長(zhǎng)輸管道建設(shè)工程水土流失危害的因素探討

唐林

摘? 要：油氣管道工程建設(shè)水土流失屬典型的人為加速侵蝕類型，其類型、程度和強(qiáng)度與主體工程建設(shè)有直接的因果關(guān)系。通過 “曲阜～濟(jì)寧、滕州～臨沂、德州和武城支線工程項(xiàng)目” 的硏究 ，運(yùn)用土壤學(xué)與水土保持原理，在分析西氣東輸冀寧聯(lián)絡(luò)線支線水土流失現(xiàn)狀及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合管道建設(shè)的實(shí)際情況，總結(jié)了長(zhǎng)輸油氣管道的建設(shè)特點(diǎn)，研究了長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)的水土流失危害，分析了水土保持的效益，提出了管道建設(shè)水土保持和建設(shè)管理措施，有效地降低了管道建設(shè)誘發(fā)的水土流失，以期能夠?yàn)槿珖?guó)其它管道建設(shè)治理工作提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

關(guān)鍵詞： 長(zhǎng)輸油氣管道;水土流失危害;可持續(xù)發(fā)展;水土保持效益

長(zhǎng)輸油氣管道包括輸油管道和輸氣管道，輸油管道又包括原油管道和成品油管道。天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、潔凈的能源和化工原料，具有煤炭、石油無法比擬的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，被譽(yù)為21世紀(jì)的新能源[1]。截至2017年底，中國(guó)境內(nèi)在役油氣管道總里程累計(jì)約13.31萬km（2016年輸氣管道7.89萬km）。2017年，油氣市場(chǎng)消費(fèi)超預(yù)期增長(zhǎng)，天然氣資源供應(yīng)偏緊;國(guó)家多項(xiàng)規(guī)劃政策密集發(fā)布，推動(dòng)油氣管道加快建設(shè);中緬原油管道、中俄原油管道二線與中衛(wèi)一靖邊聯(lián)絡(luò)線、陜京四線建成投產(chǎn);天然氣管網(wǎng)互聯(lián)互通工程正加快建設(shè);跨省天然氣管道運(yùn)輸價(jià)格明確核定，部分省區(qū)天然氣管道運(yùn)價(jià)管理辦法出臺(tái);省管網(wǎng)建設(shè)進(jìn)入發(fā)展“瓶頸期”，發(fā)展方向須理性定位;成功探索上海油氣交易中心線上競(jìng)價(jià)交易新模式，不斷驅(qū)動(dòng)油氣交易價(jià)格與行為走向市場(chǎng)化?；拘纬闪宋鞅薄|北、西南、海上四大油氣戰(zhàn)略通道。隨著全面建設(shè)小康社會(huì)步伐的加快，對(duì)油氣能源特別是天然氣、LNG等清潔能源的需求保持旺盛態(tài)勢(shì)，油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施建設(shè)仍有較大發(fā)展空間;與此同時(shí)，中國(guó)政府正在推進(jìn)“一帶一路”戰(zhàn)略，建設(shè)和亞洲互聯(lián)互通，通過亞投行、絲路基金、中非基金等投融資平臺(tái)，大力支持通信、電力、交通、能源等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的項(xiàng)目建設(shè)，市場(chǎng)空間依然廣闊。此外，信息化、互聯(lián)網(wǎng)與油氣儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)正在深度融合，必將催生新的業(yè)務(wù)形態(tài)和商業(yè)模式，為我們帶來新的機(jī)遇。預(yù)計(jì)到“十三五”末，中國(guó)長(zhǎng)輸油氣管道總里程將超過16萬km，儲(chǔ)氣庫(kù)工作氣量將達(dá)到105億m3，LNG接收能力將達(dá)到1900萬t/a，國(guó)內(nèi)主干管網(wǎng)趨于完善，形成調(diào)度靈活、運(yùn)行穩(wěn)定、供應(yīng)可靠的全國(guó)性油氣儲(chǔ)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)[2]。

西氣東輸冀寧聯(lián)絡(luò)線支線工程位于北方土石山區(qū)，土壤侵蝕容許值為200t/km2·a，屬水力侵蝕區(qū)。由于季節(jié)性降水豐沛，人為擾動(dòng)土壤結(jié)構(gòu)，破壞植被，易造成水土流失。目前我國(guó)對(duì)水土流失嚴(yán)重的西北、西南丘陵山區(qū)等地的治理措施及效益研究較多，如黃土丘陵溝壑區(qū)、三峽庫(kù)區(qū)治理區(qū)、珠江南北盤江治理區(qū)等，而對(duì)東部地區(qū)，如本項(xiàng)目的水土保持研究則相對(duì)較少，由于長(zhǎng)輸管道建設(shè)誘發(fā)的水土流失研究就更加少了，加強(qiáng)本項(xiàng)目區(qū)水土保持研究以及水土資源管理，不僅有利于改善生態(tài)環(huán)境，提高水土流失治理水平，更有利于促進(jìn)管道安全運(yùn)行。在本項(xiàng)目區(qū)開展管道建設(shè)如不系統(tǒng)開展水土保持工作，必將帶來較嚴(yán)重的水土流失、地力下降、表土丟失、植被破壞等現(xiàn)象。建設(shè)單位不僅需要對(duì)群眾的農(nóng)田、河流管理和林業(yè)部門等進(jìn)行大量的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，而且還會(huì)為以后的運(yùn)行管理帶來極大地安全隱患。因此，有必要開展本項(xiàng)目區(qū)管道建設(shè)水土流失風(fēng)險(xiǎn)與對(duì)策研究。

