湖北省输变电工程水土流失特征研究

蔡 萱，石剑波，张 莹，王秋霞，张 歆，赵俊华，李依潺

(1.国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，湖北 武汉 430071；2. 长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站，湖北 武汉 430071)

近年来诸多高电压等级电网的建设呈现急速发展的态势。而输变电站工程建设的同时，也在一定程度上扰动地表，破坏植被，加快水土流失速率[1-2]。与公路、铁路、管道等线型建设项目不同，输变电项目工程具有投资时间长、建设周期长、技术要求高、不可控因素多、总体水土流失强度较小、局部点状水土流失强烈的特点[3-5]。其产生的大量散点状塔基站场和放线状施工便道对项目区周边生态环境造成了极大破坏[6]。

输变电类项目水土流失特点的研究较多，张贞等以康定500 kV输变站工程为例，阐述了输变电站工程水土流失成因和特点[7]；杨文姬等从华北地区实际情况出发提出输变电工程建设中水土流失特点及配套防治措施[8]；彭瑶等对江苏省典型输变电类开发建设项目进行系统分析，得出影响输变电类项目水土流失的主要环境因素，明确了该类项目水土流失防治分区与水土流失分布情况[9]；史小栋等以四川省500kV输变电工程为例，比较得出建设施工期和运行期水土流失防治责任范围面积分别占方案报告书的50%～70%和30%～50%[10-11]；孙中峰、蔡建勤等以山西省为例探讨了黄土区输变电线路工程水土流失特点，认为黄土区施工道路水土流失量占总体流失量的40%～70%[12]。目前，大多数研究均侧重于水土流失量的差异比较，未能全面考虑水土流失强度的不均衡性和环境影响因素，更没能反映出区域水土流失特点[13-16]。因此，分析不同项目分区水土流失强度，对于揭示输变电类工程水土流失特点具有重要的理论和实践意义。本文以湖北省近年典型输变电类工程为研究对象，查阅相关期刊论文、规划调查报告、水土保持监测报告，收集水土保持项目分区、水土流失量、时间等数据。通过统计分析明确湖北省输变电类工程各项目分区水土流失特点。

1 研究区概况

按全国土壤侵蚀类型区的划分，湖北位于西南紫色土区和南方红壤区，各地区地质、地形、土壤、植被类型等自然条件差异极大，土壤侵蚀类型极为复杂。湖北省土壤侵蚀的类型以水力侵蚀为主，主要有面蚀和沟蚀。根据湖北省2015年水土流失遥感调查成果，湖北省共有土壤侵蚀面积35 517.50 km2，占全省总面积的19.10%。其中轻度18 542.00 km2，占总侵蚀面积的52.21%；中度12 327.27 km2，占总侵蚀面积的34.71%；强烈3 185.95 km2，占总侵蚀面积的8.97%；极强烈1 149.64 km2，占总侵蚀面积的3.24%，剧烈312.64 km2，占总侵蚀面积的0.88%。

2 结果和讨论

2.1 输变电工程各项目分区水土流失防治责任范围变化率

水土流失防治责任范围是指生产建设单位和个人对其开发建设行为可能造成水土流失且必须采取有效措施进行预防和治理的范围。其大小直接关系到建设单位责任区的范围和投资大小[17-19]。工程施工过程中，随着项目进展的不断深入，因实际占压、扰动范围发生变化，水土流失防治责任范围也会发生一定的变化。本文对湖北省近年典型输变电项目相关数据进行统计分析，结果表明：输变电类工程水土流失防治责任范围与批复的方案报告书相比，面积均减小。可能由于方案报告书均在主体可研阶段编制，随着主体工程设计的不断深入，输变电工程线路逐步优化后长度变短，工程主要在建设区范围内进行，基本对方案报告书中划定的直接影响区未造成扰动的原因。也可能由于在工程建设过程中，建设单位的日常检查管理和措施落实较为规范，施工单位做到了文明施工，施工期间各项施工活动严格控制在征地范围内，基本没有对施工区域以外造成水土流失危害的原因，故直接影响区减少，防治责任范围减小。

