陕京天然气管线水保方案线路比选及水保措施

周晓飞

(安塞区水土保持工作队，陕西 延安 717400)

陕京天然气管线水保方案线路比选及水保措施

周晓飞

(安塞区水土保持工作队，陕西 延安 717400)

安塞地处黄土原高原区，生态环境恶劣，水土流失严重。为了确保陕京天然气安塞段管线顺利实施，不破坏当地生态环境和水土流失，根据中国石油天然气股份有限公司建设需求，特对其编设的管线水保方案进行比选。文章通过分析陕京天然气管线建设情况和水保方案情况，从线路布设、施工建设和水保防护措施三个方面对整个项目的水保方案进行了分析评估论证，分析项目实际水保的合理性，以促使水保方案更加科学合理，更好地保护当地生态环境。可供黄土高原区同类开发项目建设进行借鉴。

天然气；管线；水土流失；防治措施

1 概 况

陕京天然气管线工程包括1条干线、2条支干线和1条联络线，线路总长1191.5 km。干线起自陕西省安塞，自西南向东北途经陕西、内蒙、河北、北京共4 省(市、自治区)，涉及27 个县市区，止于北京市高丽营末站，线路长度约1083 km，其中陕西省境内43 km，工程总占地面积3431.47 hm2，其中永久占地51.54 hm2、临时占地3379.93 hm2。工程土石方开挖总量1972.79 万m3，回填方总量1828.7 万m3，弃方量144.09万m3。

2010年12月，中国石油天然气股份有限公司委托黄河水利委员会天水水土保持科学试验站开展陕京四线输气管道工程可研阶段水土保持方案编制工作，并于2016年6编制完成了《陕京输气管道工程水土保持方案报告书》。方案在管线、渣场设置方面分别考虑了水保措施，并采取了工程、植物和临时措施，尽最大努力减少水土流失[1]。

2 项目线路水保方案分析评价

2.1 线路走向方案

陕京天然气干线起自陕西省安塞县，止于北京高丽营末站，主体工程可行性研究报告中，对干线宏观走向提出了南、北、中三个方案。

(1)南线方案。南线方案长度885 km。其中安塞—神木—朔州段，线路与陕京一线并行，该段线路位于晋陕黄土高原区，由于区内黄土堆积厚度大、结构疏松、水土流失严重，导致黄土高原区沟壑纵横，黄土湿陷、地形破碎、冲沟发育[2]，滑坡、崩塌、塌陷、泥石流等地质灾害频发，该段线路工程地质条件复杂。线路拟穿越晋陕黄河大峡谷，施工难度很大，管线通过困难。其次，线路拟通过管涔山晋北黄土丘陵梁峁沟壑区，地形复杂，山势起伏大，交通不便，工程地质条件复杂，线路施工难度大。南线方案管线还要经过榆神煤矿、神木县城市规划区及和大同煤矿，两煤矿均为全国优质煤动力基地，线路通过协调难度很大。同时距离沿线主要用气市场张家口较远。

(2)北线方案。北线方案干线线路起自陕西省安塞首站，沿包茂高速向北到达鄂尔多斯后，转向东北在托克托县西穿越黄河后到达呼和浩特，再向东经过乌兰察布市后折向东南，经过张家口市宣化县，然后再向东经下花园北、怀来县北，进入北京市延庆县，最后管道折向东南通过杨树沟隧道和军都山隧道，接入北京市顺义区的高丽营末站。本方案干线长约1063 km。

(3)中线方案。中线方案干线线路起自陕西省安塞首站，沿包茂高速向北到达鄂尔多斯，转向东在托克托县南穿越黄河后，经过和林格尔、大同北到达张家口市宣化县，宣化县之后线路走向与北线方案一致。本方案干线长约1033 km。

经综合考虑各方案地形、交通、线路工程地质条件，绕避煤矿及城市规划、市场、施工难易程度等诸因素，南线方案虽线路较短，但线路地形和工程地质条件复杂，施工难度很大，且通过了国家优质煤大型煤矿开采区域，同时距离沿线主要用气市场张家口较远，因此首先排除了南线方案，着重对北、中线两个方案进行了比选，确定出较优线路。

2.2 线路宏观走向方案比选

从管道长度、穿越地貌、公路、隧道、河流穿跨越、主要优缺点、可比投资等对北线和中线方案进行比选。可以看出：在线路长度方面，北线方案干线线路长约1063 km，中线方案干线线路长约1033 km，北线方案线路干线长度稍长，水土保持影响基本相同。在管道敷设条件方面，北线方案线路所经地段地势开阔、地形平坦、起伏较小，施工条件良好，对水土保持影响较小。中线方案线路所经过线路局部翻山段地形条件差，较北线方案多布设2处隧道。山区施工对水土保持影响较大，且难以治理恢复。

