對(duì)華北地區(qū)500 kV輸變電工程水土保持的認(rèn)識(shí)與建議

楊文姬，孫中峰，喬鋒，王愿昌

(1．山合林(北京)水土保持技術(shù)有限公司，100038，北京;2．水利部水土保持植物開(kāi)發(fā)管理中心，100038，北京)

對(duì)華北地區(qū)500 kV輸變電工程水土保持的認(rèn)識(shí)與建議

楊文姬1，2，孫中峰2，喬鋒1，2，王愿昌2

(1．山合林(北京)水土保持技術(shù)有限公司，100038，北京;2．水利部水土保持植物開(kāi)發(fā)管理中心，100038，北京)

為了研究輸變電工程建設(shè)過(guò)程中擾動(dòng)土地面積分布特點(diǎn)，得出水土流失防治重點(diǎn)，為輸變電工程水土流失防治工作提供技術(shù)支撐，以華北地區(qū)29項(xiàng)500 kV輸變電工程為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)分析變電站防治分區(qū)和輸電線路防治分區(qū)不同地貌類型條件下各防治分區(qū)擾動(dòng)土地面積空間分布特點(diǎn)和成因，并確定水土流失防治重點(diǎn);通過(guò)分析植被恢復(fù)、鋪設(shè)土工布和水泥灌漿樁基礎(chǔ)等水土保持實(shí)用技術(shù)在不同地貌類型條件下防治水土流失和節(jié)約水土保持投資方面的實(shí)施效果，提出華北地區(qū)輸變電工程水土流失防護(hù)重點(diǎn)部位與措施建議。

500 kV輸變電工程;水土保持;華北地區(qū)

1 華北地區(qū)輸變電工程擾動(dòng)土地面積空間分布特點(diǎn)

以華北地區(qū)3省2市29項(xiàng)500 kV輸變電工程為研究對(duì)象。項(xiàng)目區(qū)位置選取能夠涵蓋華北地區(qū)的具有代表性的山區(qū)、丘陵區(qū)和平原區(qū)等地貌類型。研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源為華北地區(qū)29項(xiàng)輸變電工程建設(shè)前、建設(shè)中、建設(shè)后各環(huán)節(jié)中的水土保持?jǐn)?shù)據(jù)。建設(shè)前數(shù)據(jù)為可行性研究或初步設(shè)計(jì)階段水土保持方案設(shè)計(jì)資料，建設(shè)中數(shù)據(jù)為工程建設(shè)期間的水土保持監(jiān)測(cè)、水土保持監(jiān)理或主體工程監(jiān)理資料，建設(shè)后數(shù)據(jù)為工程結(jié)束后水土保持竣工驗(yàn)收技術(shù)評(píng)估資料。研究所選項(xiàng)目建設(shè)時(shí)間跨度為2006—2010年。

根據(jù)建設(shè)內(nèi)容和施工特點(diǎn)，輸變電工程一般分為變電站防治分區(qū)和輸電線路防治分區(qū)。變電站防治分區(qū)包括站址區(qū)、進(jìn)站道路區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、站外防洪排水設(shè)施區(qū)、取(棄)土場(chǎng)區(qū)等。輸電線路防治分區(qū)包括臨時(shí)占地區(qū)和永久占地區(qū)，永久占地為塔基占地，臨時(shí)占地包括塔基施工區(qū)、施工道路區(qū)、牽張場(chǎng)、材料場(chǎng)、取(棄)場(chǎng)等。根據(jù)GB 50434—2008《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》［1］，輸變電工程為建設(shè)類項(xiàng)目，水土流失主要產(chǎn)生在施工期，工程建成后因施工造成水土流失的各種因素在各項(xiàng)水土保持措施實(shí)施后逐漸消失，生態(tài)環(huán)境逐步得到恢復(fù)和改善，運(yùn)行期間不再有大面積擾動(dòng)地表的行為，不再產(chǎn)生新的水土流失，因此，施工期間的擾動(dòng)土地面積直接決定了水土流失量的多少［2-4］。

1.1 變電站防治分區(qū)

