淺談油氣管道工程施工與高原生態環境保護對策

曲智超 張世彬 李雷 劉來

中國石油天然氣管道工程有限公司

青藏高原被譽為“世界屋脊”、“亞洲水塔”，更是繼南極、北極后的“地球第三極”[1]，它是構成我國生態安全格局的重要組成部分，是生態環境最為脆弱的地區，也是全球氣候變化最為敏感的地區之一。2011 年，國務院印發了《關于印發青藏高原區域生態建設與環境保護規劃（2011—2030年）的通知》，文件的制訂和實施將有利于加強青藏高原生態建設與環境保護，維護國家生態平衡，促進生態穩定，實現自然生態系統趨于良性循環[2-3]。

2023 年4 月26 日頒布實施的《中華人民共和國青藏高原生態保護法》，從國家立法層面加強了青藏高原系統保護和生態安全風險防范，對加強青藏高原生態保護、建設國家生態文明高地、實現人與自然和諧共生具有重要意義。按法律規定，在生態安全布局方面，青藏高原國土空間開發利用活動應當符合國土空間用途管制要求，建設活動實施前就必須對所使用的土地范圍進行合理規劃，及時避讓生態環境敏感區，以降低對土地開發利用程度；在生態保護修復方面，應當建立完善生態廊道，提升生態系統完整性和連通性，建設活動結束后就必須對破壞的生態系統及時修復重建，達到生態破壞前的利用水平，以確保滿足生態保護和恢復要求；在生態風險防控方面，應當建立健全青藏高原生態風險防控體系，采取有效措施提高自然災害防治、氣候變化應對等生態風險防控能力和水平，建設活動應按規定進行地質災害危險性評估，同時還必須制定沿線生態和地質環境監測方案，開展生態和地質環境影響的全生命周期監測?？傊?，在青藏高原從事的建設活動，應當符合法律管控要求，采取避讓、減緩和及時修復重建等保護措施，防止造成環境污染和生態破壞。

為促進地區間社會經濟發展、改善民族區域民生，國家適時推進了一些重大工程項目的建設，如油氣長輸管道工程建設。工程建設必然要依附于人類賴以生存的土地，在工程施工時必將給土層薄、層次結構簡單的高原草原植被和形成于復雜地形的眾多山川水系等生態環境系統造成較大影響。牢固樹立“冰天雪地也是金山銀山”的理念，把生態保護擺在更加重要的位置，保護好青藏高原的生態環境，對實現經濟社會與生態環境的和諧發展具有重要意義。

1 工程概況

青藏高原是中國最大、世界海拔最高的高原，東西長約2 800 km，南北寬約300～1 500 km，總面積約250×104km2，一般海拔在3 000～5 000 m之間，平均海拔4 000 m 以上。青藏高原光照和地熱資源充足，高原腹地年平均溫度在0 ℃以下，大片地區最暖月平均溫度也不足10 ℃。高原上凍土廣布，植被多為天然草原，遼闊的草場占據整個高原總面積的53%左右；同時高原上也遍布著眾多的大江大河，是國內很多重要河流的發源地[2]。

為促進地方經濟社會發展，滿足當地人民生活需求，某油氣管道工程建設項目跨越青海省和西藏自治區兩省，干線總長度約1 000 km，輸送介質為成品油，沿線設置閥室30 余座。管道為地埋敷設，施工區域沿管道呈線性分布，并采用了大開挖、頂管、定向鉆、盾構及相關組合方式穿跨越沿線眾多的山川、河流、公路、鐵路等，施工作業帶寬度為12～14 m，特殊地段適當增加作業寬度，臨時使用土地共約1 000萬平方米。

管道全線位于該高原地區，其中約600 km 處于高海拔地區，高程在4 000～5 200 m。考慮到管道內介質可能因溫度低而發生凍堵、因日曬或外界溫度升高而蒸發等原因，維持管道或設備內介質溫度，管道或設備應采取保溫與伴熱措施，以保障輸送介質順利運輸，全線冰凍土及融區段保溫長度約600 km，占全線長度50%以上。

