天然氣管道工程水土保持措施設(shè)計(jì)分析

秦瑞杰，李 平，安樂(lè)平

[黃河水土保持天水治理監(jiān)督局(天水水土保持科學(xué)試驗(yàn)站)，甘肅 天水 741000]

天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)新型潔凈能源，已成為推動(dòng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源之一。因此，天然氣管道和分輸站工程建設(shè)的發(fā)展也十分迅速。但天然氣管道工程線(xiàn)路長(zhǎng)、跨越區(qū)域多，沿線(xiàn)地區(qū)可能涉及地形地貌類(lèi)型多、地表土擾動(dòng)范圍廣、破壞植被等導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重的情況，因此因地制宜地設(shè)計(jì)并實(shí)施科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的水土保持措施是防治水土流失、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵。

密云—馬坊聯(lián)絡(luò)線(xiàn)和馬坊分輸站工程是陜京四線(xiàn)干線(xiàn)的下游疏散通道之一，沿線(xiàn)地形地貌多樣，水土流失類(lèi)型復(fù)雜，通過(guò)有針對(duì)性地布設(shè)水土保持措施，使工程建設(shè)過(guò)程中新增水土流失得到有效防治，原有水土流失得到基本治理，減少因工程建設(shè)造成的水土流失危害，工程建設(shè)區(qū)的生態(tài)得到最大限度保護(hù)，環(huán)境得到明顯改善，為管道工程及相似地區(qū)水土保持工作開(kāi)展提供參考。

1 項(xiàng)目區(qū)概況及水土流失情況

密云—馬坊聯(lián)絡(luò)線(xiàn)和馬坊分輸站工程建設(shè)內(nèi)容為管線(xiàn)39 km、站場(chǎng)1座、閥室4座，線(xiàn)路起自密云區(qū)巨各莊鎮(zhèn)的密云分輸站，沿密三路、崔杏路向南敷設(shè)，到達(dá)平谷區(qū)東高村鎮(zhèn)馬坊分輸站。沿線(xiàn)地形地貌主要為山地、河谷、低山丘陵和山前傾斜平原，氣候類(lèi)型為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。多年平均降水量666.0 mm，年內(nèi)分配不均，汛期6—9月降水量占年降水量的73.4%，年平均地面蒸發(fā)量1 720.0 mm，多年平均氣溫11.05 ℃，平均風(fēng)速2.35 m/s。項(xiàng)目區(qū)屬海河流域，線(xiàn)路沿線(xiàn)河流主要有大沙河、洳河、泃河等，土壤以褐土、潮土為主，植被類(lèi)型為溫帶落葉闊葉林，草本植物主要有白羊草、苔草等。工程涉及北京市密云、平谷2個(gè)區(qū)，依照《北京市人民政府關(guān)于劃分水土流失重點(diǎn)防治區(qū)的通知》及相關(guān)區(qū)劃等，項(xiàng)目區(qū)屬水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)。

工程涉及地貌類(lèi)型有山地和平原兩大類(lèi)型，水土流失類(lèi)型復(fù)雜多樣，主要為水力侵蝕、重力侵蝕等類(lèi)型，水土流失強(qiáng)度不一，以中度、輕度流失為主。山地區(qū)，由于水力和重力侵蝕，區(qū)域內(nèi)溝壑縱橫，地形破碎，土質(zhì)松散，土壤貧瘠，植被稀少，侵蝕類(lèi)型多樣，侵蝕程度嚴(yán)重，年均土壤侵蝕模數(shù)為1 000 t/(km2·a)；平原區(qū)海拔在100 m以下，地勢(shì)平坦，土壤肥沃，便于耕作，夏季炎熱多雨，年降水量600～900 mm，土壤侵蝕大致以輕度、微度為主，平均土壤侵蝕模數(shù)200 t/(km2·a)。

2 水土保持措施體系布設(shè)

2.1 水土流失防治分區(qū)

