浙江省山地丘陵区输变电工程水土保持措施设计探讨

徐庭馨　孙一杰　程岚　郑钧潆

［关键词］ 输变电工程；水土流失；措施；山地丘陵区；浙江省

［摘 要］ 输变电工程具有空间跨度大、线路长、扰动点分散、项目区地貌类型多样等特点，特别是在山地丘陵区，输变电工程建设会造成地表土壤结构和植被的严重破坏，急剧增加水土流失。本研究从选址选线、塔基设计、不落地放线技术等主体设计和水土保持工程、植物、临时措施设计两方面，探讨浙江省山地丘陵区输变电工程的水土保持设计，并选取4个具有代表性的山地丘陵区输变电工程，分析采取水土保持措施后水土流失防治效果，以期为类似工程的水土流失防治工作提供借鉴。

［中图分类号］ S157.2［文献标识码］ A［文章编号］ 1000－0941（2023）07－0056－04

为落实国家“双碳”目标，以更加绿色、安全、高效的方式满足能源需求，浙江省持续推进能源工程建设。其中，浙江省全力推动电网规模保持持续快速增长，“十三五”期间，110 kV及以上变电容量与线路总规模相较于“十二五”末期分别增长了35%和22%。然而，大規模的输变电工程建设也带来了一系列生态环境问题。输变电工程具有空间跨度大、线路长、扰动点分散、项目区地貌类型多样等特点，其产生的水土流失具有历时短、总体水土流失强度较小、局部点状水土流失强烈等特点[1]。特别是在山地丘陵区，地形复杂，植被覆盖度较高，输变电工程施工中的“挖、填、弃、平”等活动以及人抬道路、牵张场等建设活动会造成地表土壤结构和植被遭到严重破坏，土壤理化性质发生改变，土壤抗蚀性大幅下降，导致水土流失急剧增加。山地丘陵区输变电工程建设所产生的水土流失强度通常是自然侵蚀强度的3～8倍[2]。本研究从主体设计和水土保持措施设计两方面，探讨浙江省山地丘陵区输变电工程的水土保持设计，依据地形特点，探讨平地塔基、山顶塔基、山脊塔基和山坡塔基的不同防护措施设计，并选取浙西南网架优化加强工程、温州三澳核电500 kV送出工程、金华潘村500 kV输变电工程、绍兴中北部电网优化工程4个具有代表性的山地丘陵区输变电工程，分析采取水土保持措施后水土流失防治效果，以期为类似地形区输变电工程的水土流失防治工作提供借鉴。

1 主体设计中的水土保持设计

1.1 选址选线

输变电工程的选址选线应避开泥石流易发区、崩塌滑坡危险区，以及易引起严重水土流失和生态恶化的区域；避开固定半固定沙丘区、永久基本农田、河流两岸、湖泊和水库周边的植物保护带、风景名胜区、生态公益林等生态脆弱区和敏感区；避开重要江河湖泊、水功能一级区的保护区和保留区；不占用全国水土保持监测网络中的水土保持监测站点、重要试验区和水土保持长期定位观测站。

1.2 塔基设计及施工

山地丘陵区输变电工程塔基设计应采用全方位高低腿设计。全方位高低腿设计采用高低柱基础设计，各腿之间的高差一般为1.5 m，可以最大限度减少基面占地面积以及塔基施工的挖填方量。在经过林区时采取高杆塔跨越措施，减少对林区树木的砍伐。施工产生的裸露面采用临时拦挡等防护措施，同时采用塔基平铺或填筑的方式消纳余方。

表1为通过资料收集得到的5种常见塔基基础形式的挖填方量。人工挖孔桩基础适用于山地的所有塔形，相比于掏挖基础，它考虑了孔壁的摩阻力，通常在桩端扩大，要求桩径比大于4，抗拔和下压承载力较大；岩石嵌固基础的混凝土量和耗钢量是所有基础形式中最低的，也是最环保的一种基础形式，但它对地质条件要求比较高；岩石锚杆基础是将水泥砂浆或细石混凝土和锚筋灌注于钻凿成型的岩孔内的锚桩或墩基础，分为直锚式和承台式（群锚式）两种，主要用于中-微风化的硬质岩石地基；灌注桩基础从上到下由直柱、承台和钻孔灌注桩构成，直柱和承台均为方形，承台下部的钻孔灌注桩直径约1.0 m，埋深约27 m，更适用于平地塔基；板式基础从上到下由直柱和底板构成，底板为正方形，属于大开挖形式。建议山地丘陵区输变电工程塔基基础形式使用挖填方量较小的人工挖孔桩基础、岩石嵌固基础和岩石锚杆基础。

