浙江省天然氣管道地質災害類型與危害特征

李偉 李良傳 袁野

摘? 要：西二線南昌-上海支干線浙江段天然氣管道穿越浙西中山丘陵區、浙中盆地區和浙北平原區，地形地貌復雜，不同的地形地貌又發育不同的地質災害類型。該文首先介紹了管道沿線發育的主要地質災害類型，并詳細敘述了管道的災害特征，最后提出了常用的風險消減措施建議。

關鍵詞：浙江省;天然氣管道;地質災害類型;危害特征

中圖分類號：P694? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）26-0043-05

Abstract： The natural gas pipeline of Nanchang-Shanghai branch line of west second line passes through Zhongshan hilly area， the middle basin area of middle Zhejiang Province and the plain area of north Zhejiang Province. The topography and physiognomy are complicated and different types of geological disasters are developed in different topography and landforms. In this paper， the main types of geological hazards along the pipeline are introduced， and the hazard characteristics of the pipeline are described in detail. Finally， the corresponding risk reduction measures are put forward.

Keywords： Zhejiang Province; natural gas pipeline; geological hazard type; hazard characteristics

1 概述

隨著我國經濟高速發展，能源需求迅速增長，預計至2020年底，以西氣東輸項目為標志的天然氣管道累計投產管道里程約10.4萬km，源源不斷將西部資源送往東部，對地區經濟的發展做出重大貢獻[1-2]。但由于外部環境改變和人類工程活動的增加，特別是基建開挖等對地形地貌改變較大，誘發管道周邊較多地質災害發生，對管道安全帶來嚴峻考驗[3]。

本文以西氣東輸浙江管理處天然氣管道地質災害排查項目為依托，通過調查管道沿線一定范圍內地形地貌、地質條件、分析已發生地質災害的成因為基礎，查明地質災害隱患類型及對管道的危害特征，提出防治措施，進一步提高管道安全運營保障程度。

2 管道地質概況及地災類型

2.1 管道地質概況

西氣東輸天然氣管道西二線南昌-上海支干線浙江段，由衢州常山縣進入浙江境內，經衢州、龍游、金華、義烏、諸暨、蕭山，穿過錢塘江，經嘉興在平湖進入上海市，總長約446.1公里。管道穿越區地形地貌主要為浙西中山丘陵區、浙中盆地和浙北平原區（圖1），地形地貌復雜，不同的地形地貌又發育不同的地質災害類型。中山丘陵區主要發育滑坡、崩塌、不穩定斜坡及水毀等災害;盆地及平原區主要發育水毀、崩塌及不穩定斜坡等災害。

自常山縣起點至蕭山一帶出露的地層為中元古界變質巖系、中生界上侏羅統火山巖、中生界下白堊統“紅層”沉積巖。平原區淺部以全新世早中期海相淤泥質粉質粘土和粉質粘土為主。第四系則主要分布于山前及溝谷地段。

2.2 地質災害類型

本次調查可能對管線及其附屬設施構成一定影響和威脅的各類災害點共計14處，主要為河溝道水毀災害、工程活動，其次為臺田地水毀、坡面水毀、崩塌（危巖體），共計5類災害。其中河溝道水毀點9處、工程活動（占壓）2處、臺田地水毀1處、坡面水毀1處、崩塌隱患點1處（表1、圖2）。

3 地質災害對管道的危害特征

管道沿線地質災害種類多，危害大，基本特征主要為災害的多樣性，分布的不均勻性及事故后果的嚴重性。

3.1 崩塌對管道的危害特征

崩塌對管道的危害主要表現在對管道的牽扯、沖擊和壓覆破壞。

3.1.1 牽扯、沖擊管道

管道鋪設于較松散的巖土體內，巖土體邊緣被開挖，形成高陡邊坡，受大氣降水、風化等因素影響，邊坡有發生崩塌的危險。若邊坡發生崩塌，將使管道裸露并被碎石沖擊，產生破裂風險（圖3、圖4）。如鄭家塢崩塌隱患點，坡面高差約12m，長度約50m，斜坡坡度50°-82°，坡面及坡頂植被不發育，坡面上覆含碎石粉質粘土，管道沿坡敷設，距邊坡邊緣3m，埋深約3m，坡面風化嚴重，見有大量裂隙?？拷马斁植恳娪斜阑暮圹E。

