輸變電工程水土保持措施設計探討

劉 剛，申義賢，裴 華，李繼洪，胡紹娟

(1.中國電力工程顧問集團中南電力設計院，湖北武漢430071;2.河南省電力公司信陽供電公司，河南信陽464000)

隨著我國經濟的快速發展，加快能源輸送，需建設不同電壓等級的輸變電工程。輸變電工程建設不但會對地表造成一定的擾動破壞，還增加了新的水土流失，對工程項目建設區的生態環境造成了嚴重影響。筆者結合工作實際，以1 000 kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程(以下簡稱“示范工程”)為例，從主體工程設計源頭和水土保持專項設計兩方面探討了輸變電工程水土保持措施設計。

1 項目概況

1 000 kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程由晉東南—南陽—荊門1 000 kV交流送電線路、2個新建變電站和1個開關站組成。線路按單回路設計，電壓等級為1 000 kV，輸送功率5 000 MW。線路全長639.736 km(含黃河和漢江大跨越)，途徑山西、河南和湖北三省，沿線地形主要為丘陵，其次為平地和山地，地貌類型復雜。

2 主體工程設計中的水土保持理念

以往在輸變電工程主體設計時偏重經濟效益和社會效益，不太注重工程建設對生態環境的破壞，造成了大量的水土流失。根據以往輸變電工程的建設經驗及相關的水土保持法律法規，在示范工程主體設計過程中有專職的水土保持人員或環境保護專業人員參與，在考慮工程的選址、選線、桿塔塔型及基礎設計、施工工藝、施工組織等方面時融入水土保持理念，從工程源頭控制、約束和優化主體設計，盡量減輕工程建設對地表的擾動，從而盡可能在工程源頭避免因工程建設帶來新的水土流失。

2.1 選址、選線的水土保持考慮

選址(線)必須兼顧水土保持要求，應避開泥石流易發區、崩塌滑坡危險區以及易引起嚴重水土流失和生態惡化的地區[1]。

示范工程新建的1 000 kV變電站、開關站在工程選址時充分考慮了水土保持要求，遵從上述原則，避開不良地質段，保證了工程的安全穩定性。

示范工程輸電線路較長，工程沿線存在各種生態環境保護區，地貌復雜。通過不斷優化設計，實現了對各種環境敏感目標的合理避讓，降低了工程建設對沿線走廊生態環境的影響。選線時考慮水土保持要求，在工程沿線水利部門的配合下，避開了全國水土保持監測網絡中的水土保持監測站點、重點試驗區，從而減輕了工程建設對沿線各種水土保持設施的影響。

2.2 低擾動塔基設計

在山丘區，傳統的塔基基礎開挖多采用大開挖的形式，開挖前往往先平整塔基區，形成一個工作平臺，再進行基礎修建，這樣的施工會動用大量土石方，同時堆放土石方需占用較多的土地。開挖土石方對塔基周邊區域的擾動很大，若防護不當則會造成嚴重的水土流失。傳統的塔基基礎施工，僅在土石方開挖和臨時租地上就花費不少。

全方位長短腿塔和主柱加高基礎的應用，可以做到少開或不開基面，達到保護植被、防止水土流失的最佳效果[2]。示范工程線路經過地形起伏較大的山丘區時，采用了全方位長短腿塔和主柱加高基礎，避免了工作平臺的修建，減少了降基，最大限度地適應了山地地形變化的要求，既減少了土石方的開挖和臨時占地，又減少了水土流失;盡量采用原狀土開挖基礎，基本做到基面不開挖而維持原地貌，很大程度上減少了對原地貌的擾動破壞，減少了基礎開挖對周邊水文地質條件及力學邊界條件的破壞，保護了自然環境，減少了水土流失。

全方位長短腿塔和主柱加高基礎等低擾動塔的設計從根本上減少了工程土石方的開挖、減少了工程占地、減輕了工程建設對地表的擾動，在保護生態的同時亦節約了建設資金。

2.3 不落地放線技術

以往在架設牽引線時，采用人工肩扛牽引線，牽引線貼地牽引，線路沿線走廊內的地表及植被受到架線人員和牽引線的雙重擾動。尤其在線路跨越林區時，當牽引場的鋼繩卷車牽卷牽引線時，牽引線由貼地至騰空拉緊，林木易遭牽引線割傷。傳統人工放線對地表擾動非常大，對植被破壞較為嚴重。

