楚雄至攀枝花天然氣管道工程水土流失防治研究
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摘 要：天然氣管道工程建設對推動國民經濟持續發展具有重要戰略意義，但建設過程中會造成工程區內植被破壞，產生大量水土流失，制約區域經濟可持續發展。本文以楚雄至攀枝花天然氣管道工程（下文中簡稱為“楚攀管道工程”）為例，分析了天然氣管道工程的水土流失特點及潛在水土流失危害，研究提出了河谷階地區和中低山區天然氣管道工程的水土流失防治措施體系和施工工藝;同時，對天然氣管道工程的水土流失防治提出了一點思考。在相同地貌類型區域，研究成果對于建設此類工程時的水土流失防治工作具有重要的參考價值和指導意義。
關鍵詞：管道工程;施工工藝;水土流失;防治措施體系
中圖分類號：S157.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）10-0095-03
天然氣是重要的清潔能源，通過管道運輸天然氣的方式具有一次性投資少、運輸量大、運輸成本低和安全性高等特點[1]。然而，天然氣管道工程建設將嚴重破壞工程沿線原有的地形、地貌和植被，尤其會加重管道沿線區域的水土流失，導致生態系統嚴重退化的潛在風險[2-4]。因此，分析管道工程建設造成水土流失特點并探討其水土流失防治措施體系就顯得十分必要[5]。本文以西南土石山區的楚雄至攀枝花天然氣管道工程為案例，對施工工藝和水土流失特點及危害進行了分析和研究，該工程按項目區地貌區劃被分成河谷階地區和中低山區2個一級水土流失類型防治區，根據以上區劃提出針對性較強的水土流失防治措施體系。最終，將水土保持工程經驗，推廣到對于相近地貌條件下的此類項目中。
1 項目概況
1.1 工程規模與特性
楚攀管道工程首站為中緬天然氣管道楚雄分輸站，末站設在攀枝花仁和區;本工程干線管道路基本為由南而北方向，沿途經過云南省楚雄州、四川省攀枝花市。項目工程管道總長185.6km，其中云南省楚雄州管長148km，四川省攀枝花市管長37.6km。工程共設工藝站場1座，維修站1座，設線路閥室4座，4座為監控閥室，8座為監視閥室。全線管道管徑為Φ610mm，設計壓力6.3Mpa。整個工程涉及的跨越合計260處。新建伴行道路66.19km，改擴建道路66.96km，整修地方道路36.05km，施工便道30.93km。
1.2 工程占地及土石方
工程占地467.29hm2，其中永久占地94.04hm2，臨時占地373.25hm2;工程土石方開挖346.18萬m3，借方0.33萬m3，回填247.43萬m3，廢棄99.08萬m3（其中永久棄渣26.99萬m3，剝離表土72.09萬m3）。
1.3 項目區概況
項目全線海拔高度在1000～2102m之間，跨越中低山區、河谷階地區等兩大地貌類型區，沿途地形主要為低山、丘陵、溝谷、谷底，其間穿越龍川江、勐崗河、大河、永定河等河流。項目區所屬的氣候類型為云南省低緯高原季風氣候區及四川省南部亞熱帶季風氣候區，土壤以紅壤、紫色土、燥紅土、棕壤、水稻土為主，植被類型為高原亞熱帶北部常綠闊葉林，其灌木及草類植物主要是非地帶性的植被，包括干熱河谷稀樹灌木草叢及干熱灌草叢，林草覆蓋率為37.9%。
1.4 防治責任范圍及防治分區
項目區水土流失防治責任范圍面積為818.46hm2，其中項目建設區467.29hm2，直接影響區351.17hm2。
