输变电工程水土保持“天地一体化”监管实践

刘 勋,刘志腾,燕小芬,赵 超

(1.国网江西省电力有限公司 上饶供电分公司,江西 上饶 334100)

(2.中国电建集团 江西省电力设计院有限公司,江西 南昌 330000)

随着我国“双碳”目标的提出,构建清洁低碳、安全高效的能源体系愈发重要,但全国电网系统快速建设发展的同时,引发的水土流失问题也日益严重。尤其是输变电工程线路长、跨越范围广,工程区地形陡峭且复杂,水土流失问题严重,且水土保持监管工作难度高[1]。

水土保持“天地一体化”监管通过遥感影像研判项目施工前土地利用现状,通过无人机采集现场影像,解译扰动范围,并通过人工现场调查复核,确保解译成果准确可靠。解译分析成果反馈至水行政主管部门、建设单位及相关设计单位,有助于水行政主管部门掌握项目实际扰动范围,依据实际情况作出水土保持方案是否需要变更、水土保持补偿费是否需要增收、扩大施工范围是否进行处罚等决定;有助于建设单位判断预算和工期是否符合设计方案,并加强水土保持管理;有助于设计单位及时掌握水土保持措施落实情况和防治成效,及时优化水土保持设计等。水土保持“天地一体化”监管可大幅提高监管精度和效率,解决山地、荒漠等区域水土保持监管难的问题[2-3]。南方某220 kV输变电工程线路总长度为24.5 km,共设置塔基78个,单座塔基平均设计施工范围扰动面积为320 m2,工程路径见图1。以此为例,通过水土保持“天地一体化”监管,解译计算其设计扰动面积和实际扰动面积,分析设计扰动范围和实际扰动范围差异性,以期为输变电工程水土保持“天地一体化”监管实践提供参考,也为加强输变电工程水土保持工作提供借鉴。

1 水土保持“天地一体化”监管方法

1.1 基于遥感影像的前期调查

项目施工后,原有的地形会被破坏,虽然视频和照片可以记录施工前的土地利用情况,但是无法反映面积、坐标等地理空间信息与土地利用情况之间的关系。因此,基于遥感影像的前期调查十分重要,其内容主要包括:①收集输变电工程立项文件、设计报告、土地预审文件、杆塔坐标信息、塔基根开信息、水土保持方案报告书及其批复等;②收集处理遥感影像,包括辐射校正和几何校正,坐标系统采用CGCS 2000坐标系,投影选择高斯克吕格投影,遥感影像需经过脱密处理,可以公开使用;③将设计扰动面积、杆塔坐标信息、塔基根开信息等进行矢量化,采取与遥感影像相同的坐标系统和投影方式。

1.2 无人机信息采集

遥感影像更新频率较慢,且分辨率较低,难以满足输变电工程水土保持监管的需要。无人机机动灵活,拍摄照片分辨率较高,可以弥补遥感影像的不足。无人机信息采集的流程为:①信息采集。信息采集设备采用具有高精度坐标定位系统的大疆精灵4Pro,拍摄相机采用无人机自带的2 000万像素相机,航线规划采用DJI GS Pro 地面站,在地面设置像控点,保证平面位置和高程测量精度。②数据处理。利用Pix4Dmapper软件处理无人机采集的现场信息,生成影像数据和高程数据。③解译分析。通过ArcGIS软件对无人机采集的现场数据进行解译,分析计算塔基施工实际扰动范围和面积。

1.3 人工现场调查复核

从遥感影像和无人机航拍照片中难以判别一些区域是否属于项目的扰动范围,需要人工现场调查复核予以核实,排除非项目扰动范围,记录现场情况,提高数据的真实性和准确性。

2 结果与分析

通过水土保持“天地一体化”监管,计算得到南方某220 kV输变电工程单座塔基实际施工范围平均扰动面积达866 m2,远大于单座塔基平均设计扰动面积320 m2。为分析在不同地形区塔基施工设计扰动面积和实际扰动面积的差异,本研究选取该项目位于山丘区的2座塔基M1、M2和位于平原区的2座塔基N1、N2进行设计扰动面积和实际扰动面积的差异性分析。这4座塔基的实际扰动面积、设计扰动面积均与工程平均值相差在10%以内,可以很好地体现工程整体情况。

