對華北地區500 kV輸變電工程水土保持的認識與建議

楊文姬，孫中峰，喬鋒，王愿昌

(1．山合林(北京)水土保持技術有限公司，100038，北京;2．水利部水土保持植物開發管理中心，100038，北京)

對華北地區500 kV輸變電工程水土保持的認識與建議

楊文姬1，2，孫中峰2，喬鋒1，2，王愿昌2

(1．山合林(北京)水土保持技術有限公司，100038，北京;2．水利部水土保持植物開發管理中心，100038，北京)

為了研究輸變電工程建設過程中擾動土地面積分布特點，得出水土流失防治重點，為輸變電工程水土流失防治工作提供技術支撐，以華北地區29項500 kV輸變電工程為研究對象，統計分析變電站防治分區和輸電線路防治分區不同地貌類型條件下各防治分區擾動土地面積空間分布特點和成因，并確定水土流失防治重點;通過分析植被恢復、鋪設土工布和水泥灌漿樁基礎等水土保持實用技術在不同地貌類型條件下防治水土流失和節約水土保持投資方面的實施效果，提出華北地區輸變電工程水土流失防護重點部位與措施建議。

500 kV輸變電工程;水土保持;華北地區

1 華北地區輸變電工程擾動土地面積空間分布特點

以華北地區3省2市29項500 kV輸變電工程為研究對象。項目區位置選取能夠涵蓋華北地區的具有代表性的山區、丘陵區和平原區等地貌類型。研究基礎數據來源為華北地區29項輸變電工程建設前、建設中、建設后各環節中的水土保持數據。建設前數據為可行性研究或初步設計階段水土保持方案設計資料，建設中數據為工程建設期間的水土保持監測、水土保持監理或主體工程監理資料，建設后數據為工程結束后水土保持竣工驗收技術評估資料。研究所選項目建設時間跨度為2006—2010年。

根據建設內容和施工特點，輸變電工程一般分為變電站防治分區和輸電線路防治分區。變電站防治分區包括站址區、進站道路區、施工生產生活區、站外防洪排水設施區、取(棄)土場區等。輸電線路防治分區包括臨時占地區和永久占地區，永久占地為塔基占地，臨時占地包括塔基施工區、施工道路區、牽張場、材料場、取(棄)場等。根據GB 50434—2008《開發建設項目水土流失防治標準》［1］，輸變電工程為建設類項目，水土流失主要產生在施工期，工程建成后因施工造成水土流失的各種因素在各項水土保持措施實施后逐漸消失，生態環境逐步得到恢復和改善，運行期間不再有大面積擾動地表的行為，不再產生新的水土流失，因此，施工期間的擾動土地面積直接決定了水土流失量的多少［2-4］。

1.1 變電站防治分區

1)平原區。華北地區平原區變電站周圍土地利用類型多數為耕地，工程施工過程中棄渣較少，一般不發生獨立的棄渣場。同時，農耕區的客觀條件決定了平原區建設工程所需土方一般采取外購形式，不另設取土場。因此，變電站防治分區的水土流失主要發生在施工期間站內的土方開挖過程［5-7］。由于在施工階段動土工程量較大，堆土及開挖面無植被保護，如遇降雨則容易造成大量水土流失，是水土流失重點防護區域。變電站進站道路的基礎開挖、路塹回填、路面鋪設、坡面防護、站外防洪排水設施修建等過程中挖填土石方量也較大，地表裸露時間相對較長，極易造成水土流失。當變電站站區及進站道路土建工程完工后，在設備架設過程基本不再產生新的水土流失。

2)丘陵區。丘陵區的變電站建設產生水土流失的區域主要為站區建設及進站道路施工開挖和站外排水設施的新建。另外，根據變電站具體地形條件和地質條件，少數變電站在建設中會產生取(棄)土場，增加了人為擾動土地面積。

3)山區。山區變電站一般選擇建于山前較平坦的地區或沖(洪)積區;但由于地處山區，站址的防洪、排水設施必不可少，因此，在實際建設中，山區的變電站外護坡和排水溝工程量較大且設計標準較高，造成的土地擾動面積和水土流失面積也很大，所以變電站的護坡、排水工程與變電站區、棄土場區均為產生水土流失較多的區域。

