输变电建设水土流失特点与水土保持监测

罗 霞，华国春 (四川大学水利水电学院，四川成都610065)

四川省(97°21'～108°33'E，26°03'～34°19'N)位于我国西南腹地，地处长江上游，东西长1 075 km，南北宽921 km。四川气候总的特点是区域差异显著，气候垂直变化大，气候类型多。气象灾害种类多，发生频率高，范围大，主要是干旱，暴雨、洪涝和低温等也经常发生。四川位处于第一级青藏高原和第二级长江中下游平原的过渡带，高低悬殊，西高东低的特点特别明显。西部为高原、山地;东部为盆地、丘陵。全省可分为四川盆地、川西高山高原区、川西北丘状高原山地区、川西南山地区、米仓山大巴山中山区五大部分。四川地貌复杂，以山地为主要特色，具有山地、丘陵、平原和高原4种地貌类型。2001年第三次遥感调查测算，全省轻度以上土壤侵蚀面积21.09万km2(包括风蚀和冻融侵蚀面积)，占总土地面积的43.1%。按照各级土壤侵蚀模数计算，土壤侵蚀总量为9.46亿t/a。从四川的实际情况分析，四川省水土流失主要有以下危害:破坏生态平衡，恶化农业生态环境，加剧旱、洪(涝)灾害的发展，危及铁路、公路交通安全，严重阻碍山丘区经济发展。

1 资料与方法

1.1 资料 输变电建设过程中，工程建设与生产对水土流失的影响因素太多，既包括项目区建设前地质、地形地貌、土壤、植被和降水等特征，也包括变电站场平、站区构筑物、进站道路路基、线路工程塔基基糟(坑)开挖、回填，弃土的处理及施工场地的布置等施工活动，还包括输变电建成后的水土流失变化的动态监测等问题。只有在较全面地了解输变电建设前后水土流失变化情况的基础上，才可能客观地认识输变电建设与水土流失的关系。该研究的基础资料为四川省境内不同地形条件下4个输变电工程水土保持报告(表1)。水土保持方案编制符合地区自然特征，水土流失防治责任范围明确，能够揭示和反映输变电建设过程中土壤扰动和新增水土流失等特征，水土保持措施布局较为合理，可以有效减少水土流失，对建设过程中产生的水土流失评价和估计也比较客观，通过水利部相关部门水土保持方案预审查，可以作为该研究的基础资料。

表1 4个输变电项目水土保持方案报告基本情况

1.2 研究方法 该研究主要通过对4个输变电项目不同建设阶段、不同分区的水土流失量进行比较，分析输变电建设在不同分区、不同建设阶段的水土流失特点［1］。输变电工程水土流失主要发生在施工期，因此重点分析比较变电站新建区、线路工程的塔基及塔基施工临时占地区、人抬道路的水土流失等。而输变电类建设项目的水土流失量主要来自于线路工程。同时通过对比不同输变电建设之间相关水土流失特征，揭示不同地貌类型区输变电建设与运行中水土流失过程的区域差异。

2 4个输变电工程水土流失相关特征分析

2.1 4个输变电工程线路基本地形及自然特征 4个输变电工程均处于四川境内，分别在眉山市、自贡市、西昌市和甘孜藏族自治州，所处的地貌区分别为四川盆地西部浅丘区、四川盆地南部中浅丘区和四川省西南部高原地带与四川省西南边缘(青藏高原东南部)，降水量变化较大，多年平均降水从甘孜香格里拉输变电工程的600 mm到自贡琵琶输变电工程的1 100 mm，植被覆盖差异较大。4个输变电工程的侵蚀特征具有明显区域性，水土流失强度差异很大。一般来说，工程沿线土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，而甘孜香格里拉输变电工程由于气候差异还存在冻融侵蚀。在水土保持方案编制过程中，一般需要将沿线水土流失特征概括为综合侵蚀模数，以便估计原状土地利用下的侵蚀量，眉山、琵琶、盐源、香格里拉输变电工程的土壤侵蚀模数分别为 790、1 610、1 510、1 776 t/(km2·a)，基本都属于轻度或中度侵蚀。

