西氣東輸管線工程對風(fēng)蝕的影響

西氣東輸管線工程對風(fēng)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(shè)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(shè)工程之一,也是國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的標(biāo)志性工程。該工程建設(shè)項目區(qū)陜西西段是我國沙漠化危害嚴(yán)重地區(qū)之一,生態(tài)環(huán)境脆弱,建設(shè)期間地表擾動面積和強(qiáng)度較大,植被破壞嚴(yán)重,必然會加劇該區(qū)風(fēng)蝕強(qiáng)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(fēng)蝕的影響。1研究領(lǐng)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(dá)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(biāo)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(fēng)蝕交錯區(qū),以風(fēng)蝕為主,水土流失嚴(yán)重。根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL190—96)風(fēng)蝕強(qiáng)度分級標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合植被覆蓋度、土壤組成等因素分析土壤侵蝕強(qiáng)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(qiáng)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(zé)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(shè)施擾動區(qū)等,責(zé)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(zé)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(fù)期的建設(shè)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(shè)施及主體工程中具有水土保持功能設(shè)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(cè)寬度在多數(shù)地段為管線的作業(yè)帶寬度28m+兩側(cè)各10m直接影響區(qū);新擴(kuò)建公路為路基兩側(cè)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(shù)規(guī)程》(SL277—2002)的要求,2003年11月16日布設(shè)監(jiān)測設(shè)備,根據(jù)大風(fēng)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(fēng)揚(yáng)沙期間,按起風(fēng)、中間、結(jié)束觀測3次,取平均值。監(jiān)測方法分為風(fēng)標(biāo)積沙儀監(jiān)測和插扦監(jiān)測2種。風(fēng)標(biāo)積沙儀可以隨風(fēng)向旋轉(zhuǎn)進(jìn)沙口,能夠根據(jù)不同風(fēng)向收集沙塵。儀器分5層,每層4cm,進(jìn)風(fēng)口2cm×2cm,即進(jìn)風(fēng)層高度依次為1~3,5~7,9~11,13~15,17~19cm。設(shè)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(fēng)標(biāo)旋轉(zhuǎn);然后垂直埋入儀器支撐桿,并用半尺測量進(jìn)沙口的合適高度,進(jìn)行垂直固定;記錄風(fēng)速大于起沙風(fēng)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(fēng)標(biāo)集沙儀采樣的重量(kg);S——進(jìn)沙口面積(m2);t——風(fēng)速大于起沙風(fēng)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(shè)一根,每個監(jiān)測點布設(shè)插扦9根,通過量取起沙和積沙厚度,進(jìn)行風(fēng)蝕量對比。由于部分風(fēng)標(biāo)集沙儀和插扦丟失,風(fēng)蝕量取實際有效監(jiān)測結(jié)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(jī)質(zhì)、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(dá)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(dá)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(guān)?？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(fēng)標(biāo)積沙儀、插扦法風(fēng)蝕動態(tài)監(jiān)測。監(jiān)測表明,除部分農(nóng)地監(jiān)測設(shè)備破壞外,管線工程對農(nóng)地風(fēng)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(jié)果進(jìn)行分析。插扦法風(fēng)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(fēng)口,風(fēng)蝕嚴(yán)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(fēng)標(biāo)積沙儀法風(fēng)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(jié)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(fēng)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(fēng)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(fēng)沙土表層土壤有機(jī)質(zhì)、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(jié)構(gòu)破壞,土壤的養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)、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(fēng)蝕,其結(jié)果不利于地表植被恢復(fù)。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%