输变电工程水土保持措施设计探讨

2011-02-16申义贤李继洪胡绍娟

中国水土保持 2011年11期

刘刚，申义贤，裴华，李继洪，胡绍娟

(1.中国电力工程顾问集团中南电力设计院，湖北武汉430071;2.河南省电力公司信阳供电公司，河南信阳464000)

随着我国经济的快速发展，加快能源输送，需建设不同电压等级的输变电工程。输变电工程建设不但会对地表造成一定的扰动破坏，还增加了新的水土流失，对工程项目建设区的生态环境造成了严重影响。笔者结合工作实际，以1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程(以下简称“示范工程”)为例，从主体工程设计源头和水土保持专项设计两方面探讨了输变电工程水土保持措施设计。

1 项目概况

1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程由晋东南—南阳—荆门1 000 kV交流送电线路、2个新建变电站和1个开关站组成。线路按单回路设计，电压等级为1 000 kV，输送功率5 000 MW。线路全长639.736 km(含黄河和汉江大跨越)，途径山西、河南和湖北三省，沿线地形主要为丘陵，其次为平地和山地，地貌类型复杂。

2 主体工程设计中的水土保持理念

以往在输变电工程主体设计时偏重经济效益和社会效益，不太注重工程建设对生态环境的破坏，造成了大量的水土流失。根据以往输变电工程的建设经验及相关的水土保持法律法规，在示范工程主体设计过程中有专职的水土保持人员或环境保护专业人员参与，在考虑工程的选址、选线、杆塔塔型及基础设计、施工工艺、施工组织等方面时融入水土保持理念，从工程源头控制、约束和优化主体设计，尽量减轻工程建设对地表的扰动，从而尽可能在工程源头避免因工程建设带来新的水土流失。

2.1 选址、选线的水土保持考虑

选址(线)必须兼顾水土保持要求，应避开泥石流易发区、崩塌滑坡危险区以及易引起严重水土流失和生态恶化的地区[1]。

示范工程新建的1 000 kV变电站、开关站在工程选址时充分考虑了水土保持要求，遵从上述原则，避开不良地质段，保证了工程的安全稳定性。

示范工程输电线路较长，工程沿线存在各种生态环境保护区，地貌复杂。通过不断优化设计，实现了对各种环境敏感目标的合理避让，降低了工程建设对沿线走廊生态环境的影响。选线时考虑水土保持要求，在工程沿线水利部门的配合下，避开了全国水土保持监测网络中的水土保持监测站点、重点试验区，从而减轻了工程建设对沿线各种水土保持设施的影响。

2.2 低扰动塔基设计

在山丘区，传统的塔基基础开挖多采用大开挖的形式，开挖前往往先平整塔基区，形成一个工作平台，再进行基础修建，这样的施工会动用大量土石方，同时堆放土石方需占用较多的土地。开挖土石方对塔基周边区域的扰动很大，若防护不当则会造成严重的水土流失。传统的塔基基础施工，仅在土石方开挖和临时租地上就花费不少。

全方位长短腿塔和主柱加高基础的应用，可以做到少开或不开基面，达到保护植被、防止水土流失的最佳效果[2]。示范工程线路经过地形起伏较大的山丘区时，采用了全方位长短腿塔和主柱加高基础，避免了工作平台的修建，减少了降基，最大限度地适应了山地地形变化的要求，既减少了土石方的开挖和临时占地，又减少了水土流失;尽量采用原状土开挖基础，基本做到基面不开挖而维持原地貌，很大程度上减少了对原地貌的扰动破坏，减少了基础开挖对周边水文地质条件及力学边界条件的破坏，保护了自然环境，减少了水土流失。

全方位长短腿塔和主柱加高基础等低扰动塔的设计从根本上减少了工程土石方的开挖、减少了工程占地、减轻了工程建设对地表的扰动，在保护生态的同时亦节约了建设资金。

2.3 不落地放线技术

以往在架设牵引线时，采用人工肩扛牵引线，牵引线贴地牵引，线路沿线走廊内的地表及植被受到架线人员和牵引线的双重扰动。尤其在线路跨越林区时，当牵引场的钢绳卷车牵卷牵引线时，牵引线由贴地至腾空拉紧，林木易遭牵引线割伤。传统人工放线对地表扰动非常大，对植被破坏较为严重。

示范工程架线采用先进的放线技术，施工方案设计采用直升机、遥控飞艇、动力伞等不落地牵放牵引线，然后通过导引绳逐级牵引、高空绕牵连接、导引绳和牵引绳逐级牵引，最终完成地线和导线的展放。直升机、遥控飞艇、动力伞及绕牵法技术的应用，真正实现了初导绳、导引绳、牵引绳、导地线的完全不落地展放，最大程度上减少了架线对线路走廊地表的扰动，有效减少了水土流失及对生态环境的破坏。

2.4 低扰动运输方法

在高大山丘区施工时，由于交通不便，车辆无法把施工的基础材料运送到施工场地，一般的做法是利用人行便道或砍去荆棘形成通道，方便施工人员和畜力运送材料和设备。在运输过程中施工人员和畜力频繁来回走动，难免扰动地表，破坏地表植被，损坏水土保持设施。

示范工程在山丘区采用低扰动运输方法，利用索道运输施工材料，采取空中运输，避免了施工人员和畜力因运输材料而频繁上下山体，从而减轻了对地表的扰动，减少了对水土保持设施的破坏，同时加快了工程的施工效率，缩短了工程建设对四周生态环境的扰动时间。

3 水土保持措施专项设计

示范工程在主体设计中融入了水土保持理念，从根源上尽量避免因工程建设带来的水土流失，但在实际施工过程中，当因工程建设造成的水土流失无法避免时，就要采取专项的水土保持措施设计，以弥补主体设计的不足。水土保持措施专项设计主要有以下几个方面。

