第1章 绪 论
11 研究目的和意义
1国家电网公司输变电工程水土保持重大防治措施体系研究实际水平和今后的发展方向
能源是经济社会发展的重要物质基础.能源安全是国家安全的重要组成部分.国家电网公司在落实国家能源战略、保障国家能源安全中承担着重要责任、发挥着重要的作用.能源资源分布与生产力发展不平衡是我国的基本国情.我国煤炭资源保有储量的76％分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部地区.80％的水能资源分布在四川、云南、西藏等西南部地区.陆地风能主要集中在东北、华北北部、西北等 “三北 ”地区.而2/3以上的能源需求集中在中东部地区.客观上决定了我国能源发展必须走更大范围资源优化配置的道路.同时决定了我国电力发展必须走远距离、大规模输电的道路.长期以来.我国电力发展以就地平衡为主.由此形成了大规模、远距离输煤的能源配置格局.导致煤电运紧张局面反复出现.东部地区环境压力日益突出.经济社会发展受到严重制约.随着经济社会的快速发展和工业化、城镇化进程的加快.能源需求不断增长.构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系面临重大而现实的挑战.一是能源资源配置效率急需提高.输电与输煤是我国能源输送的主要方式.与输煤相比.输电在效率、环保、经济性等方面具有优势.但目前.输电在我国能源配置格局中的比重明显偏低.电网优化配置资源的作用没有得到充分发挥.二是电力结构性矛盾急需改善.一方面.电网发展滞后.与电源发展不协调.我国电网投资比重长期偏低.建国以来电网投资在电力工业投资中所占比重仅为33 6％.远低于国际50％以上的水平.另一方面.能源消费结构不合理.我国能源以煤为主.煤炭用于发电的比例仅为55％.远低于发达国家80％以上的水平.
根据全面建设小康社会的需要.预计到2020年.我国电力装机容量将达到16亿千瓦左右.为解决电网滞后问题.缓解煤电运输紧张.同时适应大型煤电、水电、核电、风电、太阳能等基地的开发建设.实现电力工业协调发展.2009 ~
2012年.国家电网公司每年的电网投资规模在2500亿元以上.约计建设110(66)ｋＶ及以上线路27万ｋｍ、变电容量15亿ｋＶA.110ｋＶ以下线路170万ｋｍ、变电容量16亿ｋＶA.
输变电建设受工程沿地形地貌及线性活动方式的影响.其主体、配套工程建设区涉及破坏范围少则几公顷、数十公顷.多则达几平方公里.甚至数十平方公里.由于项目组成、施工工艺和运行方式多样.且地表裸露、土方堆置松散、人类机械活动频繁.造成水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀等侵蚀形式时空交错分布.往往在建设初期呈现突发性.并且具有侵蚀历时短、强度大的特点.由于输变电项目施工建设在短时间内进行挖、填、弃、平等施工活动.地表土壤原来的覆盖物遭受严重破坏.同时.施工建设活动的进行和继续.改变了土壤的理化性质.使得土壤颗粒的紧密结构遭到破坏.不能很好的抵抗外来营力的侵蚀.水土流失急剧增加.其所产生的水土流失强度往往会高出自然侵蚀强度的3 ~8倍.
目前.输变电工程水土流失危害有以下几个方面 :
(1)
土地资源逐年减少.减缓农业发展.
(2)
降低土地质量.
(3)
於塞水库、毁坏农田.
(4)
破坏生态环境.
(5)
降低岩土稳定性.引发地质灾害.
(6)
对水资源及水环境的影响.
2011年3月1日.修订后的 .中华人民共和国水土保持法 .正式施行.新水保法中明确规定 :生产建设单位未编制水土保持方案或者水土保持方案未经水行政主管部门批准的.生产项目不得开工建设.生产建设项目竣工验收.应当验收水土保持设施.水土保持设施未经验收或者验收不合格的项目不得投产使用.随着国家法规的趋严、趋细.山西省水利主管部门对电网建设项目水土保持方面的监管力度也明显加强.
目前.山西省电力公司电网建设项目水土保持支持性文件取得工作尚未全面展开.除500ｋＶ及以上工程外.220ｋＶ及以下电压等级工程的水土保持方案均未安排开展专题评估.由于电力专业设计单位普遍缺乏水土保持专业的技术力量.电网工程的可研设计文件中对水土保持方案和相关费用计列方面的内容都不够合理充分.从近期500ｋＶ项目水保手续办理情况以及建设管理单位反馈的水保验收情况来看.山西省电力公司220ｋＶ、110ｋＶ基建项目开工建设面临的水土保持方面的政策风险已日益增加.输变电工程水土保持重大防治措施体系研究迫在眉睫.
