端氏至長子輸氣管道工程水土保持措施研究

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司）

煤層天然氣是一種高效、清潔、壓縮方便、便于輸送的新型能源和化工原料，近十多年來，在我省開發(fā)利用發(fā)展迅速，現(xiàn)已進入千家萬戶，覆蓋了大部分城市及縣城。山西不僅是煤炭資源大省，也是煤層氣資源強省，據(jù)地質(zhì)勘探資料，全省煤層氣資源量達10萬億m3，約占全國的1/3。位于晉東南的沁水煤田區(qū)，又是全省煤層氣貯藏量最為豐富的區(qū)域，勘探資源總量約為6.85萬億m3，現(xiàn)已成為我國探明規(guī)模最大的煤層氣氣田區(qū)，其開發(fā)利用，是“氣化山西”，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型跨越的重頭戲。在煤層氣開發(fā)利用過程中，不可避免地要擾動地表，破壞植被與水土保持設(shè)施，從而加劇水土流失。為了實現(xiàn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)同步協(xié)調(diào)發(fā)展，研究煤層氣輸送過程中的水土保持問題很有必要。本文以沁水端氏至上黨長子的煤層氣輸送管道工程為利，對此進行探討。

1 項目概況

端氏至長子輸氣管道工程，屬山西省國新能源集團氣化山西天然氣管網(wǎng)中的一條重要的天然氣管道，氣源主要為沁水煤田柿莊南區(qū)塊和柿莊北區(qū)塊的煤層氣。工程包括一條輸氣干線和一條接氣支線。輸氣干線起點位于沁水縣端氏鎮(zhèn)土門上村的端氏首站，經(jīng)柿莊輸氣站到長子縣南陳鄉(xiāng)東陳村的南陳輸氣站，之后到達位于長子縣城關(guān)鎮(zhèn)前小郭村的長子末站，全長77 km；接氣支線為趙莊壓縮站—南陳輸氣站，長約3.7 km。本項目建設(shè)工程，近期可將山西天然氣有限公司的洪洞—安澤—長子輸氣管道和山西煤層氣（天然氣）集輸有限公司的晉城—侯馬輸氣管道串聯(lián)互通，進入山西省國新能源集團已建的省級管網(wǎng)，將煤層氣輸送至全省各地使用；遠期可將沁水、長子片區(qū)的煤層氣輸往黎城方向，進而輸往河北省，滿足下游省份需要。

本工程輸氣量11.03×108m3/a，設(shè)計壓力4.0 MPa。其中，輸氣干線分為2段，端氏首站—南陳輸氣站段，線路管徑為D610 mm，設(shè)計規(guī)模8.05×108m3/a；南陳輸氣站—長子末站段，線路管徑為D457 mm，設(shè)計規(guī)模3.18×108m3/a。接氣支線趙莊壓縮站—南陳輸氣站段，線路管徑為D219 mm，設(shè)計規(guī)模0.35×108m3/a。

本項目由管線工程、輸氣站場、堆管場地、進站道路、施工便道、供電線路等組成。全線設(shè)4座輸氣站場，2座閥室，10處堆管場地?？傉嫉孛娣e102.13 hm2，其中永久占地4.95 hm2，臨時占地97.18 hm2；占地類型為耕地63.01 hm2，林地10.88 hm2，其他草地27.59 hm2，交通運輸用地0.65 hm2。土石方總量69.76萬m3，其中挖方34.88萬m3（含表土剝離4.70萬m3），填方34.88萬m3（含表土回覆4.70萬m3），挖填平衡，無棄方。項目總投資34 626萬元，其中土建投資33 013萬元。工程于2016年10月開工，2017年9月結(jié)束，總工期1年。

輸氣管線沿途經(jīng)過晉城市的沁水縣、高平市及長治市的長子縣，社會依托條件較好，在建設(shè)過程中不單獨布設(shè)施工生活營地，其中輸氣站場施工布置在站場內(nèi)，管道工程及其他附屬工程施工租借附近民房及生活設(shè)施。

