深圳市天然气高压输配系统工程水土治理措施及成效

2013-04-15张志忠殷春霞黄成燕孙发政

草原与草坪 2013年1期

张志忠　殷春霞　黄成燕　孙发政

摘要：在深圳市天然气高压输配系统工程施工段，选择二标段4038～4045/k段，设置长为2 000 m，宽20 m的试验示范段，寻找治理深圳市天然气高压输配系统工程水土流失适宜的技术和方法。通过因地制宜地设置不同类型的生物砖排水沟，喷播适宜的草本和灌木，使黄土裸露面实现了有序排水和快速复绿，为项目段的水土流失治理提供了科学依据。

关键词：天然气输配系统工程；水土治理

中图分类号：S 732 文献标识码：A 文章编号：10095500（2013）01006503

2007年11月深圳市燃气集团股份有限公司与中石油签署了“西气东输二线气源销售与输配框架协议”，高压输配系统工程是西气东输二线的配套项目，起于深圳市求雨岭门站，西通大铲岛门站，东至深圳市东部电厂。工程于2009年9月10日正式动工，输气管线设计压力6.0 MPa，管径DN800，钢管材质为X65，全长149 km，沿线设求雨岭天然气门站、平湖门站、留仙洞调压站、8座电厂用户专用调压站等，在2012年4月接收西气，正式投产。管道工程的开挖，造成宽约20 m、长149 km范围的环境需要生态恢复。

1 工程占地对沿线造成的生态破坏

高压管道横跨深圳市，西至大铲岛，东至东部电厂，西段工程位于深圳市特区内，中西段多位于丘陵山地，沿线地形地貌复杂，主要包括农田、林地、丘陵、河流和鱼塘等；管线周边还涉及工厂、住宅、成品油管道、LNG管道等设施。

高压管道穿越公路、铁路、工厂、住宅、林地、农田、河流、鱼塘等，由此涉及大量的协调和理赔工作，导致整体工程施工期拖长，给水土保持同步施工同步复绿造成困难。

施工作业面扫线、管沟开挖均破坏原有地形地貌；管线开挖后在未回填土之前，因暴雨极易使水土流失；管线回填后地表裸露，无有序排水设施和植被覆盖，同样产生水土流失，且影响生态景观（表1）。

施工临时道路的修建产生水土流失。由于多为山区林地，交通不便，必须修建临时道路以满足施工装备和材料进场需要。此外，为管道运行期的巡查、维护和抢修而修建的道路也有水土流失产生。

2 水土保持技术措施

为做好深圳市天然气高压输配系统工程施工全线的水土保持工作，选址该项目二标段4038～4045/k段为水土保持试验示范段，以论证所采取的水土保持技术和方法的可行性，进而指导全线的水土保持施工。试验段地处丘陵山地，是高压输配系统工程水土保持难度最大的地段类型。根据孙发政＼[1-8＼]提出的水土生态理论，经过调研及技术经济比较之后，工程拟采用水系疏导加生态复绿两项措施对试验段进行水土保持施工。水系疏导采用生物砖排水沟技术＼[9＼]（专利号：ZL03224698.6）；生态复绿采用类芦绿化裸露边坡的方法＼[10-14＼]（专利号：ZL03139818.9）。管道主体工程施工完成后，造成的作业面呈带状黄土裸露，原有植被被砍伐挖除，原有坡面水系受到破坏，对此，沿着管道两侧黄土裸露面设置两条M型生物砖排水沟，在坡底设置U型生物砖排水沟，生物砖排水沟施工完成后，采用机器喷播草本和灌木种子，实现生态复绿。

2.1 黄土裸露面的水系疏导

水系疏导主要靠排水沟完成，根据汇水面积、最大降水量等因素，确定排水沟的大小和数量，根据地形地貌等因素确定M型生物砖排水沟和U型生物砖排水沟的布设。

2.1.1 M型生物砖排水沟布设对于坡长坡陡且施工作业面较宽的黄土裸露面布设两条平行于管道的M型生物砖主排水沟，并布设与管道斜交的M型生物砖支排水沟，通过支排水沟与主排水沟连接，将汇水面内的所有地表水引流出裸露面以外，与周边原有水系相连接（图1）。对于坡度较缓且施工作业面较窄的黄土裸露面，布设一条M型生物砖主排水沟。M型生物砖排水沟可顺坡面和水流自然弯曲，这样可减轻水流对排水沟的冲击力。

2.1.2 U型生物砖排水沟布设在管线位于低洼山谷，管道回填土受雨水集中冲刷的地段和边坡土质松散的填土区，采用生物砖满布坡面，形成U型生物砖排水沟，在生物砖内种植根系发达的类芦等植物（图2）。满铺的U型生物砖排水沟可有效疏导水系，深根植被可有效固土，生物砖与植被有机结合，保护管道、防止水土流失并恢复生态景观。

