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【摘 要】 随着新《水土保持法》的颁布和实施,生产建设项目水土保持监测工作在全国范围内普遍开展起来。本文根据水利工程水土流失特点,论述了水利工程水土保持监测范围、监测内容、监测方法等。
【关键词】 水利工程;水土保持;监测
水利工程属于国家重要的基础设施,加强水利工程建设对确保国家防洪安全、供水安全、生态安全和粮食安全,对构建社会主义和谐社会具有重要意义。随着我国经济社会的迅速发展,水利工程建设规模不断扩大。在加强水利工程建设,满足经济社会需求的同时,水利工程建设所面临的水土流失問题也正日益凸显出来。水利工程水土保持监测对防治工程建设水土流失起着重要作用,只有通过科学的监测,才能了解工程建设引起的水土流失变化,发现重大水土流失危害隐患,及时提出水土保持措施,促进项目区生态环境保护。
1 水利工程水土流失特点
水利工程具有规模大、技术复杂、工期较长、投资多的特点,水利工程不仅会对所在地区的经济社会发生直接影响,而且对江河、湖泊以及附近地区的自然面貌、生态环境、自然景观,甚至对区域气候,都将产生不同程度的影响。
水利工程属建设类项目,造成的水土流失集中在建设期,建成后水土流失趋于缓和。建设期水土流失主要特点:一项目建设周期长,水土流失主要发生在建设期;二施工准备期(三通一平)是水土流失发生的重要环节;三工程土石方量大,由于就地取采,取料量大,占地范围广,产生的水土流失严重;四弃土弃渣量大,造成的水土流失危害较严重;五工程影响范围大,扰动破坏地表植被多。
2 水利工程水土保持监测范围及重点
2.1监测范围
水土保持监测范围是指工程建设和生产活动而产生水土流失及危害的区域范围,包括工程建设和生产活动过程中扰动原地貌、损坏土地、植被和水土保持设施的范围,以及由于这些扰动、损坏可能造成水土流失及其危害的范围。
水利工程水土保持监测范围包括主体工程区、工程永久办公生活区、弃渣场区、料场区、交通道路区、施工生产生活区、移民安置与专项设施复(改)建区、其它区域等。
2.2监测重点
开发建设项目的扰动过程是不断变化的,造成的水土流失在不同地段、不同时段也有所不同,要全面监测十分困难,因此在整个建设过程中对一些主要部位和时段进行全过程的详细监测,以掌握项目建设所造成的水土流失,这些部位即为监测重点。开发建设项目监测重点一般为扰动破坏区、渣土转运堆积区、水土保持措施实施区和水土流失危害4个重点区。
水利工程监测重点为施工期的弃土弃渣场、取土取石场、大型开挖面、排水泄洪区下游、临时堆土堆渣场等。
3 监测内容
水利工程水土保持监测内容主要包括水土流失影响因子监测、水土流失状况监测、水土流失危害监测、水土保持措施监测和水土保持效益监测。分述如下:
3.1水土流失影响因子
水土流失影响因子是水土流失发生、发展的内在因素。水土流失的动态变化与其影响因子密切相关,掌握影响因子的变化能够揭示水土流失发生、发展的内因、外因及其相互作用,为水土流失预测预报奠定基础。
主要有5个监测指标:地形因子(地理位置、地貌形态类型与分区海拔与相对高差、坡面特征);气象因子(气候类型与分布、气温与地温、积温、降水量、蒸发量、无霜期、干燥指数、太阳辐射与日照等);土壤因子(土壤类型及其土壤质地与组成、有效土层厚度、他面物质的组分及其构成比例等);植被因子(植被类型与植物种类组成、灌草覆盖度、林灌郁闭度、植被覆盖率等);土地利用类型。
3.2水土流失状况
水土流失状况是表达水土流失类型和特征的指标,表达水土流失发生历史和发展现状,提供水土流失动态变化数据,是水土保持决策和治理措施设计的重要理论基础。