1. 冀寧聯(lián)絡(luò)線支線工程概況

本項(xiàng)目四條支線管道均在山東省境內(nèi)，全長(zhǎng)約167.5km，設(shè)計(jì)壓力6.3MPa，管徑Φ219～Φ406.4mm，年輸氣量15.5×108Nm3/a，管道設(shè)計(jì)埋深1.2m，設(shè)濟(jì)寧末站（兗州市境內(nèi)王因鎮(zhèn)）、臨沂末站、武城末站及德州末站。該工程項(xiàng)目由管線工程、棄渣場(chǎng)、施工便道和臨時(shí)工程等四部分組成。管道線路涉及山東省4市8縣（市）。管道沿線共穿越鐵路3次、高速公路2次、國(guó)道、省道和縣道21次、大型河流1次（定向鉆穿越）。大開挖穿越中型河流7次（其中一次為定向鉆穿越）、小型河流6次、小型溝渠73次。管道沿線新建末站4座;線路截?cái)嚅y室9座。工程占地281.382hm2，其中永久占地4.882hm2，主要為站場(chǎng)、線路閥室;臨時(shí)占地276.5hm2，主要為管線施工作業(yè)帶、河流穿越、施工便道、施工場(chǎng)地、棄渣場(chǎng)、取土場(chǎng)等。本工程管溝、管塹、施工便道、取（棄）土場(chǎng)表土剝離及站場(chǎng)平整開挖總量為74.3萬m3，其中土方開挖62.8萬m3，石方開挖11.5萬m3;管溝及站場(chǎng)回填74.0萬m3;棄方4.5萬m3，需借土方4.2萬m3。[3-6]。

2.長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)特點(diǎn)

山東省土地面積約15.8萬km2，其中魯西南地區(qū)的耕地面積略大于魯東地區(qū)，山東不僅僅是城市里，鄉(xiāng)鎮(zhèn)甚至村里也將用上天然氣，山東將進(jìn)一步加快天然氣的開發(fā)利用。通過完善省內(nèi)天然氣管網(wǎng)和配套基礎(chǔ)設(shè)施，積極開拓天然氣利用市場(chǎng)，擴(kuò)大天然氣利用規(guī)模，到2020年，省內(nèi)將建成“五橫五縱三樞紐”天然氣主網(wǎng)架，長(zhǎng)輸天然氣管道實(shí)現(xiàn)縣縣通，鎮(zhèn)鎮(zhèn)通達(dá)率達(dá)到70%以上，同時(shí)全面推廣天然氣村村通。通過對(duì)山東省長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)研究，特點(diǎn)如下：2.1.長(zhǎng)輸管道建設(shè)內(nèi)容長(zhǎng)輸油氣管道一般由輸氣站場(chǎng)、截?cái)嚅y室、管道作業(yè)帶、穿越工程、施工便道、樁牌等6部分組成。

2.1.1.輸氣站場(chǎng)

輸氣站場(chǎng)主要單體包括：工藝設(shè)備區(qū)、綜合設(shè)備間、綜合值班室、火炬放空區(qū)。輸氣站場(chǎng)豎向一般采用平坡式布置，站場(chǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)土方自平衡。防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。在輸氣站場(chǎng)，首先進(jìn)行場(chǎng)地平整，清除地面附著物和垃圾，然后進(jìn)行建構(gòu)筑物修建。施工中修建場(chǎng)地排水，場(chǎng)地平整后進(jìn)行建筑物及設(shè)備的建設(shè)與安裝，同時(shí)將地面硬化。

2.1.2.截?cái)嚅y室

截?cái)嚅y室閥門設(shè)備采用封閉布置，外設(shè)圍墻，監(jiān)視閥室為閥組間，采用鋼結(jié)構(gòu)，水泥方磚地面。一般單座監(jiān)視閥室建設(shè)用地0.1608hm2，建筑物占地面積97m2。采用豎向設(shè)計(jì)，平坡式布置，在實(shí)現(xiàn)土方自平衡條件下采用坡度不小于0.5%的坡度進(jìn)行平坡式布置。在截?cái)嚅y室施工之前，修筑截排水系統(tǒng)，場(chǎng)地平整后進(jìn)行建筑物及設(shè)備的建設(shè)與安裝，同時(shí)將地面硬化。

2.1.3.管道作業(yè)帶

為了滿足管溝開挖和管道敷設(shè)機(jī)械施工需要，同時(shí)考慮對(duì)地表的擾動(dòng)最小，輸氣管道施工作業(yè)根據(jù)管道直徑，作業(yè)帶寬度在18～26m左右。

管溝采用單斗挖掘機(jī)挖掘，開挖的土料臨時(shí)堆放于管溝作業(yè)帶一側(cè)，生熟土單獨(dú)堆放，將表層耕作土集中堆放在作業(yè)帶的最右側(cè)，緊靠熟土堆放管溝開挖土。管溝另一側(cè)放置管道和施工機(jī)械。管道采用自動(dòng)焊機(jī)或人工焊接后，用吊管機(jī)將焊接好的管道整體吊放在管溝內(nèi)，局部地段采用地下焊接。待管道安裝完畢后回填，先填生土，后鋪表土。管溝采用梯形斷面型式，挖掘機(jī)開挖邊坡為1：1。

2.1.4.穿越工程

管道穿越工程包括：河流、溝渠和魚塘大開挖穿越、定向鉆穿越;等級(jí)公路和鐵路頂管穿越、定向鉆穿越;公路和鄉(xiāng)村生產(chǎn)道路大開挖穿越、頂管穿越[7-9]。

