徐健，李燦明，孫中峰，池春青，林田苗

(1.中國石油長慶油田公司，710018，西安;2.水利部水土保持植物開發(fā)管理中心，100038，北京;3.北京沃爾德防災綠化技術有限公司，100048，北京)

石油、天然氣行業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟生活中占據(jù)重要的地位;但是，在氣田開發(fā)和運營過程中會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，特別是在生態(tài)較為脆弱的區(qū)域，造成的生態(tài)破壞在短期內(nèi)很難得到恢復。氣田開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的破壞與恢復治理工作目前還處于起步階段，研究和實踐明顯不足。筆者針對蘇里格氣田3個項目(東區(qū)(56億m3產(chǎn)能)、南區(qū)(30億m3產(chǎn)能)及西區(qū)(70億m3產(chǎn)能))的實際情況與區(qū)域特點，探討氣田開發(fā)過程中的水土流失特點及防治措施布局，以期為同類建設項目水土保持措施布局提供參考。

1 項目區(qū)自然概況

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地北部，地處黃土高原丘陵溝壑區(qū)與毛烏素沙漠過度地帶，分流動沙丘、半固定沙丘、固定沙丘及丘間濕地等微地貌。項目區(qū)多年平均氣溫為6.4～7.9℃，年均降水量為270～360 mm，多年平均風速3.2～3.4 m/s，瞬間最大風速為28～28.7 m/s。植被屬典型草原植被類型，主要分布著沙生、旱生的半灌木為主的沙生植被及在沙丘和丘間低地分布的濕地草甸植被。土壤以風沙土為主。項目區(qū)水土流失主要以風力侵蝕為主，部分地區(qū)伴有輕度水力侵蝕。土壤多為風沙土，結(jié)構疏松，加之屬強風區(qū)，風多風大，因此，項目區(qū)屬強烈風蝕區(qū)，土壤侵蝕模數(shù)達5 000～6 500 t/(km2·a)。

2 工程占地分析

2.1 工程組成

氣田開發(fā)工程項目組成較為復雜，一般由天然氣處理廠、井場、集氣站、井區(qū)部、管網(wǎng)、道路、供電通信系統(tǒng)及施工區(qū)等組成。氣田工程運行工藝為:天然氣經(jīng)過氣井、采氣管線、集氣支線匯集至集氣站，由集氣站經(jīng)集氣干線匯集至處理廠，經(jīng)過處理廠處理后，再經(jīng)過輸氣支線與輸氣干線(一般不包括在氣田開發(fā)項目中，屬于另外的輸氣工程)輸送至用戶。

氣田開發(fā)工程中各項目又可以細分如下:井場分布一般按600 m×800 m規(guī)格布井，分為單井井場、叢式井(叢式井是指在一個井場或平臺上，鉆出若干口井，各井的井口間相距不到數(shù)米，各井井底則伸向不同方位)井場;集氣站按不同集氣規(guī)模又分為50萬、75萬和100萬m3/d集氣站3種;管網(wǎng)工程由采氣管線、集氣支線、集氣干線組成，采用地埋式布置;道路分為永久道路和臨時道路;供電通信系統(tǒng)由供電線路和通信線路組成，供電線路采用架空線路，通信線路中處理廠為架空線路，井場、集氣站、井區(qū)部等與輸氣管線同溝敷設。

2.2 工程占地分析

氣田開發(fā)項目占地分為永久占地和臨時占地，永久占地中包括處理廠、井場、集氣站、永久道路、井區(qū)部及部分供電通信線路占地，臨時占地包括管線、臨時道路、施工區(qū)及供電通信線路占地。

永久占地中，處理廠占地一般在20 hm2以內(nèi)。井場區(qū)分為單井井場與叢式井井場區(qū)域，單井井場區(qū)標準占地面積為0.12 hm2(30 m×40 m)，叢式井井場區(qū)標準占地面積為0.216 hm2(40 m×54 m)。集氣站分為50萬、75萬和100萬m3/d等3種形式，包括放空區(qū)及停車場，集氣站占地分為0.50和0.75 hm22種規(guī)格。永久道路分為干線、支線、集氣站進站道路、單井道路4種，干線道路寬12.5 m，瀝青路面，支線道路和集氣站進站道路寬10.0 m，泥結(jié)碎石路面，單井道路寬5.5 m，泥結(jié)碎石路面。由于自然條件的原因，項目道路兩側(cè)不需設排水溝道，雨水就地散排至路基兩側(cè)，可以節(jié)約占地。井區(qū)部占地為1.44 hm2(144 m×100 m)。供電通信線路中永久占地為處理廠通信線路中的水泥桿占地，其他通信采用光纜與管網(wǎng)同溝敷設，不會產(chǎn)生永久占地。

