南方紅壤區(qū)管道作業(yè)帶土地修復(fù)探討

孫 偉

（國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司華中分公司，湖北 武漢 430024）

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源需求量急劇增大，我國(guó)石油輸送工程的建設(shè)大幅度增長(zhǎng)。管道建設(shè)會(huì)造對(duì)區(qū)域自然生態(tài)造成一定的擾動(dòng)，特別會(huì)加重沿線地區(qū)的水土流失，影響區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。因此如何做好水土流失防治工作，全面貫徹落實(shí)生態(tài)文明建設(shè)的理念成為管道建設(shè)中重要的課題之一。本文通過(guò)某大型新建石油管道項(xiàng)目為例，分析植物措施在南方紅壤區(qū)管道作業(yè)帶修復(fù)中的局限性，并提出土壤改良的建議作為探討。

1.工程及項(xiàng)目區(qū)概況

該管道工程屬于大型新建石油管道項(xiàng)目，其中敷設(shè)成品油管道278km，敷設(shè)通信光纜278km，新建線路遠(yuǎn)控截?cái)嚅y室9座，共設(shè)置5座站場(chǎng)，新修施工便道47km，整修道路65km，新修巡檢道路18km?？傉嫉孛娣e529.5hm2，其中永久占地10.59hm2，臨時(shí)占地518.91hm2。土石方開挖總量215.55萬(wàn)m3，其中包括剝離表土103.66萬(wàn)m3，管溝及基礎(chǔ)開挖土方量70萬(wàn)m3，石方量41.5萬(wàn)m3以及鉆渣0.39萬(wàn)m3。

工程管道主要途徑的地貌包括沖積平原區(qū)和丘陵區(qū)。沖積平原地勢(shì)平緩，地形高差小于10m，坡度小于10°；丘陵區(qū)地勢(shì)低緩平坦，略呈波狀起伏，地形坡度小于20°。山體多呈饅頭狀、長(zhǎng)垣狀，山頂渾圓，山脊不明，溝谷短淺。項(xiàng)目區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，全年光照充足，雨量充沛，四季分明，氣候溫和、無(wú)霜期長(zhǎng)、嚴(yán)冬較短的特征。區(qū)內(nèi)多年平均氣溫17.2℃～17.8℃，多年平均降水量在1582.3～1631.9mm之間，多年平均蒸發(fā)量小于降水量，在955.2～1273.0mm之間，多年平均風(fēng)速2.0～2.5m/s，無(wú)霜期在270～276d之間。管道沿線土壤以紅壤為主。紅壤的定義是在第四紀(jì)紅色粘土的基礎(chǔ)上所發(fā)育而成的地帶性土壤，在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)其廣泛分布。紅壤土層深厚，土層厚度在40cm以上，呈酸性，腐殖質(zhì)層薄，有機(jī)質(zhì)含量較低。項(xiàng)目區(qū)植被類型屬于亞熱帶常綠闊葉林，項(xiàng)目區(qū)林草植被覆蓋率約為40.6%。松科、杉科、殼斗科、樟科、山茶科、金縷梅科、木蘭科以及杜英科等喬木樹種和禾本科的竹亞科是森林植被主要的分布群種。

2.項(xiàng)目區(qū)水土流失防治

工程在建設(shè)過(guò)程中不可避免地會(huì)破壞地表及植被，若不采取有效的防治措施，則會(huì)造成沿線嚴(yán)重的水土流失。經(jīng)預(yù)測(cè)，本工程建設(shè)將擾動(dòng)地表面積509.02hm2，損壞水土保持設(shè)施面積509.02hm2。工程建設(shè)工程總挖方量215.55萬(wàn)m3（包括表土103.66萬(wàn)m3），總填方229.55萬(wàn)m3（包括表土103.66 萬(wàn) m3）。

從預(yù)測(cè)區(qū)域來(lái)看，管道作業(yè)帶區(qū)新增水土流失量占新增水土流失總量的比例最大，為64.78%，是水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，其次依次為道路工程區(qū)、穿越工程區(qū)、施工生產(chǎn)區(qū)、截?cái)嚅y室區(qū)、站場(chǎng)區(qū)；從預(yù)測(cè)時(shí)段看，施工期新增水土流失量占比較大，占新增流失總量的91.89%。本工程水土流失重點(diǎn)時(shí)段和區(qū)域?yàn)槭┕て诘墓艿雷鳂I(yè)帶區(qū)。工程建設(shè)期和運(yùn)行期可能造成的水土流失危害主要有以下幾個(gè)方面：

2.1 對(duì)工程建設(shè)的影響

由于工程建設(shè)造成水土流失，對(duì)施工造成影響，比如：施工道路沖刷、管溝開挖土方被水沖走導(dǎo)致回填土不足、頂管穿越工作坑淤積等，都會(huì)嚴(yán)重影響施工進(jìn)度、工程質(zhì)量，增加因采取補(bǔ)救措施而產(chǎn)生的費(fèi)用等。

2.2 對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行的影響

工程建設(shè)過(guò)程中，水土保持措施布設(shè)不到位會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失，對(duì)管線的安全運(yùn)行將會(huì)產(chǎn)生較大影響，輸油管線受水沖刷，回填土層被水沖走，導(dǎo)致管道出露等對(duì)工程運(yùn)行不利的事故產(chǎn)生。

