输变电工程扰动区生态修复措施研究

输变电工程扰动区生态修复措施研究

彭威铭

（湖北送变电工程有限公司武汉430063）

摘要：为解决我国负荷中心与能源分布的不均衡问题，长距离、大容量输变电线路建设倍增。影响工程水土流失的相关因素如地形地貌、土壤、地质、植被、降雨等也相应的发生着变化，如何减少输变电线路铁塔基础施工过程中的生态环境破坏成为重要课题。本文对输变电线路铁塔基础在酒泉—湖南线路工程的施工进行研究，提出如何在工程建设中进行生态修复并减少水土流失。对其它开发建设项目的水土流失防治有一定的借鉴意义。

关键词：输电线路；铁塔基础；水土流失；植被混凝土

Abstract：Inordertosolvetheunbalancedloadcenterandenergydistributioninourcountry，theconstructionoflong-distanceandlarge-capacitytransmissionlineshasdoubled.Therelatedfactorssuchastopography，soil，geology，vegetation，rainfallandsoonwhichaffectthesoilandwaterlossoftheprojectalsochangecorrespondingly.Itisanimportantissuehowtoreducetheecologicalenvironmentdamageduringtheconstructionoftransmissionlinetower.ThispaperstudiestheconstructionoftransmissionlinetowerfoundationinJiuquan-Hunanlineprojectandproposeshowtocarryoutecologicalrestorationandreducesoilerosionintheprojectconstruction.Forotherdevelopmentandconstructionprojectsofsoilerosionpreventionandcontrolhavesomereference.

Keywords：transmissionline；towerfoundation；soilerosion；thevegetationconcrete

1引言

随着我国电力建设的不断发展，高压电力铁塔建设路线越来越复杂，在山区陡峭地段设立了诸多铁塔，这就导致塔基内扰动区的安全性和可靠性问题越来越突出。线型工程的典型代表是输变电工程生产建设项目，近年来市场对电力需求越来越大[1]。在建设过程中架空输电线路的不同基础型式，不同程度破坏了地表的原有植被，必然会扰动土地，产生弃土，并且会导致水土流失[2.3]，受降雨等影响，在设计、施工和运行过程中如若不采取必要的措施，边坡极易受到破坏，周边生态环境也会严重受损[4]。

工程建设促进了社会经济发展，但塔位边坡的破坏和恢复问题也越来越突出。输电线的建设产生了大量山体开挖与填埋，使扰动区的地形地貌和原生植被遭到了破坏，加剧了地区生态环境的恶化和生态系统的退化[4]。由于边坡植被遭到破坏，导致工程扰动区的生物多样性降低，进而致使边坡水源涵养能力减弱、水土保持功能降低、气候改变、地质灾害频发等一系列问题。对输电线工程塔基扰动区的治理变得迫在眉睫。

开展因塔基开挖而造成的破损山体的生态修复，可以实现生态环境的平衡发展，使生态系统正向演替，植生基材的覆盖作用和植被生长促进下，降雨时可避免更多雨水渗透进坡体内部，将增强边坡稳定性。此外，随着生态修复工程完建年限的增加，植物根系加筋效应将逐步体现，促使岩质坡面、植生基质与植被三者融为有机整体，达到边坡浅层防护效果[5.6]。因此，加强输电线路铁塔塔基扰动区生态修复研究具有十分重要的现实意义。

2项目区自然概况

酒泉—湖南输电线路工程位于湖北省恩施州、宜昌市境内，途经恩施州巴东县大支坪镇、野三关镇、清太平镇、水布垭镇，宜昌市长阳县渔峡口镇、五峰县傅家堰乡、采花乡、五峰镇8个乡镇行政单位。线路长度为66.830km，线路途经巴东县长度28.489km，途径长阳县长度为12.426km，途径五峰县长度为25.915km。沿线地形主要类型为山地、高山、峻岭。

