浙江省天然气管道地质灾害类型与危害特征

李伟 李良传 袁野

摘  要：西二線南昌-上海支干线浙江段天然气管道穿越浙西中山丘陵区、浙中盆地区和浙北平原区，地形地貌复杂，不同的地形地貌又发育不同的地质灾害类型。该文首先介绍了管道沿线发育的主要地质灾害类型，并详细叙述了管道的灾害特征，最后提出了常用的风险消减措施建议。

关键词：浙江省;天然气管道;地质灾害类型;危害特征

中图分类号：P694         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）26-0043-05

Abstract： The natural gas pipeline of Nanchang-Shanghai branch line of west second line passes through Zhongshan hilly area， the middle basin area of middle Zhejiang Province and the plain area of north Zhejiang Province. The topography and physiognomy are complicated and different types of geological disasters are developed in different topography and landforms. In this paper， the main types of geological hazards along the pipeline are introduced， and the hazard characteristics of the pipeline are described in detail. Finally， the corresponding risk reduction measures are put forward.

Keywords： Zhejiang Province; natural gas pipeline; geological hazard type; hazard characteristics

1 概述

随着我国经济高速发展，能源需求迅速增长，预计至2020年底，以西气东输项目为标志的天然气管道累计投产管道里程约10.4万km，源源不断将西部资源送往东部，对地区经济的发展做出重大贡献[1-2]。但由于外部环境改变和人类工程活动的增加，特别是基建开挖等对地形地貌改变较大，诱发管道周边较多地质灾害发生，对管道安全带来严峻考验[3]。

本文以西气东输浙江管理处天然气管道地质灾害排查项目为依托，通过调查管道沿线一定范围内地形地貌、地质条件、分析已发生地质灾害的成因为基础，查明地质灾害隐患类型及对管道的危害特征，提出防治措施，进一步提高管道安全运营保障程度。

2 管道地质概况及地灾类型

2.1 管道地质概况

西气东输天然气管道西二线南昌-上海支干线浙江段，由衢州常山县进入浙江境内，经衢州、龙游、金华、义乌、诸暨、萧山，穿过钱塘江，经嘉兴在平湖进入上海市，总长约446.1公里。管道穿越区地形地貌主要为浙西中山丘陵区、浙中盆地和浙北平原区（图1），地形地貌复杂，不同的地形地貌又发育不同的地质灾害类型。中山丘陵区主要发育滑坡、崩塌、不稳定斜坡及水毁等灾害;盆地及平原区主要发育水毁、崩塌及不稳定斜坡等灾害。

自常山县起点至萧山一带出露的地层为中元古界变质岩系、中生界上侏罗统火山岩、中生界下白垩统“红层”沉积岩。平原区浅部以全新世早中期海相淤泥质粉质粘土和粉质粘土为主。第四系则主要分布于山前及沟谷地段。

2.2 地质灾害类型

本次调查可能对管线及其附属设施构成一定影响和威胁的各类灾害点共计14处，主要为河沟道水毁灾害、工程活动，其次为台田地水毁、坡面水毁、崩塌（危岩体），共计5类灾害。其中河沟道水毁点9处、工程活动（占压）2处、台田地水毁1处、坡面水毁1处、崩塌隐患点1处（表1、图2）。

3 地质灾害对管道的危害特征

管道沿线地质灾害种类多，危害大，基本特征主要为灾害的多样性，分布的不均匀性及事故后果的严重性。

3.1 崩塌对管道的危害特征

崩塌对管道的危害主要表现在对管道的牵扯、冲击和压覆破坏。

3.1.1 牵扯、冲击管道

管道铺设于较松散的岩土体内，岩土体边缘被开挖，形成高陡边坡，受大气降水、风化等因素影响，边坡有发生崩塌的危险。若边坡发生崩塌，将使管道裸露并被碎石冲击，产生破裂风险（图3、图4）。如郑家坞崩塌隐患点，坡面高差约12m，长度约50m，斜坡坡度50°-82°，坡面及坡顶植被不发育，坡面上覆含碎石粉质粘土，管道沿坡敷设，距边坡边缘3m，埋深约3m，坡面风化严重，见有大量裂隙。靠近坡顶局部见有崩滑的痕迹。

