輸變電建設(shè)水土流失特點(diǎn)與水土保持監(jiān)測(cè)

羅 霞，華國(guó)春 (四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川成都610065)

四川省(97°21'～108°33'E，26°03'～34°19'N)位于我國(guó)西南腹地，地處長(zhǎng)江上游，東西長(zhǎng)1 075 km，南北寬921 km。四川氣候總的特點(diǎn)是區(qū)域差異顯著，氣候垂直變化大，氣候類型多。氣象災(zāi)害種類多，發(fā)生頻率高，范圍大，主要是干旱，暴雨、洪澇和低溫等也經(jīng)常發(fā)生。四川位處于第一級(jí)青藏高原和第二級(jí)長(zhǎng)江中下游平原的過(guò)渡帶，高低懸殊，西高東低的特點(diǎn)特別明顯。西部為高原、山地;東部為盆地、丘陵。全省可分為四川盆地、川西高山高原區(qū)、川西北丘狀高原山地區(qū)、川西南山地區(qū)、米倉(cāng)山大巴山中山區(qū)五大部分。四川地貌復(fù)雜，以山地為主要特色，具有山地、丘陵、平原和高原4種地貌類型。2001年第三次遙感調(diào)查測(cè)算，全省輕度以上土壤侵蝕面積21.09萬(wàn)km2(包括風(fēng)蝕和凍融侵蝕面積)，占總土地面積的43.1%。按照各級(jí)土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算，土壤侵蝕總量為9.46億t/a。從四川的實(shí)際情況分析，四川省水土流失主要有以下危害:破壞生態(tài)平衡，惡化農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，加劇旱、洪(澇)災(zāi)害的發(fā)展，危及鐵路、公路交通安全，嚴(yán)重阻礙山丘區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 資料與方法

1.1 資料 輸變電建設(shè)過(guò)程中，工程建設(shè)與生產(chǎn)對(duì)水土流失的影響因素太多，既包括項(xiàng)目區(qū)建設(shè)前地質(zhì)、地形地貌、土壤、植被和降水等特征，也包括變電站場(chǎng)平、站區(qū)構(gòu)筑物、進(jìn)站道路路基、線路工程塔基基糟(坑)開(kāi)挖、回填，棄土的處理及施工場(chǎng)地的布置等施工活動(dòng)，還包括輸變電建成后的水土流失變化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等問(wèn)題。只有在較全面地了解輸變電建設(shè)前后水土流失變化情況的基礎(chǔ)上，才可能客觀地認(rèn)識(shí)輸變電建設(shè)與水土流失的關(guān)系。該研究的基礎(chǔ)資料為四川省境內(nèi)不同地形條件下4個(gè)輸變電工程水土保持報(bào)告(表1)。水土保持方案編制符合地區(qū)自然特征，水土流失防治責(zé)任范圍明確，能夠揭示和反映輸變電建設(shè)過(guò)程中土壤擾動(dòng)和新增水土流失等特征，水土保持措施布局較為合理，可以有效減少水土流失，對(duì)建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的水土流失評(píng)價(jià)和估計(jì)也比較客觀，通過(guò)水利部相關(guān)部門水土保持方案預(yù)審查，可以作為該研究的基礎(chǔ)資料。

表1 4個(gè)輸變電項(xiàng)目水土保持方案報(bào)告基本情況

1.2 研究方法 該研究主要通過(guò)對(duì)4個(gè)輸變電項(xiàng)目不同建設(shè)階段、不同分區(qū)的水土流失量進(jìn)行比較，分析輸變電建設(shè)在不同分區(qū)、不同建設(shè)階段的水土流失特點(diǎn)［1］。輸變電工程水土流失主要發(fā)生在施工期，因此重點(diǎn)分析比較變電站新建區(qū)、線路工程的塔基及塔基施工臨時(shí)占地區(qū)、人抬道路的水土流失等。而輸變電類建設(shè)項(xiàng)目的水土流失量主要來(lái)自于線路工程。同時(shí)通過(guò)對(duì)比不同輸變電建設(shè)之間相關(guān)水土流失特征，揭示不同地貌類型區(qū)輸變電建設(shè)與運(yùn)行中水土流失過(guò)程的區(qū)域差異。

