西氣東輸管線工程對風蝕的影響

西氣東輸管線工程對風蝕的影響

人類活動對洛杉磯高原水土流失的影響很大，因此，建設項目越來越受到重視。西氣東輸管線工程是我國“十五”期間的四大重點建設工程之一,也是國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的標志性工程。該工程建設項目區(qū)陜西西段是我國沙漠化危害嚴重地區(qū)之一,生態(tài)環(huán)境脆弱,建設期間地表擾動面積和強度較大,植被破壞嚴重,必然會加劇該區(qū)風蝕強度和危害。本研究根據(jù)項目影響區(qū)實地監(jiān)測資料,初步探討了陜西西段西氣東輸管線工程對風蝕的影響。1研究領域和方法1.1項目區(qū)水土流失現(xiàn)狀西氣東輸管線工程陜西西段主要涉及陜西榆林市定邊、靖邊2縣,西至定邊縣紅柳溝鄉(xiāng)(N37°28′,E107°17′)與寧夏鹽池縣紅井子鄉(xiāng)相接,由西向東沿惠(惠安堡)—定(定邊)公路至賀圈鄉(xiāng),穿越307國道在安邊、郝灘鎮(zhèn)、檸條梁北部通過,并穿越紅柳河經(jīng)東坑鄉(xiāng)北到達靖邊縣城東北長慶氣田凈化廠集配氣總站(N37°39′,E108°49′)。途經(jīng)13個標段(部分)全長141km,其中靖邊段46km,定邊段95km。項目區(qū)屬于典型的水蝕—風蝕交錯區(qū),以風蝕為主,水土流失嚴重。根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標準》(SL190—96)風蝕強度分級標準,結合植被覆蓋度、土壤組成等因素分析土壤侵蝕強度。根據(jù)全線調(diào)查,其中微度侵蝕3.37km2,占總面積的87%;輕度侵蝕0.37km2,占總面積的9%;中度侵蝕0.08km2,占總面積的2%;強度侵蝕0.1km2,占總面積的2%。根據(jù)《西氣東輸工程水土保持方案報告書(新疆—鄭州站)》(報批稿)和現(xiàn)場調(diào)查,西氣東輸管線工程陜西西段水土流失防治責任范圍主要包括管道開挖擾動區(qū)、臨時便道擾動區(qū)和固定設施擾動區(qū)等,責任范圍為768.71hm2,其中臨時用地為723.6hm2,永久用地為5.51hm2,表1為陜西西段水土流失防治責任范圍。1.2水土保持功能區(qū)域監(jiān)測范圍包括工程施工和林草恢復期的建設區(qū)生態(tài)直接影響區(qū),尤其是擾動帶、施工道路、取料場、棄渣場、施工營地、輸氣固定設施及主體工程中具有水土保持功能設施區(qū)域等。除料渣場等包括周邊毗鄰10m面狀區(qū)域外,沿線兩側寬度在多數(shù)地段為管線的作業(yè)帶寬度28m+兩側各10m直接影響區(qū);新擴建公路為路基兩側各20m。本監(jiān)測分布在固定沙地、流動沙地、半固定沙地、農(nóng)地、固定沙丘等4類典型地貌區(qū),包括固定監(jiān)測點和臨時監(jiān)測點(表2)。1.3試驗方法和數(shù)據(jù)本監(jiān)測遵照《水土保持監(jiān)測技術規(guī)程》(SL277—2002)的要求,2003年11月16日布設監(jiān)測設備,根據(jù)大風情況,到2004年5月17日,共監(jiān)測9次,時間分別為2003年12月9日,12月27日,2004年1月12日,2月4日,2月23日,3月5日,3月25日,4月14日和5月17日。在大風揚沙期間,按起風、中間、結束觀測3次,取平均值。監(jiān)測方法分為風標積沙儀監(jiān)測和插扦監(jiān)測2種。風標積沙儀可以隨風向旋轉進沙口,能夠根據(jù)不同風向收集沙塵。儀器分5層,每層4cm,進風口2cm×2cm,即進風層高度依次為1~3,5~7,9~11,13~15,17~19cm。設備安裝時,選取有代表性的集沙地,根據(jù)需要選取踩沙點,并清除儀器周圍雜草、枯枝,防止其阻礙風標旋轉;然后垂直埋入儀器支撐桿,并用半尺測量進沙口的合適高度,進行垂直固定;記錄風速大于起沙風時的持續(xù)時間,取樣,稱量。