2.1 山丘区塔基施工范围扰动面积解译计算

图2是山丘区塔基M1、M2施工前(2020年5月)遥感影像和施工后(2021年5月)无人机航拍照片。通过解译计算,得到:①M1设计扰动面积为323 m2,设计扰动范围呈比较规则的矩形;实际扰动面积为734 m2,相比于设计扰动面积增加了411 m2,实际扰动范围呈不规则多边形。②M2设计扰动面积为340 m2,设计扰动范围呈比较规则的矩形;实际扰动面积560 m2,相比于设计扰动面积增加了220 m2,实际扰动范围呈不规则多边形,且实际扰动范围全部涵盖了设计扰动范围。

图2 M1、M2塔基施工前遥感影像和施工后无人机航拍照片

2.2 平原塔基施工范围扰动面积解译计算

图3是平原区塔基N2、N2施工前(2020年5月)遥感影像和施工后(2021年5月)无人机航拍照片。通过解译计算,得到:①N1设计扰动面积为364 m2,设计扰动范围呈比较规则的矩形;实际扰动面积为1 268 m2,相比于设计扰动面积增加了904 m2,实际扰动范围呈不规则的多边形,实际扰动范围基本涵盖了设计扰动范围。②N2设计扰动面积为370 m2,设计扰动范围呈比较规则的矩形;实际扰动面积为700 m2,相比于设计扰动面积增加了330 m2,实际扰动范围呈不规则的多边形,且实际扰动范围全部涵盖了设计扰动范围。

图3 N1、N2塔基施工前遥感影像和施工后无人机航拍照片

2.3 结果分析

1)山丘区塔基M1、M2的平均设计扰动面积为332 m2,平原区塔基N1、N2的平均设计扰动面积为367 m2,二者相差34 m2,可以看出山丘区塔基的设计扰动面积与平原区塔基的设计扰动面积差异较小。分析其原因,主要是杆塔永久占地面积通常为100～200 m2,塔基设计扰动面积一般是在杆塔永久占地面积之外扩大200 m2左右的施工范围,考虑到不同杆塔基础根开的差距较小,塔基设计扰动面积通常在300～400 m2。

2)山丘区塔基M1、M2的平均实际扰动面积为647 m2,平原区塔基N1、N2的平均实际扰动面积为984 m2,二者相差337 m2,可以看出平原区塔基实际扰动面积远大于山丘区实际扰动面积。分析其原因,主要是平原区塔基通常采用大开挖基础,产生的临时土方较多,所需的临时堆置场地面积较大;而山丘区塔基通常采用掏挖基础或灌注桩基础,产生的临时土方较少,所需的临时堆置场地面积较小。

3)通过对比分析山丘区、平原区塔基设计扰动范围和实际扰动范围,发现塔基设计扰动范围通常为比较规则的矩形,而塔基实际扰动范围多为不规则的多边形,塔基实际扰动面积远大于设计扰动面积,且实际扰动范围基本涵盖了设计扰动范围。其原因为:一是设计单位对现场施工的理解不足,对机械化施工、材料堆放、土方堆放等占用场地考虑不全,导致设计扰动面积偏小;二是设计单位未全面考虑施工现场的实际地形特点,按照统一标准确定设计扰动范围,这种不合理的设计方式导致实际施工难以按照设计方案开展;三是施工单位在实际施工过程中随意性较强,对设计扰动范围的限制性和约束性考虑较少,乱堆乱弃现象时有发生,导致实际扰动范围远大于设计扰动范围,且实际扰动范围呈不规则形状,尤其是平原区塔基施工中产生的临时土方较多,土方堆置场地面积大,实际扰动面积相比于设计扰动面积增加更为明显。

3 结束语

以南方某220 kV输变电工程为例,基于水土保持“天地一体化”监管分析输变电工程山丘区塔基和平原区塔基实际扰动范围和设计扰动范围的差异性,结果表明:设计扰动范围通常呈较为规则的矩形,而实际扰动范围呈不规则的多边形;山丘区塔基和平原区塔基设计扰动面积相差较小,但平原区塔基实际扰动面积远大于山丘区塔基;山丘区塔基和平原区塔基设计扰动面积均远小于实际扰动面积。设计单位未充分考虑施工现场实际情况和地形特点、施工单位随意施工等都是造成实际扰动范围远大于设计扰动范围的原因。输变电工程线路长、跨越地区广,施工过程中土方开挖量大,其水土保持工作对遏制水土流失、保护周边地区生态环境和群众财产安全十分重要,水土保持设计单位应加强现场情况调查,设计扰动范围应符合施工现场实际情况和地形特点,充分考虑材料堆放和土方堆置等问题;建设单位应提高对设计扰动范围约束性的认识,禁止随意施工、乱堆乱弃等行为;水行政主管部门应加强施工过程中的水土保持监管,及时检查水土保持措施的落实情况和有无违法违规行为发生。