南方红壤区管道作业带土地修复探讨

孙 伟

（国家石油天然气管网集团有限公司华中分公司，湖北 武汉 430024）

随着经济发展，能源需求量急剧增大，我国石油输送工程的建设大幅度增长。管道建设会造对区域自然生态造成一定的扰动，特别会加重沿线地区的水土流失，影响区域可持续发展。因此如何做好水土流失防治工作，全面贯彻落实生态文明建设的理念成为管道建设中重要的课题之一。本文通过某大型新建石油管道项目为例，分析植物措施在南方红壤区管道作业带修复中的局限性，并提出土壤改良的建议作为探讨。

1.工程及项目区概况

该管道工程属于大型新建石油管道项目，其中敷设成品油管道278km，敷设通信光缆278km，新建线路远控截断阀室9座，共设置5座站场，新修施工便道47km，整修道路65km，新修巡检道路18km。总占地面积529.5hm2，其中永久占地10.59hm2，临时占地518.91hm2。土石方开挖总量215.55万m3，其中包括剥离表土103.66万m3，管沟及基础开挖土方量70万m3，石方量41.5万m3以及钻渣0.39万m3。

工程管道主要途径的地貌包括冲积平原区和丘陵区。冲积平原地势平缓，地形高差小于10m，坡度小于10°；丘陵区地势低缓平坦，略呈波状起伏，地形坡度小于20°。山体多呈馒头状、长垣状，山顶浑圆，山脊不明，沟谷短浅。项目区属于亚热带湿润季风气候，全年光照充足，雨量充沛，四季分明，气候温和、无霜期长、严冬较短的特征。区内多年平均气温17.2℃～17.8℃，多年平均降水量在1582.3～1631.9mm之间，多年平均蒸发量小于降水量，在955.2～1273.0mm之间，多年平均风速2.0～2.5m/s，无霜期在270～276d之间。管道沿线土壤以红壤为主。红壤的定义是在第四纪红色粘土的基础上所发育而成的地带性土壤，在项目区内其广泛分布。红壤土层深厚，土层厚度在40cm以上，呈酸性，腐殖质层薄，有机质含量较低。项目区植被类型属于亚热带常绿阔叶林，项目区林草植被覆盖率约为40.6%。松科、杉科、壳斗科、樟科、山茶科、金缕梅科、木兰科以及杜英科等乔木树种和禾本科的竹亚科是森林植被主要的分布群种。

2.项目区水土流失防治

工程在建设过程中不可避免地会破坏地表及植被，若不采取有效的防治措施，则会造成沿线严重的水土流失。经预测，本工程建设将扰动地表面积509.02hm2，损坏水土保持设施面积509.02hm2。工程建设工程总挖方量215.55万m3（包括表土103.66万m3），总填方229.55万m3（包括表土103.66 万 m3）。

从预测区域来看，管道作业带区新增水土流失量占新增水土流失总量的比例最大，为64.78%，是水土流失重点防治区，其次依次为道路工程区、穿越工程区、施工生产区、截断阀室区、站场区；从预测时段看，施工期新增水土流失量占比较大，占新增流失总量的91.89%。本工程水土流失重点时段和区域为施工期的管道作业带区。工程建设期和运行期可能造成的水土流失危害主要有以下几个方面：

2.1 对工程建设的影响

由于工程建设造成水土流失，对施工造成影响，比如：施工道路冲刷、管沟开挖土方被水冲走导致回填土不足、顶管穿越工作坑淤积等，都会严重影响施工进度、工程质量，增加因采取补救措施而产生的费用等。

2.2 对项目运行的影响

工程建设过程中，水土保持措施布设不到位会导致严重的水土流失，对管线的安全运行将会产生较大影响，输油管线受水冲刷，回填土层被水冲走，导致管道出露等对工程运行不利的事故产生。

