新疆铁路工程水土保持监测与评价
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摘 要：以新建铁路精伊霍线工程水土保持监测为例，总结出铁路工程监测点布设需注意的一些问题，采用多种监测方法，对水土流失防治责任范围、各施工时段防治区水土流失量、土石方量等监测指标进行了监测，同时针对铁路工程的特殊性对水土流失防治6大指标[2]进行了合理计算分析。监测结果表明各区域的土壤侵蚀模数是不相同的，施工期各区域的土壤流失量较大，而到了运行初期，随着水土保持措施的逐步落实，土壤流失量已基本达到可控范围之内。
关键词：水土保持监测；扰动小区；对照小区；侵蚀模数；精伊霍铁路
中图分类号：S157.2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150501216
1 项目概况
新建铁路精伊霍线位于新疆西部博尔塔拉蒙古自治州和伊犁哈萨克自治州境内，线路从兰新铁路的精河车站接轨，经精河县后穿越北天山进入伊犁哈萨克自治州境内，经伊宁县、伊宁市，再向西经霍城、清水河镇，沿312国道至霍尔果斯口岸，线路全长286.2 km。全线设车站12处，新建桥梁126座，涵洞928座，隧道37座，土石方挖填总量约3337.5万m3，设取土场40处，弃土（渣）场62处。工程占地1587.8 hm2，其中永久占地1168.9 hm2、临时占地418.9 hm2。工程总投资为65.1亿元。
2 监测内容
监测内容包括：防治责任范围；弃土弃渣动量；水土流失防治情况；施工期土壤流失量情况，针对不同防治类型区的水土流失特点，采用多种方法进行多点位、多频次监测，经综合分析得出不同防治类型区域的侵蚀强度及水土流失量；水土流失因子监测，包括降雨量、气温、风、泥沙量等；地形、地貌和水系情况；水土保持措施及其实施效果；已实施的水土保持措施效益，包括控制水土流失量、提高拦渣率、改善生态环境的作用等。
3 监测点布设及方法
结合项目本身特点，及所处区域生态环境状况，制定了本项目水土保持监测方案。采取定点定位监测与不定期巡测相结合的方式，在监测项目、监测时段、监测频率上可根据现场情况进行设置。
在布设监测小区（固定监测点）时注意：水土保持监测点结合分区特点、水土流失类型、水土流失强度等进行布设；在主要工程类别中选择具有代表性的工点作为监测点，监测点从地域上讲分布在奎屯、克拉玛依、福海和北屯4个县市，从地貌上讲分布在沙漠边缘区、戈壁荒漠区、荒漠化草原区和绿洲区，从防治分区上讲分布在3个防治区内（主体工程防治区、取土场防治区、临时工程防治区）；每个监测小区布置工程扰动小区和对照小区[1]；风蚀兼水蚀扰动小区和对照小区的监测设备需布置在同一主风向；简易径流小区尽可能按标准径流小区[2]的布设原则进行布设；监测设备布设地方需开阔（尤其是料场区）。根据以上原则确定的监测小区7处、监测样区9处。
4 监测结果分析
4.1 土壤侵蚀模数及流失量动态监测
本项目穿越的区域包括北天山北麓冲洪积平原及低山区、北天山中山区及南麓丘陵区、伊犁盆地区等3个不同的侵蚀区。根据监测工作的需要，在实地调查的基础上，依照同一扰动类型的水土流失特点基本一致、不同扰动类型的流失特点明显不同的原则，在项目区选取有代表性的典型样点进行水土流失量监测，监测得到的原地貌、扰动地表和防治措施实施后的侵蚀模数详见表1。
表1 原地貌、扰动地表和防治措施实施后的侵蚀模数 t/（km2・a）
防治分区 扰动类型 土壤侵蚀模数 /（t/hm2.a） 侵蚀类型
2006～2007 2007～2008 2008～2009 平 均
北天山北麓冲洪积平原及低山区 路基工程防治区 6235 4775 3090 4700 风蚀为主部分水蚀
桥梁工程防治区 4157 3183 2060 3133
隧道工程防治区 4717 3960 2970 3882
站场工程防治区 3982 3343 2508 3278
平 均 4773 3815 2657 3748
北天山中山区及南麓丘陵区 隧道工程防治区 4882 4038 2471 3797 水蚀为主部分风蚀
桥梁工程防治区 5090 4273 3204 4189
平 均 4986 4155 2838 3993
伊犁盆地区 站场工程防治区 3044 2446 1421 2304
平 均 4267 3472 2305 3348
按照水土流失量计算公式[3]Ms = F×Ks ×T（Ms为水土流失量，F为水土流失面积，Ks为土壤侵蚀模数，T为侵蚀时段），计算得到原地貌侵蚀单元、扰动地表侵蚀单元、防治措施实施后的水土流失量详见表2。
表2 不同阶段各地表扰动类型土壤流失量
防治责
任范围 扰动类型 水土流失面积/km2 水土流失强度/（t/hm2・a） 水土流失量/t 合 计
