任建锋，陈连波，梅震伟，沙 龙

鲁中地区输气管道工程水土保持方案编制探讨

任建锋，陈连波，梅震伟，沙 龙

(滨州市水利局，山东 滨州 256600)

水土保持；方案编制；输气管道工程；鲁中地区

为了探讨我国北方土石山区线性开发建设项目水土保持方案设计，以鲁中地区山东天然气管网淄博支线工程水土保持方案为实例，分析了该输气管道工程引发水土流失的环节，预测了建设期间输气管道工程的水土流失状况，并根据综合预测结果、区域水土流失特点及输气管道施工特点等明确了水土流失防治分区，制定了不同防治分区的防治措施，为输气管道类线性建设工程水土流失防治和生态环境保护提供了一定的科学依据。

随着我国经济社会的快速发展和对能源需求的增加，油气管道建设步伐逐渐加快。在输气管道建设中，管沟挖填对地表植被破坏极大，加剧了区域水土流失，尤其是跨越多种地貌类型的情况，其水土流失防治重点不尽相同。针对输气管道工程水土流失危害特点和规律，编制水土保持方案，有针对性地提出水土保持措施体系，有效防治水土流失，对于保护水土资源及改善项目区生态环境至关重要[1]。鲁中地区处于北方土石山区腹地，区域自然环境的复杂性、生态系统的脆弱性、经济发展的边缘性在北方土石山区都有典型性和代表性。本文以该地区山东天然气管网淄博支线为例对输气管道类线性建设项目水土保持方案编制进行探讨，以期为类似项目的水土保持方案编制提供借鉴。

1 项目及项目区概况

1.1 项目概况

山东天然气管网淄博支线位于鲁中地区淄博市境内，等级为大型，线路总体呈南北走向，全长100 km，全线采用地下沟埋方式。工程主要建设内容为管道工程、穿越工程、站场工程、截断阀室工程等。全线共穿越河流23次1 075 m，公路85处2 334 m，铁路3处270 m。设置站场3座、截断阀室4座，新建临时道路13.88 km、施工场地6处。工程总占地173.45 hm2，其中永久占地仅为2.80 hm2。开挖土石方95.05万m3，填筑土石方47.82万m3，外借土方6.48万m3，废弃方53.71万m3，其中待回填的剥离表层土50.14万m3。工程总投资4.1亿元，其中土建投资0.65亿元。工程于2011年2月开工，2011年9月全线投产。

1.2 项目区概况

管道沿途地貌类型为平原、丘陵和低山，所在流域为小清河流域，地处暖温带大陆性季风气候区。项目区年均气温13.9℃，年均降水量625.8 mm，降水主要集中在6—9月，期间降水量约占全年的70%。年均蒸发量1 023 mm，年均相对湿度68%，年均风速2.7 m/s，全年主导风向为ENE。土壤为棕壤土和褐土等类型，植被属暖温带落叶阔叶类，项目区林草植被覆盖率约为13%。

2 水土流失特点

本工程具有线路里程长、跨越地貌类型多、临时占地比重大等特点，工程沿线水土流失特点如下：

(1)工程沿线跨越平原、丘陵、低山等地貌类型，导致施工工艺多变，水土流失形式多样，表现为面蚀和沟蚀等多种侵蚀形式并存，且区域间变化较大。

(2)工程建设期间，管道工程挖方破坏地表及植被，造成地表裸露或半裸露，增加水力侵蚀的物质来源，填方产生的填筑面疏松多孔，遇暴雨等不利天气条件，极易形成面蚀、沟蚀。大开挖、顶管等穿越工程，不仅在基坑开挖区域产生临时性堆土的点状侵蚀，而且沿线路延伸方向，水土流失呈线性分布。站场、截断阀室由于建(构)筑物基础开挖而出现新的开挖面，会造成基坑开挖坡面的冲刷和基坑底部泥土淤积。

(3)施工结束后，水土保持措施体系功能的完全发挥需要2年左右的时间，在此期间，受大风、降雨等因素影响，仍会造成一定的水土流失。

3 水土流失与防治现状

3.1 水土流失现状

项目区土壤侵蚀类型主要为水力侵蚀，侵蚀强度为轻度，侵蚀形式以坡面面蚀为主，并伴有一定的细沟侵蚀。项目所在平原区域、丘陵区域、低山区域土壤侵蚀模数背景值分别为700、1 600、2 400 t/(km2·a)。

