輸變電工程水土保持措施設(shè)計(jì)探討

劉 剛，申義賢，裴 華，李繼洪，胡紹娟

(1.中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院，湖北武漢430071;2.河南省電力公司信陽供電公司，河南信陽464000)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加快能源輸送，需建設(shè)不同電壓等級(jí)的輸變電工程。輸變電工程建設(shè)不但會(huì)對地表造成一定的擾動(dòng)破壞，還增加了新的水土流失，對工程項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。筆者結(jié)合工作實(shí)際，以1 000 kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程(以下簡稱“示范工程”)為例，從主體工程設(shè)計(jì)源頭和水土保持專項(xiàng)設(shè)計(jì)兩方面探討了輸變電工程水土保持措施設(shè)計(jì)。

1 項(xiàng)目概況

1 000 kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程由晉東南—南陽—荊門1 000 kV交流送電線路、2個(gè)新建變電站和1個(gè)開關(guān)站組成。線路按單回路設(shè)計(jì)，電壓等級(jí)為1 000 kV，輸送功率5 000 MW。線路全長639.736 km(含黃河和漢江大跨越)，途徑山西、河南和湖北三省，沿線地形主要為丘陵，其次為平地和山地，地貌類型復(fù)雜。

2 主體工程設(shè)計(jì)中的水土保持理念

以往在輸變電工程主體設(shè)計(jì)時(shí)偏重經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，不太注重工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的破壞，造成了大量的水土流失。根據(jù)以往輸變電工程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)的水土保持法律法規(guī)，在示范工程主體設(shè)計(jì)過程中有專職的水土保持人員或環(huán)境保護(hù)專業(yè)人員參與，在考慮工程的選址、選線、桿塔塔型及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工工藝、施工組織等方面時(shí)融入水土保持理念，從工程源頭控制、約束和優(yōu)化主體設(shè)計(jì)，盡量減輕工程建設(shè)對地表的擾動(dòng)，從而盡可能在工程源頭避免因工程建設(shè)帶來新的水土流失。

2.1 選址、選線的水土保持考慮

選址(線)必須兼顧水土保持要求，應(yīng)避開泥石流易發(fā)區(qū)、崩塌滑坡危險(xiǎn)區(qū)以及易引起嚴(yán)重水土流失和生態(tài)惡化的地區(qū)[1]。

示范工程新建的1 000 kV變電站、開關(guān)站在工程選址時(shí)充分考慮了水土保持要求，遵從上述原則，避開不良地質(zhì)段，保證了工程的安全穩(wěn)定性。

示范工程輸電線路較長，工程沿線存在各種生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)，地貌復(fù)雜。通過不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對各種環(huán)境敏感目標(biāo)的合理避讓，降低了工程建設(shè)對沿線走廊生態(tài)環(huán)境的影響。選線時(shí)考慮水土保持要求，在工程沿線水利部門的配合下，避開了全國水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的水土保持監(jiān)測站點(diǎn)、重點(diǎn)試驗(yàn)區(qū)，從而減輕了工程建設(shè)對沿線各種水土保持設(shè)施的影響。

2.2 低擾動(dòng)塔基設(shè)計(jì)

在山丘區(qū)，傳統(tǒng)的塔基基礎(chǔ)開挖多采用大開挖的形式，開挖前往往先平整塔基區(qū)，形成一個(gè)工作平臺(tái)，再進(jìn)行基礎(chǔ)修建，這樣的施工會(huì)動(dòng)用大量土石方，同時(shí)堆放土石方需占用較多的土地。開挖土石方對塔基周邊區(qū)域的擾動(dòng)很大，若防護(hù)不當(dāng)則會(huì)造成嚴(yán)重的水土流失。傳統(tǒng)的塔基基礎(chǔ)施工，僅在土石方開挖和臨時(shí)租地上就花費(fèi)不少。

