生产建设项目水土保持监测实践与方法探讨

郭 进，赵英天，严冬春，李 杰

(1.四川省电力设计院，成都，610072；2.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，成都，610041；3.遂宁市环境保护局，四川遂宁，629209)

生产建设项目水土保持监测实践与方法探讨

郭 进1，赵英天1，严冬春2，李 杰3

(1.四川省电力设计院，成都，610072；2.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，成都，610041；3.遂宁市环境保护局，四川遂宁，629209)

点多、量大、面广是生产建设项目水土保持监测工作最大的特点。作为重要的过程控制手段，生产建设项目水土保持监测工作贯穿项目建设始终，对推动水土保持方案落实和水土流失防治具有积极的促进作用。本文分析评价了生产建设项目水土保持监测工作开展现状；探讨了监测工作面临的困难、问题和不足；结合监测实践，利用轻小型低空无人机遥感技术，开展了生产建设项目水土保持监测新技术尝试与探索。

水土保持监测 技术方法 无人机遥感 生产建设项目

1 概述

生产建设项目水土保持监测，指在具有特定自然因素和社会经济条件的一定区域(或位置)内，针对生产建设活动所引起的扰动，以及由此造成的水土流失及防治措施与效果开展定性或定量的记录与评估[1]。承担监测工作的机构，须配备一定数量的监测专业技术人员，以水行政主管部门批复的水土保持方案及工程相关设计文件为依据，根据项目特点和需要实行驻点、分区开展监测。线型工程以调查为主，辅以必要的定位观测；点型工程采用样地调查和地面定位观测相结合的方法；大面积、长距离、跨省区的特大型项目，可采用遥感手段进行监测。监测内容主要包括水土流失因子、水土流失状况、水土流失危害、水土保持措施、水土保持效果等五方面。

生产建设项目水土保持监测工作最大的特点表现为点多、量大、面广。据统计[2]，2015年全国共计审批生产建设项目水土保持方案29635个，其中部审级项目258个，涉及水土流失防治责任范围3117km2；省级及以下项目29377个，涉及水土流失防止责任范围10416.72km2。项目批复立项数量不断增多，水土保持监测工作任务繁重，当前生产建设项目水土保持监测工作也暴露出一些问题和不足。笔者根据长期监测实践，在生产建设项目水土保持监测现状分析评价的基础上，对监测工作开展面临的困难展开讨论，并就监测工作未来趋势和无人机遥感监测新技术应用进行了探索和尝试。

2 生产建设项目水土保持监测工作现状评价与分析

2.1 “三同时”制度落实不到位

据水土保持“三同时”制度要求，生产建设项目水土保持设施，应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用；生产建设项目竣工验收，应当验收水土保持设施，生产建设项目水土保持监测工作应与主体工程同步开展。但在项目实际实施中，水土保持“三同时”制度普遍得不到落实，水土保持后续设计缺失，设计深度多停留在可研水保方案批复阶段；缺乏事中监督监测；相关变更手续得不到落实；业主落实监测工作滞后，有些是后补，违背了“三同时”制度的初衷，造成了不可逆的水土流失危害。

生产建设项目水土保持监测工作应予以高度重视，充分发挥其监督监管功能。首先，建设单位须严格落实水土保持“三同时”制度，项目开工前落实水土保持监测机构；其次，施工、监理单位，需做好施工详细记录，采集影像资料，存档备查；再次，监测单位，要制定切实可行的监测实施方案，依据水土保持设计文件定期开展监测，对不满足水土保持要求的环节提出整改、补充和完善意见，监测成果定期上报。据水利部办公厅《关于进一步加强生产建设项目水土保持设施验收工作的通知》(办水保〔2016〕227号)，未依法依规开展水土保持监测的行为被视为水土保持设施验收不合格，故技术评估单位开展项目验收评估时，无论验收级别，均须不同程度反映该项目水土保持监测工作开展情况。

