关于石油管道工程水土保持调查及方案设计

论文导读：
摘 要：随着石油、天然气的开发和国外原油、天然气的输入，输油工程建设增加。本文以忠县-武汉输油管道为例，对管道工程的水土保持预测采用了分段预测的策略；并针对管道工程的特点提出了水土保持防治措施。
关键词：石油管道 水土保持 防治方案
截至2013年10月，我国已建成天然油气管道8万公里，原油管道2.6万公里，成品油管道2万公里，形成了横跨东西、纵贯南北、连通海外的油气管网格局，成为推动中国经济发展和造福民生的能源动脉。然而管道的敷设扰动、施工车辆、机具的使用破坏了地形地貌，造成管道沿线土壤的裸露，并产生大量弃碴，加速了管道沿线的水土流失，对管道沿线的生态环境造成不利的影响。因此，加强对管道工程水土流失特点的分析和水土流失量的预测，针对其水土流失特点进行防护，制约水土流失是十分重要的。

一、石油管道工程的水土流失特点

石油管道工程跨越的地区多，线路长，所经地区的地形复杂，气候差异大，土地类型多。因此，管道施工可能造成的水土流失有以下几方面。（1）管沟开挖过程中引发的水土流失。管沟开挖时，弃土、弃碴一般向管沟一侧临时堆放，弃土、弃碴为水蚀提供了物质来源。一旦遇到暴雨，地表径流增加，水土流失增大。忠县—武汉石油管道工程的土石方开挖总量1 309×104m3回填利用1 078×104m3，弃碴总量达958×104m3。这些弃碴分散在管道沿线，极易造成水土流失。（2）石油管道工程的水土流失呈线状分布。输油管道本身为线状，工程开挖造成的水土流失也呈线状分布。忠县—武汉输油管道工程先后穿越重庆东南山地、鄂西中低山地区以及江汉平原，干线总长为738km。而该工程造成的水土流失差异大，工程在重庆东南山地、鄂西中低山地区施工造成的水土流失大于在江汉平原施工时的水土流失。（3）开挖破坏坡体支撑，引起崩塌、滑坡等重力侵蚀。管道在经过陡峻山地和深谷谷岸的地带，由于开挖，破坏了坡体支撑，为崩塌、滑坡提供了条件，极易引起重力侵蚀。（4）穿江隧道的弃碴堆放在冲沟和河流两岸，直接威胁着冲沟下游和河流行洪的安全。（5）管道施工沿线植被破坏呈线状，特别山区的中、强度流失区立地条件差，植被恢复难度大。

二、石油管道水土流失量的预测

1.预测时段管道工程分为建设施工期和生产运营期两个时段。在建设施工期，由于开挖管沟、整修便道、机械碾压等理由，破坏了管道沿线原有地貌和植被，扰动了表土结构，致使土体抗蚀能力降低，山坡失稳，土壤侵蚀加剧，加上开挖隧道和剥离岩土，排放弃土弃碴，导致水土流失大量增加。在管道生产运营期，因施工影响水土流失的各种因素在各项水土保持措施实施后逐渐消失，随着时间的推移，各项防治措施的水土保持功能日益得到发挥，生态环境将逐步得到恢复和改善，水土流失量逐渐减小直至达到新的稳定状态。因此，把管道建设施工期确定为水土流失预测时段。
2.预测策略由于管道工程所经的地质情况复杂，管道水土流失量的预测按所经地区的地形情况的不同，采用分段预测的策略进行预测。
（1）分段的原则。首先根据管道经过的地形地貌进行分类，再根据不同地貌上的施工作业类型进行二次分段。（2）预测公式。根据石油管道工程经过的地形不同造成的流失量各有不同，水土流失量的预测采用加速侵蚀公式进行分段计算。加速侵蚀公式见（1）式和（2）式：
Ms=F·A·P·T （1）
M=Ms-Mo=F·（A-1）·P·T （2） 式中：Ms为预测期水土流失量，t；Mo为原有水土流失量，t；M为建设期新增水土流失量，t；F为加速侵蚀面积，即可能造成的水土流失面积，km2；A为加速侵蚀系数；P为原地貌土壤侵蚀模数，t/km2·a；T为预测时间，a。
（3）加速侵蚀系数的确定。石油管道工程水土流失量预测的关键就是确定加速侵蚀系数。根据磨存本泥沙起动拖曳力公式计算，开挖后土壤的拖曳力由原来的16.4 g/m2减小到3.36～8.2 g/m2，抗侵蚀强度减小50%～22%。地表土体破坏后，松散堆积物的径流系数减小，土体易饱和，其凝聚力也急剧减小，抗蚀性显著降低。另据试验资料，正常情况下开挖面的径流系数分别为0.2～0.4，暴雨情况下为0.5～0.6。综合以上分析计算，管道建设造成土壤的可蚀性将上升3～12倍。因此，加速侵蚀系数的确定应根据管道经过沿线的土壤粒径、土壤的可蚀性、当地的植被分布情况、磨存本泥沙起动拖曳力公式和室内实验综合分析进行确定。