主要监测内容为:水土流失面积变化情况;水土流失量变化情况;水土流失程度变化情况;对下游和周边地区造成的危害及其趋势等。
3.3水土流失危害
水土流失危害是指水土流失带来的生态、经济和社会灾害,对下游河道泥沙、洪涝灾害、植被及生态环境的影响,对周边地区经济、社会发展的影响等。
主要监测内容:破坏土地资源监测(包括减少土地资源数量和土地质量下降情况);毁坏水土保持设施情况(毁坏的设施及其数量、程度等);泥沙淤积危害(危害主体、危害设施利用、洪涝灾害);水资源污染(水体富营养物质、非营养物质、病菌等)。
3.4水土保持措施
水土保持措施是指治理水土流失、控制流失灾害、改善生态环境的工程措施、植物措施和临时措施等。主要监测防治措施的数量和质量;林草措施成活率、保存率、生长情况及覆盖度;防护工程的稳定性、完好程度和运行情况;各项防治措施的拦渣保土效果。
3.5水土保持效益
水土保持效益是经过分析和计算,表达水土保持带来的水土流失减少、生态恢复、经济发展和社会进步的标志,反映出水土保持的重要性和必要性,突显出水土保持对社会发展的贡献和地位。
水土保持效益主要表现在保土调水、治理水土流失、维护主体工程安全运行方面。主要有扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、拦渣率、林草植被恢复率和林草覆盖率6个效益计算指标。
4 监测方法
水利工程水土保持监测主要采用地面观测法和实地调查监测方法。
4.1地面观测法
地面观测可采用小区观测法、简易水土流失观测场法、简易坡面量测法、控制站观测法等。
4.1.1小区观测法
适用范围:适用于扰动面、弃土弃渣等形成的水土流失坡面的监测。不适用于纯弃石组成的堆积物的监测。
在原地貌上采用标准径流小区进行观测,若地形条件不允许,面积可小些,但应具有与扰动地貌小区资料的可比性。 在扰动地貌上设置小区,应尽量设置标准小区,若地形条件不允许,可根据具体情况调整规格,但应具有与原地貌小区资料的可比性。
标准径流小区长20m,宽5m,水平投影面积100m2,长边顺坡垂直于等高线,短边与等高线平行。小区四周用砖砌截水墙,并水泥抹面,小区上方及两侧设截流沟及排水沟,小区下端设梯形集水槽,集水槽用固定油毛毡覆盖,槽下设集流池。集流池位于工作房内,整个集流池均用高标号水泥抹面。每次观测取土壤、径流、泥沙样。分析土壤质地、土壤有机质、泥沙机械组成、径流量、含沙量、降雨资料(雨量、雨强、历时)、地表覆盖、容重、含水量等数据。
4.1.2简易水土流失观测场法
适用范围:适用于项目区内分散的土状堆积物及不便于设置小区或控制站的土状堆积物的水土流失观测。
在汛期前将直径0.5cm~1.0cm、长50cm~100cm钢钎,根据坡面面积,按一定距离分上中下、左中右纵横各3排、共9根布设。钢钎应沿铅垂方向打入坡面,钉帽与坡面齐平,钢钎标有刻度。每次大暴雨之后和汛期终了,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。
4.1.3简易坡面量测法
适用范围:适用于暂不扰动的临时土质开挖面、土或土石混合或粒径较小的石砾堆垫坡面的水土流失量的测定。
选择能够存放一定时间的开挖面或堆垫面(时间最好为1年)。量测场地宜在坡面的上中下均匀布设或从坡顶至坡底全面量測。量测坡面形成初的坡度、坡长、地面组成物质、容重等,并记录造成侵蚀沟的次降雨。每次降雨或多次降雨后,测定每条沟的长度、顶宽、底宽和深度(计算侵蚀沟体积)推算流失量。
4.1.4控制站观测法