由实际防治责任范围和方案设计中相关数据得出各输变电类项目水土流失防治责任范围变化率，如表1。各输变电类项目水土流失防治责任范围变化率在18.50%～36.59%之间，平均变化率为26.06%。各工程项目分区中，站外供排水系统的防治责任范围变化率最高，为46.32%，其次为进站道路和塔基区，而站区变化率最小为12.58%。这可能由于随着主体工程设计深度深入，在施工过程中站外供排水管线的征地严格控制在红线范围内，对周边的影响较小，而输变电线路长度较可研阶段优化变短，塔基数量减少，塔基永久占地面积减少，防治责任范围面积变化率较大。因此，在今后编制同类水土保持方案报告书时，应综合考虑水土流失防治责任范围的变化率，对各项目分区水土流失防治责任范围进行更合理的估列。

2.2 输变电工程各项目分区水土流失特征

为更好的反映输变电工程各项目分区水土流失特征，本文对所选样本工程各项目分区水土流失量进行统计分析，如图2。同一项目分区，各工程水土流失量所占比例差异明显，各项目分区中，站区和塔基区占总水土流失量的比例较高，站区占总水土流失量的40%以上，水土流失量最多，其次为塔基区。这可能由于在基础开挖、临时堆土和土方回填阶段，施工扰动和破坏面积比较大，站区和塔基区立地条件改变，土体结构被破坏，土壤抗侵蚀能力降低，土壤流失量较大。因此，站区和塔基区在施工前应剥离表土，集中堆放于临时施工区内，并采取临时拦挡和排水等防护措施，施工过程中，应在边坡处布设护坡，坡脚处修建挡墙，坡顶设截水沟，在斜坡上修建排水工程；施工结束后，对施工迹地进行土地整治、覆土后，铺草皮绿化或复垦。

为更好地反映所选样本项目水土流失强度的不均衡性，本文对样本工程不同项目分区进行土壤侵蚀模数统计，进而反映整个工程不同项目分区的水土流失强度差异，统计结果及强度分级见表2。输变电类项目扰动后土壤侵蚀模数均较高，侵蚀级别均在中度及以上。侵蚀模数最大的分区为站区和塔基区且显著高于其他分区，每年平均土壤流失厚度达3.86 mm，侵蚀级别为强烈；扰动后土壤侵蚀模数最小的为施工便道，每年平均土壤流失厚度达2.14 mm，侵蚀级别为中度。因此，应加强对输变电类工程站区和塔基区水土流失重点监测和防治。

表1 各项目水土流失防治责任范围变化率 %

图2 各项目分区占总流失量的百分比

项目分区土壤侵蚀模数/(t·km-2·年-1)最小值最大值平均值土壤侵蚀强度分级侵蚀模数分级标准/(t·km-2·年-1)平均流失厚度/(mm·年-1)侵蚀级别站区4 5436 2435 292.00a5 000^8 0003.86强烈侵蚀塔基区4 6155 9845 186.33a5 000^8 0003.79强烈侵蚀站外供排水系统3 4855 2674 196.67b2 500^5 0003.06中度侵蚀施工场地2 5964 1563 467.33c2 500^5 0002.53中度侵蚀牵张场区2 7503 5493 095.33c2 500^5 0002.26中度侵蚀进站道路1 2584 2133 035.33c2 500^5 0002.22中度侵蚀施工便道2 6803 5982 927.00c2 500^5 0002.14中度侵蚀

注：数据采用Duncan检验，不同字母代表差异显著(P<0.05)。

2.3 类比同类输变电站项目水土流失特点

输变电线路呈离散型分布，跨越不同土壤侵蚀类型区，其环境影响因素较多，包括降雨、植被覆盖率、地形地貌和地质条件等。综合考虑各环境因素，选取江苏省和四川省同类输变电类工程建立相关数据库，类比分析湖北省、江苏省和四川省同类输变电站工程不同项目分区的水土流失特征和土壤侵蚀强度。三省的影响因素参数值见表3。四川省、江苏省和湖北省年均降雨量和植被覆盖率差异不显著，在1 000～1 500 mm之间，江苏省植被覆盖率较低为26%，四川省最高为35%，而地形地貌差异较大，四川省以山地丘陵为主，江苏省平原占总面积的85.7%，湖北省以山地为主，地势起伏较大。

