子洲縣煤制氣管道開(kāi)發(fā)建設(shè)水土流失預(yù)測(cè)

張 波，張 偉

（1.陜西省子洲縣水務(wù)局，陜西 子洲 718499；2.陜西省子洲縣水利隊(duì)，陜西 子洲 718499）

1 概況

子洲縣位于陜西省北部黃土高原丘陵溝壑區(qū)腹地，總面積2042 km2，人口31萬(wàn)人。地形以山地、丘陵為主，山區(qū)占65.1%，丘陵占28%，平川占6.9%。子洲縣屬干旱半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量449 mm，多年平均地表徑流量為8027萬(wàn)m3。區(qū)內(nèi)土壤類(lèi)型主要為風(fēng)沙土，少量栗鈣土分布。主要特征是質(zhì)地較輕、松散而無(wú)結(jié)構(gòu)，無(wú)層次之分，腐殖質(zhì)層不甚明顯，結(jié)構(gòu)性極差，漏水漏肥。子洲縣煤制氣管道工程由管道作業(yè)帶、管道穿跨越、站場(chǎng)閥室、道路、施工生產(chǎn)生活區(qū)、棄土（渣）場(chǎng)等組成，全長(zhǎng)856 km，管徑 Ф1016，設(shè)計(jì)壓力 10 MPa，設(shè)計(jì)輸量 60×108m3/a。本工程共設(shè)工藝站場(chǎng)8座，包括壓氣站1座，分輸站7座，各類(lèi)閥室39座。本工程在建設(shè)過(guò)程中勢(shì)必造成擾動(dòng)地表土壤，損壞原地形地貌、生態(tài)植被及水土保持設(shè)施，從而造成人為的水土流失，如果不能得到及時(shí)、有效的治理，不僅影響項(xiàng)目區(qū)的正常生產(chǎn)，而且會(huì)對(duì)項(xiàng)目區(qū)及其周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)不利影響，所以需對(duì)項(xiàng)目建設(shè)產(chǎn)生的水土流失進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而為科學(xué)的水保治理方案奠定基礎(chǔ)。

2 工程建設(shè)對(duì)水土流失影響因素分析

子洲煤制氣管道工程水土流失主要發(fā)生在施工準(zhǔn)備期和施工期，該段時(shí)期工程修路、場(chǎng)地平整、管道作業(yè)帶管溝開(kāi)挖等將伴隨著大量的土石方開(kāi)挖和地表擾動(dòng)，特別是在生態(tài)脆弱的山地丘陵區(qū)尤為明顯。在水蝕作用下，地表大范圍裸露和土壤理化性質(zhì)的變化，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失；自然恢復(fù)期不再擾動(dòng)地表，水土流失逐年減少，在不采取水土保持措施的情況下，被擾動(dòng)地表的水土保持功能需要一定時(shí)段才能恢復(fù)到原有狀況。工程建設(shè)對(duì)水土流失影響因素分析詳見(jiàn)表1。

3 損壞地貌植被、水土保持設(shè)施預(yù)測(cè)

3.1 擾動(dòng)原地貌、損壞土地和植被面積

根據(jù)工程可研報(bào)告，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘、調(diào)研，對(duì)主體可研工程占地進(jìn)行了水土保持分析與評(píng)價(jià)，結(jié)合占地的不同類(lèi)型，統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)出本工程擾動(dòng)原地貌、損壞土地及植被的總面積為2784.62 hm2，其中，林地 907.64 hm2，旱地 324.11 hm2，經(jīng)濟(jì)作物135.71 hm2，其他 3.34 hm2。

3.2 損壞水土保持設(shè)施面積

按照省財(cái)政廳、省物價(jià)局、省水利廳關(guān)于印發(fā)《陜西省水土保持補(bǔ)償費(fèi)征收使用管理實(shí)施辦法》的通知，開(kāi)辦一般性生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的，按照征占用土地面積計(jì)征水土保持補(bǔ)償費(fèi)，面積共計(jì)20.86 hm2。

3.3 棄渣量預(yù)測(cè)

本項(xiàng)目線路較長(zhǎng)，土石方開(kāi)挖回填量較大。主體工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮施工區(qū)域和施工時(shí)段的土石方平衡，盡量做到區(qū)域內(nèi)平衡，減少棄土占地面積。根據(jù)工程可研報(bào)告，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘、調(diào)研，對(duì)主體可研棄渣量進(jìn)行了水土保持分析與評(píng)價(jià)，在核實(shí)各類(lèi)隧道穿越數(shù)量、長(zhǎng)度、開(kāi)挖總量及回填利用量的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述各分部分項(xiàng)工程土石方開(kāi)挖、回填分析，確定本項(xiàng)目土石方開(kāi)挖總量1261.65萬(wàn)m3，其中表土剝離158.61萬(wàn)m3；回填總量1212.55萬(wàn)m3，其中表土回覆158.61萬(wàn)m3；棄方總量49.10萬(wàn)m3，棄于棄渣場(chǎng)。

