劉 勛,劉志騰,燕小芬,趙 超

(1.國網(wǎng)江西省電力有限公司 上饒供電分公司,江西 上饒 334100)

(2.中國電建集團(tuán) 江西省電力設(shè)計(jì)院有限公司,江西 南昌 330000)

隨著我國“雙碳”目標(biāo)的提出,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系愈發(fā)重要,但全國電網(wǎng)系統(tǒng)快速建設(shè)發(fā)展的同時(shí),引發(fā)的水土流失問題也日益嚴(yán)重。尤其是輸變電工程線路長、跨越范圍廣,工程區(qū)地形陡峭且復(fù)雜,水土流失問題嚴(yán)重,且水土保持監(jiān)管工作難度高[1]。

水土保持“天地一體化”監(jiān)管通過遙感影像研判項(xiàng)目施工前土地利用現(xiàn)狀,通過無人機(jī)采集現(xiàn)場影像,解譯擾動(dòng)范圍,并通過人工現(xiàn)場調(diào)查復(fù)核,確保解譯成果準(zhǔn)確可靠。解譯分析成果反饋至水行政主管部門、建設(shè)單位及相關(guān)設(shè)計(jì)單位,有助于水行政主管部門掌握項(xiàng)目實(shí)際擾動(dòng)范圍,依據(jù)實(shí)際情況作出水土保持方案是否需要變更、水土保持補(bǔ)償費(fèi)是否需要增收、擴(kuò)大施工范圍是否進(jìn)行處罰等決定;有助于建設(shè)單位判斷預(yù)算和工期是否符合設(shè)計(jì)方案,并加強(qiáng)水土保持管理;有助于設(shè)計(jì)單位及時(shí)掌握水土保持措施落實(shí)情況和防治成效,及時(shí)優(yōu)化水土保持設(shè)計(jì)等。水土保持“天地一體化”監(jiān)管可大幅提高監(jiān)管精度和效率,解決山地、荒漠等區(qū)域水土保持監(jiān)管難的問題[2-3]。南方某220 kV輸變電工程線路總長度為24.5 km,共設(shè)置塔基78個(gè),單座塔基平均設(shè)計(jì)施工范圍擾動(dòng)面積為320 m2,工程路徑見圖1。以此為例,通過水土保持“天地一體化”監(jiān)管,解譯計(jì)算其設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積和實(shí)際擾動(dòng)面積,分析設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍和實(shí)際擾動(dòng)范圍差異性,以期為輸變電工程水土保持“天地一體化”監(jiān)管實(shí)踐提供參考,也為加強(qiáng)輸變電工程水土保持工作提供借鑒。

1 水土保持“天地一體化”監(jiān)管方法

1.1 基于遙感影像的前期調(diào)查

項(xiàng)目施工后,原有的地形會(huì)被破壞,雖然視頻和照片可以記錄施工前的土地利用情況,但是無法反映面積、坐標(biāo)等地理空間信息與土地利用情況之間的關(guān)系。因此,基于遙感影像的前期調(diào)查十分重要,其內(nèi)容主要包括:①收集輸變電工程立項(xiàng)文件、設(shè)計(jì)報(bào)告、土地預(yù)審文件、桿塔坐標(biāo)信息、塔基根開信息、水土保持方案報(bào)告書及其批復(fù)等;②收集處理遙感影像,包括輻射校正和幾何校正,坐標(biāo)系統(tǒng)采用CGCS 2000坐標(biāo)系,投影選擇高斯克呂格投影,遙感影像需經(jīng)過脫密處理,可以公開使用;③將設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積、桿塔坐標(biāo)信息、塔基根開信息等進(jìn)行矢量化,采取與遙感影像相同的坐標(biāo)系統(tǒng)和投影方式。

