郭 進，趙英天，嚴冬春，李 杰

(1.四川省電力設計院，成都，610072；2.中國科學院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所，成都，610041；3.遂寧市環(huán)境保護局，四川遂寧，629209)

生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測實踐與方法探討

郭 進1，趙英天1，嚴冬春2，李 杰3

(1.四川省電力設計院，成都，610072；2.中國科學院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所，成都，610041；3.遂寧市環(huán)境保護局，四川遂寧，629209)

點多、量大、面廣是生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作最大的特點。作為重要的過程控制手段，生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作貫穿項目建設始終，對推動水土保持方案落實和水土流失防治具有積極的促進作用。本文分析評價了生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作開展現(xiàn)狀；探討了監(jiān)測工作面臨的困難、問題和不足；結合監(jiān)測實踐，利用輕小型低空無人機遙感技術，開展了生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測新技術嘗試與探索。

水土保持監(jiān)測 技術方法 無人機遙感 生產(chǎn)建設項目

1 概述

生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測，指在具有特定自然因素和社會經(jīng)濟條件的一定區(qū)域(或位置)內，針對生產(chǎn)建設活動所引起的擾動，以及由此造成的水土流失及防治措施與效果開展定性或定量的記錄與評估[1]。承擔監(jiān)測工作的機構，須配備一定數(shù)量的監(jiān)測專業(yè)技術人員，以水行政主管部門批復的水土保持方案及工程相關設計文件為依據(jù)，根據(jù)項目特點和需要實行駐點、分區(qū)開展監(jiān)測。線型工程以調查為主，輔以必要的定位觀測；點型工程采用樣地調查和地面定位觀測相結合的方法；大面積、長距離、跨省區(qū)的特大型項目，可采用遙感手段進行監(jiān)測。監(jiān)測內容主要包括水土流失因子、水土流失狀況、水土流失危害、水土保持措施、水土保持效果等五方面。

生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作最大的特點表現(xiàn)為點多、量大、面廣。據(jù)統(tǒng)計[2]，2015年全國共計審批生產(chǎn)建設項目水土保持方案29635個，其中部審級項目258個，涉及水土流失防治責任范圍3117km2；省級及以下項目29377個，涉及水土流失防止責任范圍10416.72km2。項目批復立項數(shù)量不斷增多，水土保持監(jiān)測工作任務繁重，當前生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作也暴露出一些問題和不足。筆者根據(jù)長期監(jiān)測實踐，在生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測現(xiàn)狀分析評價的基礎上，對監(jiān)測工作開展面臨的困難展開討論，并就監(jiān)測工作未來趨勢和無人機遙感監(jiān)測新技術應用進行了探索和嘗試。

2 生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作現(xiàn)狀評價與分析

2.1 “三同時”制度落實不到位

據(jù)水土保持“三同時”制度要求，生產(chǎn)建設項目水土保持設施，應當與主體工程同時設計、同時施工、同時投產(chǎn)使用；生產(chǎn)建設項目竣工驗收，應當驗收水土保持設施，生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作應與主體工程同步開展。但在項目實際實施中，水土保持“三同時”制度普遍得不到落實，水土保持后續(xù)設計缺失，設計深度多停留在可研水保方案批復階段；缺乏事中監(jiān)督監(jiān)測；相關變更手續(xù)得不到落實；業(yè)主落實監(jiān)測工作滯后，有些是后補，違背了“三同時”制度的初衷，造成了不可逆的水土流失危害。

生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作應予以高度重視，充分發(fā)揮其監(jiān)督監(jiān)管功能。首先，建設單位須嚴格落實水土保持“三同時”制度，項目開工前落實水土保持監(jiān)測機構；其次，施工、監(jiān)理單位，需做好施工詳細記錄，采集影像資料，存檔備查；再次，監(jiān)測單位，要制定切實可行的監(jiān)測實施方案，依據(jù)水土保持設計文件定期開展監(jiān)測，對不滿足水土保持要求的環(huán)節(jié)提出整改、補充和完善意見，監(jiān)測成果定期上報。據(jù)水利部辦公廳《關于進一步加強生產(chǎn)建設項目水土保持設施驗收工作的通知》(辦水?！?016〕227號)，未依法依規(guī)開展水土保持監(jiān)測的行為被視為水土保持設施驗收不合格，故技術評估單位開展項目驗收評估時，無論驗收級別，均須不同程度反映該項目水土保持監(jiān)測工作開展情況。

