周曉飛

(安塞區(qū)水土保持工作隊(duì)，陜西 延安 717400)

陜京天然氣管線水保方案線路比選及水保措施

周曉飛

(安塞區(qū)水土保持工作隊(duì)，陜西 延安 717400)

安塞地處黃土原高原區(qū)，生態(tài)環(huán)境惡劣，水土流失嚴(yán)重。為了確保陜京天然氣安塞段管線順利實(shí)施，不破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和水土流失，根據(jù)中國(guó)石油天然氣股份有限公司建設(shè)需求，特對(duì)其編設(shè)的管線水保方案進(jìn)行比選。文章通過(guò)分析陜京天然氣管線建設(shè)情況和水保方案情況，從線路布設(shè)、施工建設(shè)和水保防護(hù)措施三個(gè)方面對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的水保方案進(jìn)行了分析評(píng)估論證，分析項(xiàng)目實(shí)際水保的合理性，以促使水保方案更加科學(xué)合理，更好地保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境?？晒S土高原區(qū)同類開發(fā)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行借鑒。

天然氣；管線；水土流失；防治措施

1 概 況

陜京天然氣管線工程包括1條干線、2條支干線和1條聯(lián)絡(luò)線，線路總長(zhǎng)1191.5 km。干線起自陜西省安塞，自西南向東北途經(jīng)陜西、內(nèi)蒙、河北、北京共4 省(市、自治區(qū))，涉及27 個(gè)縣市區(qū)，止于北京市高麗營(yíng)末站，線路長(zhǎng)度約1083 km，其中陜西省境內(nèi)43 km，工程總占地面積3431.47 hm2，其中永久占地51.54 hm2、臨時(shí)占地3379.93 hm2。工程土石方開挖總量1972.79 萬(wàn)m3，回填方總量1828.7 萬(wàn)m3，棄方量144.09萬(wàn)m3。

2010年12月，中國(guó)石油天然氣股份有限公司委托黃河水利委員會(huì)天水水土保持科學(xué)試驗(yàn)站開展陜京四線輸氣管道工程可研階段水土保持方案編制工作，并于2016年6編制完成了《陜京輸氣管道工程水土保持方案報(bào)告書》。方案在管線、渣場(chǎng)設(shè)置方面分別考慮了水保措施，并采取了工程、植物和臨時(shí)措施，盡最大努力減少水土流失[1]。

2 項(xiàng)目線路水保方案分析評(píng)價(jià)

2.1 線路走向方案

陜京天然氣干線起自陜西省安塞縣，止于北京高麗營(yíng)末站，主體工程可行性研究報(bào)告中，對(duì)干線宏觀走向提出了南、北、中三個(gè)方案。

(1)南線方案。南線方案長(zhǎng)度885 km。其中安塞—神木—朔州段，線路與陜京一線并行，該段線路位于晉陜黃土高原區(qū)，由于區(qū)內(nèi)黃土堆積厚度大、結(jié)構(gòu)疏松、水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)致黃土高原區(qū)溝壑縱橫，黃土濕陷、地形破碎、沖溝發(fā)育[2]，滑坡、崩塌、塌陷、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，該段線路工程地質(zhì)條件復(fù)雜。線路擬穿越晉陜黃河大峽谷，施工難度很大，管線通過(guò)困難。其次，線路擬通過(guò)管涔山晉北黃土丘陵梁峁溝壑區(qū)，地形復(fù)雜，山勢(shì)起伏大，交通不便，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，線路施工難度大。南線方案管線還要經(jīng)過(guò)榆神煤礦、神木縣城市規(guī)劃區(qū)及和大同煤礦，兩煤礦均為全國(guó)優(yōu)質(zhì)煤動(dòng)力基地，線路通過(guò)協(xié)調(diào)難度很大。同時(shí)距離沿線主要用氣市場(chǎng)張家口較遠(yuǎn)。