定向鉆按管道設(shè)計(jì)走向的中心線，確定穿越的入土點(diǎn)和出土點(diǎn)。合理布置鉆機(jī)行進(jìn)部分、泥漿系統(tǒng)、動(dòng)力源、控向系統(tǒng)及操作場(chǎng)地等。確定無磁鉆頭的初始位置，布管、組對(duì)、焊接、無損檢測(cè)、補(bǔ)口補(bǔ)傷、管段試壓、拖拉頭焊接和回拖前的調(diào)直就位等工作。 利用大型水平定向鉆機(jī)在設(shè)計(jì)曲線上穿出一個(gè)導(dǎo)引方向的孔。將擴(kuò)孔器安裝在已出土的導(dǎo)向孔的鉆桿上，鉆機(jī)回拉將鉆孔擴(kuò)大（擴(kuò)孔次數(shù)一般2～3次）來滿足管道的通過。把已安裝好的管段連接在鉆桿上，將管段拖至鉆機(jī)的入土點(diǎn)。

頂管作業(yè)時(shí)在穿越道路兩側(cè)設(shè)置作業(yè)區(qū)，作業(yè)區(qū)內(nèi)設(shè)置操作區(qū)、施工區(qū)以及臨時(shí)堆土區(qū)三部分。操作區(qū)為挖槽布置設(shè)備與頂推鋼筋混凝土套管，分發(fā)送坑和接受坑，發(fā)送坑側(cè)的施工場(chǎng)地約為長(zhǎng)×寬=50m×30m，接收坑側(cè)的施工場(chǎng)地長(zhǎng)×寬=20m×30m。施工區(qū)為頂管設(shè)備組裝焊接以及管道回托;由于套管為水泥預(yù)制件，管壁較厚，頂管前需人工掏空套管前端的土，采取液壓頂管機(jī)頂進(jìn)的施工工藝，直至完成。臨時(shí)堆土區(qū)堆置套管內(nèi)挖出的棄土。操作區(qū)、施工區(qū)以及臨時(shí)堆土區(qū)內(nèi)布設(shè)編織袋攔擋、臨時(shí)遮蓋等防護(hù)措施。

對(duì)水網(wǎng)地區(qū)敷設(shè)的管道，在管道通過河道溝渠、魚塘水塘等水域地段時(shí)，采取圍堰導(dǎo)流分段施工的辦法，將作業(yè)區(qū)內(nèi)地表水與外部隔離，以便采取排水措施。由于穿越工程附近均為基本農(nóng)田，加之地下水位較淺，不宜設(shè)置取土場(chǎng)，修建圍堰用土可利用河溝兩側(cè)管溝開挖的生土，管道敷設(shè)完畢后進(jìn)行圍堰拆除。淤泥晾干夯實(shí)回填河床，圍堰拆除晾干后回填至管溝，做到挖填平衡[10]。

2.1.5.施工便道

管道工程建設(shè)要求借用地方已有的道路運(yùn)輸管件和有關(guān)設(shè)備。在沒有現(xiàn)有道路的情況下，需要在公路與施工作業(yè)帶或作業(yè)場(chǎng)之間修建臨時(shí)道路稱為施工便道。施工便道在施工結(jié)束后留用為巡檢和搶修道路稱為管道伴心路。新修的施工一般便道采用低路基，寬度6m。施工前首先要清除地表植被，表土剝離后，在道路兩側(cè)開挖臨時(shí)邊溝，然后對(duì)路面進(jìn)行碾壓，特殊地段進(jìn)行翻曬碾壓。

2.1.6.樁牌

長(zhǎng)輸管道工程樁牌包括：轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)、陰保樁和里程樁（三樁），以及宣傳牌和警示牌。樁牌一般布設(shè)在作業(yè)帶內(nèi)。

2.2.長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)對(duì)水土流失影響的因素

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與油氣資源需求劇增，輸油氣管道憑借其運(yùn)輸量大、效率高、費(fèi)用低、能耗小等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，已成為我國(guó)能源輸送的發(fā)展重點(diǎn)。然而，長(zhǎng)輸管道工程在建設(shè)與運(yùn)營(yíng)過程中都會(huì)對(duì)區(qū)域自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境以及社會(huì)環(huán)境造成一定的擾動(dòng)，尤其加重了管道沿線的土壤侵蝕和水土流失，影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。目前，建設(shè)1km管道就要增加355t 的水土流失，排在煤礦、鐵路和公路項(xiàng)目之后，位列第四。長(zhǎng)輸油氣管道在平原沙土區(qū)的水土流失主要表現(xiàn)為水力侵蝕，成因經(jīng)分析主要有自然因素和人為因素。自然因素是發(fā)生水土流失的前提條件，而人為因素則對(duì)水土流失的發(fā)生和發(fā)展起著主導(dǎo)性的作用。

管道工程為建設(shè)類項(xiàng)目，水土流失主要產(chǎn)生在工程建設(shè)期和運(yùn)行初期。工程建設(shè)期伴隨大規(guī)模的土方開挖和地表擾動(dòng)，導(dǎo)致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，地表擾動(dòng)活動(dòng)基本停止，隨著水土保持工程的效益發(fā)揮，以及擾動(dòng)地表植被的自然生態(tài)恢復(fù)，項(xiàng)目區(qū)水土流失將逐年減少，并趨于穩(wěn)定。工程建設(shè)水土流失影響因素分析見表1。

2.2.1.自然因素

自然條件因素主要是氣候條件、地理變化、自然災(zāi)害和海陸位置等。具體來講，包括地震、洪澇、干旱、寒潮、嚴(yán)寒、蟲災(zāi)、臺(tái)風(fēng)、冰雹等方面的自然因素。平原沙土區(qū)土壤結(jié)構(gòu)松散，密實(shí)度低、顆粒間粘性太小、地下水位高是產(chǎn)生土壤液化的內(nèi)在原因。據(jù)測(cè)定，沙土區(qū)土壤砂粒占30%～40%，粉粒高達(dá)40%～55%，黏粒僅10%～15%，總孔隙率小于50%，非毛管孔隙率僅5%，滲透系數(shù)1×10-6cm /s左右，土壤顆粒細(xì)小，結(jié)構(gòu)松散。當(dāng)水分大于20%時(shí)，已接近粉沙土流限，遇水極易流失。