1)平原區(qū)。華北地區(qū)平原區(qū)變電站周圍土地利用類型多數(shù)為耕地，工程施工過(guò)程中棄渣較少，一般不發(fā)生獨(dú)立的棄渣場(chǎng)。同時(shí)，農(nóng)耕區(qū)的客觀條件決定了平原區(qū)建設(shè)工程所需土方一般采取外購(gòu)形式，不另設(shè)取土場(chǎng)。因此，變電站防治分區(qū)的水土流失主要發(fā)生在施工期間站內(nèi)的土方開(kāi)挖過(guò)程［5-7］。由于在施工階段動(dòng)土工程量較大，堆土及開(kāi)挖面無(wú)植被保護(hù)，如遇降雨則容易造成大量水土流失，是水土流失重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域。變電站進(jìn)站道路的基礎(chǔ)開(kāi)挖、路塹回填、路面鋪設(shè)、坡面防護(hù)、站外防洪排水設(shè)施修建等過(guò)程中挖填土石方量也較大，地表裸露時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，極易造成水土流失。當(dāng)變電站站區(qū)及進(jìn)站道路土建工程完工后，在設(shè)備架設(shè)過(guò)程基本不再產(chǎn)生新的水土流失。

2)丘陵區(qū)。丘陵區(qū)的變電站建設(shè)產(chǎn)生水土流失的區(qū)域主要為站區(qū)建設(shè)及進(jìn)站道路施工開(kāi)挖和站外排水設(shè)施的新建。另外，根據(jù)變電站具體地形條件和地質(zhì)條件，少數(shù)變電站在建設(shè)中會(huì)產(chǎn)生取(棄)土場(chǎng)，增加了人為擾動(dòng)土地面積。

3)山區(qū)。山區(qū)變電站一般選擇建于山前較平坦的地區(qū)或沖(洪)積區(qū);但由于地處山區(qū)，站址的防洪、排水設(shè)施必不可少，因此，在實(shí)際建設(shè)中，山區(qū)的變電站外護(hù)坡和排水溝工程量較大且設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高，造成的土地?cái)_動(dòng)面積和水土流失面積也很大，所以變電站的護(hù)坡、排水工程與變電站區(qū)、棄土場(chǎng)區(qū)均為產(chǎn)生水土流失較多的區(qū)域。

變電站防治分區(qū)不同地貌類型擾動(dòng)土地面積情況見(jiàn)表1。

1.2 輸電線路防治分區(qū)

1)平原區(qū)。平原區(qū)占地類型以耕地居多，兼有少量泥沼地和鹽池用地。平原區(qū)的變電站周圍多數(shù)為耕地，工程施工過(guò)程中棄渣較少，一般不發(fā)生獨(dú)立的棄渣場(chǎng)。因此，輸電線路區(qū)的水土流失主要發(fā)生在施工期間，由于塔基施工需要大量開(kāi)挖土方，地表裸露時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，極易造成水土流失［5］。通過(guò)對(duì)研究對(duì)象工程數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析得知，平原區(qū)塔基占地面積占輸電線路區(qū)總占地面積的44.1%。其主要原因?yàn)槭┕さ缆凡糠挚裳赜迷修r(nóng)耕道路，且由于塔基開(kāi)挖棄渣量少，棄渣場(chǎng)發(fā)生較少或不發(fā)生;因此，棄渣場(chǎng)和施工道路占地面積僅為線路總面積的16.7%。牽張場(chǎng)、材料站占地面積39.2%，所以，輸電線路防治分區(qū)的水土流失主要產(chǎn)生在塔基開(kāi)挖和牽張場(chǎng)、材料站的土地?cái)_動(dòng)中。

表1 變電站防治分區(qū)不同地貌類型擾動(dòng)土地面積比例Tab．1 Proportion of disturbance areas of different geomorphic types in substations partitions %

2)丘陵區(qū)。丘陵區(qū)輸電線路的塔基一般坐落在山丘上，需新建汽運(yùn)道路，增加了棄方量［6］，所以，施工道路和棄土場(chǎng)成為產(chǎn)生水土流失的主要區(qū)域。根據(jù)工程所在地的具體地形條件，還需要修建排水設(shè)施，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，丘陵區(qū)塔基占輸電線路區(qū)總面積的29.8%，施工道路占31.4%，棄土場(chǎng)占總面積的26.5%，材料場(chǎng)和牽張場(chǎng)占總面積的12.3%。