(2)北線方案。北線方案干線線路起自陜西省安塞首站，沿包茂高速向北到達(dá)鄂爾多斯后，轉(zhuǎn)向東北在托克托縣西穿越黃河后到達(dá)呼和浩特，再向東經(jīng)過(guò)烏蘭察布市后折向東南，經(jīng)過(guò)張家口市宣化縣，然后再向東經(jīng)下花園北、懷來(lái)縣北，進(jìn)入北京市延慶縣，最后管道折向東南通過(guò)楊樹溝隧道和軍都山隧道，接入北京市順義區(qū)的高麗營(yíng)末站。本方案干線長(zhǎng)約1063 km。

(3)中線方案。中線方案干線線路起自陜西省安塞首站，沿包茂高速向北到達(dá)鄂爾多斯，轉(zhuǎn)向東在托克托縣南穿越黃河后，經(jīng)過(guò)和林格爾、大同北到達(dá)張家口市宣化縣，宣化縣之后線路走向與北線方案一致。本方案干線長(zhǎng)約1033 km。

經(jīng)綜合考慮各方案地形、交通、線路工程地質(zhì)條件，繞避煤礦及城市規(guī)劃、市場(chǎng)、施工難易程度等諸因素，南線方案雖線路較短，但線路地形和工程地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度很大，且通過(guò)了國(guó)家優(yōu)質(zhì)煤大型煤礦開采區(qū)域，同時(shí)距離沿線主要用氣市場(chǎng)張家口較遠(yuǎn)，因此首先排除了南線方案，著重對(duì)北、中線兩個(gè)方案進(jìn)行了比選，確定出較優(yōu)線路。

2.2 線路宏觀走向方案比選

從管道長(zhǎng)度、穿越地貌、公路、隧道、河流穿跨越、主要優(yōu)缺點(diǎn)、可比投資等對(duì)北線和中線方案進(jìn)行比選。可以看出：在線路長(zhǎng)度方面，北線方案干線線路長(zhǎng)約1063 km，中線方案干線線路長(zhǎng)約1033 km，北線方案線路干線長(zhǎng)度稍長(zhǎng)，水土保持影響基本相同。在管道敷設(shè)條件方面，北線方案線路所經(jīng)地段地勢(shì)開闊、地形平坦、起伏較小，施工條件良好，對(duì)水土保持影響較小。中線方案線路所經(jīng)過(guò)線路局部翻山段地形條件差，較北線方案多布設(shè)2處隧道。山區(qū)施工對(duì)水土保持影響較大，且難以治理恢復(fù)。

2.3 線路宏觀走向比選水土保持分析

通過(guò)對(duì)安塞—高麗營(yíng)北線和中線兩條線路方案進(jìn)行水土保持影響分析比較結(jié)果可知，中線方案比北線方案短30 km，擾動(dòng)地表和占?jí)和恋孛娣e約少110.2 hm2，北線方案對(duì)地表的擾動(dòng)稍多。北線和中線的方案比較，由于中線山區(qū)段施工困難較多，施工困難段比北線方案多44 hm2，損壞水土保持設(shè)施面積約多78.8 hm2。同樣，中線方案土石方開挖量約多28.6萬(wàn)m3，土石方回填量比北線約少35.3萬(wàn)m3。由于中線方案施工困難段比北線多，棄方量比北線約多3.8萬(wàn)m3，經(jīng)估算，可能造成的水土流失量中線比北線約多2.4萬(wàn)t。

總體而言，雖然北線方案施工困難段較中線方案多，但北線方案的水土流失危害相對(duì)較小，有利于保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，避免造成更大的水土流失危害。因此，從水土保持角度出發(fā)，推薦北線方案。

3 水土保持防治措施評(píng)估

3.1 土地整治措施

管道采取分段施工方法，開挖一段，鋪設(shè)一段，回填一段，并恢復(fù)原地貌，由此可以減少管溝開挖和臨時(shí)堆土裸露時(shí)間，有利于減少水土流失的可能性。管溝回填后，余土首先堆置在管道作業(yè)帶順?biāo)鞣较虻闹邢路叫纬晒艿?，為了避免由于管堤修建改變?cè)瓉?lái)地表徑流流向，及時(shí)排出管堤所攔蓄的降水，每隔一段距離，在管堤上預(yù)留出水口，與當(dāng)?shù)嘏潘W(wǎng)絡(luò)相連接；待管道降雨沉降穩(wěn)定后及時(shí)對(duì)管堤進(jìn)行復(fù)平；多余土方在管道施工作業(yè)帶平攤。

