豐 佳，陳曉剛，王文龍，潘明九，速 歡，顧晨臨，孟 歡，伍 歡

(1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司，浙江 杭州 310007；2.中國科學(xué)院/水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；4.國網(wǎng)浙江省電力有限公司 經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，浙江 杭州 310020；5.國網(wǎng)甘肅省電力公司 電力科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730070；6.中國電力工程顧問集團(tuán) 西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710075)

我國電力工程具有跨越距離遠(yuǎn)和建設(shè)周期長、規(guī)模大的特點(diǎn)[1]，其中輸變電線路工程是一種典型的點(diǎn)、線結(jié)合的工程，在建設(shè)過程中存在跨區(qū)域施工，塔基開挖、牽張場地平整、施工便道修筑等工程項(xiàng)目對地表產(chǎn)生較大擾動，并對建設(shè)區(qū)及周邊土壤環(huán)境產(chǎn)生影響，造成地表植被破壞，引起嚴(yán)重的水土流失[2]。

許多專家學(xué)者針對輸變電線路工程的水土流失特征進(jìn)行了研究，認(rèn)為輸變電線路工程的水土流失具有不可控因素多、局部點(diǎn)狀水土流失強(qiáng)烈等特點(diǎn)[3-5]，輸變電線路工程建設(shè)引起的水土流失量可高達(dá)原地貌的5.1倍[6]。目前國內(nèi)關(guān)于輸變電線路工程水土流失的研究大多集中在黃土高原區(qū)，黃土高原區(qū)輸變電線路工程中施工道路區(qū)的水土流失量最高，一般占工程總水土流失量的40%～70%[7]。我國是一個(gè)多山國家，山地丘陵面積約占國土總面積的70%，尤其是云南省，山地丘陵面積占全省總面積的90%以上。為完善山丘區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提高供電可靠性、推動地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，云南省內(nèi)輸變電線路工程數(shù)量逐年增多[8]，造成生態(tài)環(huán)境脆弱的山丘區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失，甚至加速誘發(fā)滑坡、崩崗、泥石流等自然災(zāi)害[9-10]。山丘是輸變電線路工程水土流失的主要源地之一，認(rèn)真開展山丘區(qū)輸變電線路工程水土保持工作對保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義，而目前針對山丘區(qū)輸變電線路工程水土流失特點(diǎn)及水土保持措施的研究相對較少。因此，選取位于云南土石山區(qū)的6個(gè)典型輸變電線路工程[包括永昌500 kV輸變電工程、瀾滄江上游梯級電站500 kV送出工程、榮興500 kV輸變電工程、威信500 kV輸變電工程、騰沖縣(現(xiàn)為騰沖市)110 kV芒棒輸變電工程和烏東德電站至祿勸換流站500 kV輸變電工程]作為樣本，通過查閱統(tǒng)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)、水土保持方案、規(guī)劃報(bào)告等，研究云南土石山區(qū)輸變電線路工程水土流失特點(diǎn)，從地形地貌、氣候、土壤、植被等方面分析輸變電線路工程的水土流失影響因素，探討其水土流失防治重點(diǎn)，為構(gòu)建因地制宜、合理有效的輸變電線路工程水土保持措施體系提供參考。

1 云南土石山區(qū)土壤侵蝕動態(tài)變化

云南省山高坡陡，地貌類型和氣候類型多樣，生態(tài)環(huán)境敏感脆弱，是我國水土流失最嚴(yán)重的省份之一。全省土地總面積39.40萬km2，2020年水土流失面積10.06萬km2，占全省土地總面積的25.53%。按照水土流失強(qiáng)度等級劃分，輕度、中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈、劇烈侵蝕面積分別為6.71、1.42、0.89、0.65、0.39萬km2，占水土流失總面積的66.70%、14.11%、8.85%、6.46%、3.88%。云南省每年土壤侵蝕總量約4.8億t，平均侵蝕模數(shù)1 253.3 t/(km2·a)，年均侵蝕深度0.94 mm。

