任建鋒，陳連波，梅震偉，沙 龍

魯中地區(qū)輸氣管道工程水土保持方案編制探討

任建鋒，陳連波，梅震偉，沙 龍

(濱州市水利局，山東 濱州 256600)

水土保持；方案編制；輸氣管道工程；魯中地區(qū)

為了探討我國北方土石山區(qū)線性開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案設(shè)計(jì)，以魯中地區(qū)山東天然氣管網(wǎng)淄博支線工程水土保持方案為實(shí)例，分析了該輸氣管道工程引發(fā)水土流失的環(huán)節(jié)，預(yù)測了建設(shè)期間輸氣管道工程的水土流失狀況，并根據(jù)綜合預(yù)測結(jié)果、區(qū)域水土流失特點(diǎn)及輸氣管道施工特點(diǎn)等明確了水土流失防治分區(qū)，制定了不同防治分區(qū)的防治措施，為輸氣管道類線性建設(shè)工程水土流失防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和對能源需求的增加，油氣管道建設(shè)步伐逐漸加快。在輸氣管道建設(shè)中，管溝挖填對地表植被破壞極大，加劇了區(qū)域水土流失，尤其是跨越多種地貌類型的情況，其水土流失防治重點(diǎn)不盡相同。針對輸氣管道工程水土流失危害特點(diǎn)和規(guī)律，編制水土保持方案，有針對性地提出水土保持措施體系，有效防治水土流失，對于保護(hù)水土資源及改善項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境至關(guān)重要[1]。魯中地區(qū)處于北方土石山區(qū)腹地，區(qū)域自然環(huán)境的復(fù)雜性、生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的邊緣性在北方土石山區(qū)都有典型性和代表性。本文以該地區(qū)山東天然氣管網(wǎng)淄博支線為例對輸氣管道類線性建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案編制進(jìn)行探討，以期為類似項(xiàng)目的水土保持方案編制提供借鑒。

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目概況

山東天然氣管網(wǎng)淄博支線位于魯中地區(qū)淄博市境內(nèi)，等級為大型，線路總體呈南北走向，全長100 km，全線采用地下溝埋方式。工程主要建設(shè)內(nèi)容為管道工程、穿越工程、站場工程、截?cái)嚅y室工程等。全線共穿越河流23次1 075 m，公路85處2 334 m，鐵路3處270 m。設(shè)置站場3座、截?cái)嚅y室4座，新建臨時(shí)道路13.88 km、施工場地6處。工程總占地173.45 hm2，其中永久占地僅為2.80 hm2。開挖土石方95.05萬m3，填筑土石方47.82萬m3，外借土方6.48萬m3，廢棄方53.71萬m3，其中待回填的剝離表層土50.14萬m3。工程總投資4.1億元，其中土建投資0.65億元。工程于2011年2月開工，2011年9月全線投產(chǎn)。

1.2 項(xiàng)目區(qū)概況

管道沿途地貌類型為平原、丘陵和低山，所在流域?yàn)樾∏搴恿饔?，地處暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。項(xiàng)目區(qū)年均氣溫13.9℃，年均降水量625.8 mm，降水主要集中在6—9月，期間降水量約占全年的70%。年均蒸發(fā)量1 023 mm，年均相對濕度68%，年均風(fēng)速2.7 m/s，全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镋NE。土壤為棕壤土和褐土等類型，植被屬暖溫帶落葉闊葉類，項(xiàng)目區(qū)林草植被覆蓋率約為13%。

2 水土流失特點(diǎn)

本工程具有線路里程長、跨越地貌類型多、臨時(shí)占地比重大等特點(diǎn)，工程沿線水土流失特點(diǎn)如下：

(1)工程沿線跨越平原、丘陵、低山等地貌類型，導(dǎo)致施工工藝多變，水土流失形式多樣，表現(xiàn)為面蝕和溝蝕等多種侵蝕形式并存，且區(qū)域間變化較大。

(2)工程建設(shè)期間，管道工程挖方破壞地表及植被，造成地表裸露或半裸露，增加水力侵蝕的物質(zhì)來源，填方產(chǎn)生的填筑面疏松多孔，遇暴雨等不利天氣條件，極易形成面蝕、溝蝕。大開挖、頂管等穿越工程，不僅在基坑開挖區(qū)域產(chǎn)生臨時(shí)性堆土的點(diǎn)狀侵蝕，而且沿線路延伸方向，水土流失呈線性分布。站場、截?cái)嚅y室由于建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)開挖而出現(xiàn)新的開挖面，會造成基坑開挖坡面的沖刷和基坑底部泥土淤積。

(3)施工結(jié)束后，水土保持措施體系功能的完全發(fā)揮需要2年左右的時(shí)間，在此期間，受大風(fēng)、降雨等因素影響，仍會造成一定的水土流失。

