生态水保工程在油气管道建设中的管理技术创新

李 平，刘康勇，仪孝建，宫德刚

(1.中国石化管道储运(分)公司，江苏 徐州 221008;2.石油化工工程质量监督总站管道储运分站，江苏徐州 221008)

1 工程概况

川气东送管道工程西起四川普光首站，东至上海末站，途经8省直辖市、29个地级市、63个县区、240个乡镇、1 065个村、86 529户，管道干线全长1 635km，设计年输量120亿m3，设计压力10MPa，管径1 016mm。除干线以外还包括达化、川维、江西、南京、金陵共5条支线，全长535km，管道总长度为2 170km，山区管道620km，管道共7次穿越长江，穿越山体隧道72条、合计长度92.3km。

山区管道沿线山势险峻、沟壑纵横，平原段水网密布、地形复杂多变。川气东送管道工程生态水工保护工程投资8亿元，设计水土保持混凝土方量3.2万m3、浆砌石方量168万m3，设计水土流失治理面积1 473.06万m2，实施生态水土保持综合治理不仅对减少工程建设期间水土流失、治理大气污染、保护环境发挥重要作用，而且对提高沿线人民生活质量、改善生活环境、促进地方经济发展、确保管线运行安全具有重要意义。

2 建立生态水土保持综合防治新理念的背景

川气东送管道工程经过72条隧道、32座站场、穿越长江7次、穿越数百条大小河流，这些工程会导致大跨度施工扰动和高强度水土流失，由此所造成的潜在威胁和复杂多变的地形地貌及特殊地质条件，都是整体水土保持综合防治躲不开的难题。

为了解决上述难题，项目建设单位设立QHSE(质量、健康、安全、环保)管理部，具体负责全线水保工程的建设管理工作:①通过设计管理创新，委托水保工程专业设计院进行设计，本着因地制宜、综合治理的原则，采用水保模块设计与点对点设计相结合的设计方法;②通过水保施工管理创新，委托武警水电部队等专业队伍进行水保施工，根据各地实际情况，合理安排各项措施，使各单项措施有机结合，形成一个整体，确保管道工程径流调控与河道稳定、管道工程边坡固定、管道工程沿线植被恢复等;③通过水保施工监理管理创新，委托专业监理公司进行水保施工监理;④通过环境监理监测管理创新，委托环境监测监理对管道沿线生态环境进行水保环境监测。

在此基础上，针对工程建设的难点、特点提出用生态、和谐与管道安全相结合的工程建设理念，统领工程建设各项工作，主动履行社会责任，通过科学决策、严密组织、强化管理，注重实效，全面打造国家级精品工程。努力实现工程管理更规范、质量更优化、人际关系更和谐、安全环保更达标，让和谐、绿色、安全、健康的理念融入水土保持工程全过程。

3 生态水保工程管理技术创新的内涵与做法

川气东送管道工程纵跨我国长江流域，穿越“巴山蜀水、鄂西武陵”，横贯江汉平原、江南水网，跨越空间大，地貌类型复杂。巴蜀－鄂西段山峰林立、崖悬壁峭、坡陡沟深，高差悬殊，雨量充沛;平原段河网交织、湖泊众多、堤路纵横，水土保持工程施工、治理难度大。

从生态环境保护和可持续发展角度，为减少水土流失、弥补项目建设对管道沿线环境的影响，在项目结束后进行地貌恢复、改善沿线生态环境、保护管道安全运行。结合油气管道工程所在区域的环境特点、项目建设的工程现状，通过水保工程管理技术创新，提出了油气管道建设时生态环境保护的解决措施，为油气管道工程生态水土保持提供了有效方法。

项目建设单位按照安全、环保，水土保持工程与主体工程同时设计、同时施工、同时竣工验收和投入使用的要求，认真组织做好水土保持的设计和地貌恢复工作，组织制定了《川气东送管道工程水土保持方案》，要求参建单位6项指标必须达标，具体指标见表1。

表1 参建单位水土保持工程控制指标Table 1 Control indices of the soil and water conservation projects for the working teams

