淺議新建中衛(wèi)至蘭州鐵路甘肅段水土保持監(jiān)測

劉雪峰

甘肅江河水利工程建設(shè)有限公司，甘肅蘭州 730000

新建中衛(wèi)至蘭州鐵路甘肅段北起寧夏甘肅兩省交界處，向南經(jīng)白銀市平川區(qū)、靖遠(yuǎn)縣、白銀區(qū)及蘭州市皋蘭縣、蘭州新區(qū)，自蘭州樞紐西端利用中川城際引入蘭州西站，為高速鐵路，雙線，電力牽引，旅客列車速度目標(biāo)值250km/h，是我國“八縱八橫”鐵路網(wǎng)京蘭通道的重要組成部分。新建中衛(wèi)至蘭州鐵路甘肅段正線全長173.458km，蘭州新區(qū)聯(lián)絡(luò)線左線長度8.819km，蘭州新區(qū)聯(lián)絡(luò)線右線長度6.300km，白銀南動車走行線長1.949km，蘭州樞紐配套工程線路總長22.20km。中蘭客專的建成，將加快形成我國西北地區(qū)連接華北、東北地區(qū)的便捷快速客運通道，可成為京蘭客專的重要組成部分，同時承擔(dān)著沿線城市間的城際快速客流，具有網(wǎng)絡(luò)和城際雙重功能，也是“一帶一路”戰(zhàn)略發(fā)展核心區(qū)域內(nèi)的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，是一條區(qū)際性客運專線。

項目沿線經(jīng)過中低山丘陵區(qū)，包括黃河河谷階地區(qū)、山前及山間沖洪積平原區(qū)、低中山區(qū)，黃土梁峁區(qū)及寬谷區(qū)地貌單元。項目區(qū)干燥少雨，多風(fēng)沙，夏季炎熱，冬季寒冷，晝夜、四季溫差大，降雨集中，蒸發(fā)強烈，屬中溫帶干旱和半干旱氣候區(qū)，年平均降水量176.5～319.6mm。線路所經(jīng)區(qū)域土壤主要以黃綿土、灰鈣土和黑爐土等為主；植被為溫帶荒漠植被，沿線林草覆蓋率為10～15%。線路所經(jīng)區(qū)域為甘青寧黃土丘陵國家級水土流失重點治理區(qū)，水土流失類型以水力侵蝕為主，侵蝕強度為中度。

1 水土保持監(jiān)測目的及原則

新建中衛(wèi)至蘭州鐵路甘肅段水土保持監(jiān)測的目的是通過采取多種監(jiān)測方法與手段，對項目建設(shè)過程中水土流失的成因、水土流失強度、對建設(shè)項目周邊的影響與水土保持措施防護(hù)效果等進(jìn)行動態(tài)觀測，分析項目建設(shè)過程中存在的水土流失問題以及各項水土保持措施的防治效果，發(fā)現(xiàn)問題及時向建設(shè)單位提出整改意見，或通過水行政主管部門向建設(shè)單位提出整改意見，由建設(shè)單位通過施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、質(zhì)檢單位對水土保持方案的實施作出必要的調(diào)整，達(dá)到保護(hù)水土資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的，最終促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。

新建中衛(wèi)至蘭州鐵路甘肅段水土保持監(jiān)測的目的主要是從保護(hù)水土資源、維護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)等角度出發(fā)，采用多種技術(shù)手段和監(jiān)測方法，對項目建設(shè)過程中水土流失的影響因子、水土流失強度、影響范圍與水土保持措施防護(hù)效果等進(jìn)行動態(tài)觀測和分析，反映項目建設(shè)過程中存在的水土流失問題與隱患，驗證工程采取的水土流失防治措施的有效性和安全性，發(fā)現(xiàn)問題及時通過水行政主管部門向建設(shè)單位提出整改意見，由建設(shè)單位通過施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、質(zhì)檢單位對水土保持方案的實施作出必要的調(diào)整。

