城区道路沿线输变电工程水土保持监测及防治效果

2015-03-23张永利刘汉生王留林王盈晓吴宜进

中国水土保持 2015年7期

关键词：扰动防治效果监测点

张永利，王晖，刘汉生，王留林，王盈晓，吴宜进

(1.华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室，湖北武汉430079；2.华中师范大学城市与环境科学学院，湖北武汉430079；3.湖北省电力勘测设计院，湖北武汉430040)

城区道路沿线输变电工程水土保持监测及防治效果

张永利1,2，王晖3，刘汉生1,2，王留林1,2，王盈晓1,2，吴宜进1,2

(1.华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室，湖北武汉430079；
2.华中师范大学城市与环境科学学院，湖北武汉430079；
3.湖北省电力勘测设计院，湖北武汉430040)

城区道路沿线；输变电工程；水土保持监测；防治效果

城区道路是城市内部及城市对外联系的枢纽，在一定程度上影响着城市的发展空间。为控制因城区道路沿线输变电工程项目开发建设导致的城市生态环境恶化，必须加强项目区的水土保持监测工作。以武汉市球场路(供电大厦)110 kV输变电工程为例，在介绍水土保持监测范围及分区、监测内容、监测方法等的基础上，利用工程监测数据，定量分析了球场路(供电大厦)110 kV输变电工程水土流失防治效果。结果表明：该城区道路沿线输变电工程建设项目在实施期间，通过采取一系列水土保持措施，有效降低了水土流失危害，工程建设造成的水土流失量明显减少，城区道路沿线的生态环境得到了较好的保护和改善。

城区道路沿线开发项目建设在给周边交通带来直接影响的同时，也会因管理和控制不当产生水土流失等问题。水土保持监测工作的开展，可以及时掌握项目区水土流失发生的时段、强度和空间分布等情况，及时发现项目建设中出现的问题并采取相应的补救措施，最大限度地减少项目建设造成的水土流失。我国的水土保持监测始于20世纪20年代，而开发建设项目水土保持监测1991年后才逐步开展起来[1-2]，监测技术和理论研究尚待完善，从已有的研究成果来看[3-7]，针对城区输变电项目水土保持监测的成果和经验较少，而关于城区道路沿线输变电工程水土保持监测的研究更是亟待加强。笔者以武汉市球场路(供电大厦)110 kV输变电工程为例，利用监测数据定量分析了球场路(供电大厦)110 kV输变电工程水土流失防治效果。

1 项目及项目区概况

本项目位于武汉市汉口区内，建设内容包括新建110 kV供电大厦地下变电站(主变容量2×50 MVA)一座、110 kV电缆线路4.6 km。项目区属北亚热带季风性(湿润)气候区，雨量丰沛、热量充足、四季分明。变电站位于地下，设计为无雨水渗入；线路工程沿城市道路走线，可利用现有的城市排水系统消除内涝威胁。站址位于待建的武汉供电公司调度大楼院内，地表已进行初步平整。项目区属于以水力侵蚀为主的南方红壤丘陵区，另有少量重力侵蚀，容许土壤流失量为500 t/(km2·a)。

2 监测工作实践

2.1 监测范围与分区

建设区防治责任范围2.32 hm2，包括项目建设区永久占地0.93 hm2、临时占地0.88 hm2，直接影响区0.51 hm2。监测分区有变电站区和电缆线路区，其中电缆线路区又可分为电缆沟及管群、电缆工作井、顶管区等。监测范围及分区见表1。

表1 监测范围及分区 hm2

2.2 监测时段及监测点布设

(1)监测时段。施工准备期主要是从接受监测任务到项目开工前，进行背景值监测；施工期监测从2010年7月到2011年1月；自然恢复期基本无可绿化面积，不进行监测。

(2)监测点布设。依据开发建设项目监测点布设的控制性、层次性、代表性和经济性等原则[8]，结合目前开发建设项目水土流失的实际情况，根据监测区总体情况和各分区的特征制定出监测点的布设情况。本工程监测点共10处，包括站区监测点2处，电缆线路区的电缆沟及管群、电缆工作井、顶管区等8处。