采取整体水土保持工程综合防治多种措施，防止水土流失。为了确保实现工期目标、质量目标、HSE(健康、安全、环保)管理目标，确保把川气东送管道工程建成安全、生态、优质、福祉的工程，川气东送管道水土保持工程施工工作中，采取和强化了以下措施。

3.1 预测水土流失量

水土流失量的计算是油气管道建设水土保持工程量计算的重要内容，川气东送管道工程的生态水保工程水土流失量的主要计算方法如下。

(1)流失预测模式，预测公式为:

式中:Ms为预测期水土流失量(t);M0为原生水土流失量(t);M为建设期新增水土流失量(t);F为加速侵蚀面积，即可能造成的水土流失面积(km2);A为加速侵蚀系数，取2;P为原地貌土壤侵蚀模数，取值200 t/(km2·a);T为预测时间(a)，取项目建设期2 a。

(2)弃土弃渣场的水土流失量预测模式，预测公式为

式中:WS2为排放弃渣造成的直接排放量(t/a);Dei为弃渣流失系数(%);Mi为弃渣量(万t)。

考虑管道沿线的地质地貌，管道开挖隧道的弃土弃渣压占土地后，新增水土流失的原因主要是降雨对土石渣的冲刷。每年平均冲刷流失量约为土石渣堆放总量的10%～70%，弃渣流失系数平均值为0.15。

(3)新增水土流失总量，采用公式为

式中:L为新增水土流失总量(万t);Ls为开发建设破坏微地貌类型区水土流失量总量(万t);Ld为弃渣流失量总量(万t);Lf为开发建设前所占区域的水土流失量总量(万t)。

通过以上公式的计算，可以初步预算出管道工程建设水土流失量［1］。

3.2 创新采用“七统一”方法进行水保工程全过程控制

管道项目建设单位组织专家编制了《川气东送管道工程水工保护作业指导书》，针对沿线地形地貌、土壤植被、水土流失现状等，对浆砌石挡土墙施工、河流护岸施工、冲沟处理、梯田坎恢复、田间渠道、池塘的恢复及弃渣场保护等55个作业点，施工过程有明确的质量要求。要求参建单位武警水电部队按照“统一标准、统一设计、统一管理、统一施工、统一监测、统一资料、统一验收”的“七统一”方法建设好水保工程，加强对水保工程质量的监督检查，确保顺利通过国家验收［2］。

现场踏勘，进行点对点的设计，会同当地环保部门，对工程建设的难点、重点、敏感地带和水保工程重点地段，聘请内蒙古自治区水利科学研究院的专家对水保工程进行点对点的设计［3］。

制定了《川气东送管道工程水土保持方案》，要求扰动土地治理率、水土流失治理率、水土流失控制比、拦渣率、植被恢复系数、林草植被覆盖率6项指标必须达标。凡是在管线经过的地方，陡坡地段、岩石风化的边坡地段、由于施工降低边坡高度地段、可能产生塌方滑坡不良地质地段、高填方地段、水流冲刷严重地段、保护重要建筑物、保护生态环境等重要地段，都要修建挡土墙。

分类进行管理和施工:一是线路工程扰动范围内水保，主要包括梯田坡坎恢复、梯田复耕、水文网恢复、沟岸保护、河流护岸、公路恢复等内容;二是工程施工产生的水土流失的治理，主要是边坡治理、冲沟处理、弃渣场保护、施工便道保护、河流的调控措施等;三是及时做好植被恢复，让农民尽快复耕;四是做种植实验，尽快恢复植被。

3.3 贯彻落实“三个尊重”管理理念

在项目建设过程中，提出了路由优化阶段，要充分尊重地方政府并吸纳地方规划、土地、林业等部门和当地群众的意见，从提高管道线路路由方案的合理性和可行性、降低施工期安全风险和施工难度、减少对生态环境影响、保证管线后期运行安全、确保建设工期的角度出发，管道项目建设单位组织相关设计单位对山区段路由进行了优化调整。

通过路由优化和调整，避开了国家森林公园和湿地自然保护区，最大限度地保护了沿线农民的利益和自然环境，对沿线各煤矿采空区、滑坡、崩塌、泥石流等灾害发生区域及人口密集区域采取了避让或防护措施。通过改线优化和调整，不仅大大降低了施工难度，消除了管道施工及今后运行的安全隐患，而且规避了与地方规划的冲突，减少了对植被和农田的破坏。

