陜京天然氣管道水土流失預測及防治對策

周曉飛

陜京天然氣管道水土流失預測及防治對策

周曉飛

（陜西省安塞縣水土保持工作隊，陜西安塞717400）

通過分析陜京天然氣干線及穿越安塞段情況，從擾動地表、棄渣（砂、石、土）場設置等方面對可能造成的水土流失進行了預測，并根據黃土高原與平原兩種不同地理環境，從工程、植物、臨時措施三方面，提出陜京天然氣管線水土流失防治措施，可供情況相近地區進行參考。

天然氣；管道建設；水土流失；預測；防治；對策

1 概況

陜京天然氣干線起自陜西省安塞縣，途經陜西、內蒙、河北、北京共4、市、自治區，總體走向為：延安市安塞縣首站-鄂爾多斯市鄂爾多斯壓氣站-呼和浩特市托克托壓氣站-烏蘭察布市烏蘭察布分輸壓氣站、興和分輸站-張家口市張家口分輸壓氣站-北京市延慶分輸站、高麗營末站，線路實長為1083km，涉及27個縣市區。干線管道從南向北、從西向東橫跨了我國陜北和華北廣大地區。

2 干線安塞段水文地質狀況及水土保持現狀

2.1 水文地質狀況

管線在安塞途經區域屬半濕潤、半干旱自然條件下較優越的地區，項目區土壤以風沙土、黃綿土、栗鈣土、褐土和潮土為主。多年平均降雨量372.3 mm～571.9 mm，多年平均蒸發量1190 mm～2256 mm，無霜期130～192天，年平均風速2.5～4.8 m/s。區內植被類型單一，主要建群植物有：小葉錦雞兒、中間錦雞兒、艾蒿、本氏針茅、白草、沙蔥、沙蓬、檸條錦雞兒及蒿類等。

本工程管線跨度大，沿線經過的低山和丘陵區，地勢起伏，局部地形破碎。根據本工程地質災害評價報告和初勘報告，本工程沿線可能發生的地質災害有風蝕沙埋、滑坡、崩塌、泥石流、高烈度地震區內的砂土液化等。工程在安塞段，為土石山區，出露地層以風積沙、黃土、砂卵礫石等第四系沉積物及石灰巖、花崗巖、變質巖和砂泥巖等為主，區內水土流失類型復雜多樣，有水力侵蝕、風力侵蝕、重力侵蝕等類型，水土流失強度屬中度流失，侵蝕模數為9800 t/km2·a。

2.2 項目區水土保持現狀

安塞縣是黃河中上游水土流失最嚴重的地區之一。建國后，安塞縣堅持不懈地開展天然林保護、退耕還林還草工程等，使得全縣林木覆蓋率達到30%以上，固定和半固定沙地已占到沙地總面積的86%，實現了區域性的荒漠化逆轉，初步治理水土流失面積0.15萬km2，占水土流失面積的58.18%，年入黃泥沙量減少為2.90億t。本項目所經區域大多是水土流失較為嚴重的地區，當地政府和人民群眾在防治水土流失過程中積累和創造了豐富經驗，取得了適合當地條件的防風固沙、山地丘陵綜合治理、小流域綜合治理等防止水土流失治理成果。

3 水土流失預測分析

3.1 擾動地表、損壞水土保持設施預測

根據主體工程初步設計報告和現場勘察，項目建設過程中損壞原地貌、植被主要由于管線作業帶和施工場地內大量土石方工程的開挖回填、施工便道開挖填筑、工藝站場平整、棄渣場壓埋等建設擾動活動。經計算，陜京天然氣干線輸氣管道工程建設占壓、擾動、損壞地表面積為3431.47 hm2，其中占壓、擾動旱地1559.04 hm2、沙地605.12 hm2、林地815.55 hm2、灌木林79.18 hm2、草地281.31 hm2。其中陜西省安塞縣142.21 hm2。

