湖北省輸變電工程水土流失特征研究

蔡 萱，石劍波，張 瑩，王秋霞，張 歆，趙俊華，李依潺

(1.國網湖北省電力有限公司電力科學研究院，湖北 武漢 430071；2. 長江水利委員會長江流域水土保持監測中心站，湖北 武漢 430071)

近年來諸多高電壓等級電網的建設呈現急速發展的態勢。而輸變電站工程建設的同時，也在一定程度上擾動地表，破壞植被，加快水土流失速率[1-2]。與公路、鐵路、管道等線型建設項目不同，輸變電項目工程具有投資時間長、建設周期長、技術要求高、不可控因素多、總體水土流失強度較小、局部點狀水土流失強烈的特點[3-5]。其產生的大量散點狀塔基站場和放線狀施工便道對項目區周邊生態環境造成了極大破壞[6]。

輸變電類項目水土流失特點的研究較多，張貞等以康定500 kV輸變站工程為例，闡述了輸變電站工程水土流失成因和特點[7]；楊文姬等從華北地區實際情況出發提出輸變電工程建設中水土流失特點及配套防治措施[8]；彭瑤等對江蘇省典型輸變電類開發建設項目進行系統分析，得出影響輸變電類項目水土流失的主要環境因素，明確了該類項目水土流失防治分區與水土流失分布情況[9]；史小棟等以四川省500kV輸變電工程為例，比較得出建設施工期和運行期水土流失防治責任范圍面積分別占方案報告書的50%～70%和30%～50%[10-11]；孫中峰、蔡建勤等以山西省為例探討了黃土區輸變電線路工程水土流失特點，認為黃土區施工道路水土流失量占總體流失量的40%～70%[12]。目前，大多數研究均側重于水土流失量的差異比較，未能全面考慮水土流失強度的不均衡性和環境影響因素，更沒能反映出區域水土流失特點[13-16]。因此，分析不同項目分區水土流失強度，對于揭示輸變電類工程水土流失特點具有重要的理論和實踐意義。本文以湖北省近年典型輸變電類工程為研究對象，查閱相關期刊論文、規劃調查報告、水土保持監測報告，收集水土保持項目分區、水土流失量、時間等數據。通過統計分析明確湖北省輸變電類工程各項目分區水土流失特點。

1 研究區概況

按全國土壤侵蝕類型區的劃分，湖北位于西南紫色土區和南方紅壤區，各地區地質、地形、土壤、植被類型等自然條件差異極大，土壤侵蝕類型極為復雜。湖北省土壤侵蝕的類型以水力侵蝕為主，主要有面蝕和溝蝕。根據湖北省2015年水土流失遙感調查成果，湖北省共有土壤侵蝕面積35 517.50 km2，占全省總面積的19.10%。其中輕度18 542.00 km2，占總侵蝕面積的52.21%；中度12 327.27 km2，占總侵蝕面積的34.71%；強烈3 185.95 km2，占總侵蝕面積的8.97%；極強烈1 149.64 km2，占總侵蝕面積的3.24%，劇烈312.64 km2，占總侵蝕面積的0.88%。

2 結果和討論

2.1 輸變電工程各項目分區水土流失防治責任范圍變化率

水土流失防治責任范圍是指生產建設單位和個人對其開發建設行為可能造成水土流失且必須采取有效措施進行預防和治理的范圍。其大小直接關系到建設單位責任區的范圍和投資大小[17-19]。工程施工過程中，隨著項目進展的不斷深入，因實際占壓、擾動范圍發生變化，水土流失防治責任范圍也會發生一定的變化。本文對湖北省近年典型輸變電項目相關數據進行統計分析，結果表明：輸變電類工程水土流失防治責任范圍與批復的方案報告書相比，面積均減小。可能由于方案報告書均在主體可研階段編制，隨著主體工程設計的不斷深入，輸變電工程線路逐步優化后長度變短，工程主要在建設區范圍內進行，基本對方案報告書中劃定的直接影響區未造成擾動的原因。也可能由于在工程建設過程中，建設單位的日常檢查管理和措施落實較為規范，施工單位做到了文明施工，施工期間各項施工活動嚴格控制在征地范圍內，基本沒有對施工區域以外造成水土流失危害的原因，故直接影響區減少，防治責任范圍減小。

