子洲县煤制气管道开发建设水土流失预测

张 波，张 伟

（1.陕西省子洲县水务局，陕西 子洲 718499；2.陕西省子洲县水利队，陕西 子洲 718499）

1 概况

子洲县位于陕西省北部黄土高原丘陵沟壑区腹地，总面积2042 km2，人口31万人。地形以山地、丘陵为主，山区占65.1%，丘陵占28%，平川占6.9%。子洲县属干旱半干旱季风气候区，年平均降水量449 mm，多年平均地表径流量为8027万m3。区内土壤类型主要为风沙土，少量栗钙土分布。主要特征是质地较轻、松散而无结构，无层次之分，腐殖质层不甚明显，结构性极差，漏水漏肥。子洲县煤制气管道工程由管道作业带、管道穿跨越、站场阀室、道路、施工生产生活区、弃土（渣）场等组成，全长856 km，管径 Ф1016，设计压力 10 MPa，设计输量 60×108m3/a。本工程共设工艺站场8座，包括压气站1座，分输站7座，各类阀室39座。本工程在建设过程中势必造成扰动地表土壤，损坏原地形地貌、生态植被及水土保持设施，从而造成人为的水土流失，如果不能得到及时、有效的治理，不仅影响项目区的正常生产，而且会对项目区及其周边地区的生态环境带来不利影响，所以需对项目建设产生的水土流失进行预测，从而为科学的水保治理方案奠定基础。

2 工程建设对水土流失影响因素分析

子洲煤制气管道工程水土流失主要发生在施工准备期和施工期，该段时期工程修路、场地平整、管道作业带管沟开挖等将伴随着大量的土石方开挖和地表扰动，特别是在生态脆弱的山地丘陵区尤为明显。在水蚀作用下，地表大范围裸露和土壤理化性质的变化，将会产生严重的水土流失；自然恢复期不再扰动地表，水土流失逐年减少，在不采取水土保持措施的情况下，被扰动地表的水土保持功能需要一定时段才能恢复到原有状况。工程建设对水土流失影响因素分析详见表1。

3 损坏地貌植被、水土保持设施预测

3.1 扰动原地貌、损坏土地和植被面积

根据工程可研报告，经现场实地踏勘、调研，对主体可研工程占地进行了水土保持分析与评价，结合占地的不同类型，统计预测出本工程扰动原地貌、损坏土地及植被的总面积为2784.62 hm2，其中，林地 907.64 hm2，旱地 324.11 hm2，经济作物135.71 hm2，其他 3.34 hm2。

3.2 损坏水土保持设施面积

按照省财政厅、省物价局、省水利厅关于印发《陕西省水土保持补偿费征收使用管理实施办法》的通知，开办一般性生产建设项目的，按照征占用土地面积计征水土保持补偿费，面积共计20.86 hm2。

3.3 弃渣量预测

本项目线路较长，土石方开挖回填量较大。主体工程在设计过程中充分考虑施工区域和施工时段的土石方平衡，尽量做到区域内平衡，减少弃土占地面积。根据工程可研报告，经现场实地踏勘、调研，对主体可研弃渣量进行了水土保持分析与评价，在核实各类隧道穿越数量、长度、开挖总量及回填利用量的基础上，根据上述各分部分项工程土石方开挖、回填分析，确定本项目土石方开挖总量1261.65万m3，其中表土剥离158.61万m3；回填总量1212.55万m3，其中表土回覆158.61万m3；弃方总量49.10万m3，弃于弃渣场。

4 水土流失量预测

4.1 预测范围、单元、时段

根据《开发建设项目水土保持技术规范》的规定，水土流失预测的范围为项目建设区。本方案将项目区分为6个水土流失区进行预测，即管道作业带区、管道穿跨越区、站场阀室区、施工道路区、施工生产生活区和弃渣场区。经统计分析，施工准备期和施工期可能引起的水土流失面积为2784.62 hm2，自然恢复期可能引起的水土流失面积为1231.85 hm2。本项目水土流失预测单元为2个一级分区对应的6个二级分区。子洲煤制气外输管道工程计划2017年11月开工，2021年3月完工，总工期40个月。本工程施工期预测时段考虑分段施工并按照最不利时段确定，即超过雨季但不足一年的按全年计，未超过雨季长度的按占雨季长度的比例计算。根据已建工程类比调查分析，工程施工结束后，破坏原地貌的植被基本恢复需要1～2年时间。根据现场调查及查阅当地植被年鉴，不采取任何水土保持措施的条件下，确定本项目自然恢复期为1年。

4.2 预测内容、方法

根据《开发建设项目水土保持技术规范》（GB 50433-2008）的规定及本项目自身特点，确定本项目水土流失预测内容主要包括以下5个方面：扰动原地貌、损坏土地及植被的预测；损坏水土保持设施面积的预测；可能产生的弃渣量预测；可能造成水土流失量的预测；可能造成水土流失危害的预测。