3.2 高陡邊坡處理措施

對(duì)于一般陡坡，采取在坡頂設(shè)置環(huán)形截水溝引流并消能，設(shè)置漿砌石垂直堡坎擋土墻；管道上下彎頭處設(shè)置灰土基礎(chǔ)并采取平行截水溝等措施。對(duì)于坡度大于30°的高陡邊坡，首先進(jìn)行分階削坡處理，將坡度削減到30°以下，然后管溝內(nèi)底部采用灰土夯填以消除黃土濕陷性的影響，并在管溝內(nèi)每隔8～10 m設(shè)置一道灰土漿砌石垂直堡坎擋土墻。坡頂設(shè)置漿砌石截水溝；坡面底部設(shè)置漿砌石擋墻和漿砌石護(hù)坡；坡面中上部設(shè)置漿砌石土工格室，土工格室內(nèi)回填表層土，并種植護(hù)坡草皮。為了有減少由于管溝在陡坡的敷設(shè)而造成的水土流失，在管道作業(yè)帶管溝敷設(shè)面的其他部位，交錯(cuò)布置魚鱗坑，坑內(nèi)種植護(hù)坡植物，是一種有效的水土保持綜合治理模式。

3.3 丘陵溝壑段的水工保護(hù)措施

陜京天然氣管線通過(guò)的丘陵溝壑，主要采取以下水土保持防護(hù)措施。順坡通過(guò)：管道順坡防護(hù)措施有生態(tài)防護(hù)和工程防護(hù)兩類。生態(tài)防護(hù)主要包括植草、漿砌石網(wǎng)格護(hù)坡、漿砌石拱形骨架植被護(hù)坡。工程防護(hù)主要包括草袋護(hù)面、草袋護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡、漿砌石護(hù)面墻等。這些措施不僅是水工保護(hù)措施，同時(shí)也具有水土保持功能。橫坡通過(guò)：為減小坡面匯水沖刷對(duì)管溝回填土的影響，通常設(shè)置截排水渠、護(hù)面等措施進(jìn)行防護(hù)疏導(dǎo)。坡面防護(hù)除以上常規(guī)做法外，還可以采用原土截水墻與魚鱗坑相結(jié)合的方式對(duì)坡面進(jìn)行防護(hù)。

3.4 沖溝水工防治措施

管線在通過(guò)大型沖溝時(shí)，常常伴隨著通過(guò)兩個(gè)高陡邊坡。邊坡地形起伏大，溝壁陡峭，坡度48°～60°，溝底部與兩坡肩最大高差約35～50 m，常見(jiàn)伴有小型滑塌，溝谷下切和溝頭溯源侵蝕強(qiáng)烈，穩(wěn)定性較差。對(duì)這些大型沖溝需首先進(jìn)行邊坡坡面的治理，具體措施為：對(duì)高陡邊坡進(jìn)行分階削方處理，使管線通過(guò)的坡度不大于30°，管溝內(nèi)每隔8～10 m設(shè)置一道灰土擋土坎；在有可能產(chǎn)生積水或高跌水的位置，考慮設(shè)置截、排水溝，將水疏導(dǎo)至遠(yuǎn)離管線的地方，避免出現(xiàn)漏斗、溶洞以及對(duì)管溝的沖蝕。坡面交錯(cuò)布置魚鱗坑，坑內(nèi)套種植物(刺槐、酸棗、沙棘、旱蘆葦、檸條等)，以攔截匯水，就地下滲、防止形成匯流。魚鱗坑的數(shù)量根據(jù)實(shí)際地形、匯水面積和方向進(jìn)行設(shè)置，并應(yīng)防止管道附近災(zāi)害性地貌的再次發(fā)育。管線在通過(guò)沖溝時(shí)，設(shè)置合理的截排水溝，將上部匯水排至安全區(qū)域，可以有效地起到防護(hù)作用，并可以極大地節(jié)省投資。以上措施均有較強(qiáng)的水土保持功能。