3.1.2 壓覆管道

管道鋪設在陡崖腳下崩塌隱患區下方，若發生崩塌后，崩塌體墜落沖砸管道，可能造成管道壓覆甚至變形，對管道安全造成影響。

3.1.3 成因及影響因素

崩塌災害的主要成因及影響因素有兩個方面：（1）人類工程活動：主要表現為人工切坡改變斜坡的應力平衡狀態，從而使斜坡失穩進而發生變動。（2）降雨：大多數災害的發生與降雨有密切關系，連綿降雨使巖土體含水量處于飽和，增加了巖土體的下滑力，降低了軟弱結構面的抗剪強度，減少了滑動面的內摩擦力，從而引起巖土體滑動。

3.2 坡面水毀對管道的危害特征

3.2.1 危害特征

坡面水毀主要發育在斜坡坡腳處或由松散巖組組成的坡面上，方式主要以沖毀管道蓋土、管道護墻、擋土墻及回填土，使管道露管、架空等。如樊村花墳塢水庫坡面水毀點，屬低丘陵地貌，出露地層為殘坡積層，含碎石粘性土，厚約2-3m，地勢西高東低，地形起伏較大。災害點與管道的空間關系為垂直，影響管道長度約10m，管道走向135°，埋深1.5m。管道東側為水庫，坡面坡腳處發育一水毀沖溝，沖溝方向45°，長5m，寬3m，深1.2m，沖溝邊緣未設防護。若持續降雨或暴雨情況下，持續沖刷坡面將導致沖溝加大，直至暴露管道，威脅管道安全。

3.2.2 成因及影響因素

成因：（1）地表覆蓋層松散，主要為碎石粘性土，抗沖蝕性較差，由于持續降雨或暴雨情況下，易發生水毀災害;（2）該處坡面水毀位于水庫邊緣，地勢較低，東邊地勢較高，周邊降雨由此處流入水庫，增加了坡面沖溝出現的可能。

影響因素：（1）降雨：連綿降雨致使水量增加，流速變大，增加了流水的沖刷能力。（2）地層巖性：近地表巖性主要為碎石粘土，凝聚力不強，易受沖刷。（3）地形地貌：坡面坡度較大，使得流水流速較快，增加了對坡面的沖刷力度。

3.3 河溝道水毀對管道的危害特征

3.3.1 危害特征

主要分布在管道沿途穿越的河流及溝谷地帶，方式主要為對管道上、下游河床沖刷、下切及河岸凹部的側向沖刷。危害表現為在水流沖刷下使管道露管、漂管，沖刷河床使管道架空。如王沙溪河溝道水毀點，屬于水流侵蝕堆積地貌，出露地層為殘坡積層，含碎石粘性土，厚約2-3m，管道穿過河流，走向40°，埋深約1.5m，河道坡度為5～10°。沖刷點與管道的空間關系為斜交，影響管道長度約40m，河內管道上方上層蓋土經河水沖刷形成沖坑，沖坑長約3m，寬約2m，深1.0m，位于管道南側1m處。

3.3.2 成因及影響因素

成因：（1）在河流拐彎處，由于河水流向發生改變，水流沖刷河床及外側河岸，此時管道穿越，則管道上方蓋土受到沖刷。（2）人為在河中下游堆積泥沙等障礙物，導致河水沖擊障礙物后回流沖刷河床，使管道出露。（3）上游持續發生降雨，使河水水位上漲，流速增大，裹挾巖石、泥沙等對河床造成沖擊。

影響因素：（1）人類工程活動：主要表現為人為在管道上、下游挖沙、取土或設置障礙物等，使河水改變流向或流速，甚至引起反向沖刷。（2）降雨：連綿降雨使河水水位上漲，水量增加，流速變大，增加了河水的沖刷能力。（3）地形地貌：河流坡度較大，使得河水流速較快，增加了對河床的沖刷力度。