3.4 注重环境保护，建设生态工程

按照总体要求，要把川气东送管道工程建设成为生态工程、福祉工程，创建国家级优质工程，环境保护工作至关重要。管道项目建设单位从源头抓起，按照环保工作要求，抓设计源头、抓方案优化、抓过程管理、抓生态水保工程建设。

一是抓工程设计源头:本着能打隧道不爬山的原则，绕过青山绿水、少惊飞鸟游鱼，减少管线在翻山越岭中对植被的破坏。

二是抓工程方案的优化:在条件允许的情况下，管线既能跨越又能穿越，优先采用穿越方式;管线可山上敷设和山下敷设的，优先采用山下敷设;可采用山体隧道也可爬坡过山的，优先采用山体隧道［4］;可采用定向钻穿越也可盾构、钻爆穿越的，优先采用定向钻穿越;管线既可穿越也可沉管的，优先采用沉管方式，尽最大可能减少施工过程中对环境的破坏。

三是抓好施工过程的管理:分别制定了隧道施工、长江穿越、站场施工等环境保护措施，在工程施工期间，对噪音、震动、废水、废气、废渣进行全面控制，把污染排放造成的影响降到最低。在管道穿越江河施工，尽可能选用环境影响小的定向钻、顶管施工方式。对于定向钻泥浆处理采取围堰倒流的办法，隧道施工废水采取泥浆沉淀池进行沉淀。隧道施工产生的废渣，为农民修路、造地、垫房基地，剩余部分砌墙围栏［5］。山区段管沟开挖和隧道施工产生的废渣处理，碎石粉碎后管沟回填。加强对敏感区域、水源地、自然保护区、风景区的保护。

3.5 HSE管理到位，确保生态水保工程顺利实施

项目建设单位建立了一个组织严密、目标明确、职责分明的HSE管理体系;制定了HSE管理手册、程序文件、作业指导书;建立了HSE作业组织机构，明确了各级各岗位的管理职责;项目经理是HSE管理的第一责任人，专职人员是HSE管理的核心，基层作业组长是HSE管理的重点。各单位认真贯彻国家有关健康、安全、环保方面的技术标准和技术规范，落实五大评价报告，制订最佳的施工组织方案，采取多项措施把安全、健康、环保工作落到实处。在项目实施过程中，对高空作业、临时用电、火药雷管、交通车辆、岩土作业等高风险作业区，对条件比较艰苦，施工环境恶劣、威胁员工生命健康，都严格实施了HSE管理，有效地控制了重大灾害事故的发生，从而保证“安全工程、优质工程、生态工程、福祉工程”四大目标的顺利实施，为工程建设和建成后贯彻HSE标准打下良好的基础。

4 生态水保工程取得的效果

4.1 经济效益

川气东送管道工程初始设计方案，在山区段管道走向，多采取爬山的方式敷设管道，管沟开挖和施工过程要砍伐大量的树木，破坏自然环境，实行“三个善待”的理念，就要尽最大可能减少对自然环境的破坏，项目管理部门带领设计单位多次进行实地勘察，边勘察、边研究、边修改、边优化，对难点工程和穿跨越工程，进行点对点的设计，先后组织召开了多次设计协调会，按照能在山下过不在山上走，能打隧道不爬山，能利用荒地不占耕地的原则，规避工程建设与环境保护的矛盾，尽最大努力绕过青山绿水、少惊飞鸟游鱼。善待环境首先是设计环保，千方百计提高设计质量和技术含量，千方百计优化线路。

通过创新设计管理，对普光－宜昌山区段线路路由的优化，缩短线路长度63km，直接减少投资费用初步测算就达54 135万元，具体内容见下表2。

不可否认，隧道工程量增加，导致工程部分投资增大，但是管道避开了地质不稳定、高陡坡或其它重要敏感地段，在降低了施工难度的同时，也最大限度地规避了地质环境可能给管道带来的安全隐患，为管道的安全运行奠定了基础，同时减少了由于工程施工对森林植被的破坏，最大限度地保护了生态环境［6］。

