沿海输气管线项目水土保持土壤流失量预测分析_单志学.pdf

：沿沿海海输输气气管管线线项项目目水水土土保保持持土土壤壤流流失失量量预预测测分分析析单志学（河北省承德水文勘测研究中心，河北 承德）摘要根据河北省十三五规划，河北省继续推进煤改气项目，保障县县通管道天然气的目标。沿海输气管线沧州段工程建成后，其下游市场将覆盖沧州市区、渤海新区、黄骅、海兴县、盐山县、孟村自治区、沧县、青县等县（区），是河北省县县通气工程的重要一环，该工程的建设可以改善上述地区的供气现状。本文研究沿海输气管线项目水土保持土壤流失量预测分析对相应确定本工程的水土保持监测重点为直埋敷设管道区、明挖穿越河流区具有重要参考意义。虽然工程建设存在着损坏原地貌、临时堆土等可能造成水土流失的不利因素，但通过制定科学的施工方案，采取相应的对策措施，对可能造成的水土流失进行积极有效的防治，是可以减少因工程建设所引起的水土流失及其带来的不利影响。关键词沿海输气管线项目；水土保持；土壤流失量预测中图分类号 文献标识码文章编号 （）收稿日期 作者简介单志学（），男，河北承德人，高级工程师，主要从事水文学及水资源方面工作。项目概况沿海输气管线沧州段工程项目位于沧州市渤海新区、黄骅市、沧县、河间市、肃宁县等县（市、区）境内。管线总体为自东向西走向，管道线路包括一条干线及两条联络线，干线管道根据输气方向分为干线东段及干线西段，干线东段起自沧县的沧州分输站，终点至黄骅市南排河末站；干线西段起自沧县的沧州分输站，终点至肃宁县的师素分输站；联络线一起自蒙西管道的黄骅末站，终点至本工程的黄骅分输站；联络线二起自师素分输站，终点至冀中十县管网管道。新建管道全长约 。项目地理位置见图。图 项目位置图土石方平衡 表土本工程清表土主要集中在站场阀室区、管道作业带管沟开挖区域、顶管及定向钻开挖范围内进行单独清表。站场阀室围墙内部全部进行清表，清表面积 ；直埋敷设管道区对管沟开挖区进行清表，清表面积 ，临时堆土区和施工作业区不再进行清表，通过采取铺垫方式保护表土；采取顶管穿越公路铁路区对施工区内的顶进坑和接收坑开挖面进行清表，清表面积 ；对定向钻穿越公路施工区定向钻出入土点作业面进行清表，清表面积 ；对采取定向钻穿越河流渠道区施工区定向钻出入土点作业面进行清表，清表面积 ；合计清表面积 ，清表厚度平均为 ，合计清表量 万，清表土在施工后期用于施工场地回铺利用复耕。表 表土平衡及流向表自然方 万 项目区剥离面积 厚度 剥离量 万 回覆量 万 站场阀室区 直埋敷设管道区 公路铁路穿越区河流渠道穿越区顶管 定向钻 定向钻 合计 土石方本工程挖填方总量为 万，其中开挖量 万，回填量 万，含清表土 万，回填方均利用项目区开挖土方，借方 万，借方通过外购土解决，下阶段施工单位与正规的土方公司签订外购土协议，弃方 万，根据定向钻施工工艺，弃方为定向钻施工产生的泥浆，施工中泥浆主要成分为膨润土和少量添加剂、，呈弱碱性，根据环保部门意见，项目施工过程中废泥浆经调解固化后运至当地环保部门指定地点。工程土石方平衡见表，土石方流向框图见图。站场阀室区本项目沿线设 座站场和 座阀室，其中南排河末站现状为鱼塘，地面高程在 之间，设计地面高程 ；河间分输站现状为池塘，地面高程在 之间，设计地面高程 ，填方量相对较大。年 月第 卷 第 期 地下水o ，o.设备基础及场地平整开挖方量 万（包括清表土 万），回填量 万，利用站场挖方 万，利用外购土方 万。直埋敷设管道区管道作业带管沟挖开挖土方临时堆放在管沟一侧，管道敷设后回填管沟，场地平整恢复原貌。管沟开挖方量 万，回填量 万，其中清表土 万，利用站场阀室清表土 万。