董富強(qiáng) 楊雪魁 裴榮強(qiáng)

國家管網(wǎng)集團(tuán)甘肅公司天水輸油氣分公司

摘要：基于甘肅地區(qū)高海拔干旱、半干旱環(huán)境特征，系統(tǒng)分析深根植物根系對管道3PE防腐層的實(shí)際影響。通過分層開挖驗(yàn)證及力學(xué)性能測試，證實(shí)新型防腐材料可有效抵御根系滲透。結(jié)合多種喬木的根系分布特征，提出四類分級管控標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建兼顧管道安全與生態(tài)保護(hù)的動態(tài)管理體系，為高海拔干旱區(qū)樹木占壓的治理提供相關(guān)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：油氣管道；深根植物；3PE防腐層；根系力學(xué)；分級管控

《石油天然氣管道保護(hù)法》第三十條明確規(guī)定，禁止在管道中心線兩側(cè)各五米范圍內(nèi)種植根系深達(dá)管道埋設(shè)部位可能損壞管道防腐層的深根植物。一些單位在法律執(zhí)行過程中，傳統(tǒng)的“一刀切”清理模式與生態(tài)文明建設(shè)、土地資源高效利用需求之間的矛盾日益突出。國內(nèi)相關(guān)研究表明，深根植物對管道防腐層的影響具有顯著的地域性和材料依賴性，早期石油瀝青防腐層因材料疏松、抗?jié)B透性差，易被蘆葦、慈竹等深根植物根系損壞。新型3PE防腐層（環(huán)氧粉末+膠粘劑+聚乙烯）因聚乙烯層的高分子鏈致密性和抗機(jī)械穿刺性能，顯著降低了根系滲透風(fēng)險[1-2]。例如，浙江省浙能天然氣運(yùn)行有限公司對38處探坑的開挖驗(yàn)證表明，水杉等深根植物根系雖觸及到管道防腐層，但未造成壓痕或穿刺[3]；甘肅省管道保護(hù)協(xié)會對85株樣木開展調(diào)查，也未發(fā)現(xiàn)3PE防腐層受損實(shí)例[4]。

基于此，本研究聚焦甘肅地區(qū)高海拔干旱、半干旱環(huán)境特征，結(jié)合國家管網(wǎng)甘肅公司天水輸油氣分公司的實(shí)際運(yùn)維數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析所轄管道沿線深根植物根系分布規(guī)律及其與3PE防腐層的互作機(jī)理，旨在構(gòu)建兼顧管道安全與生態(tài)保護(hù)的動態(tài)管理體系，為管道保護(hù)法的精細(xì)化執(zhí)行提供科學(xué)依據(jù)。

1  深根植物對管道的影響

禁止在管道線路中心線兩側(cè)各五米范圍內(nèi)種植喬木、灌木、藤類、蘆葦、竹子等深根植物，主要基于兩方面的考慮，一是深根植物的根系可深達(dá)管道埋設(shè)部位并損壞管道防腐層，致使管道加速腐蝕，直接威脅管道本體安全；二是密集的植被覆蓋，不僅妨礙管道的正常巡護(hù)、檢測、維修作業(yè)，在發(fā)生管道泄漏事故的緊急情況下，大型搶險救援機(jī)具難以及時通過或靠近險情發(fā)生區(qū)域，給事故的應(yīng)急救援和搶險工作帶來巨大影響，甚至使發(fā)生的險情得不到有效處置。

目前油氣管道均采用3PE防腐層，執(zhí)行GB/T 23257―2017《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層》規(guī)定。其底層為環(huán)氧粉末（FBE>100μm），中間層為170μm～250μm帶有分支結(jié)構(gòu)功能團(tuán)的共聚粘合劑（膠粘劑，AD），外層為2.5 mm～3.7 mm的聚乙烯（PE）。聚乙烯材料屬于非極性結(jié)晶高聚物，相對分子質(zhì)量較高，室溫下不溶于任何溶劑且具有憎水性，其高分子鏈排列規(guī)整、堆砌緊密，分子間相互作用較強(qiáng)，使得氧、水及其他促進(jìn)降解的化學(xué)物質(zhì)難于滲透，具有良好的抗?jié)B透及抗光氧老化、熱氧老化性能，可耐大多數(shù)酸堿及油脂的侵蝕，有效消除各種介質(zhì)及溫度變化的影響。同時，在土壤環(huán)境中具有很好的抗生物降解性能。因此，在植物適宜生長的溫度范圍內(nèi)（一般不超過45℃），植物根系分泌物很難對聚乙烯材料產(chǎn)生溶脹、溶解等破壞作用。

但不可排除較發(fā)達(dá)的植物根系可能會纏繞管道，給管道維搶修時開挖工作帶來一定影響，滯緩維搶修進(jìn)度，且根系長期擠壓管道可能導(dǎo)致管壁薄弱處發(fā)生破裂。如2020年11月20日，美國金德摩根所轄成品油管道就因橡樹樹根形似蟒蛇一樣纏繞在管道上，長期擠壓管道致使其破裂泄漏[5]。

2  甘肅地區(qū)深根植物根系分布情況

甘肅地區(qū)油氣管道主要穿越黃土高原半濕潤或半干旱區(qū)、河西走廊干旱區(qū)等地質(zhì)，受降水量少、土壤容重大等自然條件限制，深根植物以中小喬木及灌木為主（如青楊、國槐、沙棗等），大型喬木分布極少。分公司通過分層開挖驗(yàn)證了9種樹種根系分布情況（表 1）。

