第一章 绪 论
1.1 研究背景
在"西部大开发"政策指导下，陕西省电网建设事业取得的长足发展。截止 2011 年底，陕西电网总装机容量达到了 2658 万千瓦，110kV 以上变电站 462座、线路 24935km,其中 750kV 变电站 5 座、线路 1657 km.
陕西省电网建设对陕西省经济和社会的发展有着非常重要的作用，但输变电工程的建设不可避免会扰动原地貌，破坏地表和植被，造成一定程度的水土流失[1-3].随着国家有关水土保持政策的趋严，人民群众的生态环境保护意识的进一步增强，输变电工程建设水土保持工作更加备受关注，"创建生态环保型输变电工程"成为电网建设的目标。
我国现行水土保持法律、法规明确要求输变电工程水土保持设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。因而编制、实施输变电工程水土保持方案是贯彻国家有关水土保持法律、法规的具体体现，是控制输变电工程建设引起水土流失的有效途径[4-6].
为此，本文在总结了陕西输变电水土保持工程的多年实践基础上，依据国家形势发展要求，首先完善输变电工程水土保持方案设计内容，做到方案结构规范、内容全面、防治措施得当、防治体系配置科学、防治成效显着。进而根据输变电工程建设水土流失特性，开展陕西省输变电工程水土保持方案设计的相关关键技术研究，无疑具有重要的理论和实践意义。
1.2 输变电工程水土保持的研究现状
1.2.1 国外输变电工程水土保持研究现状。
国外输变电工程建设项目水土保持起源于土地复垦技术。输变电工程建设中的水土侵蚀控制、地表覆盖技术、陡坡稳定技术等已经成为国际水土侵蚀控制学会主要探讨的科学问题。因此，输变电工程建设中的水土保持技术及设计的研究成为水土保持研究的一个新方向[7-13].在输变电工程建设过程中，水土流失问题是其需要考虑的因素之一，并根据相关环境法规的要求，如何进行输变电工程水土保持措施的布设，也是其研究的重要内容[14-15].
Gang[16]等对黄土高原地质的土壤侵蚀情况进行研究，并提出了新的研究思路和方法。S.W Jia[17]指出黄土丘陵沟壑区，土壤侵蚀主要集中在坡度为 20°到30°的地区。Zhang[18]等指出水土流失会直接导致土壤质量下降和土壤退化，而间接的影响生态环境安全。Nearing,M.A.等[19]指出以土壤流失经验方程为基础的模式仿真模型是研究侵蚀预防技术的发展趋势。对于输变电工程建设，G.Blacker[20]对设立输变电站对水、空气、土壤以及人类健康的影响分别进行了研究，并对其带来的环境负担进行了十分详细的阐述。Ted L.Napier[21]在对各措施的水土保持效果进行对比后，指出对水土保持方法进行评估将更有利于其在实际中的应用。Francis[22]对变电站、修路等建设活动对水土流失的影响进行了研究，并利用改进的ANSWERS模型对其进行了模拟研究。
1.2.2 国内输变电工程水土保持研究现状
从 20 世纪 20 年代末，中国逐步开始了系统的土壤侵蚀研究工作，先后在全国四川、甘肃、陕西等省建立了土壤侵蚀研究试验区，并积累了一定的研究资料和研究经验。早期，电力管理部门建立健全了输变电工程巡视、管理机构，对输变电工程的变电站、塔基在建设和运行过程中，采取了一系列的防护措施，如挡渣墙、工程护坡、植被护坡等，在输变电工程水土保持方面取得了一定的成功经验。随着中国经济的快速发展，用电需求得到持续增长，输变电工程建设的步伐也明显加快，一批 750kV、1000kV 电压等级的输变电工程相续建成并投入运行，输变电工程水土保持引起了有关国家有关部门的高度重视。1995 年 5 月国家水利部发布了《开发建设项目水土保持方案编报审批管理规定》，6 月又发布了《编制开发建设项目水土保持方案资格证书管理办法》，进一步规范和推动了输变电工程的水土保持工作。
输变电工程水土保持技术和方法的研究及方案的编制工作，是输变电工程水土保持工作者的一个新方向。我国学者张凯峰[23]等对输变电工程的施工提出了以下的建议：①在施工过程中，做到"三同时",并应加大水土保持的宣传力度：
②在施工前保存表土，施工后随撒播草种，以提高项目区植被覆盖率。黄宁、赵英天[24]提出应根据不同的地形、地貌，对输变电工程进行分区，并根据施工时段、扰动方式、占地区等的不同，对分区进行进一步细化，避免"一刀切"的现象，且对弃土的综合利用途径进行了分析探讨。高建荣、张灵军[25-26]从优化路径、塔位、基面治理、塔型等方面提出了相应有益于减少水土流失的切实可行的措施，为保护生态环境提供了科学依据。王珂等[27]为超高压输变电工程建设提供了水土保持经验，且对其中应用的水保措施的防治效果进行了定量分析。高宝林[28]在对输变电工程水土流失的特点进行研究的基础上，对其技术评估程序进行了阐述，并结合工作实践，对其中应引起注意的问题进行了全面分析。刘卉芳，徐永年等[29-30]不但对输变电工程的水土流失进行了定性定量的分析，还找出了输变电工程水土流失的主要区域，并提出了"因地制宜、因害设防"的水保防治原则。