2.2.2.人為因素

人為因素是指人的行為或使命對(duì)一特定系統(tǒng)的正確功能或成功性能的不良影響。人為因素有時(shí)又稱為人為失誤，指人未能發(fā)揮自身應(yīng)有的功能，人為使系統(tǒng)出現(xiàn)故障或發(fā)生機(jī)能不良事件的一種錯(cuò)誤行為。施工過程中機(jī)具對(duì)土地進(jìn)行開挖、搬運(yùn)、碾壓對(duì)土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了嚴(yán)重的破壞，土壤顆粒被壓縮、顆粒間失去粘性，在水壓的作用下形成液態(tài)懸液而流失，出現(xiàn)噴砂冒水的現(xiàn)象，地力隨之降低。外在的作用力破壞了顆粒之間的剪力，加速了土壤的液化。土壤液化示意見圖（圖2），管道工程建設(shè)加劇水土流失過程框圖見圖（圖3）。

3. 長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)的水土流失危害

管道工程建設(shè)必然會(huì)對(duì)原狀地形地貌產(chǎn)生破壞，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致坡體失穩(wěn)，使土壤抗蝕性降低，從而加速了當(dāng)?shù)厮亮魇В貏e對(duì)丘陵溝壑發(fā)育、生態(tài)環(huán)境脆弱的陜北黃土高原區(qū)，人為水土流失問題是不容忽視的，如何協(xié)調(diào)開發(fā)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境矛盾，一直是人們關(guān)心和努力解決的問題.長(zhǎng)輸管道工程是由線型工程和點(diǎn)狀工程組成，基本涵蓋了各類開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目工程建設(shè)造成水土流失的特性，其造成的水土流失形式復(fù)雜而多樣且治理難度很大。

3.1.對(duì)水土資源的破壞和影響

工程建設(shè)占地類型多為耕地、林草地，永久占地很少，絕大多數(shù)是臨時(shí)占地。臨時(shí)占地雖然可以恢復(fù)利用，但是在工程建設(shè)活動(dòng)期間對(duì)土地資源的影響主要表現(xiàn)在破壞耕作層、影響土壤緊實(shí)度、土壤養(yǎng)分流失等。

3.1.1.破壞土壤耕作層

土地是農(nóng)作物賴以生存的基礎(chǔ)，土地上農(nóng)民耕種的地表土層稱為耕作層，土地上耕種的耕作層一般厚度30-50cm，它含有大量豐富的各種農(nóng)作物生長(zhǎng)所必須的有機(jī)物，是祖輩經(jīng)過長(zhǎng)期耕作進(jìn)化形成的肥沃土壤。耕作層一旦被破壞和失去，就影響種植農(nóng)作物的生長(zhǎng)。輸氣管道的開挖和回填，必然對(duì)土壤層次、土壤質(zhì)地產(chǎn)生重大改變。在耕作區(qū)，土壤經(jīng)過人類有目的的改造，其土壤層次、深度與自然條件下形成的土壤有一定差異，表層為耕作層，深度約15cm～25cm，中層為犁底層20cm～40cm，40cm以下為母質(zhì)層。耕作層是作物根系分布密集區(qū)，土壤肥力、水分集中分布區(qū)。在管道開挖和回填過程中，必然會(huì)對(duì)其土壤原有層次產(chǎn)生擾動(dòng)和破壞，使不同質(zhì)地、不同層次的土體進(jìn)行混合，影響到原有耕層土壤的肥力，相應(yīng)也會(huì)影響到農(nóng)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。

3.1.2.影響土壤的緊實(shí)度

土壤緊實(shí)度又叫土壤硬度或土壤堅(jiān)實(shí)度或土壤穿透阻力。一般用金屬柱塞或探針壓入土壤時(shí)的阻力表示（單位為Pa）。土壤緊實(shí)度是指土壤抵抗外力的壓實(shí)和破碎的能力，是土壤性質(zhì)的其中一個(gè)方面。另外，土壤物理性包括土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙性等，涉及到土壤的堅(jiān)實(shí)度、塑性、通透性、排水、蓄水能力、根系穿透的難易等。土壤緊實(shí)度是表征土壤物理性質(zhì)的指標(biāo)之一。在開挖部位，表現(xiàn)為施工機(jī)械對(duì)土壤的破壞，而在施工機(jī)械作業(yè)中，機(jī)械設(shè)備的碾壓、施工人員的踐踏等都會(huì)對(duì)土壤的緊實(shí)度產(chǎn)生影響。機(jī)械碾壓的結(jié)果使土壤緊實(shí)度增高，地表水入滲減少，土體過于緊實(shí)不利于作物的生長(zhǎng)。

3.1.3.影響土壤養(yǎng)分

工程施工對(duì)沿線土壤肥力產(chǎn)生了顯著影響，降低了土壤質(zhì)量，但其影響程度取決于研究區(qū)域、養(yǎng)分指標(biāo)、土層和生態(tài)類型。工程施工提高了西氣東輸如東-海門-崇明島輸氣管道工程土壤pH值。作業(yè)帶土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效氮含量均顯著低于非作業(yè)帶（P0.05），說明工程施工導(dǎo)致其含量降低。作業(yè)帶表層土壤全磷含量顯著低于非作業(yè)帶（P0.05），相應(yīng)的下層土壤總體上也降低但差異不顯著，說明工程施工對(duì)土壤表層全磷含量的影響較大。土體構(gòu)型是土壤剖面中各種土層的組合。不同土層的特征及理化性質(zhì)差異較大。就養(yǎng)分狀況而言，表土層（腐殖質(zhì)層、耕作層）遠(yuǎn)較心土層好，其有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷較其它層次高，施工作業(yè)對(duì)原有土體構(gòu)型必然產(chǎn)生擾動(dòng)，使土壤養(yǎng)分狀況受到影響，嚴(yán)重時(shí)使土壤性質(zhì)惡化，并波及其上生長(zhǎng)的植物，甚至難以恢復(fù)。

