輸變電工程水土保持措施體系配置研究

郭 星，胡志遠

（1.國網山西省電力公司， 山西太原 030021； 2.水利部沙棘開發管理中心水利部水土保持植物開發管理中心， 北京 100038）

0 引言

我國是世界上水土流失最嚴重的國家之一，除了自然的水土流失外，因生產建設項目而產生的水土流失也日益嚴重[1]。 隨著我國特高壓和智能電網技術的逐步成熟，輸變電工程的建設也衍生出不少問題，在一定程度上擾動了地表，對項目區周邊生態環境造成極大破壞，加快了水土流失速率[2-4]。 本文以山西北部500 kV 電網完善工程為例， 針對電網工程不同防治分區的水土流失特點，提出了必要的水土保持措施。

1 項目及項目區概況

1.1 項目概況

本工程位于山西省朔州市朔城區，屬于永定河上游國家級水土流失重點治理區，由2 個點式工程和4 條線路工程組成，4 條線路總長11.9 km，防治標準執行建設類項目一級防治標準。項目建設區由新建神頭500 kV 開關站區的開關站、進站道路、供排水管線、取土場和施工生產生活區，新建500 kV輸電線路區的塔基區、塔基施工區、塔基拆除區、牽張場區、跨越施工區及施工道路區，以及變電站擴建區組成， 總占地面積19.36 hm2， 土石方總量15.71 萬 m3。

1.2 項目區自然條件

項目區屬北溫帶半干旱大陸性季風氣候區，年平均氣溫 7.2 ℃，≥10 ℃的積溫 2 535 ℃； 多年平均蒸發量2 351 mm，年平均降雨量423.2 mm，雨量最多的月份是6—9 月，約占年降水量的65%；年平均風速2.2 m/s，全年無霜期約120 d，最大凍土深度125 cm；項目區屬于海河流域，土壤類型主要為灰褐土，植被類型屬草原區植被，區域林草覆蓋率為30%~45%。

2 水土流失防治分區

本工程根據項目特點，一級分區劃分為新建神頭500 kV 開關站防治區、新建500 kV 輸電線路防治區和朔州500 kV 變電站擴建工程3 個區。 在一級分區的基礎上， 新建神頭500 kV 開關站防治區又劃分為開關站區、進站道路區、供排水管線區、取土場區和施工生產生活區5 個二級防治分區；新建500 kV 輸電線路防治區劃分為塔基區、 塔基施工區、塔基拆除區、牽張場區、跨越施工區和施工道路區6 個二級防治分區。

3 輸變電工程水土流失的特點

輸變電工程一般由變電站和線路工程兩部分組成，其水土流失有以下特點：其一，侵蝕因素多樣化，有時可能只有水力侵蝕、風力侵蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕等其中一種，有時可能幾種同時存在[5-6]。其二，變電站和塔基較為分散，在開挖過程中是引起水土流失的主要點源。在線路架設過程中單個塔基對地表的擾動不是很大，但沿線所有的塔基連在一起，引起的水土流失也較為可觀[7-8]。 其三，呈階段性。 輸變電工程施工跨度較長，全部完工可能需要1～2 a，但就某個點而言，可能1～2 個月就可以完工，且在基坑開挖、道路管線鋪設階段，對地表的擾動非常劇烈，一旦進入設備調試安裝階段，對地表的擾動就隨之降低， 引起的水土流失也明顯減弱。其四，土地擾動面積大，單個塔基可能對地表的擾動并不是很大， 但輸變電工程塔基數量一般較多，再加上施工道路、牽張場和跨越施工區等大量臨時占地，全部加起來面積就非常大。其五，突發性和潛在危害性。變電站和塔基的開挖會破壞土體的原有結構，易造成崩塌、滑坡等突發性地質災害[9-10]，并且對植被的破壞會導致生態失衡。 有研究表明，對生態平衡的破壞，若不及時采取適當的措施進行處理，其潛藏的危害會逐漸顯現[11]。

4 輸變電工程水土流失的因素分析

4.1 施工建設期

4.1.1 開關站區

施工準備期：由于原地貌被擾動，地面覆蓋的植被被清除，大面積的土地將完全暴露在外，所以容易產生水土流失[12]。 土建施工期：進行樁基工程及建（構）筑物的建造，有相當面積的原地貌受到破壞，挖方和填方在時間和空間上有差距，土壤裸露或堆棄，加劇水土流失[13]。設備安裝及測試期：土建施工基本結束，已開始場地清理，臨時堆土、石、渣及設備材料均已清理運走，該時段仍有少部分水土流失，但流失強度已大大降低。