1.3 不落地放线技术

传统的人工放线技术在架设牵引线时采用人工或牲畜运输牵引线，需要沿途砍伐阻碍行进的植物，以形成人抬道路，会产生较大的地表扰动，且严重破坏植被。随着新技术的发展，无人机和直升机放线技术在输变电工程放线施工中得到了广泛运用。无人机放线技术是在无人机上挂上一级牵引绳，将无人机机头对准将要抛线的目标塔后打杆前进，到达目标塔上空后再前进30～50 m后抛线。直升机放线技术是在直升机机身下悬挂平衡重物，将导引绳连接其上，在地面展放机械的配合下飞过塔位，由塔上人员配合或机上操作人员借助导杆将导引绳放入放线滑车内，再利用导引绳张力展放牵引绳，最后用牵引绳牵放导线；适用于穿越林地、山区、江河跨越段等，可避免或减少砍伐植被、封江断航等代价高昂的作业。不落地放线技术具有工作效率高、运输距离远的特点，可最大程度减少架线作业对地表的扰动和对植被的破坏，有效减少水土流失[3]。

2 水土保持措施设计

2.1 工程措施

2.1.1 表土剥离

在塔基开挖前，应先对塔基基础开挖区、堆渣区、施工扰动作业区等进行表土剥离，剥离的表土均装入编织袋并堆置于塔基区的下边界，可以临时拦挡塔基和挡土墙开挖产生的土石方。依据地形特点，输变电工程塔基可分为平地塔基和山地塔基，其中山地塔基可分为山顶塔基、山脊塔基和山坡塔基，山坡塔基又分为8°～≤15°山坡塔基和15°～≤25°山坡塔基（无＞25°塔基）。塔基区表土剥离厚度依据塔基类型和区域实际情况来确定，通常平地塔基表土剥离厚度约25 cm，山顶和山脊塔基表土剥离厚度约20 cm，8°～≤15°山坡塔基表土剥离厚度约15 cm，15°～≤25°山坡塔基表土剥离厚度约10 cm。

2.1.2 拦 渣

部分山地塔基施工平台开挖会破坏塔基区山体的稳定平衡状态，塔基开挖产生的余方应堆置在塔基区内，堆放高度为30～50 cm，依据塔基区地形地貌特点及填筑高度，在塔基周围设置挡墙用于稳定塔基边坡，并起到拦渣作用。挡墙通常采用重力式挡土墙，墙体断面尺寸依据地形和工程特点来确定，墙身采用浆砌石或混凝土进行砌筑。

2.1.3 防洪排导

为防止上游坡面径流对基面的冲刷影响，塔基选址应在受冲刷影响小的区域，在距离山坡塔基大于5 m的迎水侧设置环状截水沟，用于拦截和排出汇集的上游地表水，截水沟采用浆砌石砌筑沟壁，末端接入塔基周边沟渠。降基挖方的基面要预留内高外低的排水坡度，使基面雨水顺利地从塔位排出，坡比一般为0.5%～1.0%；高低腿塔基的挖方基面要预留内低外高的排水坡度，使基面雨水顺利从塔位排出，避免径流直冲两腿间有高差的陡坎。在山地丘陵区塔基施工过程中，若遇到岩石风化和水流冲刷比较严重的塔位，则基面表层需要用混凝土作护面；若塔位挖方后的放坡面和高低腿间的坡面有岩石剥落或风化物坍塌，则基面表层需要采用水泥砂浆或细石混凝土作护面，护面依据基面排水坡度设置为斜面，以利于基面排水。

2.1.4 土地整治

在工程施工结束后，应对牵张场、拆迁迹地等进行土地整治。牵张场具有地势平缓、交通条件良好、使用时间短（一般为10～20 d）等特点，可通过铺设钢板的方式避免土石方挖填，减少水土流失。在牵张场使用结束后，应对其占用的耕地、林地、园地进行全面整地，恢复原土地利用类型。拆迁迹地主要是工程线路走廊区涉及的居住用地，输电线路架设前应先对输电线路廊道内的建筑物进行拆除，建筑垃圾应运送至当地环境主管部门指定的位置，或交由当地建筑垃圾处理机构进行处理，在施工结束后进行场地平整并实施区域绿化。

