特高壓直流輸電工程水土保持監(jiān)測探析

李 莉, 鄭樹海

(1.黃河水利科學研究院，河南 鄭州 450003；2.國家電網(wǎng)公司 直流建設分公司，北京 100052)

2002年，水利部頒布了《開發(fā)建設項目水土保持設施驗收管理辦法》(水利部令第16號)和《水土保持監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》(SL 277—2002)，標志著開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測工作逐步在全國開展起來；2010年修訂后的水土保持法也明確規(guī)定生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測是生產(chǎn)建設單位必須履行的法定責任；2015年，水利部為了進一步規(guī)范生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測，頒布了《生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測規(guī)程(試行)》(辦水?！?015〕139號)，對生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)測的原則、內(nèi)容、階段等作了詳細規(guī)定[1]；2018年，水利部頒布了《生產(chǎn)建設項目水土保持設施自主驗收規(guī)程(試行)》(辦水?！?018〕133號)，明確生產(chǎn)建設單位依法依規(guī)開展水土保持監(jiān)測是通過自主驗收的必備條件之一。生產(chǎn)建設項目導致的水土流失已逐漸成為水土流失的主要來源之一[2]，水土保持監(jiān)測對于治理生產(chǎn)建設過程中可能產(chǎn)生的水土流失具有指導意義，能夠有效促進生產(chǎn)建設單位積極落實水土保持方案，在保護生態(tài)環(huán)境、防治水土流失方面發(fā)揮著重要作用，同時也給各級水行政主管部門開展生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)督檢查提供技術(shù)支撐[3]。通過對準東—華東(皖南)±1 100 kV特高壓直流輸電工程水土保持監(jiān)測重點、監(jiān)測內(nèi)容與方法、監(jiān)測點位布設等進行分析，可為同類型項目水土保持監(jiān)測工作開展提供參考和借鑒。

1 項目及項目區(qū)概況

1.1 項目概況

準東—華東(皖南)±1 100 kV特高壓直流輸電工程主要包括送端工程、受端工程、線路工程三部分，其中送端工程包括準東換流站、送端接地極極址及五彩灣750 kV變電站間隔擴建工程，受端工程包括皖南換流站和受端接地極極址，線路工程包括±1 100 kV直流輸電線路、送端接地極線路、受端接地極線路及配合該直流線路的500 kV線路改造。涉及新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽6省(區(qū))23個地級市(地區(qū))的71個縣(市、區(qū))。起自準東換流站，止于皖南換流站，全長3 302.89 km，沿線共架設桿塔6 098基。工程總投資為374.49億元，主體工程于2016年4月開工，2018年12月完工。

1.2 項目區(qū)概況

工程沿線的地貌類型主要為準噶爾盆地南部荒漠及山前沖洪積平原、黃土梁塬和黃土臺塬、低山丘陵、河漫灘及階地、丘陵臺地、沖積平原，從西向東依次經(jīng)過中溫帶干旱、暖溫帶極干旱、暖溫帶干旱、中溫帶亞干旱、中溫帶亞濕潤、暖溫帶亞濕潤、北亞熱帶濕潤7個氣候區(qū)。風季多集中在12月至次年3月，雨季多集中在6—9月。項目區(qū)涉及黃河流域、淮河流域和長江流域，沿線林草覆蓋率2%～55%。

根據(jù)全國土壤侵蝕分區(qū)圖，項目從西北至東南經(jīng)過“三北”戈壁沙漠及沙地風沙區(qū)，其中西北黃土高原區(qū)土壤容許流失量為1 000 t/(km2·a)、北方土石山區(qū)土壤容許流失量為200 t/(km2·a)、西南土石山區(qū)土壤容許流失量為500 t/(km2·a)、南方紅壤區(qū)土壤容許流失量為500 t/(km2·a)。侵蝕類型有風力、風力水力交錯和水力三種。新疆、甘肅、寧夏境內(nèi)以中度侵蝕為主，陜西、河南以輕度侵蝕為主，安徽以微度侵蝕為主。涉及的縣級行政區(qū)中：26個縣(區(qū))屬于國家級水土流失重點預防區(qū)、7個縣(區(qū))屬于國家級水土流失重點治理區(qū)；9個縣(區(qū))屬于省級水土流失重點預防區(qū)、49個縣(區(qū))屬于省級水土流失重點治理區(qū)。

