輸變電建設水土流失特點與水土保持監測

羅 霞，華國春 (四川大學水利水電學院，四川成都610065)

四川省(97°21'～108°33'E，26°03'～34°19'N)位于我國西南腹地，地處長江上游，東西長1 075 km，南北寬921 km。四川氣候總的特點是區域差異顯著，氣候垂直變化大，氣候類型多。氣象災害種類多，發生頻率高，范圍大，主要是干旱，暴雨、洪澇和低溫等也經常發生。四川位處于第一級青藏高原和第二級長江中下游平原的過渡帶，高低懸殊，西高東低的特點特別明顯。西部為高原、山地;東部為盆地、丘陵。全省可分為四川盆地、川西高山高原區、川西北丘狀高原山地區、川西南山地區、米倉山大巴山中山區五大部分。四川地貌復雜，以山地為主要特色，具有山地、丘陵、平原和高原4種地貌類型。2001年第三次遙感調查測算，全省輕度以上土壤侵蝕面積21.09萬km2(包括風蝕和凍融侵蝕面積)，占總土地面積的43.1%。按照各級土壤侵蝕模數計算，土壤侵蝕總量為9.46億t/a。從四川的實際情況分析，四川省水土流失主要有以下危害:破壞生態平衡，惡化農業生態環境，加劇旱、洪(澇)災害的發展，危及鐵路、公路交通安全，嚴重阻礙山丘區經濟發展。

1 資料與方法

1.1 資料 輸變電建設過程中，工程建設與生產對水土流失的影響因素太多，既包括項目區建設前地質、地形地貌、土壤、植被和降水等特征，也包括變電站場平、站區構筑物、進站道路路基、線路工程塔基基糟(坑)開挖、回填，棄土的處理及施工場地的布置等施工活動，還包括輸變電建成后的水土流失變化的動態監測等問題。只有在較全面地了解輸變電建設前后水土流失變化情況的基礎上，才可能客觀地認識輸變電建設與水土流失的關系。該研究的基礎資料為四川省境內不同地形條件下4個輸變電工程水土保持報告(表1)。水土保持方案編制符合地區自然特征，水土流失防治責任范圍明確，能夠揭示和反映輸變電建設過程中土壤擾動和新增水土流失等特征，水土保持措施布局較為合理，可以有效減少水土流失，對建設過程中產生的水土流失評價和估計也比較客觀，通過水利部相關部門水土保持方案預審查，可以作為該研究的基礎資料。

表1 4個輸變電項目水土保持方案報告基本情況

1.2 研究方法 該研究主要通過對4個輸變電項目不同建設階段、不同分區的水土流失量進行比較，分析輸變電建設在不同分區、不同建設階段的水土流失特點［1］。輸變電工程水土流失主要發生在施工期，因此重點分析比較變電站新建區、線路工程的塔基及塔基施工臨時占地區、人抬道路的水土流失等。而輸變電類建設項目的水土流失量主要來自于線路工程。同時通過對比不同輸變電建設之間相關水土流失特征，揭示不同地貌類型區輸變電建設與運行中水土流失過程的區域差異。

2 4個輸變電工程水土流失相關特征分析

2.1 4個輸變電工程線路基本地形及自然特征 4個輸變電工程均處于四川境內，分別在眉山市、自貢市、西昌市和甘孜藏族自治州，所處的地貌區分別為四川盆地西部淺丘區、四川盆地南部中淺丘區和四川省西南部高原地帶與四川省西南邊緣(青藏高原東南部)，降水量變化較大，多年平均降水從甘孜香格里拉輸變電工程的600 mm到自貢琵琶輸變電工程的1 100 mm，植被覆蓋差異較大。4個輸變電工程的侵蝕特征具有明顯區域性，水土流失強度差異很大。一般來說，工程沿線土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，而甘孜香格里拉輸變電工程由于氣候差異還存在凍融侵蝕。在水土保持方案編制過程中，一般需要將沿線水土流失特征概括為綜合侵蝕模數，以便估計原狀土地利用下的侵蝕量，眉山、琵琶、鹽源、香格里拉輸變電工程的土壤侵蝕模數分別為 790、1 610、1 510、1 776 t/(km2·a)，基本都屬于輕度或中度侵蝕。