1.3 陕西省输变电工程水土保持现状
1.3.1 陕西省水土保持现状
由于地形气候等自然和人为的原因，陕西是我国水土流失最严重的地区。陕西省水土流失的主要特点：一是面积大、分布范围广。二是水土流失强度大，水土流失严重。三是水土流失类型多，危害严重[31].为此，省水土保持区划根据地形地貌差异分为长城沿线风沙区、黄土丘陵沟壑区、黄土高原沟壑区、渭河河谷川道区和秦巴土石山区五个类型[32],见图 1.1,其中长城沿线风沙区、黄土丘陵沟壑区、黄土高原沟壑区可归属与陕北风沙丘陵及黄土高原区的类型中，渭河河谷谷川道区和秦巴土石山区可分属于关中平原区和陕南土石山区，从而总结为三大类型的水土保持区。
从 20 世纪 50 年代初陕西省就动员群众开展水土保持工作，从 20 世纪 80 年代开始，全省水土保持工作进入了有计划、有组织、有重点的全面发展的新阶段。
国家先后在我省开展了无定河流域重点小流域综合治理工程、长江上中游水土保持重点防治工程、陕西省黄土高原世界银行水土保持贷款项目等水土保持项目。
实行以小流域为单元、山、水、田、林、路、草、统一规划，工程、植物、耕作措施因地制宜，综合治理等，目前，全省开展综合治理的小流域已经达到 2567条，见图 1.2.
目前全省已经形成了不同水土流失类型的综合治理模式[33]:在陕北长城沿线风沙区，主要以防止风蚀为主，采取植物治理和水力治理相结合的办法，通过封禁管护、飞机播种造林、搭建沙障和人工造林种草，建立防风固沙林草植被；通过引水拉沙造田，修建多管井、机井等水利措施，发展沙区高效农业。在黄土丘陵沟壑区，实行沟坡兼治，在山坡上营造水土保持林草，修筑水平梯田，在沟道修建淤地坝，大力发展沟台水地和小型水利工程，控制沟道侵蚀。在黄土高原沟壑区，实行塬面统一规划，修筑水平埝地，营造农田防护林网，在塬坡进行坡改梯，开发沟坡，发展经济林草果。在沟道建立防冲林网和坝库，控制沟床下切。
在关中平原区，大力营造方田林网，修筑河堤（滩）防冲林带。在陕南土石山区，以综合治理沟道，封山育林为重点，修筑石坎水梯，营造经济林果，发展中草药、修建坡面和沟道径流利用工程（如排洪渠、蓄水塘、防洪堤等）。
1.3.2 陕西省输变电工程水土保持研究现状
陕西开展输变电工程水土保持研究的工作单位主要为在陕的有关高校、西北电力设计院、中国科学院水利部水土保持研究所等，相关研究人员研究内容主要为水土保持学或水土保持工程技术方向。目前，陕西输变电工程方向的水土保持研究主要停留在水土保持方案编制阶段，但对于方案报告中的各类水土保持措施和技术的适用性、可靠性、经济性仍未开展系统的研究。
1.4 研究内容
分析已有的输变电工程建设的研究现状，总结本文研究的内容包括4个方面：
（1）陕西省输变电工程水土保持现状与输变电工程水土流失特征分析。
（2）确定陕西输变电工程水土保持方案设计应遵循的原则及方法等内容。
主要从已编输变电工程的水土保持方案入手，总结提炼输变电工程水土保持方案编制关键内容。
（3）归纳总结不同区域输变电工程常用的水土保持措施及迹地恢复方法。
（4）对典型输变电工程水土保持治理效果进行定量分析。
1.5 技术路线
本课题研究的技术步骤主要分为准备阶段、调查阶段和研究阶段三个阶段。
（1）准备阶段：
①查阅相关文献资料，总结分析输变电工程水土流失特性分析。
②确定待研究的问题。
（2）调查阶段：
① 现场了解输变电工程项目概况，收集水土保持背景状况，确定扰动范围，水土流失重点区域、重点对象。
② 巡查水保措施的稳定性、完好程度和运行情况。
（3）研究阶段：
① 分析陕西已编输变电工程的水土保持方案，总结提炼输变电工程水土保持方案编制核心内容。
②确定陕西输变电工程水土保持方案设计应遵循的原则、思路及方法等内容。
③归纳总结输变电工程常用的水土保持措施及迹地恢复方法。
④对输变电工程变电站及线路的占地面积、土石方量估算方法、典型塔基水土流失预测分析和输变电工程水土流失防治措施布设等的分析，规范了输变电工程水土保持方案编制。
1.6 研究成果
通过本文研究，对陕西省的水土流失现状、输变电工程的发展现状进行了总结，并对输变电工程的水土流失特征以及水土保持方案的设计进行了分析，最后对陕西省输变电工程水土保持措施效果进行了定量评价。研究成果不仅为陕西省输变电工程水土保持方案的设计提供依据，也为具有类似区域背景的其他省区输变电工程建设水土保持提供一定的示范作用。
