李智廣，李 驁，吳志平

(1.水利部 水土保持監(jiān)測(cè)中心，北京 100055；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430070；3.北京師范大學(xué)，北京 100875)

1 研究目的

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，我國各類生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)不斷增多。在建設(shè)過程中，通常需要開展土地平整、采石取土、坡面開挖及填筑、渣料臨時(shí)堆放、棄渣棄土、尾礦灰渣存儲(chǔ)等活動(dòng)。這些活動(dòng)均有可能造成水土流失。生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目造成的土壤流失在哪兒、面積有多少、流失量有多大一直是困擾大家的一個(gè)問題。究其原因，主要是到目前為止仍然沒有一個(gè)好的觀測(cè)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目造成土壤流失的技術(shù)體系，而根源在于沒有一個(gè)好的監(jiān)測(cè)樣地(或者監(jiān)測(cè)點(diǎn))的布設(shè)體系，包括如何確定監(jiān)測(cè)對(duì)象、監(jiān)測(cè)樣地?cái)?shù)量、位置與大小及如何選擇監(jiān)測(cè)方法和設(shè)施設(shè)備。盡管已有學(xué)者就監(jiān)測(cè)樣地的選擇和布設(shè)進(jìn)行了研究[1-8]，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)監(jiān)測(cè)樣地的布設(shè)依據(jù)、設(shè)置時(shí)限、場(chǎng)地選擇進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定[9-11]，但在實(shí)際的水土流失監(jiān)測(cè)中仍存在著監(jiān)測(cè)樣地位置布設(shè)隨意、監(jiān)測(cè)方法選取不合理的現(xiàn)象，仍缺少對(duì)監(jiān)測(cè)樣地布設(shè)及監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)體系的系統(tǒng)研究[12-16]。本研究基于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)實(shí)踐，經(jīng)過系統(tǒng)分析和研究，提出了土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象概化模型，將監(jiān)測(cè)對(duì)象的形狀特征、對(duì)象所在地被擾動(dòng)的形式特征以及由這兩個(gè)特征引起的土壤流失特征相結(jié)合，全面、系統(tǒng)、歸類化地反映了土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象，以期為有針對(duì)性地開展生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)樣地位置選擇與范圍確定、監(jiān)測(cè)方法與設(shè)施設(shè)備遴選提供科學(xué)依據(jù)。

2 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象概化指標(biāo)

盡管生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象形態(tài)各異，物質(zhì)組成也各不相同，但在從事生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)過程中，仍能夠發(fā)現(xiàn)針對(duì)地表形態(tài)、所在地表被擾動(dòng)形式相似的監(jiān)測(cè)對(duì)象，可以選取類似或者相同的監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)測(cè)樣地的位置、范圍與必需的設(shè)施設(shè)備。因此，可以依據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象所處的地表形態(tài)和監(jiān)測(cè)對(duì)象所在地表被擾動(dòng)形式2個(gè)指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行歸類劃分。首先，可將所有監(jiān)測(cè)對(duì)象所處地表形態(tài)分為平地、坡面和溝道3種。在項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行過程中，無論何種擾動(dòng)方式(棄土棄渣、取土取料、開挖填筑)，作用的地表形態(tài)只有平地、坡面、溝道3種。其次，可將所有監(jiān)測(cè)對(duì)象所處地表被擾動(dòng)的形式分為開挖型、填筑型和碾壓型3種。在項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行過程中，不論是在平地上操作還是在坡面上施工，亦或是在溝道中活動(dòng)，其擾動(dòng)地表的形式也基本上只有3種，即開挖(如取土、取石、取料)、填筑(如路基填筑)、碾壓(如臨時(shí)施工便道、儲(chǔ)煤場(chǎng)碾壓)。