预测方法：通过查阅基础设计资料和工程设计资料，结合现场调查、自然资源专题图、地理信息数据综合分析统计，对输气管线工程建设施工中开挖、占压土地，破坏林草植被的种类、数量、程度与面积等进行分类预测。水土流失预测采用定性和定量相结合的方式进行，以类比预测法确定水土流失背景值和扰动后土壤侵蚀模数。

4.3 预测参数

4.3.1 背景侵蚀模数

通过现场踏勘调查，分析项目区地形、地貌、降雨、土壤、植被等水土流失影响因子的特性及预测区域土壤受扰动情况，参照西气东输二线监测成果（西气东输二线于2008年2月开工，2010年1月投入试运行，2009年1月，中国石油天然气股份有限公司管道建设项目经理部委托水利部水土保持监测中心承担该工程水土保持监测工作，监测2个时段，即工程建设期和水土保持措施试运行期，其中工程建设期为2009年1月～2009年12月，水土保持措施试运行期为2010年1月～2010年11月。监测方法采用固定监测和调查监测相结合的方法进行，布设固定监测点52个，取抽查点和植被样方350多个）；另外查阅了最新水土保持公报，经综合分析最终确定本项目各预测单元的土壤侵蚀模数背景值。项目区水土流失类型以轻度水力侵蚀为主，土壤侵蚀模数背景值平原区为636 t/km2·a，山地丘陵区为 936 t/km2·a。

4.3.2 扰动后侵蚀模数

扰动后侵蚀模数类比西气东输二线，由于两工程多段并行且建设区域相近，地貌相同，气候及植被类型基本相似，因此西气东输二线管道工程作为本工程的类比工程比较合适。参照的实测水土流失数据，再根据两工程降水量、地形地貌、土壤抗蚀性的差异，经咨询当地水土保持专家综合分析后，确定本工程各预测单元扰动后的侵蚀模数值。

4.3.3 自然恢复期侵蚀模数

在自然恢复期，不再扰动地表，在不采取水土保持措施的情况下，地表结皮、砾幕、植被逐渐自然恢复，土壤侵蚀强度逐年减小，需要较长时间才能恢复到原有土壤侵蚀背景值。项目区背景值、扰动后和自然恢复期土壤侵蚀模数见表2。

表2 项目区背景值、扰动后和自然恢复期土壤侵蚀模数

4.4 预测结果

子洲煤制气外输管道工程在施工期和自然恢复期内，各防治分区在不采取任何水土流失防治措施的情况下，可能造成的水土流失总量为100037 t，其中背景流失量17136 t，新增水土流失量82902 t。

5 结论及建议

5.1 结论

通过对本工程生产建设过程中水土流失影响因素、面积、流失量等分析预测，得出如下主要结论：工程建设区水土流失以水力侵蚀为主，主要发生在施工期；工程建设扰动原地貌总面积为2784.62 hm2；工程建设损坏水土保持设施总面积为2784.62 hm2；本工程建设产生永久弃方49.10万m3；本工程预测时段内可能发生水土流失总量为100037 t，其中背景流失量17136 t，新增水土流失量82902 t；各防治分区中，管道作业带新增流失量所占比例最大，其次是管道穿越区，为本项目水土流失防治的重点。

5.2 建议

（1）本工程建设期水土流失量较大的部位主要是管道作业带。从各施工单元新增水土流失量的预测结果可知，管道作业带造成的水土流失量约占本工程水土流失量的83%，因此管道作业带是工程建设期水土流失的防治重点，其次是管道路工程区。

（2）以上预测结果是在不采取水土保持防护措施的情况下可能发生的水土流失，而产生水土流失的因素较多，地面坡度、地表组成物质与结构及降雨强度等都是造成水土流失强弱的主导因素，从以往的经验看，防治措施需要以工程措施为前导和基础，结合植物措施，并注重临时措施布设。

（3）根据各类工程的施工特点，管道作业带主要是加强施工过程中的临时拦挡和后期恢复原有地貌及土地利用类型恢复为主。在低山丘陵区，管道爬坡与横坡敷设时以拦挡为主，平地区恢复耕地、草地等原有地貌；山体隧道穿越主要做好洞脸和临时堆渣防护，建好弃渣场；河流穿越时，不同施工方式采取的防护措施不同，大开挖施工时主要是导流围堰的拆除、下游的防冲、岸坡的的防护；公路、铁路顶管穿越主要是弃渣防护及恢复施工区原有地貌；

（4）站场阀室在施工期以边坡防护、拦挡工程、排水工程为主，中后期以植物措施为主。

（5）道路主要是道路边坡防护及排截水工程；弃渣场则主要拦挡工程、截排水工程和植被恢复工程。