3 水土流失與防治現(xiàn)狀

3.1 水土流失現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕類型主要為水力侵蝕，侵蝕強(qiáng)度為輕度，侵蝕形式以坡面面蝕為主，并伴有一定的細(xì)溝侵蝕。項(xiàng)目所在平原區(qū)域、丘陵區(qū)域、低山區(qū)域土壤侵蝕模數(shù)背景值分別為700、1 600、2 400 t/(km2·a)。

3.2 水土流失誘因

(1)地形地貌。本工程橫跨丘陵、低山地貌類型，具備了有利于侵蝕發(fā)生發(fā)展的地形地貌條件；地表交通道路縱橫交錯(cuò)，局部松散的地表物質(zhì)、稀疏的地表覆蓋物為水土流失的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ)條件。

(2)氣候。降水量主要集中在6—9月，期間降水量約占全年的70%。降水歷時(shí)短，強(qiáng)度大，匯流時(shí)間短，洪峰流量大，極易造成暴發(fā)性的水土流失，在植被較差地段易發(fā)生嚴(yán)重水土流失。

(3)工程建設(shè)。建設(shè)項(xiàng)目的開發(fā)導(dǎo)致地形地貌的改變和植被的破壞，特別是棄土、棄渣及臨時(shí)性堆土，抗蝕能力差，導(dǎo)致水土流失加劇。

3.3 防治經(jīng)驗(yàn)借鑒

通過對已建輸氣管道項(xiàng)目的調(diào)查，以下水土保持設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可供借鑒：①施工過程加強(qiáng)臨時(shí)防護(hù)措施，如修建臨時(shí)排水溝，臨時(shí)堆土采用編織袋裝土防護(hù)，或用密目防塵網(wǎng)進(jìn)行苫蓋等。②管道工程敷設(shè)后采取土地整治、林草恢復(fù)等防護(hù)措施。③穿越工程采取漿砌石護(hù)岸、土地整治、林草恢復(fù)等防護(hù)措施。④站場周邊布設(shè)排水溝，站場內(nèi)采取喬灌草綜合植物防護(hù)措施。⑤適宜栽植的植物有毛白楊、側(cè)柏、紫穗槐、早熟禾。

4 水土保持措施體系構(gòu)建

4.1 防治責(zé)任范圍及防治分區(qū)

水土流失防治責(zé)任范圍218.13 hm2，其中項(xiàng)目建設(shè)區(qū)173.45 hm2、直接影響區(qū)44.68 hm2。直接影響區(qū)范圍采用類比分析法確定，即類比其他已建的輸氣管道工程確定直接影響區(qū)范圍。

水土流失防治分區(qū)采取二級分區(qū)法，即按地貌類型劃分一級分區(qū)，在一級分區(qū)內(nèi)按工程建設(shè)內(nèi)容結(jié)合水土流失特點(diǎn)劃分二級分區(qū)。本工程水土流失防治分區(qū)按照地貌類型劃分為平原、丘陵、低山共3個(gè)一級水土流失防治分區(qū)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步劃分為管道工程、穿越工程、站場工程、截?cái)嚅y室工程、施工便道、施工生產(chǎn)生活等6個(gè)二級水土流失防治分區(qū)。

4.2 水土流失預(yù)測

進(jìn)行水土流失預(yù)測時(shí)，充分考慮不同建設(shè)區(qū)域的水土流失特點(diǎn)，采取分區(qū)域預(yù)估。對開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目可能造成的水土流失形式、危害和水土流失量進(jìn)行預(yù)測，為水土保持措施布局提供依據(jù)[2]。通過數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗(yàn)公式、類比分析等方法[3]計(jì)算出本工程擾動原地貌、損壞土地和植被面積173.45 hm2；產(chǎn)生水土流失總量1.60萬t，其中新增水土流失量0.86萬t。施工期新增水土流失量占工程新增水土流失總量的86.49%(圖1)，施工期是本工程水土流失的重點(diǎn)防治時(shí)段；管道工程防治區(qū)是本工程水土流失的重點(diǎn)防治區(qū)域(圖2)。

圖1 不同預(yù)測時(shí)段新增水土流失量比例

圖2 各防治分區(qū)新增水土流失量比例

4.3 水土流失防治目標(biāo)及防治措施

4.3.1 防治目標(biāo)

本項(xiàng)目執(zhí)行建設(shè)類項(xiàng)目水土流失防治二級標(biāo)準(zhǔn)，按照地形、降水、土壤侵蝕強(qiáng)度等對防治目標(biāo)進(jìn)行了修正。本工程采取的水土流失綜合防治目標(biāo)見表1。

4.3.2 防治措施

4.3.2.1 工程措施

工程建設(shè)期水土流失防治措施布局見表2。

表1 工程設(shè)計(jì)水平年水土流失防治目標(biāo)

