子洲縣煤制氣管道開發建設水土流失預測

張 波，張 偉

（1.陜西省子洲縣水務局，陜西 子洲 718499；2.陜西省子洲縣水利隊，陜西 子洲 718499）

1 概況

子洲縣位于陜西省北部黃土高原丘陵溝壑區腹地，總面積2042 km2，人口31萬人。地形以山地、丘陵為主，山區占65.1%，丘陵占28%，平川占6.9%。子洲縣屬干旱半干旱季風氣候區，年平均降水量449 mm，多年平均地表徑流量為8027萬m3。區內土壤類型主要為風沙土，少量栗鈣土分布。主要特征是質地較輕、松散而無結構，無層次之分，腐殖質層不甚明顯，結構性極差，漏水漏肥。子洲縣煤制氣管道工程由管道作業帶、管道穿跨越、站場閥室、道路、施工生產生活區、棄土（渣）場等組成，全長856 km，管徑 Ф1016，設計壓力 10 MPa，設計輸量 60×108m3/a。本工程共設工藝站場8座，包括壓氣站1座，分輸站7座，各類閥室39座。本工程在建設過程中勢必造成擾動地表土壤，損壞原地形地貌、生態植被及水土保持設施，從而造成人為的水土流失，如果不能得到及時、有效的治理，不僅影響項目區的正常生產，而且會對項目區及其周邊地區的生態環境帶來不利影響，所以需對項目建設產生的水土流失進行預測，從而為科學的水保治理方案奠定基礎。

2 工程建設對水土流失影響因素分析

子洲煤制氣管道工程水土流失主要發生在施工準備期和施工期，該段時期工程修路、場地平整、管道作業帶管溝開挖等將伴隨著大量的土石方開挖和地表擾動，特別是在生態脆弱的山地丘陵區尤為明顯。在水蝕作用下，地表大范圍裸露和土壤理化性質的變化，將會產生嚴重的水土流失；自然恢復期不再擾動地表，水土流失逐年減少，在不采取水土保持措施的情況下，被擾動地表的水土保持功能需要一定時段才能恢復到原有狀況。工程建設對水土流失影響因素分析詳見表1。

3 損壞地貌植被、水土保持設施預測

3.1 擾動原地貌、損壞土地和植被面積

根據工程可研報告，經現場實地踏勘、調研，對主體可研工程占地進行了水土保持分析與評價，結合占地的不同類型，統計預測出本工程擾動原地貌、損壞土地及植被的總面積為2784.62 hm2，其中，林地 907.64 hm2，旱地 324.11 hm2，經濟作物135.71 hm2，其他 3.34 hm2。

3.2 損壞水土保持設施面積

按照省財政廳、省物價局、省水利廳關于印發《陜西省水土保持補償費征收使用管理實施辦法》的通知，開辦一般性生產建設項目的，按照征占用土地面積計征水土保持補償費，面積共計20.86 hm2。

3.3 棄渣量預測

本項目線路較長，土石方開挖回填量較大。主體工程在設計過程中充分考慮施工區域和施工時段的土石方平衡，盡量做到區域內平衡，減少棄土占地面積。根據工程可研報告，經現場實地踏勘、調研，對主體可研棄渣量進行了水土保持分析與評價，在核實各類隧道穿越數量、長度、開挖總量及回填利用量的基礎上，根據上述各分部分項工程土石方開挖、回填分析，確定本項目土石方開挖總量1261.65萬m3，其中表土剝離158.61萬m3；回填總量1212.55萬m3，其中表土回覆158.61萬m3；棄方總量49.10萬m3，棄于棄渣場。

4 水土流失量預測

4.1 預測范圍、單元、時段

根據《開發建設項目水土保持技術規范》的規定，水土流失預測的范圍為項目建設區。本方案將項目區分為6個水土流失區進行預測，即管道作業帶區、管道穿跨越區、站場閥室區、施工道路區、施工生產生活區和棄渣場區。經統計分析，施工準備期和施工期可能引起的水土流失面積為2784.62 hm2，自然恢復期可能引起的水土流失面積為1231.85 hm2。本項目水土流失預測單元為2個一級分區對應的6個二級分區。子洲煤制氣外輸管道工程計劃2017年11月開工，2021年3月完工，總工期40個月。本工程施工期預測時段考慮分段施工并按照最不利時段確定，即超過雨季但不足一年的按全年計，未超過雨季長度的按占雨季長度的比例計算。根據已建工程類比調查分析，工程施工結束后，破壞原地貌的植被基本恢復需要1～2年時間。根據現場調查及查閱當地植被年鑒，不采取任何水土保持措施的條件下，確定本項目自然恢復期為1年。

4.2 預測內容、方法

根據《開發建設項目水土保持技術規范》（GB 50433-2008）的規定及本項目自身特點，確定本項目水土流失預測內容主要包括以下5個方面：擾動原地貌、損壞土地及植被的預測；損壞水土保持設施面積的預測；可能產生的棄渣量預測；可能造成水土流失量的預測；可能造成水土流失危害的預測。

