天然气管道工程水土保持措施设计分析

秦瑞杰，李 平，安乐平

[黄河水土保持天水治理监督局(天水水土保持科学试验站)，甘肃 天水 741000]

天然气作为一种优质新型洁净能源，已成为推动现代经济发展的重要能源之一。因此，天然气管道和分输站工程建设的发展也十分迅速。但天然气管道工程线路长、跨越区域多，沿线地区可能涉及地形地貌类型多、地表土扰动范围广、破坏植被等导致水土流失严重的情况，因此因地制宜地设计并实施科学合理、经济环保的水土保持措施是防治水土流失、保护生态环境的关键。

密云—马坊联络线和马坊分输站工程是陕京四线干线的下游疏散通道之一，沿线地形地貌多样，水土流失类型复杂，通过有针对性地布设水土保持措施，使工程建设过程中新增水土流失得到有效防治，原有水土流失得到基本治理，减少因工程建设造成的水土流失危害，工程建设区的生态得到最大限度保护，环境得到明显改善，为管道工程及相似地区水土保持工作开展提供参考。

1 项目区概况及水土流失情况

密云—马坊联络线和马坊分输站工程建设内容为管线39 km、站场1座、阀室4座，线路起自密云区巨各庄镇的密云分输站，沿密三路、崔杏路向南敷设，到达平谷区东高村镇马坊分输站。沿线地形地貌主要为山地、河谷、低山丘陵和山前倾斜平原，气候类型为暖温带大陆性季风气候。多年平均降水量666.0 mm，年内分配不均，汛期6—9月降水量占年降水量的73.4%，年平均地面蒸发量1 720.0 mm，多年平均气温11.05 ℃，平均风速2.35 m/s。项目区属海河流域，线路沿线河流主要有大沙河、洳河、泃河等，土壤以褐土、潮土为主，植被类型为温带落叶阔叶林，草本植物主要有白羊草、苔草等。工程涉及北京市密云、平谷2个区，依照《北京市人民政府关于划分水土流失重点防治区的通知》及相关区划等，项目区属水土流失重点预防区。

工程涉及地貌类型有山地和平原两大类型，水土流失类型复杂多样，主要为水力侵蚀、重力侵蚀等类型，水土流失强度不一，以中度、轻度流失为主。山地区，由于水力和重力侵蚀，区域内沟壑纵横，地形破碎，土质松散，土壤贫瘠，植被稀少，侵蚀类型多样，侵蚀程度严重，年均土壤侵蚀模数为1 000 t/(km2·a)；平原区海拔在100 m以下，地势平坦，土壤肥沃，便于耕作，夏季炎热多雨，年降水量600～900 mm，土壤侵蚀大致以轻度、微度为主，平均土壤侵蚀模数200 t/(km2·a)。

2 水土保持措施体系布设

2.1 水土流失防治分区

水土流失防治分区是布设水土保持措施的重要前提，根据该工程总体布局及水土保持区划等情况，按地貌类型和工程建设类型划分，一级分区为地貌类型分区，二级分区为工程建设类型分区。由此，将项目区划分为山地防治区和平原防治区2个一级区，同时每个一级区划分为管道作业带、穿越工程区、站场阀室区、施工道路区4个二级防治分区。水土流失防治分区结果见表1。

表1 密云—马坊联络线和马坊分输站工程水土流失防治分区

2.2 防治措施总体布局

根据该工程水土流失防治分区及其水土流失特点，结合管线工程、站场阀室总体布局、施工工艺、建设时序，本着“预防为主，因地制宜，因害设防，分区防治”的原则，防治措施总体布局是：

(1)管道作业带和施工道路区等“线”状区域，以表土剥离及临时防护、原地表土地利用类型的恢复为主，布设临时堆土挡护与遮盖、路堤路堑边坡防护、土地整治复垦、恢复耕地或地表植被等措施。

(2)穿越工程区管道大开挖穿越河段，实施河道大开挖穿越土石围堰施工导流及拆除、浆砌石护岸工程，定向钻穿越河道时布设临时沉沙池，公路穿越时做好临时堆土的防护等。

(3)站场阀室区等“面”状区域，以施工期的临时防护措施为主，实施表土剥离及防护，周边布设截排水、场区碎石铺压等措施，布设编织袋装土临时挡墙、临时沉沙池、土质排水渠等，防止土体冲蚀。