3.5 沿溝谷敷設(shè)防治措施

當(dāng)管線沿溝谷敷設(shè)時(shí)，易因洪水沖刷，造成長(zhǎng)距離露管、懸管等危險(xiǎn)[3]，沿線此類區(qū)域合計(jì)長(zhǎng)度約77.2 km。防護(hù)以抗沖刷為主，迎水側(cè)可采用漿砌石護(hù)岸、護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)，當(dāng)臺(tái)地較陡立時(shí)，可采用堡坎、擋土墻等進(jìn)行支擋防護(hù)。為防止水流沖刷淘蝕，還應(yīng)在防護(hù)措施根部增設(shè)鉛絲石籠。

3.6 棄渣場(chǎng)的水工保護(hù)

本工程共設(shè)棄渣場(chǎng)6 處，均位于隧道進(jìn)出口附近。渣場(chǎng)棄渣主要來(lái)自隧道工程，棄渣多為巖石塊體。對(duì)渣場(chǎng)采取以下措施進(jìn)行防護(hù)：渣場(chǎng)四周(視地形而定)設(shè)置擋土墻，避免隨意堆放，減小占地面積。棄渣場(chǎng)完工后，進(jìn)行渣場(chǎng)平整，渣面覆土300～500 mm 厚，并種植適合生長(zhǎng)的植物。

4 其他防治措施

4.1 工程措施

處于固定半固定沙丘的管道作業(yè)帶、施工道路、供電工程等臨時(shí)占地區(qū)，在工程施工完成后，及時(shí)布設(shè)草方格沙障。管道沿黃土梁峁敷設(shè)時(shí)，結(jié)合管溝夯實(shí)回填，將作業(yè)帶整治成隔坡梯田或水平臺(tái)地；在作業(yè)帶上方布置坡面截排水溝；布置填土草袋護(hù)坡措施。大開挖穿越河道時(shí)對(duì)破壞的兩岸坡面采取漿砌石護(hù)岸工程，施工結(jié)束后，對(duì)河道進(jìn)行整治，恢復(fù)行洪通道；管道穿越黃土沖溝時(shí)，在溝頭布設(shè)溝頭防護(hù)工程，下游布設(shè)土石谷坊，控制溝岸擴(kuò)張、溝頭前進(jìn)、溝底下切。管道采用頂管或頂箱涵穿越鐵路后，對(duì)挖損的道路排水溝進(jìn)行恢復(fù)。在站場(chǎng)周邊布置排水溝攔截來(lái)水，在站場(chǎng)內(nèi)布設(shè)雨水集蓄利用工程，集蓄的雨水可用于灑水降塵和澆灌草地。對(duì)施工道路路面3.5 m范圍內(nèi)采取礫石壓蓋措施， 路基在沙質(zhì)邊坡及坡腳以外10 m范圍內(nèi)布置沙障固沙工程。對(duì)各類臨時(shí)占地可恢復(fù)的地類，待施工結(jié)束后進(jìn)行土地整治，恢復(fù)原土地利用類型。本區(qū)工程措施的工程量按類型統(tǒng)計(jì)如下：布設(shè)草方格沙障固沙面積803.3 hm2；作業(yè)帶坡面整地(梯田和隔坡梯田)47.28 hm2；漿砌石截、排水溝13 421 m，漿砌石工程量6178 m3；填土草袋護(hù)坡3250 m，填土草袋27 300 m3； 漿砌石護(hù)岸768 m，漿砌石工程量4959 m3；河道整治8.22 hm2，砂礫石壓實(shí)12 316.50 m3；溝頭防護(hù)工程6110 m/102處；土谷坊3085 m/205座；輸氣站場(chǎng)雨水集蓄利用工程1處；礫石壓蓋路面51.56 hm2；整治各類土地465.44 hm2，回覆表土721 934 m3。