3.2.對(duì)區(qū)域環(huán)境的影響

管道工程施工過程管道作業(yè)帶開挖會(huì)擾動(dòng)原生地貌，擾亂生態(tài)平衡;頂管等穿越工程都處于高速公路兩側(cè)，施工過程中必將擾動(dòng)甚至破壞高速兩側(cè)及互通的綠化美化帶，加上其他施工區(qū)域的破壞的茶場(chǎng)與原生植被，損壞水土保持設(shè)施，必將加劇當(dāng)?shù)厮亮魇В绊憛^(qū)域生態(tài)環(huán)境。

3.3.對(duì)河道功能的影響

大開挖穿越方式主要影響河道的暢通。一是修建圍堰，或者施工結(jié)束后圍堰拆除不徹底，將造成河床淤積，降低河流暢通能力;二是河道開挖邊坡以及棄土增加了可蝕性和沖刷強(qiáng)度，極易因降雨造成大量水土流失，導(dǎo)致河道輸沙量巨大，威脅下游安全;三是因水土流失而導(dǎo)致的河道淤積，灌溉期間影響灌溉功能，汛期影響河道行洪，產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失危害。

3.4.工程施工進(jìn)度與安全的影響

工程建設(shè)容易對(duì)管溝開挖面以及臨時(shí)棄土產(chǎn)生浸泡、沖刷，會(huì)導(dǎo)致管溝開挖面的坍塌，需要增加人力器械重新清理、開挖，影響施工進(jìn)度，嚴(yán)重時(shí)危及施工人員的安全。

3.5.土壤液化產(chǎn)生的危害和風(fēng)險(xiǎn)

3.5.1.水土流失嚴(yán)重，地力下降。江蘇地區(qū)由于地下水位較高，土壤液化更為嚴(yán)重，從恢復(fù)作業(yè)面后兩到三年光景來看，農(nóng)作物所依賴的氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)流失，農(nóng)作物生長(zhǎng)殘次不齊，產(chǎn)量降低，老百姓不得不通過時(shí)間的等待和經(jīng)濟(jì)的投入盡快恢復(fù)地力。

3.5.2.淤塞河溝，影響排水與灌溉。土壤液化后，河流、溝渠河床提升，過水面減小，灌溉引水困難，同時(shí)航道阻塞也會(huì)給通航受阻，增加管理部門清淤頻次，影響水資源利用。

3.5.3.施工作業(yè)環(huán)境變差，施工質(zhì)量和速度降低，風(fēng)險(xiǎn)提高。由于地下水位高、土壤液化，作業(yè)環(huán)境成為泥潭，施工機(jī)具移動(dòng)緩慢，管溝開挖速度變慢、開挖深度難以維持良好的作業(yè)基準(zhǔn)面，管道敷設(shè)作業(yè)、焊接、組口等都會(huì)受到環(huán)境不同程度影響，影響施工速度和質(zhì)量。土壤流失后可能造成地基失穩(wěn)，施工作業(yè)過程中就會(huì)造成人員傷害和機(jī)具毀壞。

3.5.4.人員和經(jīng)濟(jì)投入更大。為了做好水土保持工作、保證管道施工質(zhì)量，建設(shè)單位不得不投入更多人力、物力和財(cái)力保證水土保持措施實(shí)施、施工質(zhì)量和速度的提高，同時(shí)還要購(gòu)買更多的優(yōu)質(zhì)土壤進(jìn)行地表低洼處回填、增大作業(yè)后的生態(tài)補(bǔ)償和農(nóng)業(yè)補(bǔ)償，增大了企業(yè)的負(fù)擔(dān)。

4. 長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)的水土保持措施

該工程水土流失防治體系以工程措施為主、植物措施和臨時(shí)措施相結(jié)合，全面防治與重點(diǎn)防治相結(jié)合，發(fā)揮工程措施控制性和速效性特點(diǎn)，體現(xiàn)植物措施的長(zhǎng)效性和景觀效果，同時(shí)采取臨時(shí)措施，健全監(jiān)督檢查措施，最終達(dá)到項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境得到有效保護(hù)與改善，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目的。

4.1.工輸氣站場(chǎng)防治分區(qū)

施工期首先對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行表土剝離，對(duì)臨時(shí)堆土采取攔擋、苫蓋措施，設(shè)置臨時(shí)排水溝，排除場(chǎng)地積水，防止沖刷侵蝕，施工結(jié)束后對(duì)站場(chǎng)區(qū)內(nèi)空地進(jìn)行土地整治并綠化，同時(shí)設(shè)置磚砌排水溝，將場(chǎng)站徑流水引入到原道路旁排水溝，并有機(jī)順接。

4.2.截?cái)嚅y室防治分區(qū)

施工前期先對(duì)表土進(jìn)行剝離，對(duì)臨時(shí)堆土采取攔擋、苫蓋措施，設(shè)置臨時(shí)排水溝，排除場(chǎng)地積水，防止沖刷侵蝕，施工結(jié)束后對(duì)站場(chǎng)區(qū)內(nèi)空地進(jìn)行土地整治，并布設(shè)漿砌石排水溝。

4.3.管道作業(yè)帶防治分區(qū)