2 生態環境

2.1 區域地理特性

青藏高原獨特的地理位置決定了其區域內生物、自然景觀和物種多樣性等特點，具體又反映到草地植被、水域環境、土壤、野生動物、各類自然保護區等方面。同時，由于全球氣候變暖、沙漠化侵蝕、氣候惡劣和人類活動的干預，造成了高原生態環境系統極其敏感和脆弱的特性[3]。

管道敷設沿線穿越柴達木盆地中南部和唐古拉山地區，主要山脈有昆侖山、巴顏喀拉山、冬烏拉山、唐古拉山等，受地形地勢所限，不可避免地涉及眾多環境敏感區和生態脆弱區、水源地，包括怒江源風景名勝區、納木措-念青唐古拉山風景名勝區、昆侖山國家地質公園、可可西里自然保護區、三江源保護區、索加曲麻河保護區（三江源）和部分城市水源地。同時，管道也穿越了楚瑪爾河、沱沱河、通天河等河流，以及野生動物遷徙通道。

2.2 植被、動物和土壤

管道所經過的青藏高原植物區系是泛北極植物區的一部分，該區系所代表的地域稱之為青藏高原植物亞區。隨著高原隆起和氣候環境的變化，逐漸形成了現在的山地荒漠、高寒荒漠、高寒草原和高寒灌叢草甸等植被類型，青藏高原也成為了地球上草原分布最高的地區，其中以寒冷弱半干旱叢生禾草草原分布最廣。草地植被組成較高寒草原草地類復雜，在草地中起重要作用的是叢生禾草、根莖苔草和嵩草屬中偏中生的一些植物，常成為草地的優勢種或次優勢種，具有代表性的優勢種包括寡穗茅、絲穎針茅、微藥羊茅等。

管道沿線所經地區海拔較高，跨越的山脈眾多，野生動物物種也十分豐富，常見的有藏羚羊、野牦牛、藏野驢、棕熊、高原鼠兔、狼、黃羊、狐貍等；主要鳥類可分鳩鴿、雁鴨和雉科種類，聞名世界的藏雪雞、黑頸鶴、白天鵝等，其最明顯的分布特征是海拔高，且生存環境寒冷、氧氣含量低、紫外線輻射強烈。尤其值得一提的是，可可西里保護區是我國目前建立的面積大、海拔高、野生動物資源豐富的國家級自然保護區之一，被譽為“世界第三級”和青藏高原珍稀野生動物基因庫，是我國第一個為保護藏羚羊而設置的自然保護區。

管道沿線貫穿青藏高原，土壤類型主要有高山寒漠土、高山草原土、高山草甸土、高山荒漠草原土；土壤利用現狀主要為牧草地和工業用地，局部區域為沙地和鹽堿地等。管道全線多年凍土具有高溫凍土段落長、高含冰量凍土段長和熱穩定性差的特點，全線超過一半為高溫凍土，凍土段土壤導熱系數為3.11 W/(m·℃)，其他段土壤導熱系數為1.97 W/(m·℃)，對外界影響非常敏感，非常容易受自然和人為因素影響而發生融化。同時，高含冰量凍土占比大，一旦融化會產生顯著沉陷。

根據項目施工區域內占用草原調查資料顯示，高寒草甸類草地的土壤主要為高寒草甸土，其風化程度較低，粗骨性強、土層薄，一般厚度約30 cm左右，局部地區可達到50 cm。土層下面多為礫石，透水性強，保水性差，且部分地區地下有永凍層，使得牧草根系生長受到阻礙，水分下滲困難。土壤表層有8～15 mm厚度的草皮層，其根系緊密堅實，富有彈性。同時，此類草地的形成周期長，生長季節性很強，青草期短（一般為3～5個月），枯草期長（一般為7～9個月），一旦遭到破壞，恢復難度很大。

2.3 水域環境

青藏高原是一系列山脈、河谷以及湖盆的組合體，形成了眾多的流域和河流水系，孕育了黃河、長江、瀾滄江和雅魯藏布江等重要的河流，是“亞洲水塔”美名的具體體現，蘊藏著豐富的水資源和水能資源，再加上其自身優異的自凈功能，造就了良好的水域生態環境，為流域間居民生活、工業生產等用水帶來了極大便利。這里的河流也存在著季節性，使得徑流量年內各月份分配不均，徑流量的大小也直接影響到了人們的生產生活。雨季帶來充盈的水量，可以滿足耕地灌溉、牧草生長和水力發電，枯水期則對河流沿岸人們的生產生活帶來困難，如水量減少導致水電站發電量不足，容易帶來用電荒[4]。