公路铁路穿越区该区土方包括顶管施工工作坑开挖及管内土方、开挖穿越公路管沟开挖回填土方以及定向钻穿越产生的泥浆。公路铁路穿越总开挖方量 万（包括清表土 万），回填量 万，弃方 万，弃方为定向钻施工产生的泥浆。河流渠道穿越区该区土方主要为定向钻穿越产生的泥浆和出入土点开挖土方。河道穿越总开挖方量 万（包括清表土 万、泥浆 万），回填量 万，弃方 万，弃方为定向钻施工产生的泥浆。施工便道区项目施工设置的施工便道大部分直接对现状地面铺设苫布压实作为施工便道，不再进行场地平整。东段沿海水域区域需新建施工便道，需利用外购土方进行填筑，填方量 万，通过外购解决。施工生产区项目施工设置的临时堆管场直接将管道堆放在堆管区，不需进行场地平整。图 土石方流向图（单位：万）土石方平衡评价 表土剥离分析评价项目施工过程中对管沟开挖及顶管定向钻开挖区进行表土剥离，清表量 万，分开堆放表土与下层生土，管沟回填时先填筑生土，后覆表土，有利于复垦，认为本项目采取清表措施符合水保要求。土方平衡分析评价项目建设过程中挖填方总量 万，其中开挖量 万，回填量 万，回填方均利用项目区开挖土方，借方 万，借方通过外购解决，弃方 万，根据环评批复意见，泥浆经调解固化后运至当地环保部门指定地点。工程挖土方全部用于内部回填，东段大面积水域段管线新建施工便道施工便道，南排河末站现状为鱼塘，河间分输站现状为池塘需大量土方回填，项目需借方 万，借方通过外购土解决。定向钻穿越经出入土点需要局部进行开挖工作坑及管沟，开挖土方均可以直接回填利用，根据环评批复意见，定向钻施工中的泥浆经调解固化后运至当地环保部门指定地点，避免对环境造成污染。水土流失分析与预测 水土流失现状项目区位于沧州市渤海新区、黄骅市、沧县、河间市、肃宁县境内，项目区不涉及国家级和省级水土流失重点治理区和重点预防保护区。项目区水土流失现状调查采用遥感结合现场调查的方法，并参考河北省水土流失遥感调查结果，项目区占地大部分为耕地、林地和园地，通过综合分析，土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，土壤侵蚀强度为微度，平均侵蚀模数约为 。土壤侵蚀强度分布图见图。图 项目区土壤侵蚀强度分布图项目区属于北方土石山区华北平原，容许土壤流失量为 。根据现场调查，已建鄂安沧输气管线项目水土保持措施布设情况，站内办公区周边布置种植低矮乔木、灌木，三叶草绿化；工艺设备采取碎石压盖和铺设透水砖方式硬化，增加雨水入渗；进站道路两侧种植乔木绿化，普通管沟开挖区施工结束后均可以及时复耕或恢复原貌。施工期水土流失因素分析项目区地形为平原区，土壤侵蚀类型主要为水力侵蚀，气候、地质、地形地貌、植被状况等自然因素对水土流失影响较小，人为活动是造成加速侵蚀的主要因素。工程施工期对水土流失影响较大的因素如下：（）工程建设期间管道施工临时堆土，土方开挖回填量较大。在土方开挖、回填和堆放过程中，松散土体及开挖裸露面在水力和风力侵蚀作用下易于产生水土流失。土方工程施工中产生的水土流失是造成水土流失的主要因素。（）工程建设过程中管道管沟开挖回填施工的修建，将改变原有地貌，损坏或压埋原有植被，对原有水土保持设施造成破坏，使地表土层抗蚀能力减弱，降低其水土保持功效。（）由于堆土体是一个相对松散的堆积体，遇雨水和大风作用，易产生大量的水蚀和风蚀。（）施工临时工程占地主要包括：管道作业带施工区、临时道路、临时堆管场施工占地等。这些临时工程占地，将对第 卷第 期地下水 年 月占地范围内的植被和土壤结构造成一定程度的破坏，为水土流失的发生和加剧创造条件。