2 4個(gè)輸變電工程水土流失相關(guān)特征分析

2.1 4個(gè)輸變電工程線路基本地形及自然特征 4個(gè)輸變電工程均處于四川境內(nèi)，分別在眉山市、自貢市、西昌市和甘孜藏族自治州，所處的地貌區(qū)分別為四川盆地西部淺丘區(qū)、四川盆地南部中淺丘區(qū)和四川省西南部高原地帶與四川省西南邊緣(青藏高原東南部)，降水量變化較大，多年平均降水從甘孜香格里拉輸變電工程的600 mm到自貢琵琶輸變電工程的1 100 mm，植被覆蓋差異較大。4個(gè)輸變電工程的侵蝕特征具有明顯區(qū)域性，水土流失強(qiáng)度差異很大。一般來(lái)說(shuō)，工程沿線土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，而甘孜香格里拉輸變電工程由于氣候差異還存在凍融侵蝕。在水土保持方案編制過(guò)程中，一般需要將沿線水土流失特征概括為綜合侵蝕模數(shù)，以便估計(jì)原狀土地利用下的侵蝕量，眉山、琵琶、鹽源、香格里拉輸變電工程的土壤侵蝕模數(shù)分別為 790、1 610、1 510、1 776 t/(km2·a)，基本都屬于輕度或中度侵蝕。

2.2 輸變電類建設(shè)項(xiàng)目水土流失特點(diǎn) 輸變電工程一般分為兩部分，一是變電站，一是輸電線路。變電站屬于點(diǎn)狀分布，單個(gè)占地面積較大且施工強(qiáng)度大，短時(shí)間內(nèi)造成較為嚴(yán)重的地表擾動(dòng)后果和水土流失。輸電線路呈離散型分布，跨越不同土壤侵蝕類型區(qū)，影響水土流失的因素復(fù)雜多變，侵蝕單個(gè)面積不大但治理難度大，恢復(fù)困難［2］。由表2可知，線式工程水土流失量所占比例較大，點(diǎn)式工程水土流失量所占比例較小，說(shuō)明輸變電類建設(shè)項(xiàng)目的水土流失量主要來(lái)自于線路工程。

表2 4個(gè)輸變電工程各工程區(qū)水土流失百分比 %

2.2.1 不同建設(shè)階段的水土流失強(qiáng)度。輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)期水土流失預(yù)測(cè)時(shí)段通常包括施工準(zhǔn)備期、施工期及自然恢復(fù)期。為了便于說(shuō)明問(wèn)題，選取單個(gè)項(xiàng)目區(qū)中線式工程區(qū)水土流失量最大的塔基占地區(qū)分析擾動(dòng)前后土壤侵蝕模數(shù)的變化，進(jìn)而反映整個(gè)項(xiàng)目不同建設(shè)階段水土流失強(qiáng)度差異。以甘孜香格里拉110 kV輸變電工程項(xiàng)目為例，輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)最大的建設(shè)階段是施工期，侵蝕模數(shù)為7 029 t/(km2·a)，侵蝕級(jí)別為強(qiáng)度;施工準(zhǔn)備期和自然恢復(fù)期，侵蝕模數(shù)分別為4 029、3 329 t/(km2·a)，侵蝕級(jí)別均為中度侵蝕(表3)。因此，輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失重點(diǎn)時(shí)段為施工期，其次是施工準(zhǔn)備期和自然恢復(fù)期。

表3 不同建設(shè)階段擾動(dòng)前后土壤侵蝕模數(shù)及強(qiáng)度 t/(km2·a)

施工準(zhǔn)備期間進(jìn)行變電站區(qū)、塔基區(qū)、牽張場(chǎng)地和臨時(shí)占地的場(chǎng)地平整，使地表層土壤直接裸露，破壞土壤結(jié)構(gòu)和原地貌，造成水土流失加劇。施工期基坑開(kāi)挖、建筑物的建造、臨時(shí)道路的修建、土石方開(kāi)挖和挖方的臨時(shí)堆放都容易導(dǎo)致水土流失。尤其是變電站圍墻區(qū)內(nèi)占地和塔基施工臨時(shí)占地內(nèi)的水土流失量最大。因此，施工期間的水土流失主要來(lái)源于變電站工程圍墻內(nèi)占地區(qū)、線路工程的塔基占地區(qū)和塔基施工臨時(shí)占地區(qū)。自然恢復(fù)期各種設(shè)施已竣工運(yùn)行，部分區(qū)域被建筑物占用，其余裸露土地一般都采取了工程措施和植物措施，工程建設(shè)所造成的水土流失影響將逐步減少，水土流失得到一定控制。