适用范围:适用于地貌扰动程度大,弃土弃渣基本集中在一个或几个流域(或集水区)范围内的水利工程。
控制站应避开变动回水、冲淤急剧变化、分流、斜流、严重漫滩等妨碍测验进行的地貌、地物,并应选择沟道顺直、水流集中、便于布设测验设施的沟道段。悬移质泥沙采用常规方法测验;推移质可采用沉砂池法或淤积体体积量测法测定。
4.2调查监测法
1)询问。通过访问周边群众,并征求当地水土保持工作人员和有关专家的意见,了解和掌握工程建设造成水土流失对当地及周边地区的影响和危害、公众对建设项目的意见、对该项目水土保持工作的认识。
2)资料收集。向工程业主单位、设计单位、监理单位、质量监督单位、施工单位收集有关工程资料,从中分析出对水土保持监测有用的数据。主要收集以下资料:项目区地形图和土地利用现状图以及主体工程有关设计图件、资料;项目区土壤、植被、气象、水文、泥沙资料;工程移民拆迁安置资料;监理、监督单位的月报及有关汇总报表等。
3)抽样调查。采用随机抽样调查的方式,监测项目区水土保持防护工程(包括护坡工程、排水工程)的稳定性、完好程度和运行情况,水土保持林草措施的成活率、保存率、生长情况和覆盖度等。
4)详查。通过野外实地踏勘、测量,对项目区工程建设扰动原地貌、土地和植被,挖方、填方数量与面积,弃土弃石弃渣量及堆放面积,以及工程建设造成的水土流失及其危害等进行全面综合调查,掌握其动态变化情况。
5 结束语
水利工程因所在地理环境不同,水土流失的成因较为复杂。要做好水利工程水土保持监测工作,则必须在熟悉水利工程水土流失特点的基础上,把握住水土保持监测重点,根据不同监测内容,因地制宜,合理选择水土保持监测方法,使监测成果能够真实反映水土流失规律,以达到水土保持监测为工程建设服务的目的。
参考文献:
[1] SL277-2002,水土保持监测技术规程[S]。
[2]李智广.开发建设项目水土保持监测[M].北京:中国水利水电出版社,2008。
[3]丁琦.开发建设项目水土流失监测点布设研究[D].西安:西北大学,2008。
【关键词】 水利工程;水土保持;监测
水利工程属于国家重要的基础设施,加强水利工程建设对确保国家防洪安全、供水安全、生态安全和粮食安全,对构建社会主义和谐社会具有重要意义。随着我国经济社会的迅速发展,水利工程建设规模不断扩大。在加强水利工程建设,满足经济社会需求的同时,水利工程建设所面临的水土流失問题也正日益凸显出来。水利工程水土保持监测对防治工程建设水土流失起着重要作用,只有通过科学的监测,才能了解工程建设引起的水土流失变化,发现重大水土流失危害隐患,及时提出水土保持措施,促进项目区生态环境保护。
1 水利工程水土流失特点
水利工程具有规模大、技术复杂、工期较长、投资多的特点,水利工程不仅会对所在地区的经济社会发生直接影响,而且对江河、湖泊以及附近地区的自然面貌、生态环境、自然景观,甚至对区域气候,都将产生不同程度的影响。
水利工程属建设类项目,造成的水土流失集中在建设期,建成后水土流失趋于缓和。建设期水土流失主要特点:一项目建设周期长,水土流失主要发生在建设期;二施工准备期(三通一平)是水土流失发生的重要环节;三工程土石方量大,由于就地取采,取料量大,占地范围广,产生的水土流失严重;四弃土弃渣量大,造成的水土流失危害较严重;五工程影响范围大,扰动破坏地表植被多。
2 水利工程水土保持监测范围及重点
2.1监测范围
水土保持监测范围是指工程建设和生产活动而产生水土流失及危害的区域范围,包括工程建设和生产活动过程中扰动原地貌、损坏土地、植被和水土保持设施的范围,以及由于这些扰动、损坏可能造成水土流失及其危害的范围。