3.1 工程措施

输变电工程的水土保持工程措施专项设计主要包括拦渣工程、防洪排导工程、土地整治工程、消能防冲设施设计等。

3.1.1 拦渣工程

线路在山丘区，塔位降基开挖基面土方破坏了原有土体的稳定平衡状态，或基础临空面边坡陡峻、易于崩坍，或长短腿间斜坡因基础面积小而无法放坡，或少数塔位因受线路走廊限制，不可避免地位于土体稳定性较差的地段等，由于坡度陡，如砌护坡，虽能起到防护坡面的作用，但不能挡土，需设计挡土墙以拦挡山体。同时塔基开挖回填后多余的土石堆放在塔基征地范围内，为防止堆放的土石顺坡滚落，造成水土流失，在塔基下侧亦须布设挡土墙，以拦挡滚落的土石。

3.1.2 防洪排导工程

当输电线路塔位有坡度时，为防止上坡侧汇水面的雨水、山洪及其他地表水对基面的冲刷影响，除塔位位于面包形山顶或山脊外，均需在塔位上坡侧(如果基面有降基挖方，则在距挖方坡顶水平距离≥4 m处)，依山势设置环状排水沟，以拦截和排除周围山坡汇水面内的地表水。大多数情况下只需开设1道排水沟，当汇水面范围很大时，需开设2道排水沟，且应加大排水沟的横断面尺寸。

3.1.3 土地整治措施

输变电工程建设过程中会有大量的临时占地，在工程完工后，需对项目占地区的土地进行整治、翻松，并清理施工迹地中的各种建筑垃圾，撒施一定的肥料，提高土壤肥力，为日后的耕作和植被恢复创造条件。

3.1.4 消能防冲措施

示范工程变电站、开关站等点型工程的雨水汇入站内排水沟道后，一般通过站外的排水管道排入站外的自然沟道。为防止排出的雨水对自然沟道两岸及沟底造成冲刷，在排水管道的排水口与自然沟道衔接处采用浆砌石砌护，使排水管道与自然沟道顺接，以减少跌水对自然沟道的冲刷，对自然沟道的边坡稳定起到一定的防护作用。

同时在山丘区的线路塔基上坡侧设置排水沟，以拦截和排除周围山坡汇水面内的地表水，地表水通过排水沟排入塔基四周的自然沟道;在地势较陡的地段，为减少地表水对自然沟道的冲刷，在塔基排水沟道与自然沟道衔接处设置消力池。

3.2 植物措施

3.2.1 绿化工程

示范工程的变电站、开关站在设计时预留了一定的绿化区，由于受变电站内各种进出线路的限制，考虑到工程的安全性，变电站、开关站采用低矮灌木或草坪进行绿化。站区绿化不但美化了景观，而且增加了地表的水量入渗，减少了水分的流失，在保土的同时亦保持了水分。

变电站、开关站围墙外及进站道路修建护坡时，不再是单纯地采用浆砌石护坡，而是采用了浆砌石方格与植草相结合的综合性护坡措施，不但降低了工程造价，而且美化了环境。

3.2.2 植被建设工程

输电线路在施工过程中的大量临时占地，不可避免地会破坏扰动原地貌，在工程完工后应尽量恢复。原为耕地的恢复为耕地，原为林地的恢复为林地，原为草地的恢复为草地。为防止地表裸露，原为荒地的可撒播草籽或栽植乔灌木进行绿化。根据“适地适树”的原则，草种和树种应选用当地的乡土树种。

3.3 临时措施

3.3.1 临时覆盖、拦挡措施

表层土是土壤中养分供应、物质能量交换最活跃的层次，是供应植被生长所需各项生活条件的主要场所，也是最易受到污染的层次，因此保护表层土十分重要[3]。

示范工程遵从“表层剥离熟土层应集中堆放，采取防护措施，最终利用”[4]的原则，在工程施工前对可剥离的表土进行剥离，临时集中堆放，采取各种临时防护措施，如采用塑料布、蛇皮布、防尘网等覆盖在临时堆土表面，在堆土坡脚采用草袋装土或石块等重物压盖拦挡，以防止覆盖物被大风掀开，同时也可避免降水冲刷，防止水土流失。

临时开挖的土石方较原状土疏松，如防护不当，极易发生严重的水土流失。示范工程对临时开挖的土石方亦采取临时覆盖、拦挡措施，有效防止了水土流失的发生。

3.3.2 临时铺设措施

由于在站区、塔基施工场地和输电线路牵张场地等区域堆放有各种沙、石、水泥等施工材料，停放着各种施工机械，为防止散落的固体废物和机械油污渗入土壤，在施工场地和牵张场地都临时铺设蛇皮布等防渗材料，保护土壤不受污染，以利于日后施工区的绿化及耕作。当施工道路路况无法满足运输要求时，为方便运输，减少因道路建设引起的地表扰动，在施工道路表面临时铺设钢板，硬化路面，既满足了运输要求，又避免了运输车辆对道路的碾压破坏，造成道路下陷，同时便于道路的整治与修复。

3.4 后期管理措施

各种水土保持措施并不是在施工完后就结束，要充分发挥各种水土保持措施的效益，还应在试运行期及运行期加强管理维护。变电站、开关站等点型工程的各种水土保持措施日常管理维护比较方便，可由站内值班人员进行管理。输电线路由于一般线路较长，可由巡线人员在巡线过程中进行检查，并组织相关人员对未成活的植被进行补植，堵塞的排水沟进行疏通，坍塌的挡土墙进行修补等，在巡线过程中进行管理维护。只有前期做好水土保持措施，后期加强管理维护，前后期相结合，才能最大限度地发挥各种水土保持措施的作用。