某煤层气开发建设项目水土流失分析及防治对策研究

徐海波

（沁水县水务局，山西 沁水 048200）

随着煤层气产能的不断扩大，弥补了天然气供需缺口的同时，项目建设造成当地人为水土流失，为有效防治项目实施造成的人为水土流失，煤层气开发项目均按照《水土保持法》“三同时”要求，做到了同时设计、同时施工、同时投产使用，取得了良好的防治效果，达到了预期的防治效果。但是，煤层气开发建设项目水土流失防治仍处于研究论证提高阶段［1］，现就某煤层气项目为例，分析项目特点及造成的水土流失特点，提出提高项目水土保持防治效果的对策。

1 概况

1.1 项目区概况

项目区属北方土石山区，以中山地貌和河谷平川地形地貌为主；属暖温带半湿润大陆性季风气候区，根据沁水县气象站1981—2010年气象资料显示，多年平均气温10.5℃，大于等于10℃积温3616.8℃，多年平均降水量567.8mm，降水集中在6～9月，占全年降水总量的60%以上，多年平均蒸发量1691.5mm：年平均风速2.5m/s，最大风速23m/s，主导风向西北风，大风日数123d，大风日多集中在11月至来年2月。无霜期202d，最大冻土深度57cm；项目区土壤主要有山地褐土、淋溶褐土、草甸土棕壤土、冲积土：植被类型为阔叶落叶林和针叶林混生带，建设区内林草覆盖率32.4%，本区土壤侵蚀类型属太行山山地区，水土流失类型为轻度水力侵蚀，土壤平均侵蚀模数1400t/km2·a，容许土壤流失量200t/km2·a。根据《山西省人民政府关于划分水流失重点防治区的通告》（晋政发〔1998〕42号），本项目区属山西省水土流失重点预防区。

1.2 项目水土流失概况

项目建设运行扰动地面面积722.08hm2，施工期侵蚀模数达5600～8500t/km2·a，自然恢复期侵蚀模数达2240～7080t/km2·a，可造成的水土流失量226107t，新增水土流失量170078t。

2 项目工程组成及特点

该煤层气开发项目工程由站场 （含处理厂、井场、集气站、作业基地、保障点）、管线工程（集输管线、外输管线）、供电工程（变电站、输电线路）、道路工程（进站道路、施工及检修道路）组成。从项目组成、各项工程施工工序和工程量可以看出煤层气开发项目具有以下特点［2］。

2.1 项目类型多，数量庞大

站场工程就包括了处理厂1座、井场166座（气井1341口）、集气站4座、作业基地1座、保障点2座；管线工程包括了集输管线和外输管线，集输管线又包括采气管道和集气管道，总长达557km；供电工程包括110kV变电所1座，35kV变电所3座，10kV开关站1座，110，35，10kV线路总长达314.8km；道路工程包括了进站道路、施工道路和检修道路，总长达182.4km。

2.2 项目分布范围广，占地多

项目分散在山顶、坡面、沟谷和河滩，永久占地和临时占地达722.08hm2。涉及旱地95.13hm2，林地390.18hm2，其他草地224.28hm2，裸地12.49hm2。

2.3 项目管线长，穿越工程多

该项目管线工程全长557km，管线沿途穿越公路64次、高速3次，铁路1次、河流17次和冲沟77次，穿越采用定向钻和开挖管沟地埋敷设的方式，作业宽度达8～12m。

2.4 施工道路多，边坡多

站场和管线选址大部分都在偏远山区，甚至人迹罕至之地，大多是坑洼的土石路、羊肠小道，不利于施工机械的进驻，为施工便利，缩短工期，要修筑很多临时施工道路，总长度达66km，受地形限制，修筑施工道路时会形成大量边坡，且大部分临时道路没有按照道路标准修建，坡度很大，加大了水土流失的防治难度。

2.5 时间跨度大，工期长

该项目跨5个年度，施工期长达53个月，且水保工程措施和临时措施工期几乎和主体工程同长，这就要求不能顾此失彼，要同时施工、同时验收。同时加强长期的水土流失检测，验证防治措施布设的合理性，改进和完善水土流失防治措施体系，以达到全面防治水土流失、改善当地生态环境的目的。

3 项目工程水土流失特点

通过对煤层气开发建设项目组成、特点分析，结合煤层气开发建设项目的施工工艺和产生水土流失的环节，可以得出该工程项目的水土流失的特点。

3.1 类型复杂

煤层气开发建设项目工程空间跨度大，涉及的地形地貌类型复杂。该工程穿越了河流、级阶地、中山、沟壑地貌，在基础施工开挖过程中由于开挖堆垫、采掘等活动，形成大量的人工坡面、悬空面等，破坏了岩土层原有的平衡状态，在雨季水力等因素的共同作用下，引发泻溜、崩塌、滑坡等重力侵蚀；施工过程中大量的临时性堆土，如果不采取遮盖、拦挡等措施，在雨季将会产生严重的水力侵蚀，在大风季节容易产生风蚀。

3.2 呈现点多、线长、面广、分散的特点

煤层气开发建设项目工程建设点多、线长、面广。点多主要体现在供电工程塔基基础开挖上，该工程110kV线路和35kV共65.8km，采用铁塔架设，共立塔200基，开挖基础200处。10kV线路共253km，12m水泥杆塔架设，共立杆4500杆，挖坑4500个。线长主要体现在管线工程、道路工程等建设，管线工程包括了集输管线和外输管线总长达557km，道路工程包括了进站道路、施工道路和检修道路，总长达182.4km。面广体现在站场、供电站所的建设上，包括处理厂1座、井场166座、集气站4座、作业基地1座、保障点2座，110kV变电所1座，35kV变电所3座，10kV开关站1座，面上工程建设达179处。工程建设的特点直接导致了水土流失也呈现点多、线长、面广、分散的特点。