2 監(jiān)測內(nèi)容、方法與頻次

2.1 擾動土地情況

擾動土地情況監(jiān)測主要包括監(jiān)測項目建設過程中的擾動范圍、面積、占地類型及其變化情況等內(nèi)容。監(jiān)測方法主要采用現(xiàn)場調(diào)查、實地測量，并參考主體設計、施工、監(jiān)理資料，掌握工程開工內(nèi)容和工程進展，對于點型工程，通過解析施工前后遙感影像，獲取施工擾動的準確土地面積、土地利用類型及變化情況。實地測量監(jiān)測頻次為每季度1次，遙感監(jiān)測為施工前、施工期、施工后各1次。

2.2 取土、棄渣情況

本項目各區(qū)域土石方就地平衡，未設取料(土、石)、棄渣(土、石)場地，取土、棄渣情況監(jiān)測主要是監(jiān)測施工過程中塔基臨時開挖堆土情況。監(jiān)測方法主要為現(xiàn)場量測，查閱設計、施工資料，同時結(jié)合無人機航拍。臨時堆土面積監(jiān)測頻次為每月1次，臨時開挖回填量及表土剝離量監(jiān)測頻次為每10天1次。

2.3 水土流失情況

水土流失情況監(jiān)測主要包括水土流失因子、水土流失面積、土壤流失量和水土流失危害等。通過全面調(diào)查和收集資料的方法，掌握項目區(qū)地形地貌、地面組成物質(zhì)、植被、水文氣象、土地利用現(xiàn)狀、水土流失狀況等因子的基本情況，重點是調(diào)查土壤侵蝕背景值。水土流失面積的監(jiān)測主要采用實地測量和無人機航拍相結(jié)合的方法。土壤流失量主要采用典型調(diào)查、小區(qū)觀測法、簡易水土流失觀測場法，以及簡易坡面量測法等方法進行監(jiān)測。水土流失危害主要通過調(diào)查監(jiān)測。水土流失情況監(jiān)測頻次為每季度1次；土壤流失量，遇暴雨、大風等情況加測1次。

2.4 水土保持措施情況

水土保持措施監(jiān)測主要包括工程、植物及臨時防護措施等的實施情況、開工與完工日期、位置、尺寸、數(shù)量、林草覆蓋度、郁閉度、防治效果、運行狀況等。水土保持臨時措施、工程措施實施數(shù)量和質(zhì)量及運行狀況主要通過收集施工單位、主體及水保監(jiān)理資料，并結(jié)合實地抽樣調(diào)查核實。實地調(diào)查主要采用皮尺、經(jīng)緯儀或全站儀等測量措施面積。植物措施監(jiān)測采用典型樣方或典型植株調(diào)查的方法，每個樣方重復2～3次，草本樣方面積2 m×2 m，灌木樣方面積5 m×5 m，喬木樣方面積10 m×10 m，小于樣方調(diào)查規(guī)定面積的地塊按實際面積監(jiān)測，記錄林草生長情況、成活率、保存率、覆蓋度及自然植被恢復情況。工程措施及防治效果監(jiān)測頻次為每月1次，植物措施生長情況監(jiān)測頻次為每季度1次，臨時措施監(jiān)測頻次為每月1次。

3 監(jiān)測點布設

根據(jù)工程沿線地形地貌及工程施工特點，共布設監(jiān)測點127個，涵蓋了各個地貌防治分區(qū)。其中，準東換流站布設監(jiān)測點8個，皖南換流站8個，直流線路新疆段12個，直流線路甘肅段39個，直流線路寧夏段12個，直流線路陜西段11個，直流線路河南段25個，直流線路安徽段12個。

4 土壤流失情況監(jiān)測

點型工程建設階段分為場地平整、基礎(chǔ)施工、設備安裝及調(diào)試和植被恢復期，線型工程(含接地極線路)建設階段分為塔基基礎(chǔ)開挖澆筑期、鐵塔組立期、架線及附件安裝期和植被恢復期。

(1)點型工程。準東換流站建設期為2016年4月至2018年9月，在建設期間土壤流失總量為3 379.49 t，其中：場地平整階段409.25 t，占比12.11%；基礎(chǔ)施工階段2 524.85 t，占比74.71%；設備安裝階段189.94 t，占比5.62%；植被恢復階段255.45 t，占比為7.56%。皖南換流站建設期為2016年4月至2018年9月，在建設期間土壤流失總量為2 703.07 t，其中：場地平整階段276.18 t，占比10.22%；基礎(chǔ)施工階段2 199.66 t，占比81.38%；設備安裝階段144.31 t，占比5.34%；植被恢復階段82.92 t，占比3.06%。接地極極址建設期為2017年5月至2018年8月，在建設期間土壤流失總量為491.82 t，其中：場地平整階段78.56 t，占比15.97%；基礎(chǔ)施工階段201.60 t，占比40.99%；設備安裝階段148.67 t，占比30.23%；植被恢復階段62.99 t，占比12.81%。