3 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象概化結(jié)果

依據(jù)上述的監(jiān)測(cè)對(duì)象所處的地表形態(tài)和監(jiān)測(cè)對(duì)象所在地表被擾動(dòng)形式2個(gè)指標(biāo)，可以將生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象分為9種，即平地堆渣、平地挖坑、平地碾壓、坡面堆渣、切坡取土、坡面碾壓、溝道堆渣、溝道采砂、溝道碾壓。這9種對(duì)象，不僅具有各自顯著的、獨(dú)特的形狀概化模型特征、被擾動(dòng)形式模型特征，而且具有由這兩個(gè)特征引起的土壤流失特征，每種對(duì)象的概化模型見表1。這3個(gè)特征為歸類遴選生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)樣地的位置提供了科學(xué)依據(jù)，為有針對(duì)性地選擇土壤流失監(jiān)測(cè)方法和設(shè)施設(shè)備提供了物理原型。

3.1 監(jiān)測(cè)對(duì)象概化模型的全面性和系統(tǒng)性檢驗(yàn)

將各類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)重點(diǎn)對(duì)象按照概化模型進(jìn)行歸類劃分如表1所示。由此可知，監(jiān)測(cè)

表1 不同類型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)對(duì)象概化模型

對(duì)象的9種概化類型，涉及了采礦類、交通鐵路、電力、冶煉、水利水電、建筑及城鎮(zhèn)建設(shè)和管道等工程項(xiàng)目，包含了各類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)重點(diǎn)對(duì)象的全部情形[1，2，7，13，17]。這充分反映了本研究采用監(jiān)測(cè)對(duì)象所處地表形態(tài)和所在地表被擾動(dòng)形式2個(gè)指標(biāo)劃分生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象的系統(tǒng)性、全面性，也充分反映了9種監(jiān)測(cè)對(duì)象概化模型的科學(xué)性以及對(duì)土壤流失監(jiān)測(cè)的支撐意義。

3.2 監(jiān)測(cè)對(duì)象概化模型及其土壤流失基本特征

上述9種生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象的概化模型與土壤流失特征如下：

(1)平地堆渣。平地堆渣是指在較平坦的地面上堆放土(石)。在項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行中，根據(jù)堆棄物的機(jī)械動(dòng)力、堆棄方法、堆棄形態(tài)的不同，又可將平地堆渣分為散亂錐狀平地堆渣、條狀壟崗式平地堆渣、分層碾壓坡頂散亂式平地堆渣、分層碾壓坡頂碾壓平臺(tái)式平地堆渣等[17]。盡管這些堆棄物的形態(tài)、堆棄方法有所不同，但它們總是可以被拆分成幾個(gè)小的平地堆渣。這種對(duì)象發(fā)生的土壤流失，包括降水直接對(duì)堆渣坡面的沖刷和降水入滲渣體內(nèi)部形成壤中流造成的流失，可能的危害包括堆渣坡面形成的集中徑流對(duì)平地的沖刷和流失土壤在平地上的堆積與占?jí)骸?/p>

(2)坡面堆渣。坡面堆渣是指在具有一定坡度的坡面上堆放土(石)。這類對(duì)象與平地堆渣的形態(tài)相似，只是堆放的地表形態(tài)不同。對(duì)于這種對(duì)象，不僅降雨導(dǎo)致堆渣邊坡發(fā)生土壤流失，而且溝道的徑流和上游來水也會(huì)對(duì)堆渣下方造成沖擊，其危害的土地包括了堆渣所在的坡地及其附近的平地。

(3)平地挖坑。平地挖坑是指在較平坦的地面向下挖掘土(石)料。這類對(duì)象在管線工程、交通鐵路工程等線型項(xiàng)目中比較常見，在點(diǎn)型項(xiàng)目中的取土場(chǎng)也有出現(xiàn)。實(shí)踐中，除了有平地挖坑取土(石)外，還有崗地取土(石)和切坡取土(石)。其中，崗地取土(石)是以局部凸出的崗地為土(石)料挖取對(duì)象，挖取土(石)結(jié)束后的地面與周邊地表基本持平，這類取土(石)仍歸類為平地取土；若挖土(石)結(jié)束后仍剩余有部分凸出的崗地，且形成了新的開挖面，就可以歸類為切坡取土。通常平地取土按照深挖窄取、少占農(nóng)田的原則進(jìn)行，開挖時(shí)形成陡立的坑壁，降雨容易形成徑流，造成土體坍塌，發(fā)生土壤流失，其危害包括坡面坍塌引起原來平地的損失以及坑內(nèi)降水聚集、流失土壤的堆積。

