保障北京冬奧綠色電能電力組團工程水土保持設計與應用

摘要：保障北京冬奧綠色電能電力組團工程作為北京2022年冬季奧運會配套電網工程的重要組成部分，在設計和施工過程中，通過優化施工工藝、采用三維投影技術、利用GPS虛擬交樁、模擬施工過程等方法，減小了工程擾動土地面積和土方開挖量，工程最終達到零棄方；通過應用高低腿開挖、無人機放線、貨運索道等技術，減少了工程建設對周圍環境的破壞；通過對原塔改造升級，解決了歷史掛渣問題；通過采用坡面排水工程、SNS柔性防護網、漿砌石分級護坡、擋土墻、植被恢復等技術創新高陡邊坡治理，減少了水土流失。該工程采用的新技術新方法可復制，推廣性強，為輸變電工程項目水土保持新技術的應用起到了良好示范作用。

關鍵詞：水土保持；新技術；保障北京冬奧綠色電能電力組團工程；輸變電工程

中圖分類號：S157文獻標識碼：BDOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.03.023

引用格式：曾發意，王丹，王召召，等.保障北京冬奧綠色電能電力組團工程水土保持設計與應用[J].中國水土保持，2025（3）：87-90.

隨著我國經濟建設的突飛猛進，各地的電力需求日益增加，輸變電工程開發建設規模日益增大。輸變電工程在建設過程中勢必擾動地表、破壞植被，造成水土流失[1]，加之近幾年北方地區出現的水資源短缺、水土流失治理任務重、人為水土流失加劇等突出問題，急需應用一些新技術新方法新經驗來減少水土流失，保護生態環境。關于輸變電工程水土保持新技術的研究和論述國內已有一些，但應用還不夠廣泛。因此，為了加快實施綠色可持續發展戰略，在輸變電工程建設中采用水土保持新技術意義重大[2]。筆者通過對保障北京冬奧綠色電能電力組團工程水土保持設計與應用進行研究分析，總結工程中水土保持新技術的應用，以期為輸變電工程項目水土保持新技術的應用起到示范作用。

1工程概況

保障北京冬奧綠色電能電力組團工程作為高質量建設冬奧的電力工程，服務于綠色冬奧，為北京2022年冬奧會和冬殘奧會提供了安全可靠、綠色清潔的電力服務，為服務生態文明建設、助力首都率先實現“雙碳”目標作出了新的貢獻，為“雙奧之城”北京向世界呈現“綠色成績單”提供了有力支撐。

該工程由張南—昌平Ⅲ回500kV輸變電工程、張北柔直北京換流站至昌平500kV送出工程和西白廟220kV輸變電工程組成。張北的風電在張北柔直北京換流站完成從直流到交流的轉換后，再通過北京500kV環網輸送到北京各賽區、通過延慶地區220kV電網輸送到延慶賽區，保障賽時國家雪車雪橇中心、國家高山滑雪中心、延慶奧運村、延慶山地媒體中心等5個奧運場館及配套設施的綠電應用。工程助力奧運史上首次實現所有場館100%使用綠色電力，“張北的風點亮北京的燈”成為國家電網的亮麗新名片。

張南—昌平Ⅲ回500kV輸變電工程起點位于張南500kV變電站，線路途經河北省涿鹿縣、懷來縣，北京市延慶區、昌平區，終點位于昌平500kV變電站，路徑全長120km，采取同塔雙回建設，單邊掛線，航空線長85.5km，曲折系數1.40，沿線海拔500～1150m。另外，改造張南變出線張南—沙嶺子Ⅰ、Ⅱ回線路0.65km，采取同塔雙回建設，單邊掛線。全線桿塔總數量276基，其中直線塔195基、耐張塔81基。

張北柔直北京換流站至昌平500kV送出工程新建延慶區500kV換流站雙回架空出線0.14km，新建鐵塔4基，利用現狀張昌Ⅰ回路徑及鐵塔敷設架空線路45.90km，新建昌平500kV變電站雙回架空進線600m，新建鐵塔3基，改造現有鐵塔99基。

西白廟220kV輸變電工程新建西白廟變電站1座、220kV架空線路4回、110kV電纜出線12回，新建雙回架空線路31.7km，新建鐵塔88基，新建電力隧道2.8km。

