浙江省天然氣管道地質(zhì)災(zāi)害類型與危害特征

李偉 李良傳 袁野

摘? 要：西二線南昌-上海支干線浙江段天然氣管道穿越浙西中山丘陵區(qū)、浙中盆地區(qū)和浙北平原區(qū)，地形地貌復(fù)雜，不同的地形地貌又發(fā)育不同的地質(zhì)災(zāi)害類型。該文首先介紹了管道沿線發(fā)育的主要地質(zhì)災(zāi)害類型，并詳細(xì)敘述了管道的災(zāi)害特征，最后提出了常用的風(fēng)險(xiǎn)消減措施建議。

關(guān)鍵詞：浙江省;天然氣管道;地質(zhì)災(zāi)害類型;危害特征

中圖分類號(hào)：P694? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）26-0043-05

Abstract： The natural gas pipeline of Nanchang-Shanghai branch line of west second line passes through Zhongshan hilly area， the middle basin area of middle Zhejiang Province and the plain area of north Zhejiang Province. The topography and physiognomy are complicated and different types of geological disasters are developed in different topography and landforms. In this paper， the main types of geological hazards along the pipeline are introduced， and the hazard characteristics of the pipeline are described in detail. Finally， the corresponding risk reduction measures are put forward.

Keywords： Zhejiang Province; natural gas pipeline; geological hazard type; hazard characteristics

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，能源需求迅速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)至2020年底，以西氣東輸項(xiàng)目為標(biāo)志的天然氣管道累計(jì)投產(chǎn)管道里程約10.4萬(wàn)km，源源不斷將西部資源送往東部，對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)[1-2]。但由于外部環(huán)境改變和人類工程活動(dòng)的增加，特別是基建開(kāi)挖等對(duì)地形地貌改變較大，誘發(fā)管道周邊較多地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，對(duì)管道安全帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)[3]。

本文以西氣東輸浙江管理處天然氣管道地質(zhì)災(zāi)害排查項(xiàng)目為依托，通過(guò)調(diào)查管道沿線一定范圍內(nèi)地形地貌、地質(zhì)條件、分析已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的成因?yàn)榛A(chǔ)，查明地質(zhì)災(zāi)害隱患類型及對(duì)管道的危害特征，提出防治措施，進(jìn)一步提高管道安全運(yùn)營(yíng)保障程度。

2 管道地質(zhì)概況及地災(zāi)類型

2.1 管道地質(zhì)概況

西氣東輸天然氣管道西二線南昌-上海支干線浙江段，由衢州常山縣進(jìn)入浙江境內(nèi)，經(jīng)衢州、龍游、金華、義烏、諸暨、蕭山，穿過(guò)錢(qián)塘江，經(jīng)嘉興在平湖進(jìn)入上海市，總長(zhǎng)約446.1公里。管道穿越區(qū)地形地貌主要為浙西中山丘陵區(qū)、浙中盆地和浙北平原區(qū)（圖1），地形地貌復(fù)雜，不同的地形地貌又發(fā)育不同的地質(zhì)災(zāi)害類型。中山丘陵區(qū)主要發(fā)育滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡及水毀等災(zāi)害;盆地及平原區(qū)主要發(fā)育水毀、崩塌及不穩(wěn)定斜坡等災(zāi)害。

自常山縣起點(diǎn)至蕭山一帶出露的地層為中元古界變質(zhì)巖系、中生界上侏羅統(tǒng)火山巖、中生界下白堊統(tǒng)“紅層”沉積巖。平原區(qū)淺部以全新世早中期海相淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土為主。第四系則主要分布于山前及溝谷地段。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害類型

本次調(diào)查可能對(duì)管線及其附屬設(shè)施構(gòu)成一定影響和威脅的各類災(zāi)害點(diǎn)共計(jì)14處，主要為河溝道水毀災(zāi)害、工程活動(dòng)，其次為臺(tái)田地水毀、坡面水毀、崩塌（危巖體），共計(jì)5類災(zāi)害。其中河溝道水毀點(diǎn)9處、工程活動(dòng)（占?jí)海?處、臺(tái)田地水毀1處、坡面水毀1處、崩塌隱患點(diǎn)1處（表1、圖2）。

