湖北省输变电工程水土流失规律研究

蔡 萱 ，占海歌 ，石剑波 ，于 泳 ，李 璐 ，杨 伟

（1.国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，湖北 武汉 430071；2. 湖北方源东力电力科学研究有限公司，湖北 武汉 430071；3. 湖北省水利水电科学研究院，湖北 武汉 430070）

1 问题的提出

湖北省在我国当前的电力格局占有重要地位。湖北省是三峡和葛洲坝等大型电力枢纽的所在地，是电力外送的重要起点；同时，湖北省承东启西、连南接北的地理位置，使其成为电力资源南北互济的枢纽、“西电东送”的重要通道、全国联网的中心。随着电力基础设施建设步伐不断加快，湖北省输变电建设项目不断增加。特别是目前随着输变电工程正逐步向高电压等级发展，输变电线路越来越长，工程的涉及面越来越广，湖北省输变电工程造成的水土流失也日益严重。湖北省是“千湖之省”，是三峡工程和南水北调中线水源地的所在地，生态地位极为重要，同时也是全国水土流失严重的省份之一，因此水土保持一直是湖北省生态环境保护工作的重点。随着湖北省输变电工程建设的迅速增长，其水土流失问题引起了水行政主管部门和人民群众的广泛关注，也得到湖北省电力公司的高度重视，并不断加强输变电工程施工过程中的水土保持施工监管。

我国各行业生产建设项目水土保持监测总体开展得较多，输变电工程的水土保持监测是近几年才逐渐有学者开始研究。余超等[1]研究结果表明，特高压输变电工程的水土流失量随着时间的推移逐步减少。邓泽文等[2]研究指出，电力建设项目工程通过实施水土保持措施，有效减少工程建设造成的水土流失，明显降低水土流失危害，较好地保护和改善工程沿线的生态环境。张永利等[3]研究认为，城区道路沿线输变电工程建设导致城市生态环境恶化，必须加强项目区的水土保持监测工作。孙强等[4]研制的输变电工程水土保持在线监测系统关键技术具有良好的稳定性和精确度，可应用于输变电工程水土流失监测实践工作中。樊广英等[5]、马涛等[6]和吴晓等[7]均针对区域内输变电工程建设过程中的水土保持监测工作进行分析、探讨，并结合监测成果分析防治效果，提出水土保持工作的建议。

本研究通过对湖北省输变电工程不同区域、不同地貌、不同分区的水土流失强度的差异化分析，总结出湖北省输变电工程水土流失规律，以期为今后相关的水土流失治理、监管工作提供科学依据。

2 研究内容和方法

2.1 输变电工程水土流失特点

输变电工程产生水土流失的环节和工序主要在施工准备期和基础施工阶段。

施工准备期：材料的堆放占压地表和部分塔位施工修建临时道路损坏了原有地形地貌，容易造成水土流失。施工期：在塔基土石方施工过程中，塔基基面的清理，使原有地貌形成裸露面，可加剧水土流失；在建基面、基坑开挖过程中，形成土石方开挖边坡和堆土边坡，易发生流失；在牵引架线过程中，牵引设备占压地表也将产生少量水土流失；变电站工程主要的水土流失环节在于土地占用及土石方挖填等；输变电线路工程的水土流失环节则在于工程占地、基础开挖及临时道路施工等。

2.2 研究内容

结合输变电工程水土流失特点，本课题主要研究内容包括：

（1）利用实地勘察与常规统计相结合的研究方法，对湖北省典型输变电类生产建设项目的水土流失情况进行分析，总结湖北省输变电类建设项目水土流失主要技术指标；

（2）统计分析输变电工程不同建设阶段、不同防治分区条件下的水土流失量规律，研究其水土流失量分布的差异性；

（3）统计分析输变电工程不同建设阶段、不同防治分区、不同地貌类型区条件下的水土流失强度规律，研究其水土流失强度分布的不均衡性。

2.3 研究方法

（1）资料收集与分析方法。收集不同区域、不同地貌、不同等级的输变电项目水土保持监测验收已有资料，归纳总结出输变电项目水土流失量及水土流失强度分布特点。

（2）现场调查方法。主要采用实地调查、查阅监测报告等方法对不同区域（城区、郊区）、不同地貌（山地、丘陵、平原）、不同电压等级（500，220，110 kV及以下）、不同防治分区（变电站、牵张场、塔基、人抬便道等）的输变电项目进行分析，实地复核上述区域水土流失形式、强度及主要侵蚀因子等。

选取11个已验收输变电项目，各项目水土流失相关指标见表1。

表1 11个已验收输变电项目基本情况表

3 结果与分析

3.1 水土流失主要技术指标统计

为反映输变电工程水土流失基本情况，选择11个已验收项目的水土流失相关指标，利用常规统计方法进行数据分析。经统计可知，所选输变电工程单个项目平均扰动面积3.01 hm2，单个项目平均工程挖填量为3.37 万m3，单位扰动面积挖填量为1.05 万m3·hm-2，单个项目平均水土流失量130.28 t，单个项目平均扰动时间为1.20 a，单位面积水土保持投资为41.74万元 · hm-2，主要技术指标统计见表2。