2.2 角色被弱化、违规事件频发

生产建设项目水土保持监测工作角色被弱化、开展滞后、监测方案实施不到位、补报监测报告情况普遍存在。究其原因，或业主委托不及时、监测工作开展滞后，或监测费用偏低、监测单位工作不负责，也有监测单位技术力量薄弱、实施力度不够的客观因素。生产建设项目在施工建设期，项目区扰动频繁、强烈，期间水土流失事件爆发集中、强度较高，水土流失危害隐患较大。因此，水土保持监测工作应在工程开工之际介入，且与主体工程一并全程开展，以便及时宣传水土保持理念，规范施工行为；督促水土保持措施落实到位，尤其是临时措施，确保措施布设及时、进度适宜，点位合理，措施种类、数量、质量满足设计要求，水土流失防治有效；第一时间发现水土流失安全隐患，为主体工程安全及施工人员人身及财产安全提供保障；加强生产建设项目事中事后水土保持监督检查，及时发现问题、提出整改、定期向水行政主管部门上报，以便提出完善意见，避免出现“未变更先施工”、“先破坏后治理”的违法行为，有利于防止水土流失，为项目竣工验收提供有利条件。

3 生产建设项目水土保持监测工作面临的困境

3.1 监测范围不固定、监测点布设困难

水土保持监测范围的界定，是在全面分析开发建设项目水土保持方案及后续设计文件的基础上，通过实地调查确定。通常依据水土流失防治责任范围确定，监测范围不得小于、也不得偏离方案确定的防治责任范围，且经审批机关或有关部门确认变更调整后的水土流失防治责任范围仍可作为监测范围。生产建设项目实际扰动范围时效性强，实际工作中发现，监测范围不固定，施工时段不同，监测范围大小变化，且重点监测区域频繁转移；永久占地面积变化波动、临时占地面积此消彼长，由此造成水土保持监测范围不固定、频繁移动或变化；监测工作的开展，经常要根据项目施工进度，每个时段界定监测范围；监测样点、测区布置困难，随扰动占压区域迁移而流动布设，易遭受自然、人为、施工损坏，且多为临时监测，监测数据重复性差、往往缺乏连续性。这些都给监测工作的开展带来了困难。

3.2 监测方法技术简陋

现阶段，生产建设项目水土保持监测的地面观测或调查监测多采取人工现场踏勘走访的形式。点式项目现场踏勘较方便、覆盖比例较高；线性工程实地踏勘难度较大，现场踏勘比例十分有限。以输变电项目为例，规范要求线路工程区塔基现场踏勘比例应在30%以上，这在自然条件好的区域容易实现，但在地形条件复杂、气候恶劣、高寒缺氧地区(如四川的“甘、阿、凉”三州地区、青藏高原地区等)的线性项目，艰苦的自然条件给水土保持现场监测带来了极大的困难。

水土保持监测普遍采用皮尺、卷尺、钢钎、相机等简单工具设备，技术含量不够。获取监测数据的途径相对简便，如径流小区法、测钎小区法、侵蚀沟体积测量法、植物样方测量法等传统办法，重点监测因子(土壤侵蚀模数)获取困难。卫星遥感受运行轨道限制，对扰动面积小、施工时间短的项目监测时效性难以满足，常因云雾层遮挡而遗留许多漏洞；空天遥感也无法避免阴云天气影响，在我国终年多云雾的南方山区使用受到限制[3]。

受工程扰动方式的制约，监测工作实施困难，线型工程，如输变电线路、风电场、铁路、公路、油气管道等，水土保持监测工作受外力因素干扰大，监测设施人为损坏时有发生，监测样点现场复勘困难；相较而言，点式项目，如矿山、水电站、火电站、工业园区、分布式能源，施工区域集中，多伴有取(弃)土(石)场，监测点容易布置，但受工程建设进度(如堆渣)影响，临时监测设施难免遭受损坏。当前，普遍使用现场典型点位影像资料，以定性描述的方式反映施工活动对水土保持设施的损坏强度和程度。

总体而言，人工现场踏查仅适合小区域点式项目，且工作效率低、监测成果粗略、人为误差较大；大面积或线型工程监测，外业工作量大，偏远区域，监测数据获取困难。现有监测手段较简陋，监测内容不全面，监测结果粗略且数据连续性差，多为定性监测，定量监测较难实现。

