湖北省輸變電工程水土流失規(guī)律研究

蔡 萱 ，占海歌 ，石劍波 ，于 泳 ，李 璐 ，楊 偉

（1.國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430071；2. 湖北方源東力電力科學(xué)研究有限公司，湖北 武漢 430071；3. 湖北省水利水電科學(xué)研究院，湖北 武漢 430070）

1 問(wèn)題的提出

湖北省在我國(guó)當(dāng)前的電力格局占有重要地位。湖北省是三峽和葛洲壩等大型電力樞紐的所在地，是電力外送的重要起點(diǎn)；同時(shí)，湖北省承東啟西、連南接北的地理位置，使其成為電力資源南北互濟(jì)的樞紐、“西電東送”的重要通道、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的中心。隨著電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐不斷加快，湖北省輸變電建設(shè)項(xiàng)目不斷增加。特別是目前隨著輸變電工程正逐步向高電壓等級(jí)發(fā)展，輸變電線路越來(lái)越長(zhǎng)，工程的涉及面越來(lái)越廣，湖北省輸變電工程造成的水土流失也日益嚴(yán)重。湖北省是“千湖之省”，是三峽工程和南水北調(diào)中線水源地的所在地，生態(tài)地位極為重要，同時(shí)也是全國(guó)水土流失嚴(yán)重的省份之一，因此水土保持一直是湖北省生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)。隨著湖北省輸變電工程建設(shè)的迅速增長(zhǎng)，其水土流失問(wèn)題引起了水行政主管部門和人民群眾的廣泛關(guān)注，也得到湖北省電力公司的高度重視，并不斷加強(qiáng)輸變電工程施工過(guò)程中的水土保持施工監(jiān)管。

我國(guó)各行業(yè)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)總體開展得較多，輸變電工程的水土保持監(jiān)測(cè)是近幾年才逐漸有學(xué)者開始研究。余超等[1]研究結(jié)果表明，特高壓輸變電工程的水土流失量隨著時(shí)間的推移逐步減少。鄧澤文等[2]研究指出，電力建設(shè)項(xiàng)目工程通過(guò)實(shí)施水土保持措施，有效減少工程建設(shè)造成的水土流失，明顯降低水土流失危害，較好地保護(hù)和改善工程沿線的生態(tài)環(huán)境。張永利等[3]研究認(rèn)為，城區(qū)道路沿線輸變電工程建設(shè)導(dǎo)致城市生態(tài)環(huán)境惡化，必須加強(qiáng)項(xiàng)目區(qū)的水土保持監(jiān)測(cè)工作。孫強(qiáng)等[4]研制的輸變電工程水土保持在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)具有良好的穩(wěn)定性和精確度，可應(yīng)用于輸變電工程水土流失監(jiān)測(cè)實(shí)踐工作中。樊廣英等[5]、馬濤等[6]和吳曉等[7]均針對(duì)區(qū)域內(nèi)輸變電工程建設(shè)過(guò)程中的水土保持監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行分析、探討，并結(jié)合監(jiān)測(cè)成果分析防治效果，提出水土保持工作的建議。

本研究通過(guò)對(duì)湖北省輸變電工程不同區(qū)域、不同地貌、不同分區(qū)的水土流失強(qiáng)度的差異化分析，總結(jié)出湖北省輸變電工程水土流失規(guī)律，以期為今后相關(guān)的水土流失治理、監(jiān)管工作提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究?jī)?nèi)容和方法

2.1 輸變電工程水土流失特點(diǎn)

輸變電工程產(chǎn)生水土流失的環(huán)節(jié)和工序主要在施工準(zhǔn)備期和基礎(chǔ)施工階段。

施工準(zhǔn)備期：材料的堆放占?jí)旱乇砗筒糠炙皇┕ば藿ㄅR時(shí)道路損壞了原有地形地貌，容易造成水土流失。施工期：在塔基土石方施工過(guò)程中，塔基基面的清理，使原有地貌形成裸露面，可加劇水土流失；在建基面、基坑開挖過(guò)程中，形成土石方開挖邊坡和堆土邊坡，易發(fā)生流失；在牽引架線過(guò)程中，牽引設(shè)備占?jí)旱乇硪矊a(chǎn)生少量水土流失；變電站工程主要的水土流失環(huán)節(jié)在于土地占用及土石方挖填等；輸變電線路工程的水土流失環(huán)節(jié)則在于工程占地、基礎(chǔ)開挖及臨時(shí)道路施工等。

2.2 研究?jī)?nèi)容

結(jié)合輸變電工程水土流失特點(diǎn)，本課題主要研究?jī)?nèi)容包括：

（1）利用實(shí)地勘察與常規(guī)統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的研究方法，對(duì)湖北省典型輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土流失情況進(jìn)行分析，總結(jié)湖北省輸變電類建設(shè)項(xiàng)目水土流失主要技術(shù)指標(biāo)；