變電站防治分區不同地貌類型擾動土地面積情況見表1。

1.2 輸電線路防治分區

1)平原區。平原區占地類型以耕地居多，兼有少量泥沼地和鹽池用地。平原區的變電站周圍多數為耕地，工程施工過程中棄渣較少，一般不發生獨立的棄渣場。因此，輸電線路區的水土流失主要發生在施工期間，由于塔基施工需要大量開挖土方，地表裸露時間相對較長，極易造成水土流失［5］。通過對研究對象工程數據的統計分析得知，平原區塔基占地面積占輸電線路區總占地面積的44.1%。其主要原因為施工道路部分可沿用原有農耕道路，且由于塔基開挖棄渣量少，棄渣場發生較少或不發生;因此，棄渣場和施工道路占地面積僅為線路總面積的16.7%。牽張場、材料站占地面積39.2%，所以，輸電線路防治分區的水土流失主要產生在塔基開挖和牽張場、材料站的土地擾動中。

表1 變電站防治分區不同地貌類型擾動土地面積比例Tab．1 Proportion of disturbance areas of different geomorphic types in substations partitions %

2)丘陵區。丘陵區輸電線路的塔基一般坐落在山丘上，需新建汽運道路，增加了棄方量［6］，所以，施工道路和棄土場成為產生水土流失的主要區域。根據工程所在地的具體地形條件，還需要修建排水設施，根據統計結果，丘陵區塔基占輸電線路區總面積的29.8%，施工道路占31.4%，棄土場占總面積的26.5%，材料場和牽張場占總面積的12.3%。

3)山區。山區植被覆蓋茂密，海拔高，山坡陡峭，塔基開挖中破壞面較大且較難恢復。近年來逐漸推廣使用的飛艇架線、動力傘、索道架線等技術為減少施工道路創造了有利的條件，這種放線工藝不僅能使沿線農作物、樹木免遭破壞，使施工人員不再徒步跨越障礙，同時大大縮短了工期，節約了成本，還能減少導線表面損傷。采用先進的施工工藝可以不對走廊進行清障，只對4個塔基基角進行降基處理。對于臨時占地，施工階段產生的水土流失主要是牽張場的建設、場地平整以及后期施工結束后的原地貌恢復工作［8-10］。對于施工道路，由于山區山高陡峭，在一些機械施工難度較大的地區采取人抬和牲畜駝運的方式解決施工材料上山問題，可大大減少因修建施工道路造成的水土流失。山區施工產生的棄渣堆放采用置于塔基下修建擋墻進行攔擋的方式，不再單設棄渣場，故棄渣場的擾動面積也相對較小。根據統計，山區塔基占地面積占線路區面積的35.7%，施工道路僅占18.1%，牽張場和材料站占45.7%;因此，山區塔基施工土地擾動和牽張場、材料場土地擾動產生的水土流失較為嚴重。

經過統計，輸電線路防治分區擾動土地面積所占比例見表2。

表2 輸電線路防治分區不同地貌類型擾動土地面積比例Tab．2 Proportion of disturbance areas of different geomorphic types in power transmission lines partitions %

2 華北地區輸變電工程水土流失防治工作重點

1)平原區。平原區占地類型以耕地居多，水土流失輕微，且以水力侵蝕為主。根據研究結果，臨時占地區水土保持措施采取恢復耕地代替植被恢復和工程措施的形式較為可行，后期管護由運行單位負責。另外，由于平原耕地區農耕道路縱橫交錯，很大一部分可作為塔基施工時的臨時道路，因此，在設計階段宜減少臨時道路的設計，盡量利用原有道路，從而減少地表擾動和臨時道路排水、道路綠化等的工程量。

由于輸變電線路工程工期較短，一般線路基礎施工及線路架設時間為5～8個月，所以，施工期避開農耕、農收時節可有效降低擾動地表的損失。

平原區線路塔基宜采用四角單獨開挖，塔基中間空地留作耕作的形式，這樣一方面占地面積減少，水土流失面積減少，另一方面塔基下空地可作為耕地使用。

2)丘陵區。塔基選點宜在坡頂，避開坡面可有效地減少占地面積。施工區鋪設土工布，材料拌合、機械組裝等工作在土工布上進行，施工結束后收起土工布，可有效地保護原地被物被破壞。

3)山區。山區海拔高，林地、荒草地居多，很多塔基選點都在高、陡的邊坡上，為了減少占地面積、減少土石方開挖量，宜采用高低腿塔基形式，避免成片擾動和開挖土地，開挖的棄渣堆放在塔基四角周圍，平整壓實后設干砌石擋墻、漿砌石擋墻等攔擋措施，并在塔基上游坡面開挖截、排水溝，塔基下的空地進行植被恢復，從而綜合防止塔基施工造成的水土流失。

高、陡邊坡上的塔基施工材料宜采取擾動面積較小的人抬、牲畜駝運、高空架線等方式，因在山區修建汽運道路擾動地表面積較大且易產生大量棄渣，且棄渣的攔擋和存放以及汽運道路修建之后的恢復工作都成為施工結束后的難點。