臨時占地中，管網(wǎng)占地包括采氣管線、集氣干線及集氣支線占地，采氣管線占地寬度為8.0 m，集氣干線管線占地寬度為14 m，集氣支線管線開挖寬度為12 m。臨時道路為施工時段臨時利用，施工結(jié)束后恢復原地貌類型的施工道路，寬度為4.5 m。供電通信線路中臨時施工道路及牽張場地、材料站等用地可根據(jù)實際情況進行布設。

氣田開發(fā)工程占地情況見表1?？梢钥闯觯?個項目區(qū)占地中，永臨比平均為1∶4.23，最大比例為蘇里格東區(qū)項目1∶3.85，最小比例為蘇里格西區(qū)項目1∶4.65。由于蘇里格東區(qū)永久道路所占比例較大，所以永久性占地略高，西區(qū)中管網(wǎng)所占比例較高，所以臨時占地較多。但總體上氣田開發(fā)工程占地中永臨比一般在1∶4左右。

氣田開發(fā)工程各水土流失分區(qū)占地面積及比例見表2?？梢钥闯?，氣田開發(fā)工程的主要擾動范圍集中于管網(wǎng)區(qū)和道路區(qū)，2個區(qū)擾動范圍占整個工程占地的90%左右?？芍?，這2個區(qū)域是氣田開發(fā)工程中人為擾動最大也是最劇烈的區(qū)域，同時也是分布最廣、最難治理的區(qū)域，在整個開發(fā)工程中，只有解決好這2個區(qū)域的水土流失問題，才能真正做好氣田開發(fā)工程水土保持工作。

表1 氣田開發(fā)工程占地情況Tab．1 Permanent and temporaryland area of the three natural gas exploitation projects

表2 氣田開發(fā)工程各防治分區(qū)占地面積及比例Tab．2 Proportions and areas of different land use of the three natural gas exploitation projects

3 水土流失分析

3.1 氣田開發(fā)施工時序分析

氣田開發(fā)工程屬于建設生產(chǎn)類項目，分為建產(chǎn)期(建設期)、穩(wěn)產(chǎn)期(運行期)2個階段。建產(chǎn)期為從項目開始建設至達到設計產(chǎn)量時的時間段，穩(wěn)產(chǎn)期為產(chǎn)量相對穩(wěn)定時期。在實際生產(chǎn)過程中，當氣田區(qū)域被探明及立項后，率先開展建設的內(nèi)容包括氣田前期確定產(chǎn)量的部分氣井的鉆井(包括修井場)、完鉆后采氣或集氣的生產(chǎn)工藝配套設施建設(即站場建設)、采氣集氣管道、處理廠以及外輸管道工程項目。這部分工程完成后，進入氣田穩(wěn)產(chǎn)期，已建成的站場、處理廠、管道等區(qū)域地表擾動活動結(jié)束，不再有因地表擾動而產(chǎn)生的新增水土流失;但在穩(wěn)產(chǎn)期，為了保持氣田穩(wěn)定的產(chǎn)量，在以上部分項目工程完成后的未來10、20年或更長時間內(nèi)，均有鉆井及內(nèi)部集輸工程的建設進行［1］，因此，在運行期內(nèi)仍會產(chǎn)生新的擾動地表面積、損壞水土保持設施及產(chǎn)生新的水土流失量，這是氣田開發(fā)工程與其他工程的不同之處。