本項目主要根據(jù)批復(fù)的水土保持方案，根據(jù)項目區(qū)實際勘察情況，依照不同侵蝕類型確定監(jiān)測工作的重點區(qū)域，設(shè)置地面觀測點，配備觀測設(shè)施，進(jìn)行新建中衛(wèi)至蘭州鐵路甘肅段水土保持監(jiān)測。在監(jiān)測過程中，主要堅持全面調(diào)查與重點突出相結(jié)合；地面觀測與遙感監(jiān)測相結(jié)合；定點監(jiān)測與巡查相結(jié)合及實際調(diào)查與模型分析相結(jié)合的原則對項目區(qū)自然環(huán)境，水土流失因子、類型、強度、程度及其危害，水土保持工程措施防治效果，植被恢復(fù)狀況及其改善生態(tài)環(huán)境等進(jìn)行全面監(jiān)測。

2 水土保持監(jiān)測范圍和防治分區(qū)

水土保持監(jiān)測范圍，應(yīng)與開發(fā)建設(shè)項目水土保持方案報告書確定的水土流失防治責(zé)任范圍一致[1]。根據(jù)鐵路建設(shè)項目水土流失特點及水土保持監(jiān)測要求，監(jiān)測范圍包括工程建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)。工程建設(shè)區(qū)是指開發(fā)建設(shè)項目的征地范圍和土地使用管轄范圍，包括永久用地和臨時用地；直接影響區(qū)指項目建設(shè)區(qū)以外，由于開發(fā)建設(shè)活動可能造成的水土流失及其危害的區(qū)域[2]。

按照批復(fù)的《新建中衛(wèi)至蘭州鐵路水土保持方案報告書》（報批稿），新建中衛(wèi)至蘭州鐵路甘肅段水土流失防治責(zé)任范圍為2042.88hm2，其中項目建設(shè)區(qū)95.25hm2，直接影響區(qū)533.47hm2。根據(jù)工程建設(shè)特點和項目組成，結(jié)合工程施工區(qū)布局，將項目劃分為8個防治分區(qū)，分別為路基工程區(qū)、橋涵工程區(qū)、站場工程區(qū)、隧道工程區(qū)、棄土（渣）場區(qū)、取土場區(qū)、施工營地區(qū)及施工便道（線）區(qū)。

3 監(jiān)測內(nèi)容與時段

3.1 監(jiān)測內(nèi)容

本項目是一條區(qū)際性客運專線，線路較短，但是沿線所經(jīng)地貌單元較多，地形地貌復(fù)雜，跨越區(qū)域引發(fā)水土流失的因素多，水土流失特征隨時間的變化具有階段性，施工過程中動土（石）量大，是一類水土流失嚴(yán)重、流失類型多樣、防治措施復(fù)雜的大型工程，水土保持監(jiān)測內(nèi)容和方法必須依據(jù)其水土流失特點和防治措施內(nèi)容來定。

（1）施工準(zhǔn)備期。在工程施工之前，結(jié)合項目區(qū)的實際情況，對水土保持監(jiān)測范圍的地形地貌、地面組成物質(zhì)、植被、氣象、水文、土地利用現(xiàn)狀、水土保持措施與質(zhì)量、水土流失狀況等基本情況進(jìn)行調(diào)查，掌握項目建設(shè)前水土流失背景狀況。

（2）工程建設(shè)期。工程建設(shè)中水土保持監(jiān)測采取定點地面觀測和實地調(diào)查為主。定點監(jiān)測主要監(jiān)測水土流失量、水土保持措施及其效益，以此分析掌握各防治分區(qū)的侵蝕強度與水土保持措施防治效果；宏觀調(diào)查監(jiān)測的內(nèi)容主要包括施工擾動范圍內(nèi)水土流失狀況、水土保持設(shè)施實施和運行情況以及水土保持防護(hù)措施的調(diào)水保土、生態(tài)效益。新建中衛(wèi)至蘭州鐵路甘肅段監(jiān)測的內(nèi)容包括工程建設(shè)進(jìn)度、擾動范圍、水土流失災(zāi)害及危害、水土流失成因、水土保持措施實施情況及重大水土流失事件等。