預測方法：通過查閱基礎設計資料和工程設計資料，結合現場調查、自然資源專題圖、地理信息數據綜合分析統計，對輸氣管線工程建設施工中開挖、占壓土地，破壞林草植被的種類、數量、程度與面積等進行分類預測。水土流失預測采用定性和定量相結合的方式進行，以類比預測法確定水土流失背景值和擾動后土壤侵蝕模數。

4.3 預測參數

4.3.1 背景侵蝕模數

通過現場踏勘調查，分析項目區地形、地貌、降雨、土壤、植被等水土流失影響因子的特性及預測區域土壤受擾動情況，參照西氣東輸二線監測成果（西氣東輸二線于2008年2月開工，2010年1月投入試運行，2009年1月，中國石油天然氣股份有限公司管道建設項目經理部委托水利部水土保持監測中心承擔該工程水土保持監測工作，監測2個時段，即工程建設期和水土保持措施試運行期，其中工程建設期為2009年1月～2009年12月，水土保持措施試運行期為2010年1月～2010年11月。監測方法采用固定監測和調查監測相結合的方法進行，布設固定監測點52個，取抽查點和植被樣方350多個）；另外查閱了最新水土保持公報，經綜合分析最終確定本項目各預測單元的土壤侵蝕模數背景值。項目區水土流失類型以輕度水力侵蝕為主，土壤侵蝕模數背景值平原區為636 t/km2·a，山地丘陵區為 936 t/km2·a。

4.3.2 擾動后侵蝕模數

擾動后侵蝕模數類比西氣東輸二線，由于兩工程多段并行且建設區域相近，地貌相同，氣候及植被類型基本相似，因此西氣東輸二線管道工程作為本工程的類比工程比較合適。參照的實測水土流失數據，再根據兩工程降水量、地形地貌、土壤抗蝕性的差異，經咨詢當地水土保持專家綜合分析后，確定本工程各預測單元擾動后的侵蝕模數值。

4.3.3 自然恢復期侵蝕模數

在自然恢復期，不再擾動地表，在不采取水土保持措施的情況下，地表結皮、礫幕、植被逐漸自然恢復，土壤侵蝕強度逐年減小，需要較長時間才能恢復到原有土壤侵蝕背景值。項目區背景值、擾動后和自然恢復期土壤侵蝕模數見表2。

表2 項目區背景值、擾動后和自然恢復期土壤侵蝕模數

4.4 預測結果

子洲煤制氣外輸管道工程在施工期和自然恢復期內，各防治分區在不采取任何水土流失防治措施的情況下，可能造成的水土流失總量為100037 t，其中背景流失量17136 t，新增水土流失量82902 t。

5 結論及建議

5.1 結論

通過對本工程生產建設過程中水土流失影響因素、面積、流失量等分析預測，得出如下主要結論：工程建設區水土流失以水力侵蝕為主，主要發生在施工期；工程建設擾動原地貌總面積為2784.62 hm2；工程建設損壞水土保持設施總面積為2784.62 hm2；本工程建設產生永久棄方49.10萬m3；本工程預測時段內可能發生水土流失總量為100037 t，其中背景流失量17136 t，新增水土流失量82902 t；各防治分區中，管道作業帶新增流失量所占比例最大，其次是管道穿越區，為本項目水土流失防治的重點。

5.2 建議

（1）本工程建設期水土流失量較大的部位主要是管道作業帶。從各施工單元新增水土流失量的預測結果可知，管道作業帶造成的水土流失量約占本工程水土流失量的83%，因此管道作業帶是工程建設期水土流失的防治重點，其次是管道路工程區。

（2）以上預測結果是在不采取水土保持防護措施的情況下可能發生的水土流失，而產生水土流失的因素較多，地面坡度、地表組成物質與結構及降雨強度等都是造成水土流失強弱的主導因素，從以往的經驗看，防治措施需要以工程措施為前導和基礎，結合植物措施，并注重臨時措施布設。

（3）根據各類工程的施工特點，管道作業帶主要是加強施工過程中的臨時攔擋和后期恢復原有地貌及土地利用類型恢復為主。在低山丘陵區，管道爬坡與橫坡敷設時以攔擋為主，平地區恢復耕地、草地等原有地貌；山體隧道穿越主要做好洞臉和臨時堆渣防護，建好棄渣場；河流穿越時，不同施工方式采取的防護措施不同，大開挖施工時主要是導流圍堰的拆除、下游的防沖、岸坡的的防護；公路、鐵路頂管穿越主要是棄渣防護及恢復施工區原有地貌；

（4）站場閥室在施工期以邊坡防護、攔擋工程、排水工程為主，中后期以植物措施為主。

（5）道路主要是道路邊坡防護及排截水工程；棄渣場則主要攔擋工程、截排水工程和植被恢復工程。