某煤層氣開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失分析及防治對策研究

徐海波

（沁水縣水務(wù)局，山西 沁水 048200）

隨著煤層氣產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，彌補(bǔ)了天然氣供需缺口的同時(shí)，項(xiàng)目建設(shè)造成當(dāng)?shù)厝藶樗亮魇В瑸橛行Х乐雾?xiàng)目實(shí)施造成的人為水土流失，煤層氣開發(fā)項(xiàng)目均按照《水土保持法》“三同時(shí)”要求，做到了同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用，取得了良好的防治效果，達(dá)到了預(yù)期的防治效果。但是，煤層氣開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治仍處于研究論證提高階段［1］，現(xiàn)就某煤層氣項(xiàng)目為例，分析項(xiàng)目特點(diǎn)及造成的水土流失特點(diǎn)，提出提高項(xiàng)目水土保持防治效果的對策。

1 概況

1.1 項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)屬北方土石山區(qū)，以中山地貌和河谷平川地形地貌為主；屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，根據(jù)沁水縣氣象站1981—2010年氣象資料顯示，多年平均氣溫10.5℃，大于等于10℃積溫3616.8℃，多年平均降水量567.8mm，降水集中在6～9月，占全年降水總量的60%以上，多年平均蒸發(fā)量1691.5mm：年平均風(fēng)速2.5m/s，最大風(fēng)速23m/s，主導(dǎo)風(fēng)向西北風(fēng)，大風(fēng)日數(shù)123d，大風(fēng)日多集中在11月至來年2月。無霜期202d，最大凍土深度57cm；項(xiàng)目區(qū)土壤主要有山地褐土、淋溶褐土、草甸土棕壤土、沖積土：植被類型為闊葉落葉林和針葉林混生帶，建設(shè)區(qū)內(nèi)林草覆蓋率32.4%，本區(qū)土壤侵蝕類型屬太行山山地區(qū)，水土流失類型為輕度水力侵蝕，土壤平均侵蝕模數(shù)1400t/km2·a，容許土壤流失量200t/km2·a。根據(jù)《山西省人民政府關(guān)于劃分水流失重點(diǎn)防治區(qū)的通告》（晉政發(fā)〔1998〕42號），本項(xiàng)目區(qū)屬山西省水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)。

1.2 項(xiàng)目水土流失概況

項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)行擾動地面面積722.08hm2，施工期侵蝕模數(shù)達(dá)5600～8500t/km2·a，自然恢復(fù)期侵蝕模數(shù)達(dá)2240～7080t/km2·a，可造成的水土流失量226107t，新增水土流失量170078t。

2 項(xiàng)目工程組成及特點(diǎn)

該煤層氣開發(fā)項(xiàng)目工程由站場 （含處理廠、井場、集氣站、作業(yè)基地、保障點(diǎn)）、管線工程（集輸管線、外輸管線）、供電工程（變電站、輸電線路）、道路工程（進(jìn)站道路、施工及檢修道路）組成。從項(xiàng)目組成、各項(xiàng)工程施工工序和工程量可以看出煤層氣開發(fā)項(xiàng)目具有以下特點(diǎn)［2］。

2.1 項(xiàng)目類型多，數(shù)量龐大

站場工程就包括了處理廠1座、井場166座（氣井1341口）、集氣站4座、作業(yè)基地1座、保障點(diǎn)2座；管線工程包括了集輸管線和外輸管線，集輸管線又包括采氣管道和集氣管道，總長達(dá)557km；供電工程包括110kV變電所1座，35kV變電所3座，10kV開關(guān)站1座，110，35，10kV線路總長達(dá)314.8km；道路工程包括了進(jìn)站道路、施工道路和檢修道路，總長達(dá)182.4km。

2.2 項(xiàng)目分布范圍廣，占地多

項(xiàng)目分散在山頂、坡面、溝谷和河灘，永久占地和臨時(shí)占地達(dá)722.08hm2。涉及旱地95.13hm2，林地390.18hm2，其他草地224.28hm2，裸地12.49hm2。

2.3 項(xiàng)目管線長，穿越工程多

該項(xiàng)目管線工程全長557km，管線沿途穿越公路64次、高速3次，鐵路1次、河流17次和沖溝77次，穿越采用定向鉆和開挖管溝地埋敷設(shè)的方式，作業(yè)寬度達(dá)8～12m。

2.4 施工道路多，邊坡多

站場和管線選址大部分都在偏遠(yuǎn)山區(qū)，甚至人跡罕至之地，大多是坑洼的土石路、羊腸小道，不利于施工機(jī)械的進(jìn)駐，為施工便利，縮短工期，要修筑很多臨時(shí)施工道路，總長度達(dá)66km，受地形限制，修筑施工道路時(shí)會形成大量邊坡，且大部分臨時(shí)道路沒有按照道路標(biāo)準(zhǔn)修建，坡度很大，加大了水土流失的防治難度。