3.2 棄渣量預測

本工程土石方開挖總量1972.79萬m3，回填方總量1828.7萬m3，棄方量144.09萬m3。在144.09萬m3棄方量中，管溝回填余方（表層熟土）127.87萬m3，站場余方1.16萬m3，山體隧道穿越棄渣7.25 m3，河道定向鉆穿越產生的7.81萬m3。管溝回填余方（表層熟土）127.87萬m3，就近調出4.62萬m3，用于安塞、托克托、烏蘭察布、張家口、延慶站壓氣站的場地回填，剩余部分及站場余方結合土地整治均勻回覆在管溝上厚20～25 cm，就可全部利用。山體隧道穿越棄渣7.25萬m3，設置專門的棄渣場堆存。河道定向鉆穿越產生的7.81萬m3，就地深埋處理。

3.3 水土流失量預測

水土流失預測時段分為建設期（施工準備期和施工期）和自然恢復期二個時段。建設期從項目施工準備期到施工結束；自然恢復期根據項目區所處的地貌類型和氣候特點，確定鄂爾多斯高原、土默川平原地區按3年計，陰山燕山山地和華北平原區按2年計。項目區水土流失成因復雜、類型多樣，本方案采取實地調查法、引用資料法、類比實測法相結合的方法，進行水土流失強度和水土流失量預測。經預測，其面積是1688.36 hm2，施工擾動前、后土壤侵蝕模數，以及預測時段的基礎上，預測項目建設可能造成的水土流失量為91.77萬m3，新增水土流失量51.45萬t，其中施工期新增32.93萬t，自然恢復期新增18.52萬t。

4 水土保持措施布設

管線在安塞主要經過黃土高原和平原區，按防治分區和措施類型防治措施布設如下：

4.1 黃土高原防治區

4.1.1 工程措施

管道沿黃土梁峁敷設時，結合管溝夯實回填，將作業帶整治成隔坡梯田或水平臺地；在作業帶上方布置坡面截排水溝；布置填土草袋護坡措施。管道穿越黃土沖溝時，在溝頭布設溝頭防護工程，下游布設土石谷坊，控制溝岸擴張、溝頭前進、溝底下切。管道采用頂管或頂箱涵穿越鐵路后，對挖損的道路排水溝進行恢復。在站場周邊布置排水溝攔截來水，在站場內布設雨水集蓄利用工程，集蓄的雨水可用于灑水降塵和澆灌草地。對施工道路路面3.5 m范圍內采取礫石壓蓋措施，路基在沙質邊坡及坡腳以外10 m范圍內布置沙障固沙工程。對各類臨時占地可恢復的地類，待施工結束后進行土地整治，恢復原

圖1 沿等高線敷設時管線作業帶整治成水平臺地示意圖

管道在黃土丘陵坡面順坡或斜向敷設時，結合管溝回填，將作業帶沿管道敷設方向修成隔坡臺地，后用表土覆蓋，成為林草用地。隔坡臺地地面坡度15°～25°時，田面寬5 m～10 m，斜坡寬15 m～20 m。黃土丘陵坡面整地工程量見表1，坡面整地工程典型設計見圖1。管道頂面埋置在田面下不小于1.0 m的深。

除梯田整治外，工程措施還有布設草方格、漿砌石等，具體建設內容工程量按類型統計如下：布設草方格沙障固沙面積803.30 hm2、1867.33萬延米；作業帶坡面整地（梯田和隔坡梯田）47.28 hm2；填土草袋護坡3250 m，填土草袋27300 m3；漿砌石護岸768m，漿砌石工程量4959 m3；土谷坊3085 m/205座；輸氣站場雨水集蓄利用工程1處；礫石壓蓋路面51.56 hm2；整土地利用類型。

(1)坡面整地工程：管道在黃土梁峁坡沿等高線（橫坡）敷設且地面坡度在15°以下時，結合管溝回填，將管道作業帶分段平整成水平臺地，再覆蓋前期剝離的表層熟土，恢復成林草用地。沿等高線敷設時管線作業帶整治成水平臺地見圖1。

圖1中：θ為原地面坡度，（°）；α為田坎坡度，（°）；H為田坎高度，m；H=Bxsinθ；Bx為原坡面斜寬，m；Bx=Hcosθ；b為田坎占地寬，m。b=Hcota；Bm為田面毛寬，m；Bm=Hcota；B為田面凈寬，m；B=Bm-b=H(cotθ-cota)

