

弃土、弃渣场为松散堆垫体，其表面裸露，透水性强，不均匀沉降剧烈，在雨水及地表径流的冲刷下，极易形成水蚀，此外，降雨入渗和裂缝灌水极易造成滑坡、泥石流等危害。因此，弃土(渣)场防护尤为关键，需以工程措施为先导，后期需关注土地整治及植被恢复等措施。

5.6 生活区防治区

站、段、所和生活区主要采取排水和绿化措施，以期达到良好的生态环境。

5.7 大临工程(施工便道、料场、存梁场等)防治区

进行及时的清淤排水，修建临时拦挡等设施，防止水土流失范围的扩大。

6 监测结果

通过监测，本项目扰动土地整治率为98.10%，水土流失总治理度为94.98%，土壤流失控制比为1.25，拦渣率96%，林草植被恢复率为99.20%，林草覆盖率为29.97%。监测结果表明，本工程对扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、拦渣率、林草植被恢复率、林草覆盖率6个方面指标均达到方案防治目标，本工程水土保持措施的布置有一定成效，随着后期对水保设施的不断维护，水土保持植物措施和工程措施将更好的发挥水土保持作用。

7 经验及展望

铁路工程建设项目具有线路长、面积大、涉及扰动类型多、取土、弃方量大等特点，对其全面水土流失监测存在一定困难。以往运用传统的监测方法，具有一定局限性，需投入大量人力、物力。近期，随着地理信息系统、遥感、无人机等先进技术不断被运用到水土保持监测中，水土保持监测工作效率和监测成果科技含量均得到了极大提高。

通过对线型工程建设项目的水土保持监测分区、监测内容、监测方法以及水土保持防治措施等进行的探讨，为今后类似线型建设项目水土保持监测及水土流失防治提供参考。