3.2 水土流失诱因

(1)地形地貌。本工程横跨丘陵、低山地貌类型，具备了有利于侵蚀发生发展的地形地貌条件；地表交通道路纵横交错，局部松散的地表物质、稀疏的地表覆盖物为水土流失的产生提供了基础条件。

(2)气候。降水量主要集中在6—9月，期间降水量约占全年的70%。降水历时短，强度大，汇流时间短，洪峰流量大，极易造成暴发性的水土流失，在植被较差地段易发生严重水土流失。

(3)工程建设。建设项目的开发导致地形地貌的改变和植被的破坏，特别是弃土、弃渣及临时性堆土，抗蚀能力差，导致水土流失加剧。

3.3 防治经验借鉴

通过对已建输气管道项目的调查，以下水土保持设计经验可供借鉴：①施工过程加强临时防护措施，如修建临时排水沟，临时堆土采用编织袋装土防护，或用密目防尘网进行苫盖等。②管道工程敷设后采取土地整治、林草恢复等防护措施。③穿越工程采取浆砌石护岸、土地整治、林草恢复等防护措施。④站场周边布设排水沟，站场内采取乔灌草综合植物防护措施。⑤适宜栽植的植物有毛白杨、侧柏、紫穗槐、早熟禾。

4 水土保持措施体系构建

4.1 防治责任范围及防治分区

水土流失防治责任范围218.13 hm2，其中项目建设区173.45 hm2、直接影响区44.68 hm2。直接影响区范围采用类比分析法确定，即类比其他已建的输气管道工程确定直接影响区范围。

水土流失防治分区采取二级分区法，即按地貌类型划分一级分区，在一级分区内按工程建设内容结合水土流失特点划分二级分区。本工程水土流失防治分区按照地貌类型划分为平原、丘陵、低山共3个一级水土流失防治分区，在此基础上进一步划分为管道工程、穿越工程、站场工程、截断阀室工程、施工便道、施工生产生活等6个二级水土流失防治分区。

4.2 水土流失预测

进行水土流失预测时，充分考虑不同建设区域的水土流失特点，采取分区域预估。对开发建设项目可能造成的水土流失形式、危害和水土流失量进行预测，为水土保持措施布局提供依据[2]。通过数学模型、经验公式、类比分析等方法[3]计算出本工程扰动原地貌、损坏土地和植被面积173.45 hm2；产生水土流失总量1.60万t，其中新增水土流失量0.86万t。施工期新增水土流失量占工程新增水土流失总量的86.49%(图1)，施工期是本工程水土流失的重点防治时段；管道工程防治区是本工程水土流失的重点防治区域(图2)。

图1 不同预测时段新增水土流失量比例

图2 各防治分区新增水土流失量比例

4.3 水土流失防治目标及防治措施

4.3.1 防治目标

本项目执行建设类项目水土流失防治二级标准，按照地形、降水、土壤侵蚀强度等对防治目标进行了修正。本工程采取的水土流失综合防治目标见表1。

4.3.2 防治措施

4.3.2.1 工程措施

工程建设期水土流失防治措施布局见表2。

表1 工程设计水平年水土流失防治目标

注：“*”为加权平均所得。

表2 工程建设期水土流失防治措施总体布局

(1)由于表层土腐殖质含量较高，占用的原地类为耕地、林地、园地等，需要在施工前对表土进行剥离、收集、保存，作为后期绿化或复耕土料。

(2)管道工程途经丘陵区、低山区时，在陡坡和陡坎段管沟内每隔一定距离做一道垂直截水墙；平行或斜交于等高线时，在敷管上游开挖截水沟，且对不稳定土体采用挡土墙防护。

(3)完善各站场区、截断阀室区域排水措施。

(4)穿越工程在大开挖穿越河流处，采用砌石护岸来修复被破坏的原硬化河岸。

(5)施工结束后，各分区进行整地处理，按照表层土清理—施有机肥—深耕等步骤进行，整治深度约0.3 m，以便为后期复耕或植被恢复创造良好的地力条件。

4.3.2.2 植物措施

(1)植物选择。植被建设工程是开发建设项目水土保持方案设计的重要部分[4]，植物选择应按照“因地制宜、因害设防、适地适树”的原则，结合《石油、天然气管道保护条例》规定，管道中心线两侧宽5.0 m范围内不得种植深根性植物，宜选择抗逆性较强、易于管理的乡土植物或已经适应当地环境的植物品种[5]，项目各防治区树草种选择见表3。