2.2 角色被弱化、違規(guī)事件頻發(fā)

生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作角色被弱化、開展滯后、監(jiān)測方案實施不到位、補報監(jiān)測報告情況普遍存在。究其原因，或業(yè)主委托不及時、監(jiān)測工作開展滯后，或監(jiān)測費用偏低、監(jiān)測單位工作不負責，也有監(jiān)測單位技術力量薄弱、實施力度不夠的客觀因素。生產(chǎn)建設項目在施工建設期，項目區(qū)擾動頻繁、強烈，期間水土流失事件爆發(fā)集中、強度較高，水土流失危害隱患較大。因此，水土保持監(jiān)測工作應在工程開工之際介入，且與主體工程一并全程開展，以便及時宣傳水土保持理念，規(guī)范施工行為；督促水土保持措施落實到位，尤其是臨時措施，確保措施布設及時、進度適宜，點位合理，措施種類、數(shù)量、質量滿足設計要求，水土流失防治有效；第一時間發(fā)現(xiàn)水土流失安全隱患，為主體工程安全及施工人員人身及財產(chǎn)安全提供保障；加強生產(chǎn)建設項目事中事后水土保持監(jiān)督檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題、提出整改、定期向水行政主管部門上報，以便提出完善意見，避免出現(xiàn)“未變更先施工”、“先破壞后治理”的違法行為，有利于防止水土流失，為項目竣工驗收提供有利條件。

3 生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作面臨的困境

3.1 監(jiān)測范圍不固定、監(jiān)測點布設困難

水土保持監(jiān)測范圍的界定，是在全面分析開發(fā)建設項目水土保持方案及后續(xù)設計文件的基礎上，通過實地調查確定。通常依據(jù)水土流失防治責任范圍確定，監(jiān)測范圍不得小于、也不得偏離方案確定的防治責任范圍，且經(jīng)審批機關或有關部門確認變更調整后的水土流失防治責任范圍仍可作為監(jiān)測范圍。生產(chǎn)建設項目實際擾動范圍時效性強，實際工作中發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測范圍不固定，施工時段不同，監(jiān)測范圍大小變化，且重點監(jiān)測區(qū)域頻繁轉移；永久占地面積變化波動、臨時占地面積此消彼長，由此造成水土保持監(jiān)測范圍不固定、頻繁移動或變化；監(jiān)測工作的開展，經(jīng)常要根據(jù)項目施工進度，每個時段界定監(jiān)測范圍；監(jiān)測樣點、測區(qū)布置困難，隨擾動占壓區(qū)域遷移而流動布設，易遭受自然、人為、施工損壞，且多為臨時監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)重復性差、往往缺乏連續(xù)性。這些都給監(jiān)測工作的開展帶來了困難。

3.2 監(jiān)測方法技術簡陋

現(xiàn)階段，生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測的地面觀測或調查監(jiān)測多采取人工現(xiàn)場踏勘走訪的形式。點式項目現(xiàn)場踏勘較方便、覆蓋比例較高；線性工程實地踏勘難度較大，現(xiàn)場踏勘比例十分有限。以輸變電項目為例，規(guī)范要求線路工程區(qū)塔基現(xiàn)場踏勘比例應在30%以上，這在自然條件好的區(qū)域容易實現(xiàn)，但在地形條件復雜、氣候惡劣、高寒缺氧地區(qū)(如四川的“甘、阿、涼”三州地區(qū)、青藏高原地區(qū)等)的線性項目，艱苦的自然條件給水土保持現(xiàn)場監(jiān)測帶來了極大的困難。