管道工程水土保持方案通常为当坡度小于15°时，采用修筑浆砌石排水沟疏导水系并种草护坡；当坡度15°～25°时，采用块石干砌；坡度大于25°时，采用水泥砂浆砌石。高压输配系统工程沿线地形、地貌复杂，施工作业带较宽，对山体植被破坏性大，水土流失严重。主体工程中水土保持方案采用的浆砌石排水沟及块石干砌对施工作业面的水系疏导有积极的作用，但缺点是（1）造价高，且高压输配系统工程多位于山区林地，石块和砂浆等原材料运输难度大；（2）由于施工作业带平均宽度为20 m，汇水面积较大，砌筑排水沟的面积也较大，大量的浆砌石排水沟不利于绿化的连续性，大量的浆砌石排水沟也破坏了山体的生态景观；（3）浆砌石排水沟不能吸纳和滞留多余的雨水，降雨时雨水很快流失，不能进入土壤储存，不利于受伤坡面的植被恢复；（4）管沟回填土较松散，土层会产生自然沉降，在管沟上方的浆砌石排水沟会因为底部基础不均匀沉降而断裂，断裂处将会受到水流集中冲刷，造成局部水土流失严重，并危害管道的安全运营。为此，试验示范段采用生物砖排水沟代替传统的浆砌石排水沟。生物砖为水泥预制的空心砖，用其拼砌成排水沟，排水沟可随底部土层基础自然沉降而不影响整体排水功能，在砖的种植孔内注满含有草籽的营养土或栽植草苗，其草籽长满绿草后可覆盖排水沟砌体而看不到砌筑材料，使排水沟与周边植被连成一体，既起到疏导水系作用，雨水还能渗入土壤，有利于植被的恢复＼[9＼]。

2.2 黄土裸露面的生态复绿

2.2.1 山区林地挖方边坡边坡表面为原土层，土层较硬，相对稳定。在边坡表面人工开挖种植细沟，喷种草籽，浇水、施肥，使坡面快速复绿。在边坡坡脚种植爬墙虎等爬藤植物，朝边坡上方爬行生长，在坡顶种植五爪龙等藤本植物朝坡下爬行。通过以上措施，使挖方边坡坡面全方位达到复绿效果。

2.2.2 山区管道作业带坡面与管道平行走向，是管道回填后形成的黄土裸露面，是高压输配系统工程水土保持的主要坡面。采用类芦绿化裸露边坡的方法，喷播类芦（Neyraudia reynaudiana）等适生草籽和灌木，草本种子有类芦、狗牙根（Cynodon dactylon）、百喜草（Paspalum notatum）、糖蜜草（Melinis miutiflora），灌木种子有山毛豆（Tephrosia candida）、猪屎豆（Crotalaria pallida）等。管道上方约4 m宽为回填土，土质松软，草的根系不足以稳固松软的填土，容易受雨水侵蚀，并存在管道裸露的危险。根据《城镇燃气管理条例》规定，管道上方两侧2 m范围内不允许种植深根植物如乔木。因此，在管道上方加种根系相对发达的灌木和类芦，以固住松软的回填土，保护管道安全。

2.2.3 山区林地填方边坡管道坡面之侧面的填方边坡，由松土堆弃而成，其边坡水土流失危害较大，边坡松软，如遇大雨，泥沙会倾泻而下，做好此类边坡的水土保持是重中之重。采用深圳市大自然生态园林技术有限公司发明的用专利方法施工的草种——类芦，是边坡固土的理想草种，其生命力、自然繁殖力和自然更新力强，根系发达＼[1＼]。由于管道位处山高路远的丘陵山地，普通喷草设备无法进入施工现场，采用类芦绿化裸露边坡的方法，较好地解决了这一施工难题＼[10，14＼]。

4 水土保持成效

水土保持试验示范段位于深圳市机荷高速北侧，天然气管道与机荷高速平行覆设，全长2 000 m，翻越四座高山，地质组成有粉质粘土、花岗岩和砂砾等。该试验示范段山高路险，是高压输配系统工程水土保持难度最大的地段。试验示范段管道主体工程于2009年9月动工，至2010年1月完工，管道主体工程完工后，作业带内黄土裸露，为确保当年雨季来临前完成水土保持施工，避免造成大量的水土流失，保证管道安全，在试验方案确定后，即采用生物砖排水沟疏导水系和以类芦绿化裸露边坡的方法进行生态复绿两项措施，加班加点组织施工，至2010年4月雨季来临前，试验示范段草本、灌木生长茂盛，植被覆盖率达到100%，黄土裸露面植被全覆盖，有效地防止了雨水对裸露面的冲刷；生物砖排水沟与周边植被连为一体，恢复了自然生态，并有效地保证了坡面有序排水，避免了水土流失，保护了管道的安全。经过当年5～10月台风暴雨的考验，证明试验示范段取得了水土保持和生态复绿的预期效果，为该项目全线的水土流失治理提供了科学依据和宝贵经验。

参考文献：

＼[1＼] 孙发政.关于水土生态与水土生态保持几个问题的探讨＼[J＼].水土保持学报，2011（2）：262-263.

＼[2＼] 孙发政.美国和加拿大水土生态环境考察启示＼[J＼].草原与草坪，2011（1）：94-96.

＼[3＼] 孙发政.论水土、水土生态与水土生态保持＼[J＼].中国水土保持，2006（11）：14-16.

＼[4＼] 孙发政.创新水土保持理论攀登生态保护和生态建设制高点＼[J＼].中国水土保持，2007（6）：13-14.

＼[5＼] 孙发政.试论将“水土保持”改称“水土生态保持”的科学性＼[J＼].中国水土保持，2005（8）：22-23.

＼[6＼] 孙发政.从日韩考察看水土生态保持的普遍意义＼[J＼].中国水土保持，2008（8）：23-24.

＼[7＼] 孙发政.美国和加拿大水土生态环境考察启示＼[J＼].草原与草坪，2011（1）：94-96.

＼[8＼] 孙发政.非洲考察及其水土生态启示＼[J＼].中国水土保持，2010（6）：5-6.

＼[9＼] 张继红，孙发政，何伟，等.生物砖排水沟在开发建设项目水土保持中的应用＼[J＼].中国水土保持，2007（6）：39-40.

＼[10＼] 孙发政.类芦绿化边坡施工方法的研究＼[J＼].草原与草坪，2004（4）：61-62.

＼[11＼] 孙发政.类芦的固土护坡性状及其生产应用价值＼[J＼].草原与草坪，2004（1）：66-69.