溝埋敷設(shè)輸氣管道時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)減少作業(yè)帶寬度，管溝開挖前進(jìn)行表土剝離，將剝離的表土和管溝開挖土方分開集中堆存于管溝一側(cè)，設(shè)置臨時(shí)攔擋和苫蓋措施，防止雨水沖刷侵蝕，同時(shí)布設(shè)臨時(shí)排水溝。管道敷設(shè)完成后實(shí)施土地整治，恢復(fù)農(nóng)田肥力;對(duì)原地貌為林地和草地的管道作業(yè)帶進(jìn)行植被恢復(fù)，植樹種草;及時(shí)修復(fù)農(nóng)田灌溉排水渠，確保農(nóng)作物灌溉。

4.4.穿越工程防治分區(qū)

4.4.1.大開挖穿越施工場(chǎng)地二級(jí)防治區(qū)

大開挖穿越河道溝渠、魚塘水塘修建圍堰，圍堰取土來自于管溝開挖土方。圍堰斷面為梯形，上底寬1.5m，下底寬2.5m，高1m，每修建1m長(zhǎng)圍堰需土方2m3。開挖產(chǎn)生的淤泥用裝土草袋攔擋，晾干后夯實(shí)回填于原河床，圍堰拆除晾干后回填于管溝，做到土方平衡。在施工場(chǎng)地四周設(shè)置排水溝，將積水引入到開挖河道中。

4.4.2.定向鉆穿越施工場(chǎng)地二級(jí)防治區(qū)

定向鉆入土點(diǎn)、出土點(diǎn)以及泥漿池的開挖，首先實(shí)施表土剝離。對(duì)剝離的表土以及施工過程中產(chǎn)生的臨時(shí)堆土均需要采取攔擋、遮蓋措施防止降雨沖刷，在施工區(qū)域修建臨時(shí)排水溝，臨時(shí)排水溝斷面形式為梯形，上口寬0.9m，底寬0.3m，溝深0.3m，排水溝與就近的農(nóng)田排水系統(tǒng)銜接，開挖后夯實(shí);對(duì)破壞的農(nóng)田排水渠進(jìn)行修復(fù)，農(nóng)田灌溉排水渠典型斷面形式為梯形，底寬0.30m、頂寬0.60m、深度0.40m，并采取M7.5漿砌石襯砌，襯砌厚度為25～30cm。對(duì)裸露地表實(shí)施土地整治、深翻、耙磨，土地整治面積68.65hm2，撒播草籽面積18hm2，種植香樟面積4.08hm2，種植規(guī)格株行距3m×4m。

4.4.3.頂管穿越施工場(chǎng)地二級(jí)防治區(qū)

頂管穿越工程施工過程中操作坑開挖首先實(shí)施表土剝離，對(duì)剝離的表土以及施工過程中產(chǎn)生的臨時(shí)堆土采取攔擋、遮蓋、措施防止降雨沖刷，在施工區(qū)域修建臨時(shí)排水溝，臨時(shí)排水溝斷面形式為梯形，上口寬0.9m，底寬0.3m，溝深0.3m，排水溝與原農(nóng)田排水系統(tǒng)順接，開挖后夯實(shí);對(duì)破壞的農(nóng)田排水渠進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)長(zhǎng)度0.5km;對(duì)裸露地表實(shí)施土地整治、深耕耙磨，恢復(fù)耕種或者植被恢復(fù)，撒播草籽面積2.18hm2，種植香樟面積2.2hm2，種植規(guī)格株行距3m×4m。

4.5.施工便道防治分區(qū)

施工便道修筑前，先在道路區(qū)的施工邊界設(shè)立警戒標(biāo)識(shí)，控制施工邊界。施工便道要盡量做到挖填平衡，設(shè)置臨時(shí)排水溝，施工結(jié)束后進(jìn)行土地整治、深耕耙磨，將表土恢復(fù)到施工便道范圍內(nèi)，恢復(fù)原地貌，達(dá)到復(fù)耕條件[11]。

4.6 .土壤液化工程與植物措施

4.6.1.工程措施

在進(jìn)行管溝開挖前，首先進(jìn)行地下水測(cè)定，在地下水位較高的地段進(jìn)行作業(yè)面與非作業(yè)面隔斷，并修筑子堰，進(jìn)行多級(jí)、逐級(jí)排水，逐層降低含水量。排水完成后，當(dāng)?shù)叵滤拷档偷?m時(shí)，再進(jìn)行開挖。開挖采取分層開挖，分層堆放并進(jìn)行臨時(shí)遮蓋，保持上層土壤的肥力。

在河、溝周邊作業(yè)的要因地制宜的采取河坡砌護(hù)，防止管溝開挖或穿越過程引起的土壤液化，在岸邊種植一定的草皮或其他固土措施，保持土壤結(jié)構(gòu)。

盡量減少重型機(jī)械施工，采取小型機(jī)械或人工的形式進(jìn)行開挖和回填。

工程設(shè)計(jì)階段，優(yōu)化管道走向，盡量避開沙土區(qū)和農(nóng)田區(qū)域，或者選擇非液化層作為作業(yè)面，適當(dāng)減少作業(yè)面寬度，避開雨季施工，合理安排工期。

4.6.2.植物措施

工程完工、地貌恢復(fù)后在岸堤、堤坡及地坎處進(jìn)行植樹綠化，在坡面采取護(hù)坡固土，樹種、草種選擇因根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件選擇配置，保持土壤結(jié)構(gòu)。

分層回填，各層回填時(shí)，拌入一定比例粘性土，提高土壤顆粒間粘合力和飽水能力;恢復(fù)完成后進(jìn)行保土蓄水，增強(qiáng)有機(jī)質(zhì)抗侵蝕力，待地力恢復(fù)2～3個(gè)月后再進(jìn)行種植。該工程水土流失防治措施體系框圖見圖4。

