浅谈油气管道工程施工与高原生态环境保护对策

曲智超 张世彬 李雷 刘来

中国石油天然气管道工程有限公司

青藏高原被誉为“世界屋脊”、“亚洲水塔”，更是继南极、北极后的“地球第三极”[1]，它是构成我国生态安全格局的重要组成部分，是生态环境最为脆弱的地区，也是全球气候变化最为敏感的地区之一。2011 年，国务院印发了《关于印发青藏高原区域生态建设与环境保护规划（2011—2030年）的通知》，文件的制订和实施将有利于加强青藏高原生态建设与环境保护，维护国家生态平衡，促进生态稳定，实现自然生态系统趋于良性循环[2-3]。

2023 年4 月26 日颁布实施的《中华人民共和国青藏高原生态保护法》，从国家立法层面加强了青藏高原系统保护和生态安全风险防范，对加强青藏高原生态保护、建设国家生态文明高地、实现人与自然和谐共生具有重要意义。按法律规定，在生态安全布局方面，青藏高原国土空间开发利用活动应当符合国土空间用途管制要求，建设活动实施前就必须对所使用的土地范围进行合理规划，及时避让生态环境敏感区，以降低对土地开发利用程度；在生态保护修复方面，应当建立完善生态廊道，提升生态系统完整性和连通性，建设活动结束后就必须对破坏的生态系统及时修复重建，达到生态破坏前的利用水平，以确保满足生态保护和恢复要求；在生态风险防控方面，应当建立健全青藏高原生态风险防控体系，采取有效措施提高自然灾害防治、气候变化应对等生态风险防控能力和水平，建设活动应按规定进行地质灾害危险性评估，同时还必须制定沿线生态和地质环境监测方案，开展生态和地质环境影响的全生命周期监测。总之，在青藏高原从事的建设活动，应当符合法律管控要求，采取避让、减缓和及时修复重建等保护措施，防止造成环境污染和生态破坏。

为促进地区间社会经济发展、改善民族区域民生，国家适时推进了一些重大工程项目的建设，如油气长输管道工程建设。工程建设必然要依附于人类赖以生存的土地，在工程施工时必将给土层薄、层次结构简单的高原草原植被和形成于复杂地形的众多山川水系等生态环境系统造成较大影响。牢固树立“冰天雪地也是金山银山”的理念，把生态保护摆在更加重要的位置，保护好青藏高原的生态环境，对实现经济社会与生态环境的和谐发展具有重要意义。

1 工程概况

青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原，东西长约2 800 km，南北宽约300～1 500 km，总面积约250×104km2，一般海拔在3 000～5 000 m之间，平均海拔4 000 m 以上。青藏高原光照和地热资源充足，高原腹地年平均温度在0 ℃以下，大片地区最暖月平均温度也不足10 ℃。高原上冻土广布，植被多为天然草原，辽阔的草场占据整个高原总面积的53%左右；同时高原上也遍布着众多的大江大河，是国内很多重要河流的发源地[2]。

为促进地方经济社会发展，满足当地人民生活需求，某油气管道工程建设项目跨越青海省和西藏自治区两省，干线总长度约1 000 km，输送介质为成品油，沿线设置阀室30 余座。管道为地埋敷设，施工区域沿管道呈线性分布，并采用了大开挖、顶管、定向钻、盾构及相关组合方式穿跨越沿线众多的山川、河流、公路、铁路等，施工作业带宽度为12～14 m，特殊地段适当增加作业宽度，临时使用土地共约1 000万平方米。

管道全线位于该高原地区，其中约600 km 处于高海拔地区，高程在4 000～5 200 m。考虑到管道内介质可能因温度低而发生冻堵、因日晒或外界温度升高而蒸发等原因，维持管道或设备内介质温度，管道或设备应采取保温与伴热措施，以保障输送介质顺利运输，全线冰冻土及融区段保温长度约600 km，占全线长度50%以上。

2 生态环境

2.1 区域地理特性

青藏高原独特的地理位置决定了其区域内生物、自然景观和物种多样性等特点，具体又反映到草地植被、水域环境、土壤、野生动物、各类自然保护区等方面。同时，由于全球气候变暖、沙漠化侵蚀、气候恶劣和人类活动的干预，造成了高原生态环境系统极其敏感和脆弱的特性[3]。

