东深供水改造工程水土保持监测研究

东深供水改造工程水土保持监测研究 郭新波 邓岚 （广东省水利水电科学研究院，广州, 510610）

提 要：根据开发建设项目水土流失与地表扰动的内在联系，提出地表扰动类型的概念；针对项目施工进度快、线路长、扰动变化大的特点，施工期各阶段扰动类型通过定期巡查方式确定，面积采用GPS技术测定；采用一点多方法比较及多点监测确定不同类型的侵蚀强度；以扰动类型动态监测及其侵蚀强度监测为中心，实现了防治责任范围、土壤流失量、防治效果等验收指标的监测，为工程水土保持验收提供了可靠的依据。其中地表扰动类型划分及面积监测方法、侵蚀强度监测方法可以为广东省开发建设项目水土保持监测提供理论指导和实践依据。 关键词：开发建设项目 水土流失 监测 地表扰动类型 GPS技术 侵蚀强度 验收

对大多数建设项目而言，在施工建设过程中不可避免地会产生水土流失，在此过程中哪些地段产生了水土流失、造成的水土流失强度有多大、是否会对下游和周边地区造成影响等，都需要通过监测，取得第一手资料，根据监测结果，及时采取相应的防治措施或对原制定的实施计划进行调整，以有效地控制新的水土流失。另一方面，目前在对开发建设项目可能造成的水土流失进行预测时，缺乏大量实测数据的支撑，预测中采用的系数、背景值等在确定时随意性大，预测结果更是难以使人信服。如果经过众多项目的水土流失监测，就可以取得较为可靠的资料，为科学预测水土流失提供依据。同时，对建设项目的水土流失进行监测，可以进一步验证水土保持方案中所确定的防治措施的可行性、有效性和成效，为今后完善各类建设项目的水土流失防治措施提供实践经验。 根据国家水土保持法的规定，建设项目竣工验收时必须首先验收其水土保持设施，验收不合格的建设项目不得投产使用。对建设项目水土保持设施的验收除了对建成的水土保持工程的安全、稳定、运行情况进行检查外，更主要的是对采取这些水土保持措施后的水土保持效果，即水土流失是否达到国家规定的标准进行检测。由业主提供其在建设和生产过程中水土流失情况的监测结果，水行政主管部门进行检查和认证。 本文以“东深供水改造工程水土保持监测”为例对开发建设项目水土保持监测过程及其有关问题进行分析探讨。 1 研究区概况

1.1工程概况 广东省东江-深圳供水工程是向香港、深圳以及工程沿线城镇提供饮用原水及农田灌溉用水的跨流域大型调水工程。改造工程（简称东深供水改造工程）全长51.7km，2010年设计年供水量为23.73亿m3，设计流量为100m3/s，主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级，概算总投资

49亿元，设计总工期三年半，实际三年完成。 东深供水改造工程建设内容包括：新建莲湖、旗岭和金湖三座供水泵站；新建走马岗、观音山、笔架山等七条隧洞，共长15km；新建莲湖、旗岭等四座渡槽，共长5.8km；新修六条混凝土箱涵共长16km；新修五条混凝土倒虹吸管，共长2.6km；新建3.3km现浇预应力混凝土地下埋管；扩建9.3km人工渠道及其它次要建筑物和附属建筑物，加上已建成的太园泵站、雁田隧洞、深圳水库，形成4站、4槽、8洞、1库及人工渠和混凝土箱涵组成的封闭式供水系统。 1.2项目区概况 东深流域地处亚热带季风气候区，热量丰富，多年平均降雨量1767-1925mm，其中4-9月占83.3-84.4%。石马河是东江的一级支流，河长88km，河床总落差约70m，平均比降0.52‰，集水面积1349km2。 工程区在地貌上大体可分为两个单元，旗岭坡、谢岗以北至东江为准平原区，旗岭坡、谢岗以南为丘陵和低山地区，相对高度在50-500m之间。 平原区人口密集，植被覆盖相对较差，低山丘陵区，植被覆盖相对较好，其植被覆盖度达50%－70%以上，主要是湿地松、尾叶桉和小叶桉的混交林。 土壤主要为砂页岩、花岗岩发育而成的赤红壤，沿石马河两岸分布由冲积物发育的潜育型水稻土，石质土零星分散于清溪、凤岗的丘陵山岗一带。 本项目区是《广东省人民政府授权发布全省水土流失重点防治区的公告》的重点监督区。 2 研究方法

