西北地區是我國石油、天然氣資源儲藏較為豐富的地區,為將這些能源輸往全國各地,國家規劃、建設了多條油氣長輸管道,這些已建和在建工程許多途經黃土高原地區,但黃土高原水土流失嚴重,對管道運行安全影響較大。
一、水力侵蝕
水力侵蝕中的濺蝕對長輸管道的直接影響不大,但濺蝕堵塞土壤孔隙,阻止雨水下滲,為面蝕創造了條件。
面蝕沖走土壤表層土粒,影響土壤肥力,最終影響坡面植被恢復,尤其是在長輸管道掃線作業帶內。掃線、管溝開挖破壞植被和擾動土壤,引起水土流失。植被恢復緩慢意味著坡面徑流產流量較大的現象將在較長時間內存在,進而可能使徑流匯集,形成侵蝕溝,影響管道安全。
溝蝕對長輸管道的安全運行影響較大。在管線周圍的溝蝕,象下切侵蝕常使管道出現露管現象,溝蝕進一步發展,還可使管道懸空。位于腰峴部位的長輸管道,溝頭溯源侵蝕也會使管道產生露管。若溝道下切較深,溝頭部位溝底比降較大,還會導致管道周圍土坡失穩,發生崩塌、小范圍滑坡等現象,對管道安全威脅更大,且難于處理。尤其在黃土高原的晉陜丘陵區,腰峴部位坡度陡,溝壑下切深,施工條件惡劣,溝頭溯源侵蝕治理難度很大。
山洪侵蝕對堤岸和溝岸的沖刷也會對管道的安全運行產生較大威脅。山洪具有流蘇高、沖刷力大的特點,對河溝床的沖刷往往導致其底部埋設的管道出現露管現象,如果洪水含有較大塊石等物質,其對管壁的沖擊將導致管壁及其防腐層破損。洪水對河岸、溝邊的掏蝕,也有可能使溝坡或岸坡變得較為陡峭,從而引發滑塌等重力侵蝕,這對以“V”形方式通過河、溝的長輸管道安全十分不利。河、溝處的滑塌牽引有可能使管道發生變形、斷裂,引起極其嚴重的后果。
管道建設常導致微地形改變,形成新的暴雨徑流匯集路徑,使侵蝕加劇,有時雖不至于直接威脅地形改變,形成新的暴雨徑流匯集路徑,使侵蝕加劇,有時雖不至于直接威脅管道運行,但有可能破壞農田,危機當地群眾生活、生產或財產安全,引發賠償糾紛。
除此之外,水力侵蝕還對長輸管道伴行道路產生較大影響。路面下滲能力差,產流量本身大,而黃土高原地形破碎,道路縱坡一般較陡,導致自產徑流或匯至道路上的徑流流速大,沖刷力強,道路沖毀嚴重。
二、重力侵蝕
在黃土高原地區,對長輸管道產生較大影響的重力侵蝕形勢,主要由崩塌和滑坡。
在水力侵蝕發展到溝蝕時,往往伴隨崩塌的產生,崩塌導致溝、河岸擴張和溝頭前進,其對管線的影響與溝蝕類似,這里不再詳述。
滑坡對管線的安全運行影響巨大。如滑坡體滑動方向與管道敷設的方向一致,無論是蠕動還是快速滑動,其對管道的巨大作用力,很容易導致管道變形、斷裂,釀成重大事故。如滑坡體誼東的方向與管道敷設方向垂直,當滑坡體蠕動時,會使管道發生位移,久之,可使管線斷裂;若滑坡體快速誼東,在其帶動下,可導致滑坡體兩端管道發生斷裂。黃土高原是滑坡等地質災害的易發區,成百、上千甚至幾萬立方米的滑坡體較為常見,為保護長輸管道的安全,應特別重視滑坡的防治。
黃土高原重力侵蝕產生的堆積物也常導致伴行道路交通中斷,尤其是在雨季。
三、混合侵蝕
黃土泥流流動時似瀝青,堆積時為一堆黃土。黃土泥流有較大的動力,常對河、溝岸產生下切侵蝕和側蝕,此時對長輸管道的影響與溝蝕類似。黃土泥流堆積時常阻塞河溝,引發洪水災害。若黃土泥流在管道下游的河溝內堆積,會引起河溝水位上漲,使管道出現漂管現象;若在官道上游的河溝內堆積,堆積物堵塞河溝引發的高水位,使水流沖刷力增大,可能使管道產生露管現象,還會產生洪水災害,并誘發其他地質災害。
四、風力侵蝕
黃土高原風力侵蝕對長輸管道安全運行的直接影響不大。
黃土高原地區水土流失對長輸管道的影響往往是各種侵蝕類型交織在一起產生危害,因此應對水土流失進行綜合防治。
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