某水库供水工程水土保持监测技术初探

高宇婷，李狄嘉

(1.惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司，广东 惠州 516001;2.广东立行环境设计有限公司，广东 惠州 516001)

1 项目背景

近年来，随着我国经济的快速发展，工业化和城镇化对原有地表破坏的程度正在加剧。水土保持监测可以准确掌握生产建设项目过程中的水土流失状况，在水土保持监测中运用适当的技术及时发现项目建设过程中重大的水土流失隐患，在主体工程建设中协调监测水土保持工程落实情况，在我国提倡最小程度扰动生态环境的可持续发展策略方针下显得尤为重要。

某水库位于韶关市乳源瑶族自治县，水库供水工程通过输水管道将水资源引到乳源县城和韶关市区，为乳源县和韶关市区提供生活和生产等用水。该工程于2017年11月开工，主体工程已于2021年12月完工，现在正在进行绿化及复垦工程。原水管道工程线路长度为37.15km，根据线路长度分为5个标段同步施工，项目建设内容包括输水管道工程及其修复工程等。工程总占地137.43hm2，分为永久占地0.33hm2，临时占地137.10hm2。工程占地类型主要有耕地、园地、林地、公共设施用地、水域及水利设施用地、其它土地等。本工程施工期总挖方量为266.82万m3，填方286.74万m3，借方2.01万m3，主要为级配砂石料，弃方量为33.57万m3，均为拆除建筑垃圾，拟运往政府指定的受纳场堆填。

2 监测内容与指标

2.1 监测内容

本项目水土保持工程根据初步设计及项目特点进行水土流失防治分区，并采取相应的水土保持措施减少人为水土流失。本项目水土流失防治分区见表1。

表1 水土流失防治分区 单位：hm2

水土保持措施包括工程措施、植物措施和临时措施，提前确定水土保持方案中水土保持措施的设计，可为后续水土保持监测提供参考依据。由于本项目使用的沙石均为外购，因此本项目没有设置专门的土料场。本项目弃渣均运往政府指定的受纳场，弃渣防护措施由受纳场统一实施。本项目实施的水土保持措施见表2。

表2 水土保持措施统计

本项目水土保持监测的重点是管道区和临时堆土区等区域，拟在以下区域布置22个监测点。政府指定受纳场可采取现场巡查方法监测弃渣现场水土流失情况。

表3 监测点位布置一览表

本项目水土保持监测的主要内容包括主体工程进度、施工扰动土地面积、水土流失隐患、水土流失危害、水土流失防治效果等。

2.2 监测指标

2.2.1施工准备期

通过项目实地调查，项目所在区域原始地貌单元为中低山、丘陵。项目区场地上覆岩土层主要有人工填土层、冲积层、坡积层、全风化带、强风化带、弱风化带。本工程有80m沉管管道穿越南水河，南水河全长104km，集雨面积为1489km2。项目区处于韶关盆地西部，属亚热带、中亚热带季风气候，多年平均气温为19.6～20.3℃，多年平均降雨量为1682.3mm，每年4—9月为降水盛期，冬季盛行东北季风，夏季盛行西南和东南季风。主要土壤类型为红壤、赤红壤，粘结力差。项目区主要植被为人工种植果园及经济林，植被覆盖度约为60%。根据上述环境本底状况，确定本项目施工前水土流失背景值为500t/km2.a。

2.2.2工程建设期

(1)扰动土地情况。首先需监测项目在实际生产过程中的永久和临时占地以及扰动地表植被的面积。水土保持监测过程中常采用实地测量和资料分析的方法来监测项目扰动土地情况。根据工程建设过程中的施工组织设计和施工平面布置图，确定生产建设项目的防治责任范围。在建设项目过程中，按照既定的各防治分区扰动面积监测的频次进行监测并填写现场监测记录表。分析汇总扰动土地监测结果，提出水土保持监测建议，形成水土保持监测季度报告。本项目在监测调查时监测到项目管道区扰动土地面积为57hm2，施工道路区扰动土地面积为1.76hm2，施工营造区扰动土地面积为1.49hm2，临时堆土区扰动土地面积为2.50hm2，项目扰动土地面积合计为62.75hm2。

(2)弃土弃渣情况。主要包括施工过程中专门设置弃土场情况及弃土量、临时堆土的位置、临时堆土量、表土剥离及其防治措施的落实情况，包括土石方挖方、填方、借方来源和弃方量及弃方去向等。本项目在施工过程中借方来源为购买的级配石料，弃方均弃至政府指定的受纳场，临时堆土区设置于沿主体路线预先规划的宽阔平坦的征地区域。

(3)水土流失情况。主要包括水土流失面积、土壤流失量、潜在土壤流失量和水土流失危害等。水土保持监测土壤流失量数据可以为水土保持监督及公众监督管理提供技术依据，促进项目区生态环境的有效保护和及时恢复。本项目水土保持方案设计土壤流失量为16783t，在项目监测过程中采用现场勘察及公式法，实际监测到项目施工过程中土壤流失量为2732t。具体监测的土壤流失量见表4。