2.3 对土地资源的破坏和影响

工程建设占用土地，对周边农业生产将造成不利影响破坏。原有地表遭到破坏，地表植被遭到损毁，土地耕作层和植被生长层受到挖损、剥离或压埋，使施工区内裸地面积急剧增加，降低了土壤抗蚀性，同时也增加水土流失量，导致周边农田作物被掩埋、沟渠水道堵塞。

本着“谁开发谁保护”、“谁造成水土流失谁负责治理”、“谁损坏水土保持功能，谁补偿”的原则，依据《中华人民共和国水土保持法》及相关法规，因地制宜地采取水土保持防治措施，使项目区新增水土流失得到有效控制。本项目管道途经区域分属水力侵蚀类型区中的南方红壤丘陵区，土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，容许土壤流失量为500t/(km2·a)。管道沿线土壤平均侵蚀模数为457t/(km2·a)。工程水土流失总量为45435t，其中新增水土流失量39342t。管道作业带区新增水土流失量占新增水土流失总量的比例最大，为64.78%，是水土流失重点防治区。因此本项目水土流失重点区域为管道作业带区。本项目主要采用撒播草籽和移栽灌木绿化作为管道作业带区水土流失防治和土地修复的措施。总绿化面积为1616.06hm2，栽植紫穗槐465136株，撒播白三叶、狗牙根(4∶6)草籽面积16.56hm2，播撒小冠花草籽面积总绿化面积为1616.06hm2。

3.土地修复存在的问题

在作业带土地修复的过程中发现，播撒的草籽和移栽的灌木不能正常生长，存活率不达50%，同时还发现存活植物发育异常缓慢。通过对存活植物的进一步观察发现其主根和侧根的根长受到抑制，根系呈褐色，根尖弯曲膨大，根系变粗变短，呈不规则的勾状，严重的根冠脱落；其次，植物地上部鲜重明显低于正常值，叶片小而发育不良，幼叶沿边缘卷曲，叶片易黄化、坏死，茎、叶和叶脉变成紫色。因此植物措施远远不能达到设计要求(图1)。

在排除人为污染的前提下，对工程沿线土壤取样化验分析发现土壤PH值普遍低于6.0，最低值甚至为4.0；同时土中交换性铝，(主要是Al3+、Al(OH)2+和Al(OH)2+)的含量大于2cmol/kg。因此，可初步判断造成工程中植物措施实施困难的因素在于土壤酸化及铝毒对植物生长的抑制作用。

图1 作业带植被修复过程

4.探讨与建议

红壤丘陵地区已成为我国水土流失程度较高的地区之一，环境日趋恶化。输油管道工程线路长、空间跨度大，施工扰动地表总面积较大，植被损坏严重，对于立地条件差的红壤丘陵地区，植被恢复尤为困难。根据第二次全国土壤普查数据显示，我国南方红壤pH处于4.5～6.0，近5年来，关于南方红壤酸化的报道日益增多。红壤酸化与铝毒伴生，进而影响植物生长，因此对土壤进行改良迫在眉睫。利用改良剂对土壤进行改良的研究可追溯至19世纪末，研究主要集中在单一改良剂（如有沸石、粉煤灰、污泥、绿肥、聚丙烯酰胺等），但其诸多负面影响问题，例如改良效果不全面等。为了进一步提升土壤改良剂的应用效果，同时最大程度降低其负面影响，近年来越来越多的研究者配合施用多种不同改良剂，但是配合施用这种方法的有效性仍是值得探讨的问题。因此需要发明适合红壤丘陵区管道作业带工程劣地修复的土壤改良剂，改良扰动红壤理化性质，缩短植被恢复周期。除此之外，红壤结构松散遇水膨胀，极易在雨水侵蚀作用下流失，从而使得植被恢复失去基质。通过纤维三维固土技术和W-OH固土技术和绿化混凝土技术有效提高土体机械性能，增强其抵抗侵蚀能力，减少甚至避免土壤基质流失，保障植被生长的立足点。