陕京天然气管道水土流失预测及防治对策

周晓飞

陕京天然气管道水土流失预测及防治对策

周晓飞

（陕西省安塞县水土保持工作队，陕西安塞717400）

通过分析陕京天然气干线及穿越安塞段情况，从扰动地表、弃渣（砂、石、土）场设置等方面对可能造成的水土流失进行了预测，并根据黄土高原与平原两种不同地理环境，从工程、植物、临时措施三方面，提出陕京天然气管线水土流失防治措施，可供情况相近地区进行参考。

天然气；管道建设；水土流失；预测；防治；对策

1 概况

陕京天然气干线起自陕西省安塞县，途经陕西、内蒙、河北、北京共4、市、自治区，总体走向为：延安市安塞县首站-鄂尔多斯市鄂尔多斯压气站-呼和浩特市托克托压气站-乌兰察布市乌兰察布分输压气站、兴和分输站-张家口市张家口分输压气站-北京市延庆分输站、高丽营末站，线路实长为1083km，涉及27个县市区。干线管道从南向北、从西向东横跨了我国陕北和华北广大地区。

2 干线安塞段水文地质状况及水土保持现状

2.1 水文地质状况

管线在安塞途经区域属半湿润、半干旱自然条件下较优越的地区，项目区土壤以风沙土、黄绵土、栗钙土、褐土和潮土为主。多年平均降雨量372.3 mm～571.9 mm，多年平均蒸发量1190 mm～2256 mm，无霜期130～192天，年平均风速2.5～4.8 m/s。区内植被类型单一，主要建群植物有：小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿、艾蒿、本氏针茅、白草、沙葱、沙蓬、柠条锦鸡儿及蒿类等。

本工程管线跨度大，沿线经过的低山和丘陵区，地势起伏，局部地形破碎。根据本工程地质灾害评价报告和初勘报告，本工程沿线可能发生的地质灾害有风蚀沙埋、滑坡、崩塌、泥石流、高烈度地震区内的砂土液化等。工程在安塞段，为土石山区，出露地层以风积沙、黄土、砂卵砾石等第四系沉积物及石灰岩、花岗岩、变质岩和砂泥岩等为主，区内水土流失类型复杂多样，有水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀等类型，水土流失强度属中度流失，侵蚀模数为9800 t/km2·a。

2.2 项目区水土保持现状

安塞县是黄河中上游水土流失最严重的地区之一。建国后，安塞县坚持不懈地开展天然林保护、退耕还林还草工程等，使得全县林木覆盖率达到30%以上，固定和半固定沙地已占到沙地总面积的86%，实现了区域性的荒漠化逆转，初步治理水土流失面积0.15万km2，占水土流失面积的58.18%，年入黄泥沙量减少为2.90亿t。本项目所经区域大多是水土流失较为严重的地区，当地政府和人民群众在防治水土流失过程中积累和创造了丰富经验，取得了适合当地条件的防风固沙、山地丘陵综合治理、小流域综合治理等防止水土流失治理成果。

3 水土流失预测分析

3.1 扰动地表、损坏水土保持设施预测

根据主体工程初步设计报告和现场勘察，项目建设过程中损坏原地貌、植被主要由于管线作业带和施工场地内大量土石方工程的开挖回填、施工便道开挖填筑、工艺站场平整、弃渣场压埋等建设扰动活动。经计算，陕京天然气干线输气管道工程建设占压、扰动、损坏地表面积为3431.47 hm2，其中占压、扰动旱地1559.04 hm2、沙地605.12 hm2、林地815.55 hm2、灌木林79.18 hm2、草地281.31 hm2。其中陕西省安塞县142.21 hm2。