2.3 线路宏观走向比选水土保持分析

通过对安塞—高丽营北线和中线两条线路方案进行水土保持影响分析比较结果可知，中线方案比北线方案短30 km，扰动地表和占压土地面积约少110.2 hm2，北线方案对地表的扰动稍多。北线和中线的方案比较，由于中线山区段施工困难较多，施工困难段比北线方案多44 hm2，损坏水土保持设施面积约多78.8 hm2。同样，中线方案土石方开挖量约多28.6万m3，土石方回填量比北线约少35.3万m3。由于中线方案施工困难段比北线多，弃方量比北线约多3.8万m3，经估算，可能造成的水土流失量中线比北线约多2.4万t。

总体而言，虽然北线方案施工困难段较中线方案多，但北线方案的水土流失危害相对较小，有利于保护当地生态环境，避免造成更大的水土流失危害。因此，从水土保持角度出发，推荐北线方案。

3 水土保持防治措施评估

3.1 土地整治措施

管道采取分段施工方法，开挖一段，铺设一段，回填一段，并恢复原地貌，由此可以减少管沟开挖和临时堆土裸露时间，有利于减少水土流失的可能性。管沟回填后，余土首先堆置在管道作业带顺水流方向的中下方形成管堤，为了避免由于管堤修建改变原来地表径流流向，及时排出管堤所拦蓄的降水，每隔一段距离，在管堤上预留出水口，与当地排水网络相连接；待管道降雨沉降稳定后及时对管堤进行复平；多余土方在管道施工作业带平摊。

3.2 高陡边坡处理措施

对于一般陡坡，采取在坡顶设置环形截水沟引流并消能，设置浆砌石垂直堡坎挡土墙；管道上下弯头处设置灰土基础并采取平行截水沟等措施。对于坡度大于30°的高陡边坡，首先进行分阶削坡处理，将坡度削减到30°以下，然后管沟内底部采用灰土夯填以消除黄土湿陷性的影响，并在管沟内每隔8～10 m设置一道灰土浆砌石垂直堡坎挡土墙。坡顶设置浆砌石截水沟；坡面底部设置浆砌石挡墙和浆砌石护坡；坡面中上部设置浆砌石土工格室，土工格室内回填表层土，并种植护坡草皮。为了有减少由于管沟在陡坡的敷设而造成的水土流失，在管道作业带管沟敷设面的其他部位，交错布置鱼鳞坑，坑内种植护坡植物，是一种有效的水土保持综合治理模式。

3.3 丘陵沟壑段的水工保护措施

陕京天然气管线通过的丘陵沟壑，主要采取以下水土保持防护措施。顺坡通过：管道顺坡防护措施有生态防护和工程防护两类。生态防护主要包括植草、浆砌石网格护坡、浆砌石拱形骨架植被护坡。工程防护主要包括草袋护面、草袋护坡、浆砌石护坡、浆砌石护面墙等。这些措施不仅是水工保护措施，同时也具有水土保持功能。横坡通过：为减小坡面汇水冲刷对管沟回填土的影响，通常设置截排水渠、护面等措施进行防护疏导。坡面防护除以上常规做法外，还可以采用原土截水墙与鱼鳞坑相结合的方式对坡面进行防护。

3.4 冲沟水工防治措施

管线在通过大型冲沟时，常常伴随着通过两个高陡边坡。边坡地形起伏大，沟壁陡峭，坡度48°～60°，沟底部与两坡肩最大高差约35～50 m，常见伴有小型滑塌，沟谷下切和沟头溯源侵蚀强烈，稳定性较差。对这些大型冲沟需首先进行边坡坡面的治理，具体措施为：对高陡边坡进行分阶削方处理，使管线通过的坡度不大于30°，管沟内每隔8～10 m设置一道灰土挡土坎；在有可能产生积水或高跌水的位置，考虑设置截、排水沟，将水疏导至远离管线的地方，避免出现漏斗、溶洞以及对管沟的冲蚀。坡面交错布置鱼鳞坑，坑内套种植物(刺槐、酸枣、沙棘、旱芦苇、柠条等)，以拦截汇水，就地下渗、防止形成汇流。鱼鳞坑的数量根据实际地形、汇水面积和方向进行设置，并应防止管道附近灾害性地貌的再次发育。管线在通过冲沟时，设置合理的截排水沟，将上部汇水排至安全区域，可以有效地起到防护作用，并可以极大地节省投资。以上措施均有较强的水土保持功能。

3.5 沿沟谷敷设防治措施

当管线沿沟谷敷设时，易因洪水冲刷，造成长距离露管、悬管等危险[3]，沿线此类区域合计长度约77.2 km。防护以抗冲刷为主，迎水侧可采用浆砌石护岸、护坡进行防护，当台地较陡立时，可采用堡坎、挡土墙等进行支挡防护。为防止水流冲刷淘蚀，还应在防护措施根部增设铅丝石笼。

