线状工程如何开展水土保持监测

1、西南山区地形起伏较大，地势陡峻，地质地貌条件复杂多样，雨 量丰沛，水系发育，崩坡积体较多，区内生产建设活动易对地表 产生较大影响；线状生产建设项目线路长，跨越区域多，导致水 土流失的因素多，因此开展西南山区线状生产建设项目水土保持 监测难度大、要求高。本文以新建铁路重庆至万州客运专线（以下简称渝万铁路）为例，结合工程实际对水土保持监测分区、内容、方法和结果等进行了 探讨，重点介绍了低空无人机遥感技术、高分辨率卫星遥感技术 和激光三维扫描仪等高新技术手段，为西南山区同类项目水土保 持监测提供参考和依据。1项目概况渝万铁路建设区位于重庆市境内，项目区属于西南土石山区，线 路起于渝北区重庆北站，向东

2、北经江北区、长寿区、垫江县、梁 平区，至终点万州区万州北站。渝万铁路为新建铁路客运专线项 目，总投资273.83亿元，正线全长 247.407km，全线建设7座 车站，分别为长寿湖站、垫江站、梁平南站、万州北站、重庆北 站、复盛站、长寿北站；全线共设桥梁236座，长117.464km ，占线路总长的47.5% ;全线隧道共57座，长58.675km，占线 路总长23.7% ;桥隧比71.2%。沿线气候属亚热带湿润季风气候，雨量丰沛，年均降雨量1063mm，年均气温17 C左右。项目区属于长江流域，水系较 发育，跨越的主要河流有御临河、龙溪河、高滩河、苎溪河，土 壤主要是黄壤、黄棕壤、紫色土、冲

3、积土等，植被属亚热带湿润 常绿阔叶林。沿线区域水土流失以中度水力侵蚀为主，土壤侵蚀 背景值3400t/（ km2 ），容许土壤流失量 500t/（ km2 a ）。2监测分区及布点本工程划分为7个水土流失防治分区，即路基工程区、桥梁工程区、隧道工程区、站场工程区、弃渣场区、施工便道区、施工生 产生活区。监测分区按水土流失防治分区划分。批复的水土保持 方案布设8个监测点，实际监测时在此基础上又增加 4个监测点， 共计12个监测点，详见表1。监测分黑布设点位备注金进场区裁?7弁淹场M家沟弃浹场、 松林湾齐渣场,孙家清弃渣场站场匚程区万州北站方棗设汁CK223+266路堤边坡.CK159+750 深

4、路堑路基.CK 114+69（）软土路基桥梁TftK寸涎河双线大桥隧道匸程区排花洞隧道施工便道区CKSQ CX6O施便迫实际新增施工生产空活区洛硕梁场表1监测分区和监测点位3监测内容、方法和频次3.1监测内容（1）项目区水土保持生态环境变化情况，包括原地貌土地利用、建设项目扰动土地面积及防治责任范围、植被占压情况、取土（石、料）弃土（石、渣）动态监测。（2）项目区水土流失情况， 包括水土流失面积、 土壤侵蚀强度及 水土流失量、对下游和周边地区造成的危害及其发展趋势监测。（3）水土保持措施防治效果， 包括水土保持工程措施、 植物措施 和临时措施监测。其中，水土保持工程措施和临时措施监测包括实施数

5、量、质量、稳定性、完好率和运行情况以及拦渣保土效果， 水土保持植物措施监测包括不同阶段的林草种植面积、成活率、 生长情况及覆盖度和扰动地表林草自然恢复情况等。3.2监测方法针对本工程特点，除了传统的调查监测和实地量测等方法，监测 中还采用了高分辨率卫星遥感监测、低空无人机遥感监测和三维 激光扫描仪监测等高新技术监测手段。321高分辨率卫星遥感监测根据工程施工情况，分别获取项目区施工过程前（ 2012年）、施 工过程中（2013 2015年）和水土保持设施运行初期（2016年）不同时段遥感影像各 1期，分辨率达到米级。对项目实施整个过程的遥感影像进行处理，得到项目监测期的各 项数据，通过对比分析

6、，计算各类监测指标，得到水土保持动态 监测结果。监测对象为防治责任范围内各分区，成果数据包括各分区遥感影像、防治责任范围、位置、扰动面积、措施数量等。3.2.2低空无人机遥感监测对项目实施过程中和实施完成的航拍影像进行处理，得到项目监 测期的各项数据，通过对比分析，得到水土保持动态监测结果。如，弃渣场通过控制点进行空间插值获得数字高程模型，通过与原地形对比分析，获取弃渣量。低空无人机遥感监测影像精度要求一般控制在0.5m以下。监测对象为路基工程区、弃渣区、取土区、施工营地、施工场地等重 点区域。成果数据包括重点区航拍影像、长度、面积、数量、弃 渣方量等专题图。无人机遥感监测示意，如图1所示图1

7、无人机遥感监测示意323三维激光扫描仪监测 采用两期三维激光扫描仪数据，通过系统软件进行全彩点云数据 处理、三维实体模型分析以及三维实体点云叠加处理，得出扰动 面积、侵蚀量等数据。监测对象为路基工程区、典型开挖边坡和弃渣场区典型弃土、弃 渣边坡等重点部位。成果数据包括典型坡面影像图、三维模型、 水土流失量和土壤侵蚀模数。三维激光扫描仪监测示意，如图2所示图2三维激光扫描仪监测示意3.3监测频次 监测单位严格按照生产建设项目水土保持监测规程（试行）（2015年6月）要求对渝万铁路进行驻点监测，选择交通便利、 离建设单位和项目区较近的重庆市渝北区设立项目部，便于设备、档案的存储管理，保证监测频次。