(4)切坡取土。切坡取土是指沿山體、丘陵的坡面向內(nèi)開挖取土(石)料，挖取土(石)結(jié)束后形成開挖面、開挖坡底面與周邊地面基本保持水平。切坡取土后形成的開挖面通常比較陡，降雨容易形成徑流，造成土體坍塌，發(fā)生土壤流失，并對(duì)開挖坡底面和周邊土地形成威脅；切坡取土后若未及時(shí)處理形成的坡底面，則會(huì)因強(qiáng)烈擾動(dòng)和降雨造成泥水濁流四處亂流，發(fā)生土壤流失并對(duì)周邊造成危害。

(5)平地碾壓。平地碾壓是指較平坦的地面在項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行過程中遭到機(jī)械、人、各種材料的碾、壓等。這類對(duì)象，通常是項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行期間的施工(臨時(shí))便道或伴行路，屬于主體工程的輔助設(shè)施，等級(jí)低、不硬化，并伴有局部的挖填平整。由于反復(fù)的擾動(dòng)而又疏于防護(hù)，在降雨、大風(fēng)的作用下，容易發(fā)生土壤流失，尤其是大雨泥流和大風(fēng)揚(yáng)塵。

(6)坡地碾壓和溝道碾壓。這兩種對(duì)象發(fā)生的土壤流失與危害與平地碾壓基本一樣，只是被碾壓對(duì)象所在位置的地形分別為坡地和溝道。坡地碾壓對(duì)象，由于本身的地形坡度，加之反復(fù)的擾動(dòng)，更容易受到降雨的威脅；溝道碾壓，容易受到坡面徑流和溝道來水的沖刷。

(7)溝道堆渣。溝道堆渣是指在溝底堆放土(石)。這種對(duì)象與平地堆渣、坡面堆渣的形態(tài)不同，主要形式是沿溝道在溝底堆積，或散亂、或平整，不僅阻塞墊高溝道、影響行洪，而且提供了大量松散的渣土物質(zhì)，當(dāng)發(fā)生暴雨徑流和洪水時(shí)，極易造成沖刷和泥沙下瀉，危害下游。

(8)溝道采砂。主要是指在河道中采砂，也包括沿著溝道取土。若是在河道采砂，會(huì)造成河床甚至河道狀態(tài)變化，破壞河流的水力平衡，流水會(huì)造成比原來基本穩(wěn)定河床更大的沖刷，甚至影響河岸穩(wěn)定，造成嚴(yán)重的土壤流失。若是溝道取土，施工活動(dòng)會(huì)影響已經(jīng)穩(wěn)定的侵蝕基準(zhǔn)面，形成新的、不穩(wěn)定的開挖面，容易發(fā)生土壤流失。

4 結(jié)語及問題討論

本研究采用監(jiān)測(cè)對(duì)象所處地表形態(tài)和所在地表被擾動(dòng)形式2個(gè)指標(biāo)，劃分、概化并提煉出了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)的9種對(duì)象，這9種對(duì)象具有各自顯著的、獨(dú)特的形狀概化模型、被擾動(dòng)形式概化模型和土壤流失特征，不僅使形形色色的、不便對(duì)應(yīng)與記憶的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失監(jiān)測(cè)對(duì)象更加歸類化和模型化，而且對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)樣地的位置選擇、范圍確定及監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備的選擇等具有重要意義。

盡管已經(jīng)用各類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)重點(diǎn)對(duì)象對(duì)本研究提出的劃分方法與概化模型的系統(tǒng)性、全面性進(jìn)行了檢驗(yàn)性闡述，但本研究是以“監(jiān)測(cè)對(duì)象所處地表形態(tài)和所在地表被擾動(dòng)形式2個(gè)指標(biāo)”為前提，推理、分析得出土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象的概化模型。因此，這種概化對(duì)象模型僅僅是從本研究角度提出的，仍有待進(jìn)一步收集資料和數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)和證明研究結(jié)果的合理性、準(zhǔn)確性，期待研究提出其他更好的、能夠支撐生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失監(jiān)測(cè)對(duì)象的概化模型。

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