程艷輝，張 旭，劉艷改

(1.湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430040；2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021)

1 引言

目前，鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，無(wú)疑極大地促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，但是在鐵路修建的同時(shí)，也給沿線(xiàn)生態(tài)環(huán)境造成了破壞，嚴(yán)重?cái)_動(dòng)和破壞了原始地形地貌，其大量的挖、填、棄方極大地加劇了沿線(xiàn)水土流失，導(dǎo)致鐵路工程建設(shè)成為了我國(guó)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)中的重點(diǎn)之一[1]。水土保持監(jiān)測(cè)是從保護(hù)水土資源和維護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境出發(fā)，運(yùn)用多種手段和方法，對(duì)水土流失的成因、數(shù)量、強(qiáng)度、影響范圍、危害及其防治成效等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估，是防治水土流失的基礎(chǔ)工作[2]。根據(jù)鐵路工程建設(shè)具有的典型線(xiàn)狀侵蝕、侵蝕類(lèi)型復(fù)雜和侵蝕面廣等特點(diǎn)[3]，結(jié)合某鐵路工程水土保持監(jiān)測(cè)實(shí)例，對(duì)線(xiàn)型工程建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)分區(qū)、監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)方法和相應(yīng)防治措施進(jìn)行了初步探討，以期為今后類(lèi)似項(xiàng)目提供參考。

2 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

2.1 項(xiàng)目概況

該工程全長(zhǎng)155.18 km，征占地面積730.37 hm2，其中永久占地441.14 hm2，臨時(shí)占地289.23 hm2，工程土石方開(kāi)挖總量1.24×107m3，填方總量8.12×106m3，總棄方量4.28×106m3。

2.2 項(xiàng)目區(qū)概況

工程位于鄂東北部。線(xiàn)路西段，屬大別山中段北坡，為江淮分水嶺主脈，群山連綿，溝谷深切，自南向北地勢(shì)由高趨低；線(xiàn)路東段，除局部為丘陵外，皆屬江漢湖積、沖洪積平原區(qū)及長(zhǎng)江一、二、三級(jí)階地區(qū)，地勢(shì)平坦。沿線(xiàn)所經(jīng)地區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，降雨充沛，光照充足，熱量豐富，雨熱同季。植被類(lèi)型在西段丘陵山地主要為常綠闊葉和落葉闊葉混交林，在東段平原區(qū)主要為稻、麥、油菜等農(nóng)業(yè)植被。

3 工程分區(qū)

由于鐵路工程線(xiàn)性分布，途經(jīng)區(qū)域各異，且隧道、橋涵、站、段、所工程多樣，造成水土流失點(diǎn)多面廣、形式多樣。為了準(zhǔn)確地進(jìn)行水土流失監(jiān)測(cè)，對(duì)工程區(qū)進(jìn)行了水土保持分區(qū)，并針對(duì)各個(gè)分區(qū)，進(jìn)行相應(yīng)的水土保持防治措施的布設(shè)。

該工程劃分為平原臺(tái)地區(qū)和低山丘陵區(qū)兩類(lèi)，防治分區(qū)依據(jù)工程施工工藝、生產(chǎn)方式和特性等，進(jìn)一步劃分成7個(gè)亞類(lèi)：路基防治區(qū)、橋涵及改河地段防治區(qū)、隧道防治區(qū)、取土場(chǎng)防治區(qū)、棄土(渣)場(chǎng)防治區(qū)、生活區(qū)防治區(qū)、大臨工程(施工便道、料場(chǎng)、存梁場(chǎng)等)防治區(qū)。

4 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法

4.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

4.1.1 水土流失主要影響因子監(jiān)測(cè)

主要包括沿線(xiàn)地形、地貌、降雨、植被類(lèi)型、林草覆蓋度、擾動(dòng)地表面積、土石方量等因子監(jiān)測(cè)。

4.1.2 水土流失狀況監(jiān)測(cè)

主要包括水土流失防治責(zé)任范圍、水土流失量及水土流失程度變化情況。

4.1.3 水土流失危害監(jiān)測(cè)

主要包括對(duì)工程建設(shè)和已有水保工程及對(duì)周邊地區(qū)造成的影響，并及時(shí)記錄有無(wú)重大水土流失影響。

4.1.4 水土保持措施落實(shí)情況監(jiān)測(cè)

水土保持措施落實(shí)情況是水土保持方案編制的意義所在，對(duì)照方案及后續(xù)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)防護(hù)措施是否到位。施工期主要對(duì)施工過(guò)程中各防治分區(qū)的臨時(shí)攔擋、苫蓋、排水溝、沉沙池、泥漿沉淀池等臨時(shí)防護(hù)措施落實(shí)情況以及路基(截)排水溝、護(hù)坡等工程措施落實(shí)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；至設(shè)計(jì)水平年時(shí)主要對(duì)各防治分區(qū)工程措施及綠化等植物措施落實(shí)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.1.5 水土流失防治效果監(jiān)測(cè)