1.2 無人機(jī)信息采集

遙感影像更新頻率較慢,且分辨率較低,難以滿足輸變電工程水土保持監(jiān)管的需要。無人機(jī)機(jī)動(dòng)靈活,拍攝照片分辨率較高,可以彌補(bǔ)遙感影像的不足。無人機(jī)信息采集的流程為:①信息采集。信息采集設(shè)備采用具有高精度坐標(biāo)定位系統(tǒng)的大疆精靈4Pro,拍攝相機(jī)采用無人機(jī)自帶的2 000萬像素相機(jī),航線規(guī)劃采用DJI GS Pro 地面站,在地面設(shè)置像控點(diǎn),保證平面位置和高程測(cè)量精度。②數(shù)據(jù)處理。利用Pix4Dmapper軟件處理無人機(jī)采集的現(xiàn)場信息,生成影像數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)。③解譯分析。通過ArcGIS軟件對(duì)無人機(jī)采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯,分析計(jì)算塔基施工實(shí)際擾動(dòng)范圍和面積。

1.3 人工現(xiàn)場調(diào)查復(fù)核

從遙感影像和無人機(jī)航拍照片中難以判別一些區(qū)域是否屬于項(xiàng)目的擾動(dòng)范圍,需要人工現(xiàn)場調(diào)查復(fù)核予以核實(shí),排除非項(xiàng)目擾動(dòng)范圍,記錄現(xiàn)場情況,提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

2 結(jié)果與分析

通過水土保持“天地一體化”監(jiān)管,計(jì)算得到南方某220 kV輸變電工程單座塔基實(shí)際施工范圍平均擾動(dòng)面積達(dá)866 m2,遠(yuǎn)大于單座塔基平均設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積320 m2。為分析在不同地形區(qū)塔基施工設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積和實(shí)際擾動(dòng)面積的差異,本研究選取該項(xiàng)目位于山丘區(qū)的2座塔基M1、M2和位于平原區(qū)的2座塔基N1、N2進(jìn)行設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積和實(shí)際擾動(dòng)面積的差異性分析。這4座塔基的實(shí)際擾動(dòng)面積、設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積均與工程平均值相差在10%以內(nèi),可以很好地體現(xiàn)工程整體情況。

2.1 山丘區(qū)塔基施工范圍擾動(dòng)面積解譯計(jì)算

圖2是山丘區(qū)塔基M1、M2施工前(2020年5月)遙感影像和施工后(2021年5月)無人機(jī)航拍照片。通過解譯計(jì)算,得到:①M(fèi)1設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積為323 m2,設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍呈比較規(guī)則的矩形;實(shí)際擾動(dòng)面積為734 m2,相比于設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積增加了411 m2,實(shí)際擾動(dòng)范圍呈不規(guī)則多邊形。②M2設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積為340 m2,設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍呈比較規(guī)則的矩形;實(shí)際擾動(dòng)面積560 m2,相比于設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積增加了220 m2,實(shí)際擾動(dòng)范圍呈不規(guī)則多邊形,且實(shí)際擾動(dòng)范圍全部涵蓋了設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍。

圖2 M1、M2塔基施工前遙感影像和施工后無人機(jī)航拍照片

2.2 平原塔基施工范圍擾動(dòng)面積解譯計(jì)算

圖3是平原區(qū)塔基N2、N2施工前(2020年5月)遙感影像和施工后(2021年5月)無人機(jī)航拍照片。通過解譯計(jì)算,得到:①N1設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積為364 m2,設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍呈比較規(guī)則的矩形;實(shí)際擾動(dòng)面積為1 268 m2,相比于設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積增加了904 m2,實(shí)際擾動(dòng)范圍呈不規(guī)則的多邊形,實(shí)際擾動(dòng)范圍基本涵蓋了設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍。②N2設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積為370 m2,設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍呈比較規(guī)則的矩形;實(shí)際擾動(dòng)面積為700 m2,相比于設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積增加了330 m2,實(shí)際擾動(dòng)范圍呈不規(guī)則的多邊形,且實(shí)際擾動(dòng)范圍全部涵蓋了設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍。

圖3 N1、N2塔基施工前遙感影像和施工后無人機(jī)航拍照片

2.3 結(jié)果分析

1)山丘區(qū)塔基M1、M2的平均設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積為332 m2,平原區(qū)塔基N1、N2的平均設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積為367 m2,二者相差34 m2,可以看出山丘區(qū)塔基的設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積與平原區(qū)塔基的設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積差異較小。分析其原因,主要是桿塔永久占地面積通常為100～200 m2,塔基設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積一般是在桿塔永久占地面積之外擴(kuò)大200 m2左右的施工范圍,考慮到不同桿塔基礎(chǔ)根開的差距較小,塔基設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積通常在300～400 m2。