土壤流失量预测本方案根据项目建设期间可能造成的水土流失危害、扰动原地貌及破坏植被情况确定预测单元，划分为站场阀室区、直埋敷设管道区、公路铁路穿越区、河流渠道穿越区、施工便道区、施工生产区等 个预测单元。预测单元划分详见表。本工程为建设类项目，预测时段为施工期（含施工准备期）和自然恢复期两个时段。各预测单元预测时段按最不利因素考虑，即施工时段超过雨季长度的按全年计算，不超过雨季长度的按占雨季长度的比例计算（本项目雨季为 月）。具体情况如下。施工期（含施工准备期）本工程施工期为 年 月 年 月，经过整个雨季，施工期预测时段按 年考虑。站场阀室施工期计划安排在 月 次年 月，预测时段按 考虑；普通管道开挖敷设施工期计划安排在 月 次年 月，预测时段按 考虑；顶管穿越公路铁路段施工计划安排在 月 次年 月，预测时段按 考虑；定向钻穿越河流渠道施工计划安排在 月 次年 月，预测时段按 考虑；施工便道使用时段与定向钻施工基本一致，安排在 月 次年 月，预测时段按 考虑；施工生产区施工时段与普通管道开挖敷设基本一致，施工期计划安排在 月 次年 月，预测时段按 考虑。自然恢复期通过调查周边类似工程，工程建设施工结束后，地表抗蚀抗冲性逐渐增强，水土流失逐年减少，生态环境逐步恢复，恢复期较短，根据生产建设项目水土保持技术标准规定，半湿润区需经约 的时间就能相当于原地表，因此确定自然恢复期预测时段为 。各预测单元水土流失预测时间见表。表 水土流失预测单元、时段及面积序号预测单元施工期（含准备期）自然恢复期预测面积 预测时段 预测面积 预测时段 合计时段 站场阀室区 直埋敷设管道区公路铁路穿越区河流渠道穿越区临时堆土区 管沟开挖区 施工作业区 顶管穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 施工便道区 施工生产区 合计 预测结果本方案对工程建设可能造成的水土流失和危害进行预测，水土流失量的预测采取定量计算为主，水土流失危害以定性分析为主，土壤流失量按下式计算：（）式中：为土壤流失量，（）；为预测单元，；为预测时段，指施工期（含施工准备期）和自然恢复期两个时段；为第 预测时段、第 个预测单元的面积（）；为第 预测时段、第 个预测单元的土壤侵蚀模数，（）；为第 预测时段、第 个预测单元的预测时段长（）。经计算本工程原地貌土壤流失量为 ，建设期及自然恢复期土壤流失总量为 ，新增土壤流失量为 。项目区土壤流失量预测计算见表 表。表 背景值土壤流失量序号预测单元面积 时段 侵蚀模数 土壤流失量 站场阀室区 直埋敷设管道区公路铁路穿越区河流渠道穿越区临时堆土区 管沟开挖区 施工作业区 顶管穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 施工便道区 施工生产区 合计 表 施工期土壤流失量序号预测单元预测面积 预测时段 侵蚀模数 土壤流失量 站场阀室区 直埋敷设管道区公路铁路穿越区河流渠道穿越区临时堆土区 管沟开挖区 施工作业区 顶管穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 施工便道区 施工生产区 合计 第 卷第 期地下水 年 月表 自然恢复期土壤流失量预测单元面积 预测时段 自然恢复期 第一年 第二年 第三年土壤流失量 站场阀室区 直埋敷设管道区公路铁路穿越区河流渠道穿越区临时堆土区 管沟开挖区 施工作业区 顶管穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 施工便道区 施工生产区 合计 表 新增土壤流失量预测单元原地貌土壤流失量施工期土壤流失量自然恢复期流失量土壤流失总量新增土壤流失量站场阀室区 直埋敷设管道区公路铁路穿越区河流渠道穿越区临时堆土区 管沟开挖区 施工作业区 顶管穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 定向钻穿越段 明挖穿越段 施工便道区 施工生产区 合计 预测结果及对策建议 预测结果分析综上所述，根据上述土壤流失量预测情况可知：本项目扰动地表面积 ，损毁植被面积 。