示范工程架線采用先進的放線技術，施工方案設計采用直升機、遙控飛艇、動力傘等不落地牽放牽引線，然后通過導引繩逐級牽引、高空繞牽連接、導引繩和牽引繩逐級牽引，最終完成地線和導線的展放。直升機、遙控飛艇、動力傘及繞牽法技術的應用，真正實現了初導繩、導引繩、牽引繩、導地線的完全不落地展放，最大程度上減少了架線對線路走廊地表的擾動，有效減少了水土流失及對生態環境的破壞。

2.4 低擾動運輸方法

在高大山丘區施工時，由于交通不便，車輛無法把施工的基礎材料運送到施工場地，一般的做法是利用人行便道或砍去荊棘形成通道，方便施工人員和畜力運送材料和設備。在運輸過程中施工人員和畜力頻繁來回走動，難免擾動地表，破壞地表植被，損壞水土保持設施。

示范工程在山丘區采用低擾動運輸方法，利用索道運輸施工材料，采取空中運輸，避免了施工人員和畜力因運輸材料而頻繁上下山體，從而減輕了對地表的擾動，減少了對水土保持設施的破壞，同時加快了工程的施工效率，縮短了工程建設對四周生態環境的擾動時間。

3 水土保持措施專項設計

示范工程在主體設計中融入了水土保持理念，從根源上盡量避免因工程建設帶來的水土流失，但在實際施工過程中，當因工程建設造成的水土流失無法避免時，就要采取專項的水土保持措施設計，以彌補主體設計的不足。水土保持措施專項設計主要有以下幾個方面。

3.1 工程措施

輸變電工程的水土保持工程措施專項設計主要包括攔渣工程、防洪排導工程、土地整治工程、消能防沖設施設計等。

3.1.1 攔渣工程

線路在山丘區，塔位降基開挖基面土方破壞了原有土體的穩定平衡狀態，或基礎臨空面邊坡陡峻、易于崩坍，或長短腿間斜坡因基礎面積小而無法放坡，或少數塔位因受線路走廊限制，不可避免地位于土體穩定性較差的地段等，由于坡度陡，如砌護坡，雖能起到防護坡面的作用，但不能擋土，需設計擋土墻以攔擋山體。同時塔基開挖回填后多余的土石堆放在塔基征地范圍內，為防止堆放的土石順坡滾落，造成水土流失，在塔基下側亦須布設擋土墻，以攔擋滾落的土石。

3.1.2 防洪排導工程

當輸電線路塔位有坡度時，為防止上坡側匯水面的雨水、山洪及其他地表水對基面的沖刷影響，除塔位位于面包形山頂或山脊外，均需在塔位上坡側(如果基面有降基挖方，則在距挖方坡頂水平距離≥4 m處)，依山勢設置環狀排水溝，以攔截和排除周圍山坡匯水面內的地表水。大多數情況下只需開設1道排水溝，當匯水面范圍很大時，需開設2道排水溝，且應加大排水溝的橫斷面尺寸。

3.1.3 土地整治措施

輸變電工程建設過程中會有大量的臨時占地，在工程完工后，需對項目占地區的土地進行整治、翻松，并清理施工跡地中的各種建筑垃圾，撒施一定的肥料，提高土壤肥力，為日后的耕作和植被恢復創造條件。

3.1.4 消能防沖措施

示范工程變電站、開關站等點型工程的雨水匯入站內排水溝道后，一般通過站外的排水管道排入站外的自然溝道。為防止排出的雨水對自然溝道兩岸及溝底造成沖刷，在排水管道的排水口與自然溝道銜接處采用漿砌石砌護，使排水管道與自然溝道順接，以減少跌水對自然溝道的沖刷，對自然溝道的邊坡穩定起到一定的防護作用。

同時在山丘區的線路塔基上坡側設置排水溝，以攔截和排除周圍山坡匯水面內的地表水，地表水通過排水溝排入塔基四周的自然溝道;在地勢較陡的地段，為減少地表水對自然溝道的沖刷，在塔基排水溝道與自然溝道銜接處設置消力池。

