川气东送管道工程建设的水土流失影响VIP

川气东送管道工程建设的水土流失影响 川气 东送 管道工程建 设 的水 土 流失影 响 霸朱志军 ( 武警水电第三总队) 1 管道工程建设的水土流失成 因 1 1 管道沿线原生地貌水土流失特征 川 I 气东送管道工 程沿线 的土壤 侵蚀类 型 主要表 现 为 水力侵蚀 、重力侵蚀、混合侵蚀三种。此外，由于其所 处的地理环境特殊，因地表径流侵蚀所造成的河岸冲刷 问题也十分严重 。 1 1 1 水力侵蚀 管道沿线 自然水 力 侵蚀 的形式 以溅 蚀 、面 蚀 、沟蚀 为主，部分山坡有崩岗现象，由于降水是造成该地 区水 力侵蚀的主要 自然因素，因此其发生时段与降水时段一 致 ，集 中在 4 月 9月 。岩溶地区地下潜水较发 育 ，易引 起溶蚀 。 1 1 2 重力侵蚀 受 特殊地形 地貌 和降雨 充 沛等 自然 条件 影响 ，管道 沿线的重力侵蚀现象明显，主要表现为崩塌、滑坡等。 此外，沿线矿产资源丰富的地区还存在采空塌陷与地裂 缝危害。 1 1 3 混合侵蚀 川气东送管道工程沿线区的泥石流灾害主要发生在 四川、重庆 、湖北三省市 ，多出现在多雨和暴雨的季节， 个体规模一 般为 几百至 几千 立方 米 之间 ，具 有突 发 、群 发、多灾并发的特点，易发于谷坡 2 5 。 5 O 。 。 1 1 4 河岸冲剐 川气东送管道工程沿线降水量大，河道纵横，地形 起伏 较 大 ，地 表 径 流 量 大 而 集 中 ，对 河 岸 的 冲 刷 极 为 严重 。 由于岸坡土体结构疏松 ，土层遇水易湿化崩解，在 洪水和河水波浪 的冲刷下 ，土层不断被淘蚀而引起坍 塌，并随 河 流水带 走，形 成岸 坡失 稳，使 河 岸 不断 后退 。 1 2 工程建设的水土流失成因 川气东送管道工 程建设 期 产生 的水 土流 失主要 发生 在管道的铺设、站场建设，以及弃土弃渣堆置的过程中。 1 2 1 地表扰动和土地 占压 川气东送管道工程 占地包括管道线路施工作业带平 整、管沟开挖、施工临时道路建设、施工营地布置和管 材堆放占地及渣场占地等。 根据全线的调查监测，管道线路的扰动带宽度与经 过的地形地貌有着密切的关系。据对有关监测断面的分 析可知，出现的扰动宽度为 1 5 4 o m不等。平原地区管 线的施工条件较好，扰动宽度较窄，平均为 1 5 2 O m； 丘陵区管线采取机械化施工，扰动宽度平均为 2 O 3 0 m， 山地区管线的施工由于地理条件复杂、施工难度大，扰 动宽度相对较大，平均为 2 O 4 0 m。整个管线经过加权 计算得出的地表扰动宽度为 2 O 3 O m；全线管沟开挖平 均宽度为 4 5 m。 1 3 水利水 电施 工 2 0 1 0 第 3期 总第 1 2 0期 站场建设主要采用新增用地。 1 2 2 工程建设弃土、弃渣 弃渣主要来源于施工作业带、管沟开挖、施工道路、 穿跨越点、隧洞开凿。平地区管线明挖段主体工程的土 方开挖基本用于管线 回填，作业带基本不存在开挖和填 筑。丘陵区、山地区土石方量较大，除了回填管沟外剩 余部分作为弃渣沿管线堆置外。 2 管道工程水 土流 失的类型和形式 川气东送管道工程管线穿越西部丘陵区、山区和东 部平原区两大类型区，两区的共同特点是降雨丰富、暴 雨强度大而集中，因此，管道沿线存在多种土壤侵蚀类 型，主要有水力侵蚀、重力侵蚀和混合侵蚀。 水力侵蚀的主要形式有面蚀、沟蚀。面蚀主要发生 在缓坡地施工作业带和扰动迹地；沟蚀多发生在陡坡地 管沟和施工作业带 ( 特别是管沟部位因回填土松散，极 易被冲刷形成侵蚀沟) 、弃渣场边坡。 重力侵蚀 的主要 形式 有滑 坡 、塌方 、泻溜 ，这 三种 侵蚀形式在整个工程中均有不同程度的存在，主要发生 在丘陵、山地沿等高线和斜交于等高线布置的管道开挖 地段 。 混合侵蚀主要表现为泥石流，主要发生在四川、重 庆、湖北等高山峡谷中的管道地段。 