2 項目區(qū)概況

項目管道沿線地貌，沁水段、高平段以黃土丘陵階地為主，長子段以土石山區(qū)、河谷盆地為主。項目區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫9.3-10.6°C，年≥10℃的活動積溫2 755.8-3 416.5℃；年均降水量567-617 mm，主要集中在7-9月；最大凍土深度56-68 cm，無霜期164-195 d；年均風(fēng)速2.1-2.4 m/s，年大風(fēng)日數(shù)14.7-19.5 d。主要土壤類型為褐土，抗蝕性較弱。林草植被覆蓋率48.4%。

3 水土流失情況

輸氣管道沿線，土壤侵蝕以水蝕為主，其中沁水段、高平段水土流失強度為中度，年土壤侵蝕模數(shù)3 000-4 000 t/km2；長子段水土流失強度為輕度，年土壤侵蝕模數(shù)2 000 t/km2。據(jù)測算，工程建設(shè)新增土壤流失量5 112 t，其中建設(shè)期3 554 t，自然恢復(fù)期1 558 t。新增土壤流失量以管線工程區(qū)和施工便道為主，輸氣站場和進站道路次之，其他區(qū)域較少。

4 水土保持措施研究

該工程項目，以線狀為主，點塊狀為輔，沿線涉及的土地利用類型有耕地、林地、草地和交通運輸用地。根據(jù)項目特點，需采取如下措施防治由于工程建設(shè)造成的人為水土流失。

4.1 表土剝離

表土主要分布在農(nóng)地上，不僅是一種自然資源，而且是一種經(jīng)濟資源，是農(nóng)民長期耕作形成的產(chǎn)物，必須首先加以保護。據(jù)對工程建設(shè)占地的調(diào)查，占用耕地63.01 hm2，占到工程項目總占地面積的61.70%，其中管線57.11 hm2，輸氣站場3.75 hm2，進站道路0.52 hm2，輸電線路1.18 hm2，堆管場地0.45 hm2。由于農(nóng)村改革后大都實行機耕，一般表土厚度可達0.3 cm。除堆管場地臨時占用不需要表土剝離外，按此測算，共需剝離表土18.768萬m3。由于部分工程無剝離表土提前施工，實際剝離表土量為4.7萬m3，主要為管線剝離。

4.2 截排水工程

截排水工程主要涉及管線工程區(qū)、輸氣站場區(qū)和進站道路區(qū)。當管線經(jīng)過20°以上的順坡時，沿管線一側(cè)需布設(shè)縱向排水溝，順坡每隔10 m設(shè)一條橫向截水溝，橫縱截排水溝相互連通，并在排水出口處設(shè)跌井消能，然后就近排入附近溝道。截（排）水溝為矩形漿砌石結(jié)構(gòu)，尺寸0.4 m×0.4 m，壁厚0.3 m；跌井亦為漿砌石結(jié)構(gòu)，長、寬各1 m，深0.5 m，壁厚0.3 m。輸氣站場設(shè)排水暗涵（局部蓋板），出口與場外排水系統(tǒng)相接，排水暗涵規(guī)格同截（排）水溝。由于工程戰(zhàn)線涉及到三種地貌，根據(jù)地域?qū)嶋H：土石山區(qū)管線共設(shè)截水溝700 m，管線排水溝1 750 m，站場排水暗涵420 m，跌井25處；黃土丘陵階地區(qū)共設(shè)管線截水溝465 m，管線排水溝1 164 m，進站道路排水溝1 050 m，跌井11處；河谷盆地區(qū)管線截水溝215m，管線排水溝614 m，站場排水暗涵260 m，進站道路排水溝1 650 m，跌井12處。