由實際防治責任范圍和方案設計中相關數據得出各輸變電類項目水土流失防治責任范圍變化率，如表1。各輸變電類項目水土流失防治責任范圍變化率在18.50%～36.59%之間，平均變化率為26.06%。各工程項目分區中，站外供排水系統的防治責任范圍變化率最高，為46.32%，其次為進站道路和塔基區，而站區變化率最小為12.58%。這可能由于隨著主體工程設計深度深入，在施工過程中站外供排水管線的征地嚴格控制在紅線范圍內，對周邊的影響較小，而輸變電線路長度較可研階段優化變短，塔基數量減少，塔基永久占地面積減少，防治責任范圍面積變化率較大。因此，在今后編制同類水土保持方案報告書時，應綜合考慮水土流失防治責任范圍的變化率，對各項目分區水土流失防治責任范圍進行更合理的估列。

2.2 輸變電工程各項目分區水土流失特征

為更好的反映輸變電工程各項目分區水土流失特征，本文對所選樣本工程各項目分區水土流失量進行統計分析，如圖2。同一項目分區，各工程水土流失量所占比例差異明顯，各項目分區中，站區和塔基區占總水土流失量的比例較高，站區占總水土流失量的40%以上，水土流失量最多，其次為塔基區。這可能由于在基礎開挖、臨時堆土和土方回填階段，施工擾動和破壞面積比較大，站區和塔基區立地條件改變，土體結構被破壞，土壤抗侵蝕能力降低，土壤流失量較大。因此，站區和塔基區在施工前應剝離表土，集中堆放于臨時施工區內，并采取臨時攔擋和排水等防護措施，施工過程中，應在邊坡處布設護坡，坡腳處修建擋墻，坡頂設截水溝，在斜坡上修建排水工程；施工結束后，對施工跡地進行土地整治、覆土后，鋪草皮綠化或復墾。

為更好地反映所選樣本項目水土流失強度的不均衡性，本文對樣本工程不同項目分區進行土壤侵蝕模數統計，進而反映整個工程不同項目分區的水土流失強度差異，統計結果及強度分級見表2。輸變電類項目擾動后土壤侵蝕模數均較高，侵蝕級別均在中度及以上。侵蝕模數最大的分區為站區和塔基區且顯著高于其他分區，每年平均土壤流失厚度達3.86 mm，侵蝕級別為強烈；擾動后土壤侵蝕模數最小的為施工便道，每年平均土壤流失厚度達2.14 mm，侵蝕級別為中度。因此，應加強對輸變電類工程站區和塔基區水土流失重點監測和防治。

表1 各項目水土流失防治責任范圍變化率 %

圖2 各項目分區占總流失量的百分比

項目分區土壤侵蝕模數/(t·km-2·年-1)最小值最大值平均值土壤侵蝕強度分級侵蝕模數分級標準/(t·km-2·年-1)平均流失厚度/(mm·年-1)侵蝕級別站區4 5436 2435 292.00a5 000^8 0003.86強烈侵蝕塔基區4 6155 9845 186.33a5 000^8 0003.79強烈侵蝕站外供排水系統3 4855 2674 196.67b2 500^5 0003.06中度侵蝕施工場地2 5964 1563 467.33c2 500^5 0002.53中度侵蝕牽張場區2 7503 5493 095.33c2 500^5 0002.26中度侵蝕進站道路1 2584 2133 035.33c2 500^5 0002.22中度侵蝕施工便道2 6803 5982 927.00c2 500^5 0002.14中度侵蝕

注：數據采用Duncan檢驗，不同字母代表差異顯著(P<0.05)。

2.3 類比同類輸變電站項目水土流失特點

輸變電線路呈離散型分布，跨越不同土壤侵蝕類型區，其環境影響因素較多，包括降雨、植被覆蓋率、地形地貌和地質條件等。綜合考慮各環境因素，選取江蘇省和四川省同類輸變電類工程建立相關數據庫，類比分析湖北省、江蘇省和四川省同類輸變電站工程不同項目分區的水土流失特征和土壤侵蝕強度。三省的影響因素參數值見表3。四川省、江蘇省和湖北省年均降雨量和植被覆蓋率差異不顯著，在1 000～1 500 mm之間，江蘇省植被覆蓋率較低為26%，四川省最高為35%，而地形地貌差異較大，四川省以山地丘陵為主，江蘇省平原占總面積的85.7%，湖北省以山地為主，地勢起伏較大。