2项目成果对该现状和技术发展的作用
目前.输变电工程的水土流失规律研究及防治措施体系研究仍处于探索阶段.本书对山西省220ｋＶ及以上输变电工程水土流失现状进行研究.总结项目建设水土流失的规律.同时针对水土流失特点针对性地建设防治措施体系.使输变电工程建设最大程度减少水土流失量.真正使输变电线路变成绿色通道.通过研究.为山西省甚至华北地区输变电建设过程中从施工工艺、施工方法及占地、防治措施等方面全部作到有章可循.为输变电工程水土保持防治的进一步展开提供理论基础和技术支撑.对山西省乃至华北地区开发建设项目的水土流失防治措施具有一定的指导意义.
3分析成果应用和推广的途径
本书的研究成果包括输变电工程水土流失规律.输变电工程施工工艺、方法等的优化效果.不同立地条件、不同基础形式、不同塔型配比的防治措施体系及标准图集.通过这些成果可以在山西省乃至华北地区任何立地条件进行输变电工程可行性研究、初步设计水土保持章节编写及费用计列、项目前期水土保持专业方案编制、水土保持监测、水土保持监理、水土保持设施竣工验收、水土保持施工等都可以遵循本研究成果.为输变电工程水土保持方案编制、水土保持监测、水土保持监理及水土保持竣工验收进行指导与示范.
12 国内外研究水平综述
1建设项目水土保持研究
在我国.对开发建设项目的水土保持研究可以追溯到20世纪40年代初.针对西北公路修建沿线的水土流失问题.交通部西北公路工程局和农林部天水水土保持实验区 (今黄河水利委员会天水水土保持科学试验站 )首次在联合拟定 .合作保土护路计划 (草案 ).的基础上.在天水附近公路沿线开展了以筑坝、修建谷坊、植树种草护路.防止冲刷和减少崩塌等试验工作.新中国成立以后.针对西北铁路沿线的滑坡、泥石流等水土流失.西北农林部组织天水陇南人民农林试验场 (今黄河水利委员会天水水土保持科学试验站)、西北铁路干线工程局塌方泥石流研究组等率先在对宝天铁路段沿线的水土流失情况进行勘察的基础上.提出 .宝天铁路线区水土保持初步勘察报告认为 “铁路沿线的水土保持.须将降雨集流面积的水土保持与铁路工程相结合.才能生效”.并选择典型泥石流沟谷进行平整山坡、修建谷坊、水土流失植物防护等试验研究.20世纪80年代中期开始.针对黄河水沙变化的研究.水利部成立了第一期黄河水沙变化研究基金 (简称 “水沙基金”)、第一期水保科研基金 (简称 “水保基金”)、国家自然科学基金 (简称 “自然基金”)、等科研项目课题.同时关注到因基本建设引起的水土流失问题.分别研究了修路、建房、开矿等开发建设项目增沙情况.特别是自然基金重大研究项目 “黄河流域环境变化与水沙运动规律研究 ”明确认为破坏生态环境平衡是加速侵蚀的主要因素.并对煤田开采增加入黄泥沙进行了估算.将煤田开发占地面积、弃土弃渣数量和土石移动后土壤可蚀性作为测算煤田开发对侵蚀产沙影响的三大指标.水沙基金、水保基金、自然基金等三大基金有关开发建设项目引起的水土流失问题的研究.逐步引起学术界的广泛关注.这些研究成果促进了我国政府对开发建设项目认为水土流失问题的高度重视.为政府决策提供了基本依据.
20世纪90年代以来.随着 .中华人民共和国水土保持法 .的实施.水利部高度重视我国开发建设项目水土保持方案的建设和落实.针对开发建设项目水土保持方案编制的实际需求.集合大量的开发建设项目调查.逐步建立了开发建设项目水土保持方案的技术体系.有力地推动了对开发建设项目水土流失问题的研究.先后有大量著作、论文研究了开发建设项目中的水土保持问题.这些研究成果丰富了水土保持理论的内涵.在一定程度上填补了开发建设项目流失研究的空白.值得关注的是.2005年由水利部、中国科学院、中国工程院共同组织全国水土保持生态建设及其他相关领域跨行业、跨学科的著名专家、学者开展的 “中国水土流失与生态安全综合科学考察”.专门设立 “开发建设项目考察 ”分项目.全面调查开发建设项目的数量、危害.开展典型事例剖析研究.分类调查开发建设项目造成水土流失的情况.深入分析其原因.取得了大量有价值的资料和成果.为下一步的研究工作奠定了基础.明确了研究方向.
近几年陆续开展开发建设项目水土保持软科学的研究.如开发建设项目准入制度研究等的开展.都为开发建设项目的规律性研究奠定了基础.
目前存在的主要问题.一是基础性的试验研究工作仍相当薄弱.开发建设项目水土流失定位观测和动态观测数据十分缺乏.显然利用已有的资料确定开发建设项目水土流失的量化指标是十分困难的.二是在预测方面因缺乏基础数据的收集和系统的综合性因素试验研究.尚未建立起大家认可的和比较满意的预测方法体系和预报方程.三是理论研究滞后.在开发建设项目水土流失类型、形态、方式等方面.还缺乏统一的认识.对开发建设项目水土流失机理研究尚有不足.今后应着力加强开发建设项目引起的水土流失基本规律的基础研究.加强可行实用性预报方法的攻关以及防治的理论体系的建立和技术体系的完善.