3.1.2 压覆管道

管道铺设在陡崖脚下崩塌隐患区下方，若发生崩塌后，崩塌体坠落冲砸管道，可能造成管道压覆甚至变形，对管道安全造成影响。

3.1.3 成因及影响因素

崩塌灾害的主要成因及影响因素有两个方面：（1）人类工程活动：主要表现为人工切坡改变斜坡的应力平衡状态，从而使斜坡失稳进而发生变动。（2）降雨：大多数灾害的发生与降雨有密切关系，连绵降雨使岩土体含水量处于饱和，增加了岩土体的下滑力，降低了软弱结构面的抗剪强度，减少了滑动面的内摩擦力，从而引起岩土体滑动。

3.2 坡面水毁对管道的危害特征

3.2.1 危害特征

坡面水毁主要发育在斜坡坡脚处或由松散岩组组成的坡面上，方式主要以冲毁管道盖土、管道护墙、挡土墙及回填土，使管道露管、架空等。如樊村花坟坞水库坡面水毁点，属低丘陵地貌，出露地层为残坡积层，含碎石粘性土，厚约2-3m，地势西高东低，地形起伏较大。灾害点与管道的空间关系为垂直，影响管道长度约10m，管道走向135°，埋深1.5m。管道东侧为水库，坡面坡脚处发育一水毁冲沟，冲沟方向45°，长5m，宽3m，深1.2m，冲沟边缘未设防护。若持续降雨或暴雨情况下，持续冲刷坡面将导致冲沟加大，直至暴露管道，威胁管道安全。

3.2.2 成因及影响因素

成因：（1）地表覆盖层松散，主要为碎石粘性土，抗冲蚀性较差，由于持续降雨或暴雨情况下，易发生水毁灾害;（2）该处坡面水毁位于水库边缘，地势较低，东边地势较高，周边降雨由此处流入水库，增加了坡面冲沟出现的可能。

影响因素：（1）降雨：连绵降雨致使水量增加，流速变大，增加了流水的冲刷能力。（2）地层岩性：近地表岩性主要为碎石粘土，凝聚力不强，易受冲刷。（3）地形地貌：坡面坡度较大，使得流水流速较快，增加了对坡面的冲刷力度。

3.3 河沟道水毁对管道的危害特征

3.3.1 危害特征

主要分布在管道沿途穿越的河流及沟谷地带，方式主要为对管道上、下游河床冲刷、下切及河岸凹部的侧向冲刷。危害表现为在水流冲刷下使管道露管、漂管，冲刷河床使管道架空。如王沙溪河沟道水毁点，属于水流侵蚀堆积地貌，出露地层为残坡积层，含碎石粘性土，厚约2-3m，管道穿过河流，走向40°，埋深约1.5m，河道坡度为5～10°。冲刷点与管道的空间关系为斜交，影响管道长度约40m，河内管道上方上层盖土经河水冲刷形成冲坑，冲坑长约3m，宽约2m，深1.0m，位于管道南侧1m处。

3.3.2 成因及影响因素

成因：（1）在河流拐弯处，由于河水流向发生改变，水流冲刷河床及外侧河岸，此时管道穿越，则管道上方盖土受到冲刷。（2）人为在河中下游堆积泥沙等障碍物，导致河水冲击障碍物后回流冲刷河床，使管道出露。（3）上游持续发生降雨，使河水水位上涨，流速增大，裹挟岩石、泥沙等对河床造成冲击。

影响因素：（1）人类工程活动：主要表现为人为在管道上、下游挖沙、取土或设置障碍物等，使河水改变流向或流速，甚至引起反向冲刷。（2）降雨：连绵降雨使河水水位上涨，水量增加，流速变大，增加了河水的冲刷能力。（3）地形地貌：河流坡度较大，使得河水流速较快，增加了对河床的冲刷力度。