3.3 监测水平参差不齐

新时期，水土保持改革发展和生态文明建设给水土保持监督管理工作带来了重大变革。水行政主管部门依法实施简政放权，逐步下放审批权限；水土保持相关工作采取水平评价管理办法，一方面在对方案编制、监测、设施验收等业务降低了准入限制的同时，另一方面却对技术成果的质量要求越来越高，针对各监测水平机构、按照项目类型分门别类地提出了较高要求。新办法的实施，激发了市场活力，从业人员、组织如雨后春笋、遍地开花，各种队伍实力不一，从业人员身份复杂，专业技术水平参差不齐，这其中包括了相当部分非水土保持专业出身的从业设计人员。各单位、人员对于水土保持概念不清，水土保持意识模糊，对水土保持相关设计咨询工作目的和宗旨认识不到位，导致方案编制阶段水土保持措施设计缺乏针对性，水土保持监测工作目的不明确、监测计划不清晰、监测实施方案可行性差、现场工作远未达到相关规程规范要求。不少低级别的监测单位，受从业人员技术水平、公司质量管理控制不规范等因素限制，工程施工阶段现场水土保持监测工作几乎是走马观花。现实中工程建设规模“双5”以下的较小项目，水土保持现场监测工作几乎不开展，编造、补报监测报告的行为时有发生。

3.4 监测成果科学性欠佳

受制于监测方法、技术手段、以及监测落实情况等诸多不足的限制，生产建设项目施工建设期和自然恢复期土壤侵蚀模数获取有难度。通常情况下获取点状项目侵蚀模数较易实现，且同样存在监测点布置困难，数据粗略的情况，多依据经验估值，人为误差大。现阶段，生产建设项目水土流失监测成果不能客观全面地反映其造成的水土流失特征，土壤侵蚀模数不准确导致水土流失量估算误差，监测数据几乎无法满足现实迫切需求；土建等扰动最强烈、流失最严重的环节往往没采取相关措施，指导和类比性不足。

4 生产建设项目水土保持监测工作体会与探讨

4.1 监测理念认识

厘清监测概念、监测指标困惑，对监测工作顺利开展具有促进作用。生产建设项目水土流失监测，重点关注土壤侵蚀(土壤流失)，以及由此而衍生的搬运输移、沉积产沙。监测指标体系纷繁复杂，可简单归纳为水土流失因子监测、水土流失状况监测、水土流失防治效果监测，而扰动面积、挖填(借、调、购、弃)土(石、灰、渣、料)方量、土壤侵蚀模数、水土保持措施工程量以及六项效益指标等定量指标的监测，更能代表生产建设项目水土保持监测成果的质量，也是水土保持设施验收技术评估工作重点。

4.2 监测信息化趋势

根据《全国水土保持信息化工作2015～2016年实施计划》，水利部启动了生产建设项目水土保持“天地一体化”监管示范，开展了水土保持重点治理工程“图斑化”精细管理试点示范[4]。近期，水利部出台《关于加强水土保持监测工作的通知》(水保〔2017〕36号)，为落实《全国水土保持规划(2015～2030年)》水土保持监测重点任务，须大力推进水土保持监测信息化，积极利用无人机等先进技术手段，实现监测自动化，提高监测能力和水平，构建监测成果大数据平台，实现监测成果共享，增强水土保持监测服务能力。新形势下水土保持创新发展和生态文明建设对水土保持监测工作能力和水平提出了新的更高需求。

4.3 监测新技术应用

轻小型低空遥感技术(简称“无人机技术”)日趋成熟，利用无人机开展水土保持监测，外业工作全程现智能控制，内业分析成果快速输出，可应对各种复杂恶劣地形条件。无人机遥感技术，数小时内即可获取测区数字化成果，数字地表模型(DSM)、数字正射影像(DOM)精度均可达到厘米级。该技术在铁路[5]、公路和电厂[6]等项目水土保持监测工作中运用逐渐普及；利用此技术开展水利监测[7]、国土动态调查[8]也能够取得满意的成果；松辽委[9]在使用无人机协助开展水土保持监督监管工作中积累了丰富的经验，走在行业前列。