全方位長短腿塔和主柱加高基礎(chǔ)的應(yīng)用，可以做到少開或不開基面，達(dá)到保護(hù)植被、防止水土流失的最佳效果[2]。示范工程線路經(jīng)過地形起伏較大的山丘區(qū)時(shí)，采用了全方位長短腿塔和主柱加高基礎(chǔ)，避免了工作平臺(tái)的修建，減少了降基，最大限度地適應(yīng)了山地地形變化的要求，既減少了土石方的開挖和臨時(shí)占地，又減少了水土流失;盡量采用原狀土開挖基礎(chǔ)，基本做到基面不開挖而維持原地貌，很大程度上減少了對原地貌的擾動(dòng)破壞，減少了基礎(chǔ)開挖對周邊水文地質(zhì)條件及力學(xué)邊界條件的破壞，保護(hù)了自然環(huán)境，減少了水土流失。

全方位長短腿塔和主柱加高基礎(chǔ)等低擾動(dòng)塔的設(shè)計(jì)從根本上減少了工程土石方的開挖、減少了工程占地、減輕了工程建設(shè)對地表的擾動(dòng)，在保護(hù)生態(tài)的同時(shí)亦節(jié)約了建設(shè)資金。

2.3 不落地放線技術(shù)

以往在架設(shè)牽引線時(shí)，采用人工肩扛牽引線，牽引線貼地牽引，線路沿線走廊內(nèi)的地表及植被受到架線人員和牽引線的雙重?cái)_動(dòng)。尤其在線路跨越林區(qū)時(shí)，當(dāng)牽引場的鋼繩卷車牽卷牽引線時(shí)，牽引線由貼地至騰空拉緊，林木易遭牽引線割傷。傳統(tǒng)人工放線對地表擾動(dòng)非常大，對植被破壞較為嚴(yán)重。

示范工程架線采用先進(jìn)的放線技術(shù)，施工方案設(shè)計(jì)采用直升機(jī)、遙控飛艇、動(dòng)力傘等不落地牽放牽引線，然后通過導(dǎo)引繩逐級(jí)牽引、高空繞牽連接、導(dǎo)引繩和牽引繩逐級(jí)牽引，最終完成地線和導(dǎo)線的展放。直升機(jī)、遙控飛艇、動(dòng)力傘及繞牽法技術(shù)的應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)了初導(dǎo)繩、導(dǎo)引繩、牽引繩、導(dǎo)地線的完全不落地展放，最大程度上減少了架線對線路走廊地表的擾動(dòng)，有效減少了水土流失及對生態(tài)環(huán)境的破壞。

2.4 低擾動(dòng)運(yùn)輸方法

在高大山丘區(qū)施工時(shí)，由于交通不便，車輛無法把施工的基礎(chǔ)材料運(yùn)送到施工場地，一般的做法是利用人行便道或砍去荊棘形成通道，方便施工人員和畜力運(yùn)送材料和設(shè)備。在運(yùn)輸過程中施工人員和畜力頻繁來回走動(dòng)，難免擾動(dòng)地表，破壞地表植被，損壞水土保持設(shè)施。

示范工程在山丘區(qū)采用低擾動(dòng)運(yùn)輸方法，利用索道運(yùn)輸施工材料，采取空中運(yùn)輸，避免了施工人員和畜力因運(yùn)輸材料而頻繁上下山體，從而減輕了對地表的擾動(dòng)，減少了對水土保持設(shè)施的破壞，同時(shí)加快了工程的施工效率，縮短了工程建設(shè)對四周生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)時(shí)間。

3 水土保持措施專項(xiàng)設(shè)計(jì)

示范工程在主體設(shè)計(jì)中融入了水土保持理念，從根源上盡量避免因工程建設(shè)帶來的水土流失，但在實(shí)際施工過程中，當(dāng)因工程建設(shè)造成的水土流失無法避免時(shí)，就要采取專項(xiàng)的水土保持措施設(shè)計(jì)，以彌補(bǔ)主體設(shè)計(jì)的不足。水土保持措施專項(xiàng)設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 工程措施

輸變電工程的水土保持工程措施專項(xiàng)設(shè)計(jì)主要包括攔渣工程、防洪排導(dǎo)工程、土地整治工程、消能防沖設(shè)施設(shè)計(jì)等。