3)山區(qū)。山區(qū)植被覆蓋茂密，海拔高，山坡陡峭，塔基開(kāi)挖中破壞面較大且較難恢復(fù)。近年來(lái)逐漸推廣使用的飛艇架線、動(dòng)力傘、索道架線等技術(shù)為減少施工道路創(chuàng)造了有利的條件，這種放線工藝不僅能使沿線農(nóng)作物、樹(shù)木免遭破壞，使施工人員不再徒步跨越障礙，同時(shí)大大縮短了工期，節(jié)約了成本，還能減少導(dǎo)線表面損傷。采用先進(jìn)的施工工藝可以不對(duì)走廊進(jìn)行清障，只對(duì)4個(gè)塔基基角進(jìn)行降基處理。對(duì)于臨時(shí)占地，施工階段產(chǎn)生的水土流失主要是牽張場(chǎng)的建設(shè)、場(chǎng)地平整以及后期施工結(jié)束后的原地貌恢復(fù)工作［8-10］。對(duì)于施工道路，由于山區(qū)山高陡峭，在一些機(jī)械施工難度較大的地區(qū)采取人抬和牲畜駝運(yùn)的方式解決施工材料上山問(wèn)題，可大大減少因修建施工道路造成的水土流失。山區(qū)施工產(chǎn)生的棄渣堆放采用置于塔基下修建擋墻進(jìn)行攔擋的方式，不再單設(shè)棄渣場(chǎng)，故棄渣場(chǎng)的擾動(dòng)面積也相對(duì)較小。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，山區(qū)塔基占地面積占線路區(qū)面積的35.7%，施工道路僅占18.1%，牽張場(chǎng)和材料站占45.7%;因此，山區(qū)塔基施工土地?cái)_動(dòng)和牽張場(chǎng)、材料場(chǎng)土地?cái)_動(dòng)產(chǎn)生的水土流失較為嚴(yán)重。

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，輸電線路防治分區(qū)擾動(dòng)土地面積所占比例見(jiàn)表2。

表2 輸電線路防治分區(qū)不同地貌類型擾動(dòng)土地面積比例Tab．2 Proportion of disturbance areas of different geomorphic types in power transmission lines partitions %

2 華北地區(qū)輸變電工程水土流失防治工作重點(diǎn)

1)平原區(qū)。平原區(qū)占地類型以耕地居多，水土流失輕微，且以水力侵蝕為主。根據(jù)研究結(jié)果，臨時(shí)占地區(qū)水土保持措施采取恢復(fù)耕地代替植被恢復(fù)和工程措施的形式較為可行，后期管護(hù)由運(yùn)行單位負(fù)責(zé)。另外，由于平原耕地區(qū)農(nóng)耕道路縱橫交錯(cuò)，很大一部分可作為塔基施工時(shí)的臨時(shí)道路，因此，在設(shè)計(jì)階段宜減少臨時(shí)道路的設(shè)計(jì)，盡量利用原有道路，從而減少地表擾動(dòng)和臨時(shí)道路排水、道路綠化等的工程量。

由于輸變電線路工程工期較短，一般線路基礎(chǔ)施工及線路架設(shè)時(shí)間為5～8個(gè)月，所以，施工期避開(kāi)農(nóng)耕、農(nóng)收時(shí)節(jié)可有效降低擾動(dòng)地表的損失。

平原區(qū)線路塔基宜采用四角單獨(dú)開(kāi)挖，塔基中間空地留作耕作的形式，這樣一方面占地面積減少，水土流失面積減少，另一方面塔基下空地可作為耕地使用。

2)丘陵區(qū)。塔基選點(diǎn)宜在坡頂，避開(kāi)坡面可有效地減少占地面積。施工區(qū)鋪設(shè)土工布，材料拌合、機(jī)械組裝等工作在土工布上進(jìn)行，施工結(jié)束后收起土工布，可有效地保護(hù)原地被物被破壞。