管道敷设沿线穿越柴达木盆地中南部和唐古拉山地区，主要山脉有昆仑山、巴颜喀拉山、冬乌拉山、唐古拉山等，受地形地势所限，不可避免地涉及众多环境敏感区和生态脆弱区、水源地，包括怒江源风景名胜区、纳木措-念青唐古拉山风景名胜区、昆仑山国家地质公园、可可西里自然保护区、三江源保护区、索加曲麻河保护区（三江源）和部分城市水源地。同时，管道也穿越了楚玛尔河、沱沱河、通天河等河流，以及野生动物迁徙通道。

2.2 植被、动物和土壤

管道所经过的青藏高原植物区系是泛北极植物区的一部分，该区系所代表的地域称之为青藏高原植物亚区。随着高原隆起和气候环境的变化，逐渐形成了现在的山地荒漠、高寒荒漠、高寒草原和高寒灌丛草甸等植被类型，青藏高原也成为了地球上草原分布最高的地区，其中以寒冷弱半干旱丛生禾草草原分布最广。草地植被组成较高寒草原草地类复杂，在草地中起重要作用的是丛生禾草、根茎苔草和嵩草属中偏中生的一些植物，常成为草地的优势种或次优势种，具有代表性的优势种包括寡穗茅、丝颖针茅、微药羊茅等。

管道沿线所经地区海拔较高，跨越的山脉众多，野生动物物种也十分丰富，常见的有藏羚羊、野牦牛、藏野驴、棕熊、高原鼠兔、狼、黄羊、狐狸等；主要鸟类可分鸠鸽、雁鸭和雉科种类，闻名世界的藏雪鸡、黑颈鹤、白天鹅等，其最明显的分布特征是海拔高，且生存环境寒冷、氧气含量低、紫外线辐射强烈。尤其值得一提的是，可可西里保护区是我国目前建立的面积大、海拔高、野生动物资源丰富的国家级自然保护区之一，被誉为“世界第三级”和青藏高原珍稀野生动物基因库，是我国第一个为保护藏羚羊而设置的自然保护区。

管道沿线贯穿青藏高原，土壤类型主要有高山寒漠土、高山草原土、高山草甸土、高山荒漠草原土；土壤利用现状主要为牧草地和工业用地，局部区域为沙地和盐碱地等。管道全线多年冻土具有高温冻土段落长、高含冰量冻土段长和热稳定性差的特点，全线超过一半为高温冻土，冻土段土壤导热系数为3.11 W/(m·℃)，其他段土壤导热系数为1.97 W/(m·℃)，对外界影响非常敏感，非常容易受自然和人为因素影响而发生融化。同时，高含冰量冻土占比大，一旦融化会产生显著沉陷。

根据项目施工区域内占用草原调查资料显示，高寒草甸类草地的土壤主要为高寒草甸土，其风化程度较低，粗骨性强、土层薄，一般厚度约30 cm左右，局部地区可达到50 cm。土层下面多为砾石，透水性强，保水性差，且部分地区地下有永冻层，使得牧草根系生长受到阻碍，水分下渗困难。土壤表层有8～15 mm厚度的草皮层，其根系紧密坚实，富有弹性。同时，此类草地的形成周期长，生长季节性很强，青草期短（一般为3～5个月），枯草期长（一般为7～9个月），一旦遭到破坏，恢复难度很大。

2.3 水域环境

青藏高原是一系列山脉、河谷以及湖盆的组合体，形成了众多的流域和河流水系，孕育了黄河、长江、澜沧江和雅鲁藏布江等重要的河流，是“亚洲水塔”美名的具体体现，蕴藏着丰富的水资源和水能资源，再加上其自身优异的自净功能，造就了良好的水域生态环境，为流域间居民生活、工业生产等用水带来了极大便利。这里的河流也存在着季节性，使得径流量年内各月份分配不均，径流量的大小也直接影响到了人们的生产生活。雨季带来充盈的水量，可以满足耕地灌溉、牧草生长和水力发电，枯水期则对河流沿岸人们的生产生活带来困难，如水量减少导致水电站发电量不足，容易带来用电荒[4]。