2 云南土石山區(qū)輸變電線路工程水土流失特征

2.1 不同時(shí)段水土流失特征

可將輸變電線路工程建設(shè)時(shí)段分為施工期(含施工準(zhǔn)備期)和自然恢復(fù)期，不同時(shí)期的土壤侵蝕模數(shù)背景值存在明顯差異(見表1)。各輸變電線路工程項(xiàng)目區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)背景值在施工期大于自然恢復(fù)期，最高可達(dá)到自然恢復(fù)期的24倍，表明輸變電線路工程建設(shè)對項(xiàng)目區(qū)水土流失的影響主要集中在施工期階段[11-12]。在施工期，澆注桿塔基礎(chǔ)、修建邊坡及建排水溝等土方開挖工程會改變原地表的坡度，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性變差，暴雨時(shí)極易造成嚴(yán)重的水蝕和重力侵蝕。此外，土石方及相關(guān)建筑材料的臨時(shí)堆放也會造成大量水土流失，在無防護(hù)的情況下，分散堆放的棄渣堆積體產(chǎn)生的水土流失尤為嚴(yán)重。工程建成后的自然恢復(fù)期采用植被綠化、恢復(fù)耕作、固化處理等生物措施和工程措施，逐步降低水土流失。

表1 不同時(shí)段輸變電工程土壤侵蝕模數(shù) t/(km2·a)

2.2 分區(qū)水土流失特征

依據(jù)輸變電線路工程占地類型、用途、施工布設(shè)、水土流失現(xiàn)狀和水土流失防治措施等劃分水土流失分區(qū)[13]，通常把輸變電線路工程水土流失區(qū)分為站區(qū)、塔基區(qū)、施工便道區(qū)、站外施工場地區(qū)、牽張場區(qū)、棄渣場區(qū)、材料站區(qū)7個(gè)防治分區(qū)，統(tǒng)計(jì)6個(gè)樣本輸變電線路工程施工期各防治分區(qū)水土流失量占工程水土流失量的比例(見圖1)。結(jié)果顯示，總體上站區(qū)和塔基區(qū)的水土流失量最高。其中，威信500 kV輸變電工程和永昌500 kV輸變電工程的站區(qū)水土流失量占工程水土流失量的85.8%和73.3%；烏東德電站至祿勸換流站500 kV輸變電工程和瀾滄江上游梯級電站500 kV送出工程的塔基區(qū)水土流失量占工程水土流失量的80.7%和72.4%%。究其原因是：基礎(chǔ)開挖、臨時(shí)堆土和土方回填會破壞原地貌，形成更加高陡的邊坡，降低邊坡穩(wěn)定性，同時(shí)會損壞地表植被和土體結(jié)構(gòu)，降低土壤抗蝕性，造成水土流失急劇增加。這個(gè)結(jié)果與大部分研究結(jié)果一致[8, 14]。此外在騰沖縣110 kV芒棒輸變電工程中，棄渣場產(chǎn)生的水土流失量占工程水土流失量的40.1%。