4.7建設(shè)管理措施

近年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)天然氣的需求量越來越大。國(guó)內(nèi)多省市天然氣長(zhǎng)輸管道工程進(jìn)入集中建設(shè)時(shí)期。在天然氣長(zhǎng)輸管道工程施工過程中，常會(huì)受自然條件和人文地理環(huán)境的影響而出現(xiàn)一些問題，這直接影響了天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)的進(jìn)度和效率。因此，應(yīng)不斷加強(qiáng)天然氣長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)管理和控制措施。

4.7.1.嚴(yán)格執(zhí)行水土保持三同時(shí)制度。

嚴(yán)格執(zhí)行水土保持三同時(shí)制度，堅(jiān)決貫徹落實(shí)水土保持方案設(shè)計(jì)。以《中華人民共和國(guó)水土保持法》為中心，委托具有專業(yè)資質(zhì)的水土保持方案編制單位、監(jiān)理單位、監(jiān)測(cè)單位、設(shè)計(jì)單位和施工單位開展各階段水土保持工作，確保水土保持工作保質(zhì)保量完成。

4.4.2.加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，各階段、各部門通力合作，確保水土保持工作機(jī)制發(fā)揮效益。

加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，在建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理與監(jiān)測(cè)單位建立自上而下的水土保持工作機(jī)制，配置專兼職水土保持專業(yè)管理人員，在設(shè)計(jì)階段、施工與質(zhì)量控制階段、驗(yàn)收階段保證水土保持措施的起到預(yù)期的效果。

由建設(shè)單位聯(lián)合水土保持監(jiān)理、監(jiān)測(cè)單位共同開展安全、環(huán)保、水保考核，未按照要求進(jìn)行施工的，責(zé)令限期整改，造成生態(tài)影響和水土流失的依規(guī)處罰，罰款用于生態(tài)修復(fù)和農(nóng)作物補(bǔ)償、保證交付到農(nóng)民的土地滿足種植的條件。

4.7.3.嚴(yán)把招投標(biāo)關(guān)，嚴(yán)格考核。

工程發(fā)包標(biāo)書中，明確提出水土保持要求，設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和監(jiān)測(cè)單位在投標(biāo)文件中對(duì)照項(xiàng)目水土保持方案及批復(fù)要求提出具體明確的水土保持投資、防治措施、實(shí)施保障措施等;設(shè)計(jì)階段，參照水土保持方案、結(jié)合工程實(shí)際情況編制水土保持投資概算，確保資金?？顚Ｓ茫o予資金保障;施工前，開展環(huán)境保護(hù)、水土保持交底，將各項(xiàng)水土保持措施及要求納入工程建設(shè)施工組織設(shè)計(jì)，落實(shí)水土保持工程進(jìn)度、質(zhì)量控制，定期開展水土保持監(jiān)測(cè);強(qiáng)化施工管理，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)既定的各項(xiàng)水土保持措施，嚴(yán)禁偷工減料、降低工程標(biāo)準(zhǔn)[12]。

5. 長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)的水土保持效益分析

水土保持的效益是一個(gè)很復(fù)雜的問題：一是水土保持的工作分散在廣大面上，從點(diǎn)上看效益顯著，從面上看并不明顯。二是水土保持的作用是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)三大效益相互結(jié)合的整體，有直接效益，有間接效益;有些可以用實(shí)物或貨幣表達(dá)，有些則只能加以描述，無法定量，有些生態(tài)效益與社會(huì)效益大于經(jīng)濟(jì)效益，更不易正確表達(dá)。三是水土保持的效益不僅體現(xiàn)在當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)?，它既涉及到遠(yuǎn)在河流中下游的泥沙沉積區(qū)，也涉及到若干年后的自然與經(jīng)濟(jì)面貌變化，難以全面預(yù)估。四是大小面積間的效益，關(guān)系到泥沙的輸移比，區(qū)間的產(chǎn)沙用沙條件。五是氣候與雨量的時(shí)空分布有一定隨機(jī)性，很難以一時(shí)一地的變化，論證其水保效益。

5.1. 水土保持效益

水土保持效益是指水土流失地區(qū)通過保護(hù)，改良和合理利用水土資源，實(shí)施各項(xiàng)水土保持措施后，所獲得的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的總稱[13-14]。水土保持是控制水土流失，保持水土資源，減少水、早、風(fēng)、沙災(zāi)害，改善生態(tài)環(huán)境， 發(fā)展地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要基本建設(shè)。四十多年的實(shí)踐證明，水土保持工程的效益是十分顯著的，且這種效益是隨著時(shí)間的增長(zhǎng)日益明顯。本方案依據(jù)項(xiàng)目區(qū)的自然條件和水土流失特征，并結(jié)合主體工程布設(shè)了攔渣工程、防洪排水工程、護(hù)岸工程、渣場(chǎng)、取土場(chǎng)覆土綠化工程等各項(xiàng)防治措施，其新增的水土流失基本得到控制。特別是水土保持工程措施實(shí)施當(dāng)年就可發(fā)揮顯著的控制水土流失作用。本方案設(shè)計(jì)實(shí)施后，新增水土流失量將大大減少，棄渣量得到有效的攔擋，隨著水土保持措施效益的發(fā)揮，在管線運(yùn)營(yíng)后，土地生產(chǎn)力逐步得到恢復(fù)，工程防護(hù)和管理不斷加強(qiáng)，建設(shè)區(qū)土壤侵蝕模數(shù)將降低到200（平原區(qū)）～300 t/km2·a（低山丘陵區(qū)）。綜上分析，各項(xiàng)水土保持綜合防治措施實(shí)施后，人工林草植被完全恢復(fù)，效益穩(wěn)定，水土流失控制率可達(dá)到85%以上，控制比<1.5。

