油气管道工程水土保持措施体系研究

李宗民，戴军利，李 建，徐志国

（1.德州市水利工程施工与维修中心，山东德州 253014；2.德州市河道管理服务中心，山东德州 253014；3.德州市水利局，山东德州 253014；4.水利部松辽水利委员会，吉林 长春 130021）

此次研究以大别山区油气管道工程为实例对象，探索油气管道工程不同建设阶段、不同防治分区的水土流失特点、规律及防治措施体系，为有效地防治管道工程建设过程中的水土流失，合理利用和保护水土资源奠定基础，为今后大别山区油气管道类项目在建设过程中的水土流失防治提供理论依据。

1 油气管道工程水土流失特点

1.1 工程特点

成品油管道主体工程建设内容主要包括输油管道、站场、线路截断阀室、施工便道、施工生产生活区等。管道工程作为线型工程[1]，具有扰动点分散、线路较长、空间跨度大、穿越地貌类型多样等特点；河流、湖泊、沟渠等水域多采取定向钻穿越方式，公路、铁路等多采取顶管穿越方式；与铁路、城市轨道交通、公路等线型项目不同，油气管道工程为分段施工，总体扰动强度较小。

1.2 水土流失特点

工程施工造成的水土流失总体较轻微，但局部点块状水土流失强度高。施工期间，管道作业带开挖、站场阀室建构筑物基坑开挖、临时施工生产生活场地和施工道路的修建，以及挖方和填方在空间和时间上的变化，造成开挖土方临时堆放及地表裸露，致使水土流失强度急剧增加[2]。

施工阶段不同，造成的水土流失强度不同，油气管道工程水土流失重点时段为施工期[3]。土壤侵蚀模数最大的阶段为工程施工集中扰动时期，侵蚀强度最为强烈；其次为施工准备前期和主体工程完工后的调试阶段，侵蚀强度均为中度；扰动后侵蚀强度最小的为水土保持措施已实施完成的试运行期，侵蚀强度为轻度。

工程沿线由于作业带开挖、土方堆垫、机械碾压等原因，破坏了生态环境，新产生的水土流失主要集中在管道作业带、穿越入土点及出土点。

大别山区地貌以山地丘陵为主，坡度较大，地形起伏，管道爬坡铺设段较多，且该区域降雨量大，加剧了工程施工扰动过程中的水土流失。

2 水土流失成因及规律

2.1 影响因素

1）降雨

项目区属于北亚热带湿润季风气候，年内降雨主要集中在5—9月，约占全年降雨的60%，全年R值（降雨侵蚀力）的贡献值达到70%，7月降雨侵蚀力占30%，为高峰值。因此，水土流失主要集中发生在汛期（5—9月）。

2）地形地貌

地形地貌对管道水土流失的主要影响因子为坡度和坡长，其中坡度对水土流失影响较大。项目区位于丘陵平原区，平原区水土流失较轻微，丘陵区坡面水土流失量随坡度的增加而增加。

2.2 规律

油气管道工程建设过程中，水土流失的发生、发展与降水、微地貌、地表扰动类型、施工时段等存在相关性。

1）水土流失与降雨的关系。通过对堆垫面、开挖面、道路路面进行侵蚀沟量测，分析计算各次侵蚀量和侵蚀模数，得出侵蚀量较大的时段为每年的5—9月，为当地的主要降雨时段，降雨产生的径流在堆垫面汇集，极易产生水土流失。

2）水土流失与坡度的关系。坡面坡度越大，水土流失越严重。

3）水土流失与地表扰动类型的关系。在不同的地表扰动类型中，堆垫土方造成侵蚀强度和程度较大，路面等占压侵蚀强度最小，土质开挖面侵蚀强度居中。

4）水土流失与施工时段的关系。在工程建设过程中，由于场地清理、平整、基坑开挖、管道铺设等活动扰动了原地貌，使原地表的抗蚀能力大大降低，水土流失强度急剧增加，最严重的时段为各区域土建阶段。

根据油气管道工程的水土流失特点和规律，需及时采取防治措施，避免水土流失对工程建设区域及周边环境产生危害，影响工程正常运行和区域经济发展等。

3 防治措施体系

3.1 防治分区

根据工程功能单元及其空间布局，将工程划分为以下4个防治分区。

1）管道作业带区。管道采用埋地敷设，施工场地布置在作业带区域内，标志桩、转角桩等为永久占地，其余均为临时管道施工占地。

2）管道穿越工程区。河流、沟渠采用定向钻穿越方式，河堤定向钻穿越选择在岸堤两侧较宽敞的场地，沉淀池、泥浆池、施工机械、管道、临时堆土等均布置在临时占地内；公路、铁路采用顶管穿越，施工场地选择在公路或者铁路的一侧，另一侧施工场地直接占用管道作业带占地。