4 水土流失量預(yù)測(cè)

4.1 預(yù)測(cè)范圍、單元、時(shí)段

根據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，水土流失預(yù)測(cè)的范圍為項(xiàng)目建設(shè)區(qū)。本方案將項(xiàng)目區(qū)分為6個(gè)水土流失區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)，即管道作業(yè)帶區(qū)、管道穿跨越區(qū)、站場(chǎng)閥室區(qū)、施工道路區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)和棄渣場(chǎng)區(qū)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，施工準(zhǔn)備期和施工期可能引起的水土流失面積為2784.62 hm2，自然恢復(fù)期可能引起的水土流失面積為1231.85 hm2。本項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)單元為2個(gè)一級(jí)分區(qū)對(duì)應(yīng)的6個(gè)二級(jí)分區(qū)。子洲煤制氣外輸管道工程計(jì)劃2017年11月開(kāi)工，2021年3月完工，總工期40個(gè)月。本工程施工期預(yù)測(cè)時(shí)段考慮分段施工并按照最不利時(shí)段確定，即超過(guò)雨季但不足一年的按全年計(jì)，未超過(guò)雨季長(zhǎng)度的按占雨季長(zhǎng)度的比例計(jì)算。根據(jù)已建工程類(lèi)比調(diào)查分析，工程施工結(jié)束后，破壞原地貌的植被基本恢復(fù)需要1～2年時(shí)間。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及查閱當(dāng)?shù)刂脖荒觇b，不采取任何水土保持措施的條件下，確定本項(xiàng)目自然恢復(fù)期為1年。

4.2 預(yù)測(cè)內(nèi)容、方法

根據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》（GB 50433-2008）的規(guī)定及本項(xiàng)目自身特點(diǎn)，確定本項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容主要包括以下5個(gè)方面：擾動(dòng)原地貌、損壞土地及植被的預(yù)測(cè)；損壞水土保持設(shè)施面積的預(yù)測(cè)；可能產(chǎn)生的棄渣量預(yù)測(cè)；可能造成水土流失量的預(yù)測(cè)；可能造成水土流失危害的預(yù)測(cè)。

預(yù)測(cè)方法：通過(guò)查閱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料和工程設(shè)計(jì)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、自然資源專(zhuān)題圖、地理信息數(shù)據(jù)綜合分析統(tǒng)計(jì)，對(duì)輸氣管線工程建設(shè)施工中開(kāi)挖、占?jí)和恋?，破壞林草植被的種類(lèi)、數(shù)量、程度與面積等進(jìn)行分類(lèi)預(yù)測(cè)。水土流失預(yù)測(cè)采用定性和定量相結(jié)合的方式進(jìn)行，以類(lèi)比預(yù)測(cè)法確定水土流失背景值和擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)。

4.3 預(yù)測(cè)參數(shù)

4.3.1 背景侵蝕模數(shù)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查，分析項(xiàng)目區(qū)地形、地貌、降雨、土壤、植被等水土流失影響因子的特性及預(yù)測(cè)區(qū)域土壤受擾動(dòng)情況，參照西氣東輸二線監(jiān)測(cè)成果（西氣東輸二線于2008年2月開(kāi)工，2010年1月投入試運(yùn)行，2009年1月，中國(guó)石油天然氣股份有限公司管道建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)理部委托水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心承擔(dān)該工程水土保持監(jiān)測(cè)工作，監(jiān)測(cè)2個(gè)時(shí)段，即工程建設(shè)期和水土保持措施試運(yùn)行期，其中工程建設(shè)期為2009年1月～2009年12月，水土保持措施試運(yùn)行期為2010年1月～2010年11月。監(jiān)測(cè)方法采用固定監(jiān)測(cè)和調(diào)查監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法進(jìn)行，布設(shè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)52個(gè)，取抽查點(diǎn)和植被樣方350多個(gè)）；另外查閱了最新水土保持公報(bào)，經(jīng)綜合分析最終確定本項(xiàng)目各預(yù)測(cè)單元的土壤侵蝕模數(shù)背景值。項(xiàng)目區(qū)水土流失類(lèi)型以輕度水力侵蝕為主，土壤侵蝕模數(shù)背景值平原區(qū)為636 t/km2·a，山地丘陵區(qū)為 936 t/km2·a。