2022年4月，在北京冬奧會、冬殘奧會總結表彰大會上，國網北京市電力公司作為基礎保障單位獲得了北京冬奧會、冬殘奧會突出貢獻集體榮譽，習近平總書記在發言中感慨“冬奧7年艱辛，奮斗鑄就輝煌”。保障北京冬奧綠色電能電力組團工程自2015年開始，歷時7a，圓滿地托舉了“雙奧之城”的綠色電能，用最高標準保障了賽事和城市順暢運行。

該工程的水土保持設計使項目區環境與經濟發展走上良性循環，提高了項目區的環境容量，有效減少了水土流失對生態環境的破壞，對當地及周邊經濟社會的持續發展具有積極意義[3]。工程先后獲得2022年國家水土保持示范工程、2023年中國水土保持學會優秀設計獎等榮譽，對日后開展輸變電工程水土保持設計具有極強的指導意義。

2工程主要技術難點

2.1工程穿越重要保護區，水土保持設計難度大

該工程涉及北京市與河北省，線路穿行長城文物保護區和十三陵文物保護區，同時沿途還涉及眾多的軍事設施和軍事保護區，以及八達嶺—十三陵風景名勝區、永定河等，共跨越公路、鐵路、河流和輸變電線路等94次。由于工程跨越多，沿線文物和軍事敏感因素多，環境保護和水土保持等方面要求高，因此水土保持設計難度大。

2.2工程涉及區域情況復雜，水土保持工作開展難度大

由于工程途經國家級水土流失重點治理區和省級水土流失重點治理區，且張昌Ⅰ回線路建設較早，當時水土保持意識薄弱，80余座鐵塔處還存在遺留的土石渣，因此如何在復雜情況下順利開展水土保持工作，減輕對周圍環境的破壞，解決歷史遺留問題，成為工程建設中的主要難點之一。

2.3工程施工環境惡劣，水土流失治理難度高

工程建設總征占地面積達51.55hm2，土石方挖填總量30.13萬m3。工程施工工期跨越多個雨季，建設區域生態環境敏感，全線丘陵區占比20%、山地區占比80%，有90余座鐵塔全部位于高陡邊坡區域，施工難度更大、水土流失治理難度更高，常規施工方式會大大增加擾動面積和土石方，導致水土流失風險提升，水土流失治理難度增大。

3工程中水土保持新技術的應用

3.1穿越重要保護區，減少土地擾動

針對工程跨越情況復雜、涉及區域敏感的情況，決定采用低擾動塔基開挖技術和不落地放線技術，搭配低擾動運輸方式共同協作，達到減少土地擾動的效果。具體采用高低腿開挖、無人機放線、貨運索道等技術。

1）低擾動塔基開挖技術——高低腿開挖。采用此技術可以少開或不開基面，達到保護植被、防止水土流失的最佳效果。在起伏較大的山丘區，采用高低腿開挖方式可避免修建工作平臺，減少降基，最大限度適應山地地形變化，既能減少水土流失，又能減少土地擾動。

2）不落地放線技術——無人機放線。對比以往的放線方式，無人機放線可避免施工人員行走和牽引線對沿線地表植被的雙重擾動。

同時，采用無人機放線方式既能節省人力，又能降低施工難度，還能有效減少對生態環境的破壞，減少水土流失效果顯著。

3）低擾動運輸方式——貨運索道。該工程全線地形情況為丘陵區占比20%、山地區占比80%，材料運輸自始至終都是一大難題。人拉肩扛、騾子馱運效率不高，車輛運輸又要修建臨時便道，增加擾動面積，且施工臨時便道植被恢復難度較大。而采用貨運索道的運輸方式，既能提高運輸效率，又能減少施工擾動。

3.2改造升級，解決遺留水土流失問題

本次升級改造塔基99座，敷設架空線路45.9km，改造期間項目存在歷史掛渣問題，因此針對每一座塔基都設計了獨立的水土保持工程，形成了融護坡、擋墻、排水、柔性防護、植被恢復為一體的綜合防護體系，及時解決了歷史遺留問題，提高了老舊退運線路走廊資源利用效率。

3.3根據不同坡度分別設計水土保持措施體系，創新高陡邊坡治理技術

塔基周圍存在較多高陡邊坡，根據不同坡度分別設計水土保持措施體系，創新高陡邊坡治理技術，綜合防治水土流失，從根本上減少了工程土石方開挖和工程占地，減輕了對地表的擾動，在保護生態的同時亦節約了建設資金[4]。