5.2.生態(tài)效益

生態(tài)效益是指人們?cè)谏a(chǎn)中依據(jù)生態(tài)平衡規(guī)律，使自然界的生物系統(tǒng)對(duì)人類的生產(chǎn)、生活條件和環(huán)境條件產(chǎn)生的有益影響和有利效果，它關(guān)系到人類生存發(fā)展的根本利益和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益。生態(tài)效益的基礎(chǔ)是生態(tài)平衡和生態(tài)系統(tǒng)的良性、高效循環(huán)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中講究生態(tài)效益， 就是要使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)各組成部分在物質(zhì)與能量輸出輸入的數(shù)量上、結(jié)構(gòu)功能上，經(jīng)常處于相互適應(yīng)、相互協(xié)調(diào)的平衡狀態(tài)，使農(nóng)業(yè)自然資源得到合理的開發(fā)、利用和保護(hù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。通過本方案中水土保持措施的實(shí)施，能夠取得以下水土保持效益：本方案實(shí)施后水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境將得到明顯改善，連同主體工程已設(shè)計(jì)的綠化措施，共布設(shè)生物措施面積37.268hm2，綠化率達(dá)到13.24%（項(xiàng)目區(qū)90%恢復(fù)為農(nóng)田）;全部棄渣都得到攔擋，對(duì)棄渣場(chǎng)和區(qū)土場(chǎng)采取土地整治、綠化措施后，使管線周邊的生態(tài)環(huán)境得到明顯的恢復(fù)和改善。具體表現(xiàn)為：（1）通過各項(xiàng)水保措施的綜合治理，項(xiàng)目區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)大幅度下降，使土壤氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)含量得以有效增加，土地生產(chǎn)力、產(chǎn)出率逐步提高。（2）在棄渣場(chǎng)防治區(qū)以工程措施為主的防護(hù)體系，對(duì)防止溝床下切、溝頭前進(jìn)以及減沙防蝕具有明顯效能，使土壤侵蝕顯著減小。對(duì)于減少下游泥沙淤積量，保障下游安全，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)都具有十分重要的意義。（3）由于項(xiàng)目區(qū)林草覆蓋率的提高，使工程沿線的生態(tài)環(huán)境得到改善，生態(tài)安全有了保障，從而為實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

5.3.社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

效益是某種活動(dòng)所要產(chǎn)生的有益效果及其所達(dá)到的程度，是效果和利益的總稱[15]。它可分為經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益兩類，其中經(jīng)濟(jì)效益是人們?cè)谏鐣?huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中所取得的收益性成果;社會(huì)效益則是在經(jīng)濟(jì)效益之外的對(duì)社會(huì)生活有益的效果。本方案實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)水土流失得到有效控制，減輕了水土流失危害，在大開挖擾動(dòng)過程中有效保護(hù)與恢復(fù)利用了耕作表層土;落實(shí)143.15hm2的水土保持設(shè)施面積，確保主體工程安全運(yùn)營(yíng)更有保障，運(yùn)行壽命延長(zhǎng);項(xiàng)目區(qū)部分地段坡面排水能力增強(qiáng)，抵御自然災(zāi)害的能力提高，使當(dāng)?shù)厝罕娛芤?通過增強(qiáng)工程運(yùn)行效率，提高對(duì)自然災(zāi)害的防御能力，減少工程維護(hù)、管理費(fèi)用等，間接地發(fā)揮其巨大的經(jīng)濟(jì)效益。通過以上水土保持措施和建設(shè)管理措施的實(shí)施，油氣長(zhǎng)輸管道施工產(chǎn)生的水土保持效益、生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益均取得了一定的成效。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋賀鑫.高速公路施工建設(shè)水土保持設(shè)計(jì)[D].吉林大學(xué)，2016年.

[2]齊慧.我國(guó)長(zhǎng)輸油氣管道里程為12萬公里 未來五年仍處機(jī)遇期[N].中國(guó)證券報(bào)，2016-04-13.

[3]武海峰.如東—海門—崇明島管道涉海手續(xù)全部完成[N].中國(guó)石油報(bào)，2018-02-27.

[4]武海峰.油氣管道在平原沙土區(qū)的水土流失危害與對(duì)策[J]. 油氣田地面工程，2017（11）：99～102.

[5]高曉明.淺談水利工程水土保持措施和效果[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2015（2）：32～32.

[6]霍進(jìn)風(fēng).華東地區(qū)長(zhǎng)輸天然氣管道工程的水土保持措施設(shè)計(jì)及效益分析[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016年.

[7]蘇鳳，唐渭，張興， 等.大興安嶺多年凍土區(qū)輸油管道工程水土流失成因分析及防治措施[J].鐵道勞動(dòng)安全衛(wèi)生與環(huán)保，2009，36（1）：31～35.

[8]韓立斌.水利水電工程水土流失的特點(diǎn)及防治措施[J].基層建設(shè)，2016，13（16）：156～157.

[9]趙銘軍，張?jiān)姾＃卤螅?等.長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)中的水土保持實(shí)施[J].中國(guó)水土保持，2010（10）：64～66.

[10]孟冬梅.新疆水電站項(xiàng)目施工道路水土流失防治探討[J].綠色科技，2014（2）：42～43.

[11]馬秀海. 水利水電工程水土流失的特點(diǎn)及防治措施[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016，（23）：1861～1861.

[12]王香元，李國(guó)華.水土保持措施對(duì)水資源與水環(huán)境的影響研究[A].重慶市水利學(xué)會(huì)“合理配置和高效利用水資源服務(wù)城鄉(xiāng)發(fā)展”專題研討會(huì)論文匯編[C].2013年.

[13]韓德飛.淺析長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)中的水土流失防治對(duì)策[J].海峽科學(xué)，2016（2）：10～12.

[14]王煥龍.淺析水利工程建設(shè)中的水土流失特點(diǎn)及防治措施[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2012，12：47～48..

[15]易圖強(qiáng).出版的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系新釋[J].中國(guó)出版，2010（12）：3～6.