魯中地區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

魯中地區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

為了探討我國北方土石山區線性開發建設項目水土保持方案設計，以魯中地區山東天然氣管網淄博支線工程水土保持方案為實例，分析了該輸氣管道工程引發水土流失的環節，預測了建設期間輸氣管道工程的水土流失狀況，并根據綜合預測結果、區域水土流失特點及輸氣管道施工特點等明確了水土流失防治分區，制定了不同防治分區的防治措施，為輸氣管道類線性建設工程水土流失防治和生態環境保護提供了一定的科學依據。

隨著我國經濟社會的快速發展和對能源需求的增加，油氣管道建設步伐逐漸加快。在輸氣管道建設中，管溝挖填對地表植被破壞極大，加劇了區域水土流失，尤其是跨越多種地貌類型的情況，其水土流失防治重點不盡相同。針對輸氣管道工程水土流失危害特點和規律，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，對于保護水土資源及改善項目區生態環境至關重要[1]。魯中地區處于北方土石山區腹地，區域自然環境的復雜性、生態系統的脆弱性、經濟發展的邊緣性在北方土石山區都有典型性和代表性。本文以該地區山東天然氣管網淄博支線為例對輸氣管道類線性建設項目水土保持方案編制進行探討，以期為類似項目的水土保持方案編制提供借鑒。

1 項目及項目區概況

1.1 項目概況

山東天然氣管網淄博支線位于魯中地區淄博市境內，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。工程主要建設內容為管道工程、穿越工程、站場工程、截斷閥室工程等。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。設置站場3座、截斷閥室4座，新建臨時道路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。

1.2 項目區概況

管道沿途地貌類型為平原、丘陵和低山，所在流域為小清河流域，地處暖溫帶大陸性季風氣候區。項目區年均氣溫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%。年均蒸發量1 023 mm，年均相對濕度68%，年均風速2.7 m/s，全年主導風向為ENE。土壤為棕壤土和褐土等類型，植被屬暖溫帶落葉闊葉類，項目區林草植被覆蓋率約為13%。

2 水土流失特點

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

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

(2)工程建設期間，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來源，填方產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，不僅在基坑開挖區域產生臨時性堆土的點狀侵蝕，而且沿線路延伸方向，水土流失呈線性分布。站場、截斷閥室由于建(構)筑物基礎開挖而出現新的開挖面，會造成基坑開挖坡面的沖刷和基坑底部泥土淤積。

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

3 水土流失與防治現狀

3.1 水土流失現狀

項目區土壤侵蝕類型主要為水力侵蝕，侵蝕強度為輕度，侵蝕形式以坡面面蝕為主，并伴有一定的細溝侵蝕。項目所在平原區域、丘陵區域、低山區域土壤侵蝕模數背景值分別為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生發展的地形地貌條件；地表交通道路縱橫交錯，局部松散的地表物質、稀疏的地表覆蓋物為水土流失的產生提供了基礎條件。

(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%。降水歷時短，強度大，匯流時間短，洪峰流量大，極易造成暴發性的水土流失，在植被較差地段易發生嚴重水土流失。

(3)工程建設。建設項目的開發導致地形地貌的改變和植被的破壞，特別是棄土、棄渣及臨時性堆土，抗蝕能力差，導致水土流失加劇。

3.3 防治經驗借鑒

通過對已建輸氣管道項目的調查，以下水土保持設計經驗可供借鑒：①施工過程加強臨時防護措施，如修建臨時排水溝，臨時堆土采用編織袋裝土防護，或用密目防塵網進行苫蓋等。②管道工程敷設后采取土地整治、林草恢復等防護措施。③穿越工程采取漿砌石護岸、土地整治、林草恢復等防護措施。④站場周邊布設排水溝，站場內采取喬灌草綜合植物防護措施。⑤適宜栽植的植物有毛白楊、側柏、紫穗槐、早熟禾。

4 水土保持措施體系構建

4.1 防治責任范圍及防治分區

水土流失防治責任范圍218.13 hm2，其中項目建設區173.45 hm2、直接影響區44.68 hm2。直接影響區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范圍。

水土流失防治分區采取二級分區法，即按地貌類型劃分一級分區，在一級分區內按工程建設內容結合水土流失特點劃分二級分區。本工程水土流失防治分區按照地貌類型劃分為平原、丘陵、低山共3個一級水土流失防治分區，在此基礎上進一步劃分為管道工程、穿越工程、站場工程、截斷閥室工程、施工便道、施工生產生活等6個二級水土流失防治分區。