项目管道沿线大中型河流穿越约60 处，主要经过通天河及江源区（楚玛尔河、沱沱河、通天河、布曲）、扎加藏布、怒江源头（那曲）、雅鲁藏布江（桑曲、当曲、拉曲）等水系，穿越总长度约30 km。其中，通天河及江源区多年平均年径流量为130×108m3，径流主要来自降水，上游有部分融雪补给，流域内径流年内分配与气温和降水的季节变化基本一致；怒江受流域内地形地貌的影响，径流的补给方式在全流域内存在较大差异，多年平均降水量为78×108m3，以雪山与现代冰川融水补给为主，降雨补给量较小；雅鲁藏布江流域多年平均径流量107.3×108m3，径流是以降雨补给为主，其次是融冰、融雪，流域西北部5 000 m 以上的高山终年有积雪。同时，峡谷型河道利用天然河岸控制河道范围，其余河道设计洪水位为百年一遇或五十年一遇。

在水产种质资源方面，有楚玛尔河和沱沱河特有鱼类国家级水产种质资源保护区。楚玛尔河特有鱼类国家级水产种质资源保护区是农业部办公厅公布的第六批国家级水产种质资源保护区（农办渔〔2012〕1873号），保护区全长661.3 km，总面积为26.488 km2，主要保护对象为特有的长丝裂腹鱼和裸腹叶须鱼，特别保护期为每年5 月1 日～8 月20日。沱沱河特有鱼类国家级水产种质资源保护区是农业部办公厅公布的第五批国家级水产种质资源保护区（农办渔〔2012〕63 号），保护区位于长江正源的主干河道，全长299 km、水域总面积40.3 km2，主要保护对象是长江源区沱沱河特有鱼类长丝裂腹鱼、裸腹叶须鱼、前腹裸裂尻鱼、软刺裸裂尻鱼，特别保护期为每年5月1日～9月30日。

3 施工对生态环境的影响分析

青藏高原的生态环境有其敏感和脆弱的特性，因而在油气管道工程施工前必须要提前筹划、多方调研，致力于采取有效和完善的施工措施，最大限度地减少对生态环境的影响[5]。在工程施工过程中，管道埋设和各类型穿跨越、站场和阀室建设等活动，对沿线的植被及植被覆盖度、土地利用、土壤侵蚀、水土流失等方面，产生了一系列的影响。

3.1 管道埋设对生态环境的影响

油气长输管道敷设一般为地埋，需要使用一定宽度的临时施工作业带，用于作业带清理及现场布置、管道焊接、管道防腐、管沟开挖、管道埋设等施工作业，同时保证施工设备往来通行，使用完毕后将土地恢复原状，不影响原有土地利用状态。

长输管道施工作业带清理、管沟土方开挖，一般采用机械设备，将占用大面积的草地，可能会形成短时雨水淤塞，对周边区域造成径流冲刷，也易对地表产生沟蚀；作业带清理、管沟开挖将扰动原有地貌植被，改变原地貌形态和地表土层结构，使其所具有的水土保持功能迅速降低或丧失，产生的大量裸露地表和疏松土体，加剧水土流失危害。同时，清理及挖开的草地未及时实施植被恢复，不能按时养护的草皮在日光的长时间暴晒下，存活周期急剧下降，原本脆弱的草皮也将受到永久性损害，且草地很难恢复原状，或者恢复周期很漫长，也可能引发植被退化、沙化等次生问题。

管道焊接后的防腐作业，也会给草地带来潜在的危害。为保持作业期间喷枪燃烧的持续性及使用方便，在作业间隙，工作人员会将燃烧的喷枪放在地上，火焰灼烧干枯及易燃的牧草或草根后，极易发生草原火灾，对草地带来毁灭性的伤害。

3.2 河流穿越对生态环境的影响

油气长输管道大、中、小型河流穿越时，主要采用的穿越方式有开挖、顶管、定向钻、盾构和桁架等，其中对河流水域环境影响最大的方式是开挖。穿越施工作业前必须按规定实施洪水影响评价。