2.5 時(shí)間跨度大，工期長

該項(xiàng)目跨5個(gè)年度，施工期長達(dá)53個(gè)月，且水保工程措施和臨時(shí)措施工期幾乎和主體工程同長，這就要求不能顧此失彼，要同時(shí)施工、同時(shí)驗(yàn)收。同時(shí)加強(qiáng)長期的水土流失檢測，驗(yàn)證防治措施布設(shè)的合理性，改進(jìn)和完善水土流失防治措施體系，以達(dá)到全面防治水土流失、改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的目的。

3 項(xiàng)目工程水土流失特點(diǎn)

通過對煤層氣開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目組成、特點(diǎn)分析，結(jié)合煤層氣開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的施工工藝和產(chǎn)生水土流失的環(huán)節(jié)，可以得出該工程項(xiàng)目的水土流失的特點(diǎn)。

3.1 類型復(fù)雜

煤層氣開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程空間跨度大，涉及的地形地貌類型復(fù)雜。該工程穿越了河流、級階地、中山、溝壑地貌，在基礎(chǔ)施工開挖過程中由于開挖堆墊、采掘等活動，形成大量的人工坡面、懸空面等，破壞了巖土層原有的平衡狀態(tài)，在雨季水力等因素的共同作用下，引發(fā)瀉溜、崩塌、滑坡等重力侵蝕；施工過程中大量的臨時(shí)性堆土，如果不采取遮蓋、攔擋等措施，在雨季將會產(chǎn)生嚴(yán)重的水力侵蝕，在大風(fēng)季節(jié)容易產(chǎn)生風(fēng)蝕。

3.2 呈現(xiàn)點(diǎn)多、線長、面廣、分散的特點(diǎn)

煤層氣開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程建設(shè)點(diǎn)多、線長、面廣。點(diǎn)多主要體現(xiàn)在供電工程塔基基礎(chǔ)開挖上，該工程110kV線路和35kV共65.8km，采用鐵塔架設(shè)，共立塔200基，開挖基礎(chǔ)200處。10kV線路共253km，12m水泥桿塔架設(shè)，共立桿4500桿，挖坑4500個(gè)。線長主要體現(xiàn)在管線工程、道路工程等建設(shè)，管線工程包括了集輸管線和外輸管線總長達(dá)557km，道路工程包括了進(jìn)站道路、施工道路和檢修道路，總長達(dá)182.4km。面廣體現(xiàn)在站場、供電站所的建設(shè)上，包括處理廠1座、井場166座、集氣站4座、作業(yè)基地1座、保障點(diǎn)2座，110kV變電所1座，35kV變電所3座，10kV開關(guān)站1座，面上工程建設(shè)達(dá)179處。工程建設(shè)的特點(diǎn)直接導(dǎo)致了水土流失也呈現(xiàn)點(diǎn)多、線長、面廣、分散的特點(diǎn)。

3.3 呈現(xiàn)局部時(shí)段區(qū)域嚴(yán)重的特點(diǎn)

根據(jù)該項(xiàng)目水土保持方案報(bào)告書水土流失預(yù)測結(jié)果，發(fā)生水土流失的重點(diǎn)時(shí)段是施工期，其流失量占到總流失量的59.3%以上，如表1。水土流失的重點(diǎn)區(qū)域是管線工程和施工道路工程，其流失量占到總流失量的97%以上，如表2。因此在防治措施設(shè)計(jì)上要加強(qiáng)重點(diǎn)區(qū)域的防治工作，從邊坡防護(hù)、截排水設(shè)施、臨時(shí)攔擋、苫蓋方面入手，并與必要的植物措施相結(jié)合，最大程度地避免水流失的發(fā)生。同時(shí)加強(qiáng)主體工程施工進(jìn)度的緊湊安排，盡量避免雨季施工，可以有效地縮短強(qiáng)度流失時(shí)段。

表1 項(xiàng)目水土流失量匯總 單位：t

表2 項(xiàng)目水土流失量匯總 單位：t

4 項(xiàng)目水土流失防治對策研究

煤層氣開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程在嚴(yán)格按照主體設(shè)計(jì)和項(xiàng)目水土保持方案實(shí)施各項(xiàng)水土保持措施的同時(shí)，應(yīng)著重抓好以下幾項(xiàng)工作，才能最大限度地降低項(xiàng)目建設(shè)給當(dāng)?shù)卦斐傻乃亮魇В玫匕l(fā)揮項(xiàng)目水土保持措施防治效果。

