端氏至长子输气管道工程水土保持措施

摘要：以端氏至长子煤层天然气管道输送工程为例，结合管线途经的地形地貌、施工特点与造成的水土流失情况，从管线安全运行和保护生态环境角度出发，研究布局了针对性的表土剥离、截排水工程、土地整治、植被恢复及临时防护等水土保持措施。

关键词：水土流失;水土保持;防治措施;煤层天然气;端氏-长子输气管线

煤层天然气是一种高效、清洁、压缩方便、便于输送的新型能源和化工原料，近十多年来，在我省开发利用发展迅速，现已进入千家万户，覆盖了大部分城市及县城。山西不仅是煤炭资源大省，也是煤层气资源强省，据地质勘探资料，全省煤层气资源量达10万亿m3，约占全国的1/3。位于晋东南的沁水煤田区，又是全省煤层气贮藏量最为丰富的区域，勘探资源总量约为6.85万亿m3，现已成为我国探明规模最大的煤层气气田区，其开发利用，是“气化山西”，实现转型跨越的重头戏。在煤层气开发利用过程中，不可避免地要扰动地表，破坏植被与水土保持设施，从而加剧水土流失。为了实现资源开发与生态环境建设同步协调发展，研究煤层气输送过程中的水土保持问题很有必要。本文以沁水端氏至上党长子的煤层气输送管道工程为利，对此进行探讨。

1项目概况

端氏至长子输气管道工程，属山西省国新能源集团气化山西天然气管网中的一条重要的天然气管道，气源主要为沁水煤田柿庄南区块和柿庄北区块的煤层气。工程包括一条输气干线和一条接气支线。输气干线起点位于沁水县端氏镇土门上村的端氏首站，经柿庄输气站到长子县南陈乡东陈村的南陈输气站，之后到达位于长子县城关镇前小郭村的长子末站，全长77km；接气支线为赵庄压缩站—南陈输气站，长约3.7km。本项目建设工程，近期可将山西天然气有限公司的洪洞—安泽—长子输气管道和山西煤层气（天然气）集输有限公司的晋城—侯马输气管道串联互通，进入山西省国新能源集团已建的省级管网，将煤层气输送至全省各地使用；远期可将沁水、长子片区的煤层气输往黎城方向，进而输往河北省，满足下游省份需要。本工程输气量11.03×108m3/a，设计压力4.0MPa。其中，输气干线分为2段，端氏首站—南陈输气站段，线路管径为D610mm，设计规模8.05×108m3/a；南陈输气站—长子末站段，线路管径为D457mm，设计规模3.18×108m3/a。接气支线赵庄压缩站—南陈输气站段，线路管径为D219mm，设计规模0.35×108m3/a。本项目由管线工程、输气站场、堆管场地、进站道路、施工便道、供电线路等组成。全线设4座输气站场，2座阀室，10处堆管场地。总占地面积102.13hm2，其中永久占地4.95hm2，临时占地97.18hm2；占地类型为耕地63.01hm2，林地10.88hm2，其他草地27.59hm2，交通运输用地0.65hm2。土石方总量69.76万m3，其中挖方34.88万m3（含表土剥离4.70万m3），填方34.88万m3（含表土回覆4.70万m3），挖填平衡，无弃方。项目总投资34626万元，其中土建投资33013万元。工程于2016年10月开工，2017年9月结束，总工期1年。输气管线沿途经过晋城市的沁水县、高平市及长治市的长子县，社会依托条件较好，在建设过程中不单独布设施工生活营地，其中输气站场施工布置在站场内，管道工程及其他附属工程施工租借附近民房及生活设施。

2项目区概况

项目管道沿线地貌，沁水段、高平段以黄土丘陵阶地为主，长子段以土石山区、河谷盆地为主。项目区属暖温带大陆性季风气候区，年均气温9.3-10.6°C，年≥10℃的活动积温2755.8-3416.5℃；年均降水量567-617mm，主要集中在7-9月；最大冻土深度56-68cm，无霜期164-195d；年均风速2.1-2.4m/s，年大风日数14.7-19.5d。主要土壤类型为褐土，抗蚀性较弱。林草植被覆盖率48.4%。

3水土流失情况

输气管道沿线，土壤侵蚀以水蚀为主，其中沁水段、高平段水土流失强度为中度，年土壤侵蚀模数3000-4000t/km2；长子段水土流失强度为轻度，年土壤侵蚀模数2000t/km2。据测算，工程建设新增土壤流失量5112t，其中建设期3554t，自然恢复期1558t。新增土壤流失量以管线工程区和施工便道为主，输气站场和进站道路次之，其他区域较少。

4水土保持措施研究

该工程项目，以线状为主，点块状为辅，沿线涉及的土地利用类型有耕地、林地、草地和交通运输用地。根据项目特点，需采取如下措施防治由于工程建设造成的人为水土流失。

4.1表土剥离

表土主要分布在农地上，不仅是一种自然资源，而且是一种经济资源，是农民长期耕作形成的产物，必须首先加以保护。据对工程建设占地的调查，占用耕地63.01hm2，占到工程项目总占地面积的61.70%，其中管线57.11hm2，输气站场3.75hm2，进站道路0.52hm2，输电线路1.18hm2，堆管场地0.45hm2。由于农村改革后大都实行机耕，一般表土厚度可达0.3cm。除堆管场地临时占用不需要表土剥离外，按此测算，共需剥离表土18.768万m3。由于部分工程无剥离表土提前施工，实际剥离表土量为4.7万m3，主要为管线剥离。

