南方紅壤區管道作業帶土地修復探討

孫 偉

（國家石油天然氣管網集團有限公司華中分公司，湖北 武漢 430024）

隨著經濟發展，能源需求量急劇增大，我國石油輸送工程的建設大幅度增長。管道建設會造對區域自然生態造成一定的擾動，特別會加重沿線地區的水土流失，影響區域可持續發展。因此如何做好水土流失防治工作，全面貫徹落實生態文明建設的理念成為管道建設中重要的課題之一。本文通過某大型新建石油管道項目為例，分析植物措施在南方紅壤區管道作業帶修復中的局限性，并提出土壤改良的建議作為探討。

1.工程及項目區概況

該管道工程屬于大型新建石油管道項目，其中敷設成品油管道278km，敷設通信光纜278km，新建線路遠控截斷閥室9座，共設置5座站場，新修施工便道47km，整修道路65km，新修巡檢道路18km。總占地面積529.5hm2，其中永久占地10.59hm2，臨時占地518.91hm2。土石方開挖總量215.55萬m3，其中包括剝離表土103.66萬m3，管溝及基礎開挖土方量70萬m3，石方量41.5萬m3以及鉆渣0.39萬m3。

工程管道主要途徑的地貌包括沖積平原區和丘陵區。沖積平原地勢平緩，地形高差小于10m，坡度小于10°；丘陵區地勢低緩平坦，略呈波狀起伏，地形坡度小于20°。山體多呈饅頭狀、長垣狀，山頂渾圓，山脊不明，溝谷短淺。項目區屬于亞熱帶濕潤季風氣候，全年光照充足，雨量充沛，四季分明，氣候溫和、無霜期長、嚴冬較短的特征。區內多年平均氣溫17.2℃～17.8℃，多年平均降水量在1582.3～1631.9mm之間，多年平均蒸發量小于降水量，在955.2～1273.0mm之間，多年平均風速2.0～2.5m/s，無霜期在270～276d之間。管道沿線土壤以紅壤為主。紅壤的定義是在第四紀紅色粘土的基礎上所發育而成的地帶性土壤，在項目區內其廣泛分布。紅壤土層深厚，土層厚度在40cm以上，呈酸性，腐殖質層薄，有機質含量較低。項目區植被類型屬于亞熱帶常綠闊葉林，項目區林草植被覆蓋率約為40.6%。松科、杉科、殼斗科、樟科、山茶科、金縷梅科、木蘭科以及杜英科等喬木樹種和禾本科的竹亞科是森林植被主要的分布群種。

2.項目區水土流失防治

工程在建設過程中不可避免地會破壞地表及植被，若不采取有效的防治措施，則會造成沿線嚴重的水土流失。經預測，本工程建設將擾動地表面積509.02hm2，損壞水土保持設施面積509.02hm2。工程建設工程總挖方量215.55萬m3（包括表土103.66萬m3），總填方229.55萬m3（包括表土103.66 萬 m3）。

從預測區域來看，管道作業帶區新增水土流失量占新增水土流失總量的比例最大，為64.78%，是水土流失重點防治區，其次依次為道路工程區、穿越工程區、施工生產區、截斷閥室區、站場區；從預測時段看，施工期新增水土流失量占比較大，占新增流失總量的91.89%。本工程水土流失重點時段和區域為施工期的管道作業帶區。工程建設期和運行期可能造成的水土流失危害主要有以下幾個方面：

2.1 對工程建設的影響

由于工程建設造成水土流失，對施工造成影響，比如：施工道路沖刷、管溝開挖土方被水沖走導致回填土不足、頂管穿越工作坑淤積等，都會嚴重影響施工進度、工程質量，增加因采取補救措施而產生的費用等。

2.2 對項目運行的影響

工程建設過程中，水土保持措施布設不到位會導致嚴重的水土流失，對管線的安全運行將會產生較大影響，輸油管線受水沖刷，回填土層被水沖走，導致管道出露等對工程運行不利的事故產生。