2006-2007 2007-2008 2008-2009 2006-2007 2007-2008 2008-2009
项目建设区 路基工程扰动区 7.9 6235 4775 3090 49260 37725 17613 104598
桥梁工程扰动区 0.4 4624 3728 2632 2029 1636 1155 4821
隧道工程扰动区 0.4 4800 3999 2721 1759 1466 997 4221
站场工程扰动区 2.6 3513 2895 1965 9015 7428 1375 17817
施工营地 0.1 3500 2715 1752 376 292 188 856
施工便道 1.4 3526 2853 1971 4767 3857 2665 11289
取（弃）土场 4.4 4786 3864 2616 20889 16866 11417 49172
小 计 17.1 88095 69270 35410 192775
直接影响区 9.5 2028 1692 1456 19321 16124 13868 49313
合 计 26.6 107416 85394 49279 242088
通过对比，因工程建设活动引起的工程建设区水土流失量为49313 t。
4.2 水土流失防治责任范围动态监测
利用GPS及其他常规测量工具测定，建设期末新建铁路精伊霍线工程占地面积与水土保持方案报告书设计面积相比，产生了一定的差异，实际发生的防治责任范围为1587.8hm2，较方案设计值3043.5hm2减少了1455.7 hm2，详见表3。
表3 防治责任范围动态监测结果
序号 里程 实际防治责任范围面积/hm2 行政区划
项目建设区 直接影响区 合计
1 CK0+000-CK102+408 370.3 165.6 535.9 博尔塔拉蒙古自治州
2 CK102+408-CK316+300 798.6 253.3 1051.9 伊犁哈萨克自治州
3 合计 1168.9 418.9 1587.8
4.3 取弃土场及弃土弃渣量动态监测结果
在实际施工中，为减轻对取土场原地貌的开挖破坏程度，在沿线又减少布置了取土场4处，全线共有取土场36处，增加弃土（渣）场10处，全线共有弃土（渣）场62处。本线主体工程土石方实际填挖总量约为3337.5万m3，其中填方约为1921.2万m3，挖方1006.2万m3，总体上填方约为挖方的1.9倍。经对全线土石方进行逐段巡查后确定，本线通过合理调配土石方，充分利用挖方，极大地减少了弃土弃渣量，并通过采取有效的拦挡措施，减少了弃土弃渣流失量。全线工程实际产生弃土弃渣量为593.4万m3，比原设计747.4万m3减少了20.6%。
5 水土流失防治指标分析
表4 水土保持防治6项指标监测结果
序号 指标名称 实际监测结果 目标值
1 扰动土地整治率 98.63% 95%
2 水土流失总治理度 98.12% 90%
3 土壤流失控制比 0.78 0.7
4 拦渣率 96.25% 95%
5 林草植被恢复率 95.88% 95%
6 林草覆盖率 31.80% 20%
由于新疆地区地理特点，及特殊的自然条件，造成铁路线路不同区域的自然条件有较大差异，因此工程施工时的生态及水土保持工作存在较大难度，其实施也较工程本身滞后。为了预防铁路工程防治责任范围内的水土流失，需要加强防治措施。如何对水土流失防治措施的防治效果进行正确评价，我们通过对防治措施实施后的效果预测，对各项指标进行了计算，最终确定以这6项指标为标准，必须全部达到水土保持方案目标值。详见表4。
6 结 语
由于铁路工程一般监测时段较长，因此在监测时段的把握、定位监测、资料调查和巡查监测等方面均要做到了及时科学和有效性，才能获取了较为真实的监测结果，以便客观评价工程建设期水土保持工程总体布局、工程质量及实施效果，同时总结得出：施工期水土流失监测数据具有不可替代性和适时性；监测点布设及对应监测方法要具有代表性和可操作性；由于开发建设项目的监测数据连续性较差，因而需要采取多种监测方法进行有效修正数值；合理监测频次是监测工作时效性的集中体现；GPS定位仪测定面积是快速、动态监测扰动类型面积的重要方法之一。
参考文献
[1] 郭索彦.水土保持监测理论与方法[M].北京：中国水利水电出版社，2010：249-252.
[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，2008：134-139.
[3] GB50433―2008，开发建设项目水土保持技术规范[S].北京：中华人民共和国建设部，2008：24-25.
作者简介：吴江（1961-），男，高级工程师，学士，从事铁路计划、节能、环保、水保工作；庞毅（1980-），男，高级工程师，硕士，从事水土保持工作。