2.2.2 不同水土保持類型區(qū)水土流失強(qiáng)度不同［3］。根據(jù)自然地理?xiàng)l件、水土流失特點(diǎn)和影響因素以及可能發(fā)展的趨勢(shì)，并結(jié)合土地利用、水資源的開(kāi)發(fā)保護(hù)利用、水土流失潛在危險(xiǎn)與防治、采取的措施以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向，將四川省劃分為5個(gè)類型區(qū)［4］，即四川盆地中度水力侵蝕區(qū)、盆周山地中強(qiáng)度水力侵蝕區(qū)、川西南山地強(qiáng)度侵蝕區(qū)、川西高山峽谷中度侵蝕區(qū)、川西北高原中輕度侵蝕區(qū)。由表4可知，輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)最大的是甘孜香格里拉輸變電項(xiàng)目的施工期，土壤侵蝕模數(shù)達(dá)11 000 t/(km2·a);其次是自貢琵琶和西昌鹽源的施工期，土壤侵蝕模數(shù)分別為8 334、8 244 t/(km2·a);最小的是眉山的施工期，土壤侵蝕模數(shù)為6 722 t/(km2·a)。而眉山、自貢琵琶、西昌鹽源和甘孜香格里拉分別屬于四川盆地中度水力侵蝕區(qū)、盆周山地中強(qiáng)度水力侵蝕區(qū)、川西南山地強(qiáng)度侵蝕區(qū)和川西北高原中輕度侵蝕區(qū)。因此，在海拔越高、山越高的地區(qū)內(nèi)修建輸變電工程的水土流失越嚴(yán)重。同樣，在自然恢復(fù)期內(nèi)，也呈現(xiàn)出相同的規(guī)律。

表4 4個(gè)輸變電項(xiàng)目擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)變化 t/(km2·a)

綜合分析四川省的地形地貌特點(diǎn)及水土保持類型區(qū)劃分可知，高山地區(qū)坡度較大，植被覆蓋率不高，容易引起水土流失，盆地周邊因地勢(shì)平坦，地表植被或人工建筑物覆蓋度較高，自然狀態(tài)下水土流失程度微弱;在自然恢復(fù)期內(nèi)，對(duì)臨時(shí)占用的場(chǎng)地進(jìn)行復(fù)耕，由于在高海拔、高山區(qū)域內(nèi)植物恢復(fù)生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，所以自然恢復(fù)期內(nèi)水土流失程度相對(duì)盆地來(lái)說(shuō)較大。

3 水土保持的監(jiān)測(cè)

水土保持監(jiān)測(cè)的目的是為了掌握項(xiàng)目區(qū)水土流失狀況，評(píng)價(jià)工程建設(shè)對(duì)水土流失的實(shí)際影響，了解水土保持方案實(shí)施情況，以及水土保持措施實(shí)施后的合理性和實(shí)際效果，并通過(guò)政府監(jiān)督和工程監(jiān)理等手段，及時(shí)控制水土流失。

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法

3.1.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容。施工準(zhǔn)備期的監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括項(xiàng)目區(qū)原地貌、土壤、植被狀況及擾動(dòng)地表面積、清表土石方量;施工期包括主體工程建設(shè)進(jìn)度、工程建設(shè)擾動(dòng)土地面積、水土流失量及水土流失危害、水土保持措施實(shí)施情況、攔渣率和土壤流失控制比等;水土保持設(shè)施運(yùn)行初期水土流失防治效果(6項(xiàng)指標(biāo))、植物生長(zhǎng)狀況、水土流失狀況等［5］。

3.1.2 監(jiān)測(cè)方法。4個(gè)項(xiàng)目皆采用調(diào)查監(jiān)測(cè)法，調(diào)查監(jiān)測(cè)以收集資料、實(shí)地量測(cè)、巡查監(jiān)測(cè)為主。

3.1.2.1 收集資料。利用相關(guān)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)成果;對(duì)自然條件如降雨強(qiáng)度、降雨量的監(jiān)測(cè)，主體施工圖階段的設(shè)計(jì)資料，工程區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況等，以收集資料為主，為水土流失分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.1.2.2 實(shí)地量測(cè)。定期對(duì)固定的監(jiān)測(cè)部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，特別以平攤棄土的塔基與塔基臨時(shí)占地為主，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè)，采用GPS定位儀，結(jié)合1∶5 000地形圖、照相機(jī)、標(biāo)桿、尺子等工具，按標(biāo)段測(cè)定不同分區(qū)的地表擾動(dòng)類型和不同類型的面積。填表記錄每個(gè)擾動(dòng)類型區(qū)的基本特征(特別是堆土和開(kāi)挖面坡長(zhǎng)、坡度、巖土類型)及水土保持措施(攔擋工程、土地整治等)實(shí)施情況。