主要包括工程措施的數(shù)量和質(zhì)量；植物措施成活率、保存率、生長(zhǎng)情況及覆蓋度；防護(hù)工程的穩(wěn)定性、完好度和運(yùn)行情況；各項(xiàng)防治措施的攔渣保土效果。

4.1.6 突發(fā)性水土流失監(jiān)測(cè)

對(duì)低山丘陵區(qū)存在的可能發(fā)生滑坡、崩塌等突發(fā)性水土流失，需對(duì)其水土流失量及其造成的危害作全面調(diào)查，并提出相應(yīng)的治理措施，控制水土流失的進(jìn)一步發(fā)展。

4.1.7 水土保持管理和設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)

對(duì)建設(shè)單位是否建立水土保持工程管理體系、施工單位是否落實(shí)水土保持施工責(zé)任以及是否落實(shí)好水土保持“三同時(shí)”工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。對(duì)水土保持工程設(shè)計(jì)情況，特別是臨時(shí)堆土是否按照設(shè)計(jì)進(jìn)行堆棄等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4.2 監(jiān)測(cè)方法

根據(jù)鐵路項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)，確定在本次水土保持監(jiān)測(cè)中主要采用的方法有：資料收集法、抽樣調(diào)查法、實(shí)地調(diào)查法、地面定位觀測(cè)和DGPS監(jiān)測(cè)等。

4.2.1 資料收集法

向工程建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工、監(jiān)理單位、質(zhì)量監(jiān)督單位等收集資料，從中分析水土保持相關(guān)數(shù)據(jù)。該工程主要收集資料包括：項(xiàng)目區(qū)地形圖、土地利用現(xiàn)狀圖、主體工程設(shè)計(jì)圖等；項(xiàng)目區(qū)土壤、植被、氣象、水文、泥沙等；工程移民拆遷安置等；施工、監(jiān)理、監(jiān)督單位月報(bào)、匯總報(bào)表、相關(guān)征地及工程量合同書(shū)、決算書(shū)等。

4.2.2 抽樣調(diào)查法

采用隨機(jī)抽樣調(diào)查的方式，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目區(qū)水土保持防護(hù)工程(包括護(hù)坡工程、擋墻工程、排水工程)的穩(wěn)定性、完好程度和運(yùn)行情況，林草措施的成活率、保存率、生長(zhǎng)情況和林草植被覆蓋度等。

4.2.3 實(shí)地調(diào)查監(jiān)測(cè)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè)，采用GPS定位儀結(jié)合1∶5000地形圖、照相機(jī)、標(biāo)桿和尺子等工具，按標(biāo)段測(cè)定不同工程和標(biāo)段的地表擾動(dòng)類(lèi)型和面積。填表記錄每個(gè)擾動(dòng)類(lèi)型區(qū)的堆渣、開(kāi)挖面的坡長(zhǎng)、坡度和巖土類(lèi)型等基本特征以及攔渣工程、護(hù)坡工程和土地整治等水土保持措施的實(shí)施情況。如面積監(jiān)測(cè)采用手持式實(shí)時(shí)差分技術(shù)的GPS定位儀進(jìn)行，按擾動(dòng)類(lèi)型對(duì)調(diào)查區(qū)的堆渣、開(kāi)挖面等進(jìn)行分區(qū)，同時(shí)記錄調(diào)查點(diǎn)名稱(chēng)、措施名稱(chēng)、擾動(dòng)類(lèi)型和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)編號(hào)等，利用GPS手簿上記錄所測(cè)區(qū)域的形狀(邊界坐標(biāo))和面積，對(duì)棄土棄渣量進(jìn)行測(cè)量。

4.2.4 地面定位觀測(cè)

對(duì)不同地表擾動(dòng)類(lèi)型、侵蝕強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)，采用地面定位觀測(cè)，本項(xiàng)目主要采取非標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)、樁釘法和侵蝕溝樣方測(cè)量法。

4.2.5 DGPS監(jiān)測(cè)法

DGPS即差分GPS技術(shù)，可消除衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差等共同誤差，以及大部分的電流層延遲、對(duì)流層延遲等誤差。DGPS分外業(yè)測(cè)量和業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)處理，能精細(xì)地算出侵蝕量。外業(yè)測(cè)量只需手持儀器，沿著目標(biāo)檢測(cè)點(diǎn)區(qū)域的邊界移動(dòng)，記錄下數(shù)據(jù)；業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)處理將數(shù)據(jù)導(dǎo)出的CAD圖紙與原有的地形圖進(jìn)行復(fù)疊加，從而在計(jì)算機(jī)端掌握施工動(dòng)態(tài)和水土流失動(dòng)態(tài)情況。利用DGPS技術(shù)獲得的主要數(shù)據(jù)有：階段原地表擾動(dòng)變化面積、新增水土流失面積和損壞水土保持設(shè)施面積、挖填方數(shù)量、階段復(fù)雜重塑地貌侵蝕基本現(xiàn)狀[4]。