3.2 水土流失危害分析

1)人為擾動對地表顆粒物的影響。由于項目區(qū)屬于荒漠化草原植被區(qū)，區(qū)域自然環(huán)境基本保持在相對穩(wěn)定狀態(tài)，主體植被組成是沙生植被、草甸植被等隱域性植被。林草植被覆蓋度20% ～30%，局部地區(qū)可超過60%，植物種類較多。天然植被主要有沙蒿(Artemisia oxycephala Kitag)、沙米(Agriophyllum squarrosum)等，人工樹種有沙柳(Salix cheilophila)、沙地柏(Sabina vulgaris)、羊柴(Hedysarum leave Maxim in Bull.Act.Acad.Sci peteish)等，人工種草多為沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)、苜蓿(Medicago sativa Linn)。地表活化現(xiàn)象較少。大規(guī)模的氣田勘探，鉆井井場建設，道路、輸氣管線和站場建設破壞了局部地段的穩(wěn)定狀態(tài)，也破壞了原本脆弱的生態(tài)平衡，加劇了沙地活化和流沙的形成，成了周邊地區(qū)沙塵的源地［2］。

2)鉆井過程中固液態(tài)廢棄物對周邊環(huán)境的影響。鉆井過程產(chǎn)生的廢物對環(huán)境的污染也是不容忽視的。天然氣開采過程中的廢物主要是鉆井過程中排放出來的鉆井泥漿、巖屑、壓裂液，鉆井泥漿、巖屑為特殊的固體廢物，壓裂液為特殊的工業(yè)廢水。這些廢物中含有多種有害物質(zhì)，如油份、鹽類、鉆井液添加劑(各類人工合成或改性的高分子聚合物)、可溶性重金屬離子等［3］，如果對這些廢物處理不當，將會對該區(qū)域的地下水、土壤造成嚴重的污染，這些污染輕則影響地上動植物的生長，重則危及人體健康乃至生命安全。

3.3 水土流失量分析

3個氣田開發(fā)項目水土流失量預測結(jié)果見圖1?？梢?管網(wǎng)區(qū)為水土流失最嚴重區(qū)域，在蘇里格地區(qū)氣田開發(fā)過程中，管網(wǎng)區(qū)水土流失量占整個氣田開發(fā)工程的50.00%～70.00%，道路區(qū)水土流失量占整個氣田開發(fā)工程的18.00% ～35.00%，這2部分水土流失量占整個工程的83.00% ～97.00%，是整個氣田開發(fā)工程中水土流失防治和監(jiān)測的最重要部位。由于氣田開發(fā)工程中管網(wǎng)施工期十分短暫，施工期一般不會超過1個月;因此，在施工過程中應針對性地加強管線區(qū)的水土保持措施布設，特別是施工臨時措施的布設十分必要。

圖1 氣田開發(fā)工程各防治分區(qū)水土流失量比例Fig．1 Proportions of water and soil loss amounts for six types of land use of the three natural gas exploitation projects

4 水土流失防治分區(qū)及防治措施

4.1 水土流失防治分區(qū)

蘇里格地區(qū)地貌類型差別不大，一級分區(qū)統(tǒng)一為一個區(qū)，然后根據(jù)項目占地類型和方式、利用途徑、施工布置情況等將一級分區(qū)分為采氣廠區(qū)、井場區(qū)、管網(wǎng)區(qū)、道路區(qū)、集氣站區(qū)、供電通信系統(tǒng)區(qū)、井區(qū)部區(qū)等7個二級分區(qū)。

4.2 水土流失防治措施

1)井場區(qū)。開始施工前對井場范圍內(nèi)進行整平，施工期間對地表進行壓實，有條件的地區(qū)可以在施工區(qū)域內(nèi)對地表進行礫石層鋪壓，以控制風蝕侵蝕。在周邊栽植灌木和撒播草籽，利用初期鉆井產(chǎn)生的地表水對植被進行灌溉。在條件較為惡劣的區(qū)域設置草方格沙障，并在方格內(nèi)人工撒播沙生植物種籽。施工結(jié)束后清除場內(nèi)各類廢棄物與局部地段的落地油，運往污水處理站，臨時占地經(jīng)土地整治后，撒播草籽，臨時堆存的土方采用防塵網(wǎng)苫蓋。

2)管網(wǎng)區(qū)。管線施工采用機械開挖方式開挖，開挖管溝產(chǎn)生的臨時土方應布設防塵網(wǎng)苫蓋措施，防止土壤風蝕。施工結(jié)束后進行土地整治，在流動沙地、半固定沙地作業(yè)帶布設草方格沙障，草方格內(nèi)栽植小灌木或牧草，在兩側(cè)一定范圍內(nèi)布設灌木防護林帶。

