輸變電工程水土流失影響分析

摘 要 輸變電工程是輸送能源的重要通道，一般空間跨度較大。水土流失在輸變電工程建設過程中造成的影響也隨著工程水土流失的相關因素如地形地貌、土壤、地質、植被、降雨等相應的發生著變化。本文通過分析各個因素在工程中造成的水土流失影響，提出相應的設計意見。同時為將來研究水土流失防治有一定的借鑒意義。

關鍵詞 輸變電工程 水土流失 水土保持 土壤侵蝕

一、概述

隨著國民經濟持續快速發展，電力市場的需求日益增加，輸變電工程的建設也隨之大增，這些項目給建設區造成的水土流失影響越來越不可忽視。

工程水土流失特點主要包括：地表擾動范圍分散，但成點、線分布；原生水土流失相對較弱；擾動區水土流失以水力侵蝕為主；水土流失時段集中，主要表現在工程基礎開挖和架線階段；水土流失分區明顯，主要集中在塔基區。

水土流失危害主要表現在：使生態環境惡化；加劇水土流失，降低土地生產力，影響農業生產；損害水利基礎設施，加劇洪澇災害；不利于地方可持續發展。

對輸變電工程建設過程中的水土流失因素的研究，有利于方案編制單位和建設單位及時調整工程水土保持措施，減少工程建設所帶來水土流失，這也是項目水土保持設施驗收的基礎，本文將對輸變電工程水土流失影響的各個因素進行分析。

二、水土流失影響分析

2、土壤、基巖狀況對工程水土流失的影響

由于輸變電工程的棄渣往往就地在塔基附近平整，通常采用將棄渣至于塔基的下坡向的方法，棄渣坡面一般為自然穩定坡面，坡角接近于各類棄渣的自然休止角，一般大于30度。

坡度是影響坡面土壤侵蝕的首要因素，隨著坡度的增大，坡面土壤侵蝕量往往會增加，但兩者并非線性相關。當坡度達到一定值時，侵蝕量可能會隨著坡度的增大而減少，即坡面土壤侵蝕中存在著一個平衡坡度。根據行業經驗，通過理論推導或現場踏勘得出來的坡度臨界值往往在40度左右。而輸變電工程棄渣所形成的自然坡面的坡度較為接近坡面土壤侵蝕的平衡坡度，且棄渣區域再采取植被恢復較為困難，故其存在一定的水土流失隱患。

土壤及基巖決定了塔基型式和降基程度，進而決定了棄渣量和渣體組成。輸變電塔基型式的確定是建立在塔位土壤及巖性上的。一般情況下，巖石錨桿式基礎一般使用在巖體堅硬，整體性較好的中等風化巖石及微風化的硬質巖石中，在裂隙多、破碎的強風化軟質巖石中不使用；掏挖基礎基型適用于無地下水的硬塑、可塑粘土地基，適用于各型直線塔；人工挖孔樁基礎是一種環保型基礎型式，適應土質變化較大的場地土環境；在有地下水硬塑、可塑粘土、粉質粘土及砂類土地基，斜柱主材插入式基礎比其他基礎型式要經濟合理；對地質條件差，地基承載力低，特別是基坑不易成型和深挖困難的塔位，采用現澆板式基礎淺埋，加大底板承受下壓，減小基底地基應力，同時，大底板增大上拔土體來承受上拔力；在上部荷載太大，地基條件太差，其它基礎難于滿足要求時，會推薦套管護壁灌柱樁基礎。不同的基礎類型對環境保護范圍、施工控制范圍以及基礎自身尺寸的要求也不一樣，從而造成了輸變電塔基基礎施工的降基及開挖產生的棄土石渣也不一樣。以湖北地區單回路500kV輸電線工程為例，該工程在25€捌旅嬪希攵圓煌⌒褪剿鈉潦康畝員熱縵鹵？。

表1 坡面上主要幾種不同基礎型式所產生的棄渣量（m3）

3、地形地貌對水土流失的影響

地貌可分為山地、丘陵和平原三大類。山地海拔較高，坡度較陡，平原地勢平緩，丘陵則介于兩者之間。

地形地貌對輸變電水土流失的影響主要來自于塔基點位的地貌特征，主要指坡度和坡長，其中坡度對輸變電線路水土流失影響較大。通過理論推導和實地調查，得出來的結論是，坡面土壤侵蝕量和坡度呈正相關；其次，坡度的大小對塔基降基也有一定的影響，塔基的棄土石渣主要來自塔基降基，一般情況下，相同的塔基型式，坡度與降基量成正比。坡長與坡面徑流也成正比，這也是水土流失影響的主要表現之一。