（3）試運行期。在工程運行期，各項開挖擾動已經(jīng)結(jié)束，水土保持措施基本完成。因此，該階段主要對水土保持防治措施的數(shù)量和質(zhì)量、林草的生長情況、成活率、保存率、植被覆蓋率、工程措施的穩(wěn)定性、完好程度和運行情況、已實施的水土保持措施控制水土流失量、提高攔渣率、改善生態(tài)環(huán)境等效益進(jìn)行監(jiān)測。

再來時,林小敏的額上沁滿了汗珠。盧一平看出,她是把送報紙和打掃衛(wèi)生的活,一口氣全干了。林小敏站在對面,身體微微起伏著。這時候,盧一平本來有別的事情了?？墒?看她無助的樣子,盧一平還是把手頭的事暫時擱下了。

3.2 監(jiān)測重點區(qū)域

監(jiān)測重點區(qū)域主要指侵蝕地貌類型變化程度較大、與人類活動關(guān)系密切的區(qū)段。根據(jù)項目類型，結(jié)合水土保持監(jiān)測要求，通過對項目區(qū)地形地貌、氣象水文、土壤植被、水土流失以及擾動類型等進(jìn)行對比分析，確定路基工程區(qū)、橋涵工程區(qū)，棄土（渣）場和取土場是水土保持監(jiān)測的重點區(qū)域。

3.3 監(jiān)測時段與頻次

以水土保持監(jiān)測規(guī)程為依據(jù)，結(jié)合工程建設(shè)情況及監(jiān)測委托時間，確定監(jiān)測時段為6.5年（2017年7月～2023年12月）。本項目在全面巡查的基礎(chǔ)上，對施工準(zhǔn)備期各個防治區(qū)的背景值進(jìn)行1次監(jiān)測；對施工期項目區(qū)重點地段的水土流失進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，水土流失面積每季度1次；水土流失量、取土（石、料）、棄土（石、渣）量每月定期1次，當(dāng)遇到24h降雨量≥25mm或者風(fēng)速≥17m/s時，增加監(jiān)測次數(shù)；遙感監(jiān)測施工期每年不少于1次；臨時堆放場每月監(jiān)測記錄1次；工程措施及防治效果每月監(jiān)測記錄1次，植物措施生長情況每季度監(jiān)測記錄1次，臨時措施每月監(jiān)測記錄1次。

4 主要監(jiān)測方法

4.1 調(diào)查監(jiān)測

調(diào)查監(jiān)測是指對建設(shè)項目進(jìn)行定期調(diào)查，結(jié)合地形圖，采用GPS定位儀，進(jìn)行現(xiàn)場實地勘測，同時利用照相機、皮尺、標(biāo)桿等監(jiān)測工具，按照施工標(biāo)段、工程類型區(qū)記錄地表擾動類型、面積等基本特征以及水土保持工程、植物、臨時措施實施情況。

（1）面積監(jiān)測：本工程主要對渣場、站場、施工營地等較為集中的區(qū)域采取手持GPS進(jìn)行定位監(jiān)測，通過GPS記錄區(qū)域的形狀及面積；

（2）土石方監(jiān)測：工程挖填方數(shù)量及各施工階段產(chǎn)生的土石方量監(jiān)測主要通過實地情況調(diào)查、地形測量，對比設(shè)計文件資料進(jìn)行核實；路基路塹挖填方邊坡及取土場、棄渣場的高度（深度）、坡度等采用地形測量法，取棄土（渣）量采用全站儀進(jìn)行實地測量；

（3）植被監(jiān)測：植被監(jiān)測是該工程重要指標(biāo)之一。通過對林草地的植被覆蓋度的調(diào)查觀測情況，分析說明項目區(qū)沿線立地條件、植物群落生態(tài)特征、生物量指標(biāo)等。林地郁閉度和草地蓋度采用標(biāo)準(zhǔn)樣地進(jìn)行測算，林地覆蓋度采用樹冠投影法，草地覆蓋度采用針刺法。標(biāo)準(zhǔn)樣地樣方規(guī)格為：喬木林20m×20m、灌木林10m×10m、草地2m×2m，均為投影面積。

