水电建设项目水土保持监测技术方法创新

水电建设项目水土保持监测技术方法创新

摘要：本文就水电建设项目水土保持监测技术方法进行探讨，阐述了水电工程

水土保持监测的重点，针对常规的监测技术方法已不能满足新的检测要求，提出

了遥感监测、GSM、WI-FI等信息集成监测、三维扫描技术以及无人机低空航拍等创新型监测方法，可为水电建设项目水土保持检测工作提供参考作用。

关键词：水电建设；水土流失；水土保持；监测；技术创新

目前，开发建设项目水土流失是人为导致水土流失加剧的主要因素之一。水电建设项目

属于生态类开发建设项目，工程一般建设周期长、规模大、开挖扰动大、弃土弃渣量大，造

成的水土流失问题也比较突出。近年来，水电工程水土保持监测工作在水土保持监督管理中

起着愈加重要的作用。水土保持监测是一项以保护水土资源、改善和维护良好的生态环境为

目标，通过现场调查和试验测量等多种手段，对水土流失的成因、数量、强度、影响范围、

危害及其防治成效等进行动态监测和评估，为规划设计、实施和评价水土流失防治措施提供

科学依据的基础性工作。但现有的水土保持监测技术方法因人力资源投入大，且缺乏统一规

范的指导，监测成果质量往往良莠不齐，导致无法较为准确地反映水电工程建设区域内的实

际水土流失情况。鉴于此，本文提出了基于遥感技术和通信技术发展起来的创新型监测技术

方法，受到水行政主管部门的肯定与鼓励，在水土保持监测领域作用显著。

1 水电工程水土保持监测的重点

水电工程规模大，工程建设持续时间长，对地表的扰动强度大且对周边的生态环境影响

深远，尤其是施工道路边坡开挖、料场开挖对地表的扰动强烈，弃土弃渣堆积对地表植被、

土壤的改变很大，且易造成强烈的水土流失问题。因此，水电工程常将弃渣场区、交通道路区、料场区等作为水土保持监测的重点区域。

依据水利部《关于规范生产建设项目水土保持监测工作的意见》（水保〔2009〕第187号）、《生产建设项目水土保持监测规程》（2015试行），监测实行驻点监测，监测必须涵

盖扰动土地情况、取土（石、料）弃土（石、渣）情况、水土流失情况、水土保持措施实施

情况等重点内容。其中扰动土地情况核心是面积，取土（石、料）弃土（石、渣）情况重点

是数量，水土流失情况核心是数量，水土保持措施实施情况重点是面积和数量，且在实地量测、资料分析、地面观测等常规监测方法的基础上，鼓励采用遥感监测等创新型监测方法。

做好水电工程水土保持监测，重点就是要对工程各防治分区按照施工进度准确进行地表状况

分类并确定面积、获取挖填借弃的土石（渣）方量和不同下垫面情况下的土壤流失量，所有

监测方法应按照监测频次的要求动态获取面积和数量等定量信息，以保证监测成果的科学性

和可靠性。

2 常规监测技术方法及特点

水土保持监测方法一般分为调查监测、地面观测和巡查监测三大类，一般以地面监测为主，调查监测和巡查监测为辅。多年来，在水电工程水土保持监测工作中，通常采用常规的

监测技术方法，在一定程度上满足了水土保持监测工作的要求，基本保证了工程建设区水土

流失防治责任范围内水土资源保护的需要。

2.1 调查监测及巡查监测

（1）调查监测

监测人员为获取工程建设区水土流失防治责任范围、扰动地表面积、土石（渣）方量、

防治措施数量和质量、植物措施的成活率、保存率、生长情况及覆盖度、防护工程的稳定性、完好程度、拦渣效果和对周边地区造成的危害及发展趋势等定量和定性基本信息，掌握其动