(2)線型工程。線路工程建設期為2016年5月至2018年12月，土壤流失總量為71 950.26 t，其中：基礎(chǔ)開挖澆筑階段土壤流失量為18 806.01 t，占比26.15%；鐵塔組立階段土壤流失量為20 603.61 t，占比28.63%；架線階段土壤流失量為17 918.25 t，占比24.90%；植被恢復期階段土壤流失量為14 622.39 t，占比20.32%。

監(jiān)測結(jié)果表明，點型和線型工程均表現(xiàn)為基礎(chǔ)開挖階段水土流失量最大，土地擾動強度最大，該階段為水土流失重點防御期。隨著水土保持措施的實施，水土流失量逐漸減少。

5 水土保持監(jiān)測結(jié)果

(1)水土保持措施。監(jiān)測結(jié)果表明：已實施的水土保持措施能夠按照批復的水土保持方案及主體工程環(huán)水保專項設計完成。臨時措施有效防止了施工期的水土流失，對減緩施工期水土流失發(fā)揮了重要作用。施工結(jié)束后，水土保持植物措施開始發(fā)揮恢復周邊生態(tài)環(huán)境的長效作用。其中：完成的水土保持工程措施主要包括草方格沙障2 274 991 m2、石方格沙障3 600 m2、碎石壓蓋47 639 m3、擋水墻6 816.45 m3、漿砌石護坡59 166.53 m2、截排水溝15 361.4 m、土地整治754.61 hm2、表土剝離356 751 m2；完成的水土保持植物措施主要包括植基毯護面2.96 hm2、鋪設草坪9.64 hm2、栽植喬灌木10 658株、撒播草籽199.13 hm2；完成的水土保持臨時措施主要包括編織袋裝土攔擋23 731 m3，彩條布鋪墊及苫蓋1 341 083 m2，彩旗圍護817 331 m，沉淀池952處，臨時土質(zhì)排水溝14 235 m。

(2)水土保持防治效果。①擾動土地整治率。防治責任范圍內(nèi)擾動土地面積為1 253.83 hm2，水土保持防治措施面積為1 226.41 hm2，硬化建筑物面積為18.12 hm2，擾動土地整治率為99.26%，超過了95%的設計目標值。②水土流失總治理度。工程建設造成的水土流失面積為1 235.71 hm2，水土流失治理面積為1 226.41 hm2，水土流失總治理度為99.25%，超過了93%的設計目標值。③攔渣率。本工程挖方481.53萬m3，填方478.92萬m3，無外借土方，皖南換流站站區(qū)剝離的表土綜合利用2.61萬m3，攔渣量466.10萬m3，攔渣率為96.80%，超過了94%的設計目標值。④土壤流失控制比。截至監(jiān)測期末，項目區(qū)平均土壤侵蝕模數(shù)為1 484 t/(km2·a)，土壤流失控制比為0.99，各分區(qū)土壤流失得到有效控制。⑤林草植被恢復率。已經(jīng)恢復的林草植被面積為221.51 hm2，可恢復的林草植被面積為233.08 hm2，林草植被恢復率為96.12%，超過了96%的設計目標值。⑥林草覆蓋率。項目區(qū)實施的林草植被措施面積為221.51 hm2，項目區(qū)總面積為1 253.83 hm2，林草覆蓋率為17.67%，超過了14%的設計目標值。

6 結(jié) 語

本工程沿線地形地貌復雜，涉及戈壁荒漠區(qū)、山丘區(qū)、平原區(qū)，土壤侵蝕類型以水力、風力侵蝕為主。水土流失主要集中在基礎(chǔ)開挖階段，水土流失具有突發(fā)性和季節(jié)性，水土流失強度大、歷時短，水土流失主要呈線狀分布。結(jié)合工程實際情況，采用了遙感解譯、無人機航拍等先進技術(shù)對工程開展水土保持監(jiān)測，提高了水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度及準確度。為了防止施工期水土流失，工程構(gòu)建了較為完備的水土流失防治體系，并依據(jù)水土保持方案及環(huán)水保專項設計要求，采取工程、植物和臨時措施相結(jié)合的辦法，尤其在戈壁荒漠區(qū)采用草方格、石方格、碎石壓蓋等多項防風固沙措施來有效控制風蝕，在山丘區(qū)采用適宜當?shù)厣L的喬灌草及工程措施來有效控制水蝕。工程在采取水土保持防治措施后，土壤流失量明顯減少，監(jiān)測結(jié)果表明工程各項水土流失防治指標均超過水土保持方案預期防治目標的要求。