林地郁閉度、草地蓋度和類型區(qū)林草的植被覆蓋度計算公式分別為：

式中：D —林地的郁閉度（草地的蓋度）；C—林草植被覆蓋度（%）；fd—樣方面積樣方樹冠（草冠）投影面積—類型區(qū)總面積（hm2）。F

4.2 地面觀測

（1）簡易水土流失觀測場法。簡易水土流失觀測場法又稱測釬法，在選定的監(jiān)測點，布設(shè)簡易的土壤侵蝕觀測場，每處布設(shè)平行觀測點3處，每處測釬布設(shè)密度9根/處，將直徑0.5cm，長度60cm，釘帽上涂有紅漆并編號的測釬，沿鉛錘方向插入坡面，按網(wǎng)格狀設(shè)置，根據(jù)坡面面積，測釬間距1～3m。布設(shè)后定期觀測測釬出露情況，計算土壤侵蝕深度和土壤侵蝕量。計算公式采用：

（2）沉1沙00池0法。對于周邊匯水面積較小，有集中出口的地方，可采用沉沙池法進(jìn)行侵蝕量監(jiān)測。按照設(shè)計頻次或在每次降雨后通過測量沉沙池的4個角及中心位置的泥沙厚度，及泥沙容重，以此推算土壤流失量。沉沙池的規(guī)格根據(jù)控制的集水面積、降雨強度、泥沙顆粒等確定，一般修建在坡面下方、堆渣體坡腳的周邊、排水溝出口等部位。沉沙池法侵蝕量計算公式如下：

4.3 遙感監(jiān)測

在現(xiàn)階段，遙感監(jiān)測已成為開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測的常用手段，借助GIS和RS軟件，對遙感信息進(jìn)行解譯，并對其進(jìn)行推理、判斷的一種新型監(jiān)測技術(shù)。遙感監(jiān)測步驟為：

（1）準(zhǔn)備工作。通過現(xiàn)場定位，確定項目區(qū)坐標(biāo)，收集1：10000地形圖、SPOT或TM影像以及與本項目有關(guān)的其他資料；

（2）結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，采用高精度GPS儀進(jìn)行定位，對項目區(qū)土地利用狀況、植被覆蓋度等地理信息，在地形圖上進(jìn)行粗略勾繪；

（3）借助GIS和RS軟件，進(jìn)行地物分類，通過地形圖與影像的疊加，提取坡度因子，利用現(xiàn)場調(diào)查的植被覆蓋度信息，進(jìn)行圖斑勾繪和侵蝕等級判定，并根據(jù)地物類型和地表組成、坡度確定土壤侵蝕強度及分布狀況。

4.4 水土流失防治效果監(jiān)測

水土流失防治效果監(jiān)測主要采用實地調(diào)查、抽樣調(diào)查和核算方法相結(jié)合的方法對水土流失防治措施的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，包括工程措施的穩(wěn)定性、完好程度、運行情況；植物措施的苗木成活率、保存率和生長情況及覆蓋度以及挖、填方邊坡的防護(hù)及穩(wěn)定情況等。同時根據(jù)實地調(diào)查及設(shè)計資料分析，分類型統(tǒng)計水土保持工程、植物措施面積、永久建筑面積及擾動地表面積，各類型區(qū)的土壤侵蝕量等監(jiān)測資料，計算6大指標(biāo)，分析評價水土流失防治效果。

5 結(jié)語

綜上分析，線路所經(jīng)區(qū)域為甘青寧黃土丘陵國家級水土流失重點治理區(qū)，屬中度水力侵蝕區(qū)。根據(jù)建設(shè)項目類型，結(jié)合項目區(qū)自然條件及水土流失特點，選用調(diào)查監(jiān)測、地面監(jiān)測和遙感監(jiān)測3種方法開展本項目水土保持監(jiān)測工作，為項目的水土保持工作提供技術(shù)指導(dǎo)。