表4 水土保持监测土壤流失量统计 单位：t

(4)水土保持措施实施情况。包括各类型水土保持措施的数量、位置和施工进度。在批复的水土保持方案和施工组织设计的基础上编制水土保持措施清单。开展水土保持措施验收，开展工程措施、植物措施和临时措施全面监测。监测内容包括措施类型、施工时间、场地规模、体积、林草覆盖度(郁闭度)、防护效果和实施情况，重点监测水土保持措施的工程措施、植物措施和临时措施的工程量，包括水土保持措施实施效果前后对比。本项目的监测过程根据水土保持分区措施及布设位置的全面监测和记录，形成监测报告。

3 监测方法

水土保持监测时需对监测方法、频次进行规划，本项目水土保持监测规划见表5。

表5 水土保持监测规划一览表

监控设备和设施包括数码相机、无人机、钢卷尺和办公记录用具。监测设施应适当集中布设，不同监测项目宜相互结合。监测设施应避免人为活动的干扰，并布设于交通便利的区域以方便监测管理。

水土保持监测应采取调查监测与定位观测相结合的方法，大面积、长距离的项目应增加遥感监测。

3.1 调查监测

调查监测包括在规定的时间段内进行勘察和巡查，通过地形图、无人机、标杆和尺子等工具测量不同地表扰动的区域面积。填写表格记录各个扰动类型区的基本特征和水土保持措施的实施情况。

3.1.1面积监测

使用手持GPS工具进行面积监测，首先根据临时堆土扰动类型进行划分区域，记录项目名称、扰动类型和监测编号等数据。然后根据不同分区的边界，将该区域的形状记录在GPS影像图中，然后将监测结果导入计算机，通过计算机软件图形化显示监测区域的面积。通过测量各个特征点的坐标再模拟原始地面形态即可求出临时堆土的占地面积。

3.1.2植被监测

选择有代表性的地块作为标准地，取1m×1m或2m×2m的投影面积观测并计算林地郁闭度、林草植被覆盖度、草地覆盖度等指标。计算公式为：

D=fe/fd

(1)

C=f/F

(2)

式中，D—林地的郁闭度(或草地的盖度)；C—林(或草)植被覆盖度，%；fd—样方面积，m2；fe——样方内树冠(草冠)垂直投影面积，m2；f——林地(或草地)面积，hm2；F——类型区总面积，hm2。

需要注意使用国际标准光学方法验证草本覆盖率时，以封闭林地或草地覆盖率计算的草地面积应大于20%。

3.2 定位观测

3.2.1侵蚀沟量测

对于已经发生侵蚀的区域，选择长度为5～10m的典型样方，通过测量样方中侵蚀沟的体积来计算侵蚀量。样方内侵蚀沟按大(沟宽>100cm)、中(沟宽30～100cm)、小(沟宽<30cm)分组统计，测定每条侵蚀沟长、上、中、下侵蚀沟的面积，加权计算后求得整条侵蚀沟的体积，最后通过土壤容重、侵蚀时间来计算土壤侵蚀强度。计算公式为：

(3)

3.2.2巡查

针对建设项目进行不定期巡查，如雨季水土流失、新出现新堆渣或堆渣消失、扩大开挖面等可能造成的破坏，及时进行监测记录。

3.2.3遥感监测

大面积、远距离的项目可以使用无人机低空遥感来进行水土保持监测，无人机遥感通过正射投影影像的外业数据采集和处理，缩短外业测量时间，完成远距离监测复杂地形影像数据信息的采集，通过高精度、广域控制的监测手段可以采集到更为丰富的水土流失情况信息。

扰动土地面积、弃土弃渣量、水土保持措施实施情况等监测指标以实地量测为主要手段。本项目属于有大量弃土弃渣的长管道工程，结合遥感影像可以准确监测到管道工程典型节点处监测样区侵蚀沟扰动土地面积和水土保持措施实施情况。

4 水土保持监测三色评价结果

水土保持监测三色评价以扰动土地情况、水土流失影响调查、防治成效、水土流失危害等监测结果为基础，对生产建设项目水土流失防治情况进行评价，满分为100分，绿色为得分80分以上，黄色为得分60～80分。本项目部分区域没有进行表土剥离保护措施，扣5分。施工过程中的临时堆土及绿化复垦存在裸露区域，有9处苫盖措施不到位，扣9分；部分区域未实施植物措施，覆盖率不达标面积达到8000m2，扣8分，最终得分为78分，水土保持监测三色评价结果为黄色。

5 结语

本文详细介绍了某水库供水工程的水土保持监测技术，其中监测指标从时间维度记录项目建设过程的水土流失情况，监测方法从空间维度为项目水土流失监测提供具体基础数据。线型管道工程水土保持监测的难点在于项目建设中临时堆土区的定位定量监测、建设后期绿化和复垦区域的水土保持措施实施情况的量化。本文介绍的水土保持监测技术对于以无人机为载体的遥感定位定量水土保持监测技术有所欠缺，后期随着全面建设“天地一体化”监管系统以及解译图斑技术的完善等监测现代化水平的提高，我国的水土保持监测必将迈入“无人化智能精准”的新阶段。