4.3.2 擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)

擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)類(lèi)比西氣東輸二線，由于兩工程多段并行且建設(shè)區(qū)域相近，地貌相同，氣候及植被類(lèi)型基本相似，因此西氣東輸二線管道工程作為本工程的類(lèi)比工程比較合適。參照的實(shí)測(cè)水土流失數(shù)據(jù)，再根據(jù)兩工程降水量、地形地貌、土壤抗蝕性的差異，經(jīng)咨詢(xún)當(dāng)?shù)厮帘３謱?zhuān)家綜合分析后，確定本工程各預(yù)測(cè)單元擾動(dòng)后的侵蝕模數(shù)值。

4.3.3 自然恢復(fù)期侵蝕模數(shù)

在自然恢復(fù)期，不再擾動(dòng)地表，在不采取水土保持措施的情況下，地表結(jié)皮、礫幕、植被逐漸自然恢復(fù)，土壤侵蝕強(qiáng)度逐年減小，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)到原有土壤侵蝕背景值。項(xiàng)目區(qū)背景值、擾動(dòng)后和自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)見(jiàn)表2。

表2 項(xiàng)目區(qū)背景值、擾動(dòng)后和自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)

4.4 預(yù)測(cè)結(jié)果

子洲煤制氣外輸管道工程在施工期和自然恢復(fù)期內(nèi)，各防治分區(qū)在不采取任何水土流失防治措施的情況下，可能造成的水土流失總量為100037 t，其中背景流失量17136 t，新增水土流失量82902 t。

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié)論

通過(guò)對(duì)本工程生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中水土流失影響因素、面積、流失量等分析預(yù)測(cè)，得出如下主要結(jié)論：工程建設(shè)區(qū)水土流失以水力侵蝕為主，主要發(fā)生在施工期；工程建設(shè)擾動(dòng)原地貌總面積為2784.62 hm2；工程建設(shè)損壞水土保持設(shè)施總面積為2784.62 hm2；本工程建設(shè)產(chǎn)生永久棄方49.10萬(wàn)m3；本工程預(yù)測(cè)時(shí)段內(nèi)可能發(fā)生水土流失總量為100037 t，其中背景流失量17136 t，新增水土流失量82902 t；各防治分區(qū)中，管道作業(yè)帶新增流失量所占比例最大，其次是管道穿越區(qū)，為本項(xiàng)目水土流失防治的重點(diǎn)。

5.2 建議

（1）本工程建設(shè)期水土流失量較大的部位主要是管道作業(yè)帶。從各施工單元新增水土流失量的預(yù)測(cè)結(jié)果可知，管道作業(yè)帶造成的水土流失量約占本工程水土流失量的83%，因此管道作業(yè)帶是工程建設(shè)期水土流失的防治重點(diǎn)，其次是管道路工程區(qū)。

（2）以上預(yù)測(cè)結(jié)果是在不采取水土保持防護(hù)措施的情況下可能發(fā)生的水土流失，而產(chǎn)生水土流失的因素較多，地面坡度、地表組成物質(zhì)與結(jié)構(gòu)及降雨強(qiáng)度等都是造成水土流失強(qiáng)弱的主導(dǎo)因素，從以往的經(jīng)驗(yàn)看，防治措施需要以工程措施為前導(dǎo)和基礎(chǔ)，結(jié)合植物措施，并注重臨時(shí)措施布設(shè)。

（3）根據(jù)各類(lèi)工程的施工特點(diǎn)，管道作業(yè)帶主要是加強(qiáng)施工過(guò)程中的臨時(shí)攔擋和后期恢復(fù)原有地貌及土地利用類(lèi)型恢復(fù)為主。在低山丘陵區(qū)，管道爬坡與橫坡敷設(shè)時(shí)以攔擋為主，平地區(qū)恢復(fù)耕地、草地等原有地貌；山體隧道穿越主要做好洞臉和臨時(shí)堆渣防護(hù)，建好棄渣場(chǎng)；河流穿越時(shí)，不同施工方式采取的防護(hù)措施不同，大開(kāi)挖施工時(shí)主要是導(dǎo)流圍堰的拆除、下游的防沖、岸坡的的防護(hù)；公路、鐵路頂管穿越主要是棄渣防護(hù)及恢復(fù)施工區(qū)原有地貌；

（4）站場(chǎng)閥室在施工期以邊坡防護(hù)、攔擋工程、排水工程為主，中后期以植物措施為主。

（5）道路主要是道路邊坡防護(hù)及排截水工程；棄渣場(chǎng)則主要攔擋工程、截排水工程和植被恢復(fù)工程。