圖1 輸變電線路工程施工期各防治分區(qū)水土流失量占比

2.3 分區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度

為進(jìn)一步分析輸變電線路工程施工期水土流失特征，計(jì)算了6個(gè)樣本輸變電線路工程各防治分區(qū)擾動后的土壤侵蝕模數(shù)，統(tǒng)計(jì)了各防治分區(qū)擾動后土壤侵蝕模數(shù)平均值及侵蝕級別(見表2)。結(jié)果顯示，各防治分區(qū)擾動后土壤侵蝕模數(shù)均較高。其中，站區(qū)土壤侵蝕模數(shù)最高，為8 530 t/(km2·a)，年平均土壤流失厚度達(dá)5.9～11.1 mm，侵蝕級別為極強(qiáng)烈；塔基區(qū)、施工便道區(qū)、棄渣場區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)分別為7 587、6 728、5 864 t/(km2·a)，年平均土壤流失厚度為3.7～5.9 mm，侵蝕級別為強(qiáng)烈；站外施工場地區(qū)和牽張場區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)分別為4 198、4 083 t/(km2·a)，年平均土壤流失厚度為1.9～3.7 mm，侵蝕級別為中度；擾動后土壤侵蝕模數(shù)最小的為材料站區(qū)，材料站區(qū)土壤侵蝕模數(shù)為1 798 t/(km2·a)，年平均土壤流失厚度為0.37～1.9 mm，侵蝕級別為輕度。結(jié)果反映輸變電線路工程不同防治分區(qū)的水土流失具有不均勻性和重點(diǎn)防護(hù)性，需重點(diǎn)加強(qiáng)站區(qū)、塔基區(qū)、施工便道區(qū)、棄渣場區(qū)等侵蝕重點(diǎn)區(qū)域的水土流失監(jiān)測和防治。

表2 不同防治分區(qū)擾動后土壤侵蝕模數(shù)及侵蝕級別

3 云南土石山區(qū)輸變電線路工程水土流失影響因素

云南省位于中國西南邊陲，介于北緯21°8′～29°15′，東經(jīng)97°31′～106°11′，屬低緯度內(nèi)陸地區(qū)[15]。依據(jù)通用土壤流失方程，地形地貌、氣候、土壤、植被等自然條件對輸變電線路工程水土流失具有重要影響。

3.1 地形地貌

坡度、坡長、坡形、溝壑密度、分水嶺與谷底和河面的相對高差等地形因素對水土流失有很大影響[16]。云南土石山區(qū)地形復(fù)雜，屬于山地高原地形，垂直地帶性顯著，表現(xiàn)為山高、谷深、坡陡。山地面積占全省總面積的88.6%，平均海拔2 000 m左右，具有各種類型的喀斯特地貌。全省坡度>15°的坡地面積占全省總面積的74.8%，坡度>35°的極陡坡坡地面積占19.7%，坡長>50 m的山地面積占全省總面積的51.0%，坡長>90 m的長坡山地面積占32.2%[17]，破碎復(fù)雜的地形極易發(fā)生水土流失。

云南土石山區(qū)輸變電線路工程通?？缭缴降睾透叽笊綆X，穿過不同地形地貌類型區(qū)域，塔基通常修建在山頂和陡峭邊坡，運(yùn)輸條件差、成本高、難度大。此外，長坡、陡坡引起地表徑流的加速匯集，為土壤侵蝕發(fā)生發(fā)展提供了極大的內(nèi)動力，造成嚴(yán)重的水土流失。由6個(gè)樣本輸變電線路工程的水土流失特征和土壤侵蝕強(qiáng)度分析可知，站區(qū)和塔基區(qū)的開挖量大，水土流失量大，這與當(dāng)?shù)氐匦蔚孛蔡卣麝P(guān)系密切，山區(qū)開挖、棄渣等活動對原地貌造成損壞，易加劇土壤侵蝕。

3.2 氣 候

云南土石山區(qū)屬于低緯度山原季風(fēng)氣候區(qū)，冬季受干燥的大陸季風(fēng)控制，夏季盛行濕潤的海洋季風(fēng)，立體氣候特點(diǎn)顯著，同時(shí)具有寒、溫、熱(包括亞熱帶)三帶氣候特征，日照強(qiáng)、年溫差小、日溫差大。降雨的季節(jié)分配極不均勻，主要集中在5—8月，期間降雨量占全年的75%，局地短歷時(shí)強(qiáng)降雨較多，且降雨地域分布差異大，降雨量最多的區(qū)域年降水量可達(dá)2 200～2 700 mm，最少的僅有584 mm。降雨是造成云南土石山區(qū)嚴(yán)重水土流失的直接動力和主要?dú)夂蛞蜃覽18]，溫度、濕度、日照時(shí)間等氣候因素對植物類型、土壤性質(zhì)、巖石風(fēng)化等產(chǎn)生間接影響，也會影響區(qū)域水土流失[19]。