3.3.1坡度＜15°的較緩邊坡

在山地丘陵線路中，塔基位于較緩邊坡開挖土方時，在保證塔腿能露出地面的前提下，盡量不降基或少降基，直接從天然地面開挖，保留原地形和植被。同時，采用坡面排水溝、植被恢復等措施綜合防治水土流失。

3.3.215°≤坡度＜25°的較陡邊坡

在山地丘陵線路中，塔基位于較陡邊坡開挖土方時，在保證塔腿能露出地面的前提下，盡量不降基，基坑開挖不得超深，基坑不要一次挖到設計埋深，預留200mm，在澆制混凝土時挖至設計深度。同時，采用坡面排水溝、干砌石護坡、漿砌石護坡和植被恢復等措施體系綜合防治水土流失。

3.3.3坡度≥25°的高陡邊坡

在山地丘陵線路中，塔基位于高陡邊坡時，土方開挖極易產生水土流失。施工過程中采用高低腿開挖方式，在一定坡度范圍內達到完全不降基，大大減少了土方開挖量。同時，采用排水溝、SNS柔性防護網、漿砌石分級護坡、擋土墻和植被恢復等完善的水土保持措施體系，減少了水土流失。

1）排水工程。塔基坡度較陡時，山坡一側匯流的雨水極易對塔基造成沖刷，依照山勢布設排水溝可攔截和排除產生的地表水，最終排入自然溝道。

2）坡面防護工程。①SNS柔性防護網。高陡邊坡易造成山體滑坡、塊石滾落，采用SNS柔性防護網可避免土體滑落、塊石滾落導致的植被破壞及水土流失現象。②漿砌石分級護坡。坡度≥25°時采用漿砌石護坡，護坡的外露高度不大于6m，大于6m時采用分級護坡的方式。③擋土墻。在山地丘陵線路中，若塔基開挖面破壞了原有土體穩定結構，且坡度陡峭，在實施護坡的情況下也不能保持穩定，則必須修建擋土墻。

3）植被恢復。工程措施實施后對擾動區域進行植被恢復，與項目環境相呼應，形成一定的景觀效應。

3.4利用3S先進技術手段，減少水土流失

1）利用3S技術形成地圖協作系統，對項目全線及周圍地理環境進行了精準調查分析，準確識別項目現場的高陡邊坡、植被和巖石等，為一塔一圖及水土保持專項設計提供了有力支撐，并合理調配了塔基周圍土石方，最終達到零棄方。

2）依托地圖協作系統，充分利用現有道路作為施工便道；無道路區域，采用索道運輸技術，節省了人力物力，提升了施工效率，減少了臨時施工道路修筑及樹木砍伐，從而減少了地表擾動和植被破壞。該項目具體設計中，利用3S技術手段，經過圖像數據統計，施工線路中26%的施工便道占用原有鄉村便道，只是在原來基礎上加以整修，其余的74%采用索道運輸技術。

3）利用地圖協作系統結合現場情況選擇牽張場和臨時占地范圍。張南—昌平Ⅲ回500kV輸變電工程設牽張場26處，面積共計3.64hm2；西白廟220kV輸變電工程設牽張場9處，面積共計0.45hm2；張北柔直北京換流站至昌平500kV送出工程設牽張場9處，面積共計0.45hm2。另外，項目依托數據資料利用三維投影模擬施工過程，在土石方開挖重點階段提前規劃，預估土石方挖填量，采取措施減少土石方挖填和地表擾動，減少了水土流失。

3.5新材料、新技術的應用

1）SNS柔性防護系統技術自1995年引入中國以來，已大量成功地應用于國內鐵路、公路、水電站、礦山和市政工程，解決了傳統邊坡防治措施難以解決的大量難題，但在輸變電工程領域使用較少，過往輸變電工程多使用圬工防護形式。SNS柔性防護網具有安裝快捷方便、防護作用強、成本低、經久耐用、維護簡單、美化沿線景觀等優點。該工程共計實施SNS柔性防護網1.0hm2，對土體或塊石進行保護，以避免土體滑落、塊石滾落導致的植被破壞及水土流失現象。

2）工程在設計過程中貫徹項目全壽命周期管理的理念，推廣應用輸電線路機械化施工錨桿基礎設計技術、掏挖巖石錨桿復合基礎設計技術和輸電線路機械化施工樁基礎技術等新技術，減少了工程施工擾動和土方挖填，為水土保持工作順利開展奠定了基礎，實現了工程功能可靠，節約建設和運行總體成本，推進基建標準化建設，又好又快建設“資源節約型、環境友好型”輸電線路的目標，轉變了國網北京市電力公司電網建設的方式。