2.3 监测内容及方法

(1)监测内容。①防治责任范围。包括项目建设区和直接影响区。项目建设区防治责任范围的监测是在项目征地红线范围内的监测检查，其内容包括有无超越红线开发、各施工阶段永久占地变化、是否超越使用临时性占地审批范围及影响区范围变化等。②弃土弃渣。弃土弃渣是由工程施工过程中开挖和回填土方等造成的，对沿线产生破坏影响的施工环节主要是变电站、塔基、电缆沟的开挖。弃土弃渣监测根据项目挖方、填方数量及面积，确定项目弃土弃渣量及其组成，弃土渣堆放占地面积、堆渣高度、堆放坡度、坡长和采取的防护措施。③水土保持防治措施情况。监测内容主要为工程措施、植物措施和临时防护措施的进度、数量、质量等。④施工期土壤流失量。土壤流失量的监测是依据施工进度，针对不同地表扰动类型流失特点，对施工期及自然恢复期土壤流失量进行监测，并根据不同地表扰动类型监测土壤流失量。采用的方法包括野外调查、侵蚀沟样方测量等方法，分雨季和非雨季多点位、多频次监测。⑤水土流失防治效果。主要内容为主体工程中具有水土保持功能的设施，新增水土保持设施的实施数量、质量、稳定性和防护效果的情况监测；植物措施成活率、保存率及覆盖度；施工期临时防护措施、堆土拦挡等的稳定性、完好程度和运行情况。

(2)监测方法。①实地调查监测法。采用实地勘测、线路调查、面积量测等方法对地形地貌、城市道路沿线的情况及弃渣处置点的稳定性进行巡视和观察；采用资料分析，结合实地调查对土地扰动面积和程度进行监测；采用查阅设计文件和实地量测，监测建设过程中的挖填方量及弃土弃渣量。②临时监测法。临时监测主要是针对工程施工过程中发生较严重的水土流失突发事件而进行的水土流失监测。一般雨季为监测重点时段，当降雨量达到50 mm/d以上时对现场进行监测，依据工程进度及当地气象、地形地貌、地质等特性确定监测点。③巡查法。监测人员不定期对部分代表线路踏勘，若发现较大的扰动(如新出现堆渣或堆渣消失、开挖面采取了防护措施、填筑面采取了拦挡等)或流失现象(如开挖路面、堆渣产生的重力侵蚀)，及时做好监测记录。

3 水土保持监测结果

3.1 防治责任范围

通过现场调查监测，该项目实际建设期防治责任范围为2.32 hm2。实际建设期防治责任范围较方案设计值减少了0.05 hm2，主要是由于施工中尽量避免了占用过多现有道路资源，将电缆沟及管群施工过程中的临时占地、临时堆土都尽量控制在较小的范围内，加上施工工序优化、施工队伍的水土保持意识提高，在施工过程中采取了一定的水土保持防护措施，所以实际的防治责任范围比设计值有所减少。

3.2 弃土弃渣量

变电站工程因扰动地表和临时堆土而产生的水土流失量较小，场地内挖填基本能够实现平衡；线路路径对环境的破坏呈点状分布，单基扰动面积小，施工过程中电缆沟开挖产生的弃土可满足变电站回填用土，剩余少量土方及建筑垃圾，按照城市建筑垃圾管理规定运至垃圾填埋场处理。本项目产生土石方在运输过程中采用封闭斗车运送，严禁沿途丢撒；回填及时，减少了临时堆放时间；对于不能及时回填的临时堆土采取了临时防护措施，减少水土流失。线路工程土石方主要来自管群、电缆沟及工作井基础开挖，具有沿线分布的特点。根据实际监测，本工程总挖方32 852 m3，总填方2 450 m3，总弃渣量30 402 m3。

3.3 土壤流失量

电缆线路工程在运行期无开挖、弃土等建设活动，对水土流失无不利影响，造成的水土流失主要集中在施工期，通过监测数据计算得出，施工期土壤流失量为14.360 5 t(见表2)。由于球场路变电站位于地下，占地面积很小且运行期地表基本被建筑物覆盖或硬化，少量空地已铺碎石地坪，因此变电站工程在运行期不存在土壤流失。

表2 施工期土壤流失量

3.4 水土流失防治措施

该项目施工期为2010年7月至2011年1月，大部分时间处于雨季，为防止施工开挖造成严重的水土流失，在施工过程中特别是雨天采取了一系列临时拦挡措施。通过现场调查，结合施工相关资料及监理资料等统计得出，在施工过程中实际采取的临时防护措施为建设沉沙池2个，填筑和拆除袋装土3 530 m3，铺塑料布5 400 m2，挖临时排水沟100 m。