按地貌類型，項目區被劃分為河谷階地區和中低山區2個一級水土流失類型防治區。根據工程組成和施工工藝，河谷階地區被細分為管道作業帶區、隧道穿越區、河流穿越區、公路及鐵路穿越區、道路工程區、站場閥室區、棄渣場區、取土場區等8個二級防治區;中低山區被細分為管道作業帶區、河流穿越區、公路及鐵路穿越區、道路工程區、站場閥室區和棄渣場區等6個二級防治區。
2 項目區水土流失特點
2.1 總體特點
?。?）工程為線型工程，擾動區域為管線作業帶區，其造成的水土流失呈線狀分布[6，7];
（2）流失時段相對集中于施工期，尤其是雨季[8]，但高強度的流失區域例如管溝開挖、回填及土石方臨時堆存區域的分布相對不集中[9];
?。?）管道工程作業帶較窄，但線路較長、涉及的穿越次數多，因此單位流失量不大、但流失總量大[9];
?。?）開挖高陡邊坡容易引發崩塌滑坡，因此必須對需開挖的高陡邊坡提前設置擋土墻等防護措施;
?。?）在施工前需對表土進行精準剝離，并在臨時堆存期間設置保護措施，以保護當地珍貴的表土資源;
（6）當地的土壤侵蝕類型往往是以水蝕為主的混合侵蝕，因此需強化水保措施。
2.2 河谷階地
本項目的河谷階地區屬于微度侵蝕區，該防治區與河流相鄰，地勢起伏程度有限，鮮有高陡邊坡，侵蝕類型主要是由河流沖刷造成的輕微水蝕。由于本項目存在隧道、河流、公路及鐵路的低海拔穿越，主體工程設計中設置隧道洞臉、圍堰、頂管及箱涵等，因此水土保持專業需配套包括攔擋及覆蓋的臨時防護措施。
2.3 中低山地
本項目的中低山區屬于輕、中度侵蝕區，海拔為500～3500m，僅涉及小型河流和壩塘，地面徑流規模有限，侵蝕類型以由降水造成的水蝕為主，并伴有風蝕，局部可能存在季節性的凍融侵蝕。此外，本項目還存在河流、公路及鐵路的高陡邊坡穿越，因此，較河谷階地而言，該防治區的水土流失程度會明顯更高。
3 分區防治措施
3.1 河谷階地區
?。?）管道作業帶。新增水保措施包括施工前的剝離表土及臨時排水溝（梯形斷面，底寬0.3m，深0.4m，邊坡1：0.5，下同）;施工結束后的回覆表土，耕地復墾，對占用林草地的恢復植被，恢復及新建排水設施（下同）。
?。?）隧道穿越區。主體工程已考慮隧道洞臉的防護，隧道穿越產生的棄土（石）渣設堆放于專門的棄渣場，防治措施在渣場區專門設計。新增水土保持措施是施工前的表土剝離，施工期間的臨時攔擋及臨時覆蓋（采用彩條布，下同），施工結束后的表土回覆、土地平整及植被恢復。 ?。?）河流穿越區。新增水保措施包括施工前布置圍堰時的河道邊坡防護;施工期間，對臨時土堆采取的臨時攔擋和臨時覆蓋;施工結束后的土地整治和植被恢復。
?。?）公路及鐵路穿越區。新增水保措施包括施工前的表土剝離及臨時覆蓋，施工結束后的表土回覆和耕地復墾。
?。?）道路工程區。新增水保措施包括施工前的表土剝離和臨時苫蓋;施工期間對填方邊坡布置的臨時攔擋及對便道內側布設的臨時排水溝;施工結束后的表土回覆，耕地復墾及按原地貌對占用林草地的恢復植被。
?。?）站場閥室區。新增水保措施包括施工前的表土剝離，臨時攔擋、排水及苫蓋;施工結束后的表土回覆，對閥室周邊的永久排水溝及沉沙池，對閥室周邊開挖回填坡面的植草護坡。
?。?）棄渣場區。新增水保措施包括施工前的表土剝離，對渣場四周的攔擋措施（主要為漿砌石重力擋墻）及截水溝;臨時棄渣結束后，進行土地平整及植被恢復。
（8）取土場區。新增水保措施包括取土前的表土剝離、集中堆放及臨時攔擋和苫蓋等防護;取土過程中，在取土場周邊的臨時排水溝;施工完畢后的表土回覆、土地平整，耕地復墾，對占用林草地的恢復植被。
3.2 中低山區
