大型线型水利工程水土保持监测技术研究

严 丽，蒋 碧

(浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000)

水土保持是国土整治、江河治理的根本，是国民经济和社会发展的基础，是我们必须长期坚持的一项基本国策[1-2]。近年来，水土流失日益加剧，已成为我国生态环境面临的重大问题之一[3-4]，也是制约浙江省经济社会可持续发展的一个重要因素[5]。浙江省第十四次党代会提出“在提升生态环境质量上更进一步、更快一步，努力建设美丽浙江”。生态文明建设的重要内容之一就是水土保持，做好水土保持工作是建设“美丽浙江”的基础保障[6]。水土保持监测是强化行业监督管理、抓好水土保持目标责任制考核的关键措施，是水土流失防治的基础工作，是完善生态环境监测、落实国家生态保护与建设决策部署的重要支撑[7]。钱塘江治理常山县常山港治理二期工程是钱塘江流域综合治理的重要组成部分，项目的实施将有效提高各堤段的防洪能力，确保人民的生命及财产安全，将成为常山县人民一个休闲、旅游的好去处，对常山县的休闲区建设起着至关重要的促进作用[8]。

1 研究区概况

常山县常山港位于常山中东部，地貌形态主要为山丘和盆地，地势平缓，相对高差5～10 m，河流总体走向平缓。该区域属于亚热带季风气候区，冬夏季风交替明显，气温适中，四季分明，日照充足，雨量丰沛。据常山县实测资料统计，多年平均气温17.3 ℃，多年平均降水量1 813.8 mm，多年平均蒸发量1 333.4 mm。

按全国水土流失类型区划分情况，该区属于水力侵蚀为主的类型区-南方红壤丘陵区，容许土壤流失量为500 t/km2·a，水土流失类型主要为水力侵蚀，其表现形式主要为面蚀和沟蚀。

根据各堤段现状地貌情况，区域植被生长相对较好，主要植被为橘树、毛竹林及杂木，地表同时覆盖有杂草，水土保持状况较好，经分析，工程区土壤侵蚀模数背景值为300 t/km2·a，属于微度侵蚀。

2 水土保持监测的任务与原则

2.1 监测任务

(1)及时、准确掌握常山县常山港治理项目现场水土流失状况和防治效果。

(2)对已批复的水土保持方案中的水土流失防治措施进行优化，做好水土保持工程措施与主体工程建设的协调工作。

(3)及时发现施工现场重大水土流失危害隐患，针对可能造成的后果提出防治对策。

(4)为主管部门水土保持监督管理提供依据，为公众监督提供基础信息服务，利于常山县常山港治理项目区生态环境的保护以及施工现场恢复。

2.2 监测原则

(1)对常山县常山港治理项目进行全面监测，突出重点。

(2)以扰动地表监测为中心，加强水土流失重点时段、重点部位的监测。

(3)监测必须全面反映现场土壤、植被、降雨、水土流失状况、水土保持设施和质量、水土保持工程效果。

(5)必须选择要有代表性的监测点位，结合实际来说明。

(6)监测技术、方法等符合有关规定，监测方法和监测内容依据经济、合理、可靠的原则进行选择，确保通过监测能够客观地反映各防治区水土保持方案实施后的效益[9]。

3 监测内容与方法

3.1 监测内容

(1)影响水土流失的主要因子包括降雨、地形、地貌、土壤、植被、水土保持设施数量和质量。

(2)主体工程建设进度和水土保持工程建设情况主要包括常山县常山港治理工程涉及水土保持工程的建设进度，水土保持方案落实情况，水土保持各项措施工程量及其实施进度；弃方的去向。

(3)水土流失量及其危害主要为水力侵蚀引起的面蚀、沟蚀、坍塌等及其对农田周边等敏感点造成的危害。包括土石方挖、填情况，临时堆土等。

(4)工程建设扰动土地面积主要为扰动地表面积和类型。

(5)重大水土流失事件主要为当发生重大水土流失事件，应及时监测调查流失物数量、组成、流失类型与成因、危害对象及影响范围和程度等。

(6)水土流失防治措施效果指主要包括林草植被覆盖、成活率情况进行监测。

(7)水土保持生态环境变化指对周边生态环境进行调查、对比，及时发现环境变化情况。

(8)水土保持工程设计、管理情况包括调查水土保持工作的管理组织、制度以及现场管理情况与后续的水土保持设计、变更方案备案审批情况等。

3.2 监测方法

水土保持监测是水土保持的技术工作，为工程建设完善提供依据，水土保持监测以现场调查法、巡查为主、辅以简易沉砂池法、实地量测法等[10]。

(1)调查监测主体工程的建设进度与水土保持工程的设计、建设和管理情况，以及水土流失灾害等情况以现场调查为主，扰动土地面积以实地量测为主。

水土保持设施效果主要是通过现场调查实施的各类工程、植物、临时防护措施，得其完好率和拦挡的效果。如发现水保设施损坏时，应及时补建。

植被生长发育状况调查，在绿化区选择一定面积的标准地进行定位监测，抽样调查林草的成活率，未满足成活率标准的应补植。植被生长发育状况调查于每年春、秋季进行，主要调查树高、胸径、地径，林草的郁闭度等。