5 水土保持防治措施

根據(jù)不同施工區(qū)的特點(diǎn)，建立分區(qū)防治措施體系，在棄渣場(chǎng)、取土場(chǎng)等“點(diǎn)”狀位置，以擋墻、護(hù)坡、排水等工程為主；在路基、橋涵、隧道等“線(xiàn)”狀位置，以護(hù)坡工程措施為主，綠化措施為輔；在整個(gè)施工區(qū)等“面”上，以土地整治和綠化工程相結(jié)合，以期合理利用水土資源，改善生態(tài)環(huán)境。

5.1 路基防治區(qū)

分為路堤和路塹，根據(jù)邊坡穩(wěn)定與否，采取相應(yīng)的植物措施和工程措施，其中需特別注重排水工程等措施。

5.2 橋涵及改河地段防治區(qū)

以錐體護(hù)坡、河岸護(hù)坡為主，對(duì)改河地段易產(chǎn)生水蝕，形成不穩(wěn)定邊坡，在重力作用下可產(chǎn)生坍塌、滑坡現(xiàn)象，重點(diǎn)需要突出工程護(hù)坡、護(hù)岸等措施。

5.3 隧道防治區(qū)

隧道進(jìn)出口山體開(kāi)挖時(shí)，易形成局部坍塌，成為潛在的水土流失源，且隧道施工產(chǎn)生的棄渣，雨季極易產(chǎn)生水土流失，需采取植物措施和工程措施，并結(jié)合排水措施進(jìn)行防護(hù)。

5.4 取土場(chǎng)防治區(qū)

取土盡量取平，結(jié)合地方要求進(jìn)行復(fù)耕或恢復(fù)植被，此外，山體開(kāi)挖面根據(jù)開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定與否，需采取相應(yīng)的工程和植物措施，特別需關(guān)注后期土地整治及植被恢復(fù)措施。

5.5 棄土(渣)場(chǎng)防治區(qū)

棄土、棄渣場(chǎng)為松散堆墊體，其表面裸露，透水性強(qiáng)，不均勻沉降劇烈，在雨水及地表徑流的沖刷下，極易形成水蝕，此外，降雨入滲和裂縫灌水極易造成滑坡、泥石流等危害。因此，棄土(渣)場(chǎng)防護(hù)尤為關(guān)鍵，需以工程措施為先導(dǎo)，后期需關(guān)注土地整治及植被恢復(fù)等措施。

5.6 生活區(qū)防治區(qū)

站、段、所和生活區(qū)主要采取排水和綠化措施，以期達(dá)到良好的生態(tài)環(huán)境。

5.7 大臨工程(施工便道、料場(chǎng)、存梁場(chǎng)等)防治區(qū)

進(jìn)行及時(shí)的清淤排水，修建臨時(shí)攔擋等設(shè)施，防止水土流失范圍的擴(kuò)大。

6 監(jiān)測(cè)結(jié)果

通過(guò)監(jiān)測(cè)，本項(xiàng)目擾動(dòng)土地整治率為98.10%，水土流失總治理度為94.98%，土壤流失控制比為1.25，攔渣率96%，林草植被恢復(fù)率為99.20%，林草覆蓋率為29.97%。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，本工程對(duì)擾動(dòng)土地整治率、水土流失總治理度、土壤流失控制比、攔渣率、林草植被恢復(fù)率、林草覆蓋率6個(gè)方面指標(biāo)均達(dá)到方案防治目標(biāo)，本工程水土保持措施的布置有一定成效，隨著后期對(duì)水保設(shè)施的不斷維護(hù)，水土保持植物措施和工程措施將更好的發(fā)揮水土保持作用。

7 經(jīng)驗(yàn)及展望

鐵路工程建設(shè)項(xiàng)目具有線(xiàn)路長(zhǎng)、面積大、涉及擾動(dòng)類(lèi)型多、取土、棄方量大等特點(diǎn)，對(duì)其全面水土流失監(jiān)測(cè)存在一定困難。以往運(yùn)用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，具有一定局限性，需投入大量人力、物力。近期，隨著地理信息系統(tǒng)、遙感、無(wú)人機(jī)等先進(jìn)技術(shù)不斷被運(yùn)用到水土保持監(jiān)測(cè)中，水土保持監(jiān)測(cè)工作效率和監(jiān)測(cè)成果科技含量均得到了極大提高。

通過(guò)對(duì)線(xiàn)型工程建設(shè)項(xiàng)目的水土保持監(jiān)測(cè)分區(qū)、監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)方法以及水土保持防治措施等進(jìn)行的探討，為今后類(lèi)似線(xiàn)型建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)及水土流失防治提供參考。