表2 输变电工程水土流失主要技术指标统计表

3.2 水土流失量分布的差异性

对所选样本在不同建设时段和不同防治分区条件下的水土流失量进行计算统计（见表3）。由表3可以看出，水土流失量最大的建设阶段为施工期，水土流失量为1 433.08 t，占总量的92.11%，自然恢复期水土流失量相对较小，为122.75 t，占总量的7.89%；水土流失量最大的防治分区为塔基区、电站区，水土流失量分别为总量的47.01%、28.17%。

表3 不同建设阶段、不同防治分区水土流失量分布统计表

3.3 水土流失强度的不均衡性

3.3.1 不同建设阶段水土流失强度分析

根据现场调查和查阅监测报告，湖北省输变电项目建设期水土流失预测时段通常分为施工期和自然恢复期。为便于说明问题，本文选取单个项目水土流失量最大的塔基区进行土壤侵蚀模数统计，进而反映整个项目不同建设阶段水土流失强度差异，统计结果及强度分级见表4。输变电类生产建设项目塔基区扰动后土壤侵蚀模数最大的建设阶段为施工期，平均侵蚀模数为3 452 t·km-2·a-1，侵蚀级别为中度；自然恢复期土壤侵蚀模数为477 t·km-2·a-1，侵蚀级别为微度。因此，输变电类生产建设项目水土流失重点监测时段应为施工期。

施工期基坑开挖、桩基工程和建（构）筑物的建造、临时施工道路的修建，以及挖方和填方在时间和空间上的变化，导致土壤裸露或挖方临时堆放，容易导致水土流失；自然恢复期各种设施已竣工运行，部分区域被建筑物占压使用，其余裸露土地一般采取工程措施与植物措施相结合的方法进行防治，基本恢复植被，水土流失得到有效控制。

表4 不同建设阶段土壤侵蚀模数及强度分级表（塔基区）

3.3.2 不同防治分区水土流强度分析

根据现场调查和查阅监测报告，输变电工程水土流失防治分区主要根据工程的布局、施工工艺、水土流失特点的不同而进行划分。湖北省输变电类生产建设项目防治分区主要分为电站区、进站道路区、供排水管线区、站区施工生产生活区、塔基区、牵张场区、施工道路区、人抬便道区、输变电施工场地区、电缆线路区等。对施工期不同防治分区土壤侵蚀模数进行统计，进而反映不同防治分区水土流失强度差异，统计结果及强度分级见表5。

输变电类生产建设项目扰动后土壤侵蚀模数最大的防治分区为塔基区，平均土壤侵蚀模数为3 452 t · km-2· a-1，侵蚀级别为中度；其次为供排水管线区、进站道路区、电站区，平均土壤侵蚀模数分别为2 914，2 722，2 669 t · km-2· a-1，土壤侵蚀级别均为中度；站区施工生产生活区、牵张场区、施工道路区、人抬便道区、输变电施工场地区、电缆线路区侵蚀级别均为轻度。因此，重点监测与防治区域应为塔基区、供排水管线区、进站道路区、电站区。

表5 不同防治分区土壤侵蚀模数及强度分级表

3.3.3 不同地貌类型区水土流失强度分析

根据地貌类型划分原则，一般划分为山区、丘陵区和平原区，以水力侵蚀为主。按不同地貌类型统计塔基区土壤侵蚀模数，进而反映整个项目不同地貌类型区水土流失强度差异，各地貌类型区土壤侵蚀模数及强度分级见表6。

从表6可以看出，输变电项目塔基区扰动土壤侵蚀模数最大的地貌类型区为山区，平均土壤侵蚀模数为4 305 t · km-2· a-1，土壤侵蚀级别为中度；其次为平原区，平均土壤侵蚀模数为3 124 t · km-2· a-1，土壤侵蚀级别为中度；最后丘陵区平均土壤侵蚀模数最小，为2 642 t · km-2· a-1，为中度侵蚀。因此，重点监测与防治区域依次分别是山区、平原区和丘陵区。

结合湖北省地形地貌特点分析可知，山区坡度较大，植被覆盖率不高，容易引起水土流失；平原区虽坡度较缓，但鉴于平原区水稻土、潮土等土壤机械组成、抗冲性能等差异，容易造成水土流失；丘陵区存在一定坡度，植被覆盖率较低，也容易造成水土流失。

表6 不同地貌类型区土壤侵蚀模数及强度分级表（塔基区）

4 结 语

通过对湖北省11个已验收的典型输变电类建设项目的水土保持监测成果进行分析，得出主要结论：

（1）从不同建设阶段看，由于施工期内的挖填工程以及设施工程的建造，施工期水土流失量最大，属于水土流失重点监测时段，而自然恢复期水土流失量相对最小。

（2）水土流失量最大的防治分区为塔基区、供排水管线区、进站道路区、电站区，重点监测与防治区域应为塔基区、供排水管线区、进站道路区、电站区。

（3）在地形地貌等特点的影响下，研究区内容易引起水土流失的地貌类型依次为山区、平原区和丘陵区，属于项目的重点监测与防治区域。

（4）本文初步探索了湖北省内输变电类生产建设项目的水土流失特点及规律，可为今后相关项目的水土流失防治措施布设以及水土保持监管重点提供借鉴。