三、水土流失防治方案

管道施工中由于开挖管沟或堆置废弃土石方等形成各种不稳定的边坡，不稳定边坡受水力侵蚀和重力侵蚀的影响，易形成滑坡和崩塌。
1.坡体防护措施管道施工中开挖管沟主要分为沿坡体横向和纵向敷设两种情况，因此针对两种敷设方式采用以下防护措施。（1）沿坡体横向敷设的防护措施。管道沿坡体横向敷设时，先削坡修建作业带，削坡产生的大量土石堆放在作业带外侧的陡坡上，由于坡陡，堆弃的土石方松散放置，遇到大雨和暴雨易演变为泥石流，影响工程的安全。因此，为防止由堆弃土石形成的边坡垮塌，或形成泥石流，应在边坡一侧采用挡碴墙和护坡工程进行防护，保证开挖边坡的稳定。防护示意图见图1。（2）管道沿坡体纵向敷设防护。管道沿坡体纵向敷设时，多占用坡耕地、少量林草地和荒地。应采用以下方案进行防护：①占用的林草地，采用植物防护措施进行防护。②对于大于25o的坡耕地应采用退耕还林的方式进行防护。③对于小于25o的坡耕地应采用坡改梯的方式进行防护。坡改梯后缩短了坡长，能有效制约水土流失，而且开挖管沟产生的弃碴可填于梯地中，起到弃碴场的作用。管道坡改梯的示意图见图2。
2.各类碴场的防护根据碴场的选择原则，在修建穿江和穿山隧道时，主要的碴场类型是沟壑碴场、荒滩碴场和坡面碴场。（1）沟壑碴场。沟壑弃土弃石场尽量选择在无长年流水的荒沟，既便于复耕利用，又不会产生大量的蓄水。对于较长的沟壑，弃土弃石分段排放，各级平台侧坡布设护坡措施。（2）荒滩碴场。穿江隧道修建碴场可选择因河流改道而形成的大片荒滩作为弃土场，但必须按国家有关法律的要求，经河道管理部门审查同意，并经严格的论文导读：土保持的工程和植物措施外，还需注意施工期水土保持管理，并从施工开始至施工结束期间的水土保持开展监理和监测工作，发现理由要解决。只有这样，才能保证水土保持设施发挥其经济效益的同时又能发挥其水土保持生态效益和社会效益，把石油管道的建成绿色工程，质量工程。参考文献田瑛，甄建超，孙春良，等.我国油气管道建设历
行洪计算，符合泄洪标准方能利用，并在弃体傍水一侧修筑挡洪坝或挡土墙，以免影响河道行洪。（3）坡面碴场。管道产生的大量弃渣若无其它适宜地点供选择，在确定无滑坡危险的情况下，将弃土弃石堆置在坡面时，为防治弃土弃石出现滑坡、垮塌等重力侵蚀，除采用浆砌条石和浆砌块石挡土墙护坡外，应在开挖坡面上侧，沿等高线布设截水沟，截流坡面来水；在坡脚修筑排水沟，防止雨水对坡脚的冲刷。在弃碴完毕后栽植树木或复垦利用。
3.植被措施植被措施的实施可减缓地表径流，拦截泥沙，增加土壤的防冲能力，能长期有效降低水土流失，对工程安全起到保护作用。（1）管道作业带植被措施。对于林地、草地等的恢复，由于管沟5 m范围内不能种植根深植物，因此，在管沟5 m内种草，在此两侧的作业带以灌木、草结合方式进行防护。（2）边坡防护。对于石质边坡种植藤本类石油管道工程水土保持调查及方案设计由优秀论文网站www.7ctime.com提供,助您写好论文.植物可以起到保护边坡的作用。（3）碴场的植被防护措施。采用乔、灌、草混交，既能使灌木和草尽快发挥水保效益，又能使乔灌互利互助，发挥水保效益长效性的特点。
四、结论
石油管道的水土保持防治措施除应注重水土保持的工程和植物措施外，还需注意施工期水土保持管理，并从施工开始至施工结束期间的水土保持开展监理和监测工作，发现理由要解决。只有这样，才能保证水土保持设施发挥其经济效益的同时又能发挥其水土保持生态效益和社会效益，把石油管道的建成绿色工程，质量工程。
参考文献
[1]田瑛，甄建超，孙春良，等.我国油气管道建设历程及发展趋势[J].石油设计规划， 2011， 22（4）： 4～8.
[2]高强，刘晓路，孙厚才.输油管道工程施工期水土流失特点及防治措施[J].人民长江， 2009，
40（16）： 85～87.