地形地貌對土壤的影響主要表現在：隨著海拔的升高，土壤有類似于向北過渡的地帶性。隨著海拔的升高，土壤類型逐漸發生變化，而其力學性質也隨之改變。通常情況下，對于同一種母質發育的土壤，當海拔由低到高變化時，土壤塑性會逐漸變弱；由于土壤塑性減弱，在土層較厚地區，土壤一般不易掏挖成型，只能選擇大開挖板式基礎。但大開挖板式基礎土石方開挖量較大，混凝土用量也較大，使塔基保護范圍增大，降基量也隨之增加。據監測數據表明，大開挖板式基礎比原狀土基礎棄渣量最多可高出35倍，因此對于山區土層較薄地區，一般適合做巖石嵌固等原狀土基礎。

4、塔基基礎形式對水土流失的影響

按照對土層擾動的情況，可以將輸變電工程基礎形式分為大開挖基礎和原狀土基礎；按施工工藝可以分為巖石嵌固基礎、巖石錨桿基礎、板式基礎、臺階式基礎、掏挖基礎形式。巖石錨桿基礎、巖石嵌固基礎、掏挖式基礎為原狀土基礎，產生的地表擾動較小；臺階式基礎和板式基礎為大開挖基礎，對地表的擾動較劇烈。

為了保證基礎的穩定，大開挖基礎往往采取大底面的基礎，其底板尺寸一般為原狀土基礎的3倍左右。在基礎深度相同的情況下，大開挖基礎土石方開挖量約為掏挖式基礎的10-20倍，為巖石嵌固基礎的30-40倍，巖石錨桿基礎的100-200倍。例如，臺階式基礎和大板式基礎在深度為3米時，單個基礎產生的臨時堆土量約為50m3，四個基礎則為200m3左右。剖面圖見圖1。圖中 為上表面基面尺寸，a為抗剪角度，b為底板尺寸，一般為17€啊？

一般臨時堆土用于基礎施工結束后的回填，但是還會存在一定的棄渣，這是由于基礎本身會占用一部分地下空間。從施工方提供的數據，巖石錨桿基礎體積約為1-2m3，巖石嵌固基礎體積約為2-4m3，掏挖式基礎體積約為4-7m3，臺階式基礎和板式基礎體積約5-30m3。所以臺階式基礎和板式基礎產生的棄土石渣量最多，只有當土體塑性較弱、不易掏挖成型時，才會采用此類基礎，在山丘區，對于基面范圍大于5米，坡度在25€白笥遙罌諢〉慕禱懇滄畬螅嘉？5m3；而巖石嵌固基礎和掏挖式基礎由于作業范圍較小，單個塔基降基量一般小于3m3，巖石錨桿基礎甚至無降基。

由以上幾個方面可以看出，大開挖基礎無論是臨時堆土量還是棄渣量遠大于巖石嵌固等原狀土基礎。故在基礎選型時應優先選擇原狀土基礎，這樣將大大降低輸變電工程施工過程中造成的水土流失。

三、結語

輸變電工程水土流失影響因素主要有降雨，土壤、基巖，地形地貌等。降雨對工程水土流失的影響主要表現在降雨侵蝕力上；土壤、基巖狀況工程水土流失的影響表現在棄渣量和臨時堆土量上，土壤、基巖適宜做原狀土基礎時，二者數值均較小。地形地貌對工程水土流失的影響主要表現為土壤的塑性的變化，對于土層較厚處不太適宜做原狀土基礎，土石方開挖和棄渣量較大，對于土層較薄處適宜做巖石嵌固等原狀土基礎，開挖量和棄渣量較小。基礎形式對工程水土流失的影響主要表現在臨時堆土還是棄渣量上，巖石嵌固等原狀土基礎產生的土石方量遠小于大開挖基礎所產生的量，故在基礎選型時應優先選擇原狀土基礎，這將有效降低輸變電工程建設過程中帶來的水土流失危害。

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（作者單位：中國電力工程顧問集團中南電力設計院有限公司）