水土保持監(jiān)測普遍采用皮尺、卷尺、鋼釬、相機等簡單工具設備，技術含量不夠。獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)的途徑相對簡便，如徑流小區(qū)法、測釬小區(qū)法、侵蝕溝體積測量法、植物樣方測量法等傳統(tǒng)辦法，重點監(jiān)測因子(土壤侵蝕模數(shù))獲取困難。衛(wèi)星遙感受運行軌道限制，對擾動面積小、施工時間短的項目監(jiān)測時效性難以滿足，常因云霧層遮擋而遺留許多漏洞；空天遙感也無法避免陰云天氣影響，在我國終年多云霧的南方山區(qū)使用受到限制[3]。

受工程擾動方式的制約，監(jiān)測工作實施困難，線型工程，如輸變電線路、風電場、鐵路、公路、油氣管道等，水土保持監(jiān)測工作受外力因素干擾大，監(jiān)測設施人為損壞時有發(fā)生，監(jiān)測樣點現(xiàn)場復勘困難；相較而言，點式項目，如礦山、水電站、火電站、工業(yè)園區(qū)、分布式能源，施工區(qū)域集中，多伴有取(棄)土(石)場，監(jiān)測點容易布置，但受工程建設進度(如堆渣)影響，臨時監(jiān)測設施難免遭受損壞。當前，普遍使用現(xiàn)場典型點位影像資料，以定性描述的方式反映施工活動對水土保持設施的損壞強度和程度。

總體而言，人工現(xiàn)場踏查僅適合小區(qū)域點式項目，且工作效率低、監(jiān)測成果粗略、人為誤差較大；大面積或線型工程監(jiān)測，外業(yè)工作量大，偏遠區(qū)域，監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取困難?，F(xiàn)有監(jiān)測手段較簡陋，監(jiān)測內容不全面，監(jiān)測結果粗略且數(shù)據(jù)連續(xù)性差，多為定性監(jiān)測，定量監(jiān)測較難實現(xiàn)。

3.3 監(jiān)測水平參差不齊

新時期，水土保持改革發(fā)展和生態(tài)文明建設給水土保持監(jiān)督管理工作帶來了重大變革。水行政主管部門依法實施簡政放權，逐步下放審批權限；水土保持相關工作采取水平評價管理辦法，一方面在對方案編制、監(jiān)測、設施驗收等業(yè)務降低了準入限制的同時，另一方面卻對技術成果的質量要求越來越高，針對各監(jiān)測水平機構、按照項目類型分門別類地提出了較高要求。新辦法的實施，激發(fā)了市場活力，從業(yè)人員、組織如雨后春筍、遍地開花，各種隊伍實力不一，從業(yè)人員身份復雜，專業(yè)技術水平參差不齊，這其中包括了相當部分非水土保持專業(yè)出身的從業(yè)設計人員。各單位、人員對于水土保持概念不清，水土保持意識模糊，對水土保持相關設計咨詢工作目的和宗旨認識不到位，導致方案編制階段水土保持措施設計缺乏針對性，水土保持監(jiān)測工作目的不明確、監(jiān)測計劃不清晰、監(jiān)測實施方案可行性差、現(xiàn)場工作遠未達到相關規(guī)程規(guī)范要求。不少低級別的監(jiān)測單位，受從業(yè)人員技術水平、公司質量管理控制不規(guī)范等因素限制，工程施工階段現(xiàn)場水土保持監(jiān)測工作幾乎是走馬觀花。現(xiàn)實中工程建設規(guī)?！半p5”以下的較小項目，水土保持現(xiàn)場監(jiān)測工作幾乎不開展，編造、補報監(jiān)測報告的行為時有發(fā)生。

3.4 監(jiān)測成果科學性欠佳

受制于監(jiān)測方法、技術手段、以及監(jiān)測落實情況等諸多不足的限制，生產(chǎn)建設項目施工建設期和自然恢復期土壤侵蝕模數(shù)獲取有難度。通常情況下獲取點狀項目侵蝕模數(shù)較易實現(xiàn)，且同樣存在監(jiān)測點布置困難，數(shù)據(jù)粗略的情況，多依據(jù)經(jīng)驗估值，人為誤差大。現(xiàn)階段，生產(chǎn)建設項目水土流失監(jiān)測成果不能客觀全面地反映其造成的水土流失特征，土壤侵蝕模數(shù)不準確導致水土流失量估算誤差，監(jiān)測數(shù)據(jù)幾乎無法滿足現(xiàn)實迫切需求；土建等擾動最強烈、流失最嚴重的環(huán)節(jié)往往沒采取相關措施，指導和類比性不足。