3.2 弃渣量预测

本工程土石方开挖总量1972.79万m3，回填方总量1828.7万m3，弃方量144.09万m3。在144.09万m3弃方量中，管沟回填余方（表层熟土）127.87万m3，站场余方1.16万m3，山体隧道穿越弃渣7.25 m3，河道定向钻穿越产生的7.81万m3。管沟回填余方（表层熟土）127.87万m3，就近调出4.62万m3，用于安塞、托克托、乌兰察布、张家口、延庆站压气站的场地回填，剩余部分及站场余方结合土地整治均匀回覆在管沟上厚20～25 cm，就可全部利用。山体隧道穿越弃渣7.25万m3，设置专门的弃渣场堆存。河道定向钻穿越产生的7.81万m3，就地深埋处理。

3.3 水土流失量预测

水土流失预测时段分为建设期（施工准备期和施工期）和自然恢复期二个时段。建设期从项目施工准备期到施工结束；自然恢复期根据项目区所处的地貌类型和气候特点，确定鄂尔多斯高原、土默川平原地区按3年计，阴山燕山山地和华北平原区按2年计。项目区水土流失成因复杂、类型多样，本方案采取实地调查法、引用资料法、类比实测法相结合的方法，进行水土流失强度和水土流失量预测。经预测，其面积是1688.36 hm2，施工扰动前、后土壤侵蚀模数，以及预测时段的基础上，预测项目建设可能造成的水土流失量为91.77万m3，新增水土流失量51.45万t，其中施工期新增32.93万t，自然恢复期新增18.52万t。

4 水土保持措施布设

管线在安塞主要经过黄土高原和平原区，按防治分区和措施类型防治措施布设如下：

4.1 黄土高原防治区

4.1.1 工程措施

管道沿黄土梁峁敷设时，结合管沟夯实回填，将作业带整治成隔坡梯田或水平台地；在作业带上方布置坡面截排水沟；布置填土草袋护坡措施。管道穿越黄土冲沟时，在沟头布设沟头防护工程，下游布设土石谷坊，控制沟岸扩张、沟头前进、沟底下切。管道采用顶管或顶箱涵穿越铁路后，对挖损的道路排水沟进行恢复。在站场周边布置排水沟拦截来水，在站场内布设雨水集蓄利用工程，集蓄的雨水可用于洒水降尘和浇灌草地。对施工道路路面3.5 m范围内采取砾石压盖措施，路基在沙质边坡及坡脚以外10 m范围内布置沙障固沙工程。对各类临时占地可恢复的地类，待施工结束后进行土地整治，恢复原

图1 沿等高线敷设时管线作业带整治成水平台地示意图

管道在黄土丘陵坡面顺坡或斜向敷设时，结合管沟回填，将作业带沿管道敷设方向修成隔坡台地，后用表土覆盖，成为林草用地。隔坡台地地面坡度15°～25°时，田面宽5 m～10 m，斜坡宽15 m～20 m。黄土丘陵坡面整地工程量见表1，坡面整地工程典型设计见图1。管道顶面埋置在田面下不小于1.0 m的深。

除梯田整治外，工程措施还有布设草方格、浆砌石等，具体建设内容工程量按类型统计如下：布设草方格沙障固沙面积803.30 hm2、1867.33万延米；作业带坡面整地（梯田和隔坡梯田）47.28 hm2；填土草袋护坡3250 m，填土草袋27300 m3；浆砌石护岸768m，浆砌石工程量4959 m3；土谷坊3085 m/205座；输气站场雨水集蓄利用工程1处；砾石压盖路面51.56 hm2；整土地利用类型。

(1)坡面整地工程：管道在黄土梁峁坡沿等高线（横坡）敷设且地面坡度在15°以下时，结合管沟回填，将管道作业带分段平整成水平台地，再覆盖前期剥离的表层熟土，恢复成林草用地。沿等高线敷设时管线作业带整治成水平台地见图1。

图1中：θ为原地面坡度，（°）；α为田坎坡度，（°）；H为田坎高度，m；H=Bxsinθ；Bx为原坡面斜宽，m；Bx=Hcosθ；b为田坎占地宽，m。b=Hcota；Bm为田面毛宽，m；Bm=Hcota；B为田面净宽，m；B=Bm-b=H(cotθ-cota)