4效益分析

4.1水土流失治理度提高，土壤侵蝕模數降低

項目位于北京市和河北省，其水土流失防治標準執行一級標準。根據《生產建設項目水土流失防治標準》（GB/T50434—2018）中對建設類項目水土流失防治一級標準的要求，該項目在施工過程中通過優化施工工藝，因地制宜將水土保持工程措施、植物措施、臨時措施有機結合，使項目建設區內的水土流失得到有效控制。截至設計水平年（2022年），項目區水土流失治理度達99.17%，平均土壤侵蝕模數降至197t/（km2·a），均超過國家標準規定的要求。

4.2林草覆蓋率升高，生態系統趨于穩定

隨著項目區水土保持綜合治理措施的全面實施，項目區林草覆蓋率由78.10%提升至83.38%，植被蓋度顯著增大，土壤水分、團粒結構、孔隙率等得到改善，水源涵養能力大幅增強，微生物種群數量明顯增加，土壤肥力提升，區域內生物種群數量明顯增多，生態系統更加穩定。

4.3加強節能環保，踐行綠色施工理念

該工程從設計、施工、建設管理等方面采取了有效措施，全面落實了環境保護和水土保持的要求，建成了資源節約型、環境友好型的綠色和諧工程：建筑物鋼柱、鋼梁、外墻鋁鎂錳板等全部采用工廠預制加工，現場機械化拼裝；站內路燈基礎、散水、圍墻壓頂、井蓋井圈等采用預制式，減少了施工區域土地擾動及水土流失；應用3S技術指導工程施工，開展場地布置、專業碰撞演示、主變壓器安裝輔助等工作，施工現場嚴格落實“六個百分百”的綠色施工標準，采用噴霧降塵設備，同時配合灑水作業。

4.4技術方法可復制，推廣性強

輸電線工程屬于典型的點-線工程，線路長、沿線地形復雜、塔基范圍小且分散。輸電線路由塔基和架空線路組成，水土流失不只產生于塔基施工，塔基建設、主塔和電線架設均需要大量的臨時用地，如施工場區（塔基施工區、材料站、架線臨時用地）、施工道路區、棄渣點區等。該工程因地制宜，合理選擇基礎形式，全線71.7%的基礎形式采用灌注樁和人工挖孔原狀土基礎，減少了占地及開挖土方量。該工程平原占比20%，100%采用吊車分解組塔；山區占比80%，采用懸浮抱桿分解組塔。工程在施工過程中嚴格按照國家和北京市水土保持相關法規要求，通過優化施工工藝、采用三維投影技術、利用GPS虛擬交樁、模擬施工過程等，提高了工程建設效率，減少了臨時占地；通過采用無人機放線等技術，減少了通道林木砍伐。項目采用的新技術新方法可復制，推廣性強。

5結束語

保障北京冬奧綠色電能電力組團工程在實施過程中始終堅持以習近平生態文明思想為指導，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，以綜合防治水土流失為主線，把水土保持綜合治理同區域經濟社會發展結合起來，采用的新技術、新方法在項目施工過程中取得了顯著成效，起到了很好的示范作用，引領和帶動了周邊的水土保持綜合治理，并將進一步提升輸變電工程項目水土保持生態文明建設水平。

參考文獻：

[1]周曉新.輸變電工程的水土流失特點及防治措施[J].山西水土保持科技，2021，30（3）：30-32，36.

[2]陳曦，蔡勇，杭翠翠，等.輸變電工程水土保持管理及防治新技術探究[J].中國科技投資，2020（32）：156，164.

[3]劉剛，申義賢，裴華，等.輸變電工程水土保持措施設計探討[J].中國水土保持，2011（11）：20-22.

[4]潘葳.輸變電工程水土保持方案設計與實施脫節問題探討[J].綠色科技，2020（22）：143-144.

（責任編輯徐素霞）

收稿日期：2024-05-16

第一作者：曾發意（1996—），男，陜西安康人，工程師，碩士，主要從事水土保持設計與監測、小流域治理等工作。

通信作者：王丹（1990—），女，河南浚縣人，工程師，碩士，主要從事水土保持設計與監測、小流域治理等工作。

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