2022水土保持监测报告编写 (5) .doc

水土保持监测报告编写 水土保监测研究进展 摘要：在总结评价近几年来我国开发建设项目水土流失监测技术进展的基础上，指出建设项目水土流失监测的难点和不足，包括合理的监测频率难以确定，水土流失动力因子监测不深入和高新技术引入及应用不足；展望建设项目水土流失监测的发展趋势，为实际的水土保持监测工作提供一定的理论与实践指导。关键词：开发建设项目 水土流失 监测技术 随着经济社会的发展，各地各类开发建设项目造成的人为水土流失现象日益突出，加强开发建设项目水土流失的监测工作，已成为水土保持监测工作的一个重要方面。相比于自然状态下的水土流失发生发展过程而言，开发建设项目的水土流失具有突发性、强度高、危害大等特点，因此，在2002年发布实施的水土保持监测技术规程中，将开发建设项目水土保持监测单独列出，并对开发建设项目的水土流失监测技术、方法做出了原则规定。因此，进一步研究建设项目水土流失监测技术与方法，对指导实际工作，丰富水土保持监测理论与技术，具有十分重要的现实意义。 笔者在搜集我国近年来公开发表的相关文献资料的基础上，总结开发建设项目水土流失监测技术的进展，指出现有建设项目水土流失监测中存在的难点与问题，并分析未来开发建设项目水土流失监测技术的发展趋势，以期为指导实际工作提供一定的理论和实践参考。 1.开发建设项目整体状况 据“中国水土流失与生态安全综合科学考察”开展的开发建设项目调查统计，以“十五”期间建设项目为例说明，“十五”期间，我国共有开发建设项目76810个，占地面积达55218万hm2。 1.1行业分布特点 在各类开发建设项目中，城镇建设项目数量最多，达24727个，占总数的32%；其次是交通铁路行业，尤其是公路工程项目，总数为13229个，占总的17%；水利水电类项目和采矿类项目分别占12%和10%。以上4类建设项目共占开发建设项目总数的71%，其他行业建设项目数量较少，均在10%以下。建设项目占地面积排前3位的依次为：农林开发工程、公路工程和城镇建设项目，这3类项目占总占地面积的80%。 1.2时空分布特点20012005的5年间，各类开发建设项目数量依次为1068 1、1429 8、177 42、18356和15723个，数量上明显呈逐年增加的趋势。空间地域分布上，开发建设项目多集中在我国西部地区，占总数量的39%，中部10省份占32%，东部6省市占18%，东北3省占11%。这与我国相继实施的西部大开发和中部崛起战略的实施密切相关。 2.开发建设项目水土流失的特点 与自然状态下的水土流失相比，开发建设项目的人为水土流失表现出以下明显的特点： 1）水土流失发生时空的不均衡性。水土流失强度首先表现在建设区域内空间上分布的不均衡上，土石方挖填量大、地形地貌复杂、降雨集中的区域或者部位，水土流失强度大；扰动程度小、土石方挖填量小、地势平坦、降雨量小的地方，水土流失强度一般较小，新增土壤流失量一般不大。在时间上的不均衡性表现在，主体工程施工过程中，土石方施工阶段内，水土流失强度高，其他时期水土流失强度低；工程建设雨季施工期内水土流失强度大，干季施工水土流失强度小（但相应地风蚀程度会有所增加）。 2）水土流失的突发性与高危害性。自然状态下的水土流失，一般在原地貌上年复一年地发生，其强度一般不会发生特别大的变化。建设项目则不然，遭遇到暴雨、大风等外动力条件的时候，水土流失强度比原状态下成倍、成百倍，甚至成千倍地增加，突发性明显，故其危害性也大。 3）水土流失程度与工程施工组织存在密切关系。开发建设项目水土流失的发生与发展，除了受地形、地貌、降雨、地表物质组成等因素影响外，还与工程施工组织存在紧密的关系。一个科学合理的施工组织工艺、施工时序安排可以有效地降低人为水土流失的发生与发展。 3.近几年我国开发建设项目水土流失监测技术的发展 水土保持监测是定量调查与评价区域水土流失状况的重要基础工作，其监测评价结果可为制定水土流失治理规划、合理安排各项治理措施、有效分配有限的治理资金提供科学依据，也可为加强水土保持预防监督管理提供重要的基础数据。