3.3 呈现局部时段区域严重的特点

根据该项目水土保持方案报告书水土流失预测结果，发生水土流失的重点时段是施工期，其流失量占到总流失量的59.3%以上，如表1。水土流失的重点区域是管线工程和施工道路工程，其流失量占到总流失量的97%以上，如表2。因此在防治措施设计上要加强重点区域的防治工作，从边坡防护、截排水设施、临时拦挡、苫盖方面入手，并与必要的植物措施相结合，最大程度地避免水流失的发生。同时加强主体工程施工进度的紧凑安排，尽量避免雨季施工，可以有效地缩短强度流失时段。

表1 项目水土流失量汇总 单位：t

表2 项目水土流失量汇总 单位：t

4 项目水土流失防治对策研究

煤层气开发建设项目工程在严格按照主体设计和项目水土保持方案实施各项水土保持措施的同时，应着重抓好以下几项工作，才能最大限度地降低项目建设给当地造成的水土流失，更好地发挥项目水土保持措施防治效果。

4.1 搞好设计和施工，减少地面扰动，做到挖填平衡

表层土形成时间长，含水量大，富含有机质和微生物，是植物生长的必要物质基础。对蓄水保土起着不可替代的作用，但其又具有土质松软、稳定性差、变化大的特点，易受各种侵蚀，产生水土流失。对于土层较薄的北方土石山区尤为珍贵，所以在工程设计和施工中本着“少占地、少扰动”的原则，结合地形地貌尽量少占用农林地，减少对地面植物的破坏，表土剥离后专门堆放，做好临时拦挡和遮盖，临时排水和沉沙，确保表层土不流失，工程完工后及时回覆，做好绿化、植物防护、土地复垦和植被恢复。本项目的表层土剥离面积629.43万m2，表层土剥离和回覆利用量都是188.83万m3，做到了全部回覆；另外在土石方工程移挖作填时，尽量减少髙填深挖，做到挖填平衡，减少取、弃土方量，使建设引起的水土流失降到最小程度。本项目土石方总量534.62万m3，内部调配12.68万m3，实现了挖方和填方都是267.3万m3，做到了无借方、无弃方，挖填平衡。

4.2 采用定向钻穿越工艺

该项目共穿越河流17次，5次穿越杨河采用了定向钻方式，其他均采用了开挖管沟地埋敷设，边坡开挖必然加大两岸岸坡的水土流失，所以要避开丰水季节，在完成稳管工程的同时，做好浆砌石护坡护岸工程。但在此类工程中最好研究采用定向钻工艺代替管沟开挖，既能减少地面扰动，又能减少相应的水保措施。

4.3 坚持实施“三同时”措施

要把水土保持工程放在和主体工程同等重要的地位、合理安期排施工，及时分期、分批实施。在工程的设计阶段，避免迁就主体设计和补丁式水土保持措施体系，将各项水保工程和主体工程按照“三同时”的规定，同时进行施工管理，落实水保措施。因为施工期水土流失最大，要本着“保护优先，先挡后弃、及时跟进”的原则安排施工，先修筑水土保持工程防护措施或临时防护措施再进行施工，确保水土保持防治措施同主体工程同安排，及时分期、分批实施。

4.4 加强水土流失动态监测

加强水土保持监测，根据监测结果分析及时调整、改进、完善水土流失防治措施体系，使其全面发挥作用。该项目水土流失点多、线长、面广、分散，具有水土流失类型多、时间跨度大的特点。首先，必须增加监测点位、增加监测频率才能全面反映该项目的水土流失变化情况及防治效果，有效推进项目水土保持措施正常发挥作用。其次，随着工程建设施工的进行，环境条件特别是侵蚀动力条件的突发性变化和出现，建设场地的扰动侵蚀、微地形的塑造、料场的侵蚀等都会出现，并形成隐性的不稳定变化或激发不稳定事件。水土流失动态监测发现存在的问题和隐患后，应及时会同有关部门调整水土保持措施，防患于未然，避免水土流失的扩大和安全事故的发生。最后，大部分工程项目都不同程度地存在着施工过程中变更施工设计的情况，水土保持巡查人员掌握施工设计变更情况后也要及时确定水土保持措施设计变更，经批准后调整和修订水土保持施工方案。只有这样才能为专项验收、水土保持监督等提供技术资料和依据，同时确保项目水土流失防治措施体系充分发挥作用，达到全面防治水土流失、改善当地生态环境的目的。

5 结语

通过分析得出煤层气开发建设项目工程水土流失具有水土流失类型复杂、点多、线长、面广、分散及局部时段、区域严重的特点，因此，必须在前期搞好设计，减少地面扰动，做到挖填平衡；工程实施过程中把水土保持工程放在和主体工程同等重要的地位，合理安期排施工，及时分期、分批实施；尽量采用定向钻穿越工艺，同时加强水土保持监测，根据监测结果分析及时调整、改进、完善水土流失防治措施体系；最大限度地降低项目建设给当地造成的水土流失，更好地发挥项目水土保持措施防治效果。