云南土石山區(qū)特殊復(fù)雜的氣候特點(diǎn)對塔基工程有很大影響[20]。雨季的強(qiáng)降雨對塔基造成集中沖刷，在邊坡形成不同程度的溝蝕，降低邊坡穩(wěn)定性，暴雨下極易發(fā)生嚴(yán)重水力侵蝕和重力侵蝕。日照強(qiáng)和溫差大等特點(diǎn)易造成塔基混凝土開裂，導(dǎo)致工程后期植被生長困難，成活率低，植被恢復(fù)效果不佳。立體氣候特點(diǎn)導(dǎo)致輸變電線路工程侵蝕營力差異性大，易引發(fā)不同程度的土壤侵蝕，極大地增加水土保持工作難度。

3.3 土 壤

土壤類型直接決定通用土壤流失方程中的土壤可蝕性因子，對降雨侵蝕力因子和植被覆蓋因子也有間接影響[21]。云南土石山區(qū)土壤母質(zhì)以玄武巖、花崗巖、砂頁巖類為主，紅壤是全省面積最大、分布最廣的土壤類型，占全省土地面積的30.22%[22]。土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖質(zhì)化程度高，土壤養(yǎng)分高。

紅壤在高濕多雨的氣候條件下易風(fēng)化，易分解，抗沖蝕能力差，透水性差。輸變電線路工程的建設(shè)導(dǎo)致表層土壤流失嚴(yán)重，露出板結(jié)而無結(jié)構(gòu)的土層，造成植被生長困難，進(jìn)一步降低了紅壤的抗蝕性[23-24]。土壤表層通常覆蓋一層松散碎石土，土層相對較薄，呈現(xiàn)“石多土少”的特點(diǎn)，當(dāng)雨季來臨時(shí)集中徑流的沖刷易引發(fā)崩崗、滑坡等自然災(zāi)害，加劇水土流失。

3.4 植 被

良好的植被覆蓋可以有效減少水土流失。云南省植被類型復(fù)雜多樣，寒、溫、熱三帶植物均有分布，從南到北隨著緯度增加和海拔升高，植被分布依次為熱帶雨林，熱帶稀樹草原，亞熱帶常綠闊葉林、混交林和針葉林，溫帶、寒溫帶針葉林[25]。歷史上，亂砍濫伐、毀林開荒等行為，導(dǎo)致云南省良好的森林資源遭受嚴(yán)重破壞，盡管近年來持續(xù)進(jìn)行植樹造林和封山育林，但幼林和殘次林地的面積較大，森林資源整體質(zhì)量較低。當(dāng)林下缺少灌木或草本植物，易出現(xiàn)“林下流”的現(xiàn)象。植被覆蓋率低的地表，受到雨滴強(qiáng)力擊濺時(shí)易順著山坡下瀉，造成土壤流失[26]。

在輸變電線路工程的施工期，基礎(chǔ)開挖、土方回填、施工擾動等會破壞地表植被，且輸變電線路工程通常選址在林木稀疏的生態(tài)脆弱地段，易引起嚴(yán)重的水土流失。在工程建成后的自然恢復(fù)期，土地平整、復(fù)耕、覆土綠化等措施恢復(fù)或改善原有的地表?xiàng)l件，使水土流失得到一定程度的控制。輸變電線路工程線路長、跨度大，同一工程不同分段的植被特征不同，因此植被恢復(fù)應(yīng)按照“宜林則林、宜草則草、宜荒則荒”的原則，選擇因地制宜的植被恢復(fù)措施，注重灌木和草本植物的合理補(bǔ)植。通過統(tǒng)計(jì)6個(gè)樣本輸變電線路工程的植被恢復(fù)措施，總結(jié)出云南土石山區(qū)輸變電線路工程的植被恢復(fù)主要采用喬灌草相結(jié)合的造林模式。其中：喬木多選用香樟、榿木、旱冬瓜、馬尾松、麻櫟等；灌木多選用柑橘、枇杷、女貞、野薔薇、火棘、余甘子等；草種多選用狗牙根、黑麥草、爬山虎、百喜草等。

