西北地区是我国石油、天然气资源储藏较为丰富的地区,为将这些能源输往全国各地,国家规划、建设了多条油气长输管道,这些已建和在建工程许多途经黄土高原地区,但黄土高原水土流失严重,对管道运行安全影响较大。
一、水力侵蚀
水力侵蚀中的溅蚀对长输管道的直接影响不大,但溅蚀堵塞土壤孔隙,阻止雨水下渗,为面蚀创造了条件。
面蚀冲走土壤表层土粒,影响土壤肥力,最终影响坡面植被恢复,尤其是在长输管道扫线作业带内。扫线、管沟开挖破坏植被和扰动土壤,引起水土流失。植被恢复缓慢意味着坡面径流产流量较大的现象将在较长时间内存在,进而可能使径流汇集,形成侵蚀沟,影响管道安全。
沟蚀对长输管道的安全运行影响较大。在管线周围的沟蚀,象下切侵蚀常使管道出现露管现象,沟蚀进一步发展,还可使管道悬空。位于腰岘部位的长输管道,沟头溯源侵蚀也会使管道产生露管。若沟道下切较深,沟头部位沟底比降较大,还会导致管道周围土坡失稳,发生崩塌、小范围滑坡等现象,对管道安全威胁更大,且难于处理。尤其在黄土高原的晋陕丘陵区,腰岘部位坡度陡,沟壑下切深,施工条件恶劣,沟头溯源侵蚀治理难度很大。
山洪侵蚀对堤岸和沟岸的冲刷也会对管道的安全运行产生较大威胁。山洪具有流苏高、冲刷力大的特点,对河沟床的冲刷往往导致其底部埋设的管道出现露管现象,如果洪水含有较大块石等物质,其对管壁的冲击将导致管壁及其防腐层破损。洪水对河岸、沟边的掏蚀,也有可能使沟坡或岸坡变得较为陡峭,从而引发滑塌等重力侵蚀,这对以“V”形方式通过河、沟的长输管道安全十分不利。河、沟处的滑塌牵引有可能使管道发生变形、断裂,引起极其严重的后果。
管道建设常导致微地形改变,形成新的暴雨径流汇集路径,使侵蚀加剧,有时虽不至于直接威胁地形改变,形成新的暴雨径流汇集路径,使侵蚀加剧,有时虽不至于直接威胁管道运行,但有可能破坏农田,危机当地群众生活、生产或财产安全,引发赔偿纠纷。
除此之外,水力侵蚀还对长输管道伴行道路产生较大影响。路面下渗能力差,产流量本身大,而黄土高原地形破碎,道路纵坡一般较陡,导致自产径流或汇至道路上的径流流速大,冲刷力强,道路冲毁严重。
二、重力侵蚀
在黄土高原地区,对长输管道产生较大影响的重力侵蚀形势,主要由崩塌和滑坡。
在水力侵蚀发展到沟蚀时,往往伴随崩塌的产生,崩塌导致沟、河岸扩张和沟头前进,其对管线的影响与沟蚀类似,这里不再详述。
滑坡对管线的安全运行影响巨大。如滑坡体滑动方向与管道敷设的方向一致,无论是蠕动还是快速滑动,其对管道的巨大作用力,很容易导致管道变形、断裂,酿成重大事故。如滑坡体谊东的方向与管道敷设方向垂直,当滑坡体蠕动时,会使管道发生位移,久之,可使管线断裂;若滑坡体快速谊东,在其带动下,可导致滑坡体两端管道发生断裂。黄土高原是滑坡等地质灾害的易发区,成百、上千甚至几万立方米的滑坡体较为常见,为保护长输管道的安全,应特别重视滑坡的防治。
黄土高原重力侵蚀产生的堆积物也常导致伴行道路交通中断,尤其是在雨季。
三、混合侵蚀
黄土泥流流动时似沥青,堆积时为一堆黄土。黄土泥流有较大的动力,常对河、沟岸产生下切侵蚀和侧蚀,此时对长输管道的影响与沟蚀类似。黄土泥流堆积时常阻塞河沟,引发洪水灾害。若黄土泥流在管道下游的河沟内堆积,会引起河沟水位上涨,使管道出现漂管现象;若在官道上游的河沟内堆积,堆积物堵塞河沟引发的高水位,使水流冲刷力增大,可能使管道产生露管现象,还会产生洪水灾害,并诱发其他地质灾害。
四、风力侵蚀
黄土高原风力侵蚀对长输管道安全运行的直接影响不大。
黄土高原地区水土流失对长输管道的影响往往是各种侵蚀类型交织在一起产生危害,因此应对水土流失进行综合防治。
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