項目管道沿線大中型河流穿越約60 處，主要經過通天河及江源區（楚瑪爾河、沱沱河、通天河、布曲）、扎加藏布、怒江源頭（那曲）、雅魯藏布江（桑曲、當曲、拉曲）等水系，穿越總長度約30 km。其中，通天河及江源區多年平均年徑流量為130×108m3，徑流主要來自降水，上游有部分融雪補給，流域內徑流年內分配與氣溫和降水的季節變化基本一致；怒江受流域內地形地貌的影響，徑流的補給方式在全流域內存在較大差異，多年平均降水量為78×108m3，以雪山與現代冰川融水補給為主，降雨補給量較小；雅魯藏布江流域多年平均徑流量107.3×108m3，徑流是以降雨補給為主，其次是融冰、融雪，流域西北部5 000 m 以上的高山終年有積雪。同時，峽谷型河道利用天然河岸控制河道范圍，其余河道設計洪水位為百年一遇或五十年一遇。

在水產種質資源方面，有楚瑪爾河和沱沱河特有魚類國家級水產種質資源保護區。楚瑪爾河特有魚類國家級水產種質資源保護區是農業部辦公廳公布的第六批國家級水產種質資源保護區（農辦漁〔2012〕1873號），保護區全長661.3 km，總面積為26.488 km2，主要保護對象為特有的長絲裂腹魚和裸腹葉須魚，特別保護期為每年5 月1 日～8 月20日。沱沱河特有魚類國家級水產種質資源保護區是農業部辦公廳公布的第五批國家級水產種質資源保護區（農辦漁〔2012〕63 號），保護區位于長江正源的主干河道，全長299 km、水域總面積40.3 km2，主要保護對象是長江源區沱沱河特有魚類長絲裂腹魚、裸腹葉須魚、前腹裸裂尻魚、軟刺裸裂尻魚，特別保護期為每年5月1日～9月30日。

3 施工對生態環境的影響分析

青藏高原的生態環境有其敏感和脆弱的特性，因而在油氣管道工程施工前必須要提前籌劃、多方調研，致力于采取有效和完善的施工措施，最大限度地減少對生態環境的影響[5]。在工程施工過程中，管道埋設和各類型穿跨越、站場和閥室建設等活動，對沿線的植被及植被覆蓋度、土地利用、土壤侵蝕、水土流失等方面，產生了一系列的影響。

3.1 管道埋設對生態環境的影響

油氣長輸管道敷設一般為地埋，需要使用一定寬度的臨時施工作業帶，用于作業帶清理及現場布置、管道焊接、管道防腐、管溝開挖、管道埋設等施工作業，同時保證施工設備往來通行，使用完畢后將土地恢復原狀，不影響原有土地利用狀態。

長輸管道施工作業帶清理、管溝土方開挖，一般采用機械設備，將占用大面積的草地，可能會形成短時雨水淤塞，對周邊區域造成徑流沖刷，也易對地表產生溝蝕；作業帶清理、管溝開挖將擾動原有地貌植被，改變原地貌形態和地表土層結構，使其所具有的水土保持功能迅速降低或喪失，產生的大量裸露地表和疏松土體，加劇水土流失危害。同時，清理及挖開的草地未及時實施植被恢復，不能按時養護的草皮在日光的長時間暴曬下，存活周期急劇下降，原本脆弱的草皮也將受到永久性損害，且草地很難恢復原狀，或者恢復周期很漫長，也可能引發植被退化、沙化等次生問題。

管道焊接后的防腐作業，也會給草地帶來潛在的危害。為保持作業期間噴槍燃燒的持續性及使用方便，在作業間隙，工作人員會將燃燒的噴槍放在地上，火焰灼燒干枯及易燃的牧草或草根后，極易發生草原火災，對草地帶來毀滅性的傷害。

3.2 河流穿越對生態環境的影響

油氣長輸管道大、中、小型河流穿越時，主要采用的穿越方式有開挖、頂管、定向鉆、盾構和桁架等，其中對河流水域環境影響最大的方式是開挖。穿越施工作業前必須按規定實施洪水影響評價。