水土流失防治分區(qū)是布設(shè)水土保持措施的重要前提，根據(jù)該工程總體布局及水土保持區(qū)劃等情況，按地貌類(lèi)型和工程建設(shè)類(lèi)型劃分，一級(jí)分區(qū)為地貌類(lèi)型分區(qū)，二級(jí)分區(qū)為工程建設(shè)類(lèi)型分區(qū)。由此，將項(xiàng)目區(qū)劃分為山地防治區(qū)和平原防治區(qū)2個(gè)一級(jí)區(qū)，同時(shí)每個(gè)一級(jí)區(qū)劃分為管道作業(yè)帶、穿越工程區(qū)、站場(chǎng)閥室區(qū)、施工道路區(qū)4個(gè)二級(jí)防治分區(qū)。水土流失防治分區(qū)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 密云—馬坊聯(lián)絡(luò)線(xiàn)和馬坊分輸站工程水土流失防治分區(qū)

2.2 防治措施總體布局

根據(jù)該工程水土流失防治分區(qū)及其水土流失特點(diǎn)，結(jié)合管線(xiàn)工程、站場(chǎng)閥室總體布局、施工工藝、建設(shè)時(shí)序，本著“預(yù)防為主，因地制宜，因害設(shè)防，分區(qū)防治”的原則，防治措施總體布局是：

(1)管道作業(yè)帶和施工道路區(qū)等“線(xiàn)”狀區(qū)域，以表土剝離及臨時(shí)防護(hù)、原地表土地利用類(lèi)型的恢復(fù)為主，布設(shè)臨時(shí)堆土擋護(hù)與遮蓋、路堤路塹邊坡防護(hù)、土地整治復(fù)墾、恢復(fù)耕地或地表植被等措施。

(2)穿越工程區(qū)管道大開(kāi)挖穿越河段，實(shí)施河道大開(kāi)挖穿越土石圍堰施工導(dǎo)流及拆除、漿砌石護(hù)岸工程，定向鉆穿越河道時(shí)布設(shè)臨時(shí)沉沙池，公路穿越時(shí)做好臨時(shí)堆土的防護(hù)等。

(3)站場(chǎng)閥室區(qū)等“面”狀區(qū)域，以施工期的臨時(shí)防護(hù)措施為主，實(shí)施表土剝離及防護(hù)，周邊布設(shè)截排水、場(chǎng)區(qū)碎石鋪壓等措施，布設(shè)編織袋裝土臨時(shí)擋墻、臨時(shí)沉沙池、土質(zhì)排水渠等，防止土體沖蝕。

2.3 水土保持措施體系

為盡可能地減少水土流失，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，按照項(xiàng)目建設(shè)的水土流失預(yù)測(cè)和水土流失防治分區(qū)，確定水土保持措施類(lèi)型及數(shù)量。

(1)管道作業(yè)帶防治區(qū)。施工前將表層熟土進(jìn)行剝離。施工結(jié)束后，依據(jù)《油氣長(zhǎng)輸管理工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50369—2014)關(guān)于管溝回填的有關(guān)規(guī)定，并考慮回填土自然沉降，防止降雨產(chǎn)生徑流匯入管溝內(nèi)，設(shè)計(jì)管溝回填高出地面20 cm，地段自然沉降期為30 d。同時(shí)考慮回填土可能受地表徑流的沖刷，除按要求進(jìn)行夯實(shí)外，布設(shè)導(dǎo)流、沙袋攔擋等臨時(shí)防護(hù)措施，確保管道安全，防止水土流失發(fā)生。管溝回填整平后及時(shí)回覆表層熟土，對(duì)管道作業(yè)帶范圍內(nèi)機(jī)械、人員活動(dòng)碾壓的耕地進(jìn)行翻耕、耙松，恢復(fù)土地生產(chǎn)力。在山丘區(qū)管道爬坡段布設(shè)漿砌石截水墻和漿砌石排水溝，在管道橫坡段布設(shè)漿砌石排水溝。對(duì)管道作業(yè)帶占用的林地、草地，施工結(jié)束后在管道上方5 m范圍內(nèi)覆表土整治，人工種草，5 m范圍外栽植喬、灌、草，恢復(fù)植被。剝離表土集中堆置在管溝一側(cè)并與深層生土分開(kāi)堆放，外圍采用編織袋裝土進(jìn)行攔擋，堆土面用防塵網(wǎng)苫蓋，防止風(fēng)蝕。