笔者开展了某高山风电场(局部)施工期无人机水土保持监测尝试。通过监测图像发现诸多问题，参建单位水土保持意识差，建设单位管理缺失，施工单位边挖边弃、未挡先弃，存在重大安全隐患；水土保持措施不落实，拦挡、截排水措施不到位，弃渣乱堆乱弃现场突出，存在严重的水土流失隐患；方案设计12处弃渣场，实际未设置弃渣场，属于水土保持措施较大变更，且未依法履行设计变更报批备案手续。对监测影像分析发现，该高山风电场项目场内道路区(含进场道路)扰动面积居各区之首，实际扰动范围远大于方案批复的防治责任面积；相对而言，场内道路区原地貌扰动更强烈，开挖土石方量巨大，是水土流失的主要来源。

利用无人机遥感技术，可从全局角度监测项目区实际扰动面积及其变化；发现偏远地段、隐秘区域、人力不及角落等可能存在的水土流失隐患；对比设计资料，结合现场踏查，把控水土保持设施建设进度，提出整改意见；为水土保持设施验收技术评估防治责任范围、挖填土石方量，评价水土保持措施落实情况及其效益等提供有力支撑。后期，可进一步借助地理信息系统强大的空间分析功能，智能提取植被因子、地形因子、坡度因子、土地利用因子等，快速解算工程各分区土壤侵蚀模数。借助无人机自带差分双频GPS定位系统，实现精确定位，利用地面像控点辅助空三加密构建项目区高程点云，对扰动区域进行三维建模，生成项目区数字高程模型(DEM)，破译工程开挖回填扰动情况，计算挖填方量。

5 结论

生产建设项目水土保持监测及其成果作为防治水土流失过程控制的重要手段，贯穿项目始终，该项工作的开展及其成果的有效性，是项目水土保持专项验收的重要依据，对于施工过程中水土流失实时控制、同类项目水土流失预测和防治方案经验借鉴都具有十分重要的意义，在项目实施中应予以高度重视并落实。目前，常规的监测方法和技术手段在实际监测工作中也暴露出了一些问题和不足，但信息技术、高清摄影技术、遥测技术等现代高新技术的发展，为解决这些问题和不足供了可靠的技术支撑。当前，无人机遥感技术正逐渐大范围地应用于生产建设项目水土保持监测中，并取得了满意的成果。采用无人机遥感技术，可获取项目区大比例尺、厘米级分辨率正射影像，影像获取不受时相限制，外业监测简便、省时，内业解译智能、快捷。相比传统的监测手段，无人机遥感技术外业效率高，内业成果输出方便快捷、精度高、质量可靠，真正实现了水土保持监测数字化、自动化，可有力促进水土保持监测、监督、监管信息化建设。作为水土保持监测高新技术手段，其应用前景广阔。

〔1〕郭索彦.生产建设项目水土保持监测实务[M].北京：中国水利水电出版社，2014.

〔2〕2015年中国水土保持公报[Z].中华人民共和国水利部，2016.

〔3〕梁志鑫，卢宝鹏，张 焘.无人机技术在生产建设项目水土保持监测中的应用[J].吉林农业：学术版，2010(9)：137-137.

〔4〕姜德文.高分遥感和无人机技术在水土保持监管中的应用[J].中国水利，2016(16)：45-47.

〔5〕王志良，付贵增，韦立伟，等.无人机低空遥感技术在线状工程水土保持监测中的应用探讨——以新建重庆至万州铁路为例[J].中国水土保持科学，2015，13(4)：109-113.

〔6〕柯 妍，郭睎尧，沈 波.遥测技术在大中型生产建设项目监督管理中的实践应用及体会[J].中国水土保持，2016(6)：71-73.

〔7〕王 新，陈 武，汪荣胜，等.浅论低空无人机遥感技术在水利相关领域中的应用前景[J].浙江水利科技，2010，6(172)：27-29.

〔8〕文雄飞，张 穗，张 煜，等.无人机倾斜摄影辅助遥感技术在水土保持动态监测中的应用潜力分析[J].长江科学院院报，2016，33(11)：93-98.

〔9〕松辽水利委员会松辽流域水土保持监测中心站.无人机遥测技术在水土保持监管中的应用[J].中国水土保持，2015(9)：73-76.

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2095-1809(2017)01-0065-04