态变化情况，利用GPS、全站仪、测尺、测绳等量测设备现场测量获取面积、措施数量等定

量数据，利用摄像机和照相机、现场观察等现场调查取得工程质量、植物措施生长情况、水

土流失程度等定性评价结果，在工程建设区现场完成的量测、影像拍摄、数据记录、分析评

判等监测工作，统称为调查监测。优点是针对性强，简单直观，能够取得大量抽样数据、量

测数据作为基础支撑；缺点是不能够全面完整的反映工程建设区的情况，需借助遥感监测数

据成果做补充。

（2）巡查监测

按照一定的频率，对工程水土流失防治范围内的各区域进行查看，调查水土流失及其防

治状况，分析水土流失防治成效及存在问题，为落实好水土保持措施提供数据和建议。本方

法为常规监测方法，优点是能够使监测工作人员较快了解工程水土流失现状，取得定性评价

结果，缺点是取得定量数据有限，需配合其它监测方法综合分析。

2.2 地面观测

选取典型观测样地，布设水土流失监测设施或设备，以取得土壤流失量动态数据的观测

方法，一般有径流小区、简易水土流失观测场、泥沙收集器等定点监测方法。

（1）径流小区

在工程区选取典型坡面，布设5m×20m标准规格或2m×10m等非标准规格，并连接集流槽、分流箱、集流筒等观测设备的监测设施。径流小区适用于扰动土体、弃土弃渣等形成的

比较稳定的坡面，也可用于砾石较少的弃土弃渣等形成的比较稳定的坡面，不适用于由弃石

组成的堆积物的坡面。该方法是水电工程水土保持监测水蚀观测的常用方法，观测数据代表

性较强，可为土壤流失量的分析计算提供有效支撑，缺点是采样测定及后续数据分析计算程

序较繁琐，对监测人员的要求较高，需具备较强的技术水平才能满足观测要求。

（2）简易水土流失观测场

将直径0.5cm、长40cm的钢钎，根据坡面面积，按1m×1m分上中下、左中右纵横各3

排（共9根）沿坡面垂直方向打入坡面，出露坡面10cm，并在末端和地面接触部位做标记，编号登记入册，坡面面积较大时，为提高监测精度，测钎密度适当加大。每次降雨后，观测

钉帽出露地面高度，计算土壤侵蚀厚度和土壤侵蚀量。该方法是水电工程水土保持监测水蚀

观测的常用方法，布设较灵活，可布设多组取平均值，能够为土壤流失量的分析计算提供一

定支撑，但是易受外来径流或人为扰动干扰，造成较大误差，影响观测结果的准确性。

（3）泥沙收集器法

为防止径流将冲刷的坡面泥沙携带出设定的控制范围，在坡面下设置集水池、在堆渣体

的周边设置沉沙池、在截排水沟末端建设沉沙池等收集径流泥沙的设施。该方法是水电工程

水土保持监测水蚀观测的常用方法，一般能收集水蚀的推移质，对悬移质效果较差，适用于

径流冲刷物颗粒较大的区域，颗粒较小的区域需要加大规格尺寸以提升收集效果。

3 创新型监测技术方法及特点

近年来，基于遥感技术和通信技术发展起来的创新型监测技术方法受到水行政主管部门

的肯定与鼓励，在水土保持监测领域作用日益显著。

3.1 遥感监测技术

遥感监测是利用卫星或空间航空器快速获取建设项目区水土保持信息，结合地理信息系

统或其它配套软件，实现水土保持全数字化的分析、处理以及成果展示的先进监测技术，包

括资料准备、遥感影像选择与预处理、解译标志建立、信息提取、野外验证、分析评价和成

果资料管理等程序。

根据《关于规范生产建设项目水土保持监测的意见》（水保〔2009〕第187号），对水

土保持监测明确要求：“对于线路长、取弃土（渣）量大的生产建设项目，应包括项目建设前、建设中和建设后的遥感影响资料及其分析结果。”《生产建设项目水土保持监测技术规程》（2015试行）也明确要求，建设项目扰动土地情况、水土流失情况、水土保持措施等监测均

应进行遥感监测。遥感监测在水土保持监测中的应用越来越受到鼓励与肯定。

遥感监测将水土保持监测内容和传统监测指标体系彻底打破，按照空间信息特征和类别

重新分类，分层计算水土保持监测指标，增加监测数据的客观性和精准度，同时可覆盖全建

设项目区，降低查勘行驶里程和人员费用成本，极大提高生产效率。目前，水电工程遥感监

测受一线生产人员缺少遥感和地理信息专业限制，在生产实践中应用相对较少，需加大研究

力度和相关专业人才引进力度。

3.2 GSM、WI-FI等信息集成监测技术

GSM是全球通讯系统（Global System for Mobile Communications）的简称，目前我国常用的是4G和3G网络；Wi‐Fi是一种可以将个人电脑、数据采集设备等终端以高频无线电信号

互相连接并进行数据传输的技术。以上技术与监测数据采集设备集成后，可以通过移动网络

或互联网将监测数据传输至设定的手机终端、邮箱或网络云存储终端等。既能响应驻点监测

的要求，又不用监测工作人员到现场亲自采集数据，可增加监测的频次，提高监测数据时效性，同时节省人力成本。