所在区域在水土流失区域划分上属于西南土石山区，该区土层薄、植被茂密、山多坡广等特点显著。因铁塔建设过程所产生的岩土体边坡开挖，使地表结构改变，形成一些次生裸地（图1、图2），不符合项目建设过程中坚持的“绿色、生态”理念，加剧生态系统的空间不连续性，生态系统功能正受到强烈干扰，工程区势必会出现水土流失加剧、涵水固土功能减弱、生物多样性降低、景观不协调等一系列生态环境问题，严重阻碍施工区及其周边区域景观与环境的可持续发展，将导致显著的社会与环境负面影响。该区独特的自然环境和区域特点，使得该区的水土流失防治措施在生态弃渣、植被恢复等方面与其它侵蚀区有所不同。

图1铁塔塔基开挖边坡现场图（开挖区与堆积区）

图2铁塔塔基开挖边坡现场图（平地塔基区）

2.1塔基区水土流失特点

酒泉—湖南特高压直流输电线工程开挖边坡坡度一般大于45°，随着输电线路工程持续推进，生态环境将承受空前压力。一个重要的原因是塔基在施工期间扰动面积较大，迫使扰动区的原地表水土流失严重。铁塔的建设形成了点状开挖区，使得生态系统破碎化，地表结构的改变和植被的破坏加剧生态系统的空间不连续性，强烈干扰了生态系统的功能，导致工程区水土流失加剧、水分涵养功能减弱等一系列生态环境问题，工程周边区域景观与环境的可持续发展受到了严重阻碍施，产生显著的社会与环境负面效益。

岩土体开挖不仅让边坡原有的自然植被直接受损，而且改变了生物的生存环境，导致植物、动物及微生物赖以生存的土壤和环境不复存在。受损坡面在自然条件下的自我修复能力很弱，其恢复过程非常漫长[7]。因边坡植被遭到破坏，岩质边坡上的土壤颗粒难以留存，植被生长所必须的土壤和养分条件缺少，如不采取适当的生态修复手段，将带来长久、剧烈的水土流失，严重阻碍坡面生态系统的正向演替发展。因此在输电线路建设过程中，应把水土保持措施的重点放在塔基区和塔基施工临时所占用的区域上。根据酒泉—湖南特高压直流输电线路工程建设而造成生态环境极度脆弱的现实，对岩土体开挖产生的裸露边坡进行人工绿化与生态修复显得刻不容缓。针对塔基开挖边坡，可以采用的塔基边坡生态防护技术较多，合理选取适宜的技术方案能够保证扰动区受损坡面生态景观恢复和浅层防护，也能兼顾工程投资性价比。

2.2塔基区水土流失影响因素分析

输变电工程建设产生的扰动区呈现典型的点、线分布，点式工程是变电站塔基的建设，线性工程是输电线路建设。目前，输变电工程的建设导致的水土流失，环境破坏等规律的研究仍处于探索阶段，本文研究对象为酒泉—湖南输电线路工程，通过持续的水土保持监测，发现输变电工程项目水土流失较多发生在工程的施工期。诸多变电站站区开挖、平整和基础的处理，必然会跨越山脉、沟谷、植被茂密等地区，并在施工过程中，将会破坏原有地形地貌、地表植被及水土保持设施，导致林草退化，降低表土的抗腐蚀能力，造成水土流失，其特征随时间、空间发生变化。输电线路工程按施工工艺可分为：土石方工程，塔基工程，运输工程，杆塔工程，架线工程，拆迁工程等。项目建设可能产生的水土流失影响因素及侵蚀强度分析详见表1。

表1工程项目产生水土流失影响因素分析

3输电线路铁塔塔基扰动区水土流失防治措施

3.1输电线路铁塔塔基扰动区植被选择

植被固坡是指利用植物涵养水分的原理稳定岩上边坡，减少了水土流失，此技术一方面美化了生态环境，也促进了生态效益。目前，该技术己经得到了广泛应用，在植被固坡的实际应用中，应该结合输电线路工程的特点，有选择地选择与采纳生态护坡技术，也必将带来良好的经济、环保效益[8]。