3)山區(qū)。山區(qū)海拔高，林地、荒草地居多，很多塔基選點(diǎn)都在高、陡的邊坡上，為了減少占地面積、減少土石方開(kāi)挖量，宜采用高低腿塔基形式，避免成片擾動(dòng)和開(kāi)挖土地，開(kāi)挖的棄渣堆放在塔基四角周圍，平整壓實(shí)后設(shè)干砌石擋墻、漿砌石擋墻等攔擋措施，并在塔基上游坡面開(kāi)挖截、排水溝，塔基下的空地進(jìn)行植被恢復(fù)，從而綜合防止塔基施工造成的水土流失。

高、陡邊坡上的塔基施工材料宜采取擾動(dòng)面積較小的人抬、牲畜駝運(yùn)、高空架線等方式，因在山區(qū)修建汽運(yùn)道路擾動(dòng)地表面積較大且易產(chǎn)生大量棄渣，且棄渣的攔擋和存放以及汽運(yùn)道路修建之后的恢復(fù)工作都成為施工結(jié)束后的難點(diǎn)。

對(duì)于施工中擾動(dòng)的臨時(shí)占地，由于人工綠化存在一定的困難，后期管護(hù)工作要求較高，恢復(fù)效果往往不理想，根據(jù)研究結(jié)果，山區(qū)采用人工干預(yù)下的植被恢復(fù)措施可克服人工綠化的不足，采取撒播或栽植當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物種的方式，可代替穴狀整地栽植，植被恢復(fù)效率高，恢復(fù)效果理想。

3 輸變電工程水土保持實(shí)用技術(shù)應(yīng)用效果分析

水土保持實(shí)用技術(shù)應(yīng)用效果見(jiàn)表3。可以看出:采用土工布覆蓋技術(shù)可減少施工期間的水土流失量 16.47 t/hm2，占項(xiàng)目區(qū)水土流失總量的20.40%，采取植被恢復(fù)措施可減少水土流失量12.74 t/hm2，占項(xiàng)目區(qū)水土流失總量的15.95%，采用水泥灌漿樁塔基形式可減少水土流失量4.20 t/hm2，占項(xiàng)目區(qū)水土流失總量的13.08%，效果明顯;在節(jié)約水土保持投資方面，采用土工布覆蓋技術(shù)可節(jié)約投資1億9 102.35元/hm2，占水土保持總投資的8.66%，采取植被恢復(fù)措施可節(jié)約投資1億1 436萬(wàn)5 900元/hm2，占水土保持總投資的6.36%，采取水泥灌漿樁塔基形式可節(jié)約投資3 165.18元/hm2，占水土保持總投資的3.1%。可見(jiàn):在華北地區(qū)輸變電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，施工期間，采用鋪設(shè)土工布技術(shù)減少水土流失量的效果最為明顯，其次為植被恢復(fù)措施，在節(jié)約成本、減少水土保持投資方面，鋪設(shè)土工布和植被恢復(fù)措施貢獻(xiàn)率較大，均高于水泥灌漿樁技術(shù);在不同地貌類型條件下，各種水土保持實(shí)用技術(shù)發(fā)揮的效果也很明顯，但略有不同。在平原地貌類型條件下，無(wú)論是減少水土流失量還是減少水土保持投資，鋪設(shè)土工布都具有較好的作用，減少水土流失量可占到水土流失總量的22.87%，節(jié)約的水土保持投資占到總投資的9.17%。在丘陵區(qū)，鋪設(shè)土工布的水土流失防治效果略好于植被恢復(fù)措施，二者減少水土流失的量分別占總水土流失量的19.80%和16.62%，節(jié)約水土保持投資分別占水土保持總投資的10.44%和8.45%。在山區(qū)，鋪設(shè)土工布防治水土流失效果也明顯好于植被恢復(fù)措施，減少的水土流失量占水土流失總量的18.60%，可節(jié)約水土保持投資6.14%。

表3 水土保持實(shí)用技術(shù)在華北地區(qū)輸變電工程中的應(yīng)用效果Tab．3 Effects of practical technologies of soil and water conservation in power transmission engineerings in North China