3.1.1 攔渣工程

線路在山丘區(qū)，塔位降基開挖基面土方破壞了原有土體的穩(wěn)定平衡狀態(tài)，或基礎(chǔ)臨空面邊坡陡峻、易于崩坍，或長短腿間斜坡因基礎(chǔ)面積小而無法放坡，或少數(shù)塔位因受線路走廊限制，不可避免地位于土體穩(wěn)定性較差的地段等，由于坡度陡，如砌護(hù)坡，雖能起到防護(hù)坡面的作用，但不能擋土，需設(shè)計(jì)擋土墻以攔擋山體。同時(shí)塔基開挖回填后多余的土石堆放在塔基征地范圍內(nèi)，為防止堆放的土石順坡滾落，造成水土流失，在塔基下側(cè)亦須布設(shè)擋土墻，以攔擋滾落的土石。

3.1.2 防洪排導(dǎo)工程

當(dāng)輸電線路塔位有坡度時(shí)，為防止上坡側(cè)匯水面的雨水、山洪及其他地表水對基面的沖刷影響，除塔位位于面包形山頂或山脊外，均需在塔位上坡側(cè)(如果基面有降基挖方，則在距挖方坡頂水平距離≥4 m處)，依山勢設(shè)置環(huán)狀排水溝，以攔截和排除周圍山坡匯水面內(nèi)的地表水。大多數(shù)情況下只需開設(shè)1道排水溝，當(dāng)匯水面范圍很大時(shí)，需開設(shè)2道排水溝，且應(yīng)加大排水溝的橫斷面尺寸。

3.1.3 土地整治措施

輸變電工程建設(shè)過程中會(huì)有大量的臨時(shí)占地，在工程完工后，需對項(xiàng)目占地區(qū)的土地進(jìn)行整治、翻松，并清理施工跡地中的各種建筑垃圾，撒施一定的肥料，提高土壤肥力，為日后的耕作和植被恢復(fù)創(chuàng)造條件。

3.1.4 消能防沖措施

示范工程變電站、開關(guān)站等點(diǎn)型工程的雨水匯入站內(nèi)排水溝道后，一般通過站外的排水管道排入站外的自然溝道。為防止排出的雨水對自然溝道兩岸及溝底造成沖刷，在排水管道的排水口與自然溝道銜接處采用漿砌石砌護(hù)，使排水管道與自然溝道順接，以減少跌水對自然溝道的沖刷，對自然溝道的邊坡穩(wěn)定起到一定的防護(hù)作用。

同時(shí)在山丘區(qū)的線路塔基上坡側(cè)設(shè)置排水溝，以攔截和排除周圍山坡匯水面內(nèi)的地表水，地表水通過排水溝排入塔基四周的自然溝道;在地勢較陡的地段，為減少地表水對自然溝道的沖刷，在塔基排水溝道與自然溝道銜接處設(shè)置消力池。

3.2 植物措施

3.2.1 綠化工程

示范工程的變電站、開關(guān)站在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了一定的綠化區(qū)，由于受變電站內(nèi)各種進(jìn)出線路的限制，考慮到工程的安全性，變電站、開關(guān)站采用低矮灌木或草坪進(jìn)行綠化。站區(qū)綠化不但美化了景觀，而且增加了地表的水量入滲，減少了水分的流失，在保土的同時(shí)亦保持了水分。

變電站、開關(guān)站圍墻外及進(jìn)站道路修建護(hù)坡時(shí)，不再是單純地采用漿砌石護(hù)坡，而是采用了漿砌石方格與植草相結(jié)合的綜合性護(hù)坡措施，不但降低了工程造價(jià)，而且美化了環(huán)境。

3.2.2 植被建設(shè)工程

輸電線路在施工過程中的大量臨時(shí)占地，不可避免地會(huì)破壞擾動(dòng)原地貌，在工程完工后應(yīng)盡量恢復(fù)。原為耕地的恢復(fù)為耕地，原為林地的恢復(fù)為林地，原為草地的恢復(fù)為草地。為防止地表裸露，原為荒地的可撒播草籽或栽植喬灌木進(jìn)行綠化。根據(jù)“適地適樹”的原則，草種和樹種應(yīng)選用當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土樹種。

3.3 臨時(shí)措施

3.3.1 臨時(shí)覆蓋、攔擋措施

表層土是土壤中養(yǎng)分供應(yīng)、物質(zhì)能量交換最活躍的層次，是供應(yīng)植被生長所需各項(xiàng)生活條件的主要場所，也是最易受到污染的層次，因此保護(hù)表層土十分重要[3]。