注：“*”為加權(quán)平均所得。

表2 工程建設(shè)期水土流失防治措施總體布局

(1)由于表層土腐殖質(zhì)含量較高，占用的原地類為耕地、林地、園地等，需要在施工前對表土進(jìn)行剝離、收集、保存，作為后期綠化或復(fù)耕土料。

(2)管道工程途經(jīng)丘陵區(qū)、低山區(qū)時(shí)，在陡坡和陡坎段管溝內(nèi)每隔一定距離做一道垂直截水墻；平行或斜交于等高線時(shí)，在敷管上游開挖截水溝，且對不穩(wěn)定土體采用擋土墻防護(hù)。

(3)完善各站場區(qū)、截?cái)嚅y室區(qū)域排水措施。

(4)穿越工程在大開挖穿越河流處，采用砌石護(hù)岸來修復(fù)被破壞的原硬化河岸。

(5)施工結(jié)束后，各分區(qū)進(jìn)行整地處理，按照表層土清理—施有機(jī)肥—深耕等步驟進(jìn)行，整治深度約0.3 m，以便為后期復(fù)耕或植被恢復(fù)創(chuàng)造良好的地力條件。

4.3.2.2 植物措施

(1)植物選擇。植被建設(shè)工程是開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案設(shè)計(jì)的重要部分[4]，植物選擇應(yīng)按照“因地制宜、因害設(shè)防、適地適樹”的原則，結(jié)合《石油、天然氣管道保護(hù)條例》規(guī)定，管道中心線兩側(cè)寬5.0 m范圍內(nèi)不得種植深根性植物，宜選擇抗逆性較強(qiáng)、易于管理的鄉(xiāng)土植物或已經(jīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的植物品種[5]，項(xiàng)目各防治區(qū)樹草種選擇見表3。

(2)栽植方式。 ①管道工程、 穿越工程區(qū)栽植灌木、撒播草籽。灌木采用帶狀種植，相鄰栽植點(diǎn)間呈品字形配置，管道工程區(qū)每公里種植1種灌木，沿線交替配置不同灌木，改善沿線景觀；穿越工程區(qū)沿穿越方向兩側(cè)各種植1種灌木，沿穿越走向交替配置不同灌木林帶。在灌木栽植區(qū)均勻混播草籽。②站場工程區(qū)，按照新增用地的15%進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)，采取喬灌草混合配置。③截?cái)嚅y室工程區(qū)、施工便道區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)，混播高羊茅和早熟禾草籽以恢復(fù)植被。

表3 項(xiàng)目各防治區(qū)樹草種選擇

4.3.2.3 臨時(shí)措施

(1)臨時(shí)堆土存放時(shí)間較長，土壤結(jié)構(gòu)疏松，易受侵蝕，應(yīng)布設(shè)臨時(shí)擋護(hù)措施。臨時(shí)堆土高度應(yīng)控制在3 m以內(nèi)，邊坡1∶1～1∶1.5，堆土坡腳擋土袋寬和高均為0.5 m，堆砌時(shí)應(yīng)相互咬合、搭接，對臨時(shí)堆土裸露部分、施工生產(chǎn)生活防治區(qū)土料等周轉(zhuǎn)性材料采用密目防塵網(wǎng)苫蓋。

(2)管道工程區(qū)、穿越工程區(qū)、施工便道區(qū)臨時(shí)堆土一側(cè)，施工生產(chǎn)生活區(qū)場內(nèi)道路一側(cè)布設(shè)臨時(shí)排水溝，采用梯形斷面，底寬0.4 m、深0.4 m；施工生產(chǎn)生活區(qū)在施工場地最外圍修建排水溝順接工程，順接至周邊溝渠。

4.4 水土保持效益分析

通過方案實(shí)施，本工程擾動土地整治率達(dá)96%，水土流失總治理度達(dá)96%，土壤流失控制比達(dá)1.0，攔渣率達(dá)91.69%，林草植被恢復(fù)率達(dá)96%，林草覆蓋率達(dá)17%，均達(dá)到方案設(shè)定的水土流失防治目標(biāo)。本工程水土流失影響指數(shù)(SWII)為0.224 8，低于相關(guān)研究調(diào)查分析的輸氣管道的SWII指數(shù)平均值0.291 7[6]，根據(jù)水土保持損益分析，工程可行。

5 結(jié) 語

本工程符合水土保持相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范要求，不存在絕對限制性因素，水土保持方案實(shí)施后，將有利于改善沿線生態(tài)環(huán)境。輸氣管道跨越不同地貌類型，在水土保持方案編制中，將水土保持標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與行業(yè)工程實(shí)際情況緊密結(jié)合，在水土保持措施設(shè)置上考慮了防治措施的差異性，有針對性地采取措施進(jìn)行防護(hù)，避免不同的分區(qū)采取同一種措施。水土保持方案編制作為輸氣管道工程環(huán)境保護(hù)的重要一環(huán)，應(yīng)予以充分重視，最終達(dá)到促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。

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(責(zé)任編輯 孫占鋒)

S157.2

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1000-0941(2017)09-0022-04

任建鋒(1973—)，男，山東濱州市人，工程師，雙學(xué)士，從事水土保持和水生態(tài)建設(shè)研究工作。

2017-05-10