3)道路區(qū)。永久性道路兩側(cè)種植道路防護林，以灌木為主，在局部自然條件較好的地段布設喬灌混交防護林，在流動沙丘的迎風坡中、上部與沙壟頂部屬強度風蝕區(qū)的流動沙帶設置阻沙柵欄，并在柵欄與公路之間設置草方格沙障。沙障設置完畢后的當年秋季，在沙障內(nèi)撒播植物種子。目前，蘇里格氣田內(nèi)大部分沙區(qū)公路兩側(cè)草方格內(nèi)的草種生長不良，成活率還較低，在實施過程應注意水分的利用問題。

4)采氣廠、集氣站及井區(qū)部區(qū)。采氣廠、集氣站及井區(qū)部等有人員居住或活動較頻繁區(qū)域，根據(jù)油氣田相關建設設計規(guī)范，建設工程綠化系數(shù)不得小于10%，通過對已建工程的現(xiàn)場調(diào)查，目前這3部分的植被恢復由站場外片林、站場周邊林網(wǎng)和站場內(nèi)部植被美化等3部分組成。站場外片林設在站廠外圍迎風向一側(cè)，風蝕強烈區(qū)域與草方格相配合，種植沙柳、檸條(Caragana korshinskii Kom)及羊柴等，在灌溉較充分區(qū)域栽植部分喬木，如新疆楊(Populus bolleana Lauche)、旱柳(Salix matsudana)等;站場圍墻外5 m區(qū)域內(nèi)種植喬木，形成站場周邊林網(wǎng)，一般采取樹種為旱柳;站場內(nèi)種植花卉、草坪、美化樹種等。同時，對施工過程中的臨時堆土應集中堆放，并采用苫蓋等方式保證不產(chǎn)生大范圍的水土流失。

5)供電通信系統(tǒng)區(qū)。此區(qū)域擾動面積小，水土流失程度輕微，主要防治措施為施工過程中的臨時防護措施及施工結(jié)束后的土地整治及植被恢復措施。對臨時堆放的開挖土石方要進行苫蓋，施工完成后，對擾動地表要進行土地整治，同時要撒播草籽。

5 水土流失防治措施存在的問題及水土保持工作設想

5.1 問題

1)植物措施成活率偏低。由于研究區(qū)域內(nèi)自然條件較為惡劣，林草生長極為困難，成活率低，每年苗木成活率僅為30%左右，每年都需投入大量資金、勞力進行補植，但效果仍然不好。經(jīng)分析，研究區(qū)域苗木成活率低的原因如下:一是當?shù)啬杲邓康?，達不到移栽苗木成活的最低需水量，這是影響苗木成活的最主要原因;二是苗木品種選取上目前追求品種廣而全，一些樹草種在當?shù)爻苫詈蜕L較差;三是栽植一般采用春季造林，由于降水量太小，新栽植苗木和草種成活率不能得到保證。

2)臨時措施布設不到位。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，目前建設單位及施工單位對施工過程中的臨時防護措施考慮的很少或根本不予考慮，正是由于臨時措施的缺失，導致在水土流失最嚴重的施工期恰恰沒有合適布設防護措施，加劇了開發(fā)過程中的水土流失。特別是針對氣田開發(fā)過程中時間短、強度大的特點，臨時防護措施更應及時到位，對臨時堆土的防護尤為重要，應采取苫蓋措施，有水源區(qū)域應灑水降塵，使新增水土流失量降到最低。

5.2 設想

1)提高植物成活率方法探討。通過對項目區(qū)實地調(diào)查，筆者認為，提高當?shù)亓植莩苫盥实姆椒ㄈ缦?一是選擇最合適的樹種，目前項目區(qū)栽植的樹草種雖都是鄉(xiāng)土樹草種，但有的品種不適合移栽，如旱柳移栽后成活率明顯偏低，在今后植被建設中應減少使用，樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica Litv)、沙柳等移栽后長勢良好，在后期栽植中應加大比例;二是栽植季節(jié)與栽植方式應改良，建議改春季造林為雨季造林，抓緊雨后造林的契機，使可利用水分增加，為苗木成活打下堅實基礎，同時，改良栽植方式，將備栽的苗木裝入盛有含高濕土的編織袋中，然后再將裝有苗木的編織袋深埋于地下，或者采用更換高濕客土的方法栽植苗木;三是制訂合理灌溉制度，優(yōu)化苗木栽后管理措施，移栽時要一次灌足水，保證苗木成活所需水分，定期進行灌溉，干旱少雨的天氣應及時澆水，以免因蒸發(fā)量過大，新植苗木因缺水而死亡，因病害枯死或即將枯死的苗木應及時拔除，集中燒毀，拔除后及時進行補植，對于苗干上部死亡、中下部發(fā)芽的苗木，采用短截的方法，即從最上部芽的上端留3～5 cm后，其余死亡部分全部剪除，同時因栽植踩踏不實遇大風刮晃、刮歪的苗木，要及時扶正、培土、踏實，從而確保苗木成活，以提高苗木成活率，鞏固造林成果。