2.3 水土保持措施体系

为尽可能地减少水土流失，同时兼顾经济效益，按照项目建设的水土流失预测和水土流失防治分区，确定水土保持措施类型及数量。

(1)管道作业带防治区。施工前将表层熟土进行剥离。施工结束后，依据《油气长输管理工程施工及验收规范》(GB 50369—2014)关于管沟回填的有关规定，并考虑回填土自然沉降，防止降雨产生径流汇入管沟内，设计管沟回填高出地面20 cm，地段自然沉降期为30 d。同时考虑回填土可能受地表径流的冲刷，除按要求进行夯实外，布设导流、沙袋拦挡等临时防护措施，确保管道安全，防止水土流失发生。管沟回填整平后及时回覆表层熟土，对管道作业带范围内机械、人员活动碾压的耕地进行翻耕、耙松，恢复土地生产力。在山丘区管道爬坡段布设浆砌石截水墙和浆砌石排水沟，在管道横坡段布设浆砌石排水沟。对管道作业带占用的林地、草地，施工结束后在管道上方5 m范围内覆表土整治，人工种草，5 m范围外栽植乔、灌、草，恢复植被。剥离表土集中堆置在管沟一侧并与深层生土分开堆放，外围采用编织袋装土进行拦挡，堆土面用防尘网苫盖，防止风蚀。

(2)穿越工程防治区。施工前，对穿越区的施工场地进行表土剥离；施工完成后，对穿越断面进行河道整治，恢复河道行洪断面。大开挖穿越河道时，修筑浆砌石护岸，在河道内修筑临时围堰进行导流施工；采用定向钻穿越时，修建临时沉沙池和排水沟，收集钻孔产生的泥浆，经过沉降后，抽取上层液相进入泥浆循环，底层的固相做回填。对临时堆土采用防尘网苫盖，对部分交叉区段采用彩钢板围挡。

(3)站场阀室防治区。站场阀室的土地利用类型为旱地和林地，首先要对场地表层耕作土进行剥离，临时集中堆放；施工结束后，对场区进行土地整治、表土还原。在场区外设置浆砌石排水沟，排水沟沟口布置沉沙池，将场内排水和周边来水汇集并导入自然沟道。场内及放空区巡检道路采用透水砖铺装。施工结束后将站场空闲地平整、用碎石压盖，对场区内不需要硬化的区域，覆土整治，撒播草籽进行绿化。对临时堆土用防尘网苫盖，在临时堆土周边布置临时土质排水沟和沉沙池。

(4)施工道路防治区。施工前对耕地、林地、园地等进行表土剥离；施工后进行土地整治，在陡坡段修筑排水沟；在施工道路路基边坡进行种草绿化；对临时堆土进行编织袋装土拦挡，堆土表面进行防尘网苫盖。

总之，针对工程建设过程中及工程建成后可能引发水土流失的情况和造成的危害，采取有效的防治措施，把水土保持工程措施与植物措施、永久性措施和临时性措施有机结合起来，并把主体工程中具有水土保持功能的工程纳入水土保持措施体系中，合理确定水土保持措施的总体布局，构建完整、科学的水土保持措施体系(表2)。

表2 项目水土保持措施体系

3 结 语

该工程依水土保持方案，布设水土保持措施，和主体工程防护措施形成防护体系，使项目区的水土流失得到有效控制，各扰动区域的土壤侵蚀强度大幅度降低。植物措施经过1～2 a的恢复，项目区扰动后区域的侵蚀模数呈逐年下降趋势。项目施工期间对开挖堆土和施工场地采取了苫盖、围挡等临时性防护措施，使工程产生的松散土体得到有效拦挡；施工结束后将临时占用农地全部复垦为耕地。在项目区栽植适生的树草种以恢复植被，经计算，林草植被恢复率为99.92%，林草覆盖率为52.09%，既防治了水土流失，提高了土地的生产力，又增加了环境容量，进一步保护和改善了生态环境，对当地及周边经济社会的持续发展都具有积极意义。