3.4 臺田地水毀對管道的危害特征

3.4.1 危害特征

主要發生于平原地貌區，地勢平坦但較低洼，周邊主要為耕地，地層為沖積層粘性土。管道或閥室旁小溪為間歇性溝溪，水位受大氣降雨及上游來水影響較明顯，溝溪間見有水流沖刷現象。在汛期或暴雨期間，水位上漲明顯，由于地勢較低，在汛期或上游來水時，易造成管道、閥室受淹，威脅管線電纜及閥室內其余電子設備安全。

3.4.2 成因及影響因素

成因：主要由于該地區地勢較低，汛期或上游來水時，易產生洪澇地質災害;影響因素：（1）降雨：降雨使水位上漲，淹沒管道及閥室，影響管道安全。（2）地形地貌：由于地勢較低，且處于河流不遠處 ，致使降雨時易受災。

3.5 工程活動對管道的危害特征

3.5.1 危害特征

主要表現為在管道上方增加荷載或開挖土方，致使管道承壓或者露管的行為。如上田畈村工程活動點，由于村里擴建，致使管道上方土地被整修成道路，且每日有礦山上重型卡車經過，使管道受壓，威脅管道安全。

3.5.2 成因及影響因素

成因：村里改建擴寬道路，致使道路擴寬到管道上方;影響因素：人類工程活動致使管道承壓，影響管道安全。

4 油氣管道危害的消減措施

根據多年經驗總結，我國已經在保護油氣管道方面取得了大量成功的經驗。從目前具體的應用情況來看，常用的措施有巡查、監測和工程治理。這些措施的應用，可以實現油氣管道災害的有效消減。

4.1 巡查

巡查針對的是活動不明顯或僅有發展趨勢的致災體[4]，例如不穩定斜坡和有崩塌隱患的危巖體。主要觀察地表是否存在裂縫、涌水等各種不良情況，對裂縫的性質、寬度、深度情況及涌水的位置、水量進行詳細查看;對危巖體要注意是否在持續松動及是否有新的崩塌塊體出現。

4.2 監測

監測的主要內容為監測致災體的變形、破壞信息和誘發因素的動態信息。崩塌、滑坡主要監測地表變形特征、深部位移變形特征及地下水動態特征。泥石流則監測孔隙水壓力變化、降雨量變化、巖土體位移、速度變化等方法。

4.3 工程治理

當人為或自然改變了坡體幾何形態，造成局部應力集中，進而坡體失穩，且通過排水等措施無法徹底穩固時，常采用工程治理措施進行整治。

對于不同的管道地質災害，工程治理的方式也不同。對滑坡、泥石流常用的治理措施有排水溝（圖14）、擋墻（圖15）、抗滑樁等。對崩塌危巖體常采用清除、支撐、錨固（圖16）等。對水毀災害常采用擋墻、護岸、截水墻、地下防沖墻等?？梢杂行Э刂茙r土體的失穩發展[5]。

5 結束語

浙江省內油氣管道沿線地貌復雜，地質災害類型多，范圍大，分布廣，給安全運營帶來安全隱患。本文通過工程實例論述浙江省油氣管道沿線地質災害類型、危害特征，并提出了風險消減措施，以期為相關人員提供更多借鑒。

參考文獻：

[1]《天然氣發展“十三五”規劃》發改能源[2016]2743號[Z].

[2]高鵬，高振宇，等.2017年中國油氣管道行業發展及展望[J].國際石油經濟，2018，3：21-27.

[3]劉曉娟，袁莉，等.地質災害對油氣管道的危害及風險消減措施[J].四川地質學報，2018，38（3）：488-492.

[4]陳大中.中緬油氣管道沿線地質災害風險消減規劃[J].化工管理，2017（34）：103-104.

[5]帥健，王曉霖，左尚志.地質災害作用下管道的破壞行為與防護對策[J].焊管，2008（05）：9-15+93.