（2）統(tǒng)計(jì)分析輸變電工程不同建設(shè)階段、不同防治分區(qū)條件下的水土流失量規(guī)律，研究其水土流失量分布的差異性；

（3）統(tǒng)計(jì)分析輸變電工程不同建設(shè)階段、不同防治分區(qū)、不同地貌類型區(qū)條件下的水土流失強(qiáng)度規(guī)律，研究其水土流失強(qiáng)度分布的不均衡性。

2.3 研究方法

（1）資料收集與分析方法。收集不同區(qū)域、不同地貌、不同等級(jí)的輸變電項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)驗(yàn)收已有資料，歸納總結(jié)出輸變電項(xiàng)目水土流失量及水土流失強(qiáng)度分布特點(diǎn)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法。主要采用實(shí)地調(diào)查、查閱監(jiān)測(cè)報(bào)告等方法對(duì)不同區(qū)域（城區(qū)、郊區(qū)）、不同地貌（山地、丘陵、平原）、不同電壓等級(jí)（500，220，110 kV及以下）、不同防治分區(qū)（變電站、牽張場(chǎng)、塔基、人抬便道等）的輸變電項(xiàng)目進(jìn)行分析，實(shí)地復(fù)核上述區(qū)域水土流失形式、強(qiáng)度及主要侵蝕因子等。

選取11個(gè)已驗(yàn)收輸變電項(xiàng)目，各項(xiàng)目水土流失相關(guān)指標(biāo)見表1。

表1 11個(gè)已驗(yàn)收輸變電項(xiàng)目基本情況表

3 結(jié)果與分析

3.1 水土流失主要技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

為反映輸變電工程水土流失基本情況，選擇11個(gè)已驗(yàn)收項(xiàng)目的水土流失相關(guān)指標(biāo)，利用常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。經(jīng)統(tǒng)計(jì)可知，所選輸變電工程單個(gè)項(xiàng)目平均擾動(dòng)面積3.01 hm2，單個(gè)項(xiàng)目平均工程挖填量為3.37 萬(wàn)m3，單位擾動(dòng)面積挖填量為1.05 萬(wàn)m3·hm-2，單個(gè)項(xiàng)目平均水土流失量130.28 t，單個(gè)項(xiàng)目平均擾動(dòng)時(shí)間為1.20 a，單位面積水土保持投資為41.74萬(wàn)元 · hm-2，主要技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 輸變電工程水土流失主要技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

3.2 水土流失量分布的差異性

對(duì)所選樣本在不同建設(shè)時(shí)段和不同防治分區(qū)條件下的水土流失量進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)（見表3）。由表3可以看出，水土流失量最大的建設(shè)階段為施工期，水土流失量為1 433.08 t，占總量的92.11%，自然恢復(fù)期水土流失量相對(duì)較小，為122.75 t，占總量的7.89%；水土流失量最大的防治分區(qū)為塔基區(qū)、電站區(qū)，水土流失量分別為總量的47.01%、28.17%。

表3 不同建設(shè)階段、不同防治分區(qū)水土流失量分布統(tǒng)計(jì)表

3.3 水土流失強(qiáng)度的不均衡性

3.3.1 不同建設(shè)階段水土流失強(qiáng)度分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和查閱監(jiān)測(cè)報(bào)告，湖北省輸變電項(xiàng)目建設(shè)期水土流失預(yù)測(cè)時(shí)段通常分為施工期和自然恢復(fù)期。為便于說(shuō)明問(wèn)題，本文選取單個(gè)項(xiàng)目水土流失量最大的塔基區(qū)進(jìn)行土壤侵蝕模數(shù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而反映整個(gè)項(xiàng)目不同建設(shè)階段水土流失強(qiáng)度差異，統(tǒng)計(jì)結(jié)果及強(qiáng)度分級(jí)見表4。輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目塔基區(qū)擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)最大的建設(shè)階段為施工期，平均侵蝕模數(shù)為3 452 t·km-2·a-1，侵蝕級(jí)別為中度；自然恢復(fù)期土壤侵蝕模數(shù)為477 t·km-2·a-1，侵蝕級(jí)別為微度。因此，輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失重點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段應(yīng)為施工期。

施工期基坑開挖、樁基工程和建（構(gòu)）筑物的建造、臨時(shí)施工道路的修建，以及挖方和填方在時(shí)間和空間上的變化，導(dǎo)致土壤裸露或挖方臨時(shí)堆放，容易導(dǎo)致水土流失；自然恢復(fù)期各種設(shè)施已竣工運(yùn)行，部分區(qū)域被建筑物占?jí)菏褂茫溆嗦懵锻恋匾话悴扇」こ檀胧┡c植物措施相結(jié)合的方法進(jìn)行防治，基本恢復(fù)植被，水土流失得到有效控制。

