基于遥感影像的弃渣场规划后评价研究——以重庆绕城高速公路北碚区段为例

张志兰，刘益军，罗力，陈振，韩俊才

(1.重庆市水土保持生态环境监测总站，重庆 401147；2.西南大学资源环境学院，重庆 400715)

弃渣场是生产建设项目在施工期和生产运行期产生的大量弃土、弃石等固体废弃物的专门堆放场地[1- 2]。由于地形地貌的限制，山区公路建设中土石方的纵向调配十分困难，不可避免地会产生大量弃土(石)，必然要设置大量的弃渣场来满足处置弃土(石)的需要。根据水利部、中国科学院和中国工程院三部门联合开展的“中国水土流失与生态安全综合科学考察”结果，“十五”期间我国各类开发建设项目所产生的弃土弃渣总量约为92.1亿t，其中公路项目弃土弃渣量最多，为42.4亿t，占开发建设项目弃土弃渣总量的46%[3]。可见，公路建设项目弃土弃渣量巨大。弃渣场是一种特殊的人工地质体，一般由土、石等工程废弃物构成，具有多孔隙、欠固结的结构特点，还具有缺水、少土、易荒漠化的生态特征。国内外有关研究及施工期水土保持监测结果都表明，弃渣场是公路施工期水土流失最为严重的部位。因此，加强山区公路弃渣场的后期恢复措施是防治水土流失、实现公路建设与环境和谐的必然要求[4]。

项目后评价[5- 7]是在项目建设完成并发挥一定作用后，从项目的建设目的、实施过程、效果效益、作用影响等方面对项目进行全面、系统的总结和分析，总结项目实施各环节中的成功经验，发现存在的问题，并及时进行反馈，指导后续项目的建设。

生产建设项目水土保持是保护水土资源、最大限度减小工程建设对水土资源和生态环境破坏的主要保障。因此，引入项目后评价理论[7- 9]，对加强水土保持[10]工作管理、提升水土保持实际效果具有重要的意义。随着国家简政放权的推进，建设项目的水土保持工作将更多地由项目业主自行或借助社会中介机构开展，业主的自主性将得到提升，而政府主管部门主要履行监督职责。在此情况下，业主将更加关注水土保持措施的经济性和便捷性，需要了解水土保持实施方案及具体过程，以此加强水土保持措施与项目主体工程的衔接，以最少的投入取得最佳的防治效果；而政府主管部门更加关注建设项目水土保持的实际效果及影响，需要了解实施过程中水土流失防治效果[11]以及竣工验收甚至整个项目寿命周期内的水土保持情况，以此达到监督的全面性和实效性。

本文从水土保持规划设计角度应用后评价方法分析弃渣场存在的普遍问题[12- 13]，并提出管理对策，期望对生产建设项目弃渣场的管理[14- 15]能起到一定的借鉴作用，使其满足水土保持的要求。

1 项目概况及弃渣场布局

1.1 项目概况

西部开发省际通道重庆绕城高速公路北段(以下简称“重庆绕城高速公路北段”)位于重庆市北部，公路经过江北区、渝北区和北碚区。项目起点位于江北区鱼嘴长江大桥北岸新龙湾(桩号K0+000)，经复盛、玉峰山、王家、仁睦、水土、施家梁，止于北碚区朱家坪(桩号K49+314.796)，路线全长49.31km。工程设计标准为低山丘陵区双向六车道高速公路，设计行车速度为100km/h。公路整体式路基宽33.5m，分离式路基宽16.75m。公路共设特大桥5座、大桥32座、中桥6座(包含分离式路基)，涵洞93道，隧道8座，互通式立交6处，分离式立交桥6座，弃渣场15处。全线挖方875.07万m3，填方495.86万m3，弃方379.21万m3。占地414.78hm2，其中永久占地359.47hm2，临时占地55.31hm2，拆迁建筑物84900m2。工程估算总投资为46.03亿元(其中土建投资36.75亿元)。建设工期为4年，计划于2005年12月开工，2009年6月实现初通，2009年12月全部完工。