按照空间尺度的不同，水土保持监测类型可分为区域监测、中小流域监测和小区监测3类，其中，小区监测技术的发展历史最长，技术方法也最为成熟，同时，由于信息技术的飞速发展，以gis、rs、gps为主的新技术在水土保持监测中得到大量应用，推动了区域和中小流域监测技术的快速发展，尤其是相关模型与rs、gis的结合，已可以实现对区域和小流域水土流失状况的快速、定位、定量监测与评价。 开发建设项目水土保持监测包括防治责任范围动态监测、水土流失背景状况监测、水土流失影响因子监测、水土流失状况监测和水土保持措施效果监测5个方面。其中，第 1、 2、 3、5这4个方面的监测内容同常规水土保持监测内容相同，可采取同样的监测技术与方法，而对于水土流失状况的监测，常规的技术方法显然无法较为准确地掌握建设区域建设期内的实际水土流失情况，因此，不能采取常规的水土保持监测技术与方法。国内外对开发建设项目的土壤侵蚀问题的关注也比较早，但多偏重于对建设场地，尤其是矿山开采等场地的土壤侵蚀控制技术进行了较多的研究，对其侵蚀量的定量监测技术研究则很少。近几年，相关研究者和水土保持监测工作人员从开发建设项目人为水土流失机制与特点、建设项目水土流失监测实践等方面，对建设项目人为水土流失的监测技术与方法进行了研究与实践，取得了一定的进展。 3.1人为水土流失规律研究 针对城镇开发建设项目中弃土弃渣随意倾倒，由此产生的危害越来越突出的问题，孙虎等在野外调查的基础上，对城镇人为弃土的流失规律进行了研究。他们将黄土高原地区城镇建设中的人为弃土堆积归类为新生斜坡型、陡坡增长型、新生台地型和洼地迭加型等4类人为堆积微地貌。采取人工降雨实验的方法，对各种类型的人工微地貌水土流失规律进行研究，结果表明：在短历时、高强度降雨条件下，人为弃土斜坡土壤侵蚀量是裸露撂荒坡的1017612123倍，坡面细沟侵蚀量所占比重较大，其侵蚀产沙与阵雨产流历时具有幂函数或对数函数关系。张丽萍等对工程建设增加坡面系统的潜在侵蚀能力进行了初步的研究，认为工程建设破坏了原坡面系统，由此增加的潜在侵蚀能力不可忽视。我国一些学者对线型建设项目，尤其是铁路工程建设中产生的水土流失规律进行了初步研究。奚成刚等采取模拟降雨方法，对铁路路堑边坡的产流产沙进行了研究，认为：铁路路堑边坡产流过程为超渗产流，水分入渗特征受坡面土质影响大，呈指数或者对数函数变化；产流随时间服从二次函数变化；坡面产沙其含沙率的变化存在增长减少稳定的过程，含沙量与单位产沙量随着时间呈三次函数变化；含沙率主要受坡面土壤特性的影响，与单位时间的径流量无关。许兆义等对铁路路基在退水阶段产沙产流对小流域径流和产沙的影响进行了研究，结果表明：由于铁路建设阻断了小流域正常的排水通路，使得小流域中的径流发生转向，其退水曲线发生变化；铁路路堤通过区域，即使在降雨结束以后，仍然是产沙的主要地区，路基的渗流将引起次水土流失，为铁路路基的水土保持防护措施设计提供了理论基础。杨成永等采取人工降雨和天然降雨实测方法，对秦沈铁路专线路基边坡的水土流失规律进行研究后发现：路基边坡主要侵蚀形式是沟蚀，沟蚀量比面蚀量大得多，而降雨量与路堤顶面宽度则是两个主要的侵蚀影响因子。孙飞云等通过对北同蒲增建二线改造工程的实例监测研究发现，由于砂浆脱落和片石开裂等原因导致铁路建设中的水土保持工程失稳现象是增加产沙量的又一途径。 史东梅在对XX市已建、在建和拟建的高速公路工程进行了实地调查、量测的基础上，对高速公路建设工程的人为加速侵蚀环境及水土流失特征进行了系统的分类研究，将侵蚀环境分为侵蚀动力系统、侵蚀对象和侵蚀地貌单元3个子系统。水土流失空间上呈离散型点、线状分布，时间上与主体工程施工进度具有高度同一性；原地面角、边坡角、自然安息角是以挖损地形和堆垫地貌为主的人工边坡系统水土流失的关键控制因素；分析了高速公路建设沿线环境敏感区的类别与特点，提出要加强公路沿线不良地质结构地段对水土流失的影响研究。