4.2 植物措施

對(duì)作業(yè)帶管溝上方10 m寬范圍內(nèi)撒播草籽恢復(fù)植被、管溝兩側(cè)區(qū)域除管線經(jīng)過(guò)的庫(kù)不齊沙漠區(qū)域(流動(dòng)沙丘區(qū))種草外，其他區(qū)域采取造林種草措施恢復(fù)植被；對(duì)站場(chǎng)空閑地及站場(chǎng)道路進(jìn)行綠化；施工便道臨時(shí)占地種草恢復(fù)植被；供電工程的塔基區(qū)、牽張場(chǎng)等擾動(dòng)區(qū)域人工種草恢復(fù)植被。本區(qū)植物措施工程量按類型統(tǒng)計(jì)如下：本區(qū)布設(shè)植物措施面積 949.85 hm2，共用各類喬灌苗木1227.78 萬(wàn)株、草籽47 004 kg。其中綠化面積0.94 hm2，栽植喬木苗953 株；恢復(fù)植被面積 948.91 hm2。

4.3 臨時(shí)措施

對(duì)管溝開挖帶、穿越工程施工場(chǎng)地、站場(chǎng)閥室區(qū)、施工道路、供電工程塔基區(qū)和牽張場(chǎng)等臨時(shí)占地范圍內(nèi)可恢復(fù)的地類進(jìn)行表層熟土剝離；對(duì)各工程區(qū)剝離的表土，以及管溝開挖、頂管穿越頂出土、建筑物基礎(chǔ)開挖等產(chǎn)生的臨時(shí)土方采取集中堆放，并用彩鋼板、編織袋裝土擋墻、防塵網(wǎng)等加以攔擋和保護(hù)。管道穿越有常流水的河道采取土石圍堰和導(dǎo)流渠進(jìn)行施工導(dǎo)流，管道敷設(shè)完成后應(yīng)及時(shí)拆除圍堰并將拆除土料運(yùn)回原處回填管溝。在站場(chǎng)閥室及其臨時(shí)堆土周邊布置臨時(shí)土質(zhì)排水溝，在排水溝末端布置臨時(shí)沉沙池。本區(qū)剝離和保護(hù)表層熟土21.46萬(wàn) m3；彩鋼板攔擋16 366 m；編織袋裝土臨時(shí)擋墻39 656 m3；防塵網(wǎng)苫蓋面積531.49 hm2；河道大開挖穿越修筑、拆除土石圍堰5784 m，填筑土石料3.47 萬(wàn)m3，開引導(dǎo)流渠2315 m；修筑臨時(shí)土質(zhì)排水溝1230 m；布設(shè)大小臨時(shí)沉沙池9 個(gè)。

5 結(jié) 論

陜京天然氣管線盡量避讓了飲用水源地、生態(tài)脆弱區(qū)域、易引起嚴(yán)重水土流失和生態(tài)惡化的地區(qū)；避開了全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、重點(diǎn)試驗(yàn)區(qū)和定位觀測(cè)站；對(duì)無(wú)法避讓的，采取提高水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制擾動(dòng)地表和植被損壞范圍、優(yōu)化施工工藝、加強(qiáng)臨時(shí)防護(hù)等措施，有效地降低了區(qū)域生態(tài)惡化的風(fēng)險(xiǎn)，因此，基本不存在水土保持制約因素，水保建設(shè)方案可行易于施工。

[1] 聶彬.長(zhǎng)輸管道工程中水土保持問(wèn)題的分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(14)：91-92.

[2] 韓海輝，王藝霖，李健強(qiáng)，等. 資源三號(hào)衛(wèi)星在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用對(duì)比——以寶雞黃土區(qū)為例[J].遙感信息，2016(2)：69-74.

[3] 張巖.長(zhǎng)輸管道水工保護(hù)施工實(shí)施方法[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2013(4):138-139.

周曉飛(1979-)，男，陜西延安人，工程師，主要從事水土保持建設(shè)工作。E-mail:751438948@qq.com。

S157.1

B

2096-0506(2017)01-0073-04