2.2 輸變電類建設項目水土流失特點 輸變電工程一般分為兩部分，一是變電站，一是輸電線路。變電站屬于點狀分布，單個占地面積較大且施工強度大，短時間內造成較為嚴重的地表擾動后果和水土流失。輸電線路呈離散型分布，跨越不同土壤侵蝕類型區，影響水土流失的因素復雜多變，侵蝕單個面積不大但治理難度大，恢復困難［2］。由表2可知，線式工程水土流失量所占比例較大，點式工程水土流失量所占比例較小，說明輸變電類建設項目的水土流失量主要來自于線路工程。

表2 4個輸變電工程各工程區水土流失百分比 %

2.2.1 不同建設階段的水土流失強度。輸變電類生產建設項目建設期水土流失預測時段通常包括施工準備期、施工期及自然恢復期。為了便于說明問題，選取單個項目區中線式工程區水土流失量最大的塔基占地區分析擾動前后土壤侵蝕模數的變化，進而反映整個項目不同建設階段水土流失強度差異。以甘孜香格里拉110 kV輸變電工程項目為例，輸變電類生產建設項目擾動后土壤侵蝕模數最大的建設階段是施工期，侵蝕模數為7 029 t/(km2·a)，侵蝕級別為強度;施工準備期和自然恢復期，侵蝕模數分別為4 029、3 329 t/(km2·a)，侵蝕級別均為中度侵蝕(表3)。因此，輸變電類生產建設項目水土流失重點時段為施工期，其次是施工準備期和自然恢復期。

表3 不同建設階段擾動前后土壤侵蝕模數及強度 t/(km2·a)

施工準備期間進行變電站區、塔基區、牽張場地和臨時占地的場地平整，使地表層土壤直接裸露，破壞土壤結構和原地貌，造成水土流失加劇。施工期基坑開挖、建筑物的建造、臨時道路的修建、土石方開挖和挖方的臨時堆放都容易導致水土流失。尤其是變電站圍墻區內占地和塔基施工臨時占地內的水土流失量最大。因此，施工期間的水土流失主要來源于變電站工程圍墻內占地區、線路工程的塔基占地區和塔基施工臨時占地區。自然恢復期各種設施已竣工運行，部分區域被建筑物占用，其余裸露土地一般都采取了工程措施和植物措施，工程建設所造成的水土流失影響將逐步減少，水土流失得到一定控制。

2.2.2 不同水土保持類型區水土流失強度不同［3］。根據自然地理條件、水土流失特點和影響因素以及可能發展的趨勢，并結合土地利用、水資源的開發保護利用、水土流失潛在危險與防治、采取的措施以及農業經濟發展方向，將四川省劃分為5個類型區［4］，即四川盆地中度水力侵蝕區、盆周山地中強度水力侵蝕區、川西南山地強度侵蝕區、川西高山峽谷中度侵蝕區、川西北高原中輕度侵蝕區。由表4可知，輸變電類生產建設項目擾動后土壤侵蝕模數最大的是甘孜香格里拉輸變電項目的施工期，土壤侵蝕模數達11 000 t/(km2·a);其次是自貢琵琶和西昌鹽源的施工期，土壤侵蝕模數分別為8 334、8 244 t/(km2·a);最小的是眉山的施工期，土壤侵蝕模數為6 722 t/(km2·a)。而眉山、自貢琵琶、西昌鹽源和甘孜香格里拉分別屬于四川盆地中度水力侵蝕區、盆周山地中強度水力侵蝕區、川西南山地強度侵蝕區和川西北高原中輕度侵蝕區。因此，在海拔越高、山越高的地區內修建輸變電工程的水土流失越嚴重。同樣，在自然恢復期內，也呈現出相同的規律。

表4 4個輸變電項目擾動后土壤侵蝕模數變化 t/(km2·a)

綜合分析四川省的地形地貌特點及水土保持類型區劃分可知，高山地區坡度較大，植被覆蓋率不高，容易引起水土流失，盆地周邊因地勢平坦，地表植被或人工建筑物覆蓋度較高，自然狀態下水土流失程度微弱;在自然恢復期內，對臨時占用的場地進行復耕，由于在高海拔、高山區域內植物恢復生長周期較長，所以自然恢復期內水土流失程度相對盆地來說較大。