3 地質(zhì)災(zāi)害對(duì)管道的危害特征

管道沿線地質(zhì)災(zāi)害種類多，危害大，基本特征主要為災(zāi)害的多樣性，分布的不均勻性及事故后果的嚴(yán)重性。

3.1 崩塌對(duì)管道的危害特征

崩塌對(duì)管道的危害主要表現(xiàn)在對(duì)管道的牽扯、沖擊和壓覆破壞。

3.1.1 牽扯、沖擊管道

管道鋪設(shè)于較松散的巖土體內(nèi)，巖土體邊緣被開(kāi)挖，形成高陡邊坡，受大氣降水、風(fēng)化等因素影響，邊坡有發(fā)生崩塌的危險(xiǎn)。若邊坡發(fā)生崩塌，將使管道裸露并被碎石沖擊，產(chǎn)生破裂風(fēng)險(xiǎn)（圖3、圖4）。如鄭家塢崩塌隱患點(diǎn)，坡面高差約12m，長(zhǎng)度約50m，斜坡坡度50°-82°，坡面及坡頂植被不發(fā)育，坡面上覆含碎石粉質(zhì)粘土，管道沿坡敷設(shè)，距邊坡邊緣3m，埋深約3m，坡面風(fēng)化嚴(yán)重，見(jiàn)有大量裂隙?？拷马斁植恳?jiàn)有崩滑的痕跡。

3.1.2 壓覆管道

管道鋪設(shè)在陡崖腳下崩塌隱患區(qū)下方，若發(fā)生崩塌后，崩塌體墜落沖砸管道，可能造成管道壓覆甚至變形，對(duì)管道安全造成影響。

3.1.3 成因及影響因素

崩塌災(zāi)害的主要成因及影響因素有兩個(gè)方面：（1）人類工程活動(dòng)：主要表現(xiàn)為人工切坡改變斜坡的應(yīng)力平衡狀態(tài)，從而使斜坡失穩(wěn)進(jìn)而發(fā)生變動(dòng)。（2）降雨：大多數(shù)災(zāi)害的發(fā)生與降雨有密切關(guān)系，連綿降雨使巖土體含水量處于飽和，增加了巖土體的下滑力，降低了軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，減少了滑動(dòng)面的內(nèi)摩擦力，從而引起巖土體滑動(dòng)。

3.2 坡面水毀對(duì)管道的危害特征

3.2.1 危害特征

坡面水毀主要發(fā)育在斜坡坡腳處或由松散巖組組成的坡面上，方式主要以沖毀管道蓋土、管道護(hù)墻、擋土墻及回填土，使管道露管、架空等。如樊村花墳塢水庫(kù)坡面水毀點(diǎn)，屬低丘陵地貌，出露地層為殘坡積層，含碎石粘性土，厚約2-3m，地勢(shì)西高東低，地形起伏較大。災(zāi)害點(diǎn)與管道的空間關(guān)系為垂直，影響管道長(zhǎng)度約10m，管道走向135°，埋深1.5m。管道東側(cè)為水庫(kù)，坡面坡腳處發(fā)育一水毀沖溝，沖溝方向45°，長(zhǎng)5m，寬3m，深1.2m，沖溝邊緣未設(shè)防護(hù)。若持續(xù)降雨或暴雨情況下，持續(xù)沖刷坡面將導(dǎo)致沖溝加大，直至暴露管道，威脅管道安全。

3.2.2 成因及影響因素

成因：（1）地表覆蓋層松散，主要為碎石粘性土，抗沖蝕性較差，由于持續(xù)降雨或暴雨情況下，易發(fā)生水毀災(zāi)害;（2）該處坡面水毀位于水庫(kù)邊緣，地勢(shì)較低，東邊地勢(shì)較高，周邊降雨由此處流入水庫(kù)，增加了坡面沖溝出現(xiàn)的可能。

影響因素：（1）降雨：連綿降雨致使水量增加，流速變大，增加了流水的沖刷能力。（2）地層巖性：近地表巖性主要為碎石粘土，凝聚力不強(qiáng)，易受沖刷。（3）地形地貌：坡面坡度較大，使得流水流速較快，增加了對(duì)坡面的沖刷力度。

3.3 河溝道水毀對(duì)管道的危害特征

3.3.1 危害特征

主要分布在管道沿途穿越的河流及溝谷地帶，方式主要為對(duì)管道上、下游河床沖刷、下切及河岸凹部的側(cè)向沖刷。危害表現(xiàn)為在水流沖刷下使管道露管、漂管，沖刷河床使管道架空。如王沙溪河溝道水毀點(diǎn)，屬于水流侵蝕堆積地貌，出露地層為殘坡積層，含碎石粘性土，厚約2-3m，管道穿過(guò)河流，走向40°，埋深約1.5m，河道坡度為5～10°。沖刷點(diǎn)與管道的空間關(guān)系為斜交，影響管道長(zhǎng)度約40m，河內(nèi)管道上方上層蓋土經(jīng)河水沖刷形成沖坑，沖坑長(zhǎng)約3m，寬約2m，深1.0m，位于管道南側(cè)1m處。

3.3.2 成因及影響因素

成因：（1）在河流拐彎處，由于河水流向發(fā)生改變，水流沖刷河床及外側(cè)河岸，此時(shí)管道穿越，則管道上方蓋土受到?jīng)_刷。（2）人為在河中下游堆積泥沙等障礙物，導(dǎo)致河水沖擊障礙物后回流沖刷河床，使管道出露。（3）上游持續(xù)發(fā)生降雨，使河水水位上漲，流速增大，裹挾巖石、泥沙等對(duì)河床造成沖擊。