对其他类型的开发建设项目人为水土流失规律进行的研究较少。 3.2实用监测技术与方法 在水土保持监测技术规程中提出了小区观测、控制站观测、简易坡面量测法、调查监测法、遥感监测法等几种开发建设项目水土流失监测技术与方法。然而，在工程建设过程中，由于地貌变化迅速，有时无法布设小区观测设施，布设控制站又缺少实际的地形条件，而遥感监测方法不仅技术条件需求高，而且分辨率适合的遥感图像价格也很昂贵，故在实践中应用较多的是调查监测法和简易坡面量测法。近几年，在监测技术规程基础上，水土保持监测工作者于实践中探索出了一些实用的水土流失监测技术与方法，对开发建设项目水土保持监测技术规程起到了发展、充实的作用，同时也有助于指导实际工作。 3.2.1巡查监测法张卫等基于线形开发建设项目的施工与水土流失特点提出了线路巡查、实地量测的方法，称为巡查监测法。巡查监测法要求从工程奠基开始，首先测定监测范围内的侵蚀背景值，以后随着工程的进展，采取一定的频率进行动态监测，该方法的关键是要设计出科学合理的野外巡查记录表格。表格记录内容要能分析出建设期内各防治分区的水土流失变化动态，因此需要表格中各监测指标项目齐全、逻辑合理、容易填写操作。同时，该方法的应用仍需要配合一定的地面定位监测技术的支持。巡查监测法多为公路、堤防、铁路等为主的线型开发建设项目监测所采用，需要进一步规范调查表格。表格设计要求既能考虑到建设项目的共同特点，又能做到兼顾不同项目的个性特点。 3.2.2地表扰动类型监测法 郭新波等在东深供水工程水土保持监测过程中，提出了开发建设项目地表扰动类型的概念，并将工程建设过程中扰动地表类型分为有危害扰动和无危害扰动2类，采取一点多方法比较和多点监测综合方法确定各类型的单雨次、单月、每季和年均侵蚀强度，再根据gps等工具测量的各扰动类型的面积和范围，实现对工程建设防治责任内的水土流失的估算。该方法颇具新意，最主要的是该监测方法解决了工程建设过程中因人为地貌变化迅速，使得定位监测手段无法布设的问题，现在的问题变成了：一是合理划分扰动类型，二是科学地确定各类型在各种降雨条件下大致的侵蚀强度，而微地貌变化的形态与范围和区域降雨资料则是比较容易测定和得到的。该法在实施过程中，主要是采取人工模拟降雨的方式，观测、采集各种地表扰动类型下的侵蚀强度，用以估算建设区内的水土流失量，故在推广应用中，还应该考虑不同地区土壤或者地表裸露物质的不同特性、区域降雨雨型的不同等因素，综合比选或者采取实际的观测资料确定侵蚀强度，从而才能做到比较准确地估算水土流失量。 3.2.3测钎法 侯琳等针对公路建设工程路基边坡水土流失监测，提出了测钎法。测钎法原理与水土保持监测技术规程中的简易水土流失观测场监测中的钢钎法原理相同，同坡面标桩法测定水土流失量原理与方法亦相同，只是采取的材料不同而已。此法较为实用，但主要指对坡面面蚀量的测算，对沟蚀量测算不准确。采取该方法进行观测时，一要考虑人工坡面的自然沉降，否则会造成很大的误差，因为新生堆土体均存在沉降的问题；二是必须同时采取其他方法量测坡面沟蚀量，因为根据已有研究人工堆垫地貌的侵蚀形态中，浅沟侵蚀占主导地位，面蚀量相比而言则较小。 3.2.4侵蚀沟体积量测法 侵蚀沟体积量测法虽然未写进水土保持监测技术规程里，但却是在实际工作中采取最多的方法之一。因为开发建设项目人为水土流失的重点为各种人工堆填微地貌和开挖边坡等，在这些部位，侵蚀产沙以沟蚀量为主，面蚀量为辅，因为降水在极为松散的物质条件下，下渗速度快，土壤水分很快饱和而形成产流，浅沟侵蚀形态快速形成。为了量测坡面的沟蚀量，以侵蚀沟体积量测法为主，坡面沟蚀量量测方法被提出，此法是采取在坡面上、中、下几个典型位置处布设一定数量的断面，详细量测各断面的侵蚀沟的沟深、沟宽和条数等，以综合计算坡面的浅沟侵蚀量。侵蚀体积回填法本质上也属于此种方法的延伸，但测量值较此法更为精确。 3.3新技术应用的探索 虽然以3s技术为主的信息技术在水土保持行业中得到了广泛应用，但在开发建设项目水土流失监测中，除了gps技术应用较为普遍，其他技术应用仍然较少。