工程建设土方综合调配利用，弃方为定向钻施工产生的泥浆，经调解固化后运至当地环保部门指定地点，无永久弃土方。经预测工程全线原地貌土壤流失量为 ，建设期及自然恢复期土壤流失总量为 ，新增土壤流失量为 。水土流失重点区域为直埋敷设管道区、明挖穿越河流区，产生水土流失的重点时段为施工期。根据相关文献研究 可知工程建设扰动土地，破坏地表植被，管沟开挖、回填等工程，使土壤失去抗蚀作用，裸露地表、施工土方在受到降水及大风作用时易产生水土流失，工程各区域建设施工产生的危害主要有以下几方面：（）对生态环境的影响：项目区周边村庄较多，工程施工中将破坏了部分地表植被，导致土壤侵蚀加重，使原来的生态环境受到影响，施工期临时堆土及裸露地表扬尘会对周边环境造成不利影响。（）对项目本身的影响：管沟开挖、填方等施工过程，严重影响了这些单元土层的稳定性以及地表表层土性质，为水土流失的加剧创造了条件。（）对附近耕地的影响：施工现场在进行土方作业产生的扬尘，对附近的耕地产生一定的影响，应尽可能地缩短施工工期。施工期间将开挖表层土单独堆放，管沟生土回填后回覆表土，尽量减小对耕地耕作层的影响。（）对河流水域影响：本项目管线穿越河流渠道均采取定向钻方式穿越，不破坏现状河道岸坡及堤防，对下游河道淤积及防洪安全没有影响。定向钻穿越输水管线出入土点均位于管道保护区域外（保护区范围为管线两侧各 ），据环保部门意见，项目施工过程中废泥浆经调解固化后运至当地环保部门指定地点，避免污染土壤。（）对公路铁路等交通影响：本工程穿越等级公路及铁路均采取顶管施工，不影响公路铁路正常运行，对乡村土路采取开挖穿越，作业带内设置绕行路，因施工期较短，对乡村道路通行影响甚微。对策建议综合研判，通过以上调查预测结果可知，工程在施工期和自然恢复期都将加剧项目区水土流失，短期内造成水土流失量增加。因此提出如下几条意见。水土流失防治重点（）施工期水土流失防治重点由水土流失量对比表可知施工期间直埋敷设管道区、明挖穿越河流区是产生水土流失的重点地段，水土流失强度较大，其他区域相对来说，水土流失强度较小，因此施工期间水土流失重点区域为直埋敷设管道区、明挖穿越河流区。（）自然恢复期水土流失防治重点自然恢复期内各区的植物措施发挥作用仍需一段时间，水土流失还会有一定时间的延续。因此自然恢复期水土流失的防治重点为项目区植被未完全发挥其功能的区域。水土流失监测重点根据以上预测情况，相应确定本工程的水土保持监测重点为直埋敷设管道区、明挖穿越河流区。虽然工程建设存在着损坏原地貌、临时堆土等可能造成水土流失的不利因素，但通过制定科学的施工方案，采取相应的对策措施，对可能造成的水土流失进行积极有效的防治，是可以减少因工程建设所引起的水土流失及其带来的不利影响。参考文献姚赫，高晓飞，张航宇，等 油气管道建设工程水土保持研究进展可视化分析 人民长江 ：殷亮，梁刚毅 防城港市水土保持规划实施成效分析 广西水利水电（）：蒲朝勇 关于推动新阶段水土保持高质量发展的思考 中国水土保持（）：郝福星，王志刚，刘晓路，等 开发区水土保持区域评估报告编制探讨 中国水土保持（）：张军政，霍春平，张发民，等 城市房地产项目水土保持方案编制要点 中国水土保持（）：第 卷第 期地下水 年 月