(2)定位监测

①测钎法

在汛期前，选择现状临时堆土场边坡和景观绿化带进行定位观测。在汛期前将直径0.5～1 cm、长50～100 cm、类似钉子状的测钎，根据坡面面积，按一定距离分上中下、左中右纵横3排、共9根布设。钢钎沿铅直方向打入坡面，钉帽与坡面齐平，并在钉帽上涂上红漆，编号登记入册(见图1)。每次大暴雨后和汛期终了，观测钉帽距地面高度，计算土壤侵蚀厚度和总的土壤侵蚀量。计算公式如下：

A=ZS/1 000cosθ

式中：A—土壤侵蚀量，m；

Z—实际侵蚀厚度，mm；

S—水平投影面积，m2；

θ—斜坡坡度(°)。

图1 水土流失简易观测场示意图

②沉砂池法

沉砂池法是利用项目区周围已设置的排水沟作为集流槽，利用排水沟出口处的沉砂池作为观测对象，在每次降雨后观测记录在各次降雨过程中各沉砂池内水位标高、沉砂面标高等数据，取沉砂池中单位体积沉砂先称重，再烘干称重，计算出沉砂比重。同时，清空沉砂池。通过以上数据，结合沉砂池内控尺寸、本次降雨量等分析计算出项目区整个监测期内土壤推移质量以及观测区内的径流量，从而得出项目区观测期内的水土流失量。

4 监测频次与点位

4.1 监测频次

(1)调查监测频次正在实施的水土保持措施建设情况等至少每10天监测记录1次；扰动地表面积、水土保持工程措施拦挡效果等至少每1个月监测记录1次；主体工程建设进度、水土流失影响因子、水土保持植物措施生长情况等至少每3个月监测记录1次。遇暴雨(24 h降雨量≥50 mm)、大风等情况时加测1次。水土流失灾害事件发生后1周内完成监测。

(2)定位监测频次水土流失量监测为4—10月每月测1次，其他月每月各2次，遇暴雨(24 h降雨量≥50 mm)时加测1次。雨量等监测工作需常年进行，同时加强对整个建设区的不定期水土保持调查、巡查。

4.2 监测点位

4.2.1 工程监测点位选取

项目区水土保持监测点位选择时应具备典型性和代表性原则，以能有效、完整地监测水土流失状况、危害以及各类防治措施的效果为主，以典型水土保持工程监测为主，重点和一般相结合的原则进行选取。

根据钱塘江治理常山县常山港治理二期工程水土流失影响因素分析和工程布局，结合工程建设水土流失预测结果，选取提防、护岸建设区、堆土场等区域作为水土保持重点监测区域。

4.2.2 监测点位布置

根据《水土保持监测技术规程》(SL277—2002)的规定，结合本工程水土流失防治责任范围、水土流失预测成果，水土流失的重点时间段是施工期，水土流失重点区域为堤防护岸建设区以及堆土场等区域，监测点位布置情况(见表1)。

表1 水土保持监测点位布置一览表

根据表1可知，常山县常山港治理本工程水土保持监测点位选取何家堤、象湖堤堤身开挖边坡各布设一个监测点，选取象湖堤、汪家淤堤堤身填筑边坡各布设一个监测点，选取阁底堤施工场地、中转料场各布设一个监测点，选取鲁士堤临时堆土场、绿化区各布设一个监测点，选取大溪沿堤未扰动区域布设一个监测点。共计9个监测点位，同时结合不定期的巡查等调查监测。

5 监测成果要求

(1)监测成果内容应包括实施方案、记录表(包括原始监测数据记录表和突发性水土流失危害事件调查记录表等)、水土保持监测意见、季度报告、年度报告、汇报材料、总结报告及相关图件、影像资料等。

(2)影像资料包括照片集和影音资料，照片集应包含监测项目部和监测点照片。同一监测点每次监测应拍摄同一位置、角度照片不少于3张，照片应标注拍摄时间。

(3)水土保持设施竣工验收和检查时应提交的监测成果清单包括监测实施方案、记录表、监测季度报告等。

(4)生产建设项目水土保持监测成果应按照档案管理相关规定建立档案。

6 水土保持防护措施

本工程水土流失防治区分为2个防治区，即Ⅰ区主体工程防治区，Ⅱ区施工临时设施防治区。

(1)Ⅰ区主体工程防治区水土保持措施布设

根据主体工程设计，主体工程采取了表土剥离、覆土、堤后永久排水沟、堤防边坡绿化、围堰表层覆盖彩条布及草袋装粘土压脚的措施，主体工程采取的水土保持措施起到了一定的水土保持作用，但缺少施工期的水土流失防护措施，方案拟定增加施工期的防护措施。主要新增措施有对各施工场地进出城市道路等出入口采取扬尘防护措施；各堤段迎水坡结合实际情况采取临时覆盖措施，在堤后背水坡堤脚设置临时排水沉砂措施。

(2)施工临时设施防治区水土保持措施布设

施工临时设施防治区的重点防护区域为堆土场，方案拟对堆土场采取四周拦挡、排水、撒播植草的措施，以防止堆土场产生水土流失，其他区域主要采取排水、覆盖措施，施工完毕，主体工程对施工临时设施区恢复园地，方案新增林下植草措施。