表3 三省输变电工程水土流失影响因素参数值

注：地形地貌数据来源百度百科；年均降雨量数据来源各省气象局网站；植被覆盖率来源林业志。数据采用Duncan检验，不同字母代表差异显著(P<0.05)。

三省输变电类工程不同项目分区土壤侵蚀模数见图3。四川省输变电类工程项目分区中塔基区土壤侵蚀模数最大，其次为施工便道，江苏省输变电类工程项目分区中塔基区和进站道路侵蚀模数最大，而湖北省输变电类工程项目分区中站区和塔基区侵蚀模数最大，三省输变电类工程项目分区中塔基区侵蚀模数均是最高的。因此，要加强塔基区水土流失监测和防护。三省输变电类工程侵蚀模数差异明显，四川省输变电类工程土壤侵蚀模数最大，其次为江苏省，湖北省输变电类土壤侵蚀模数最小。地形地貌较复杂的条件下湖北省输变电类工程各项目分区侵蚀模数相对较小的原因可能是湖北省对输变电类工程水土流失监测和防治的标准和要求较高，水土保持防治措施严格按照了水土保持方案实施。

通过SPSS18.0对三省近年输变电工程土壤侵蚀模数与各因素参数进行相关性分析。如表4。年均降雨量对三省各项目分区的土壤侵蚀模数无显著影响，植被覆盖率与四川省塔基区、江苏和湖北省施工场地土壤侵蚀模数呈显著负相关。山地对输变电工程各项目分区土壤侵蚀模数呈显著正相关，与输变电工程塔基区呈极显著正相关，丘陵对三省各项目分区均呈显著相关。由此可知，地形地貌对输变电各项目分区水土流失的影响较大。

3 结 语

各输变电类项目水土流失防治责任范围平均变化率为26.06%。站外供排水系统的防治责任范围变化率最高，为46.32%，其次为进站道路和塔基区，而站区变化率最小为12.58%。因此，在今后编制同类水土保持方案报告书时，应综合考虑水土流失防治责任范围的变化率，对各项目分区水土流失防治责任范围进行更合理的估列。

图3 三省输变电类工程不同项目分区土壤侵蚀模数对比

省份项目分区地形地貌/%山地丘陵平原高原年均降雨量/mm植被覆盖率/%四川省站区0.905*0.860*-0.6190.6200.620-0.880进站道路0.903*0.871*-0.6550.6840.584-0.809站外供排水系统0.875*0.896*-0.7550.7560.446-0.880施工场地0.825*0.893*-0.7630.6410.441-0.884塔基区0.931**0.893*-0.7570.7500.450-0.886*牵张场区0.905*0.820*-0.5310.7020.702-0.827施工便道0.925*0.894*-0.7580.7760.446-0.883江苏省站区-0.884*-0.757-0.468-0.805进站道路-0.883*-0.781-0.436-0.805站外供排水系统-0.894*-0.777-0.417-0.880施工场地-0.891*-0.725-0.492-0.889*塔基区-0.895*-0.770-0.427-0.881牵张场区-0.882*-0.804-0.400-0.801施工便道-0.881*-0.811-0.387-0.899*湖北省站区0.921**0.897*-0.789-0.391-0.869进站道路0.896*0.897*-0.769-0.425-0.876站外供排水系统0.827*0.895*-0.787-0.398-0.873施工场地0.843*0.884*-0.797-0.406-0.898*塔基区0.928**0.889*-0.804-0.381-0.882牵张场区0.913*0.899*-0.793-0.376-0.861施工便道0.845*0.897*-0.771-0.503-0.874

注：*在0.05水平(双侧)上显著相关；**在 0.01水平(双侧)上极显著相关。

湖北省输变电类项目扰动后土壤侵蚀模数均较高，侵蚀级别均在中度及以上。侵蚀模数最大的防治分区为站区和塔基区且显著高于其他分区。今后应加强对输变电类工程站区和塔基区水土流失重点监测和防治。

影响输变电类项目水土流失的环境因素较多。其中，山地丘陵地貌对湖北输变电工程水土流失影响较显著。针对输变电类工程，各省应提高对水土流失监测和防治的标准和要求，水土保持防治措施应严格按照水土保持方案实施。