植被固坡适用于开挖后风化严重的岩质边坡和坡面稳定度较高的上质边坡主要分直接喷播（客上、湿法）、上工格室和格构植被护坡等形式。选用的植物应以当地适生植物为主[8]，包括乡上植物种及引种驯化成功并已得到广泛应用的植物种、北方寒温带和部分温带地区多选用冷季型草种，按照冷暖季结合、草灌乔结合的方式进行物种选取[9]。冷季型草较暖季型草耐寒，但耐热性和耐旱性较差，暖季型草不耐寒，以地下茎或匍匐茎过冬。单一性的种植冷季型或暖季型都会导致边坡景观的单一化，边坡植物的选择需根据边坡的特点和边坡种植的目的进行。边坡生态防护的植物一般应满足以下要求[9]：①适应当地气候，抗旱性强；②根系发达、扩展性强；③耐瘠薄、耐粗放管理；④种子丰富，发芽力强，容易更新；⑤绿期长，多年生；⑥育苗容易并能大量繁殖；⑦播种栽植的时期较长。中国各大地区主要可用的护坡草坪植物详见表2：

表2常用塔基边坡生态修复植被选择表

塔基区施工过程中表层熟土的保存应当得到关注，采取先挡后弃方式，在施工结束后对开挖动土区域及时进行坑凹回填，恢复表土，播撒优势草种或进行复耕，有效实现迹地恢复，以达到降低塔基区水土流失的效果[10]。酒泉—湖南特高压直流输电线路工程主要使用的一些植物如下图所示，主要有大吴风草（Farfugiumjaponicum）、马尾松（Pinusmassoniana）、枫香树（Liquidambarformosana）、平枝栒子（Cotoneasterhorizontalis）、唐松草（Thalictrumaquilegifolium）等（图3）。

3.2输电线路铁塔塔基扰动区施工方式

边坡生态修复技术研究的关键是构建适合生态修复植被生长的土壤、水分、微生物等生态因子[10.11]。标段沿线输电线铁塔数量较多且相互独立，单个铁塔施工面积不大，导致施工机械进出操作不方便，不便于机械化施工。综合考虑工程实际情况和现有生态修复技术，拟取用扰动区周边种植土后进行适当改良，然后对塔基扰动区域覆盖改良土，以营造适宜植被生长的生境，实现生态修复效果。目前生态修复常用的几类喷播技术厚层基材喷播技术、客土喷播技术、植被混凝土生态防护技术、防冲刷基材生态护坡技术和液压喷播护坡技术[12.13]。喷播类技术可分为湿法和干法两类，据KimNam-Choon[14]等研究发现，湿法喷播比干法喷播对贫瘠边坡上植物的生长更有益。喷播技术可以在坡面营造适宜植物生长的环境，使得岩质边坡因缺乏植物附着基质无法生长的难题得以解决。基材是根据边坡的地理位置、边坡坡度、岩体性质、景观要求等来确定边坡基材的合适配比，包括种植土、保水剂、长效肥、专用添加剂、水泥、腐植质及混合植绿种子的组成比例，基材喷播厚度一般为10cm。酒泉—湖南特高压直流输电线路工程生态修复主要采用的技术是根据其边坡特点选取的不同的喷播技术，施工工程的具体方式详见表3：

平枝栒子大吴风草唐松草

图3扰动区主要植物

表3塔基边坡生态修复施工方式

通过喷播技术进行输电线路工程生态修复的实施能够快速营造坡面植被，其高强度的机械化施工可以大大加快工程进度，对于大规模施工更是有着独特的优势，高效的机械设备和高质量的喷射方式将大大影响喷混类边坡生态修复技术在工程实践上的推进，为生态修复植被提供良好的立地条件[15]。在喷播完后，结合一定的工程技术手段，在工程扰动区内构建适合生态修复植被生长的生境，选择合理的植被种子，对植被进行维护，可以增强山体的积极效应，消除热岛，控制地表径流，改善施工区因开发建设而遭受损害的生态环境[13]。同时，生态修复工程的浅层防护效应一定程度上可降低地质灾害隐患，保障输电线路工程建设项目的顺利实施[16]。