2.3 對(duì)土地資源的破壞和影響

工程建設(shè)占用土地，對(duì)周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將造成不利影響破壞。原有地表遭到破壞，地表植被遭到損毀，土地耕作層和植被生長(zhǎng)層受到挖損、剝離或壓埋，使施工區(qū)內(nèi)裸地面積急劇增加，降低了土壤抗蝕性，同時(shí)也增加水土流失量，導(dǎo)致周邊農(nóng)田作物被掩埋、溝渠水道堵塞。

本著“誰(shuí)開發(fā)誰(shuí)保護(hù)”、“誰(shuí)造成水土流失誰(shuí)負(fù)責(zé)治理”、“誰(shuí)損壞水土保持功能，誰(shuí)補(bǔ)償”的原則，依據(jù)《中華人民共和國(guó)水土保持法》及相關(guān)法規(guī)，因地制宜地采取水土保持防治措施，使項(xiàng)目區(qū)新增水土流失得到有效控制。本項(xiàng)目管道途經(jīng)區(qū)域分屬水力侵蝕類型區(qū)中的南方紅壤丘陵區(qū)，土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，容許土壤流失量為500t/(km2·a)。管道沿線土壤平均侵蝕模數(shù)為457t/(km2·a)。工程水土流失總量為45435t，其中新增水土流失量39342t。管道作業(yè)帶區(qū)新增水土流失量占新增水土流失總量的比例最大，為64.78%，是水土流失重點(diǎn)防治區(qū)。因此本項(xiàng)目水土流失重點(diǎn)區(qū)域?yàn)楣艿雷鳂I(yè)帶區(qū)。本項(xiàng)目主要采用撒播草籽和移栽灌木綠化作為管道作業(yè)帶區(qū)水土流失防治和土地修復(fù)的措施?？偩G化面積為1616.06hm2，栽植紫穗槐465136株，撒播白三葉、狗牙根(4∶6)草籽面積16.56hm2，播撒小冠花草籽面積總綠化面積為1616.06hm2。

3.土地修復(fù)存在的問(wèn)題

在作業(yè)帶土地修復(fù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，播撒的草籽和移栽的灌木不能正常生長(zhǎng)，存活率不達(dá)50%，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)存活植物發(fā)育異常緩慢。通過(guò)對(duì)存活植物的進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)其主根和側(cè)根的根長(zhǎng)受到抑制，根系呈褐色，根尖彎曲膨大，根系變粗變短，呈不規(guī)則的勾狀，嚴(yán)重的根冠脫落；其次，植物地上部鮮重明顯低于正常值，葉片小而發(fā)育不良，幼葉沿邊緣卷曲，葉片易黃化、壞死，莖、葉和葉脈變成紫色。因此植物措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求(圖1)。

在排除人為污染的前提下，對(duì)工程沿線土壤取樣化驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)土壤PH值普遍低于6.0，最低值甚至為4.0；同時(shí)土中交換性鋁，(主要是Al3+、Al(OH)2+和Al(OH)2+)的含量大于2cmol/kg。因此，可初步判斷造成工程中植物措施實(shí)施困難的因素在于土壤酸化及鋁毒對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用。

圖1 作業(yè)帶植被修復(fù)過(guò)程

4.探討與建議

紅壤丘陵地區(qū)已成為我國(guó)水土流失程度較高的地區(qū)之一，環(huán)境日趨惡化。輸油管道工程線路長(zhǎng)、空間跨度大，施工擾動(dòng)地表總面積較大，植被損壞嚴(yán)重，對(duì)于立地條件差的紅壤丘陵地區(qū)，植被恢復(fù)尤為困難。根據(jù)第二次全國(guó)土壤普查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)南方紅壤pH處于4.5～6.0，近5年來(lái)，關(guān)于南方紅壤酸化的報(bào)道日益增多。紅壤酸化與鋁毒伴生，進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)，因此對(duì)土壤進(jìn)行改良迫在眉睫。利用改良劑對(duì)土壤進(jìn)行改良的研究可追溯至19世紀(jì)末，研究主要集中在單一改良劑（如有沸石、粉煤灰、污泥、綠肥、聚丙烯酰胺等），但其諸多負(fù)面影響問(wèn)題，例如改良效果不全面等。為了進(jìn)一步提升土壤改良劑的應(yīng)用效果，同時(shí)最大程度降低其負(fù)面影響，近年來(lái)越來(lái)越多的研究者配合施用多種不同改良劑，但是配合施用這種方法的有效性仍是值得探討的問(wèn)題。因此需要發(fā)明適合紅壤丘陵區(qū)管道作業(yè)帶工程劣地修復(fù)的土壤改良劑，改良擾動(dòng)紅壤理化性質(zhì)，縮短植被恢復(fù)周期。除此之外，紅壤結(jié)構(gòu)松散遇水膨脹，極易在雨水侵蝕作用下流失，從而使得植被恢復(fù)失去基質(zhì)。通過(guò)纖維三維固土技術(shù)和W-OH固土技術(shù)和綠化混凝土技術(shù)有效提高土體機(jī)械性能，增強(qiáng)其抵抗侵蝕能力，減少甚至避免土壤基質(zhì)流失，保障植被生長(zhǎng)的立足點(diǎn)。