3）站场阀室区。包括新建线路截断阀室及新建、扩建或改建的工艺站场。

4）施工道路区。管道所经区域内交通以公路为主，可依托国道、省道及地区乡道、村道等，部分地段道路状况较差，需要修筑临时施工便道。

3.2 措施布设原则

1）应基于主体工程中具有水土保持功能的项目，根据同类生产建设项目的防治经验，补充新增水土流失防治措施，尤其补充临时防护措施。

2）应注重降水的集蓄利用、防洪排导及排水与下游的衔接，防止对下游造成危害。

3）应注重表土剥离、保护和利用。

4）应注重弃土（石、渣）场、取土（石、砂）场的防护。

5）应注重地表防护，避免地表裸露，优先考虑布设植物措施或者工程和植物相结合的综合防护措施，减少硬化面积。

6）应注重施工期的临时防护措施的布设，对开挖土方集中堆放、临时堆土边坡，裸露地表等及时采取苫盖、排水、沉沙等临时防护措施。

3.3 体系建设

根据项目实际建设阶段和工程水土流失现状，依据因地制宜、因害设防的原则，在分析评价工程主体设计已有水土保持措施的基础上，科学合理配置工程、植物、临时防护等措施，形成完善的水土流失防治措施体系。各防治分区的措施体系建设如下。

1）管道作业带区

施工前应在管道作业设立施工边界警戒标识，管道开挖的土石方需分层集中堆放在管沟的一侧，且管道开挖前应对表土进行剥离，开挖的临时堆土应采取安全拦挡、排水、苫盖等临时防护措施。

施工完成后，根据坡面及土地利用情况对爬（横）坡敷设段进行边坡防护，并配套排水系统；穿越林地时，在管道中心线两侧各5.00 m范围内播撒狗牙根草籽以恢复植被；若管道穿越耕地，施工完成后对土地进行整治，最后交由农民复耕。

2）管道穿越工程区

在大开挖区域，施工前通过抽排，将水流汇入就近排水沟，清除后的河底淤泥集中堆放，并采取临时苫盖、排水等措施进行处理。施工结束后进行管沟回填，对破坏的河岸采取防护措施，在河道两侧绿化带区域撒播狗牙根草籽和栽植意杨，进行土地平整，恢复原土地功能。

顶管穿越公路、铁路时，施工期间对施工场地的表土进行剥离，与开挖的深层土分开集中堆放，并采取临时保护措施。施工结束后，平整场地、还原地表，恢复原土地利用类型。

大开挖穿越公路时，施工前修建临时通行道路，管沟开挖产生的堆土集中堆放，并采取临时保护措施。施工结束后，按原规模恢复道路，恢复道路护坡、排水系统，并对道路两旁行道树进行恢复。

3）站场阀室区

站场施工前应对站场、阀室占地内的表土进行剥离，集中堆放并采取临时防护措施；施工过程中，对施工材料和临时堆土采取临时防护措施；站场排水沟连接沉沙池后汇入周边自然沟渠；施工结束后，对非硬化地面和进场道路两侧实施表土回覆和土地整治，并进行绿化美化。

4）施工道路区

在整修道路施工前应设立施工边界警戒标识，对占压耕地、草地等土地利用类型的施工道路进行表土剥离，实现应剥尽剥，集中堆放的表土采取临时苫盖等防护措施；道路两侧修建截排水沟及临时排水沟。

4 结语

经分析，油气管道工程整个建设阶段水土流失强度最大的时期为施工期，水土流失强度和程度最大的防治分区为管道作业带区，土壤侵蚀强度均为强烈侵蚀。水土流失量随管道线路长度的增加而增加，且山区、丘陵区侵蚀强度增加幅度最大。因此，在今后的水土流失防治过程中，应针对油气管道工程水土流失强度的分布特点和规律，找准防治重点，提出防治措施体系，进行水土保持措施设计，加强临时堆土拦挡、苫盖措施的实施，实现工程建设过程中水土流失的高效防治，遏制水土流失的发生发展[4]。