影響因素：（1）人類工程活動(dòng)：主要表現(xiàn)為人為在管道上、下游挖沙、取土或設(shè)置障礙物等，使河水改變流向或流速，甚至引起反向沖刷。（2）降雨：連綿降雨使河水水位上漲，水量增加，流速變大，增加了河水的沖刷能力。（3）地形地貌：河流坡度較大，使得河水流速較快，增加了對(duì)河床的沖刷力度。

3.4 臺(tái)田地水毀對(duì)管道的危害特征

3.4.1 危害特征

主要發(fā)生于平原地貌區(qū)，地勢(shì)平坦但較低洼，周邊主要為耕地，地層為沖積層粘性土。管道或閥室旁小溪為間歇性溝溪，水位受大氣降雨及上游來(lái)水影響較明顯，溝溪間見(jiàn)有水流沖刷現(xiàn)象。在汛期或暴雨期間，水位上漲明顯，由于地勢(shì)較低，在汛期或上游來(lái)水時(shí)，易造成管道、閥室受淹，威脅管線電纜及閥室內(nèi)其余電子設(shè)備安全。

3.4.2 成因及影響因素

成因：主要由于該地區(qū)地勢(shì)較低，汛期或上游來(lái)水時(shí)，易產(chǎn)生洪澇地質(zhì)災(zāi)害;影響因素：（1）降雨：降雨使水位上漲，淹沒(méi)管道及閥室，影響管道安全。（2）地形地貌：由于地勢(shì)較低，且處于河流不遠(yuǎn)處 ，致使降雨時(shí)易受災(zāi)。

3.5 工程活動(dòng)對(duì)管道的危害特征

3.5.1 危害特征

主要表現(xiàn)為在管道上方增加荷載或開(kāi)挖土方，致使管道承壓或者露管的行為。如上田畈村工程活動(dòng)點(diǎn)，由于村里擴(kuò)建，致使管道上方土地被整修成道路，且每日有礦山上重型卡車(chē)經(jīng)過(guò)，使管道受壓，威脅管道安全。

3.5.2 成因及影響因素

成因：村里改建擴(kuò)寬道路，致使道路擴(kuò)寬到管道上方;影響因素：人類工程活動(dòng)致使管道承壓，影響管道安全。

4 油氣管道危害的消減措施

根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我國(guó)已經(jīng)在保護(hù)油氣管道方面取得了大量成功的經(jīng)驗(yàn)。從目前具體的應(yīng)用情況來(lái)看，常用的措施有巡查、監(jiān)測(cè)和工程治理。這些措施的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)油氣管道災(zāi)害的有效消減。

4.1 巡查

巡查針對(duì)的是活動(dòng)不明顯或僅有發(fā)展趨勢(shì)的致災(zāi)體[4]，例如不穩(wěn)定斜坡和有崩塌隱患的危巖體。主要觀察地表是否存在裂縫、涌水等各種不良情況，對(duì)裂縫的性質(zhì)、寬度、深度情況及涌水的位置、水量進(jìn)行詳細(xì)查看;對(duì)危巖體要注意是否在持續(xù)松動(dòng)及是否有新的崩塌塊體出現(xiàn)。

4.2 監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容為監(jiān)測(cè)致災(zāi)體的變形、破壞信息和誘發(fā)因素的動(dòng)態(tài)信息。崩塌、滑坡主要監(jiān)測(cè)地表變形特征、深部位移變形特征及地下水動(dòng)態(tài)特征。泥石流則監(jiān)測(cè)孔隙水壓力變化、降雨量變化、巖土體位移、速度變化等方法。

4.3 工程治理

當(dāng)人為或自然改變了坡體幾何形態(tài)，造成局部應(yīng)力集中，進(jìn)而坡體失穩(wěn)，且通過(guò)排水等措施無(wú)法徹底穩(wěn)固時(shí)，常采用工程治理措施進(jìn)行整治。

對(duì)于不同的管道地質(zhì)災(zāi)害，工程治理的方式也不同。對(duì)滑坡、泥石流常用的治理措施有排水溝（圖14）、擋墻（圖15）、抗滑樁等。對(duì)崩塌危巖體常采用清除、支撐、錨固（圖16）等。對(duì)水毀災(zāi)害常采用擋墻、護(hù)岸、截水墻、地下防沖墻等?？梢杂行Э刂茙r土體的失穩(wěn)發(fā)展[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

浙江省內(nèi)油氣管道沿線地貌復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害類型多，范圍大，分布廣，給安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)安全隱患。本文通過(guò)工程實(shí)例論述浙江省油氣管道沿線地質(zhì)災(zāi)害類型、危害特征，并提出了風(fēng)險(xiǎn)消減措施，以期為相關(guān)人員提供更多借鑒。

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