河流开挖穿越施工会对河道造成破坏，改变河道断面形态，对河势也有暂时的影响，管道埋设不足也会影响到河流冲刷线的原有高度；开挖时所采取的围堰、截流等措施，使得河道水位、流量、含泥沙量等方面发生变化，将对穿越点上、下游提供精准测量数据的观测水文站产生重要影响；穿越点占用行洪通道或抢险道路的，会对汛期防汛抢险造成影响。

河流定向钻穿越在施工时管道埋设不足，以及所产生的废弃泥浆、钻屑和废水排放，将可能对地表水或河流水环境造成影响。另外，因施工不当引起的河底渗水或流沙事故，导致河床坍塌，也会对河水本体及水量造成影响。

在穿越各类型河流时，如未能选用合理的穿越方式，都将会对沿线水域环境系统产生不利后果。

4 高原生态环境保护对策

根据高原生态环境的自身特性，以及项目施工对其产生的各种影响，对高原生态环境保护制定相应的措施和对策，最大程度地减少对生态环境的影响。

4.1 草地植被保护措施

草原是国家重要的自然资源和生态系统，为减轻因工程建设造成的破坏，应及时优化施工方案，强化施工管理，采取相适宜的植被保护和恢复技术，保护好天然草原生态环境[6]。在项目动工前，应按照《中华人民共和国草原法》《草原征占用审核审批管理规范》有关管理规定，编制《项目草原植被恢复方案》，提交使用草原申请，及时办理草原征占用审核审批手续，获得准予行政许可决定书后，方可进行施工。在项目实施过程中，应严格按照《项目草原植被恢复方案》的相关要求实施。

4.1.1 草皮剥离

以某工程建设项目为例，在高原地区省域内管道施工时，据专业单位调查结果显示，临时占用草地面积约600余万平方米，使用的草地类型主要为高寒草甸。如此大面积占用草地，首要问题就是考虑如何进行草皮剥离。

草皮剥离质量的优劣直接决定了后期恢复效果的好坏，应视草皮生长环境情况制定剥离方案。鉴于高原地区地理位置、气候和植被的特殊性，在草皮长势较好、草皮较厚等具备剥离的区域，应采用人工镐锹按30 cm×30 cm 大小逐块进行草皮层剥离，且剥离时应保护好植被根系不被破坏。根据草皮层厚度，一般平铺3～5 层为宜，堆放缝隙间宜填充腐殖土，对草皮可以起到养护作用。在其他不具备剥离或剥离条件差的区域，尽量减少草地破坏面积，同时做好土层剥离工作，为后期草地恢复提供便利条件。

4.1.2 草皮养护

根据草皮剥离后的堆放情况，及时在堆放的草皮上覆盖绿色盖土网，减缓日光暴晒、雨水冲刷以及大风侵蚀。为防止草皮堆倾倒，可降低堆放高度，或采用填土沙袋进行临时围挡、保护，必要时布设临时排水沟，或使用草绳进行绑扎固定。由于高原地区日照时间长，太阳辐射强，对于已剥离及堆放的草皮层，应及时进行养护，以保证其存活率。

草皮层堆放期间严禁人为踩踏、破坏，还应及时补充腐殖土填塞缝隙以保护根系，视气候状况适时进行洒水养护，确保草皮成活率。

4.1.3 草皮恢复

草皮恢复时，应尽量选择在适宜牧草生长的季节。

草皮回铺时，应首先进行场地平整，清理地表杂物，改善土地条件，再及时进行人工回铺，将堆放过程未存活的草皮置于下层，存活的草皮平铺在表层，草皮间距5 cm 左右，间距内回填腐殖土并人工拍实，再浇水养护，适当在草皮表层加覆一层薄薄的腐殖土以利保墒，提高成活率。根据该项目地理位置条件，优选垂穗披碱草、冷地早熟禾两种牧草，此类草种具有适应性强、耐高寒、易成活、产量高等优势，在进行地面处理后，一般选择在雨季土壤墒情良好，空气湿度大的时候，进行人工或机械播撒草种，并覆土稳固[7]。