4.2 水土流失預測

進行水土流失預測時，充分考慮不同建設區域的水土流失特點，采取分區域預估。對開發建設項目可能造成的水土流失形式、危害和水土流失量進行預測，為水土保持措施布局提供依據[2]。通過數學模型、經驗公式、類比分析等方法[3]計算出本工程擾動原地貌、損壞土地和植被面積173.45 hm2；產生水土流失總量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防治時段；管道工程防治區是本工程水土流失的重點防治區域(圖2)。

圖1 不同預測時段新增水土流失量比例

圖2 各防治分區新增水土流失量比例

4.3 水土流失防治目標及防治措施

4.3.1 防治目標

本項目執行建設類項目水土流失防治二級標準，按照地形、降水、土壤侵蝕強度等對防治目標進行了修正。本工程采取的水土流失綜合防治目標見表1。

4.3.2 防治措施

4.3.2.1 工程措施

工程建設期水土流失防治措施布局見表2。

表1 工程設計水平年水土流失防治目標

注：“*”為加權平均所得。

表2 工程建設期水土流失防治措施總體布局

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

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

(3)完善各站場區、截斷閥室區域排水措施。

(4)穿越工程在大開挖穿越河流處，采用砌石護岸來修復被破壞的原硬化河岸。

(5)施工結束后，各分區進行整地處理，按照表層土清理—施有機肥—深耕等步驟進行，整治深度約0.3 m，以便為后期復耕或植被恢復創造良好的地力條件。

4.3.2.2 植物措施

(1)植物選擇。植被建設工程是開發建設項目水土保持方案設計的重要部分[4]，植物選擇應按照“因地制宜、因害設防、適地適樹”的原則，結合《石油、天然氣管道保護條例》規定，管道中心線兩側寬5.0 m范圍內不得種植深根性植物，宜選擇抗逆性較強、易于管理的鄉土植物或已經適應當地環境的植物品種[5]，項目各防治區樹草種選擇見表3。

(2)栽植方式。 ①管道工程、 穿越工程區栽植灌木、撒播草籽。灌木采用帶狀種植，相鄰栽植點間呈品字形配置，管道工程區每公里種植1種灌木，沿線交替配置不同灌木，改善沿線景觀；穿越工程區沿穿越方向兩側各種植1種灌木，沿穿越走向交替配置不同灌木林帶。在灌木栽植區均勻混播草籽。②站場工程區，按照新增用地的15%進行綠化設計，采取喬灌草混合配置。③截斷閥室工程區、施工便道區、施工生產生活區，混播高羊茅和早熟禾草籽以恢復植被。

表3 項目各防治區樹草種選擇

4.3.2.3 臨時措施

(1)臨時堆土存放時間較長，土壤結構疏松，易受侵蝕，應布設臨時擋護措施。臨時堆土高度應控制在3 m以內，邊坡1∶1～1∶1.5，堆土坡腳擋土袋寬和高均為0.5 m，堆砌時應相互咬合、搭接，對臨時堆土裸露部分、施工生產生活防治區土料等周轉性材料采用密目防塵網苫蓋。

(2)管道工程區、穿越工程區、施工便道區臨時堆土一側，施工生產生活區場內道路一側布設臨時排水溝，采用梯形斷面，底寬0.4 m、深0.4 m；施工生產生活區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

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

5 結 語

本工程符合水土保持相關法律法規和技術規范要求，不存在絕對限制性因素，水土保持方案實施后，將有利于改善沿線生態環境。輸氣管道跨越不同地貌類型，在水土保持方案編制中，將水土保持標準、規范與行業工程實際情況緊密結合，在水土保持措施設置上考慮了防治措施的差異性，有針對性地采取措施進行防護，避免不同的分區采取同一種措施。水土保持方案編制作為輸氣管道工程環境保護的重要一環，應予以充分重視，最終達到促進經濟、社會協調發展的目的。

[1] 魏颯，郭永晨，白鶴嶺，等.河北壩上風電項目水土保持方案編制相關問題探討[J].中國水土保持，2011(4)：33-34.

[2] 胡玉平，王慧覺，李思悅，等.高速公路建設項目水土流失預測方法研究[J].交通環保，2003，24(5)：18-20.

[3] 許永長，劉俊民.黃土高原公路建設中的水土流失成因及預估研究[J].水利與建筑工程學報，2009，7(4)：50-53.

[4] 曾冬梅，張蕾，江曉銳.公路工程主體工程設計與水土保持方案相結合初探[J].中國水土保持，2011(9)：9-11.

[5] 劉佳麗，許飛進，舒琦雯，等.從景觀規劃設計角度探討水土保持方案植被建設工程的設計[J].中國水土保持，2009(8)：20-21.

[6] 姜德文.開發建設項目水土保持損益分析研究[M].北京：中國水利水電出版社，2008：124.

(責任編輯 孫占鋒)

S157.2

C

1000-0941(2017)09-0022-04

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

2017-05-10