3.2 植物措施

3.2.1 綠化工程

示范工程的變電站、開關站在設計時預留了一定的綠化區，由于受變電站內各種進出線路的限制，考慮到工程的安全性，變電站、開關站采用低矮灌木或草坪進行綠化。站區綠化不但美化了景觀，而且增加了地表的水量入滲，減少了水分的流失，在保土的同時亦保持了水分。

變電站、開關站圍墻外及進站道路修建護坡時，不再是單純地采用漿砌石護坡，而是采用了漿砌石方格與植草相結合的綜合性護坡措施，不但降低了工程造價，而且美化了環境。

3.2.2 植被建設工程

輸電線路在施工過程中的大量臨時占地，不可避免地會破壞擾動原地貌，在工程完工后應盡量恢復。原為耕地的恢復為耕地，原為林地的恢復為林地，原為草地的恢復為草地。為防止地表裸露，原為荒地的可撒播草籽或栽植喬灌木進行綠化。根據“適地適樹”的原則，草種和樹種應選用當地的鄉土樹種。

3.3 臨時措施

3.3.1 臨時覆蓋、攔擋措施

表層土是土壤中養分供應、物質能量交換最活躍的層次，是供應植被生長所需各項生活條件的主要場所，也是最易受到污染的層次，因此保護表層土十分重要[3]。

示范工程遵從“表層剝離熟土層應集中堆放，采取防護措施，最終利用”[4]的原則，在工程施工前對可剝離的表土進行剝離，臨時集中堆放，采取各種臨時防護措施，如采用塑料布、蛇皮布、防塵網等覆蓋在臨時堆土表面，在堆土坡腳采用草袋裝土或石塊等重物壓蓋攔擋，以防止覆蓋物被大風掀開，同時也可避免降水沖刷，防止水土流失。

臨時開挖的土石方較原狀土疏松，如防護不當，極易發生嚴重的水土流失。示范工程對臨時開挖的土石方亦采取臨時覆蓋、攔擋措施，有效防止了水土流失的發生。

3.3.2 臨時鋪設措施

由于在站區、塔基施工場地和輸電線路牽張場地等區域堆放有各種沙、石、水泥等施工材料，停放著各種施工機械，為防止散落的固體廢物和機械油污滲入土壤，在施工場地和牽張場地都臨時鋪設蛇皮布等防滲材料，保護土壤不受污染，以利于日后施工區的綠化及耕作。當施工道路路況無法滿足運輸要求時，為方便運輸，減少因道路建設引起的地表擾動，在施工道路表面臨時鋪設鋼板，硬化路面，既滿足了運輸要求，又避免了運輸車輛對道路的碾壓破壞，造成道路下陷，同時便于道路的整治與修復。

3.4 后期管理措施

各種水土保持措施并不是在施工完后就結束，要充分發揮各種水土保持措施的效益，還應在試運行期及運行期加強管理維護。變電站、開關站等點型工程的各種水土保持措施日常管理維護比較方便，可由站內值班人員進行管理。輸電線路由于一般線路較長，可由巡線人員在巡線過程中進行檢查，并組織相關人員對未成活的植被進行補植，堵塞的排水溝進行疏通，坍塌的擋土墻進行修補等，在巡線過程中進行管理維護。只有前期做好水土保持措施，后期加強管理維護，前后期相結合，才能最大限度地發揮各種水土保持措施的作用。

4 結語

通過對示范工程的分析可以看出，示范工程在主體設計時就融入水土保持理念，遵循源頭控制與后續專項設計相結合的原則，前期施工與后期管理維護相結合的原則，在整個工程的實施中始終貫徹水土保持理念，不斷改進技術，采用先進的施工工藝，以減少地表擾動、植被破壞、水土流失。

示范工程各項水土保持設施目前已通過水利部的驗收并投入運行，它的成功經驗為后續輸變電工程的水土保持措施設計提供了一定的借鑒作用，具有一定的推廣價值。

[1]GB 50433—2008，開發建設項目水土保持技術規范[S].

[2]丁廣鑫.交流輸變電工程環境保護和水土保持工作手冊[M].北京:中國電力出版社，2009:61.

[3]劉剛，裴華，胡紹娟.輸電線路建設土地復墾探討[J].現代農業科技，2010(8):318-319，323.

[4]趙永軍.開發建設項目水土保持方案編制技術[M].北京:中國大地出版社，2007:225.