天然气长输管道大高差山区选线方法探讨

摘 要：在天然气管道建设工程中，选线规划属于其中关键，管道的设计和建设难度直接受到线路方案合理性的影响。基于此，本文将结合实际项目深入探讨天然气长输管道大高差山区选线方法，并总结天然气长输管道大高差山区选线经验，希望研究内容能够给相关从业人员一定启发。

关键词：天然气长输管道;大高差山区;选线

大高差山区的天然气长输管道选线难度极大，这种难度源于线路的顺、直、通等要求，以及建成后管线的安全运营以及后期管理。结合具体实践可以发现，为顺利开展天然气长输管道大高差山区选线，必须积极应用现代科技手段，如google earth、无人机技术，这类内容正是本文研究的关键所在。

1 项目概况

1.1 基本情况

为提升研究的实践价值，本文以某天然气管线工程作为研究对象，该工程的天然气管线需要翻越为公山。为公山面积约270km2，海拔1622m，东西两麓均为河谷，悬崖陡峭、深邃幽寒，山岭主要呈马鞍状，山体起伏很大，绵延常达数公里，存在约1300m的高差，以及200-500m的山体切割深度。呈浅丘地貌的山顶存在宽度不等的沟谷，50-100m宽度的沟谷居多，石灰岩为山体的主要构成，植被茂密但覆土较浅。受地形地貌影响，天然气管线工程的选线难度极大，难度源于线路的顺、直、通等要求，以及建成后管线的安全运营以及后期管理[1]。

1.2 设计概况

在工程前期，在行政图（1：50000）上画出来线路方案，

同时基于方案进行了简单的踏勘，希望能够基于该方案进行施工方案的细化，通过卫星图（google earth）开展了整体层面的方案布局。由于线路需要在两个城镇（A、B）分别设置阀室，且阀室可接出输气线路，因此提出了A城镇方案和B城镇方案，A城镇方案拟从A城镇阀室接出翻越为公山的管线并最终至C城镇，线路的水平长度约为17.5km;B城镇方案需从不同方向翻越为公山，长度14.5km，但出于工期考量，建设单位希望优化和细化A城镇方案。

对于东西两麓沟深坡陡的为公山来说，方案的确定必须对全线路进行实地踏勘，否则施工方案将无法贴合实际，具体施工也将面临很多问题并出现无法顺利施工的部分地段。开展卫星图识读可以发现，A城镇方案必须经过当地风电场所在的鹰嘴岩山口，鹰嘴岩山口高程、接近山口的陡崖坡度、高分别为1450m、75°、200m。在以往的工程中，从未遇到过此类大高差山区，陡崖如何开凿管沟、施工机具如何进场、如何布管均属于需要解决的难题。受到卫星图精度影响，B城镇方案作为备选方案在未经现场踏勘前无法完全确定其山顶段是否存在可行的管廊带，因此设计单位计划开展全面线路踏勘，以此为最终推荐方案的确定提供依据，踏勘的成果属于设计的关键。为充分利用具有无可替代直观性的卫星图，下载并拼接了工程所在地的卫星图（google），由此完成了A城镇方案走向图的初步拟定，通过按图索骥开展现场核实，即可完成对地形猜想假设，当然这种情况的出现是由于缺乏高精度的卫星图[2]。

2 踏线比选

2.1 踏勘概述

作为高差巨大的山脉，为公山上道路崎岖、植破茂盛，且很多地方并未修建道路，这便对天然气长输管道的设计和建设提出了较高挑战，结合实际踏勘发现，为公山不仅没有车行道路，同时也很少存在人行的小道。在封山育林政策下，原有地形图标注的小道大多被灌木丛淹没，这种情况下踏勘人员多次迷失在灌木丛中导致进退两难，在断崖边无路可走的情况也反复出现，天然气长输管道大高差山区选线因此受到极大阻碍。翻越为公山属于天然气长输管道建设的关键，因此需要全面深入了解为公山东西两麓的高差、坡度。结合卫星图，可实现道路、山形、村庄等信息的直观全面反映，结合纸质地形图（1：10000）开展深入分析和观察，辅以无人机技术，即可顺着拟定线路基本走向完成现场踏勘比较和优化。在具体的踏勘实践中，2个组共开展了10天的探勘，最终得以完整认识天然气管线工程的线路方案。基于任务线路存在的独特地形特点，分析比较围绕每个方案的3段进行，对于南北走向的为公山来说，翻山可细分为东、西坡段及山顶段。

2.2 A城镇方案

首先，围绕西坡爬升段进行分析。从A城镇阀室至风电机组，经2级爬升至为公山山顶。A城镇阀室高程为310m，先向东南方向的线路爬升510-820m海拔的龚家湾处，随后在爬升630-1450m海拔的风电机组处，为公山的该段线路处极为陡峭，60-80°的陡坡存在于接近风电场处。龚家湾处存在机耕道，西坡爬升段其他位置不存在公路，这使得工程的施工难度极大，西坡爬升段的存在约4.2m的水平长度;其次，围绕山顶丘陵低山段进行分析。丘陵低山为为公山山顶地形，较为平缓的此段地形部分大致沿乡道或县道布置，存在约7.5km的长度，该段总体上呈缓下坡走向，高度降低，最终达到处的高程为920m。此段存在村道、县道，拥有A城镇方案中最好的施工条件，施工相对容易;最后，围绕东坡下山段进行分析。该段两端的高程分別为940m、230m，高差约710m，长度约4.7km，存在20-40°的坡度，由于不存在公路依托，东坡下山段的施工难度较高[3]。