3 水土保持的監測

水土保持監測的目的是為了掌握項目區水土流失狀況，評價工程建設對水土流失的實際影響，了解水土保持方案實施情況，以及水土保持措施實施后的合理性和實際效果，并通過政府監督和工程監理等手段，及時控制水土流失。

3.1 監測內容及方法

3.1.1 監測內容。施工準備期的監測內容包括項目區原地貌、土壤、植被狀況及擾動地表面積、清表土石方量;施工期包括主體工程建設進度、工程建設擾動土地面積、水土流失量及水土流失危害、水土保持措施實施情況、攔渣率和土壤流失控制比等;水土保持設施運行初期水土流失防治效果(6項指標)、植物生長狀況、水土流失狀況等［5］。

3.1.2 監測方法。4個項目皆采用調查監測法，調查監測以收集資料、實地量測、巡查監測為主。

3.1.2.1 收集資料。利用相關機構監測成果;對自然條件如降雨強度、降雨量的監測，主體施工圖階段的設計資料，工程區社會經濟情況等，以收集資料為主，為水土流失分析提供基礎數據。

3.1.2.2 實地量測。定期對固定的監測部位進行監測，特別以平攤棄土的塔基與塔基臨時占地為主，通過現場實地勘測，采用GPS定位儀，結合1∶5 000地形圖、照相機、標桿、尺子等工具，按標段測定不同分區的地表擾動類型和不同類型的面積。填表記錄每個擾動類型區的基本特征(特別是堆土和開挖面坡長、坡度、巖土類型)及水土保持措施(攔擋工程、土地整治等)實施情況。

3.1.2.3 巡查監測。巡查監測主要用于工程自然恢復期的水土流失量監測，以實地調查為主，定期采取線路抽樣調查的方式，著重對與水土流失有關的影響因素進行調查。調查沿線工程占地的植被覆蓋率、地質、流失強度及水保措施等。

3.2 監測時段 水土保持監測時段包括項目施工準備期、施工期、林草植被恢復期。工程水土保持監測從施工準備期開始至設計水平年末。

3.3 監測頻率 雨季為監測重點時段，需要每月監測1次。施工準備期進行全面監測，建設期內實行定時監測，在施工期每季度監測1次。自然恢復期，林草栽種后1個月重點監測1次，隨后半年內監測2次，隨著林草的逐步生長發育，監測頻率逐步減少，可半年監測1次。

4 結論

輸變電工程的建設會引起和加劇水土流失，通過對四川省境內4個輸變電工程建設所引起的水土流失情況的分析，更全面地認識輸變電建設的水土流失特點。一般來說，高山地區坡度較大，植被覆蓋率不高，建設過程中容易引起水土流失。輸變電類生產建設項目中線路工程為水土流失的主要來源，而施工期是水土流失最為嚴重的時段，其次是施工準備期和自然恢復期。整個輸變電項目分區中變電站工程圍墻內占地區、線路工程的塔基占地區和塔基施工臨時占地區是水土流失的主要來源。通過分析輸變電建設項目水土流失特點，對做好輸變電類生產建設項目水土流失防治工作具有重要作用。同時，由于輸變電建設項目在建設期持續擾動項目區，產生的水土流失量較大，應為重點監測時段。在充分了解項目區自然條件和水土流失特點、輸變電建設項目對水土流失的影響等因素的基礎上，采取合理可行的監測方法，以實現客觀反映建設項目水土失狀況的目標。4個項目已實施的各項水土保持工程均是從各防治分區的侵蝕特點出發，有針對性地采取水土保持措施，水土保持效果明顯。

［1］王飛，李銳，楊勤科.公路建設水土流失與水土保持研究［J］.公路，2003，8(2):148 －152.

［2］徐佩瑤，張凡，楚秀杰.山西省輸變電工程水土流失特征［J］.安徽電氣工程職業技術學院學報，2012，17(3):102－106.

［3］劉卉芳，徐永年，池春青，等.云南省輸變電工程水土流失特點淺析［J］.水土保持研究，2008，15(2):133 －135.

［4］王麗槐.四川水土流失狀況與類型分區［J］.四川水利，2003(2):2－6.

［5］王暉，張家其，吳宜進，等.天門220kV僑鄉輸變電工程水土保持監測實踐［J］.中國水土保持，2014(9):62－64.