8、一般部位每月监测1次，重点部位1015d监测1次，遇到特殊灾害性天气随时加测。弃渣场防治区作为项目重点监测对象，每月利用无人机航拍监测，做到数量和防治措施全覆盖，实现了弃渣场防治区的及时动态监 测。4监测结果4.1水土保持措施监测结果项目建设过程中各防治分区均布设了相应的工程、植物及临时措 施。其中，工程措施方面共实施混凝土排水沟194849m3，混凝土框架护坡310339m3 等；植物措施方面共实施喷混植生 169760m2，撒播草籽255.34hm2 等；临时措施方面共实施编 织袋挡护56380m3，土工布55436m2 等。总体来看，工程各区域实施的水土保持措施体系完善、布设合理,具体措

9、施情况详见表 2M丫对I点it朮和II心I节和椚板捞厲工“讪蛊l.HHi3V.T7 TTm NH:UK万菜瞬杆拝冰1MNH I 丹万838 w1整剽盖（护1A5B0m k L布17 HJ6 .修吋机視 lbr.liirxftWU hlf L IMO d*M 上 It 水押MI43mlflAt I 松 ft护Jft4 WmffiWMMH7ti J . I I ：. - I N7 i.tun P1 豔怪橫 i?. 15613klifcjbite25Wr.;i rir 1- IHXN . .1. i-fl- ri ：.5tw,KEBMIWeikhwi m3.柚卑 1C3 245fl $，C .92皿

10、!復期,上匸砸帖场r.fihi盘毎I.样水內山町I mW 1:事累护址$删*蛊1；利用曲t 1-74 fj m.比茁I卅忖冊I泄I fl Illi战17.:：山诃!i7J7JT-；kHl UlHIfscr .WlMi 祁 ttJWff IUS hm1. -.术M辛蛊F櫃应 L总浚槪車甜纽蛍門护if !i期詔. I TtiV JUOmllfc时机紗（ft W崔H kf IJ . . ,i;. I ?J -地拿用徉逬沁IE k舉宙朽昌曲墙血42M JI（崖土再厠A境（A22 Hi itt堡aU#2吐tt ,机涉池抽丁座址蚩154J7*加個良貳河1M4II m1皓I-HtSH:19 M* m離曲石價

11、挿水理59040分论 IH. tLWII15J67Fmfllt 17,33 7T ii?地童用生产HSJ,hd*轨坠仇惟耐.艇士嚴日忙霁；殆卅.1-eXK迎ifi匿曲术沟4懒5閒门（| S5.44 hfli3编哎堤特护HOBO mJ.n%h2M42 Hub*水帧方K JOOmS輸 llj汎砂權I业才匝播察脚把乩祷1胡.巒翩护!non J h. |卅表2水土保持措施工程量监测成果4.2水土流失量监测结果本工程地表扰动主要是项目建设区。根据监测结果，项目区产生土壤侵蚀量169486t ,其中工程施工期产生土壤侵蚀量159135t，主要为弃渣场区，土壤侵蚀量43095t ;试运行期产生土壤侵蚀量 1

12、0351t，重点为路基工程区，土壤侵蚀量2554t，具体结果详见表3。牠LU；fib2013 W20疋牛：度201 旳 Iff3016 耶 It小th2OI7-和计J7I41132B4&2K 25457 Wl1 34J211jy WM站场1OK3 165J 70J354g刚桥卑lftl5 1门口ID K410 194*1 MHyr?*H7I wyj)3 497Tltt11X15DI12?2546 434)17 IKM12 600昨腳41OT?Illi1 (MN2 IM45 154M1理逼界朋8 ?19hMH4加$24 5M1)|H利112 fi MM施匚坐产生常IX2 4072 77fi1 N

13、iJ10 3733J7S11nj11 42fi56邓r?IVJB55 351?roo10 351表3工程土壤侵蚀量统计4.3水土流失防治效果监测渝万铁路工程占地面积1261.5hm2,造成水土流失总面积1081.65hm2，水土流失治理面积 1051.7hm2。其中，水土保持 工程措施面积569.47hm2，水土保持植物措施面积 482.23hm2 ；扰动土地整治率 97.63%，水土流失总治理度 97.23%，拦渣率 100%，土壤流失控制比1.04，林草植被恢复率99.30%，林草覆 盖率 35.43%。工程水土保持措施运行良好，各项指标均达到了水土保持方案确定的水土流失防治目标，效果良好

14、。4.4监测结论工程建设期间，对建设区进行了大面积地表扰动，损坏了原地貌，占压了土地，加剧了人为水土流失。建设单位逐步落实各项水土 保持措施，对水土流失防治区内的水土流失进行了全面、系统的 整治。监测结果显示，建设单位完成了水土保持方案规定的各项防治任 务，工程各类开挖面、临时堆土、施工场地等得到及时整治，各 项措施水土保持效果逐渐发挥，水土流失得到有效控制，生态环 境得到维护和改善。5思考与讨论（1） 西南山区线状工程项目具有扰动面积大、周期长等特点，监 测难度大、要求高，传统水土保持监测技术手段无法满足新时期生产建设项目水土保持监测需要，应加大低空无人机遥感监测、 高分辨率卫星遥感监测和三维激光扫描仪监测等高新技术应用， 及时、准确、全面、客观地反映建设过程中的水土流失和水土保 持情况。（2）西南山区地势起伏大、雨水多，尤其是夏季暴雨