(2)栽植方式。 ①管道工程、 穿越工程区栽植灌木、撒播草籽。灌木采用带状种植，相邻栽植点间呈品字形配置，管道工程区每公里种植1种灌木，沿线交替配置不同灌木，改善沿线景观；穿越工程区沿穿越方向两侧各种植1种灌木，沿穿越走向交替配置不同灌木林带。在灌木栽植区均匀混播草籽。②站场工程区，按照新增用地的15%进行绿化设计，采取乔灌草混合配置。③截断阀室工程区、施工便道区、施工生产生活区，混播高羊茅和早熟禾草籽以恢复植被。

表3 项目各防治区树草种选择

4.3.2.3 临时措施

(1)临时堆土存放时间较长，土壤结构疏松，易受侵蚀，应布设临时挡护措施。临时堆土高度应控制在3 m以内，边坡1∶1～1∶1.5，堆土坡脚挡土袋宽和高均为0.5 m，堆砌时应相互咬合、搭接，对临时堆土裸露部分、施工生产生活防治区土料等周转性材料采用密目防尘网苫盖。

(2)管道工程区、穿越工程区、施工便道区临时堆土一侧，施工生产生活区场内道路一侧布设临时排水沟，采用梯形断面，底宽0.4 m、深0.4 m；施工生产生活区在施工场地最外围修建排水沟顺接工程，顺接至周边沟渠。

4.4 水土保持效益分析

通过方案实施，本工程扰动土地整治率达96%，水土流失总治理度达96%，土壤流失控制比达1.0，拦渣率达91.69%，林草植被恢复率达96%，林草覆盖率达17%，均达到方案设定的水土流失防治目标。本工程水土流失影响指数(SWII)为0.224 8，低于相关研究调查分析的输气管道的SWII指数平均值0.291 7[6]，根据水土保持损益分析，工程可行。

5 结 语

本工程符合水土保持相关法律法规和技术规范要求，不存在绝对限制性因素，水土保持方案实施后，将有利于改善沿线生态环境。输气管道跨越不同地貌类型，在水土保持方案编制中，将水土保持标准、规范与行业工程实际情况紧密结合，在水土保持措施设置上考虑了防治措施的差异性，有针对性地采取措施进行防护，避免不同的分区采取同一种措施。水土保持方案编制作为输气管道工程环境保护的重要一环，应予以充分重视，最终达到促进经济、社会协调发展的目的。

[1] 魏飒，郭永晨，白鹤岭，等.河北坝上风电项目水土保持方案编制相关问题探讨[J].中国水土保持，2011(4)：33-34.

[2] 胡玉平，王慧觉，李思悦，等.高速公路建设项目水土流失预测方法研究[J].交通环保，2003，24(5)：18-20.

[3] 许永长，刘俊民.黄土高原公路建设中的水土流失成因及预估研究[J].水利与建筑工程学报，2009，7(4)：50-53.

[4] 曾冬梅，张蕾，江晓锐.公路工程主体工程设计与水土保持方案相结合初探[J].中国水土保持，2011(9)：9-11.

[5] 刘佳丽，许飞进，舒琦雯，等.从景观规划设计角度探讨水土保持方案植被建设工程的设计[J].中国水土保持，2009(8)：20-21.

[6] 姜德文.开发建设项目水土保持损益分析研究[M].北京：中国水利水电出版社，2008：124.

(责任编辑 孙占锋)

S157.2

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1000-0941(2017)09-0022-04

任建锋(1973—)，男，山东滨州市人，工程师，双学士，从事水土保持和水生态建设研究工作。

2017-05-10