油氣管道工程水土保持措施體系研究

李宗民，戴軍利，李 建，徐志國

（1.德州市水利工程施工與維修中心，山東德州 253014；2.德州市河道管理服務(wù)中心，山東德州 253014；3.德州市水利局，山東德州 253014；4.水利部松遼水利委員會，吉林 長春 130021）

此次研究以大別山區(qū)油氣管道工程為實例對象，探索油氣管道工程不同建設(shè)階段、不同防治分區(qū)的水土流失特點、規(guī)律及防治措施體系，為有效地防治管道工程建設(shè)過程中的水土流失，合理利用和保護(hù)水土資源奠定基礎(chǔ)，為今后大別山區(qū)油氣管道類項目在建設(shè)過程中的水土流失防治提供理論依據(jù)。

1 油氣管道工程水土流失特點

1.1 工程特點

成品油管道主體工程建設(shè)內(nèi)容主要包括輸油管道、站場、線路截斷閥室、施工便道、施工生產(chǎn)生活區(qū)等。管道工程作為線型工程[1]，具有擾動點分散、線路較長、空間跨度大、穿越地貌類型多樣等特點；河流、湖泊、溝渠等水域多采取定向鉆穿越方式，公路、鐵路等多采取頂管穿越方式；與鐵路、城市軌道交通、公路等線型項目不同，油氣管道工程為分段施工，總體擾動強度較小。

1.2 水土流失特點

工程施工造成的水土流失總體較輕微，但局部點塊狀水土流失強度高。施工期間，管道作業(yè)帶開挖、站場閥室建構(gòu)筑物基坑開挖、臨時施工生產(chǎn)生活場地和施工道路的修建，以及挖方和填方在空間和時間上的變化，造成開挖土方臨時堆放及地表裸露，致使水土流失強度急劇增加[2]。

施工階段不同，造成的水土流失強度不同，油氣管道工程水土流失重點時段為施工期[3]。土壤侵蝕模數(shù)最大的階段為工程施工集中擾動時期，侵蝕強度最為強烈；其次為施工準(zhǔn)備前期和主體工程完工后的調(diào)試階段，侵蝕強度均為中度；擾動后侵蝕強度最小的為水土保持措施已實施完成的試運行期，侵蝕強度為輕度。

工程沿線由于作業(yè)帶開挖、土方堆墊、機械碾壓等原因，破壞了生態(tài)環(huán)境，新產(chǎn)生的水土流失主要集中在管道作業(yè)帶、穿越入土點及出土點。

大別山區(qū)地貌以山地丘陵為主，坡度較大，地形起伏，管道爬坡鋪設(shè)段較多，且該區(qū)域降雨量大，加劇了工程施工擾動過程中的水土流失。

2 水土流失成因及規(guī)律

2.1 影響因素

1）降雨

項目區(qū)屬于北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年內(nèi)降雨主要集中在5—9月，約占全年降雨的60%，全年R值（降雨侵蝕力）的貢獻(xiàn)值達(dá)到70%，7月降雨侵蝕力占30%，為高峰值。因此，水土流失主要集中發(fā)生在汛期（5—9月）。

2）地形地貌

地形地貌對管道水土流失的主要影響因子為坡度和坡長，其中坡度對水土流失影響較大。項目區(qū)位于丘陵平原區(qū)，平原區(qū)水土流失較輕微，丘陵區(qū)坡面水土流失量隨坡度的增加而增加。

2.2 規(guī)律

油氣管道工程建設(shè)過程中，水土流失的發(fā)生、發(fā)展與降水、微地貌、地表擾動類型、施工時段等存在相關(guān)性。

1）水土流失與降雨的關(guān)系。通過對堆墊面、開挖面、道路路面進(jìn)行侵蝕溝量測，分析計算各次侵蝕量和侵蝕模數(shù)，得出侵蝕量較大的時段為每年的5—9月，為當(dāng)?shù)氐闹饕涤陼r段，降雨產(chǎn)生的徑流在堆墊面匯集，極易產(chǎn)生水土流失。

2）水土流失與坡度的關(guān)系。坡面坡度越大，水土流失越嚴(yán)重。

3）水土流失與地表擾動類型的關(guān)系。在不同的地表擾動類型中，堆墊土方造成侵蝕強度和程度較大，路面等占壓侵蝕強度最小，土質(zhì)開挖面侵蝕強度居中。

4）水土流失與施工時段的關(guān)系。在工程建設(shè)過程中，由于場地清理、平整、基坑開挖、管道鋪設(shè)等活動擾動了原地貌，使原地表的抗蝕能力大大降低，水土流失強度急劇增加，最嚴(yán)重的時段為各區(qū)域土建階段。

根據(jù)油氣管道工程的水土流失特點和規(guī)律，需及時采取防治措施，避免水土流失對工程建設(shè)區(qū)域及周邊環(huán)境產(chǎn)生危害，影響工程正常運行和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展等。

3 防治措施體系

3.1 防治分區(qū)

根據(jù)工程功能單元及其空間布局，將工程劃分為以下4個防治分區(qū)。

1）管道作業(yè)帶區(qū)。管道采用埋地敷設(shè)，施工場地布置在作業(yè)帶區(qū)域內(nèi)，標(biāo)志樁、轉(zhuǎn)角樁等為永久占地，其余均為臨時管道施工占地。

2）管道穿越工程區(qū)。河流、溝渠采用定向鉆穿越方式，河堤定向鉆穿越選擇在岸堤兩側(cè)較寬敞的場地，沉淀池、泥漿池、施工機械、管道、臨時堆土等均布置在臨時占地內(nèi)；公路、鐵路采用頂管穿越，施工場地選擇在公路或者鐵路的一側(cè)，另一側(cè)施工場地直接占用管道作業(yè)帶占地。