河流開挖穿越施工會對河道造成破壞，改變河道斷面形態，對河勢也有暫時的影響，管道埋設不足也會影響到河流沖刷線的原有高度；開挖時所采取的圍堰、截流等措施，使得河道水位、流量、含泥沙量等方面發生變化，將對穿越點上、下游提供精準測量數據的觀測水文站產生重要影響；穿越點占用行洪通道或搶險道路的，會對汛期防汛搶險造成影響。

河流定向鉆穿越在施工時管道埋設不足，以及所產生的廢棄泥漿、鉆屑和廢水排放，將可能對地表水或河流水環境造成影響。另外，因施工不當引起的河底滲水或流沙事故，導致河床坍塌，也會對河水本體及水量造成影響。

在穿越各類型河流時，如未能選用合理的穿越方式，都將會對沿線水域環境系統產生不利后果。

4 高原生態環境保護對策

根據高原生態環境的自身特性，以及項目施工對其產生的各種影響，對高原生態環境保護制定相應的措施和對策，最大程度地減少對生態環境的影響。

4.1 草地植被保護措施

草原是國家重要的自然資源和生態系統，為減輕因工程建設造成的破壞，應及時優化施工方案，強化施工管理，采取相適宜的植被保護和恢復技術，保護好天然草原生態環境[6]。在項目動工前，應按照《中華人民共和國草原法》《草原征占用審核審批管理規范》有關管理規定，編制《項目草原植被恢復方案》，提交使用草原申請，及時辦理草原征占用審核審批手續，獲得準予行政許可決定書后，方可進行施工。在項目實施過程中，應嚴格按照《項目草原植被恢復方案》的相關要求實施。

4.1.1 草皮剝離

以某工程建設項目為例，在高原地區省域內管道施工時，據專業單位調查結果顯示，臨時占用草地面積約600余萬平方米，使用的草地類型主要為高寒草甸。如此大面積占用草地，首要問題就是考慮如何進行草皮剝離。

草皮剝離質量的優劣直接決定了后期恢復效果的好壞，應視草皮生長環境情況制定剝離方案。鑒于高原地區地理位置、氣候和植被的特殊性，在草皮長勢較好、草皮較厚等具備剝離的區域，應采用人工鎬鍬按30 cm×30 cm 大小逐塊進行草皮層剝離，且剝離時應保護好植被根系不被破壞。根據草皮層厚度，一般平鋪3～5 層為宜，堆放縫隙間宜填充腐殖土，對草皮可以起到養護作用。在其他不具備剝離或剝離條件差的區域，盡量減少草地破壞面積，同時做好土層剝離工作，為后期草地恢復提供便利條件。

4.1.2 草皮養護

根據草皮剝離后的堆放情況，及時在堆放的草皮上覆蓋綠色蓋土網，減緩日光暴曬、雨水沖刷以及大風侵蝕。為防止草皮堆傾倒，可降低堆放高度，或采用填土沙袋進行臨時圍擋、保護，必要時布設臨時排水溝，或使用草繩進行綁扎固定。由于高原地區日照時間長，太陽輻射強，對于已剝離及堆放的草皮層，應及時進行養護，以保證其存活率。

草皮層堆放期間嚴禁人為踩踏、破壞，還應及時補充腐殖土填塞縫隙以保護根系，視氣候狀況適時進行灑水養護，確保草皮成活率。

4.1.3 草皮恢復

草皮恢復時，應盡量選擇在適宜牧草生長的季節。

草皮回鋪時，應首先進行場地平整，清理地表雜物，改善土地條件，再及時進行人工回鋪，將堆放過程未存活的草皮置于下層，存活的草皮平鋪在表層，草皮間距5 cm 左右，間距內回填腐殖土并人工拍實，再澆水養護，適當在草皮表層加覆一層薄薄的腐殖土以利保墑，提高成活率。根據該項目地理位置條件，優選垂穗披堿草、冷地早熟禾兩種牧草，此類草種具有適應性強、耐高寒、易成活、產量高等優勢，在進行地面處理后，一般選擇在雨季土壤墑情良好，空氣濕度大的時候，進行人工或機械播撒草種，并覆土穩固[7]。