（1）管道作業帶區。①土地整治。新增水保措施包括施工前的剝離表土、臨時覆蓋，施工結束后的表土回覆。②山地順坡綜合治理措施。當順坡坡度<25°時，施工結束后：若原地貌為梯坪地，則將山地恢復成梯坪地，并恢復田坎與渠道，布置截排水溝;若原地貌為坡耕地，則實施坡改梯等工程;若原地貌為林地，則恢復植被。當坡度>25°時，施工結束后恢復植被。在順坡上游流向管溝的兩側布置臨時排水溝，施工結束后改建成漿砌石排水溝，使之與周邊自然溝道相接。③山地橫坡綜合治理措施。管道沿丘陵、山地敷設時，在平行于等高線的管道作業帶上方布置漿砌石截水溝（規格同河谷階地區）。
?。?）河流穿越區。新增水保措施包括施工前的漿砌石工程護岸，表土剝離、臨時攔擋及覆蓋;施工結束后的表土回覆，耕地復墾，對占用林草地的恢復植被。
?。?）公路及鐵路穿越區。新增水保措施包括施工前的表土剝離、集中堆放，臨時攔擋及覆蓋，施工結束后的表土回覆，耕地復墾，對占用林草地的恢復植被。
?。?）道路工程區。①伴行道路。新增水保措施包括施工前的表土剝離和邊坡的漿砌石截水溝，施工結束后的表土回覆及植被恢復。②施工便道。新增水保措施包括施工前的表土剝離、臨時攔擋及苫蓋，施工期間對填方邊坡布置的臨時攔擋及對便道內側布設的臨時排水溝，施工結束后的表土回覆，耕地復墾，對占用林草地的恢復植被。
（5）站場閥室區。新增水保措施包括施工前的表土剝離、臨時攔擋及苫蓋;施工過程中，閥室周邊的永久排水溝及沉沙池（連接到天然箐溝）、開挖回填坡面的綜合護坡和植草護坡，進站道路坡腳的排水溝（連接到已有的道路排水系統）;施工結束后的表土回覆、土地整治和景觀綠化。
（6）棄渣場區。新增水保措施包括施工期的表土剝離、臨時攔擋及苫蓋等防護，渣場四周的擋渣墻及截排水措施;棄渣結束后的土地平整及植被恢復。
4 對天然氣管道工程水土流失防治的思考
4.1 重點關注的施工過程
在天然氣管道工程中，對地表擾動最大的施工過程是管溝的開挖和棄渣的堆放，產生的水土流失類型主要為面蝕和溝蝕，還有崩塌、滑坡、瀉溜和泥石流等[10]。因此，針對以上兩個過程，需要重點布置防護措施。
4.2 防治工作理論重點
根據徑流調控理論[11]，減少坡面徑流是該類工程水土保持防治工作的關鍵。例如：工程措施中的擋墻、護坡和土地整治等通過改變微小地形，使降雨入滲增加，延緩地表徑流產生，以此減少水土流失量;植物措施中的水平溝整地、魚鱗坑整地、塊狀整地和樹盤整地等通過避免雨滴直接擊打地面，以此減少水土流失量;臨時措施則主要依靠臨時種草、臨時排水溝等措施來避免施工期間暴雨對管道開挖回填裸露面的沖刷或阻止地面徑流的快速形成[11]。近年來，由聚丙烯為原料制成的生態帶結構被引入水土保持治理工作中[12]。
5 結語
我國管道運輸工程建設較發達國家還有很大差距[13]，未來市場廣闊，潛力巨大。然而，根據估算，每建設1公里的管道將新增水土流失量355噸[7]，因此管道工程建設中科學、合理的水土流失防治措施迫在眉睫。本文以楚雄至攀枝花天然氣管道工程為例，對管道工程建設施工工藝進行了詳細的介紹，分析了施工過程中可能造成水土流失的特點，并結合項目區地形地貌，提出了針對性的防治措施體系。筆者認為，要防治管道工程建設造成的水土流失，首先應合理安排施工工期，充分運用探索新手段新技術，減少工程施工擾動面;然后因地制宜、因害設防，布設水土流失防治措施，做到“措施到點，措施到時”;最后必須做好工程施工管理，確保水土保持措施實施，將“三同時”制度落到實處。
參考文獻
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