3）站場閥室區(qū)。包括新建線路截斷閥室及新建、擴建或改建的工藝站場。

4）施工道路區(qū)。管道所經(jīng)區(qū)域內(nèi)交通以公路為主，可依托國道、省道及地區(qū)鄉(xiāng)道、村道等，部分地段道路狀況較差，需要修筑臨時施工便道。

3.2 措施布設(shè)原則

1）應(yīng)基于主體工程中具有水土保持功能的項目，根據(jù)同類生產(chǎn)建設(shè)項目的防治經(jīng)驗，補充新增水土流失防治措施，尤其補充臨時防護(hù)措施。

2）應(yīng)注重降水的集蓄利用、防洪排導(dǎo)及排水與下游的銜接，防止對下游造成危害。

3）應(yīng)注重表土剝離、保護(hù)和利用。

4）應(yīng)注重棄土（石、渣）場、取土（石、砂）場的防護(hù)。

5）應(yīng)注重地表防護(hù)，避免地表裸露，優(yōu)先考慮布設(shè)植物措施或者工程和植物相結(jié)合的綜合防護(hù)措施，減少硬化面積。

6）應(yīng)注重施工期的臨時防護(hù)措施的布設(shè)，對開挖土方集中堆放、臨時堆土邊坡，裸露地表等及時采取苫蓋、排水、沉沙等臨時防護(hù)措施。

3.3 體系建設(shè)

根據(jù)項目實際建設(shè)階段和工程水土流失現(xiàn)狀，依據(jù)因地制宜、因害設(shè)防的原則，在分析評價工程主體設(shè)計已有水土保持措施的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理配置工程、植物、臨時防護(hù)等措施，形成完善的水土流失防治措施體系。各防治分區(qū)的措施體系建設(shè)如下。

1）管道作業(yè)帶區(qū)

施工前應(yīng)在管道作業(yè)設(shè)立施工邊界警戒標(biāo)識，管道開挖的土石方需分層集中堆放在管溝的一側(cè)，且管道開挖前應(yīng)對表土進(jìn)行剝離，開挖的臨時堆土應(yīng)采取安全攔擋、排水、苫蓋等臨時防護(hù)措施。

施工完成后，根據(jù)坡面及土地利用情況對爬（橫）坡敷設(shè)段進(jìn)行邊坡防護(hù)，并配套排水系統(tǒng)；穿越林地時，在管道中心線兩側(cè)各5.00 m范圍內(nèi)播撒狗牙根草籽以恢復(fù)植被；若管道穿越耕地，施工完成后對土地進(jìn)行整治，最后交由農(nóng)民復(fù)耕。

2）管道穿越工程區(qū)

在大開挖區(qū)域，施工前通過抽排，將水流匯入就近排水溝，清除后的河底淤泥集中堆放，并采取臨時苫蓋、排水等措施進(jìn)行處理。施工結(jié)束后進(jìn)行管溝回填，對破壞的河岸采取防護(hù)措施，在河道兩側(cè)綠化帶區(qū)域撒播狗牙根草籽和栽植意楊，進(jìn)行土地平整，恢復(fù)原土地功能。

頂管穿越公路、鐵路時，施工期間對施工場地的表土進(jìn)行剝離，與開挖的深層土分開集中堆放，并采取臨時保護(hù)措施。施工結(jié)束后，平整場地、還原地表，恢復(fù)原土地利用類型。

大開挖穿越公路時，施工前修建臨時通行道路，管溝開挖產(chǎn)生的堆土集中堆放，并采取臨時保護(hù)措施。施工結(jié)束后，按原規(guī)模恢復(fù)道路，恢復(fù)道路護(hù)坡、排水系統(tǒng)，并對道路兩旁行道樹進(jìn)行恢復(fù)。

3）站場閥室區(qū)

站場施工前應(yīng)對站場、閥室占地內(nèi)的表土進(jìn)行剝離，集中堆放并采取臨時防護(hù)措施；施工過程中，對施工材料和臨時堆土采取臨時防護(hù)措施；站場排水溝連接沉沙池后匯入周邊自然溝渠；施工結(jié)束后，對非硬化地面和進(jìn)場道路兩側(cè)實施表土回覆和土地整治，并進(jìn)行綠化美化。

4）施工道路區(qū)

在整修道路施工前應(yīng)設(shè)立施工邊界警戒標(biāo)識，對占壓耕地、草地等土地利用類型的施工道路進(jìn)行表土剝離，實現(xiàn)應(yīng)剝盡剝，集中堆放的表土采取臨時苫蓋等防護(hù)措施；道路兩側(cè)修建截排水溝及臨時排水溝。

4 結(jié)語

經(jīng)分析，油氣管道工程整個建設(shè)階段水土流失強度最大的時期為施工期，水土流失強度和程度最大的防治分區(qū)為管道作業(yè)帶區(qū)，土壤侵蝕強度均為強烈侵蝕。水土流失量隨管道線路長度的增加而增加，且山區(qū)、丘陵區(qū)侵蝕強度增加幅度最大。因此，在今后的水土流失防治過程中，應(yīng)針對油氣管道工程水土流失強度的分布特點和規(guī)律，找準(zhǔn)防治重點，提出防治措施體系，進(jìn)行水土保持措施設(shè)計，加強臨時堆土攔擋、苫蓋措施的實施，實現(xiàn)工程建設(shè)過程中水土流失的高效防治，遏制水土流失的發(fā)生發(fā)展[4]。