(2)穿越工程防治區(qū)。施工前，對(duì)穿越區(qū)的施工場(chǎng)地進(jìn)行表土剝離；施工完成后，對(duì)穿越斷面進(jìn)行河道整治，恢復(fù)河道行洪斷面。大開(kāi)挖穿越河道時(shí)，修筑漿砌石護(hù)岸，在河道內(nèi)修筑臨時(shí)圍堰進(jìn)行導(dǎo)流施工；采用定向鉆穿越時(shí)，修建臨時(shí)沉沙池和排水溝，收集鉆孔產(chǎn)生的泥漿，經(jīng)過(guò)沉降后，抽取上層液相進(jìn)入泥漿循環(huán)，底層的固相做回填。對(duì)臨時(shí)堆土采用防塵網(wǎng)苫蓋，對(duì)部分交叉區(qū)段采用彩鋼板圍擋。

(3)站場(chǎng)閥室防治區(qū)。站場(chǎng)閥室的土地利用類(lèi)型為旱地和林地，首先要對(duì)場(chǎng)地表層耕作土進(jìn)行剝離，臨時(shí)集中堆放；施工結(jié)束后，對(duì)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行土地整治、表土還原。在場(chǎng)區(qū)外設(shè)置漿砌石排水溝，排水溝溝口布置沉沙池，將場(chǎng)內(nèi)排水和周邊來(lái)水匯集并導(dǎo)入自然溝道。場(chǎng)內(nèi)及放空區(qū)巡檢道路采用透水磚鋪裝。施工結(jié)束后將站場(chǎng)空閑地平整、用碎石壓蓋，對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)不需要硬化的區(qū)域，覆土整治，撒播草籽進(jìn)行綠化。對(duì)臨時(shí)堆土用防塵網(wǎng)苫蓋，在臨時(shí)堆土周邊布置臨時(shí)土質(zhì)排水溝和沉沙池。

(4)施工道路防治區(qū)。施工前對(duì)耕地、林地、園地等進(jìn)行表土剝離；施工后進(jìn)行土地整治，在陡坡段修筑排水溝；在施工道路路基邊坡進(jìn)行種草綠化；對(duì)臨時(shí)堆土進(jìn)行編織袋裝土攔擋，堆土表面進(jìn)行防塵網(wǎng)苫蓋。

總之，針對(duì)工程建設(shè)過(guò)程中及工程建成后可能引發(fā)水土流失的情況和造成的危害，采取有效的防治措施，把水土保持工程措施與植物措施、永久性措施和臨時(shí)性措施有機(jī)結(jié)合起來(lái)，并把主體工程中具有水土保持功能的工程納入水土保持措施體系中，合理確定水土保持措施的總體布局，構(gòu)建完整、科學(xué)的水土保持措施體系(表2)。

表2 項(xiàng)目水土保持措施體系

3 結(jié) 語(yǔ)

該工程依水土保持方案，布設(shè)水土保持措施，和主體工程防護(hù)措施形成防護(hù)體系，使項(xiàng)目區(qū)的水土流失得到有效控制，各擾動(dòng)區(qū)域的土壤侵蝕強(qiáng)度大幅度降低。植物措施經(jīng)過(guò)1～2 a的恢復(fù)，項(xiàng)目區(qū)擾動(dòng)后區(qū)域的侵蝕模數(shù)呈逐年下降趨勢(shì)。項(xiàng)目施工期間對(duì)開(kāi)挖堆土和施工場(chǎng)地采取了苫蓋、圍擋等臨時(shí)性防護(hù)措施，使工程產(chǎn)生的松散土體得到有效攔擋；施工結(jié)束后將臨時(shí)占用農(nóng)地全部復(fù)墾為耕地。在項(xiàng)目區(qū)栽植適生的樹(shù)草種以恢復(fù)植被，經(jīng)計(jì)算，林草植被恢復(fù)率為99.92%，林草覆蓋率為52.09%，既防治了水土流失，提高了土地的生產(chǎn)力，又增加了環(huán)境容量，進(jìn)一步保護(hù)和改善了生態(tài)環(huán)境，對(duì)當(dāng)?shù)丶爸苓吔?jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展都具有積極意義。