2.2 输变电类建设项目水土流失特点 输变电工程一般分为两部分，一是变电站，一是输电线路。变电站属于点状分布，单个占地面积较大且施工强度大，短时间内造成较为严重的地表扰动后果和水土流失。输电线路呈离散型分布，跨越不同土壤侵蚀类型区，影响水土流失的因素复杂多变，侵蚀单个面积不大但治理难度大，恢复困难［2］。由表2可知，线式工程水土流失量所占比例较大，点式工程水土流失量所占比例较小，说明输变电类建设项目的水土流失量主要来自于线路工程。

表2 4个输变电工程各工程区水土流失百分比 %

2.2.1 不同建设阶段的水土流失强度。输变电类生产建设项目建设期水土流失预测时段通常包括施工准备期、施工期及自然恢复期。为了便于说明问题，选取单个项目区中线式工程区水土流失量最大的塔基占地区分析扰动前后土壤侵蚀模数的变化，进而反映整个项目不同建设阶段水土流失强度差异。以甘孜香格里拉110 kV输变电工程项目为例，输变电类生产建设项目扰动后土壤侵蚀模数最大的建设阶段是施工期，侵蚀模数为7 029 t/(km2·a)，侵蚀级别为强度;施工准备期和自然恢复期，侵蚀模数分别为4 029、3 329 t/(km2·a)，侵蚀级别均为中度侵蚀(表3)。因此，输变电类生产建设项目水土流失重点时段为施工期，其次是施工准备期和自然恢复期。

表3 不同建设阶段扰动前后土壤侵蚀模数及强度 t/(km2·a)

施工准备期间进行变电站区、塔基区、牵张场地和临时占地的场地平整，使地表层土壤直接裸露，破坏土壤结构和原地貌，造成水土流失加剧。施工期基坑开挖、建筑物的建造、临时道路的修建、土石方开挖和挖方的临时堆放都容易导致水土流失。尤其是变电站围墙区内占地和塔基施工临时占地内的水土流失量最大。因此，施工期间的水土流失主要来源于变电站工程围墙内占地区、线路工程的塔基占地区和塔基施工临时占地区。自然恢复期各种设施已竣工运行，部分区域被建筑物占用，其余裸露土地一般都采取了工程措施和植物措施，工程建设所造成的水土流失影响将逐步减少，水土流失得到一定控制。

2.2.2 不同水土保持类型区水土流失强度不同［3］。根据自然地理条件、水土流失特点和影响因素以及可能发展的趋势，并结合土地利用、水资源的开发保护利用、水土流失潜在危险与防治、采取的措施以及农业经济发展方向，将四川省划分为5个类型区［4］，即四川盆地中度水力侵蚀区、盆周山地中强度水力侵蚀区、川西南山地强度侵蚀区、川西高山峡谷中度侵蚀区、川西北高原中轻度侵蚀区。由表4可知，输变电类生产建设项目扰动后土壤侵蚀模数最大的是甘孜香格里拉输变电项目的施工期，土壤侵蚀模数达11 000 t/(km2·a);其次是自贡琵琶和西昌盐源的施工期，土壤侵蚀模数分别为8 334、8 244 t/(km2·a);最小的是眉山的施工期，土壤侵蚀模数为6 722 t/(km2·a)。而眉山、自贡琵琶、西昌盐源和甘孜香格里拉分别属于四川盆地中度水力侵蚀区、盆周山地中强度水力侵蚀区、川西南山地强度侵蚀区和川西北高原中轻度侵蚀区。因此，在海拔越高、山越高的地区内修建输变电工程的水土流失越严重。同样，在自然恢复期内，也呈现出相同的规律。

表4 4个输变电项目扰动后土壤侵蚀模数变化 t/(km2·a)

综合分析四川省的地形地貌特点及水土保持类型区划分可知，高山地区坡度较大，植被覆盖率不高，容易引起水土流失，盆地周边因地势平坦，地表植被或人工建筑物覆盖度较高，自然状态下水土流失程度微弱;在自然恢复期内，对临时占用的场地进行复耕，由于在高海拔、高山区域内植物恢复生长周期较长，所以自然恢复期内水土流失程度相对盆地来说较大。