4 結(jié)論與建議

1)華北地區(qū)不同地貌類型條件下輸變電工程變電站防治分區(qū)水土流失空間分布特點(diǎn):平原區(qū)變電站站址區(qū)施工期間地基處理、土方開(kāi)挖和進(jìn)站道路路基施工期間產(chǎn)生的水土流失比例較大，丘陵區(qū)和山區(qū)變電站站址區(qū)施工期間地基處理、土方開(kāi)挖和站外防洪、排水設(shè)施擾動(dòng)土地產(chǎn)生的水土流失比例較大。

2)華北地區(qū)不同地貌類型條件下輸變電工程輸電線路防治分區(qū)水土流失空間分布特點(diǎn):平原區(qū)塔基開(kāi)挖過(guò)程及牽張場(chǎng)、材料場(chǎng)施工擾動(dòng)中產(chǎn)生的水土流失比例較大，丘陵區(qū)臨時(shí)施工道路修建和棄土場(chǎng)擾動(dòng)土地產(chǎn)生的水土流失比例較大，山區(qū)陡峭坡面的塔基開(kāi)挖和牽張場(chǎng)、材料場(chǎng)擾動(dòng)土地產(chǎn)生的水土流失比例較大。

3)華北地區(qū)不同地貌類型條件的水土保持實(shí)用技術(shù)應(yīng)用效果:施工期間采用鋪設(shè)土工布技術(shù)減少水土流失量的效果最為明顯，其次為植被恢復(fù);在節(jié)約成本、減少水土保持投資方面，鋪設(shè)土工布和植被恢復(fù)貢獻(xiàn)率較大，均高于水泥灌漿樁技術(shù)。

［1］中華人民共和國(guó)建設(shè)部．開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)［M］．北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2008:4

［2］水利部，中國(guó)科學(xué)院，中國(guó)工程院．中國(guó)水土流失防治與生態(tài)安全:水土流失數(shù)據(jù)卷［M］．北京:科學(xué)出版社，2010:1-96

［3］水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心．生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持準(zhǔn)入條件研究［M］．北京:中國(guó)林業(yè)出版社，2010:26-116

［4］趙永軍．開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案編制技術(shù)［M］．北京:中國(guó)大地出版社，2007:67-119

［5］張卓生，鄧開(kāi)清，陳宏昆．輸電線路桿塔基礎(chǔ)改造處理方法探討［J］．電力與電工，2009，29(3):28-30

［6］周祖訓(xùn)．談變電站土建工程的基礎(chǔ)處理［J］．工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2004(8):48-49

［7］李世軍．某輸電線路鉆孔灌注樁基礎(chǔ)工程施工方法［J］．西部探礦工程，2006，128(12):63-64

［8］劉卉芳，徐永年，池春青，等．云南省輸變電工程水土流失特點(diǎn)淺析［J］．水土保持研究，2008，15(2):133-135

［9］張萌，吳飛．輸變電線路工程的水土保持［J］．上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，24(2):111-113

［10］賀亮，李光偉，劉國(guó)東，等．500 kV輸變電工程水土流失及綜合防治［J］．亞熱帶水土保持，2007，19(4):48-51

Understanding and recommendation for soil and water conservation of 500 kV power transmission engineering in North China

Yang Wenji1，2，Sun Zhongfeng2，Qiao Feng1，2，Wang Yuanchang2
(1．Shanhelin(Beijing)Soil and Water Technology Limited Company，100038，Beijing;2．Plant Development Center for Soil and Water Conservation，100038，Beijing:China)

Based on 29 samples of 500 kV power transmission engineering in North China，geographic distribution characteristics of disturbance area in different geomorphic types are obtained and the causes are analyzed．All these inclusions lead to get the emphasis partitions of power transmission engineerings．Several practical technologies，such as revegetation，geotextile lying and cement grouting transmission tower foundation，are introduced．The application effects of these technologies，which embodied in soil and water loss cutting down and investment reducing，have been verified．Some recommendations were given for soil and water conservation of power transmission engineerings in North China，which could be technical supports on soil and water conservation．

500 kV power transmission engineerings;soil and water conservation;North China

2011-07-09

2011-09-30

楊文姬(1980—)，女，博士，工程師。主要研究方向:水土保持與荒漠化防治，開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持驗(yàn)收技術(shù)評(píng)估。E-mail:lily_winner@163．com

(責(zé)任編輯:宋如華)