当挖填方相等时，梯田挖方和填方量按下式计算：治各类土地465.44 hm2，回覆表土721934 m3。

表1 管道沿黄土丘陵坡面敷设时作业带整地工程量表

4.1.2 植物措施

对作业带管沟上方10 m宽范围内撒播草籽恢复植被、管沟两侧区域除管线经过的库不齐沙漠区域（流动沙丘区）种草外，其他区域采取造林种草措施恢复植被；对站场空闲地及站场道路进行绿化；施工便道临时占地种草恢复植被；供电工程的塔基区、牵张场等扰动区域人工种草恢复植被。本区植物措施工程量按类型统计如下：本区布设植物措施面积949.85hm2，共用各类乔灌苗木1227.78万株、草籽47004 kg。其中绿化面积0.94 hm2，栽植乔木苗953株；恢复植被面积948.91 hm2。

4.1.3 临时措施

对各工程区剥离的表土，以及管沟开挖、顶管穿越顶出土、建筑物基础开挖等产生的临时土方采取集中堆放，并用彩钢板、编织袋装土挡墙、防尘网等加以拦挡和保护。管道穿越有常流水的河道采取土石围堰和导流渠进行施工导流，管道敷设完成后应及时拆除围堰并将拆除土料运回原处回填管沟。在站场阀室及其临时堆土周边布置临时土质排水沟，在排水沟末端布置临时沉沙池。本区剥离和保护表层熟土21.46万m2；彩钢板拦挡16366 m；编织袋装土临时挡墙39656 m2；防尘网苫盖面积531.49 hm2；河道大开挖穿越修筑、拆除土石围堰5784 m，填筑土石料3.47万m3，开引导流渠2315 m；修筑临时土质排水沟1230 m；布设大小临时沉沙池9个。

4.2 平原防治区

4.2.1 工程措施

管道作业带穿越工程施工场地、站场阀室、施工便道、供电工程等施工完成后进行土地整治，覆盖表层熟土，恢复原土地利用类型；施工道路路面3.5 m范围内砾石压盖，对挖损的沟渠、道路排水沟等按原标准进行修复；站场阀室周边布设排水沟。本区布设工程措施的工程量如下：整治各类土地390.93 hm2，回覆表土26.43万m3；浆砌石护岸459 m，浆砌石工程量1521 m3；砾石压盖路面0.57 hm2，修复土质沟渠135 m。

4.2.2 植物措施

管道作业带上方10m范围内人工种草、管沟两侧造林种草恢复植被；对站场空闲地植树种草、站场道路栽植行道树进行绿化；施工道路两侧扰动区域人工种草恢复植被。本区布设植物措施工程量按类型统计如下：布设植物措施面积43.33 hm2，共用乔灌苗木16.64万株、草籽2840 kg。其中绿化面积0.60 hm2，栽植乔木苗288株；植被恢复面积42.73 hm2。

4.2.3 临时措施

对各防治分区临时占地范围内耕地、林草地等区域进行表土剥离和保护，并集中堆放，加以盖护。本区布设临时措施工程量按类型统计如下：剥离表层熟土28.07万m3；编织袋装土临时挡墙19638 m3、彩钢板拦挡长度3223 m、面积7690 m2、防尘网苫盖173.36 hm2。

5 结论

陕京天然气干线建设过程中，存在大规模的管沟开挖回填、场地清理、道路修建和渣土弃置等活动，为了预防和治理工程建设过程中产生的新增水土流失，保护和合理利用水土资源，改善生态环境，通过分析水土流失量，提出科学的工程措施、植物措施和临时措施，可以有效地降低区域生态恶化的风险，建议尽早实施。

S157.1

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1673-9000（2017）02-0136-03

2016-12-11

周晓飞，（1979-），男，陕西延安人，工程师，主要从事水土保持工作。