4 云南土石山區(qū)輸變電線路工程水土流失防治措施

依據(jù)水土保持措施的布設(shè)原則，基于水土流失現(xiàn)狀及水土流失防治分區(qū)特點(diǎn)，形成水土保持工程措施、植被措施和臨時(shí)措施相結(jié)合的綜合防治體系，有效防治水土流失。

(1)輸變電線路工程的選址和水土保持措施體系的布設(shè)應(yīng)根據(jù)地形特點(diǎn)，優(yōu)化線路路徑和布設(shè)位置。如在騰沖縣110 kV芒棒輸變電線路工程中，位于陡坡地段的塔基基于地形特點(diǎn)采用全方位高低腿設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)依據(jù)地形的自由調(diào)節(jié)，減少基面開挖和對塔基附近植被的破壞，進(jìn)而減少水土流失。

(2)各防治分區(qū)的水土流失特征差異大，防治重點(diǎn)和措施配置各不相同。云南土石山區(qū)輸變電線路工程的開挖和土方開采通常位于山地、丘陵、河谷及陡峻的斜坡地段，造成原有地形地貌的改變，形成了新的陡峭土體和高邊坡堆積體，在暴雨等自然因素或人類活動的觸發(fā)下，尤其是在塔基區(qū)，易產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥石流等重力侵蝕，因此在塔基處應(yīng)修建擋墻等工程措施。

(3)云南土石山區(qū)土壤表層多為松散石土，開挖堆積后形成孔隙大、黏結(jié)力差的棄土棄渣，雨季極易發(fā)生嚴(yán)重的水土流失。因此，施工期時(shí)應(yīng)對站區(qū)、塔基區(qū)和棄渣場區(qū)實(shí)施重點(diǎn)防治，如：邊坡處布設(shè)護(hù)坡，坡腳處修建擋墻，坡頂處設(shè)置截水溝，斜坡上修建排水工程等；施工棄土棄渣應(yīng)妥善堆放，可采取場地平整、播撒草種、修建泥漿池、利用編織袋圍擋等措施。

(4)輸變電線路工程建設(shè)會對自然景觀造成破壞，導(dǎo)致不同尺度的“生態(tài)傷疤”。因此，布設(shè)的水土保持措施在滿足水土流失防治要求的同時(shí)也應(yīng)注重提升生態(tài)景觀品質(zhì)，達(dá)到美化環(huán)境的要求[27]。

5 結(jié) 論

輸變電線路工程具有跨越距離遠(yuǎn)、建設(shè)周期長和規(guī)模大、擾動點(diǎn)多且分散的特點(diǎn)，輸變電線路工程的建設(shè)會對周邊區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生破壞，引起水土流失。選取云南土石山區(qū)6個(gè)典型輸變電線路工程，劃分7個(gè)防治分區(qū)，分析云南土石山區(qū)輸變電線路工程和各防治分區(qū)水土流失特點(diǎn)。結(jié)果顯示，云南土石山區(qū)輸變電線路工程施工期的土壤侵蝕模數(shù)大于自然恢復(fù)期?？傮w上施工期站區(qū)和塔基區(qū)產(chǎn)生的水土流失量最大，站區(qū)、塔基區(qū)、施工便道區(qū)和棄渣場區(qū)是水土流失防治的重點(diǎn)區(qū)域。分析地形地貌、氣候、土壤、植被等自然因素對云南土石山區(qū)輸變電線路工程水土流失的影響，基于云南土石山區(qū)的自然環(huán)境因素和輸變電線路工程的水土流失特點(diǎn)，提出云南土石山區(qū)輸變電線路工程的水土流失防治重點(diǎn)，為構(gòu)建科學(xué)實(shí)用、合理有效的水土保持措施體系提供參考。