一方面有业务人员的技术水平限制问题，同时也存在诸如费用、建设项目区域范围小等条件的约束。黄河流域水土保持监测中心在将新技术应用于生产建设项目水土保持监测中做了有益的探索。该站利用遥感技术，以1987年、1997年tm影像和2004年spot5卫星影像，完成“神府东胜XX县区水土保持遥感监测”，分析了监测区各年代的植被覆盖度、侵蚀和水土保持措施的动态变化情况。淮河流域水土保持监测中心站和XX省水土保持监测总站在实际的监测过程中使用了先进的测距、测坡设备（激光测距仪），解决了实际监测过程中测距、测坡的难题，大大提高了工作效率，但该设备在应用过程中，缺少对设备测量误差的检验与纠正。 4.开发建设项目水土流失监测技术难点与不足4.1合理的监测频率难以确定 按照水土流失观测原理，必须针对每一次降水过程开展观测，但对现阶段而言，建设项目的监测尚难以做到以上要求，因此无论是在水土保持方案编制，还是具体开展工作时，一般要对监测实施方案中提出一个初步的监测频率，以满足工作需要。然而，针对建设项目施工过程中快速变化的人为堆垫地貌状态，选择什么样的监测频率是合理的，怎样作到用最少的监测成本达到监测成果所需要的精度，这可能是从事监测工作最为困扰的问题之一，因为水土保持监测不同于水土保持监理工作，可随时驻在建设工地。从许多大型工程的水土保持监测实例来看，有的监测频率可能远未有达到监测数据精度要求的频率，但究竟增加到多大的频率合理，则是监测技术上的一个难点。 4.2水土流失动力因子监测不深入 尽管开发建设项目水土流失有其自身的特点，但降雨、径流、风力等自然因素作为其动力因子却是普遍的规律。然而，在实际的监测过程中，对侵蚀动力因子的监测则显得不够深入。如在现有的监测指标中，反映降雨侵蚀动力的因子多以日雨量、月雨量、年雨量和水文气象统计的时段雨强（如24h最大雨量、最大次雨量等）出现，并不能真实地反映侵蚀动力对所产生的水土流失量的定量影响。已有研究表明，水土流失量同降雨动力的关系与降雨侵蚀力（风蚀动力不包括在内）这个指标更为密切。也就是说，同样的雨量，由于其降雨雨型的不同，会造成降雨原动力的大小相差很大，而这种降雨侵蚀动力的不同又会反过来导致发生的水土流失量明显不同，如地表扰动类型监测法的应用过程中，同一扰动地貌类型，在不同地区，即使是相同的降雨量、相同的地表物质，采取的侵蚀强度指标也应该会有较大的不同；因此，在建设项目水土流失监测过程中可适当地引用我国各地相关的侵蚀动力因子（如降雨侵蚀力）研究成果，深入细致地分析工程建设造成的水土流失成因。 4.3高新技术引入及应用不足 与自然水土流失监测在各个尺度上监测技术方法相比，建设项目水土流失监测的发展历程较短，且目前更多地是靠行政监督在促进监测工作的开展，因此新技术的引入与应用较弱。今后应该注重gis、rs等技术的适当引进与应用，提高监测工作效率与技术水平；建立各个层次上的建设项目水土流失监测控制网络、基本数据库等，做到新建项目能及时开展监测，扩大监测覆盖面。 5.开发建设项目水土流失监测技术展望开发建设项目水土流失监测的目的是为了全面了解建设过程中人为水土流失产生的面积、流失量及其产生的危害，为建设项目水土流失防治措施科学设计提供技术基础，为建设项目水土保持方案的检查落实、监督检查提供技术依据；因此，建设项目水土流失监测技术与方法应该向简易、实用、快速、准确4个方面发展。除规范规程中已有的技术与方法和文中介绍的以上方法外，水土保持监测管理部门和有关科学研究单位应该重视加强建设项目人为水土流失的监测，加大对建设项目水土流失监测技术的研究与攻关。 内容总结（1）水土保持监测报告编写 水土保监测研究进展 摘要：在总结评价近几年来我国开发建设项目水土流失监测技术进展的基础上，指出建设项目水土流失监测的难点和不足，包括合理的监测频率难以确定，水土流失动力因子监测不深入和高新技术引入及应用不足（2）3.2.3测钎法 侯琳等针对公路建设工程路基边坡水土流失监测，提出了测钎法