2.3 B城镇方案

B城镇方案的长度约14.5km。首先，围绕西坡爬升段进行分析。西坡爬升段从B城镇阀室至外沱西侧山坡。B城镇阀存在约320m的高程，爬升至山顶经4级，长度约为5.0km。第一级的高程、坡度分别为580m、30°，第二级高程、坡度分别为780m、20°，第三级高程、坡度分别为860m、20-40°，第四级高程为980m。其中，第三级属于西坡爬升段最为陡峭处，第四级的地形较缓;其次，围绕山顶丘陵低山段进行分析。山顶丘陵低山段存在首尾相连的沟谷地形，丘陵属于为公山山顶段的主要地形，线路经过地段存在多为农地的沟谷，地势较为平缓，存在很多机耕道和村道可以利用，长度约4.8km，交通条件良好;最后，围绕东坡下山段进行分析。该段的线路走向与A城镇方案东坡下山段一致，存在约20-40°的坡度、710m的高差，施工难度因无公路依托而较大，B城镇方案所具备的优势得到了较好证明[4]。

3 提交报告

对于共有4台阶的B城镇方案来说，该天然气长输管道方案存在公路依托且坡度较缓，山顶端通过呈东西走向且首尾基本相连的沟谷布置，同时该方案的地形起伏很小，线路非常顺直，存在可利用的机耕道或乡村道路，施工难度相对较低，属于较为优秀的天然气长输管道线路方案，A城镇方案与B城镇方案的东坡下山段基本一致。B城镇方案的最大特点在于翻越1050m的最高点海拔，相较于需要翻越1450m的A城镇方案，B城镇方案需要翻越的海拔整整降低了400m。此外，B城镇方案沿着沟谷布置山顶段，这使得该方案存在较小的地形起伏，对比A城镇方案与B城镇方案的长度也能够发现，B城镇方案相较于A城镇方案短3km。从施工难度方面进行分析可以发现，B城镇方案的施工难度远低于A城镇方案，结合踏勘情况和前期搜集的资料，推荐优越性显著的B城镇方案。

4 经验总结

本文研究的天然气管线工程于2018年5月18日建成并顺利通气，各方对天然气长输管道大高差山区选线方案给予了充分认可，因此本节对选线设计中的基本经验和无人机技术应用要点进行了总结，希望能够为相关从业人员带来一定启发。

4.1 基本经验

在天然气长输管道大高差山区选线实践中，设计单位充分贯彻了《油气输送管道穿越工程设计规范》、《输气管道工程设计规范》的相关要求，并积极应用了现代科技手段，如google earth、无人机技术。在具体的大高差山区天然气长输管道选线工作中，踏勘人员应尽可能避开山涧和陡坡布置管线，而是需要沿着缓坡山脊上下，高山的翻越需利用娅口等海拔低点。为避开滑坡体、覆土浅、石方段等不良工程地质段，还需要利用沟谷或宽谷等坡度小的地形，已有公路也需要充分利用，以此为具体施工提供便利。

4.2 无人机技术应用要点

无人机航拍测量技术能够在天然气长输管道大高差山区选线实践中发挥巨大作用，如提供高水准的定位技术支持，高质量的遥感影像也可基于该技术的应用获取，结合卫星图资料，即可更好服务于天然气长输管道大高差山区选线。深入分析可以发现，在天然气长输管道大高差山区選线工作中，无人机技术的应用能够大幅提升踏勘效率，模块化设置的仪器吊舱可用于黑夜及恶劣天气巡查，对于山区等危险区域的作业来说，无人机技术的应用的安全性更高，并减少对配套资源和现场人员的需求。无人机航拍测量技术的应用能够提供高精度定位数据和高分辨率图像，辅以数据处理技术，即可实现数字化和可视化的天然气长输管道大高差山区选线设计。全天候监测飞行可基于无人机技术的应用实现，由此即可加深对区域的实地情况了解。此外，无人机技术还能够用于天然气长输管道大高差山区的建设施工阶段，通过对施工现场安全、质量、进度、野蛮施工行为的全天候监控，工程即可高质高效竣工。对于天然气长输管道大高差山区选线应用的无人机来说，在对比悬翼机型和固定翼机型后，设计单位针对性选择悬翼机型无人机，这是由于固定翼机型主要用于地灾季节前后线路地灾的航测、航拍、图像和数据对比，而悬翼机型则更适合徒步踏勘困难的大高差山区，且能够应对极端天气满足图像和数据的收集需要，灵活的局部监控也能够随之实现，真正实现对大高差山区的多角度、长时间智能监控与巡检，为天然气长输管道大高差山区选线设计提供数据支持和辅助决策。在天然气长输管道大高差山区选线设计的无人机航拍测量技术应用实践中，需关注无人机对同一个地区开展的不同角度多次拍摄，由此处理和分析这类数据，即可加深对区域的了解，并更好为设计提供支持。

5 结论

综上所述，天然气长输管道大高差山区选线需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的A城镇方案、B城镇方案、提交报告、经验总结、无人机技术应用要点等内容，则提供了可行性较高的天然气长输管道大高差山区选线设计路径。为更好应对大高差山区，天然气长输管道选线设计还需要关注各类新技术与新材料应用带来的影响。

参考文献：

[1]罗志强，彭波，夏敏.无人机在天然气长输管道地质灾害预警的应用[J].石化技术，2020，27（02）：173-174+155.

[2]李帆，欧阳峰.环境影响评价角度下天然气长输管道选线的可行性[J].区域治理，2019（49）：176-178.

[3]张春燕.天然气长输管道建设风险管理浅析[J].石油化工安全环保技术，2019，35（04）：1-3.

[4]孙裴兴.天然气长输管道施工关键技术分析[J].全面腐蚀控制，2019，33（04）：42-44.

作者简介：

邵泉（1986- ），男，汉族，山东寿光人，中级工程师，学士，研究方向：油气储运工程。