黑龍江省風(fēng)電工程水土流失防治技術(shù)探討

艾曉燕

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院,黑龍江哈爾濱 150080)

黑龍江省風(fēng)電工程水土流失防治技術(shù)探討

艾曉燕

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院,黑龍江哈爾濱 150080)

水土流失;防治技術(shù);植被恢復(fù);風(fēng)電工程;黑龍江

黑龍江省已運行、在建和處于立項階段的風(fēng)電工程項目以山丘區(qū)、西部松嫩平原區(qū)居多,河谷區(qū)也有分布。根據(jù)不同區(qū)域風(fēng)電場的自然背景及工程建設(shè)特點,結(jié)合風(fēng)電工程水土保持方案編制和技術(shù)評審實踐,探討了如何有效防治水土流失和進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

風(fēng)能資源是一種可再生的綠色能源,風(fēng)電開發(fā)建設(shè)備受國際社會關(guān)注和各國政府的支持。黑龍江省位于“三北”風(fēng)能資源豐富區(qū)內(nèi),風(fēng)力資源開發(fā)潛力很大。據(jù)悉,黑龍江省 50 m高風(fēng)能資源潛力約為 10.2億 k W,技術(shù)可開發(fā)量 2.3億 k W。截至目前,黑龍江全省已建成風(fēng)電場 15座,總裝機容量 896 MW;正在建設(shè)的 7座,總裝機容量 495 MW;處于立項階段的風(fēng)電項目約有 100個,以山丘區(qū)、西部松嫩平原區(qū)居多,河谷區(qū)也有分布。預(yù)計到 2015年和 2020年,黑龍江省風(fēng)力發(fā)電裝機容量將分別達(dá)到 6 000 MW和 10 000 MW。也就是說未來 5年黑龍江省風(fēng)能資源儲備區(qū)將全面鋪開風(fēng)電工程建設(shè),屆時擾動面積之大、程度之高、產(chǎn)生的水土流失影響及對生態(tài)環(huán)境的破壞之重都是不容忽視的。因此,掌握風(fēng)電工程建設(shè)水土流失特點、做好水土流失防治工作是建設(shè)生態(tài)友好型項目的重要保障。

1 風(fēng)電工程基本情況介紹

風(fēng)電工程一般由風(fēng)電機組區(qū)、升壓站區(qū)、集電線路區(qū)(送出線路由電網(wǎng)公司建設(shè))、風(fēng)電場道路區(qū)、臨時生產(chǎn)生活區(qū) 5部分組成。目前黑龍江省已運行、在建及處于立項階段的風(fēng)電工程,單機規(guī)模有 750、850、900 、1 300、1 500和 2 000 k W等,均采用“一機一變”的單元接線方式,風(fēng)機出口電壓為 690 V,通過1 000 V低壓電纜接至 35 k V(10 k V)箱式變電站低壓側(cè),再通過場內(nèi)集電線路(山丘區(qū)多采用地埋、平原區(qū)多采用架空)接入220k V(或 110、66 k V)升壓站的低壓母線,最后通過送出線路并入電網(wǎng)。

2 風(fēng)電工程建設(shè)水土流失防治措施

就黑龍江省風(fēng)電工程擬建區(qū)的自然條件及項目建設(shè)特點,其水土流失防治應(yīng)遵循以下原則:①風(fēng)電工程挖余土石方雖然最終用于回填和風(fēng)電場內(nèi)道路填墊,但因存在施工時序的銜接問題,有一部分土石方需要臨時堆放,所以土石方的攔擋防護(hù)是控制施工期間水土流失的關(guān)鍵。②表層腐殖土需要收集和集中保護(hù),為擾動區(qū)植被重建、綠化美化提供土源。另外,應(yīng)對風(fēng)沙區(qū)和鹽漬化區(qū)地表植被的保護(hù)有足夠的重視。③剝離的表土及臨時土石方應(yīng)該堆放在征占地范圍內(nèi),或者說工程用地應(yīng)該考慮臨時堆土用地。堆放形式依各單項工程特點以不影響施工作業(yè)而定,一般點式工程將臨時堆土用地規(guī)劃在施工空地或場地一角,線性工程應(yīng)該考慮便于復(fù)用而沿途選擇平緩地堆放,以便于管理和防護(hù)。④山丘區(qū)地形坡度大,施工期間的截流、排導(dǎo)措施對減輕擾動區(qū)、開挖及堆墊面的沖刷尤為重要。⑤對擾動區(qū)、開挖和堆墊邊坡進(jìn)行土地整治是保土防蝕、植被景觀重建的重要環(huán)節(jié)。⑥項目區(qū)植被重建是項目區(qū)生態(tài)環(huán)境得到最大限度維護(hù)的體現(xiàn),也是水土流失防治的主要目標(biāo)之一。⑦基于防洪要求,平原區(qū)風(fēng)電工程涉及外借土石方,自采取料場選址盡量避開農(nóng)田區(qū)。⑧升壓站區(qū)應(yīng)按照園林設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行景觀設(shè)計。

