3S 技术在水土保持与荒漠化防治中的运用

吉爱丽

（广东海纳工程管理咨询有限公司,广东 广州 510000）

1 工程概况

知识城凤凰谷海归中心总用地面积为10.47 hm2,其中规划建设用地面积为6.66 hm2,非建设用地面积为3.81 hm2,非建设用地包括代征代建公园面积为2.70 hm2,代征代建市政道路面积为1.11 hm2；规划总建筑面积207865.27 m2,计容建筑面积为133286.00 m2,不计容建筑面积为74579.27 m2；综合容积率2.00,建筑密度30.25%,绿地率17.15%,机动车泊位数1233 个,非机动车泊位数1341 个。主要建设59 栋建构筑物、道路广场、景观绿化、一条代征代建市政道路、一座代征代建公园及相应的配套设施的等,设有地下室1~3 层。

项目用地全部属于广州市黄埔区,工程总占地面积为11.50 hm2,其中永久占地面积为10.47 hm2,临时占地面积为1.03 hm2,占地类型为其他土地、水域及水利设施用地、园地、林地等。工程建设过程中,土石方挖方总量为57.25 万m3,填方总量为58.06 万m3，填方均来源于项目自身挖方，借方0.81 万m3（借方外购）,无弃方[1]。

2 水土流失防治责任范围

根据《生产建设项目水土保持技术标准》（GB 50433-2018）规定,生产建设项目水土流失防治责任范围应包括项目永久征地、临时占地（含租赁土地）以及其他使用与管辖区域。本项目总占地面积为11.50 hm2,其中永久占地面积为10.47 hm2,临时占地面积为1.03 hm2,因此本项目水土流失防治责任范围面积为11.50 hm2。根据“谁造成水土流失,谁负责治理”的界定原则,本工程水土流失防治责任由广州科城海归建设开发有限公司承担。

按照《土壤侵蚀分类分级标准》（SL 190-2007）,项目区为水力侵蚀区-南方红壤,丘陵区,侵蚀强度为轻度。依照《生产建设项目水土流失防治标准》（GB/T 50434-2018）的规定,具体目标值修正后如下：施工期水土流失防治目标：渣土防护率97%；设计水平年水土流失防治目标：水土流失治理度98%、土壤流失控制比为1.0、渣土防护率99%、林草植被恢复率98%、林草覆盖率27%[2]。因为项目没实施表土剥离,故本方案不设置表土保护率目标值。水土流失防治目标值见表1。

表1 水土流失防治目标

3 3S 技术的应用

3S 技术的应用,可以为构建不同空间荒漠化及水土流失监测提供良好支撑,推动水土流失保持模型及荒漠化防治模型的开发,保障各项工作实施的有效性。从具体的使用范围分析,RS 技术的应用最多,遥感数据可以为面积测量和分析提供参考依据,实践环节一般是向实施遥感数据分类,再进行矢量化分析,获取矢量图形,在图形上完成面积统计。RS技术需要与WPS 技术结合使用,才能够将自身的优势最大限度地发挥出来。GIS 技术能够帮助工作人员获取和查询地理空间数据,在数据收集方面意义重大[3]。

3.1 3S 技术在水土保持中的应用

3.1.1 地形地貌改造

水土流失属于动态流失的现象,想要对其进行防治,需要做好水土灾害影响因子的提取。3S 技术的应用,主要是利用GIS 技术进行空间分析,借助RS 影像技术对区域灾害状况进行深度分析,提取区域内的有效信息并对其进行预处理,通过对水土变化情况的研究,确定不同区域的水土资源情况和灾害的动态变化情况。RS 影像技术与卫星数字产品不同,采用的是TM、Landsat、ETM 影像等,空间分辨率高,可以实现对两个不同场景下遥感影像数据的同时采集,结合土地资源特点,运用不同波段来对当地的植被进行分析,依照遥感影像,绘制出1∶10000 的地形图,针对差错坐标系进行校正[4]。

在对实际工程方案进行制定时,需要结合项目所处区域的实际情况及地理位置,做好综合考量,打造出良好的水土保持工程。以往的勘测工作都是人工实地勘测,需要消耗大量的人力资源,而在应用3S 技术的情况下,能够切实提升工作效率,增强数据的精准度,能够为后续水土保持工作的实施奠定良好基础。

3.1.2 土壤渗透率增加

可以通过设置引水工程和蓄水工程的方式,实现对于地下潜流和地表径流的拦截以及存储。借助GIS 技术,能够提升地理分析的水平和效率,通过将地表水引向林地、湿地等方式,增加土壤水分含量。水土保持方案制定的主要目的,是增加土壤渗透率,对自然界水源进行蓄积,降低水土流失概率。在利用GPS 技术对施工区域进行监控的情况下,不仅能够很好得收集数据,也可以为后期工作积累经验[5]。