4.1.2 塔基區

施工準備期：由于原地貌被擾動，地面覆蓋的植被被清除，大面積的土地將完全暴露在外，容易產生水土流失。土建施工期：基礎開挖、澆筑桿塔基礎、樁基施工、桿塔組立等，將使地表裸露，改變開挖面的坡度、穩定性、土層分布，破壞地表原有植被，開挖產生的臨時堆土和棄土棄渣如不采取攔擋措施，將加劇水土流失[14]。 設備安裝及測試期：土建施工基本結束，基礎已經填平，桿塔已豎立，并開始進行場地清理，臨時堆土、石、渣均已回填，設備材料已運走，人為擾動減輕，該時段仍有少部分水土流失，但流失強度已大大降低。

4.1.3 牽張場區和跨越施工區

施工準備期：在此期間場地的平整等施工活動擾動地表，地表結皮和原有植被被破壞，使地面裸露，易引起水土流失。施工期：在此期間主要是跨越施工、張力牽張放線并緊線、機械施工、堆放建筑材料等擾動地表，造成植被破壞、地表裸露，加劇水土流失。加劇水土流失的區域點多、分散，沿輸電線路呈線狀分布，影響工程沿線區域。 設備安裝及測試期：土建施工基本結束，已開始進行場地清理，臨時堆土、石、渣均已回填，設備材料已運走，人為擾動減輕，該時段仍有少部分水土流失，但流失強度已大大降低。

4.1.4 施工道路區

施工準備期： 在此期間道路的平整等施工活動擾動地表，地表結皮被破壞，原有植被被破壞，使地面裸露，易引起水土流失。 施工期：車輛通行頻繁擾動地表強烈，路面壓實造成地表徑流增加，增大對道路邊坡及兩側的沖刷破壞，加劇水土流失。設備安裝及測試期：車輛通行減少，人為擾動減輕，該時段仍有少部分的水土流失，但流失強度已大大降低。

4.2 自然恢復期

本工程建成后，開關站大部分被建筑物、地坪、廣場、道路所占壓使用，輸電線路桿塔已組立，塔基區、施工道路等已回填平整，人為擾動減輕，松散裸露地面逐步趨于穩定，土壤侵蝕強度減弱。 自然恢復期人為活動對地表的擾動很小，工程建設區域范圍內水土流失將大大減少，水土流失因素將以自然因素為主，土壤侵蝕模數逐步趨于背景值[15]。

5 主體工程水土保持分析評價及存在的問題

對于輸變電工程，主體工程水土保持措施一般在開關站只考慮了擋土墻、護坡、站內道路排水、供排水管線等措施， 進站道路只考慮了排水溝等措施，塔基區只考慮了護坡、擋土墻、排水溝等措施，變電站擴建區只考慮了碎石鋪墊等措施。對于整個輸變電工程來說，主體工程的水土保持措施還遠遠不夠，如果不在方案中補充完善可能會引起很多問題：一是會造成地表的擾動，植被的破壞，進而引起水土流失特征隨時間、空間發生變化。 二是輸變電工程在布設水土保持措施時各個分區的特征和地形地貌完全不同，如果不能做到分區對待、分類應對、分別施策，就不能形成完整的防治體系，水土流失保障不到位、水土流失措施流于形式，起不到很好的防護效果。 三是隨著輸變電工程線路長度的增加，擾動面積和水土流失量都會有所增加，如果不嚴格控制施工擾動范圍， 可能會出現擾動面積隨意擴大化等嚴重后果。

6 水土保持措施配置

針對輸變電工程的水土流失特點和可能引發的水土流失問題， 在山西北部500 kV 電網完善工程中，應在主體已有措施的基礎上，對方案進行補充完善，做好水土保持措施配置工作。本文遵循“預防為主、保護優先、全面規劃、綜合治理、因地制宜、突出重點、科學管理、注重效益”方針，采取工程、植物、 臨時相互交織的水土保持防治措施進行配置。水土保持防治措施體系如圖1 所示。

