西南山区线状生产建设项目水土保持监测探讨——以新建铁路重庆至万州客运专线为例

胡 红

（海河水利委员会海河流域水土保持监测中心站，天津 300170）

西南山区地形起伏较大，地势陡峻，地质地貌条件复杂多样，雨量丰沛，水系发育，崩坡积体较多，区内生产建设活动易对地表产生较大影响；线状生产建设项目线路长，跨越区域多，导致水土流失的因素多[1]，因此开展西南山区线状生产建设项目水土保持监测难度大、要求高。本文以新建铁路重庆至万州客运专线（以下简称渝万铁路）为例，结合工程实际对水土保持监测分区、内容、方法和结果等进行了探讨，重点介绍了低空无人机遥感技术、高分辨率卫星遥感技术和激光三维扫描仪等高新技术手段，为西南山区同类项目水土保持监测提供参考和依据。

1 项目概况

渝万铁路建设区位于重庆市境内，项目区属于西南土石山区，线路起于渝北区重庆北站，向东北经江北区、长寿区、垫江县、梁平区，至终点万州区万州北站。渝万铁路为新建铁路客运专线项目，总投资273.83 亿元，正线全长247.407 km，全线建设7座车站，分别为长寿湖站、垫江站、梁平南站、万州北站、重庆北站、复盛站、长寿北站；全线共设桥梁236座，长117.464 km，占线路总长的47.5%；全线隧道共57座，长58.675 km，占线路总长23.7%；桥隧比71.2%。

沿线气候属亚热带湿润季风气候，雨量丰沛，年均降雨量1 063 mm，年均气温17℃左右。项目区属于长江流域，水系较发育，跨越的主要河流有御临河、龙溪河、高滩河、苎溪河，土壤主要是黄壤、黄棕壤、紫色土、冲积土等，植被属亚热带湿润常绿阔叶林。沿线区域水土流失以中度水力侵蚀为主，土壤侵蚀背景值3 400 t/（km2·a），容许土壤流失量500 t/（km2·a）。

2 监测分区及布点

本工程划分为7 个水土流失防治分区，即路基工程区、桥梁工程区、隧道工程区、站场工程区、弃渣场区、施工便道区、施工生产生活区。监测分区按水土流失防治分区划分。批复的水土保持方案布设8个监测点，实际监测时在此基础上又增加4 个监测点，共计12个监测点，详见表1。

表1 监测分区和监测点位

3 监测内容、方法和频次

3.1 监测内容

（1）项目区水土保持生态环境变化情况，包括原地貌土地利用、建设项目扰动土地面积及防治责任范围、植被占压情况、取土（石、料）弃土（石、渣）动态监测。

（2）项目区水土流失情况，包括水土流失面积、土壤侵蚀强度及水土流失量、对下游和周边地区造成的危害及其发展趋势监测。

（3）水土保持措施防治效果，包括水土保持工程措施、植物措施和临时措施监测。其中，水土保持工程措施和临时措施监测包括实施数量、质量、稳定性、完好率和运行情况以及拦渣保土效果，水土保持植物措施监测包括不同阶段的林草种植面积、成活率、生长情况及覆盖度和扰动地表林草自然恢复情况等[2]。

3.2 监测方法

针对本工程特点，除了传统的调查监测和实地量测等方法，监测中还采用了高分辨率卫星遥感监测、低空无人机遥感监测和三维激光扫描仪监测等高新技术监测手段。

3.2.1 高分辨率卫星遥感监测

根据工程施工情况，分别获取项目区施工过程前（2012年）、施工过程中（2013—2015年）和水土保持设施运行初期（2016 年）不同时段遥感影像各1期，分辨率达到米级。

对项目实施整个过程的遥感影像进行处理，得到项目监测期的各项数据，通过对比分析，计算各类监测指标，得到水土保持动态监测结果。

监测对象为防治责任范围内各分区，成果数据包括各分区遥感影像、防治责任范围、位置、扰动面积、措施数量等。

3.2.2 低空无人机遥感监测

对项目实施过程中和实施完成的航拍影像进行处理，得到项目监测期的各项数据，通过对比分析，得到水土保持动态监测结果。如，弃渣场通过控制点进行空间插值获得数字高程模型，通过与原地形对比分析，获取弃渣量。

低空无人机遥感监测影像精度要求一般控制在0.5 m以下。监测对象为路基工程区、弃渣区、取土区、施工营地、施工场地等重点区域。成果数据包括重点区航拍影像、长度、面积、数量、弃渣方量等专题图。

