董富强 杨雪魁 裴荣强

国家管网集团甘肃公司天水输油气分公司

摘要：基于甘肃地区高海拔干旱、半干旱环境特征，系统分析深根植物根系对管道3PE防腐层的实际影响。通过分层开挖验证及力学性能测试，证实新型防腐材料可有效抵御根系渗透。结合多种乔木的根系分布特征，提出四类分级管控标准，构建兼顾管道安全与生态保护的动态管理体系，为高海拔干旱区树木占压的治理提供相关依据。

关键词：油气管道；深根植物；3PE防腐层；根系力学；分级管控

《石油天然气管道保护法》第三十条明确规定，禁止在管道中心线两侧各五米范围内种植根系深达管道埋设部位可能损坏管道防腐层的深根植物。一些单位在法律执行过程中，传统的“一刀切”清理模式与生态文明建设、土地资源高效利用需求之间的矛盾日益突出。国内相关研究表明，深根植物对管道防腐层的影响具有显著的地域性和材料依赖性，早期石油沥青防腐层因材料疏松、抗渗透性差，易被芦苇、慈竹等深根植物根系损坏。新型3PE防腐层（环氧粉末+胶粘剂+聚乙烯）因聚乙烯层的高分子链致密性和抗机械穿刺性能，显著降低了根系渗透风险[1-2]。例如，浙江省浙能天然气运行有限公司对38处探坑的开挖验证表明，水杉等深根植物根系虽触及到管道防腐层，但未造成压痕或穿刺[3]；甘肃省管道保护协会对85株样木开展调查，也未发现3PE防腐层受损实例[4]。

基于此，本研究聚焦甘肃地区高海拔干旱、半干旱环境特征，结合国家管网甘肃公司天水输油气分公司的实际运维数据，系统分析所辖管道沿线深根植物根系分布规律及其与3PE防腐层的互作机理，旨在构建兼顾管道安全与生态保护的动态管理体系，为管道保护法的精细化执行提供科学依据。

1  深根植物对管道的影响

禁止在管道线路中心线两侧各五米范围内种植乔木、灌木、藤类、芦苇、竹子等深根植物，主要基于两方面的考虑，一是深根植物的根系可深达管道埋设部位并损坏管道防腐层，致使管道加速腐蚀，直接威胁管道本体安全；二是密集的植被覆盖，不仅妨碍管道的正常巡护、检测、维修作业，在发生管道泄漏事故的紧急情况下，大型抢险救援机具难以及时通过或靠近险情发生区域，给事故的应急救援和抢险工作带来巨大影响，甚至使发生的险情得不到有效处置。

目前油气管道均采用3PE防腐层，执行GB/T 23257―2017《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》规定。其底层为环氧粉末（FBE>100μm），中间层为170μm～250μm带有分支结构功能团的共聚粘合剂（胶粘剂，AD），外层为2.5 mm～3.7 mm的聚乙烯（PE）。聚乙烯材料属于非极性结晶高聚物，相对分子质量较高，室温下不溶于任何溶剂且具有憎水性，其高分子链排列规整、堆砌紧密，分子间相互作用较强，使得氧、水及其他促进降解的化学物质难于渗透，具有良好的抗渗透及抗光氧老化、热氧老化性能，可耐大多数酸碱及油脂的侵蚀，有效消除各种介质及温度变化的影响。同时，在土壤环境中具有很好的抗生物降解性能。因此，在植物适宜生长的温度范围内（一般不超过45℃），植物根系分泌物很难对聚乙烯材料产生溶胀、溶解等破坏作用。

但不可排除较发达的植物根系可能会缠绕管道，给管道维抢修时开挖工作带来一定影响，滞缓维抢修进度，且根系长期挤压管道可能导致管壁薄弱处发生破裂。如2020年11月20日，美国金德摩根所辖成品油管道就因橡树树根形似蟒蛇一样缠绕在管道上，长期挤压管道致使其破裂泄漏[5]。

2  甘肃地区深根植物根系分布情况

甘肃地区油气管道主要穿越黄土高原半湿润或半干旱区、河西走廊干旱区等地质，受降水量少、土壤容重大等自然条件限制，深根植物以中小乔木及灌木为主（如青杨、国槐、沙枣等），大型乔木分布极少。分公司通过分层开挖验证了9种树种根系分布情况（表 1）。