4.1 搞好設(shè)計(jì)和施工，減少地面擾動，做到挖填平衡

表層土形成時(shí)間長，含水量大，富含有機(jī)質(zhì)和微生物，是植物生長的必要物質(zhì)基礎(chǔ)。對蓄水保土起著不可替代的作用，但其又具有土質(zhì)松軟、穩(wěn)定性差、變化大的特點(diǎn)，易受各種侵蝕，產(chǎn)生水土流失。對于土層較薄的北方土石山區(qū)尤為珍貴，所以在工程設(shè)計(jì)和施工中本著“少占地、少擾動”的原則，結(jié)合地形地貌盡量少占用農(nóng)林地，減少對地面植物的破壞，表土剝離后專門堆放，做好臨時(shí)攔擋和遮蓋，臨時(shí)排水和沉沙，確保表層土不流失，工程完工后及時(shí)回覆，做好綠化、植物防護(hù)、土地復(fù)墾和植被恢復(fù)。本項(xiàng)目的表層土剝離面積629.43萬m2，表層土剝離和回覆利用量都是188.83萬m3，做到了全部回覆；另外在土石方工程移挖作填時(shí)，盡量減少髙填深挖，做到挖填平衡，減少取、棄土方量，使建設(shè)引起的水土流失降到最小程度。本項(xiàng)目土石方總量534.62萬m3，內(nèi)部調(diào)配12.68萬m3，實(shí)現(xiàn)了挖方和填方都是267.3萬m3，做到了無借方、無棄方，挖填平衡。

4.2 采用定向鉆穿越工藝

該項(xiàng)目共穿越河流17次，5次穿越楊河采用了定向鉆方式，其他均采用了開挖管溝地埋敷設(shè)，邊坡開挖必然加大兩岸岸坡的水土流失，所以要避開豐水季節(jié)，在完成穩(wěn)管工程的同時(shí)，做好漿砌石護(hù)坡護(hù)岸工程。但在此類工程中最好研究采用定向鉆工藝代替管溝開挖，既能減少地面擾動，又能減少相應(yīng)的水保措施。

4.3 堅(jiān)持實(shí)施“三同時(shí)”措施

要把水土保持工程放在和主體工程同等重要的地位、合理安期排施工，及時(shí)分期、分批實(shí)施。在工程的設(shè)計(jì)階段，避免遷就主體設(shè)計(jì)和補(bǔ)丁式水土保持措施體系，將各項(xiàng)水保工程和主體工程按照“三同時(shí)”的規(guī)定，同時(shí)進(jìn)行施工管理，落實(shí)水保措施。因?yàn)槭┕て谒亮魇ё畲螅局氨Ｗo(hù)優(yōu)先，先擋后棄、及時(shí)跟進(jìn)”的原則安排施工，先修筑水土保持工程防護(hù)措施或臨時(shí)防護(hù)措施再進(jìn)行施工，確保水土保持防治措施同主體工程同安排，及時(shí)分期、分批實(shí)施。

4.4 加強(qiáng)水土流失動態(tài)監(jiān)測

加強(qiáng)水土保持監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析及時(shí)調(diào)整、改進(jìn)、完善水土流失防治措施體系，使其全面發(fā)揮作用。該項(xiàng)目水土流失點(diǎn)多、線長、面廣、分散，具有水土流失類型多、時(shí)間跨度大的特點(diǎn)。首先，必須增加監(jiān)測點(diǎn)位、增加監(jiān)測頻率才能全面反映該項(xiàng)目的水土流失變化情況及防治效果，有效推進(jìn)項(xiàng)目水土保持措施正常發(fā)揮作用。其次，隨著工程建設(shè)施工的進(jìn)行，環(huán)境條件特別是侵蝕動力條件的突發(fā)性變化和出現(xiàn)，建設(shè)場地的擾動侵蝕、微地形的塑造、料場的侵蝕等都會出現(xiàn)，并形成隱性的不穩(wěn)定變化或激發(fā)不穩(wěn)定事件。水土流失動態(tài)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)存在的問題和隱患后，應(yīng)及時(shí)會同有關(guān)部門調(diào)整水土保持措施，防患于未然，避免水土流失的擴(kuò)大和安全事故的發(fā)生。最后，大部分工程項(xiàng)目都不同程度地存在著施工過程中變更施工設(shè)計(jì)的情況，水土保持巡查人員掌握施工設(shè)計(jì)變更情況后也要及時(shí)確定水土保持措施設(shè)計(jì)變更，經(jīng)批準(zhǔn)后調(diào)整和修訂水土保持施工方案。只有這樣才能為專項(xiàng)驗(yàn)收、水土保持監(jiān)督等提供技術(shù)資料和依據(jù)，同時(shí)確保項(xiàng)目水土流失防治措施體系充分發(fā)揮作用，達(dá)到全面防治水土流失、改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的目的。

5 結(jié)語

通過分析得出煤層氣開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程水土流失具有水土流失類型復(fù)雜、點(diǎn)多、線長、面廣、分散及局部時(shí)段、區(qū)域嚴(yán)重的特點(diǎn)，因此，必須在前期搞好設(shè)計(jì)，減少地面擾動，做到挖填平衡；工程實(shí)施過程中把水土保持工程放在和主體工程同等重要的地位，合理安期排施工，及時(shí)分期、分批實(shí)施；盡量采用定向鉆穿越工藝，同時(shí)加強(qiáng)水土保持監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析及時(shí)調(diào)整、改進(jìn)、完善水土流失防治措施體系；最大限度地降低項(xiàng)目建設(shè)給當(dāng)?shù)卦斐傻乃亮魇В玫匕l(fā)揮項(xiàng)目水土保持措施防治效果。