2.1 山丘區(qū)風(fēng)電工程建設(shè)水土流失防治措施

山丘區(qū)風(fēng)電場建址區(qū)地勢高、地形起伏大,基巖上覆風(fēng)化碎石土較厚,表層腐殖土較薄,植被以次生的闊葉雜木林為主。從調(diào)查資料看,山丘區(qū)的植被覆蓋普遍較好,現(xiàn)狀水土流失程度較輕;地表擾動后,植被及土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞,施工跡面水土流失嚴(yán)重。以下針對山丘區(qū)風(fēng)電工程建設(shè)特點,分析如何布置水土保持措施。

2.1.1 表土保護(hù)及收集措施

山丘、崗地風(fēng)電場區(qū)場地挖填擾動程度高,工程征占地幾乎全部被擾動,山丘區(qū)土壤類型以暗棕壤為主,表層腐殖土較薄,應(yīng)全面進(jìn)行表土的收集和保護(hù)。根據(jù)已建工程實施情況,人工配合機械收集表土可行。

2.1.2 臨時土石方攔擋防護(hù)措施

(1)將風(fēng)電機組區(qū)和升壓站區(qū)剝離的表土與挖方分開堆放,采用編織袋填土石料砌筑攔擋圍欄,既能擋水又能攔土,攔擋圍欄斷面形式和尺寸可根據(jù)堆土高度和地形情況確定,也可利用采伐的樹木設(shè)置擋渣屏障。

(2)集電線路區(qū)一般沿道路或在林地中地埋敷設(shè)管道,施工工期較短。因此,做好施工管理和施工期安排是控制水土流失的關(guān)鍵。要盡量避開雨季施工,開挖土方沿管溝一側(cè)堆放,并布設(shè)苫蓋措施。

(3)風(fēng)電場道路區(qū)。路基成型后,臨時土方主要是剝離的表土,一般選擇在道路一側(cè)或兩側(cè)緩坡地帶平鋪保存,注意控制鋪土厚度以不影響道路通行為好。因地形坡度較大,為防止雨水沖蝕表土,需在鋪土帶兩側(cè)設(shè)置擋土屏障,可采用單層土袋齊邊緣砌護(hù)。

2.1.3 截、排水措施

(1)升壓站區(qū)若受外水影響(坡水、周邊匯水),則可在其圍墻外側(cè)布置截水設(shè)施,收集外水連同站內(nèi)排水,通過順接工程消能后安全排出。該區(qū)內(nèi)排水應(yīng)將永久、臨時措施結(jié)合,既減少擾動又減少工程量和投資。

(2)風(fēng)電場道路路基排水應(yīng)根據(jù)地形地勢、路基類型布置。風(fēng)電場道路一般是沿地形等高線或沿山脊布線,所以路基類型以半填半挖居多,其中:一側(cè)挖另側(cè)填的路基,挖方一側(cè)截、排水設(shè)施應(yīng)該永久、臨時結(jié)合布置,并做好消能措施;中間挖兩側(cè)填的路段及爬坡路段,可根據(jù)線路縱坡大小布設(shè)排水設(shè)施,平緩的路段可不設(shè)排水溝。

(3)各單項工程的施工場地,在場地平整時應(yīng)考慮排水要求,以能有組織地將內(nèi)水排出區(qū)外為宜。風(fēng)電機組區(qū)地勢高,施工階段基本不受外水干擾;臨時施工區(qū)及個別風(fēng)機組區(qū)依地勢情況(如坡地),按照水土保持要求,應(yīng)該考慮設(shè)置外水?dāng)r截措施。