2.1监测原则 根据《水土保持监测技术规程》（SL277-2002）、“东深供水改造工程水土保持方案报告书（报批稿）”及其批复文以及东深供水改造工程的工程特点和水土流失特征，确定如下监测原则： ①全面调查监测与重点观测相结合 全面调查是对整个东深供水改造工程水土保持防治责任范围而言，主要针对施工过程中的水土流失及防治措施的动态变化。东深供水改造工程呈线状开发建设，水土流失也呈线状分布，各施工点面积虽不大，但分布零散，只有通过全线调查监测，才能掌握工程整体的水土流失及防治状况。 重点观测即对特定地段较长期的连续监测，主要针对侵蚀强度监测、特殊地段及突发事件监测。 ②以地表扰动动态监测和侵蚀强度监测为中心 开发建设项目水土保持监测的主要任务之一就是确定项目防治责任范围内的土壤流失量，开发建设项目扰动范围（面积）决定了流失范围，扰动类型则决定流失强度，而扰动存在的时间则决定侵蚀历时。因此，开发建设项目水土保持监测可以通过监测项目防治责任范围内地表扰动类型、各扰动类型的面积和侵蚀强度确定项目防治责任范围内的流失量。 ③地表扰动类型监测以弃土弃渣和平台监测为重点 堆渣是开发建设项目建设过程中最常见的地表扰动类型之一，也是最容易造成水土流失的扰动类型。由于本工程弃土弃渣场均为临时征地，因此弃土弃渣监测主要监测不同施工阶段的临时堆渣。平台的侵蚀模数相对较小，但面积很大，基本上每个标段都有，因此选为监测重点。 2.2监测内容与方法 2.2.1监测内容 监测内容包括：防治责任范围动态监测、弃土弃渣动态监测、施工期土壤流失量动态监测和水土流失防治动态监测。 2.2.2监测方法 监测方法主要有调查监测、地面定位观测、巡查及临时监测。 (1)调查与面积监测 调查监测是指定期采取全线路调查的方式，通过现场实地勘测，采用GPS定位仪、标杆、尺子等工具按标段测定不同地段的地表扰动类型及其面积。 (2)定位监测 对不同地表扰动类型，侵蚀强度的监测方法主要采用桩钉法、侵蚀沟样方测量法、简易径流小区法，人工模拟降雨试验，并以桩钉法和侵蚀沟法为主。 (3)巡查及临时监测 不定期的进行全线踏勘，若发现较大的扰动类型的变化（如新出现堆渣或堆渣消失、开挖面采取了措施等）或流失现象，及时监测记录。 3 结果分析

3.1不同侵蚀单元侵蚀模数的分析确定 3.1.1侵蚀单元划分 根据水土流失特点，可以将施工期项目防治责任范围划分为原地貌、扰动地表和实施防治措施的地表三大类侵蚀单元。 (1)原地貌侵蚀单元划分 原地貌水土流失状况分为两种类型，大体上A标段为平原区，B、C标段为丘陵区。 (2)地表扰动类型划分 为了客观地反映建设项目的水土流失特点，从水土保持的角度，在实地调查的基础上，依照同一扰动类型的流失特点和流失强度基本一致、不同扰动类型的流失特点和流失强度明显不同的原则，将项目地表扰动分为8种类型，结果见表1。