4 生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測工作體會與探討

4.1 監(jiān)測理念認識

厘清監(jiān)測概念、監(jiān)測指標困惑，對監(jiān)測工作順利開展具有促進作用。生產(chǎn)建設項目水土流失監(jiān)測，重點關注土壤侵蝕(土壤流失)，以及由此而衍生的搬運輸移、沉積產(chǎn)沙。監(jiān)測指標體系紛繁復雜，可簡單歸納為水土流失因子監(jiān)測、水土流失狀況監(jiān)測、水土流失防治效果監(jiān)測，而擾動面積、挖填(借、調、購、棄)土(石、灰、渣、料)方量、土壤侵蝕模數(shù)、水土保持措施工程量以及六項效益指標等定量指標的監(jiān)測，更能代表生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測成果的質量，也是水土保持設施驗收技術評估工作重點。

4.2 監(jiān)測信息化趨勢

根據(jù)《全國水土保持信息化工作2015～2016年實施計劃》，水利部啟動了生產(chǎn)建設項目水土保持“天地一體化”監(jiān)管示范，開展了水土保持重點治理工程“圖斑化”精細管理試點示范[4]。近期，水利部出臺《關于加強水土保持監(jiān)測工作的通知》(水?！?017〕36號)，為落實《全國水土保持規(guī)劃(2015～2030年)》水土保持監(jiān)測重點任務，須大力推進水土保持監(jiān)測信息化，積極利用無人機等先進技術手段，實現(xiàn)監(jiān)測自動化，提高監(jiān)測能力和水平，構建監(jiān)測成果大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)監(jiān)測成果共享，增強水土保持監(jiān)測服務能力。新形勢下水土保持創(chuàng)新發(fā)展和生態(tài)文明建設對水土保持監(jiān)測工作能力和水平提出了新的更高需求。

4.3 監(jiān)測新技術應用

輕小型低空遙感技術(簡稱“無人機技術”)日趨成熟，利用無人機開展水土保持監(jiān)測，外業(yè)工作全程現(xiàn)智能控制，內業(yè)分析成果快速輸出，可應對各種復雜惡劣地形條件。無人機遙感技術，數(shù)小時內即可獲取測區(qū)數(shù)字化成果，數(shù)字地表模型(DSM)、數(shù)字正射影像(DOM)精度均可達到厘米級。該技術在鐵路[5]、公路和電廠[6]等項目水土保持監(jiān)測工作中運用逐漸普及；利用此技術開展水利監(jiān)測[7]、國土動態(tài)調查[8]也能夠取得滿意的成果；松遼委[9]在使用無人機協(xié)助開展水土保持監(jiān)督監(jiān)管工作中積累了豐富的經(jīng)驗，走在行業(yè)前列。

筆者開展了某高山風電場(局部)施工期無人機水土保持監(jiān)測嘗試。通過監(jiān)測圖像發(fā)現(xiàn)諸多問題，參建單位水土保持意識差，建設單位管理缺失，施工單位邊挖邊棄、未擋先棄，存在重大安全隱患；水土保持措施不落實，攔擋、截排水措施不到位，棄渣亂堆亂棄現(xiàn)場突出，存在嚴重的水土流失隱患；方案設計12處棄渣場，實際未設置棄渣場，屬于水土保持措施較大變更，且未依法履行設計變更報批備案手續(xù)。對監(jiān)測影像分析發(fā)現(xiàn)，該高山風電場項目場內道路區(qū)(含進場道路)擾動面積居各區(qū)之首，實際擾動范圍遠大于方案批復的防治責任面積；相對而言，場內道路區(qū)原地貌擾動更強烈，開挖土石方量巨大，是水土流失的主要來源。