2 1 管沟开挖产生水土流失 在工程建设过程中，工程建设区对原地表的扰动和 破坏主要表现在施工作业带 的平整 ，施工道路的建设、 施工营地布置和管材堆放占地、渣场占地及搬迁占地等。 管沟布置在施工作业带内，开挖时将弃渣临时集 中 堆放在管沟一侧 ，待管道铺设后 回填利用 。在平原( 坝 ) 区，由于土层深厚，管沟开挖料为土壤，在开挖料堆放 过程中，开挖料的崩塌、滑塌、面蚀、沟蚀是平原 ( 坝) 区管沟开挖料 的主要 流失形 式 。在 丘陵 区和 山 区，土层 较薄 ，管沟开挖料 主要 为块碎 石或 块碎 石夹 土 ，由于质 地粗，溅蚀和面蚀相对轻微，沟蚀是主要形式 ，并存在 局部崩塌。 2 1 1 施工作业带的水土流失 根据工程施工规划 ，为方便工程施工过程中施工机 具和施工人员活动 ，在管沟两侧将形成宽 2 O 3 0 m 的施 工作业带。作业带的平整，特别是丘陵区和山区施工作 业带的平整改变了原地表土地的利用现状 ，破坏了土层 结构及地表覆盖物 ，加大了原地表的水土流失。按管道 穿越地区的地形地貌，施工作业带按照平地、丘陵和山 地分类进行统计。 1 4 ( 1 )平地区包括管道沿线穿越的大面积平原、坝区和 丘陵区丘间平地和平缓台地。由于地势平缓，作业带不 存在大面积开挖和平整，因此产生的水土流失较小，主 要是面状侵蚀。 ( 2 )管道穿越丘陵区坡度一般为 5 。 3 O 。 。管道布置 主要分三种形式：一是管道沿等高线布置；二是管道垂 直于等高线布置；三是管道与等高线斜交。 当管道沿等高线布置时，先进行施工作业带平整， 因原地面坡度不同，施工作业带开挖方量和填筑边坡高 度也不同。当坡度为 5 。 l 5 。 时，施工作业带开挖、填筑 及施工人员的施工过程都可能产生水土流失，主要为面 蚀和沟蚀；当坡度为 1 5 。 3 O 。 时，施工作业带开挖边坡较 陡，产生的水土流失会更为严重，以沟蚀为主。 当管道垂直于等高线布置时，施工作业带局部平整， 作业带挖填量较少，其施工布置与平地区施工布置相似， 即管沟一侧堆放管沟开挖料，管沟另一侧作为施工人员 及机具交通用地 ，因坡度 较 陡 ，产 生 的水 土流失 较 为严 重，不仅会产生面蚀和沟蚀，还可能有滑坡和泥石流等 侵蚀 形式 。 ( 3 )山地区较陡，坡度一般在 3 O 。 以上。山地区管道 布置也存在三种形式，即平行于等高线、垂直于等高线 和斜交于等高线。对于平行或斜交于等高线布置的管道， 因边坡较陡，容易产生水土流失 ，尤其在施工作业带外 侧边坡，易发生沟蚀；对于垂直于等高线布置的管道， 在施工作业带的两侧均易产生沟蚀，还有可能出现滑坡、 崩塌和泥石流等其他侵蚀的形式。 对平行于等高线布置的管道，由于坡度较陡，一般 为 3 0 。 4 5 。 ，极易产生水土沟蚀 ，在施工作业带平整时填 方边坡可能发生落石或填筑料崩塌。 对垂直于等高线布置的管道，当坡度较小时，可利 用施工机具开挖，管沟一侧可利用地形堆放开挖料，而 较陡边坡 、坡度为 3 O 。 4 5 。 时 ，则 只能人工开挖 ，这样主 要产生沟蚀，还可能有滑坡、崩塌和泥石流等其他侵蚀 的形式 。 对斜交于等高线布置的管道，产生的水土流失主要 是面蚀和沟蚀，还有可能出现滑坡 、崩塌和泥石流等其 他侵蚀的形式。 2 1 2 作业带堆置土石渣料的水土流失 施工作业带表层土料需集中堆放处理的是丘陵区和 山地区，表层熟土在施工结束后回覆到施工迹地上。这 些表层土料集中堆放地不仅要占压土地，破坏地表植被， 而且这些临时集中堆放的土料非常松散，在强降雨情况 下，极易发生水土流失 ，在堆土体上产生侵蚀沟，并使 径流沿侵蚀沟汇集 ，增加径流量，还有可能形成滑坡和 泥石流等。 2 2 施工道路水土流失 施工道路的建设与管道工程施工作业带的平整和加 固相同，在平原 ( 坝)区，施工道路新增水土流失轻微； 在丘陵区和山区，施工道路的建设存在爆破、开挖、填 方和弃渣等，因为道路建设不仅会改变原地面土地利用 方式和地面水文 网 ，而且 开挖边 坡 的不 稳定 和填 方坡 段 的沉陷可诱发落石 、滑塌、滑坡、坍塌及水力冲刷等水 土流失形 式。 