2)植被移植與人工輔助恢復。自青藏鐵路建設中植被移植與回鋪技術應用成功以來，原地貌植被的保護問題一致被引起重視，特別是自然環(huán)境較為惡劣區(qū)域的原生植被的保護已經(jīng)越來越得到各方關注。原生植被移植與回鋪有如下優(yōu)勢:①植被恢復快，環(huán)境破壞少［4］，由于自然環(huán)境惡劣區(qū)域的植被生長周期較長，植物在生長初期起不到抵御外營力、保護土壤環(huán)境的作用，而原生植被回鋪后，可直接起到增加地面粗糙度、抵御外營力和保護環(huán)境的作用;②造價低，經(jīng)濟及社會效益明顯［4］，移植被相對于種草植樹等其他防護措施而言，造價較低，具有良好的經(jīng)濟與社會效益。因此，原生植被的移植與回鋪，可以在氣田開發(fā)管網(wǎng)與道路建設中廣泛應用。目前，這個理念還沒有得到實現(xiàn)，在這方面可以先進行試驗研究，在水分較好的地區(qū)設立一處植被移栽區(qū)，將合適的地表植被移植到此區(qū)域進行假植，設計灌溉設施，保證假植期間的苗木成活，施工結(jié)束后，依據(jù)之前做的植被分布情況及植被編號進行原地復植。這樣既可節(jié)省苗木費用，又因苗木是原地栽植，成活率可能更高;但這方面目前還不成熟，待以后技術成熟后可在工程建設過程中廣泛應用。

3)施工工藝及表土剝離問題。在施工過程中，人與機械嚴格控制在征地范圍之內(nèi)，各種機動車輛走固定路線，禁止隨意開路、踐踏和破壞植被。在征占地邊界利用標志物標明邊界，以方便管理。筆者認為:在臨時施工區(qū)域，由于氣田開發(fā)建設項目施工時間較短，一般在5個月內(nèi)，如進行表土剝離，相應會延長工期、增加土石方挖填數(shù)量，反而會引起更多的水土流失量;而在永久占地區(qū)域內(nèi)，根據(jù)表土的具體情況，即農(nóng)地、林地、草地應分別進行表土剝離，施工結(jié)束后，將表土回覆到綠化區(qū)域進行利用，其余土地不應剝離表土。

4)借方問題。氣田道路建設過程中需要大量的砂礫料或黏土，在項目建設過程中土石方的來源一直困擾著施工單位。由于氣田開發(fā)建設過程中道路分布廣泛，涉及經(jīng)濟運距、與當?shù)卣腿罕姷年P系問題，施工單位自設料場的可能性很小。目前的方案是從當?shù)氐牧蠄鋈×?，按照水土保持法等法律法?guī)規(guī)定，以后的外借料方要在當?shù)睾戏ǖ牧蠄鲑徺I，在施工過程中要保存購買合同，以杜絕亂采亂挖現(xiàn)象的發(fā)生。

6 結(jié)束語

蘇里格氣田開發(fā)工程具有其獨特的水土流失特征，導致氣田開發(fā)工程的防治措施具有針對性。如果不對氣田開發(fā)項目進行區(qū)域及開發(fā)特點分析，不能掌握其項目及區(qū)域特點，照搬其他工程或區(qū)域的防護措施，勢必會造成既浪費投資，又不能很好地控制水土流失的結(jié)果。在對蘇里格氣田開發(fā)過程中3個項目實際情況調(diào)查的基礎上，通過探討蘇里格氣田開發(fā)過程中的水土流失特點，總結(jié)出適合氣田開發(fā)的水土流失防治措施，并針對目前氣田開發(fā)水土保持方案編制中存在的問題，提出水土保持工作設想，可為同類項目水土流失防治提供借鑒。

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