3 水土保持的监测

水土保持监测的目的是为了掌握项目区水土流失状况，评价工程建设对水土流失的实际影响，了解水土保持方案实施情况，以及水土保持措施实施后的合理性和实际效果，并通过政府监督和工程监理等手段，及时控制水土流失。

3.1 监测内容及方法

3.1.1 监测内容。施工准备期的监测内容包括项目区原地貌、土壤、植被状况及扰动地表面积、清表土石方量;施工期包括主体工程建设进度、工程建设扰动土地面积、水土流失量及水土流失危害、水土保持措施实施情况、拦渣率和土壤流失控制比等;水土保持设施运行初期水土流失防治效果(6项指标)、植物生长状况、水土流失状况等［5］。

3.1.2 监测方法。4个项目皆采用调查监测法，调查监测以收集资料、实地量测、巡查监测为主。

3.1.2.1 收集资料。利用相关机构监测成果;对自然条件如降雨强度、降雨量的监测，主体施工图阶段的设计资料，工程区社会经济情况等，以收集资料为主，为水土流失分析提供基础数据。

3.1.2.2 实地量测。定期对固定的监测部位进行监测，特别以平摊弃土的塔基与塔基临时占地为主，通过现场实地勘测，采用GPS定位仪，结合1∶5 000地形图、照相机、标杆、尺子等工具，按标段测定不同分区的地表扰动类型和不同类型的面积。填表记录每个扰动类型区的基本特征(特别是堆土和开挖面坡长、坡度、岩土类型)及水土保持措施(拦挡工程、土地整治等)实施情况。

3.1.2.3 巡查监测。巡查监测主要用于工程自然恢复期的水土流失量监测，以实地调查为主，定期采取线路抽样调查的方式，着重对与水土流失有关的影响因素进行调查。调查沿线工程占地的植被覆盖率、地质、流失强度及水保措施等。

3.2 监测时段 水土保持监测时段包括项目施工准备期、施工期、林草植被恢复期。工程水土保持监测从施工准备期开始至设计水平年末。

3.3 监测频率 雨季为监测重点时段，需要每月监测1次。施工准备期进行全面监测，建设期内实行定时监测，在施工期每季度监测1次。自然恢复期，林草栽种后1个月重点监测1次，随后半年内监测2次，随着林草的逐步生长发育，监测频率逐步减少，可半年监测1次。

4 结论

输变电工程的建设会引起和加剧水土流失，通过对四川省境内4个输变电工程建设所引起的水土流失情况的分析，更全面地认识输变电建设的水土流失特点。一般来说，高山地区坡度较大，植被覆盖率不高，建设过程中容易引起水土流失。输变电类生产建设项目中线路工程为水土流失的主要来源，而施工期是水土流失最为严重的时段，其次是施工准备期和自然恢复期。整个输变电项目分区中变电站工程围墙内占地区、线路工程的塔基占地区和塔基施工临时占地区是水土流失的主要来源。通过分析输变电建设项目水土流失特点，对做好输变电类生产建设项目水土流失防治工作具有重要作用。同时，由于输变电建设项目在建设期持续扰动项目区，产生的水土流失量较大，应为重点监测时段。在充分了解项目区自然条件和水土流失特点、输变电建设项目对水土流失的影响等因素的基础上，采取合理可行的监测方法，以实现客观反映建设项目水土失状况的目标。4个项目已实施的各项水土保持工程均是从各防治分区的侵蚀特点出发，有针对性地采取水土保持措施，水土保持效果明显。

［1］王飞，李锐，杨勤科.公路建设水土流失与水土保持研究［J］.公路，2003，8(2):148 －152.

［2］徐佩瑶，张凡，楚秀杰.山西省输变电工程水土流失特征［J］.安徽电气工程职业技术学院学报，2012，17(3):102－106.

［3］刘卉芳，徐永年，池春青，等.云南省输变电工程水土流失特点浅析［J］.水土保持研究，2008，15(2):133 －135.

［4］王丽槐.四川水土流失状况与类型分区［J］.四川水利，2003(2):2－6.

［5］王晖，张家其，吴宜进，等.天门220kV侨乡输变电工程水土保持监测实践［J］.中国水土保持，2014(9):62－64.