當挖填方相等時，梯田挖方和填方量按下式計算：治各類土地465.44 hm2，回覆表土721934 m3。

表1 管道沿黃土丘陵坡面敷設時作業帶整地工程量表

4.1.2 植物措施

對作業帶管溝上方10 m寬范圍內撒播草籽恢復植被、管溝兩側區域除管線經過的庫不齊沙漠區域（流動沙丘區）種草外，其他區域采取造林種草措施恢復植被；對站場空閑地及站場道路進行綠化；施工便道臨時占地種草恢復植被；供電工程的塔基區、牽張場等擾動區域人工種草恢復植被。本區植物措施工程量按類型統計如下：本區布設植物措施面積949.85hm2，共用各類喬灌苗木1227.78萬株、草籽47004 kg。其中綠化面積0.94 hm2，栽植喬木苗953株；恢復植被面積948.91 hm2。

4.1.3 臨時措施

對各工程區剝離的表土，以及管溝開挖、頂管穿越頂出土、建筑物基礎開挖等產生的臨時土方采取集中堆放，并用彩鋼板、編織袋裝土擋墻、防塵網等加以攔擋和保護。管道穿越有常流水的河道采取土石圍堰和導流渠進行施工導流，管道敷設完成后應及時拆除圍堰并將拆除土料運回原處回填管溝。在站場閥室及其臨時堆土周邊布置臨時土質排水溝，在排水溝末端布置臨時沉沙池。本區剝離和保護表層熟土21.46萬m2；彩鋼板攔擋16366 m；編織袋裝土臨時擋墻39656 m2；防塵網苫蓋面積531.49 hm2；河道大開挖穿越修筑、拆除土石圍堰5784 m，填筑土石料3.47萬m3，開引導流渠2315 m；修筑臨時土質排水溝1230 m；布設大小臨時沉沙池9個。

4.2 平原防治區

4.2.1 工程措施

管道作業帶穿越工程施工場地、站場閥室、施工便道、供電工程等施工完成后進行土地整治，覆蓋表層熟土，恢復原土地利用類型；施工道路路面3.5 m范圍內礫石壓蓋，對挖損的溝渠、道路排水溝等按原標準進行修復；站場閥室周邊布設排水溝。本區布設工程措施的工程量如下：整治各類土地390.93 hm2，回覆表土26.43萬m3；漿砌石護岸459 m，漿砌石工程量1521 m3；礫石壓蓋路面0.57 hm2，修復土質溝渠135 m。

4.2.2 植物措施

管道作業帶上方10m范圍內人工種草、管溝兩側造林種草恢復植被；對站場空閑地植樹種草、站場道路栽植行道樹進行綠化；施工道路兩側擾動區域人工種草恢復植被。本區布設植物措施工程量按類型統計如下：布設植物措施面積43.33 hm2，共用喬灌苗木16.64萬株、草籽2840 kg。其中綠化面積0.60 hm2，栽植喬木苗288株；植被恢復面積42.73 hm2。

4.2.3 臨時措施

對各防治分區臨時占地范圍內耕地、林草地等區域進行表土剝離和保護，并集中堆放，加以蓋護。本區布設臨時措施工程量按類型統計如下：剝離表層熟土28.07萬m3；編織袋裝土臨時擋墻19638 m3、彩鋼板攔擋長度3223 m、面積7690 m2、防塵網苫蓋173.36 hm2。

5 結論

陜京天然氣干線建設過程中，存在大規模的管溝開挖回填、場地清理、道路修建和渣土棄置等活動，為了預防和治理工程建設過程中產生的新增水土流失，保護和合理利用水土資源，改善生態環境，通過分析水土流失量，提出科學的工程措施、植物措施和臨時措施，可以有效地降低區域生態惡化的風險，建議盡早實施。

S157.1

B

1673-9000（2017）02-0136-03

2016-12-11

周曉飛，（1979-），男，陜西延安人，工程師，主要從事水土保持工作。