无人机遥感监测示意，如图1所示。

图1 无人机遥感监测示意

3.2.3 三维激光扫描仪监测

采用两期三维激光扫描仪数据，通过系统软件进行全彩点云数据处理、三维实体模型分析以及三维实体点云叠加处理，得出扰动面积、侵蚀量等数据。

监测对象为路基工程区、典型开挖边坡和弃渣场区典型弃土、弃渣边坡等重点部位。成果数据包括典型坡面影像图、三维模型、水土流失量和土壤侵蚀模数。

三维激光扫描仪监测示意，如图2所示。

图2 三维激光扫描仪监测示意

3.3 监测频次

监测单位严格按照《生产建设项目水土保持监测规程（试行）》（2015年6月）要求对渝万铁路进行驻点监测，选择交通便利、离建设单位和项目区较近的重庆市渝北区设立项目部，便于设备、档案的存储管理，保证监测频次。一般部位每月监测1 次，重点部位10～15 d监测1次，遇到特殊灾害性天气随时加测[3]。

弃渣场防治区作为项目重点监测对象，每月利用无人机航拍监测，做到数量和防治措施全覆盖，实现了弃渣场防治区的及时动态监测。

4 监测结果

4.1 水土保持措施监测结果

项目建设过程中各防治分区均布设了相应的工程、植物及临时措施。其中，工程措施方面共实施混凝土排水沟194 849 m3，混凝土框架护坡310 339 m3等；植物措施方面共实施喷混植生169 760 m2，撒播草籽255.34 hm2等；临时措施方面共实施编织袋挡护56 380 m3，土工布55 436 m2等。总体来看，工程各区域实施的水土保持措施体系完善、布设合理，具体措施情况详见表2。

表2 水土保持措施工程量监测成果

4.2 水土流失量监测结果

本工程地表扰动主要是项目建设区。根据监测结果，项目区产生土壤侵蚀量169 486 t，其中工程施工期产生土壤侵蚀量159 135 t，主要为弃渣场区，土壤侵蚀量43 095 t；试运行期产生土壤侵蚀量10 351 t，重点为路基工程区，土壤侵蚀量2 554 t，具体结果详见表3。

4.3 水土流失防治效果监测

渝万铁路工程占地面积1 261.5 hm2，造成水土流失总面积1 081.65 hm2，水土流失治理面积1 051.7 hm2。其中，水土保持工程措施面积569.47 hm2，水土保持植物措施面积482.23 hm2；扰动土地整治率97.63%，水土流失总治理度97.23%，拦渣率100%，土壤流失控制比1.04，林草植被恢复率99.30%，林草覆盖率35.43%。工程水土保持措施运行良好，各项指标均达到了水土保持方案确定的水土流失防治目标，效果良好。

4.4 监测结论

工程建设期间，对建设区进行了大面积地表扰动，损坏了原地貌，占压了土地，加剧了人为水土流失。建设单位逐步落实各项水土保持措施，对水土流失防治区内的水土流失进行了全面、系统的整治。监测结果显示，建设单位完成了水土保持方案规定的各项防治任务，工程各类开挖面、临时堆土、施工场地等得到及时整治，各项措施水土保持效果逐渐发挥，水土流失得到有效控制，生态环境得到维护和改善。

5 思考与讨论

（1）西南山区线状工程项目具有扰动面积大、周期长等特点，监测难度大、要求高，传统水土保持监测技术手段无法满足新时期生产建设项目水土保持监测需要，应加大低空无人机遥感监测、高分辨率卫星遥感监测和三维激光扫描仪监测等高新技术应用，及时、准确、全面、客观地反映建设过程中的水土流失和水土保持情况。

表3 工程土壤侵蚀量统计 t

（2）西南山区地势起伏大、雨水多，尤其是夏季暴雨频繁，容易产生滑坡，造成水土流失突发灾害，为更好实施水土流失应急监测，应根据工程情况适当加密监测站点并严格落实水土保持驻点监测制度，及时掌握水土流失灾害发生发展情况，为水土流失防治提供有效支撑。

（3）工程建设周期长，高峰期集中，按照相关规定开展的季报和年报无法及时反映水土流失和水土保持措施落实情况，建议对类似项目实行水土保持监测简报制度，增加监测报告频次，准确及时地反映水土流失和水土保持措施等情况，并提出专业的水土保持意见和建议。