表3 三省輸變電工程水土流失影響因素參數值

注：地形地貌數據來源百度百科；年均降雨量數據來源各省氣象局網站；植被覆蓋率來源林業志。數據采用Duncan檢驗，不同字母代表差異顯著(P<0.05)。

三省輸變電類工程不同項目分區土壤侵蝕模數見圖3。四川省輸變電類工程項目分區中塔基區土壤侵蝕模數最大，其次為施工便道，江蘇省輸變電類工程項目分區中塔基區和進站道路侵蝕模數最大，而湖北省輸變電類工程項目分區中站區和塔基區侵蝕模數最大，三省輸變電類工程項目分區中塔基區侵蝕模數均是最高的。因此，要加強塔基區水土流失監測和防護。三省輸變電類工程侵蝕模數差異明顯，四川省輸變電類工程土壤侵蝕模數最大，其次為江蘇省，湖北省輸變電類土壤侵蝕模數最小。地形地貌較復雜的條件下湖北省輸變電類工程各項目分區侵蝕模數相對較小的原因可能是湖北省對輸變電類工程水土流失監測和防治的標準和要求較高，水土保持防治措施嚴格按照了水土保持方案實施。

通過SPSS18.0對三省近年輸變電工程土壤侵蝕模數與各因素參數進行相關性分析。如表4。年均降雨量對三省各項目分區的土壤侵蝕模數無顯著影響，植被覆蓋率與四川省塔基區、江蘇和湖北省施工場地土壤侵蝕模數呈顯著負相關。山地對輸變電工程各項目分區土壤侵蝕模數呈顯著正相關，與輸變電工程塔基區呈極顯著正相關，丘陵對三省各項目分區均呈顯著相關。由此可知，地形地貌對輸變電各項目分區水土流失的影響較大。

3 結 語

各輸變電類項目水土流失防治責任范圍平均變化率為26.06%。站外供排水系統的防治責任范圍變化率最高，為46.32%，其次為進站道路和塔基區，而站區變化率最小為12.58%。因此，在今后編制同類水土保持方案報告書時，應綜合考慮水土流失防治責任范圍的變化率，對各項目分區水土流失防治責任范圍進行更合理的估列。

圖3 三省輸變電類工程不同項目分區土壤侵蝕模數對比

省份項目分區地形地貌/%山地丘陵平原高原年均降雨量/mm植被覆蓋率/%四川省站區0.905*0.860*-0.6190.6200.620-0.880進站道路0.903*0.871*-0.6550.6840.584-0.809站外供排水系統0.875*0.896*-0.7550.7560.446-0.880施工場地0.825*0.893*-0.7630.6410.441-0.884塔基區0.931**0.893*-0.7570.7500.450-0.886*牽張場區0.905*0.820*-0.5310.7020.702-0.827施工便道0.925*0.894*-0.7580.7760.446-0.883江蘇省站區-0.884*-0.757-0.468-0.805進站道路-0.883*-0.781-0.436-0.805站外供排水系統-0.894*-0.777-0.417-0.880施工場地-0.891*-0.725-0.492-0.889*塔基區-0.895*-0.770-0.427-0.881牽張場區-0.882*-0.804-0.400-0.801施工便道-0.881*-0.811-0.387-0.899*湖北省站區0.921**0.897*-0.789-0.391-0.869進站道路0.896*0.897*-0.769-0.425-0.876站外供排水系統0.827*0.895*-0.787-0.398-0.873施工場地0.843*0.884*-0.797-0.406-0.898*塔基區0.928**0.889*-0.804-0.381-0.882牽張場區0.913*0.899*-0.793-0.376-0.861施工便道0.845*0.897*-0.771-0.503-0.874

注：*在0.05水平(雙側)上顯著相關；**在 0.01水平(雙側)上極顯著相關。

湖北省輸變電類項目擾動后土壤侵蝕模數均較高，侵蝕級別均在中度及以上。侵蝕模數最大的防治分區為站區和塔基區且顯著高于其他分區。今后應加強對輸變電類工程站區和塔基區水土流失重點監測和防治。

影響輸變電類項目水土流失的環境因素較多。其中，山地丘陵地貌對湖北輸變電工程水土流失影響較顯著。針對輸變電類工程，各省應提高對水土流失監測和防治的標準和要求，水土保持防治措施應嚴格按照水土保持方案實施。