回鋪后的草皮應實行禁牧管理，防止人員踐踏和牛羊啃食，后續再視生長情況對必要的部位實施補植措施，適當補撒當地適生草種，確保植被覆蓋率在90%以上。在不具備剝離草皮的區域，施工完畢后應著重播撒草種進行恢復。

4.2 河流穿越保護措施

河流是人們賴以生存和發展不可替代的資源，是水域生態環境的重要組成部分。施工活動需要穿越河流的應采取有效的技術防范和補救措施，消減對河道的擾動和破壞，保障河道行洪通暢。根據《中華人民共和國行政許可法》《中華人民共和國水法》及《中華人民共和國防洪法》等有關法律法規，應實施洪水影響評價，編制《項目洪水影響評價報告》及相關報批資料，并向所在地水行政管理部門提交審批申請，取得《洪水影響評價類審批準予行政許可決定書》。在項目實施過程中，應嚴格按照經審批的《項目洪水影響評價報告》中確定的施工方案和防治措施進行施工。

4.2.1 合理安排工期

根據施工地區河流季節性特點，河流穿越施工期應避開河流主汛期，安排在跨汛初、汛末期施工，如5 月、10 月；或安排在枯水期施工，如11月～次年4月，以減少施工對河道行洪和防汛搶險的影響。

4.2.2 河道保護措施

合理確定施工方案，有效壓縮施工工期，采用先進可靠的工藝技術，對于維持河道穩固、保護周邊水域環境有著重要的現實意義。

針對管道穿越河道時開挖穿越，其穿越長度和埋深應嚴格根據主河槽擺動范圍、岸坡變化和防洪要求等確定，并滿足GB 50423—2013《油氣輸送管道穿越工程設計規范》對大型河流開挖穿越的管頂埋深不小于設計洪水沖刷線下1.5 m、中型河流1.2 m 的要求；管道壁厚方面應按照強度設計系數0.5 進行設計，確保管道安全；管溝開挖時應考慮施工機械作業需求，采取分臺階式放坡開挖并設置作業平臺；根據河流寬窄情況，確定圍堰導流方案，采用一次圍堰導流或分期圍堰導流措施；管溝回填后，依據岸坡坡率及水流流速情況對兩岸迎水面岸坡采用石籠或漿砌石進行護岸、護坡，恢復河道原始行洪狀態，保持原有河勢。

對于定向鉆穿越，管道埋深應滿足GB 50423—2013《油氣輸送管道穿越工程設計規范》對穿越的管頂最小埋深在洪水沖刷線下6.0 m 的要求；施工中所產生的廢棄泥漿、鉆屑和廢水等，應及時回收處理；施工現場不設置泥漿池，而采用泥漿罐措施確保不污染環境。

無論何種穿越方式，都不應在河道內布置其他水工構建筑物，不占用河道行洪斷面面積及行洪通道，不改變局部水流條件，保持河道原有通暢狀態。

4.3 其他保護措施

在穿越環境敏感區、生態紅線保護區及飲用水水源地保護區時，管道敷設時可采用管溝內鋪設鋼筋混凝土結構的U型槽，管道外包裹一定厚度的防滲膜后置于槽內的方式，確保有效阻斷對地下水環境污染的同時，收納非正常狀況或事故狀態下泄漏的油品[8-9]。

在穿越多年凍土區時，采取增加管道壁厚、增加保溫管等預防溫升措施，減小介質間溫度傳遞；實施管道地表架空敷設，減少對凍土層的擾動，避免發生融沉，以減緩對凍土影響，持續保持凍土層的穩定狀態[10]。

5 結束語

通過對上述高原生態環境影響分析及油氣管道工程施工相關保護對策，為工程建設及時發現和解決施工與保護之間的矛盾提供參考，為青藏高原生態環境安全屏障功能的保護與建設，以及環境治理提供實踐基礎。

適時做好高原生態保護研究及對策，可以為服務于將來的工程建設項目積累大量的特殊地區項目經驗和生態保護措施，利于維護地區生態環境穩定、構建生態保護屏障。同時，也能夠為推進生態文明建設，促進社會可持續發展，提高人民生活的幸福感發揮積極和重要的作用。持續深入推進青藏高原各方面生態環境的研究，加強青藏高原生態建設與環境保護，任重而道遠。