4.3 土地整治

土地整治對于不同地貌的土地利用類型，其方法各異，一般包括挖填后的平整、耕地表土回覆后的復(fù)耕以及造林種草地的表土回覆等。該工程項目，其土地整治涉及管線工程區(qū)、堆管場地、輸氣站場、進站道路、施工便道與輸電線路。根據(jù)地域?qū)嶋H：土石山區(qū)，管線區(qū)平整土地45.33 hm2，覆土8 160 m3，草袋土1 360 m3，剝離表土返還18 365 m3，復(fù)耕21.24 hm2；堆管場地土地平整0.90 hm2；輸氣站場土地平整0.62 hm2；施工便道土地平整1.47 hm2；供電線路土地平整1.23 hm2，復(fù)耕0.87 hm2。黃土丘陵階地，管線區(qū)土地平整13.33 hm2，表土返還5 390 m3，復(fù)耕7.19 hm2；堆管場地土地平整0.15 hm2；進站道路土地平整0.10 hm2；施工便道土地平整2.03 hm2。河谷盆地，管線區(qū)土地平整8.24 hm2，表土返還3 692 m3，復(fù)耕4.92 hm2；堆管場地土地平整0.15 hm2，復(fù)耕0.15 hm2；進站道路土地平整0.16 hm2；供電線路復(fù)耕0.29 hm2。

4.4 植被恢復(fù)

植被恢復(fù)主要涉及工程占用耕地、道路路面以外的其他草地和林地，通過造林種草與綠化，提高植被覆蓋率，控制水土流失。根據(jù)地域?qū)嶋H：土石山區(qū)，管線栽植紫穗槐14 932穴，撒播種草24.00 hm2；堆管場地栽植紫穗槐4 200穴，撒播種草0.90 hm2；輸氣站場綠化美化0.62 hm2；施工便道栽植紫穗槐6 860穴，撒播種草1.47 hm2；供電線路栽植紫穗槐1 680穴，撒播種草0.36 hm2。黃土丘陵階地，管線栽植紫穗槐4 760穴，撒播種草6.14 hm2；堆管場地栽植紫穗槐700穴，撒播種草0.15 hm2；進站道路栽植側(cè)柏350株，撒播種草0.10 hm2；施工便道栽植紫穗槐9 472穴，撒播種草2.03 hm2。河谷盆地，管線栽植紫穗槐2 566穴，撒播種草3.31 hm2；輸氣站場綠化美化0.30 hm2；進站道路栽植國槐560株，撒播種草0.16 hm2。草種選擇無芒雀麥、沙打旺、披堿草和紫花苜蓿，可單播或混播，播量50 kg/hm2，種子要求籽粒飽滿，發(fā)芽率90%以上，純凈度95%以上，無病蟲害。紫穗槐灌木采用穴狀整地，規(guī)格40 cm×40 cm，每穴3株，4 444穴/hm2，要求苗高0.5-1.0 m，生長健壯，無病蟲害。道路栽植側(cè)柏和國槐，采用穴狀整地，規(guī)格60 cm×60 cm，每穴1株，株距3 m，要求苗高1.0-1.5 m，生長健壯，無病蟲害。

4.5 臨時防護

臨時防護措施用于施工過程中，以預(yù)防暴雨、大風(fēng)等極端天氣加劇水土流失，主要措施類型為編織袋裝土擋護、苫蓋和臨時排水溝等。根據(jù)地域?qū)嶋H：土石山區(qū)，管線編織袋裝土擋護11 051 m3，編織布苫蓋8.63萬m2；輸氣站場編織袋裝土擋護64 m3，編織布苫蓋600 m2；施工便道編織袋裝土擋護672 m3，臨時排水溝2 150 m。黃土丘陵階地，管線編織袋裝土擋護3 616 m3，編織布苫蓋2.83萬m2；施工便道編織袋裝土擋護930 m3，臨時排水溝2 960 m。河谷盆地，管線編織袋裝土擋護2 240 m3，編織布苫蓋1.75萬m2。由于分段施工且工期較短，編織布可重復(fù)使用。臨時排水溝采用梯形斷面，底寬40 cm，高40 cm，邊坡1∶1，溝內(nèi)鋪土工膜。