利用無人機遙感技術，可從全局角度監(jiān)測項目區(qū)實際擾動面積及其變化；發(fā)現(xiàn)偏遠地段、隱秘區(qū)域、人力不及角落等可能存在的水土流失隱患；對比設計資料，結合現(xiàn)場踏查，把控水土保持設施建設進度，提出整改意見；為水土保持設施驗收技術評估防治責任范圍、挖填土石方量，評價水土保持措施落實情況及其效益等提供有力支撐。后期，可進一步借助地理信息系統(tǒng)強大的空間分析功能，智能提取植被因子、地形因子、坡度因子、土地利用因子等，快速解算工程各分區(qū)土壤侵蝕模數(shù)。借助無人機自帶差分雙頻GPS定位系統(tǒng)，實現(xiàn)精確定位，利用地面像控點輔助空三加密構建項目區(qū)高程點云，對擾動區(qū)域進行三維建模，生成項目區(qū)數(shù)字高程模型(DEM)，破譯工程開挖回填擾動情況，計算挖填方量。

5 結論

生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測及其成果作為防治水土流失過程控制的重要手段，貫穿項目始終，該項工作的開展及其成果的有效性，是項目水土保持專項驗收的重要依據(jù)，對于施工過程中水土流失實時控制、同類項目水土流失預測和防治方案經(jīng)驗借鑒都具有十分重要的意義，在項目實施中應予以高度重視并落實。目前，常規(guī)的監(jiān)測方法和技術手段在實際監(jiān)測工作中也暴露出了一些問題和不足，但信息技術、高清攝影技術、遙測技術等現(xiàn)代高新技術的發(fā)展，為解決這些問題和不足供了可靠的技術支撐。當前，無人機遙感技術正逐漸大范圍地應用于生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測中，并取得了滿意的成果。采用無人機遙感技術，可獲取項目區(qū)大比例尺、厘米級分辨率正射影像，影像獲取不受時相限制，外業(yè)監(jiān)測簡便、省時，內業(yè)解譯智能、快捷。相比傳統(tǒng)的監(jiān)測手段，無人機遙感技術外業(yè)效率高，內業(yè)成果輸出方便快捷、精度高、質量可靠，真正實現(xiàn)了水土保持監(jiān)測數(shù)字化、自動化，可有力促進水土保持監(jiān)測、監(jiān)督、監(jiān)管信息化建設。作為水土保持監(jiān)測高新技術手段，其應用前景廣闊。

〔1〕郭索彥.生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測實務[M].北京：中國水利水電出版社，2014.

〔2〕2015年中國水土保持公報[Z].中華人民共和國水利部，2016.

〔3〕梁志鑫，盧寶鵬，張 燾.無人機技術在生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測中的應用[J].吉林農(nóng)業(yè)：學術版，2010(9)：137-137.

〔4〕姜德文.高分遙感和無人機技術在水土保持監(jiān)管中的應用[J].中國水利，2016(16)：45-47.

〔5〕王志良，付貴增，韋立偉，等.無人機低空遙感技術在線狀工程水土保持監(jiān)測中的應用探討——以新建重慶至萬州鐵路為例[J].中國水土保持科學，2015，13(4)：109-113.

〔6〕柯 妍，郭睎堯，沈 波.遙測技術在大中型生產(chǎn)建設項目監(jiān)督管理中的實踐應用及體會[J].中國水土保持，2016(6)：71-73.

〔7〕王 新，陳 武，汪榮勝，等.淺論低空無人機遙感技術在水利相關領域中的應用前景[J].浙江水利科技，2010，6(172)：27-29.

〔8〕文雄飛，張 穗，張 煜，等.無人機傾斜攝影輔助遙感技術在水土保持動態(tài)監(jiān)測中的應用潛力分析[J].長江科學院院報，2016，33(11)：93-98.

〔9〕松遼水利委員會松遼流域水土保持監(jiān)測中心站.無人機遙測技術在水土保持監(jiān)管中的應用[J].中國水土保持，2015(9)：73-76.

S

A

2095-1809(2017)01-0065-04