3.5 水土流失防治效果

(1)扰动土地整治率。扰动土地整治率为水土流失防治责任范围内水土保持措施面积、永久建筑物面积之和与工程实际扰动地表面积之比。本工程共扰动地表面积1.81 hm2，永久建筑物面积1.809 8 hm2。扰动土地治理率达到99.98%。

(2)水土流失治理度。变电站位于地下，占地面积很小，且地表基本为建筑物覆盖或硬化，少量空地已铺碎石地坪。电缆线路沿城市道路走线，施工完毕后地表硬化，扰动面积内主要为临时防护措施，施工完毕后拆除，不再有水土流失面积需要治理，因此水土流失总治理度不予计算。

(3)拦渣率与弃渣利用率。总弃渣量为30 402 m3，通过水土保持措施规划，对弃渣处置点进行拦挡、排水、坡面防护，有效防止了弃渣的流失，施工过程中的运输掉渣等通过加强施工管理和优化设计减少了抛撒，拦挡弃土量为29 793 m3，拦渣率达到98%。

(4)土壤流失控制比。土壤流失控制比为项目建设区内，容许土壤流失强度与治理后土壤流失强度之比。本项目完工后，电缆线路区各扰动地表采取路面硬化的措施，变电站区采取了碎石地坪等硬化措施，使各扰动区域基本没有土壤流失。

(5)林草植被恢复率及覆盖度。该项目的变电站位于地下，占地面积很小，且运行期地表基本被建筑物覆盖或硬化，少量空地已铺碎石地坪，不需要采取新的植物措施。电缆线路沿城市道路走线，施工完毕后地表硬化，恢复交通，无植物措施，因此林草植被恢复率和覆盖率不予计算。

4 结语

本工程在水土保持防治措施实施后，运行初期各扰动类型侵蚀模数比施工阶段明显降低，土壤流失量明显减少，水土保持各项措施发挥了很好的防治效果。从防治效果来看，在水土保持防治措施实施后，防治责任范围内拦渣率达到了98%，扰动土地整治率达到99.98%。由于变电站采用地下布置，地表按照供电大厦总体规划，采取硬化措施，电缆线路区施工完毕后全部恢复硬化路面，因此不再有水土流失面积需要治理，水土流失治理度不予计算，且各扰动区域基本没有土壤侵蚀，水土流失防治标准符合预期防治目标要求。

通过对球场路(供电大厦)110 kV输变电工程水土保持监测及防治效果进行分析，为今后城区道路沿线输变电工程水土保持工作积累了经验：

(1)合理配置水保措施，提高其科技含量。水土保持措施的实施要从社会、生态与经济效益方面考虑，加强治理成果的管理和维护。

(2)沿用主体工程质量保证体系，强化施工管理。水土保持各项措施直接沿用主体工程的质量保证体系，并以工程计量、价款支付等手段作为辅助，对做好工艺控制和工序质量自检工作有很好作用，可确保工程质量，实现设计目的。

(3)现代化的工程施工，是减少和控制水土流失的有效方法。在主体工程建设过程中，及时调整优化施工布置、工序、方法，按照水土保持方案的防治责任范围，严格控制施工扰动面积，在施工中采用现代化机械设备，使施工扰动地表面积大大减少，从而有效地控制了施工过程中因扰动地表而产生的土壤流失量。

[1] 谢松良，吴兴中.我国水土保持监测工作的现状及问题[J].水土保持通报，2009，29(2):58-61.

[2] SL 277—2002，水土保持监测技术规程[S].

[3] 李智广.开发建设项目水土保持监测[M].北京:中国水利水电出版社，2008:2-10.

[4] 赵爱军.湖北水土保持监测工作探索与实践[J].中国水土保持，2009(5):8-9.

[5] 游翔.开发建设项目水土保持监测之我见[J].中国水土保持科学，2008(6):86-87.

[6] 吴永红.线形开发建设项目水土保持监测技术[J].水土保持通报，2003，23(4):33-35.

[7] 吴晓，吴宜进.湖北省城区输变电工程水土保持监测实践与分析——以武汉戴家湖110 kV输变电工程为例[J].人民长江，2011，42(2):98-101.

[8] 丁琦.开发建设项目水土流失监测点布设研究[D].西安：西北大学，2008：6.