2.3 對土地資源的破壞和影響

工程建設占用土地，對周邊農業生產將造成不利影響破壞。原有地表遭到破壞，地表植被遭到損毀，土地耕作層和植被生長層受到挖損、剝離或壓埋，使施工區內裸地面積急劇增加，降低了土壤抗蝕性，同時也增加水土流失量，導致周邊農田作物被掩埋、溝渠水道堵塞。

本著“誰開發誰保護”、“誰造成水土流失誰負責治理”、“誰損壞水土保持功能，誰補償”的原則，依據《中華人民共和國水土保持法》及相關法規，因地制宜地采取水土保持防治措施，使項目區新增水土流失得到有效控制。本項目管道途經區域分屬水力侵蝕類型區中的南方紅壤丘陵區，土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，容許土壤流失量為500t/(km2·a)。管道沿線土壤平均侵蝕模數為457t/(km2·a)。工程水土流失總量為45435t，其中新增水土流失量39342t。管道作業帶區新增水土流失量占新增水土流失總量的比例最大，為64.78%，是水土流失重點防治區。因此本項目水土流失重點區域為管道作業帶區。本項目主要采用撒播草籽和移栽灌木綠化作為管道作業帶區水土流失防治和土地修復的措施。總綠化面積為1616.06hm2，栽植紫穗槐465136株，撒播白三葉、狗牙根(4∶6)草籽面積16.56hm2，播撒小冠花草籽面積總綠化面積為1616.06hm2。

3.土地修復存在的問題

在作業帶土地修復的過程中發現，播撒的草籽和移栽的灌木不能正常生長，存活率不達50%，同時還發現存活植物發育異常緩慢。通過對存活植物的進一步觀察發現其主根和側根的根長受到抑制，根系呈褐色，根尖彎曲膨大，根系變粗變短，呈不規則的勾狀，嚴重的根冠脫落；其次，植物地上部鮮重明顯低于正常值，葉片小而發育不良，幼葉沿邊緣卷曲，葉片易黃化、壞死，莖、葉和葉脈變成紫色。因此植物措施遠遠不能達到設計要求(圖1)。

在排除人為污染的前提下，對工程沿線土壤取樣化驗分析發現土壤PH值普遍低于6.0，最低值甚至為4.0；同時土中交換性鋁，(主要是Al3+、Al(OH)2+和Al(OH)2+)的含量大于2cmol/kg。因此，可初步判斷造成工程中植物措施實施困難的因素在于土壤酸化及鋁毒對植物生長的抑制作用。

圖1 作業帶植被修復過程

4.探討與建議

紅壤丘陵地區已成為我國水土流失程度較高的地區之一，環境日趨惡化。輸油管道工程線路長、空間跨度大，施工擾動地表總面積較大，植被損壞嚴重，對于立地條件差的紅壤丘陵地區，植被恢復尤為困難。根據第二次全國土壤普查數據顯示，我國南方紅壤pH處于4.5～6.0，近5年來，關于南方紅壤酸化的報道日益增多。紅壤酸化與鋁毒伴生，進而影響植物生長，因此對土壤進行改良迫在眉睫。利用改良劑對土壤進行改良的研究可追溯至19世紀末，研究主要集中在單一改良劑（如有沸石、粉煤灰、污泥、綠肥、聚丙烯酰胺等），但其諸多負面影響問題，例如改良效果不全面等。為了進一步提升土壤改良劑的應用效果，同時最大程度降低其負面影響，近年來越來越多的研究者配合施用多種不同改良劑，但是配合施用這種方法的有效性仍是值得探討的問題。因此需要發明適合紅壤丘陵區管道作業帶工程劣地修復的土壤改良劑，改良擾動紅壤理化性質，縮短植被恢復周期。除此之外，紅壤結構松散遇水膨脹，極易在雨水侵蝕作用下流失，從而使得植被恢復失去基質。通過纖維三維固土技術和W-OH固土技術和綠化混凝土技術有效提高土體機械性能，增強其抵抗侵蝕能力，減少甚至避免土壤基質流失，保障植被生長的立足點。