圖1 山西北部500 kV 電網完善工程水土保持防治措施體系

6.1 工程措施

在輸變電工程實際施工過程中，為有效保持水土、防止水土流失，同時避免土壤中的肥力流失，保護人類不可或缺的水土資源，布設工程措施是必不可少的。 常見的工程措施有擋土墻、護坡、排水溝、消力池、土地整治等，具體配置情況如下。

供排水管線區：施工結束后，及時進行整平，對占用的耕地進行復耕， 在排水管線末端設置消力池，雨水經消力池消能，排入河道。 取土場：取土后進行整平、覆土改造，并在取土場周邊及邊角處布置截排水設施。施工生產生活區：施工結束后，及時整平，對占用的耕地進行復耕。塔基區：施工前對占用的耕地進行表土剝離，施工結束后及時進行土地整治，將余土堆至塔基土地征購范圍內，對占用的耕地進行復耕。 塔基拆除區：施工結束后，及時整平。塔基施工區、跨越施工區、牽張場、施工道路區：施工結束后，及時整平，對占用的耕地進行復耕。

6.2 植物措施

在輸變電工程實際施工過程中，因占用荒地較多，植物措施也占有相當的比重，應該充分考慮植被恢復。 具體配置情況如下。

開關站：對站外圍墻四周進行綠化，栽植1～2行側柏等。進站道路：一般選擇綠化、美化效果較好的針葉樹種——側柏對其綠化，綠化模式為道路兩側、排水溝之外各栽植1 行側柏。取土場：經覆土改造后進行植被恢復， 坡面采用灌草結合的方式，底面及取土道路采用撒播草籽的方式，灌木選用紫穗槐，草籽選用早熟禾。塔基區：施工結束后對塔基區占地區域撒播草籽，草籽選用早熟禾。塔基施工區、施工道路區：施工結束后對占用的林地和草地進行植被恢復，對占用的林地，采用油松和紫穗槐混交的方式恢復植被；對占用的草地，采用撒播草籽的方式恢復植被，草籽選用早熟禾。塔基拆除區：施工結束后對占地采用灌草結合的方式進行植被恢復。牽張場、跨越施工區：施工結束后對占用的草地采用灌草結合的方式進行植被恢復， 灌木采用紫穗槐，草籽采用早熟禾。

6.3 臨時措施

輸變電工程施工過程中，建設期是產生水土流失的主要時段，該時段擾動劇烈，土石方挖填量大，極易發生嚴重的水土流失，因此，在建設期采取臨時防護措施必不可少[16]。 具體配置情況如下。

開關站：挖填時間不完全同步，為減少土石方的重復搬運， 在場地空閑區域選取1 個臨時堆土場，臨時堆土人工拍實表面，定期灑水防塵，土堆外側設計斷面為梯形的簡易排水溝，同時在土堆表面用防塵網苫蓋。 塔基施工區：為防止對地表的嚴重擾動，考慮在塔基施工區采取土工布鋪墊，對表土及塔基區的部分回填土方不能及時回填的，將其堆放于塔基施工區，土方和表土分開堆放，在土堆的周邊用草袋填土進行臨時防護，同時在土堆表面用防塵網苫蓋，以防止水土流失。 跨越施工區、牽張場： 對每處跨越施工區和牽張場進行土工布鋪墊，防止因施工造成的地表擾動和水土流失。施工道路區：施工前沿汽運道路單側設置臨時排水溝，并在排水溝底部及邊坡鋪設土工布。 變電站擴建區：在施工空閑區域布設1 個臨時堆土場，作為土方臨時周轉場地。 臨時堆土人工拍實表面，在頂部苫蓋防塵網，施工結束后，回收防塵網。

7 結論

本研究以山西北部500 kV 電網完善工程為例， 在分析項目水土流失特點及因素的基礎上，對主體已有措施進行了分析評價，并針對不同的防治分區，提出了切實可行的水土保持措施。 研究主要得出以下結論。

a） 輸變電工程的建設將會帶來地表植被的破壞、土壤的松散、臨時堆土、改變微地形等可能產生水土流失的因素。

b） 水土流失呈點、線分布，變電站、塔基等水土流失為間斷點狀分布，施工道路、電纜溝等水土流失呈線性分布。

c） 輸變電工程一般應采用工程措施（包括擋土墻工程、截排水工程、土地整治工程）、植物措施（栽植行道樹、植被恢復）和臨時防護措施（防塵網苫蓋、臨時排水溝、土工布鋪墊）相結合的綜合水土流失防治體系。