表2 路由优化减少费用一览表Table 2 Cost cut by pipeline routing optimization

4.2 生态效益

加大环保、水保工程建设资金投入力度，共投入资金8亿元，完成水土保持工程施工点位38472处，工程类型包括挡土墙(坎)、截水墙、梯田坎、截排水沟、护坡等20种类型，水工保护完成主要工程量为: 浆砌石1 687 707.73 m3， 混凝土32 185.09m3，干砌石8 452.55m3，U型槽33 539.32m，植生袋135 864.41m3，植树种草591.9m2，植被恢复面积达到591.9 hm2，水土流失治理面积1473.06万m2，最大限度地保护了生态环境(见表3)。

表3 生态水保工程完成指标项目一览表Table 3 Projects finished for ecological soil and water conservation and achieved targets

4.3 环境保护指标

中国石化集团公司安全环保局委托铁道部产品质量监督检验中心安全卫生检验站，对工程建设过程的噪声、环保工作、大气TSP监测、水质监测，进行了环境监理，在全线共设噪声监测点91处，现场实测施工中使用的机械、设备和运输车辆及其产生的噪声情况(测试值见表4)，管沟开挖、静态爆破、隧道施工的风机、空压机等布置在施工营地的高噪声设备会对当地环境有一定影响，但都处于可控状态。

表4 管道工程施工机械噪声测试值Table 4 Measured noises from machines during the construction

在河流穿越段(含水库、湖泊)设水质监测断面96个，大气TSP监测点44个，现场采样423个，定期进行环境监测。监测报告的结果表明，川气东送管道工程环保措施到位，施工期对周围环境的影响较小各项指标低于国家控制指标。国家水利部水土保持监测中心已完成了6次全线巡查监测，设置固定监测点49个，临时监测点166个，监测结果显示侵蚀模数为7 913 t/km2，大大低于预测值11 500 t/km2。

4.4 社会效益

中央电视台对生态管道环保工程建设的成绩进行了报道，中国石化报也在头版头条对善待环境民生进行了报道，项目管理单位收到沿线地方政府的感谢信和锦旗80多件，用实际行动兑现了建设绿色生态环保工程的诺言。川气东送管道工程建设实践“三个善待”、“三个尊重”的建设理念，保护环境、关注民生、造福于民、树立了石化企业良好形象产生了巨大的社会效益是无法用数字和语言描述的。

5 结语

通过生态水保工程管理技术创新，建设水土保持综合防治体系。创新采用“七统一”方法进行生态水保工程全过程控制，完成了生态水土保持工程建设任务，使环境保护各项指标处于合理状态，取得了较好的经济效益和社会效益，实现了保护管道安全、防治水土流失的目标，最大限度地保护了油气管道沿线的生态环境［7］。

［1］匡 星，王连俊，白明洲.路堤边坡土体水土流失计算方法探讨［J］.土木工程学报，2009，56(4):136－140.(KUANG Xing，WANG Lian-jun，BAI Ming-zhou.Calculation Method for Soil Erosion of Embankment Slopes［J］.China Civil Engineering Journal，2009，56(4):136－140.(in Chinese))

［2］邓跃玲.试论管理创新与技术创新的互动关系［J］.求索，2005，25(7):126－127.(DENG Yue-ling.Interactive Relationship Between the Management Innovation and Technology Innovation［J］.Seeker，2005，25(7):126－127.(in Chinese))

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［6］王宏，张智忠.西气东输工程水保防治措施效益分析［J］.水土保持学报，2003，17(6):59－61，65.(WANG Hong，ZHANG Zhi-zhong.Benefit Analysis of Water and Soil Conservation Measures of Project Gas Transmission from Xinjiang to Shanghai［J］.Journal of Soil Water Conservation，2003，17(6):59－61，65.(in Chinese))

［7］王彩霞.技术创新与管理创新的和谐发展［J］.哈尔滨学院学报，2007，28(2):45－48.(WANG Cai-xia.The Harmonious Development of Technological and Management Innovation［J］.Journal of Harbin University，2007，28(2):45－48.(in Chinese))