示范工程遵從“表層剝離熟土層應(yīng)集中堆放，采取防護(hù)措施，最終利用”[4]的原則，在工程施工前對可剝離的表土進(jìn)行剝離，臨時(shí)集中堆放，采取各種臨時(shí)防護(hù)措施，如采用塑料布、蛇皮布、防塵網(wǎng)等覆蓋在臨時(shí)堆土表面，在堆土坡腳采用草袋裝土或石塊等重物壓蓋攔擋，以防止覆蓋物被大風(fēng)掀開，同時(shí)也可避免降水沖刷，防止水土流失。

臨時(shí)開挖的土石方較原狀土疏松，如防護(hù)不當(dāng)，極易發(fā)生嚴(yán)重的水土流失。示范工程對臨時(shí)開挖的土石方亦采取臨時(shí)覆蓋、攔擋措施，有效防止了水土流失的發(fā)生。

3.3.2 臨時(shí)鋪設(shè)措施

由于在站區(qū)、塔基施工場地和輸電線路牽張場地等區(qū)域堆放有各種沙、石、水泥等施工材料，停放著各種施工機(jī)械，為防止散落的固體廢物和機(jī)械油污滲入土壤，在施工場地和牽張場地都臨時(shí)鋪設(shè)蛇皮布等防滲材料，保護(hù)土壤不受污染，以利于日后施工區(qū)的綠化及耕作。當(dāng)施工道路路況無法滿足運(yùn)輸要求時(shí)，為方便運(yùn)輸，減少因道路建設(shè)引起的地表擾動(dòng)，在施工道路表面臨時(shí)鋪設(shè)鋼板，硬化路面，既滿足了運(yùn)輸要求，又避免了運(yùn)輸車輛對道路的碾壓破壞，造成道路下陷，同時(shí)便于道路的整治與修復(fù)。

3.4 后期管理措施

各種水土保持措施并不是在施工完后就結(jié)束，要充分發(fā)揮各種水土保持措施的效益，還應(yīng)在試運(yùn)行期及運(yùn)行期加強(qiáng)管理維護(hù)。變電站、開關(guān)站等點(diǎn)型工程的各種水土保持措施日常管理維護(hù)比較方便，可由站內(nèi)值班人員進(jìn)行管理。輸電線路由于一般線路較長，可由巡線人員在巡線過程中進(jìn)行檢查，并組織相關(guān)人員對未成活的植被進(jìn)行補(bǔ)植，堵塞的排水溝進(jìn)行疏通，坍塌的擋土墻進(jìn)行修補(bǔ)等，在巡線過程中進(jìn)行管理維護(hù)。只有前期做好水土保持措施，后期加強(qiáng)管理維護(hù)，前后期相結(jié)合，才能最大限度地發(fā)揮各種水土保持措施的作用。

4 結(jié)語

通過對示范工程的分析可以看出，示范工程在主體設(shè)計(jì)時(shí)就融入水土保持理念，遵循源頭控制與后續(xù)專項(xiàng)設(shè)計(jì)相結(jié)合的原則，前期施工與后期管理維護(hù)相結(jié)合的原則，在整個(gè)工程的實(shí)施中始終貫徹水土保持理念，不斷改進(jìn)技術(shù)，采用先進(jìn)的施工工藝，以減少地表擾動(dòng)、植被破壞、水土流失。

示范工程各項(xiàng)水土保持設(shè)施目前已通過水利部的驗(yàn)收并投入運(yùn)行，它的成功經(jīng)驗(yàn)為后續(xù)輸變電工程的水土保持措施設(shè)計(jì)提供了一定的借鑒作用，具有一定的推廣價(jià)值。

[1]GB 50433—2008，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范[S].

[2]丁廣鑫.交流輸變電工程環(huán)境保護(hù)和水土保持工作手冊[M].北京:中國電力出版社，2009:61.

[3]劉剛，裴華，胡紹娟.輸電線路建設(shè)土地復(fù)墾探討[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010(8):318-319，323.

[4]趙永軍.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案編制技術(shù)[M].北京:中國大地出版社，2007:225.