2 3 施工营地、管材堆场水土流失 施工营地及管材堆放场多布置在地势平缓 的地段， 布置前的场地平整破坏了原地表的植被及部分土层结构， 由于裸露时间短，外营力基本上不会使原地表水土流失 加剧 ，但在场地迁移或施工结束后 ，地表重新裸露，易 发生溅蚀、面蚀、沟蚀等水土流失形式，加剧原地表水 土流失 的强度 。 2 4 管道站场工程的水土流失 该工程站场建设点主要布置在平地和丘陵区。站场 建设采取平面布置和竖 向布置相结合的原则，平地站场 需场地平整，丘陵区阀室和站场建设存在边坡开挖和填 筑，形成裸露边坡和弃渣 ，因此，站场建设过程中易发 生溅蚀、面蚀、沟蚀、崩塌 、滑 塌、冲刷等水 土流失 形式 。 2 5 排弃土石的水土流失 该工程施工弃渣包括永久弃渣和临时弃渣两部分。 永久弃渣包括施工作业带整固和管沟开挖弃渣、施工道 路建设弃渣、隧道施工弃渣和站场建设弃渣等；施工临 时弃渣包括平地管沟开挖弃渣、丘陵区和山地区表层熟 土弃渣、管沟开挖弃渣等。 管道工程为地下建筑物 ，施工过程 中存在施工作业 带平整和管沟开挖。作业带平整以挖填平衡为原则 ，弃 渣量较少 ，管 沟开 挖 料 将 主要 用 于 回填 ，在 平 原 ( 坝 ) 区管沟开挖弃渣为临时弃渣 ，其流失形式主要为施工期 的溅蚀、冲刷和崩塌。在山地及部分丘陵区，施工作业 带的平整和管沟开挖不同程度地存在永久弃渣，弃渣堆 放将造成原地表植被及水保设施的损坏 ，而且因弃渣为 松散堆积体 ，所以易发生滑塌、崩塌、冲刷等水土流失 形式 ，对区域水土流失的贡献值及工程 自身安全运行都 存在潜在的危害。 该工程线路 长、穿越地形地貌 复杂、施工难点多， 经分析，存在弃渣的施工难点主要是定向钻穿越、大开 挖穿越和隧洞穿越。定 向钻穿越弃 渣多 以土质 ( 公路 、 铁路穿越)和泥质浆状 ( 大中型河流定向钻穿越)为主， 受降水作用影响，容易发生溅蚀、沟蚀、冲刷等流失形 川气 东送 管道 工程建设 的水 土流失 影响 式；大开挖和隧洞穿越方式弃渣多为河床推移质或块石 或块碎石夹土，其溅蚀、沟蚀、冲刷较轻微，主要流失 形式表现 为崩塌 。 3 管道建设期水土流失量 3 1 工程采取的水土保持措施 按照水利部批复的 川气东送管道工程水土保持方 案 ，水土保持工程采取工程措施和植物措施相结合的办 法。工程措施主要采取浆砌石挡墙，主要类型有梯 田挡 土墙 、公路挡土墙、河流护岸、截水墙、堰塘、沟渠恢 复等，局部陡坡地段采取混凝土浇筑覆盖；植物措施采 取种植 草等措 施 ，主要 品种 有三 叶草、毛芽子 、坡柳 等 。 全线设计浆砌石 1 5 0 万 m3 ，种植草 3 5 0 万 ，水土保持 工程预算投资达 6 9亿元。通过在施工期采取 的措施， 项 目区水土流失得 到有效控制 。 3 2施工期水土流失量 平地区的大部分农 田、旱地、果园恢复了耕种 ，基 本上无明显的水土流失，经分析测算，施工期平地区平 均土壤的侵蚀模数为 6 5 0 t ( k m2 a ) 。 丘陵区、山地 区管道沿线采取了浆砌石挡墙、截排 水沟、植生袋木桩拦挡、工程护坡、种植灌草等水土保 持措施，但因管线扰动带的植被恢复相对滞后 ，加之本 阶段的林草覆盖度低，林地、荒地的多数管段扰动带土 地裸露，工程建设区的水土流失比较严重。经对监测数 据分析测算后知，本阶段丘陵区、山地区土壤侵蚀达到 强度级以上，平均土壤侵蚀模数达到 9 5 8 0 t ( k m2 a ) 。 3 3 林草植被恢复期水土流失量 对平地区的各个监测点进行监测，管线扰动的农 田、 耕地已全部进行了复耕，基本恢复到了管线施工前的状 态 。管线扰动带 、施 工迹 地 的人工 栽植 植被 和 自然恢 复 植被长势 良好 ，通过对 各监 测点 结果 进行 分 析 ，平地 区