輸沙率Q的計算方法:Q=Q0/(S·t)式中:Q——輸沙量[kg/(m2·a)];Q0——風標集沙儀采樣的重量(kg);S——進沙口面積(m2);t——風速大于起沙風的持續(xù)時間(a)。插扦監(jiān)測時,插扦為長60cm的鐵絲,地下埋深40cm,地上20cm,密度為每3m×3m布設一根,每個監(jiān)測點布設插扦9根,通過量取起沙和積沙厚度,進行風蝕量對比。由于部分風標集沙儀和插扦丟失,風蝕量取實際有效監(jiān)測結果的平均值。分析土壤理化性狀變化時,測定0—20cm深表層土壤的理化性狀,有機質、全氮、全磷按照國家水土保持試驗規(guī)范SD239—87測定,其單位為%;土壤含水量用烘干法測定,用重量百分比表示,計為%。測定工作主要由陜西省靖邊和定邊縣水保監(jiān)測站完成。2土地利用類型根據(jù)西氣東輸管線工程土地利用現(xiàn)狀調(diào)查分析,全段現(xiàn)有農(nóng)地較多,長度高達為85690m,農(nóng)地約占管線總長度的60.8%,林地大約占22.6%,荒草地約占9.6%,其它類型約占7.0%(詳見表3)。在靖邊和定邊縣,不同土地利用類型所占比例差異很大。在靖邊,農(nóng)地、林地和灌木林地所占比例分別為37.2%,28.3%和21.2%,而靖邊縣農(nóng)地一項的比例就高達72.2%。這種對土地利用的影響與過境地區(qū)的地形地貌有關?？偟目磥?平地、緩平地占76%,這就決定了管線工程對農(nóng)地的影響較大,但管線經(jīng)過的固定沙地、半固定沙地、流動沙地和灘地均在靖邊縣,占總長度的16.3%,經(jīng)過緩平地和固定沙地的管線長度分別為23032和11507m,分別占過縣境總長度的50.1%和25.0%;而定邊縣經(jīng)過平地和緩平地管線的長度分別占過境總長度的54.9%和31.9%(表4)。3沙區(qū)及沙區(qū)積沙高度變化在固定沙地、半固定沙地、流動沙地、農(nóng)耕地等4種類型采用了風標積沙儀、插扦法風蝕動態(tài)監(jiān)測。監(jiān)測表明,除部分農(nóng)地監(jiān)測設備破壞外,管線工程對農(nóng)地風蝕影響不大。本文著重對固定沙地、半固定沙地、流動沙地的監(jiān)測結果進行分析。插扦法風蝕動態(tài)監(jiān)測(表5)顯示,在固定沙地和半固定沙地,管線區(qū)起沙高度和積沙高度均大于對照區(qū)。固定沙地起沙管線的起沙高度分別為對照北和對照南的2.7和4.9倍,是對照區(qū)平均的3.5倍;積沙高度分別為對照北和對照南的1.8和2.8倍,是對照區(qū)平均的2.2倍。半固定沙地起沙管線的起沙高度分別為對照北和對照南的2.0和4.5倍,是對照區(qū)平均的3.0倍;積沙高度分別為對照北和對照南的2.8和2.8倍,是對照區(qū)平均的1.3倍。流動沙地對照北選點為風口,風蝕嚴重,而對照南為低洼地,缺乏代表性,在監(jiān)測上對比性較差。風標積沙儀法風蝕動態(tài)監(jiān)測(表5)顯示,固定沙地和半固定沙地流動沙地管線的輸沙率分別為890.72kg/(m2·a)和757.23kg/(m2·a),折合約8.91×105和7.57×105t/(km2·a),分別為對照北和對照南平均輸沙率的2.0和1.5倍,而流動沙地管線輸沙率為對照區(qū)平均的90%。監(jiān)測結果對照分析說明,固定、半固定沙地由于受天然氣管線施工使沙地活化,風蝕量為未擾動區(qū)域的2~3倍;流動沙地管線擾動區(qū)域與對照區(qū)相比風蝕影響較小。4管網(wǎng)施工對地表植被的影響根據(jù)本此實驗測定,固定沙地、半固定沙地、流動沙地風沙土表層土壤有機質、全氮、全磷含量管道擾動區(qū)域較原地貌分別降低了30%~40%,土壤含水量擾動區(qū)域較原地貌降低25%~35%(表6)。這說明天然氣管線施工造成土壤結構破壞,土壤的養(yǎng)分有機質、全氮、全磷含量不同程度下降,土壤含水量降低,在冬春季節(jié)易產(chǎn)生風蝕,其結果不利于地表植被恢復。在陜西西段西氣東輸管線工程經(jīng)過農(nóng)地管線長度占管線總長度的60.8%,林地占22.6%,荒草地占9.6%,其它類型占7.0%