表 1 开挖验证的植物根系分布情况

（1）垂直分布情况。82.93%的样木根系深度<1.5 m（管道平均埋深），仅17.07%的根系深度≥1.5 m，且根径普遍<1.0 cm。

（2）水平分布情况。45.12%的样木水平延伸达2.0 m，但根径>2.0 cm的仅占11.76%，对管道巡检与抢修作业影响有限。

（3）土壤环境影响。干旱区土壤容重随深度递增，天然状态下根系下扎阻力大，但管道敷设时土壤扰动为根系提供了疏松生长环境，导致局部根系向管道方向延伸。

3  分级管控措施

根据力学测试表明，3PE防腐层在23℃时抗压强度达10 MPa（压深比仅3.32%），远高于植物根系最大扩展力（3 MPa），且根系分泌物pH值为中性（6.0～7.0），无化学侵蚀风险。结合甘肃地区20年管道运维记录，未发现3PE防腐层因根系直接受损案例，验证了其抗渗透与抗机械损伤的优越性。

基于此，分公司根据国家管网集团发布的《油气长输管道占压分类分级管理工作指导意见》以及GB/T 23257―2017技术标准，结合相关研究结果和开挖验证实际案例，以合理利用土地、维护管道沿线相关方利益为原则，针对地表植物的种类、种植年限、种植数量及3PE防腐层类型等情况，综合分析确定安全风险等级后，采取不同的管控措施（表 2），解决深根植物与管道间距不足的问题。

表 2 风险等级与对应管控措施

通过分级管控措施的实施，沿线农户普遍反映，科学的管控标准既保障了农作物种植权益，又避免了以往“一刀切”清理导致的损失。部分农户在管道安全距离外发展的苹果、花椒等经济林，成为其稳定的增收来源，同时他们还主动参与管道安全信息收集并上报，形成农业生产与管道保护的双向联动。分公司运维管理同步提质增效，依托智能巡检系统动态划分风险等级，通过融合无人机巡查、振动光纤监测与人工巡检，构建起立体化监测网络，实现隐患精准识别与快速响应。这一模式既强化了管道安全防护效能，又降低了运维成本，最终形成多方协同、生态友好的管道治理新格局。

4  结语

实践表明，3PE防腐层的抗根系破坏性能，可以支撑更灵活的占压管理模式。通过分级管控、动态监测与生态适应性种植，既能保障管道安全，又可缓解地企矛盾，实现了土地资源高效利用和融洽企民关系双向提升。未来需进一步结合长期观测数据，完善根系生长模型与防腐层耐久性评估，为高海拔干旱区管道生态安全提供持续技术支撑。建议进一步完善地企协作机制，与地方政府联合制定《管道沿线绿化导则》，将深根植物管控纳入区域生态规划，优先在管道外侧4 m外布局苗圃或经济林；做好法律的适应性修订，建议针对3PE防腐层特性完善管道保护法第三十条相关内容，明确“深根植物”量化标准（如根系深度≥1.5 m或根径≥2.0 cm），并建立豁免名录。

参考文献：

[1]石锦安，廖明安，汪志辉，等.深根植物对埋地天然气输气管沥青涂层的影响[J].四川林业科技，2005(2)：55-57.

[2]罗锋，王国丽，单蕾，等.深根植物对管道防腐层影响研究[J]. 管道保护，2014(3)：24-27.

[3]季寿宏，范文峰，宋祎昕，等.深根植物对浙江省级天然气管道3PE防腐层的影响[J].浙江农业科学，2017，58(07)：1223-1226+1230.

[4]甘肃省管道保护协会. 深根植物对管道防腐层与安全运行影响研究咨询项目报告[R]. 兰州：甘肃省管道保护协会，2017.

[5]戴联双，张强，杨玉锋.美国一起树根缠绕引起的成品油管道重大泄漏事故[J].管道保护，2021(3)：72-74.

作者简介：董富强 ，1989年生，本科，工程师，中级注册安全工程师，主要从事管道管理工作。联系方式：15339387525，dongfq@pipechina.com.cn。