4结语

新时期，我国电力建设行业发展迅速。对此，应该加强对于高压电力塔位边坡稳定性的分析和研究，根据实际情况有针对性的选择边坡治理技术，并积极探索新型护坡方式。

（1）“治坡先治水”，通过排水沟将雨水引至最低塔腿的标高以下位置，避免强降雨在塔基范围内聚集并渗人护坡体和塔基面的土体中，最终导致坡体受到失稳破坏。

（2）输电线路塔基基础施工时，应该注意及时清理弃土，避免其堆积后产生了较大的附加压力，对坡体构成损害；为了更好的达到生态效益，表层土应回填至原扰动区表层复用，可有利于施工区地表植被的短期自然恢复。

（3）输电线路塔基基础施工后，恢复原植被，防止水土流失，使工程建设与周围环境相协调。酒泉—湖南输电线路工程生态修复对策分为技术对策与管理对策，有针对性的根据水土流失特点和所采取的水土保持措施防治效果，提出生态修复具体对策，进行水土流失防治分区及水土流失防治措施总体布局，为今后湖北省输变电类生产建设项目中产生的环境问题得到更好的解决，并为生态修复措施体系的优化与合理配置提供科学依据。

参考文献：

[1]王浩宇.A特高压输变电工程进度管理研究[D].吉林大学，2017.

[2]陈震平.架空输电线路基础植被恢复探讨[J].亚热带水土保持，2014（2）：63-65.

[3]刘旭，范宇，王星，等.输电线路塔基工程中水土保护措施的研究[J].资源节约与环保，2017（8）：100-100.

[4]李海洋，陈建龙.生态护坡技术土地整治中的应用初步研究与展望[J].黑龙江科技信息，2014（23）：124-125.

[5]高宝林，周全.输变电工程水土保持设施技术评估程序及应注意的问题[J].中国水土保持，2009（10）：13-15.

[6]王卫.输电线路杆塔及基础设计中的环境保护措施[J].电网与清洁能源，2005，21（S1）：25-26.

[7]袁雪红.扰动重构土体生物措施改良效果研究[D].中国科学院大学（中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心），2017.

[8]许建新，吴彩琼，周琼，等.黄石市岩质边坡生态修复植物筛选应用研究[J].亚热带水土保持，2011，23（4）：22-27.

[9]朱兆华，陈晓蓉，徐国钢，等.受损边坡生态修复与景观重建技术探索与实践[J].江西农业学报，2016，28（10）：75-81.

[10]陆鹏，沈叶青.浅谈边坡生态修复基质的选择与应用[J].现代园艺，2012（10）：152-152.

[11]赵冰琴，夏振尧，许文年，等.工程扰动区边坡生态修复技术研究综述[J].水利水电技术，2017，48（2）：130-137.

[12]王竑，陈立敏.浅析边坡生态修复基质的选择与应用[J].工程技术：全文版，2016（8）：00287-00288.

[13]夏振尧，许文年，王乐华.植被混凝土生态护坡基材初期强度特性研究[J].岩土力学，2011，32（6）：1719-1724.

[14]Kim，Nam-Choon.TheStudyontheSelectionofRevegatationMethodsonWeatheredGraniteCut-soilSlopes[J].JournaloftheKoreaSocietyofEnvironmentalRestorationTechnology，2016，19（2）：121-135.

[15]孙超，许文年，周明涛，等.防冲刷基材生态护坡技术的研究与应用[J].水利水电技术，2009，40（1）：37-40.

[16]闫超.输变电类生产建设项目水土流失特点及水土保持综合效益评价研究[D].南京农业大学，2013.