表4 不同建設(shè)階段土壤侵蝕模數(shù)及強(qiáng)度分級(jí)表（塔基區(qū)）

3.3.2 不同防治分區(qū)水土流強(qiáng)度分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和查閱監(jiān)測(cè)報(bào)告，輸變電工程水土流失防治分區(qū)主要根據(jù)工程的布局、施工工藝、水土流失特點(diǎn)的不同而進(jìn)行劃分。湖北省輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目防治分區(qū)主要分為電站區(qū)、進(jìn)站道路區(qū)、供排水管線區(qū)、站區(qū)施工生產(chǎn)生活區(qū)、塔基區(qū)、牽張場(chǎng)區(qū)、施工道路區(qū)、人抬便道區(qū)、輸變電施工場(chǎng)地區(qū)、電纜線路區(qū)等。對(duì)施工期不同防治分區(qū)土壤侵蝕模數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而反映不同防治分區(qū)水土流失強(qiáng)度差異，統(tǒng)計(jì)結(jié)果及強(qiáng)度分級(jí)見表5。

輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)最大的防治分區(qū)為塔基區(qū)，平均土壤侵蝕模數(shù)為3 452 t · km-2· a-1，侵蝕級(jí)別為中度；其次為供排水管線區(qū)、進(jìn)站道路區(qū)、電站區(qū)，平均土壤侵蝕模數(shù)分別為2 914，2 722，2 669 t · km-2· a-1，土壤侵蝕級(jí)別均為中度；站區(qū)施工生產(chǎn)生活區(qū)、牽張場(chǎng)區(qū)、施工道路區(qū)、人抬便道區(qū)、輸變電施工場(chǎng)地區(qū)、電纜線路區(qū)侵蝕級(jí)別均為輕度。因此，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)與防治區(qū)域應(yīng)為塔基區(qū)、供排水管線區(qū)、進(jìn)站道路區(qū)、電站區(qū)。

表5 不同防治分區(qū)土壤侵蝕模數(shù)及強(qiáng)度分級(jí)表

3.3.3 不同地貌類型區(qū)水土流失強(qiáng)度分析

根據(jù)地貌類型劃分原則，一般劃分為山區(qū)、丘陵區(qū)和平原區(qū)，以水力侵蝕為主。按不同地貌類型統(tǒng)計(jì)塔基區(qū)土壤侵蝕模數(shù)，進(jìn)而反映整個(gè)項(xiàng)目不同地貌類型區(qū)水土流失強(qiáng)度差異，各地貌類型區(qū)土壤侵蝕模數(shù)及強(qiáng)度分級(jí)見表6。

從表6可以看出，輸變電項(xiàng)目塔基區(qū)擾動(dòng)土壤侵蝕模數(shù)最大的地貌類型區(qū)為山區(qū)，平均土壤侵蝕模數(shù)為4 305 t · km-2· a-1，土壤侵蝕級(jí)別為中度；其次為平原區(qū)，平均土壤侵蝕模數(shù)為3 124 t · km-2· a-1，土壤侵蝕級(jí)別為中度；最后丘陵區(qū)平均土壤侵蝕模數(shù)最小，為2 642 t · km-2· a-1，為中度侵蝕。因此，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)與防治區(qū)域依次分別是山區(qū)、平原區(qū)和丘陵區(qū)。

結(jié)合湖北省地形地貌特點(diǎn)分析可知，山區(qū)坡度較大，植被覆蓋率不高，容易引起水土流失；平原區(qū)雖坡度較緩，但鑒于平原區(qū)水稻土、潮土等土壤機(jī)械組成、抗沖性能等差異，容易造成水土流失；丘陵區(qū)存在一定坡度，植被覆蓋率較低，也容易造成水土流失。

表6 不同地貌類型區(qū)土壤侵蝕模數(shù)及強(qiáng)度分級(jí)表（塔基區(qū)）

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)湖北省11個(gè)已驗(yàn)收的典型輸變電類建設(shè)項(xiàng)目的水土保持監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析，得出主要結(jié)論：

（1）從不同建設(shè)階段看，由于施工期內(nèi)的挖填工程以及設(shè)施工程的建造，施工期水土流失量最大，屬于水土流失重點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段，而自然恢復(fù)期水土流失量相對(duì)最小。

（2）水土流失量最大的防治分區(qū)為塔基區(qū)、供排水管線區(qū)、進(jìn)站道路區(qū)、電站區(qū)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)與防治區(qū)域應(yīng)為塔基區(qū)、供排水管線區(qū)、進(jìn)站道路區(qū)、電站區(qū)。

（3）在地形地貌等特點(diǎn)的影響下，研究區(qū)內(nèi)容易引起水土流失的地貌類型依次為山區(qū)、平原區(qū)和丘陵區(qū)，屬于項(xiàng)目的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)與防治區(qū)域。

（4）本文初步探索了湖北省內(nèi)輸變電類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土流失特點(diǎn)及規(guī)律，可為今后相關(guān)項(xiàng)目的水土流失防治措施布設(shè)以及水土保持監(jiān)管重點(diǎn)提供借鑒。