3.1.3 水土保持监测

本项目占地总面积少于50 hm2,挖填总量大于50 万m3,根据《广东省水土保持条例》要求,生产建设单位自行或者委托相应机构对水土流失进行监测。本项目为补报项目,前期水土保持监测数据资料缺失,建议建设单位立即委托具有监测能力的单位开展水土保持监测工作,监测单位应根据工程建设情况,合理安排监测频次、内容、方法及重点部位,及时开展监测工作；监测成果应客观真实反映项目建设的水土流失及水土保持情况,由建设单位定期报送水行政主管部门,作为水土保持设施竣工验收的主要依据。在水土保持监测中,3S 技术的应用主要体现在手持式GPS 设备上,其能够使得监测方法变得更加科学,监测结论也更加合理。而RS技术以及GIS 技术的应用,可以进一步提升水土保持监测工作的实施效果,及时发现其中存在的问题,督促施工单位和相关部门做好处理[6]。

3.2 3S 技术在荒漠化防治中的应用

3.2.1 种植防风固沙植物

在部分地区,因为特殊原因,存在着较为严重的荒漠化问题,对此,可以利用RS 技术,做好荒漠化的实时检测,也可以借助GIS、GPS 技术进行数据分析整合,为防风固沙植物的选择和应用提供参考依据。如果工程所处区域的风沙较大,需要覆盖致密物,而RS 技术的应用,能够保障数据信息的精准性。在不同区域,应该选择不同植物,常见的有乔木、灌木等[7]。在对植物的防风性进行讨论是,必须做好P 值因子分析,不同土地类型的P 值见表2。

表2 不同土地类型P 值

绿色植被能够有效抵御风沙的侵袭,降低土地荒漠化的程度和范围,提高土壤中水分的含量。在对防风固沙植物进行种植时,可以考虑在植被上覆盖塑料薄膜,这样能够减少水分蒸发,提高植物的成活率。3S 技术的应用,能够为后期防治工作的实施提供相应的保障,也可以有效避免资源浪费问题[8]。

3.2.2 关注退耕还林策略

我国地形地貌复杂,部分荒漠化区域地理位置偏僻,很难得到及时有效处理。也有部分地区因为自然原因和人为原因的相互作用,导致土壤肥力下降,最终引发土地荒漠化的问题。例如,在频繁种植农作物同时又没有做好土壤养护的情况下,土壤的养分会不断流失,导致潜在荒漠化面积的增大,后续的治理难度也随之增大。对此,可以借助3S 技术,对工程所处区域的实际情况进行全面勘察分析,计算出最适合该地区的处理方案,为退耕还林奠定良好基础。实践环节,需要先解决人为因素,积极推进相关措施,增大绿化面积,以此来实现对于荒漠化的有效防治[9]。

3.2.3 落实科技防治策略

科技防治是荒漠化防治的重要手段,以先进技术为支撑,配合长期积累的治理经验,能够取得事半功倍的效果。例如,可以利用3S 技术构建起科学的管理体系,提升相关数据信息的精准性和全面性,明确植被的生长规律和生长特性,开展节水灌溉。先进技术手段的应用,能够对传统方法中存在的缺陷进行弥补,也能够对绿化区域进行科学设置,为荒漠化的防治提供相应的技术支持。借助GPS 技术所具备的实时检测定位功能,可以显著提升土地资源检测的效果；RS技术则能够将土地荒漠化的发展情况通过图绘的方式呈现出来,从而最大限度地降低主观意识偏差,保障相关工作实施的效果[10]。

4 结语

结合工程的实际情况,在应用3S 技术进行水土保持以及荒漠化防治的情况下,能够取得理想的效果。落实各项防治措施后,项目水土流失防治责任范围内水土流失治理面积11.50 hm2,林草植被建设面积3.55 hm2,水土流失治理度100%,土壤流失控制比1.0,渣土防护率可达到99%,林草植被恢复率100%,林草覆盖率30.9%,均可达到方案确定的防治目标值。防治责任范围内的生态环境将得到明显改善。随着林草的逐年长大,郁闭度的不断提高,侵蚀强度不断降低,根系逐步伸长,拦截降雨能力和固土作用在逐渐增强,能从根本上遏制因工程建设引起的水土流失,预防荒漠化的发展,改善区域生态环境。不仅如此,相关措施的实施能够确保在项目建设期和自然恢复期内,减少水土流失量,减轻和改善场区占地对社会环境带来的不良影响。