水利工程水土保持监测范围包括主体工程区、工程永久办公生活区、弃渣场区、料场区、交通道路区、施工生产生活区、移民安置与专项设施复(改)建区、其它区域等。
2.2监测重点
开发建设项目的扰动过程是不断变化的,造成的水土流失在不同地段、不同时段也有所不同,要全面监测十分困难,因此在整个建设过程中对一些主要部位和时段进行全过程的详细监测,以掌握项目建设所造成的水土流失,这些部位即为监测重点。开发建设项目监测重点一般为扰动破坏区、渣土转运堆积区、水土保持措施实施区和水土流失危害4个重点区。
水利工程监测重点为施工期的弃土弃渣场、取土取石场、大型开挖面、排水泄洪区下游、临时堆土堆渣场等。
3 监测内容
水利工程水土保持监测内容主要包括水土流失影响因子监测、水土流失状况监测、水土流失危害监测、水土保持措施监测和水土保持效益监测。分述如下:
3.1水土流失影响因子
水土流失影响因子是水土流失发生、发展的内在因素。水土流失的动态变化与其影响因子密切相关,掌握影响因子的变化能够揭示水土流失发生、发展的内因、外因及其相互作用,为水土流失预测预报奠定基础。
主要有5个监测指标:地形因子(地理位置、地貌形态类型与分区海拔与相对高差、坡面特征);气象因子(气候类型与分布、气温与地温、积温、降水量、蒸发量、无霜期、干燥指数、太阳辐射与日照等);土壤因子(土壤类型及其土壤质地与组成、有效土层厚度、他面物质的组分及其构成比例等);植被因子(植被类型与植物种类组成、灌草覆盖度、林灌郁闭度、植被覆盖率等);土地利用类型。
3.2水土流失状况
水土流失状况是表达水土流失类型和特征的指标,表达水土流失发生历史和发展现状,提供水土流失动态变化数据,是水土保持决策和治理措施设计的重要理论基础。
主要监测内容为:水土流失面积变化情况;水土流失量变化情况;水土流失程度变化情况;对下游和周边地区造成的危害及其趋势等。
3.3水土流失危害
水土流失危害是指水土流失带来的生态、经济和社会灾害,对下游河道泥沙、洪涝灾害、植被及生态环境的影响,对周边地区经济、社会发展的影响等。
主要监测内容:破坏土地资源监测(包括减少土地资源数量和土地质量下降情况);毁坏水土保持设施情况(毁坏的设施及其数量、程度等);泥沙淤积危害(危害主体、危害设施利用、洪涝灾害);水资源污染(水体富营养物质、非营养物质、病菌等)。
3.4水土保持措施
水土保持措施是指治理水土流失、控制流失灾害、改善生态环境的工程措施、植物措施和临时措施等。主要监测防治措施的数量和质量;林草措施成活率、保存率、生长情况及覆盖度;防护工程的稳定性、完好程度和运行情况;各项防治措施的拦渣保土效果。
3.5水土保持效益
水土保持效益是经过分析和计算,表达水土保持带来的水土流失减少、生态恢复、经济发展和社会进步的标志,反映出水土保持的重要性和必要性,突显出水土保持对社会发展的贡献和地位。
水土保持效益主要表现在保土调水、治理水土流失、维护主体工程安全运行方面。主要有扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、拦渣率、林草植被恢复率和林草覆盖率6个效益计算指标。
4 监测方法
水利工程水土保持监测主要采用地面观测法和实地调查监测方法。
4.1地面观测法
地面观测可采用小区观测法、简易水土流失观测场法、简易坡面量测法、控制站观测法等。
4.1.1小区观测法
适用范围:适用于扰动面、弃土弃渣等形成的水土流失坡面的监测。不适用于纯弃石组成的堆积物的监测。
在原地貌上采用标准径流小区进行观测,若地形条件不允许,面积可小些,但应具有与扰动地貌小区资料的可比性。 在扰动地貌上设置小区,应尽量设置标准小区,若地形条件不允许,可根据具体情况调整规格,但应具有与原地貌小区资料的可比性。