對于施工中擾動的臨時占地，由于人工綠化存在一定的困難，后期管護工作要求較高，恢復效果往往不理想，根據研究結果，山區采用人工干預下的植被恢復措施可克服人工綠化的不足，采取撒播或栽植當地鄉土植物種的方式，可代替穴狀整地栽植，植被恢復效率高，恢復效果理想。

3 輸變電工程水土保持實用技術應用效果分析

水土保持實用技術應用效果見表3?？梢钥闯?采用土工布覆蓋技術可減少施工期間的水土流失量 16.47 t/hm2，占項目區水土流失總量的20.40%，采取植被恢復措施可減少水土流失量12.74 t/hm2，占項目區水土流失總量的15.95%，采用水泥灌漿樁塔基形式可減少水土流失量4.20 t/hm2，占項目區水土流失總量的13.08%，效果明顯;在節約水土保持投資方面，采用土工布覆蓋技術可節約投資1億9 102.35元/hm2，占水土保持總投資的8.66%，采取植被恢復措施可節約投資1億1 436萬5 900元/hm2，占水土保持總投資的6.36%，采取水泥灌漿樁塔基形式可節約投資3 165.18元/hm2，占水土保持總投資的3.1%。可見:在華北地區輸變電項目建設過程中，施工期間，采用鋪設土工布技術減少水土流失量的效果最為明顯，其次為植被恢復措施，在節約成本、減少水土保持投資方面，鋪設土工布和植被恢復措施貢獻率較大，均高于水泥灌漿樁技術;在不同地貌類型條件下，各種水土保持實用技術發揮的效果也很明顯，但略有不同。在平原地貌類型條件下，無論是減少水土流失量還是減少水土保持投資，鋪設土工布都具有較好的作用，減少水土流失量可占到水土流失總量的22.87%，節約的水土保持投資占到總投資的9.17%。在丘陵區，鋪設土工布的水土流失防治效果略好于植被恢復措施，二者減少水土流失的量分別占總水土流失量的19.80%和16.62%，節約水土保持投資分別占水土保持總投資的10.44%和8.45%。在山區，鋪設土工布防治水土流失效果也明顯好于植被恢復措施，減少的水土流失量占水土流失總量的18.60%，可節約水土保持投資6.14%。

表3 水土保持實用技術在華北地區輸變電工程中的應用效果Tab．3 Effects of practical technologies of soil and water conservation in power transmission engineerings in North China

4 結論與建議

1)華北地區不同地貌類型條件下輸變電工程變電站防治分區水土流失空間分布特點:平原區變電站站址區施工期間地基處理、土方開挖和進站道路路基施工期間產生的水土流失比例較大，丘陵區和山區變電站站址區施工期間地基處理、土方開挖和站外防洪、排水設施擾動土地產生的水土流失比例較大。

2)華北地區不同地貌類型條件下輸變電工程輸電線路防治分區水土流失空間分布特點:平原區塔基開挖過程及牽張場、材料場施工擾動中產生的水土流失比例較大，丘陵區臨時施工道路修建和棄土場擾動土地產生的水土流失比例較大，山區陡峭坡面的塔基開挖和牽張場、材料場擾動土地產生的水土流失比例較大。

3)華北地區不同地貌類型條件的水土保持實用技術應用效果:施工期間采用鋪設土工布技術減少水土流失量的效果最為明顯，其次為植被恢復;在節約成本、減少水土保持投資方面，鋪設土工布和植被恢復貢獻率較大，均高于水泥灌漿樁技術。

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Understanding and recommendation for soil and water conservation of 500 kV power transmission engineering in North China

Yang Wenji1，2，Sun Zhongfeng2，Qiao Feng1，2，Wang Yuanchang2
(1．Shanhelin(Beijing)Soil and Water Technology Limited Company，100038，Beijing;2．Plant Development Center for Soil and Water Conservation，100038，Beijing:China)

Based on 29 samples of 500 kV power transmission engineering in North China，geographic distribution characteristics of disturbance area in different geomorphic types are obtained and the causes are analyzed．All these inclusions lead to get the emphasis partitions of power transmission engineerings．Several practical technologies，such as revegetation，geotextile lying and cement grouting transmission tower foundation，are introduced．The application effects of these technologies，which embodied in soil and water loss cutting down and investment reducing，have been verified．Some recommendations were given for soil and water conservation of power transmission engineerings in North China，which could be technical supports on soil and water conservation．

500 kV power transmission engineerings;soil and water conservation;North China

2011-07-09

2011-09-30

楊文姬(1980—)，女，博士，工程師。主要研究方向:水土保持與荒漠化防治，開發建設項目水土保持驗收技術評估。E-mail:lily_winner@163．com

(責任編輯:宋如華)