表1地表扰动状况分类表 地表扰动 流失危害 有危害扰动 无危害扰动 扰动特征 堆 渣 开挖面 平 台

侵蚀对象形态

土质低堆渣 石质低堆渣 土质高堆渣 石质高堆渣 土质开挖面

石质开挖面 施工场地、 生活用地等 建筑物、填入洼地的堆渣、受

保护的

开挖面等

特征描述 花岗岩风化物高度≤4m 沙砾岩页岩类高度≤4m 花岗岩风化物高度＞4m 沙砾岩页岩类高度＞4m 花岗岩风化物 页岩类

地势平坦、零星渣堆、建筑材料

无流失、流失物进入封闭的区域（征地范围）

代 号 低土堆 低石堆 高土堆 高石堆土质面 石质面 平台 无危害 编 号 1 2 3 4 5 6 7 8

1－4类为堆渣类型，堆渣是开发建设项目建设过程中最常见的地表扰动类型之一，包括施工过程中形成的各种临时堆渣、永久渣场和各种堆填坡面。堆渣高度是影响坡面汇流和坡面侵蚀强度的重要因素，土质和石质堆渣的侵蚀强度也存在较大差异，因此根据堆渣的高度和堆渣的岩土类型进一步将堆渣细分为土质高堆渣、石质高堆渣、土质低堆渣、石质低堆渣。由于施工过程中形成的堆渣，坡度基本都接近自然安息角，因此在分类时没有考虑坡度因素。需要说明的是有完好挡渣墙、截排水沟的永久渣场以及利用山塘等低洼封闭地形堆放弃渣的渣场，正常情况下不存在对外流失，所以把它们归入无危害扰动而不按堆渣计算。 5、6类为开挖类型，这里的开挖面指的是施工过程中形成的裸露未保护的开挖坡面。调查发现，开挖面的存在时间（裸露时间）一般不会太长，侵蚀强度较小，因此在分类时没有进一步考虑坡长、坡度等因素，只考虑岩土类型，将开挖面进一步分为土质开挖面和石质开挖面两类。开挖面在修建截水沟并对坡面采取混凝土喷锚、浆砌石、铺草皮等水保措施后，正常情况下基本没有水土流失或只有轻微流失，低于允许侵蚀标准，因此也归入无危害扰动，不再按开挖面对待。 第7类是平台，平台是工程建设过程中最常见的一种扰动类型，包括各种施工场地、生活用地等，特点是地势平坦，地面硬化，降雨的入渗减少，径流增大，加上零星渣料，有一定的水土流失。 最后一类称为无危害扰动，无危害扰动是指地表扰动本身没有土壤流失或者流失轻微、或者地表扰动造成的土壤流失全部流入低洼封闭的施工场地内、对外界没有影响的各种扰动。包括各种已建成的水泥构筑物，如泵房、箱涵以及渡槽等基本没有土壤流失的地表扰动；建有良好排水体系的硬化地面、植草地面、水保措施（浆砌石护坡、水泥喷锚、挡渣墙等）完好的开挖面和弃土弃渣等土壤流失轻微（侵蚀模数在允许范围内）的扰动类型；在封闭地形内开挖建设的施工场地及周边开挖面、堆放在山塘、鱼塘等低洼地的弃土弃渣等土壤流失全部进入了施工场地或弃渣场地，没有外流的扰动。无危害扰动涉及多种情况，但因其对外部没有影响，因此不再细分，归为一类。在调查过程中，应注明其具体的种类，如浆砌石护坡、有挡渣墙的渣场等，以便进行水土保持措施效果分析。 (3)防治措施分类 根据实际监测结果，将各种防治措施分为两类——完全措施和完善措施：完全措施指采取措施后基本上没有土壤流失的措施，包括浆砌石护坡、混凝土喷锚护坡、挡渣墙等工程措施以及平地上配有排水沟的植物措施等；完善措施是指采取措施后仍然存在轻微土壤流失，但已达到允许范围的措施，如坡面植物措施（草皮护坡等）、恢复自然植被等。 3.1.2各侵蚀单元侵蚀模数 (1)原地貌侵蚀模数 原地貌侵蚀模数采用水土保持方案中的数据，平原区为502.7t/km2.a。丘陵区为7096t/km2.a。

(2)各地表扰动类型侵蚀模数 各地表扰动类型的侵蚀强度通过多点位、多频次、多方法的监测结果经过综合分析得出（表2）。

表2基本扰动类型侵蚀强度 侵蚀强度（t/hm2） 扰动类型 雨季月流失量（t/hm