标准径流小区长20m,宽5m,水平投影面积100m2,长边顺坡垂直于等高线,短边与等高线平行。小区四周用砖砌截水墙,并水泥抹面,小区上方及两侧设截流沟及排水沟,小区下端设梯形集水槽,集水槽用固定油毛毡覆盖,槽下设集流池。集流池位于工作房内,整个集流池均用高标号水泥抹面。每次观测取土壤、径流、泥沙样。分析土壤质地、土壤有机质、泥沙机械组成、径流量、含沙量、降雨资料(雨量、雨强、历时)、地表覆盖、容重、含水量等数据。
4.1.2简易水土流失观测场法
适用范围:适用于项目区内分散的土状堆积物及不便于设置小区或控制站的土状堆积物的水土流失观测。
在汛期前将直径0.5cm~1.0cm、长50cm~100cm钢钎,根据坡面面积,按一定距离分上中下、左中右纵横各3排、共9根布设。钢钎应沿铅垂方向打入坡面,钉帽与坡面齐平,钢钎标有刻度。每次大暴雨之后和汛期终了,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。
4.1.3简易坡面量测法
适用范围:适用于暂不扰动的临时土质开挖面、土或土石混合或粒径较小的石砾堆垫坡面的水土流失量的测定。
选择能够存放一定时间的开挖面或堆垫面(时间最好为1年)。量测场地宜在坡面的上中下均匀布设或从坡顶至坡底全面量測。量测坡面形成初的坡度、坡长、地面组成物质、容重等,并记录造成侵蚀沟的次降雨。每次降雨或多次降雨后,测定每条沟的长度、顶宽、底宽和深度(计算侵蚀沟体积)推算流失量。
4.1.4控制站观测法
适用范围:适用于地貌扰动程度大,弃土弃渣基本集中在一个或几个流域(或集水区)范围内的水利工程。
控制站应避开变动回水、冲淤急剧变化、分流、斜流、严重漫滩等妨碍测验进行的地貌、地物,并应选择沟道顺直、水流集中、便于布设测验设施的沟道段。悬移质泥沙采用常规方法测验;推移质可采用沉砂池法或淤积体体积量测法测定。
4.2调查监测法
1)询问。通过访问周边群众,并征求当地水土保持工作人员和有关专家的意见,了解和掌握工程建设造成水土流失对当地及周边地区的影响和危害、公众对建设项目的意见、对该项目水土保持工作的认识。
2)资料收集。向工程业主单位、设计单位、监理单位、质量监督单位、施工单位收集有关工程资料,从中分析出对水土保持监测有用的数据。主要收集以下资料:项目区地形图和土地利用现状图以及主体工程有关设计图件、资料;项目区土壤、植被、气象、水文、泥沙资料;工程移民拆迁安置资料;监理、监督单位的月报及有关汇总报表等。
3)抽样调查。采用随机抽样调查的方式,监测项目区水土保持防护工程(包括护坡工程、排水工程)的稳定性、完好程度和运行情况,水土保持林草措施的成活率、保存率、生长情况和覆盖度等。
4)详查。通过野外实地踏勘、测量,对项目区工程建设扰动原地貌、土地和植被,挖方、填方数量与面积,弃土弃石弃渣量及堆放面积,以及工程建设造成的水土流失及其危害等进行全面综合调查,掌握其动态变化情况。
5 结束语
水利工程因所在地理环境不同,水土流失的成因较为复杂。要做好水利工程水土保持监测工作,则必须在熟悉水利工程水土流失特点的基础上,把握住水土保持监测重点,根据不同监测内容,因地制宜,合理选择水土保持监测方法,使监测成果能够真实反映水土流失规律,以达到水土保持监测为工程建设服务的目的。
参考文献:
[1] SL277-2002,水土保持监测技术规程[S]。
[2]李智广.开发建设项目水土保持监测[M].北京:中国水利水电出版社,2008。
[3]丁琦.开发建设项目水土流失监测点布设研究[D].西安:西北大学,2008。