2输变电工程水土流失研究概况
随着我国国民经济的发展.用电量持续增长.超高压、特高压输变电工程陆续上马.输变电工程所产生的水土流失日益受到重视.不少输变电工程设计单位先后根据当地所建输变电工程总结项目建设中的水土流失成因及特点.有针对性地提出了相应的防治措施.并出版了大量的具有参考价值的专著和论文.另外一些输变电工程设计单位还从线路走廊受到限制的角度设计了紧凑型、同塔双回或多回的新型输变电线路.这在客观上减少了线路区树木砍伐量和拆迁量.保护了环境.减少了水土流失.
3国外研究情况
国外针对开发建设项目工程所造成的水土流失的特征研究及开发建设项目水土保持措施体系研究并未涉及.它们主要针对的是自然因素下水土流失的监测及模型预测.
4国内其他单位对本项目的研究
我国区域范围内开发建设项目水土流失问题的研究工作起始于20世纪90年代.近些年来通过水土保持立法、制定相关技术规范等措施.逐步完成了水土流失监测、执法体系建设.落实了水土保持相关工作与主体工程 “三同时 ”原则.目前在输变电项目水土流失问题研究工作中遵循的基本原则包括宏观观测和微观观测相结合.连续定位观测、周期性病榻和临时性观测相结合.常规方法和现代先进技术相结合.充分利用现有水土保持观测资料和相关技术对开发建设项目区的地表扰动防护等情况进行研究.目前水利部水土保持监测中心、中南电力院等做出了输变电工程水土保持技术规范.针对输变电工程施工特点等对建设过程中的水土保持工作做出相应在的规定.但是全部是定性的描述.没有定量化.同时对防治措施涉及很少.没有做到有的放矢.
我国对开发建设项目.特别是输变电工程的水土流失问题的研究工作刚刚起步.应该结合工程建设.开展针对性的、系统性的研究工作.总结出符合我国实际情况、适合各个类型区的工程建设水土流失增加系数.改变目前方法简单、粗放、定量不够的局面.提高现场施工方法、工艺及措施体系.
第2章 山西省水土流失特点
山西省位于黄河中游东岸.华北平原西面的黄土高原上.省境四周山环水绕.东以太行山与河北省为邻.西、南隔黄河与陕西省、河南省相望.北以外长城为界与内蒙古自治区毗连.全省南北间距较长.约680ｋｍ.东西宽380ｋｍ.总面积为15 6万ｋｍ2.占全国陆地总面积的16％.山西省是典型的被黄土广泛覆盖的山地高原.地势东北高西南低.高原内部起伏不平.河谷纵横.地貌类型复杂多样.有山地、丘陵、台地、平原.山多川少.东有太行山.西有吕梁山.北有恒山、五台山.南有中条山.中有太岳山.山地、丘陵面积为12 5万ｋｍ2.占全省总面积的80 1％.平川、河谷面积仅31万ｋｍ2.山西河流源于东西高原山地.向西向南流的属黄河水系.向东流的属海河水系.山西省地处大陆东岸中纬度的内陆.属于温带大陆性季风气候.气候总体特征冬季漫长.寒冷干燥.夏季南长北短.雨水集中.春季气候多变.风沙较多.秋季短暂.天气温和.全省日照充足.热量资源较丰富.但灾害性天气较多.十年九旱.南北气候差异显著.昼夜温差较大.
21 水土流失现状
山西省地处黄土高原东部的黄河中游.是全国水土流失最为严重、生态环境最为脆弱的省份之一.受特殊地理条件影响.水土流失面积占全省总土地面积的69％.高达10 8万ｋｍ2.其中黄河流域水土流失面积占省内黄河流域总土地面积的69 4％.高达676万ｋｍ2.海河流域水土流失面积占省内海河流域总土地面积的68 9％.高达404万ｋｍ2.全省多年平均年输沙量为456亿ｔ.年均输沙模数3000ｔ /ｋｍ2.最严重的地区高达2万ｔ/ｋｍ2.省内黄河流域每年有3亿 ~4亿ｔ泥沙流入黄河.占黄河年均输沙量的22 9％.是黄河泥沙的主要来源地.省内海河流域年均输沙量09亿ｔ.年均输沙模数1500 ~2000ｔ /ｋｍ2.最严重的地区高达8000ｔ /ｋｍ2以上.全省有15％的沙化土地面积.25％的土地面临风沙危害.是京津地区风沙的三大通道之一.最新遥感调查显示.山西省水土流失面积中水蚀面积93万ｋｍ2.居全国第7位.据有关部门统计.全省水土流失面积占全省总面积的60 8％.每年平均流失泥沙456亿ｔ.相当于每年侵蚀地表22ｍｍ.从全省来说.水土流失以吕梁山以
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