重庆绕城高速公路北段是重庆外环高速公路的组成部分，国道统一编号G5001。重庆外环高速公路于2005年5月10日正式开工，2009年12月31日正式全线开通。

1.2 研究区段弃渣场规划布局

本文以重庆绕城高速公路北段北碚境内为研究区段，通过遥感影像及实地调查对其弃渣场进行调查分析，对已经全线通车弃渣场进行跟踪研究，对弃渣场的选址、水土保持措施等进行后评价。

重庆绕城高速公路北段共设弃渣场15处见表1，其中位于北碚区段6处，编号为10～15。

2 研究区段遥感影像与后评价方法

2.1 研究区段遥感影像及其处理方法

2.1.1遥感影像数据

分别选择研究区施工前(2006年)TM遥感影像，如图1所示，施工中(2006—2009年)TM遥感影像及谷歌卫星影像，如图2所示，和竣工后(2010—2018年)TM遥感影像及谷歌卫星影像。施工前的遥感影像用于分析项目实施前弃渣场位置的基本情况，施工中的影像用于分析项目实施过程中弃渣场弃渣及占地情况，竣工后的影像用于分析项目完工后弃渣场再利用情况。

2.1.2遥感影像数据处理

运用ENVI5.3等软件进行遥感影像处理；运用ESRI ArcGIS10.5软件，从遥感影像提取弃渣场相关信息，基于1∶10000比例尺原设计用地形图，计算各弃渣场设计参数，并基于不同时期遥感影像提取弃渣场等信息；运用SPSS进行数据统计分析。

表1 弃渣场规划特性一览表

注：G代表渣场与公路共用排水沟；B代表渣场与公路不共用排水沟；Y代表公路远离渣场。

图1 2006年LandsatTM5卫星影像

图2 2009年谷歌卫星影像

2.2 弃渣场选址规划后评价方法

考虑到生产建设项目各类水土保持措施的特殊性，实施后评价主要选取能够反映措施的进度、质量以及实施情况等的指标。

2.2.1弃渣场空间布局实施符合性

仅从规划设计角度考虑，实际实施与原规划的符合情况。

2.2.2弃渣场占地及弃渣量变化情况

原规划设计方案中弃渣场设计占地及其设计堆渣量与实际占地及其实际堆渣量的变化情况。

2.2.3弃渣场水土保持措施合理性及实施情况

弃渣场水土保持措施实施情况与原规划设计的水土保持措施情况比较。

2.2.4弃渣场再利用情况

弃渣场实际利用情况与原规划设计弃渣场利用的异同。

3 后评价结果与分析

3.1 弃渣场规划空间布局实施符合性

根据设计方案和遥感影像分析及实地调查，研究区段弃渣场规划空间布局实际变化大，弃渣场规划仅考虑了弃渣量及运输的便利，未考虑与其他规划的衔接，见表2。

根据遥感影像及现场调查分析发现，重庆绕城高速公路北段北碚区段弃渣场规划6个弃渣场(编号为10～15)，其中编号为11、13和14的弃渣场未弃渣，与规划布局不相符合。据实地调查，弃渣场规划是按左右线布局，实际施工过程中，由于左右线弃渣出口相距不远，弃渣被运至一个弃渣场，而不是规划中的左右弃渣场，因此被运至的弃渣场比规划中的弃渣场可利用的面积更大。实际结果是规划中的11、13和14号弃渣场未采用，其弃渣分别被运至10、12和15号弃渣场，相应地，10、12、15号弃渣场比规划范围有所扩大。综合遥感影像及实地调查分析发现，该区段的弃渣场设计布局与实际实施相差较大。