2.2 植物措施

结合塔基沿线地形、气候、土壤等条件，选择适生的树草种，栽植树木或撒播草种用于恢复区域植被，并使植被与原有景观相协调。在选择主要通道可视范围内的树草种时，还要考虑其生长速度和观赏性，尽量选择生长速度快、观赏效果好的植被种类，由于高大乔木会对杆塔和线路产生不利影响，因此应避免选择高大乔木。建议在塔基区内采用撒播草籽的方法、塔基区外采用栽植灌木的方法恢复植被。因在输变电工程投入使用后需要对塔基作不定期的維护检修，人抬道路将受到扰动，加剧植被自然恢复的难度，故建议在人抬道路采用混播黑麦草、狗牙根、白三叶草种的方式恢复植被。

2.3 临时措施

位于生态敏感区或坡度较陡的塔基，施工期间应在塔基坡脚填土编织袋外侧设置拦渣栅栏进行临时拦挡。拦渣栅栏作为简易的拦挡设施，工艺简单，拦挡效果好，设置时先在塔基施工平台填筑一侧、施工平台内侧装入一排钢管或木桩，然后使用铅丝捆绑编织好的植物枝条栅栏，也可利用塔基坡脚现有乔灌木的主干代替钢管和木桩，拦渣栅栏地面以上高度约1.5 m，地下深度不小于50 cm，需要在塔基施工平台修建前完成设置。此外，塔基区基础开挖临时堆置的土石方应采用彩色布进行苫盖，以减少降雨对堆土的冲刷，避免产生水土流失。

3 不同坡度塔基的水土保持措施设计

表2总结了平地塔基、山顶塔基、山脊塔基、8°～≤15°山坡塔基和15°～≤25°山坡塔基的水土保持措施设计。山顶和山脊塔基实施的水土保持措施依次为剥离表土并进行临时防护、设置填土编织袋进行临时围栏、余方堆置区域修建挡墙、实施植物措施；山坡塔基实施的水土保持措施依次为剥离表土并进行临时防护、设置填土编织袋和拦渣栅栏进行临时围挡、上游修建截水沟、下游设置浆砌石挡墙、实施植物措施。图1、图2、图3分别为平地塔基、山顶和山脊塔基、山坡塔基的水土保持措施设计示意图。

4 水土保持措施实施效果

选取浙江省4个具有代表性的山地丘陵区输变电工程（浙西南网架优化加强工程、温州三澳核电500 kV送出工程、金华潘村500 kV输变电工程、绍兴中北部电网优化工程），总结4个工程的预测水土流失量和施工期水土流失量，分析水土保持措施的实施效果，见表3。由表3可知，4个输变电工程在采取水土保持措施后，减少的水土流失量分别占治理前预测水土流失量的64.48%、84.42%、88.26%、81.22%，除浙西南网架优化加强工程外，其他3个输变电工程减少水土流失量的比例均达80%以上，表明水土保持措施在有效减少水土流失方面取得了较好的效果。而浙西南网架优化加强工程由于线路较长、涉及多个敏感区、沿线地形复杂，水土流失具有不确定性、不可预测性和潜在危害性，因此水土流失减少量相对较少。

5 结束语

输变电工程水土保持措施设计在传统的水土保持措施基础上，在架线技术、塔基设计等方面进行了完善和优化。塔基采用全方位高低腿设计，并在林区采用加高杆跨越措施，减少对地表和植被的破坏；塔基基础采用土石方挖填量较少的人工挖孔桩基础、岩石嵌固基础和岩石锚杆基础；创新使用不落地放线技术，最大程度减少架线作业对地表的扰动和对植被的破坏。此外，依据平地、山顶、山脊、山坡塔基的地形特点，构建适应其地形条件的工程、植物、临时措施，严格控制扰动地表和损害植被的范围，提高防护措施标准，取得了较好的水土流失防治效果。

[参考文献]

[1] 马士新，毕超，徐化东，等.110 kV架空输电线路水土保持措施体系配置研究[J].水土保持通报，2010，30（6）：162-165.

[2] 水利部，中国科学院，中国工程院.中国水土流失防治与生态安全：水土流失数据卷[M].北京：科学出版社，2010：38-52.

[3] 孙中峰，杨文姬，宋康.输变电工程建设低扰动水土保持技术研究：以山西省输变电工程为例[J].水土保持研究， 2014，21（3）：62-67.

收稿日期： 2022-12-26

作者简介： 徐庭馨（1989—），女，浙江杭州人，工程师，学士，主要从事水土流失基础理论研究和水土保持规划设计工作。

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（责任编辑 李佳星）