表 1 開挖驗(yàn)證的植物根系分布情況

（1）垂直分布情況。82.93%的樣木根系深度<1.5 m（管道平均埋深），僅17.07%的根系深度≥1.5 m，且根徑普遍<1.0 cm。

（2）水平分布情況。45.12%的樣木水平延伸達(dá)2.0 m，但根徑>2.0 cm的僅占11.76%，對管道巡檢與搶修作業(yè)影響有限。

（3）土壤環(huán)境影響。干旱區(qū)土壤容重隨深度遞增，天然狀態(tài)下根系下扎阻力大，但管道敷設(shè)時土壤擾動為根系提供了疏松生長環(huán)境，導(dǎo)致局部根系向管道方向延伸。

3  分級管控措施

根據(jù)力學(xué)測試表明，3PE防腐層在23℃時抗壓強(qiáng)度達(dá)10 MPa（壓深比僅3.32%），遠(yuǎn)高于植物根系最大擴(kuò)展力（3 MPa），且根系分泌物pH值為中性（6.0～7.0），無化學(xué)侵蝕風(fēng)險。結(jié)合甘肅地區(qū)20年管道運(yùn)維記錄，未發(fā)現(xiàn)3PE防腐層因根系直接受損案例，驗(yàn)證了其抗?jié)B透與抗機(jī)械損傷的優(yōu)越性。

基于此，分公司根據(jù)國家管網(wǎng)集團(tuán)發(fā)布的《油氣長輸管道占壓分類分級管理工作指導(dǎo)意見》以及GB/T 23257―2017技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合相關(guān)研究結(jié)果和開挖驗(yàn)證實(shí)際案例，以合理利用土地、維護(hù)管道沿線相關(guān)方利益為原則，針對地表植物的種類、種植年限、種植數(shù)量及3PE防腐層類型等情況，綜合分析確定安全風(fēng)險等級后，采取不同的管控措施（表 2），解決深根植物與管道間距不足的問題。

表 2 風(fēng)險等級與對應(yīng)管控措施

通過分級管控措施的實(shí)施，沿線農(nóng)戶普遍反映，科學(xué)的管控標(biāo)準(zhǔn)既保障了農(nóng)作物種植權(quán)益，又避免了以往“一刀切”清理導(dǎo)致的損失。部分農(nóng)戶在管道安全距離外發(fā)展的蘋果、花椒等經(jīng)濟(jì)林，成為其穩(wěn)定的增收來源，同時他們還主動參與管道安全信息收集并上報，形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管道保護(hù)的雙向聯(lián)動。分公司運(yùn)維管理同步提質(zhì)增效，依托智能巡檢系統(tǒng)動態(tài)劃分風(fēng)險等級，通過融合無人機(jī)巡查、振動光纖監(jiān)測與人工巡檢，構(gòu)建起立體化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)隱患精準(zhǔn)識別與快速響應(yīng)。這一模式既強(qiáng)化了管道安全防護(hù)效能，又降低了運(yùn)維成本，最終形成多方協(xié)同、生態(tài)友好的管道治理新格局。

4  結(jié)語

實(shí)踐表明，3PE防腐層的抗根系破壞性能，可以支撐更靈活的占壓管理模式。通過分級管控、動態(tài)監(jiān)測與生態(tài)適應(yīng)性種植，既能保障管道安全，又可緩解地企矛盾，實(shí)現(xiàn)了土地資源高效利用和融洽企民關(guān)系雙向提升。未來需進(jìn)一步結(jié)合長期觀測數(shù)據(jù)，完善根系生長模型與防腐層耐久性評估，為高海拔干旱區(qū)管道生態(tài)安全提供持續(xù)技術(shù)支撐。建議進(jìn)一步完善地企協(xié)作機(jī)制，與地方政府聯(lián)合制定《管道沿線綠化導(dǎo)則》，將深根植物管控納入?yún)^(qū)域生態(tài)規(guī)劃，優(yōu)先在管道外側(cè)4 m外布局苗圃或經(jīng)濟(jì)林；做好法律的適應(yīng)性修訂，建議針對3PE防腐層特性完善管道保護(hù)法第三十條相關(guān)內(nèi)容，明確“深根植物”量化標(biāo)準(zhǔn)（如根系深度≥1.5 m或根徑≥2.0 cm），并建立豁免名錄。

參考文獻(xiàn)：

[1]石錦安，廖明安，汪志輝，等.深根植物對埋地天然氣輸氣管瀝青涂層的影響[J].四川林業(yè)科技，2005(2)：55-57.

[2]羅鋒，王國麗，單蕾，等.深根植物對管道防腐層影響研究[J]. 管道保護(hù)，2014(3)：24-27.

[3]季壽宏，范文峰，宋祎昕，等.深根植物對浙江省級天然氣管道3PE防腐層的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(07)：1223-1226+1230.

[4]甘肅省管道保護(hù)協(xié)會. 深根植物對管道防腐層與安全運(yùn)行影響研究咨詢項(xiàng)目報告[R]. 蘭州：甘肅省管道保護(hù)協(xié)會，2017.

[5]戴聯(lián)雙，張強(qiáng)，楊玉鋒.美國一起樹根纏繞引起的成品油管道重大泄漏事故[J].管道保護(hù)，2021(3)：72-74.

作者簡介：董富強(qiáng) ，1989年生，本科，工程師，中級注冊安全工程師，主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：15339387525，dongfq@pipechina.com.cn。