回铺后的草皮应实行禁牧管理，防止人员践踏和牛羊啃食，后续再视生长情况对必要的部位实施补植措施，适当补撒当地适生草种，确保植被覆盖率在90%以上。在不具备剥离草皮的区域，施工完毕后应着重播撒草种进行恢复。

4.2 河流穿越保护措施

河流是人们赖以生存和发展不可替代的资源，是水域生态环境的重要组成部分。施工活动需要穿越河流的应采取有效的技术防范和补救措施，消减对河道的扰动和破坏，保障河道行洪通畅。根据《中华人民共和国行政许可法》《中华人民共和国水法》及《中华人民共和国防洪法》等有关法律法规，应实施洪水影响评价，编制《项目洪水影响评价报告》及相关报批资料，并向所在地水行政管理部门提交审批申请，取得《洪水影响评价类审批准予行政许可决定书》。在项目实施过程中，应严格按照经审批的《项目洪水影响评价报告》中确定的施工方案和防治措施进行施工。

4.2.1 合理安排工期

根据施工地区河流季节性特点，河流穿越施工期应避开河流主汛期，安排在跨汛初、汛末期施工，如5 月、10 月；或安排在枯水期施工，如11月～次年4月，以减少施工对河道行洪和防汛抢险的影响。

4.2.2 河道保护措施

合理确定施工方案，有效压缩施工工期，采用先进可靠的工艺技术，对于维持河道稳固、保护周边水域环境有着重要的现实意义。

针对管道穿越河道时开挖穿越，其穿越长度和埋深应严格根据主河槽摆动范围、岸坡变化和防洪要求等确定，并满足GB 50423—2013《油气输送管道穿越工程设计规范》对大型河流开挖穿越的管顶埋深不小于设计洪水冲刷线下1.5 m、中型河流1.2 m 的要求；管道壁厚方面应按照强度设计系数0.5 进行设计，确保管道安全；管沟开挖时应考虑施工机械作业需求，采取分台阶式放坡开挖并设置作业平台；根据河流宽窄情况，确定围堰导流方案，采用一次围堰导流或分期围堰导流措施；管沟回填后，依据岸坡坡率及水流流速情况对两岸迎水面岸坡采用石笼或浆砌石进行护岸、护坡，恢复河道原始行洪状态，保持原有河势。

对于定向钻穿越，管道埋深应满足GB 50423—2013《油气输送管道穿越工程设计规范》对穿越的管顶最小埋深在洪水冲刷线下6.0 m 的要求；施工中所产生的废弃泥浆、钻屑和废水等，应及时回收处理；施工现场不设置泥浆池，而采用泥浆罐措施确保不污染环境。

无论何种穿越方式，都不应在河道内布置其他水工构建筑物，不占用河道行洪断面面积及行洪通道，不改变局部水流条件，保持河道原有通畅状态。

4.3 其他保护措施

在穿越环境敏感区、生态红线保护区及饮用水水源地保护区时，管道敷设时可采用管沟内铺设钢筋混凝土结构的U型槽，管道外包裹一定厚度的防渗膜后置于槽内的方式，确保有效阻断对地下水环境污染的同时，收纳非正常状况或事故状态下泄漏的油品[8-9]。

在穿越多年冻土区时，采取增加管道壁厚、增加保温管等预防温升措施，减小介质间温度传递；实施管道地表架空敷设，减少对冻土层的扰动，避免发生融沉，以减缓对冻土影响，持续保持冻土层的稳定状态[10]。

5 结束语

通过对上述高原生态环境影响分析及油气管道工程施工相关保护对策，为工程建设及时发现和解决施工与保护之间的矛盾提供参考，为青藏高原生态环境安全屏障功能的保护与建设，以及环境治理提供实践基础。

适时做好高原生态保护研究及对策，可以为服务于将来的工程建设项目积累大量的特殊地区项目经验和生态保护措施，利于维护地区生态环境稳定、构建生态保护屏障。同时，也能够为推进生态文明建设，促进社会可持续发展，提高人民生活的幸福感发挥积极和重要的作用。持续深入推进青藏高原各方面生态环境的研究，加强青藏高原生态建设与环境保护，任重而道远。