2)山丘區(qū)塔基M1、M2的平均實(shí)際擾動(dòng)面積為647 m2,平原區(qū)塔基N1、N2的平均實(shí)際擾動(dòng)面積為984 m2,二者相差337 m2,可以看出平原區(qū)塔基實(shí)際擾動(dòng)面積遠(yuǎn)大于山丘區(qū)實(shí)際擾動(dòng)面積。分析其原因,主要是平原區(qū)塔基通常采用大開挖基礎(chǔ),產(chǎn)生的臨時(shí)土方較多,所需的臨時(shí)堆置場地面積較大;而山丘區(qū)塔基通常采用掏挖基礎(chǔ)或灌注樁基礎(chǔ),產(chǎn)生的臨時(shí)土方較少,所需的臨時(shí)堆置場地面積較小。

3)通過對(duì)比分析山丘區(qū)、平原區(qū)塔基設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍和實(shí)際擾動(dòng)范圍,發(fā)現(xiàn)塔基設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍通常為比較規(guī)則的矩形,而塔基實(shí)際擾動(dòng)范圍多為不規(guī)則的多邊形,塔基實(shí)際擾動(dòng)面積遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積,且實(shí)際擾動(dòng)范圍基本涵蓋了設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍。其原因?yàn)?一是設(shè)計(jì)單位對(duì)現(xiàn)場施工的理解不足,對(duì)機(jī)械化施工、材料堆放、土方堆放等占用場地考慮不全,導(dǎo)致設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積偏小;二是設(shè)計(jì)單位未全面考慮施工現(xiàn)場的實(shí)際地形特點(diǎn),按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)確定設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍,這種不合理的設(shè)計(jì)方式導(dǎo)致實(shí)際施工難以按照設(shè)計(jì)方案開展;三是施工單位在實(shí)際施工過程中隨意性較強(qiáng),對(duì)設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍的限制性和約束性考慮較少,亂堆亂棄現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,導(dǎo)致實(shí)際擾動(dòng)范圍遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍,且實(shí)際擾動(dòng)范圍呈不規(guī)則形狀,尤其是平原區(qū)塔基施工中產(chǎn)生的臨時(shí)土方較多,土方堆置場地面積大,實(shí)際擾動(dòng)面積相比于設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積增加更為明顯。

3 結(jié)束語

以南方某220 kV輸變電工程為例,基于水土保持“天地一體化”監(jiān)管分析輸變電工程山丘區(qū)塔基和平原區(qū)塔基實(shí)際擾動(dòng)范圍和設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍的差異性,結(jié)果表明:設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍通常呈較為規(guī)則的矩形,而實(shí)際擾動(dòng)范圍呈不規(guī)則的多邊形;山丘區(qū)塔基和平原區(qū)塔基設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積相差較小,但平原區(qū)塔基實(shí)際擾動(dòng)面積遠(yuǎn)大于山丘區(qū)塔基;山丘區(qū)塔基和平原區(qū)塔基設(shè)計(jì)擾動(dòng)面積均遠(yuǎn)小于實(shí)際擾動(dòng)面積。設(shè)計(jì)單位未充分考慮施工現(xiàn)場實(shí)際情況和地形特點(diǎn)、施工單位隨意施工等都是造成實(shí)際擾動(dòng)范圍遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍的原因。輸變電工程線路長、跨越地區(qū)廣,施工過程中土方開挖量大,其水土保持工作對(duì)遏制水土流失、保護(hù)周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境和群眾財(cái)產(chǎn)安全十分重要,水土保持設(shè)計(jì)單位應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場情況調(diào)查,設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍應(yīng)符合施工現(xiàn)場實(shí)際情況和地形特點(diǎn),充分考慮材料堆放和土方堆置等問題;建設(shè)單位應(yīng)提高對(duì)設(shè)計(jì)擾動(dòng)范圍約束性的認(rèn)識(shí),禁止隨意施工、亂堆亂棄等行為;水行政主管部門應(yīng)加強(qiáng)施工過程中的水土保持監(jiān)管,及時(shí)檢查水土保持措施的落實(shí)情況和有無違法違規(guī)行為發(fā)生。