3.6 弃渣场的水工保护

本工程共设弃渣场6 处，均位于隧道进出口附近。渣场弃渣主要来自隧道工程，弃渣多为岩石块体。对渣场采取以下措施进行防护：渣场四周(视地形而定)设置挡土墙，避免随意堆放，减小占地面积。弃渣场完工后，进行渣场平整，渣面覆土300～500 mm 厚，并种植适合生长的植物。

4 其他防治措施

4.1 工程措施

处于固定半固定沙丘的管道作业带、施工道路、供电工程等临时占地区，在工程施工完成后，及时布设草方格沙障。管道沿黄土梁峁敷设时，结合管沟夯实回填，将作业带整治成隔坡梯田或水平台地；在作业带上方布置坡面截排水沟；布置填土草袋护坡措施。大开挖穿越河道时对破坏的两岸坡面采取浆砌石护岸工程，施工结束后，对河道进行整治，恢复行洪通道；管道穿越黄土冲沟时，在沟头布设沟头防护工程，下游布设土石谷坊，控制沟岸扩张、沟头前进、沟底下切。管道采用顶管或顶箱涵穿越铁路后，对挖损的道路排水沟进行恢复。在站场周边布置排水沟拦截来水，在站场内布设雨水集蓄利用工程，集蓄的雨水可用于洒水降尘和浇灌草地。对施工道路路面3.5 m范围内采取砾石压盖措施， 路基在沙质边坡及坡脚以外10 m范围内布置沙障固沙工程。对各类临时占地可恢复的地类，待施工结束后进行土地整治，恢复原土地利用类型。本区工程措施的工程量按类型统计如下：布设草方格沙障固沙面积803.3 hm2；作业带坡面整地(梯田和隔坡梯田)47.28 hm2；浆砌石截、排水沟13 421 m，浆砌石工程量6178 m3；填土草袋护坡3250 m，填土草袋27 300 m3； 浆砌石护岸768 m，浆砌石工程量4959 m3；河道整治8.22 hm2，砂砾石压实12 316.50 m3；沟头防护工程6110 m/102处；土谷坊3085 m/205座；输气站场雨水集蓄利用工程1处；砾石压盖路面51.56 hm2；整治各类土地465.44 hm2，回覆表土721 934 m3。

4.2 植物措施

对作业带管沟上方10 m宽范围内撒播草籽恢复植被、管沟两侧区域除管线经过的库不齐沙漠区域(流动沙丘区)种草外，其他区域采取造林种草措施恢复植被；对站场空闲地及站场道路进行绿化；施工便道临时占地种草恢复植被；供电工程的塔基区、牵张场等扰动区域人工种草恢复植被。本区植物措施工程量按类型统计如下：本区布设植物措施面积 949.85 hm2，共用各类乔灌苗木1227.78 万株、草籽47 004 kg。其中绿化面积0.94 hm2，栽植乔木苗953 株；恢复植被面积 948.91 hm2。

4.3 临时措施

对管沟开挖带、穿越工程施工场地、站场阀室区、施工道路、供电工程塔基区和牵张场等临时占地范围内可恢复的地类进行表层熟土剥离；对各工程区剥离的表土，以及管沟开挖、顶管穿越顶出土、建筑物基础开挖等产生的临时土方采取集中堆放，并用彩钢板、编织袋装土挡墙、防尘网等加以拦挡和保护。管道穿越有常流水的河道采取土石围堰和导流渠进行施工导流，管道敷设完成后应及时拆除围堰并将拆除土料运回原处回填管沟。在站场阀室及其临时堆土周边布置临时土质排水沟，在排水沟末端布置临时沉沙池。本区剥离和保护表层熟土21.46万 m3；彩钢板拦挡16 366 m；编织袋装土临时挡墙39 656 m3；防尘网苫盖面积531.49 hm2；河道大开挖穿越修筑、拆除土石围堰5784 m，填筑土石料3.47 万m3，开引导流渠2315 m；修筑临时土质排水沟1230 m；布设大小临时沉沙池9 个。

5 结 论

陕京天然气管线尽量避让了饮用水源地、生态脆弱区域、易引起严重水土流失和生态恶化的地区；避开了全国水土保持监测网络中的水土保持监测站点、重点试验区和定位观测站；对无法避让的，采取提高水土流失防治标准，严格控制扰动地表和植被损坏范围、优化施工工艺、加强临时防护等措施，有效地降低了区域生态恶化的风险，因此，基本不存在水土保持制约因素，水保建设方案可行易于施工。

[1] 聂彬.长输管道工程中水土保持问题的分析[J].中国新技术新产品，2010(14)：91-92.

[2] 韩海辉，王艺霖，李健强，等. 资源三号卫星在地质灾害调查中的应用对比——以宝鸡黄土区为例[J].遥感信息，2016(2)：69-74.

[3] 张岩.长输管道水工保护施工实施方法[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2013(4):138-139.

周晓飞(1979-)，男，陕西延安人，工程师，主要从事水土保持建设工作。E-mail:751438948@qq.com。

S157.1

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2096-0506(2017)01-0073-04