3.1.2.3 巡查監(jiān)測(cè)。巡查監(jiān)測(cè)主要用于工程自然恢復(fù)期的水土流失量監(jiān)測(cè)，以實(shí)地調(diào)查為主，定期采取線路抽樣調(diào)查的方式，著重對(duì)與水土流失有關(guān)的影響因素進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查沿線工程占地的植被覆蓋率、地質(zhì)、流失強(qiáng)度及水保措施等。

3.2 監(jiān)測(cè)時(shí)段 水土保持監(jiān)測(cè)時(shí)段包括項(xiàng)目施工準(zhǔn)備期、施工期、林草植被恢復(fù)期。工程水土保持監(jiān)測(cè)從施工準(zhǔn)備期開(kāi)始至設(shè)計(jì)水平年末。

3.3 監(jiān)測(cè)頻率 雨季為監(jiān)測(cè)重點(diǎn)時(shí)段，需要每月監(jiān)測(cè)1次。施工準(zhǔn)備期進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，建設(shè)期內(nèi)實(shí)行定時(shí)監(jiān)測(cè)，在施工期每季度監(jiān)測(cè)1次。自然恢復(fù)期，林草栽種后1個(gè)月重點(diǎn)監(jiān)測(cè)1次，隨后半年內(nèi)監(jiān)測(cè)2次，隨著林草的逐步生長(zhǎng)發(fā)育，監(jiān)測(cè)頻率逐步減少，可半年監(jiān)測(cè)1次。

4 結(jié)論

輸變電工程的建設(shè)會(huì)引起和加劇水土流失，通過(guò)對(duì)四川省境內(nèi)4個(gè)輸變電工程建設(shè)所引起的水土流失情況的分析，更全面地認(rèn)識(shí)輸變電建設(shè)的水土流失特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，高山地區(qū)坡度較大，植被覆蓋率不高，建設(shè)過(guò)程中容易引起水土流失。輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中線路工程為水土流失的主要來(lái)源，而施工期是水土流失最為嚴(yán)重的時(shí)段，其次是施工準(zhǔn)備期和自然恢復(fù)期。整個(gè)輸變電項(xiàng)目分區(qū)中變電站工程圍墻內(nèi)占地區(qū)、線路工程的塔基占地區(qū)和塔基施工臨時(shí)占地區(qū)是水土流失的主要來(lái)源。通過(guò)分析輸變電建設(shè)項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)，對(duì)做好輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治工作具有重要作用。同時(shí)，由于輸變電建設(shè)項(xiàng)目在建設(shè)期持續(xù)擾動(dòng)項(xiàng)目區(qū)，產(chǎn)生的水土流失量較大，應(yīng)為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段。在充分了解項(xiàng)目區(qū)自然條件和水土流失特點(diǎn)、輸變電建設(shè)項(xiàng)目對(duì)水土流失的影響等因素的基礎(chǔ)上，采取合理可行的監(jiān)測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)客觀反映建設(shè)項(xiàng)目水土失狀況的目標(biāo)。4個(gè)項(xiàng)目已實(shí)施的各項(xiàng)水土保持工程均是從各防治分區(qū)的侵蝕特點(diǎn)出發(fā)，有針對(duì)性地采取水土保持措施，水土保持效果明顯。

［1］王飛，李銳，楊勤科.公路建設(shè)水土流失與水土保持研究［J］.公路，2003，8(2):148 －152.

［2］徐佩瑤，張凡，楚秀杰.山西省輸變電工程水土流失特征［J］.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，17(3):102－106.

［3］劉卉芳，徐永年，池春青，等.云南省輸變電工程水土流失特點(diǎn)淺析［J］.水土保持研究，2008，15(2):133 －135.

［4］王麗槐.四川水土流失狀況與類型分區(qū)［J］.四川水利，2003(2):2－6.

［5］王暉，張家其，吳宜進(jìn)，等.天門220kV僑鄉(xiāng)輸變電工程水土保持監(jiān)測(cè)實(shí)踐［J］.中國(guó)水土保持，2014(9):62－64.