论高速公路工程水土保持监测技术方法

蔡文军

(贵州路桥集团有限公司)

1 概 述

近些年来，我国对于高速公路建设投入了大量的人力和物力，不仅要建成同时也要建设一个环境友好型的高速公路网络。随着现在生态环境问题逐渐引起人们的注意，高速公路两旁的水土流失也变得凸显出来，一些工程学手段和生态学技术也逐渐应用到监测和治理水土流失以及水土保持中来。这些治理的理论和方法尚在实验人员的进一步摸索之中，在公路建造过程中也没少有监管部门进行有效监测，在运行阶段也没有进行相关的维护措施，同时还缺乏反馈工程，因而这些理论的实际成果不能有效的评价这些措施采取之后所引起的水土变化情形。

2 水土流失成因

水土流失是指在水力、重力、风力等外力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀和水土损失，亦称水土损失。在自然状况下，土壤基本能保持水土，有一定的涵养水土的能力，而人类不合理的建设和使用过程中，破换土壤的平衡状态，导致水土加速流失。我国不同时期水土流失面积如表1。

表1 全国不同时期水土流失面积 hm2

3 高速公路水土检测的目的

高速公路水土检测是以保护水土为第一要素，通过记录和分析在建造过程中和投入运行中水土流失的范围和强度等数据，了解公路周边水土流失的具体情况和变化规律，是否和原预定的质量方案相吻合，及时随地调整防治方案，并为以后同类型的高速公路建造提供科学有效的依据。通过水土监测可以达到以下目的。

(1)为水土生态建设工程设计提供实践支持，为新建公路建设的水土保持工程提供防治依据。

(2)为监管部门提供一个完整的监测手段和系统，更好的监管高速公路的生态环境变化。

(3)通过对不同类型的水土流失分析，建立不同的模型，长久的运用这些模型为以后的防治工作做好基础。

4 水土监测方法

水土保持监测是运用遥感、调查和地面观测等技术，对水土流失发生、发展、危害及水土保持效益进行的调查、观测和分析工作。

4.1 遥感监测

在高速公路沿线科学布置高分辨率的遥感仪捕捉遥感影像数据，或者结婚GPS 对公路动态监测。为土壤流失信息提取而利用遥感技术主要是以卫星影像为信息源。以这些卫星影像结合其他的地质地貌以及植被等专业图，通过计算机处理，得到一张水土流失概要，如图1。

图1

遥感动态监测的特点一是方法多样化，直接通过以目视图和计算机技术相结合进行视图处理，更加直观;二是监测的范围很大，全球遥感卫星定位拍摄地表信息，从某段公路乃至全国范围的高速路;三是监测可以一直进行下去，可以显示长期的微小变化。

4.2 调查监测

调查监测通过对采样点定期采样和公路全线巡查的方式对高速公路的水土保持情况进行调查。一般会结合公路设计时的水土保留方案和相关设计文件对建造区域来核实防治成果。

建造过程中的高速公路水土流失有很明显的地域特征，施工点、堆料场常发生变化，固定采样点观测得到的数据就不能反映真实情况，现场巡查的优点就突显出来。

4.3 地面观测

地面观测是现在最常使用的水土保持监测方法，在全国范围内建设水土保持观测站，在监测区域内以一定几何方式布置观测小区和雨量站等监测设备，对水土流失的主要造成因素、流失量、土地涵水量进行持续的观测，有地面观测得到的相关数据比较可靠，我国在许多地方建立了观测点。全国水土保持监测网络和信息系统建设一期和二期工程建设取得重大进展，建设了水利部水土保持监测中心、7 个流域机构水土保持监测中心站、31 个省级监测总站、175 个监测分站和738 个水土流失监测点，初步构建了覆盖全国的水土保持监测网络和信息系统，形成了完整的水土保持监测网络体系。全国水土保持监测网络分布如图2。

图2

5 水土监测的时间、频率和方法

在施工期和公路运行期的监测时间和对象有所不同，一般在施工期重点监测主体施工区、渣场和堆料区，重点监测区域的水土流失量和危害。在运行期间，由于公路旁都会栽有绿化带，一般监测林草的长势和水土保持措施的实地效果。

公路建造过程中的水土流失一般是由于风蚀和水力侵蚀，其中地表的积水和降水侵蚀为主要原因。我国长江以北多受季节性季风影响，多集中在每年的6 月到9 月，故监测次数可以安排三次，但是当暴雨过后，地表积水过多，水土流失可能加重，因此暴雨后因适时增加监测。在公路开始投入运行后，路边的绿化带起到水土涵养的功能，这时可适当减少监测的次数。每年的春初，因为经历一个冬天后，土地相对干燥松，再如道路两旁的植被的物种比较单一，生态稳定性不高，容易受病虫害的影响。在春初和秋末各巡查一次。

具体的监测方法如下:每年的春初采取取样调查法，通过监测样本的数据得到全体的基本情况。检查道旁造林的成活率和生长情况，如果有死亡或者停止不长的情况，及时进行大生长素或者补植等补救措施，确保植被的成活率达到90%以上。在施工区域，监测弃渣场、主体工程随机收取一定面积的区域，调查区域内的水土流失程度，为减少随机误差的产生，可以随机多选几个区域，运用统计学的方法，对这些地方进行统计分析。具体内容见表2。

表2 水土保持各监测点内容及指标

6 小 结

国家已经不断强化水土保持监测能力建设，但是高速公路水土保持监测在我国的公路建造来说还是一个比较新奇的事物，依然存在许多问题急需解决，到现在还没有一个监测技术的规范和标准，少有公路建设项目实现水土保持监测技术，测试手段也相对落后，多采用调查取样的方式，这样既费时也费力，得到的数据也可能不完整，同时还没有一个确定的实用性模型来预测水土保持情况。监测的因素也比较少，不能完全体现公路建造过程中和投入运行中对周边环境的影响程度。

水土保持监测技术是一项具有科技含量和技术性强的基础工作，涉及到各个部门的协调一致的工作，不仅仅是水土监管部门一个部门能够完成。随着公路的延长扩展，高速公路会逐渐通往一些地质更加复杂多变的地区，这些地方的生态也是非常脆弱的，自我恢复能力也比较差，在公路建设过程中，水土保持的压力陡增。在公路建造过程中，积极进行水土保持监测是非常有必要的。

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