3.4 台田地水毁对管道的危害特征

3.4.1 危害特征

主要发生于平原地貌区，地势平坦但较低洼，周边主要为耕地，地层为冲积层粘性土。管道或阀室旁小溪为间歇性沟溪，水位受大气降雨及上游来水影响较明显，沟溪间见有水流冲刷现象。在汛期或暴雨期间，水位上涨明显，由于地势较低，在汛期或上游来水时，易造成管道、阀室受淹，威胁管线电缆及阀室内其余电子设备安全。

3.4.2 成因及影响因素

成因：主要由于该地区地势较低，汛期或上游来水时，易产生洪涝地质灾害;影响因素：（1）降雨：降雨使水位上涨，淹没管道及阀室，影响管道安全。（2）地形地貌：由于地势较低，且处于河流不远处 ，致使降雨时易受灾。

3.5 工程活动对管道的危害特征

3.5.1 危害特征

主要表现为在管道上方增加荷载或开挖土方，致使管道承压或者露管的行为。如上田畈村工程活动点，由于村里扩建，致使管道上方土地被整修成道路，且每日有矿山上重型卡车经过，使管道受压，威胁管道安全。

3.5.2 成因及影响因素

成因：村里改建扩宽道路，致使道路扩宽到管道上方;影响因素：人类工程活动致使管道承压，影响管道安全。

4 油气管道危害的消减措施

根据多年经验总结，我国已经在保护油气管道方面取得了大量成功的经验。从目前具体的应用情况来看，常用的措施有巡查、监测和工程治理。这些措施的应用，可以实现油气管道灾害的有效消减。

4.1 巡查

巡查针对的是活动不明显或仅有发展趋势的致灾体[4]，例如不稳定斜坡和有崩塌隐患的危岩体。主要观察地表是否存在裂缝、涌水等各种不良情况，对裂缝的性质、宽度、深度情况及涌水的位置、水量进行详细查看;对危岩体要注意是否在持续松动及是否有新的崩塌块体出现。

4.2 监测

监测的主要内容为监测致灾体的变形、破坏信息和诱发因素的动态信息。崩塌、滑坡主要监测地表变形特征、深部位移变形特征及地下水动态特征。泥石流则监测孔隙水压力变化、降雨量变化、岩土体位移、速度变化等方法。

4.3 工程治理

当人为或自然改变了坡体几何形态，造成局部应力集中，进而坡体失稳，且通过排水等措施无法彻底稳固时，常采用工程治理措施进行整治。

对于不同的管道地质灾害，工程治理的方式也不同。對滑坡、泥石流常用的治理措施有排水沟（图14）、挡墙（图15）、抗滑桩等。对崩塌危岩体常采用清除、支撑、锚固（图16）等。对水毁灾害常采用挡墙、护岸、截水墙、地下防冲墙等。可以有效控制岩土体的失稳发展[5]。

5 结束语

浙江省内油气管道沿线地貌复杂，地质灾害类型多，范围大，分布广，给安全运营带来安全隐患。本文通过工程实例论述浙江省油气管道沿线地质灾害类型、危害特征，并提出了风险消减措施，以期为相关人员提供更多借鉴。

参考文献：

[1]《天然气发展“十三五”规划》发改能源[2016]2743号[Z].

[2]高鹏，高振宇，等.2017年中国油气管道行业发展及展望[J].国际石油经济，2018，3：21-27.

[3]刘晓娟，袁莉，等.地质灾害对油气管道的危害及风险消减措施[J].四川地质学报，2018，38（3）：488-492.

[4]陈大中.中缅油气管道沿线地质灾害风险消减规划[J].化工管理，2017（34）：103-104.

[5]帅健，王晓霖，左尚志.地质灾害作用下管道的破坏行为与防护对策[J].焊管，2008（05）：9-15+93.