4.2截排水工程

截排水工程主要涉及管线工程区、输气站场区和进站道路区。当管线经过20°以上的顺坡时，沿管线一侧需布设纵向排水沟，顺坡每隔10m设一条横向截水沟，横纵截排水沟相互连通，并在排水出口处设跌井消能，然后就近排入附近沟道。截（排）水沟为矩形浆砌石结构，尺寸0.4m×0.4m，壁厚0.3m；跌井亦为浆砌石结构，长、宽各1m，深0.5m，壁厚0.3m。输气站场设排水暗涵（局部盖板），出口与场外排水系统相接，排水暗涵规格同截（排）水沟。由于工程战线涉及到三种地貌，根据地域实际：土石山区管线共设截水沟700m，管线排水沟1750m，站场排水暗涵420m，跌井25处；黄土丘陵阶地区共设管线截水沟465m，管线排水沟1164m，进站道路排水沟1050m，跌井11处；河谷盆地区管线截水沟215m，管线排水沟614m，站场排水暗涵260m，进站道路排水沟1650m，跌井12处。

4.3土地整治

土地整治对于不同地貌的土地利用类型，其方法各异，一般包括挖填后的平整、耕地表土回覆后的复耕以及造林种草地的表土回覆等。该工程项目，其土地整治涉及管线工程区、堆管场地、输气站场、进站道路、施工便道与输电线路。根据地域实际：土石山区，管线区平整土地45.33hm2，覆土8160m3，草袋土1360m3，剥离表土返还18365m3，复耕21.24hm2；堆管场地土地平整0.90hm2；输气站场土地平整0.62hm2；施工便道土地平整1.47hm2；供电线路土地平整1.23hm2，复耕0.87hm2。黄土丘陵阶地，管线区土地平整13.33hm2，表土返还5390m3，复耕7.19hm2；堆管场地土地平整0.15hm2；进站道路土地平整0.10hm2；施工便道土地平整2.03hm2。河谷盆地，管线区土地平整8.24hm2，表土返还3692m3，复耕4.92hm2；堆管场地土地平整0.15hm2，复耕0.15hm2；进站道路土地平整0.16hm2；供电线路复耕0.29hm2。

4.4植被恢复

植被恢复主要涉及工程占用耕地、道路路面以外的其他草地和林地，通过造林种草与绿化，提高植被覆盖率，控制水土流失。根据地域实际：土石山区，管线栽植紫穗槐14932穴，撒播种草24.00hm2；堆管场地栽植紫穗槐4200穴，撒播种草0.90hm2；输气站场绿化美化0.62hm2；施工便道栽植紫穗槐6860穴，撒播种草1.47hm2；供电线路栽植紫穗槐1680穴，撒播种草0.36hm2。黄土丘陵阶地，管线栽植紫穗槐4760穴，撒播种草6.14hm2；堆管场地栽植紫穗槐700穴，撒播种草0.15hm2；进站道路栽植侧柏350株，撒播种草0.10hm2；施工便道栽植紫穗槐9472穴，撒播种草2.03hm2。河谷盆地，管线栽植紫穗槐2566穴，撒播种草3.31hm2；输气站场绿化美化0.30hm2；进站道路栽植国槐560株，撒播种草0.16hm2。草种选择无芒雀麦、沙打旺、披碱草和紫花苜蓿，可单播或混播，播量50kg/hm2，种子要求籽粒饱满，发芽率90%以上，纯净度95%以上，无病虫害。紫穗槐灌木采用穴状整地，规格40cm×40cm，每穴3株，4444穴/hm2，要求苗高0.5-1.0m，生长健壮，无病虫害。道路栽植侧柏和国槐，采用穴状整地，规格60cm×60cm，每穴1株，株距3m，要求苗高1.0-1.5m，生长健壮，无病虫害。

4.5临时防护

临时防护措施用于施工过程中，以预防暴雨、大风等极端天气加剧水土流失，主要措施类型为编织袋装土挡护、苫盖和临时排水沟等。根据地域实际：土石山区，管线编织袋装土挡护11051m3，编织布苫盖8.63万m2；输气站场编织袋装土挡护64m3，编织布苫盖600m2；施工便道编织袋装土挡护672m3，临时排水沟2150m。黄土丘陵阶地，管线编织袋装土挡护3616m3，编织布苫盖2.83万m2；施工便道编织袋装土挡护930m3，临时排水沟2960m。河谷盆地，管线编织袋装土挡护2240m3，编织布苫盖1.75万m2。由于分段施工且工期较短，编织布可重复使用。临时排水沟采用梯形断面，底宽40cm，高40cm，边坡1∶1，沟内铺土工膜。

作者：穆丽 单位：山西省水利水电勘测设计研究院有限公司