3.2 弃渣场占地及弃渣量变化情况

根据设计单位提供的弃渣场设计图，计算得到的弃渣量均符合设计要求，但弃渣场实际占地有变化，见表3，经遥感影像分析及实地观测，弃渣场实际弃渣量远远大于设计量，且弃渣主要为石渣，很少有弃土，部分弃土弃渣堆放于桥梁底下。

如果仅考虑弃渣量及运输情况，规划设计的弃渣场符合要求，但是综合考虑征地、道路运输管理及水土保持要求，弃渣场规划需要进行多方面论证。

3.3 弃渣场水土保持措施合理性及实施情况

根据设计单位提供的弃渣场水土保持措施设计图，经过遥感影像分析及现场调查发现，设计存在一定的缺陷，除15号弃渣场外，其余均实施了水土保持措施，且水土保持效果良好，图3(a)为15号弃渣场，未被公路占用部分未开展水土保持措施，坡面为裸露的石块和风化的土壤；图3(b)为12号弃渣场，整个弃渣场已被重新利用为绿地、工厂和驾驶训练场地，水土保持措施完备。其余弃渣场水土保持措施完善。

表2 弃渣场规划布局实施符合性分析

表3 弃渣场占地及设计堆渣量变化情况

图3 弃渣场水土保持措施实施情况

3.4 弃渣场再利用情况

根据本项目弃渣场水土保持方案要求，所有的弃渣场均要求恢复植被或复垦。从遥感影像及实地调查发现，所有弃渣场均被重新利用或复垦，复垦为当地居民自发进行的开垦利用或者恢复植被，其中10号弃渣场主要被再利用为工厂，12号被再利用为驾驶训练场、工厂和绿地，15号被再利用为道路、驾驶训练场和农地等。

4 结语

4.1 结论

4.1.1弃渣场空间布局规划与实际实施变化大

重庆绕城高速公路北段北碚区段规划6个弃渣场，实际与规划相符的有3个，另外3个未被采用。如果从弃渣量及运输要求，规划的弃渣场符合要求，但是如果考虑征地要求，则需要进行多方面论证。

4.1.2弃渣场占地和堆渣设计与实际不一致

规划弃渣主要来源于隧道和部分道路弃土，经实地调查发现，堆放在弃渣场主要为大块石渣，部分弃渣堆放在沿线桥梁底下。规划采用了左右线弃渣场，实际采用了左右合并弃渣。根据本项目招标分段来看，相应标段以桥梁、隧道、路基为划分段，因此，弃渣场规划应采用标段弃渣，而不是全路段综合平衡弃渣，从而最大限度满足实际弃渣要求，在水土保持方案编制中，应优先考虑弃渣的最大限度集中堆放和标段弃渣平衡。

4.1.3弃渣场水土保持措施设计与实际不一致

可能由于城市规划原因，原有部分弃渣场被重新利用，但是即便如此，仍有弃渣场未做任何水土保持措施。生产建设项目水土保持措施在项目实施过程中，对于弃土弃渣及主体工程构成部分很重视，而对不是主体工程部分以及专门的弃渣场水土保持措施不重视，基本没有采取水土保持措施。进一步开展弃渣场水土保持措施研究具有十分重要意义。

4.1.4弃渣场再利用率高

弃渣场由于占有一定面积，调查发现，所有弃渣场都被重新利用。

4.2 讨论

4.2.1弃渣场后评价值得进一步研究

集中堆放的弃渣场，由于占地面积较大，均可以重新利用，如何运用后评价方法，充分研究弃渣场的布局以及水土保持设计，值得进一步探讨。

4.2.2弃渣场水土保持规划设计要与弃渣场再利用相结合

由于弃渣量的不确定性，弃渣场水土保持措施规划设计如何与其他规划设计相结合，从而使弃渣场水土保持设计更具有现实性，需要进一步调查研究。

4.2.3加强遥感技术在弃渣场水土保持规划设计中的应用

进一步加强遥感技术在水土保持规划设计中的应用，特别是无人机遥感技术以及高分辨率遥感影像的应用，对提高水土保持规划设计水平具有重大意义。