2.1.4 施工裸地、開挖和堆墊邊坡整治及防護(hù)措施

(1)施工裸地包括臨時施工場地、吊裝場地、集電線路及道路等臨時用地。臨時設(shè)施拆除后,應(yīng)該全面進(jìn)行場地清理,清除硬化的混凝土、泥結(jié)石及磚塊瓦礫,整地覆土。

(2)堆墊邊坡主要包括道路邊坡、升壓站填方邊坡等,開挖邊坡有路塹邊坡、升壓站開挖邊坡和部分風(fēng)機開挖邊坡。從同類工程現(xiàn)場調(diào)查情況,堆墊邊坡一般是根據(jù)填方料的力學(xué)指標(biāo)要求,按穩(wěn)定邊坡比進(jìn)行放坡。升壓站四周挖填方邊坡、站內(nèi)階梯邊坡均應(yīng)設(shè)置擋墻及邊坡防護(hù)。風(fēng)電場道路局部路段為了壓縮占地而設(shè)計陡坡路基,水土保持要求對高填陡坡路基設(shè)置擋墻以加固路基,并根據(jù)邊坡巖性、坡長等特征,實施護(hù)坡措施。路基填土高度較小的邊坡采用植物護(hù)坡,較大的采用綜合護(hù)坡(下部工程護(hù)坡,上部植物護(hù)坡),地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)地段采用工程護(hù)坡。風(fēng)電場道路開挖邊坡較多,從同類工程現(xiàn)場調(diào)查情況看,道路開挖邊坡基本未實施防護(hù)措施,要從水土保持角度強化這方面的設(shè)計和要求。

雖然山體上覆較厚的風(fēng)化碎石土,但是其有機質(zhì)含量極低,而且部分開挖面基巖出露,依靠生態(tài)的自我修復(fù)能力恢復(fù)植被會十分緩慢或難以恢復(fù),而且擾動后的碎石土結(jié)構(gòu)比較松散,容易造成滑坡、崩塌等災(zāi)害。因此,應(yīng)根據(jù)工程區(qū)的建設(shè)條件,首先對坡體、坡面進(jìn)行整治,創(chuàng)造良好的植被生長環(huán)境[1],為植被重建、生態(tài)恢復(fù)奠定基礎(chǔ)。

開挖邊坡中,對于基底巖石(土)比較穩(wěn)定、坡長較小的坡面,可采用直線削坡,配合魚鱗坑進(jìn)行整治;對于坡長較大的坡面,采取折線削坡,上坡削緩,向下收坡并護(hù)砌,配合魚鱗坑整治坡面,以達(dá)到邊坡穩(wěn)定的目的;石質(zhì)坡面基于少破壞的原則,采取階梯形削坡以縮短坡距,臺階面要做成向內(nèi)傾斜或在臺階根部開出小基槽,以利于蓄水保土;對于基底巖層不太穩(wěn)定的坡面,除采取上述措施穩(wěn)定邊坡外,尚需考慮在坡腳設(shè)置擋墻進(jìn)行防護(hù)。

整治后的邊坡以綜合護(hù)坡為主。坡腳部位、石質(zhì)坡面采用骨架護(hù)坡,同時設(shè)置流水帶,以解決坡面排水問題。對于穩(wěn)定的陡立或凸起的巖石坡體,采取噴錨掛網(wǎng)的方式美化,開鑿種植槽、種植穴等,為攀緣植物的生長創(chuàng)造環(huán)境。具體布置形式可根據(jù)巖石坡體具體情況而定,高度、面積不大的坡體,可上、下分割區(qū)塊噴錨掛網(wǎng),并在坡體上部和下部建造種植基槽;高度、面積均較大的坡體可分上、中、下分割區(qū)塊噴錨掛網(wǎng),同時在中部巖壁上開鑿種植穴、魚鱗坑等。

2.1.5 綠化美化與植被重建措施

基于施工面的土地整治、坡面坡體整治,本著適地適樹(草)的原則,進(jìn)行喬、灌、草立體配置,做好項目區(qū)的植被重建工作。利用草本植物生長快、能迅速覆蓋地面的特點,控制地表侵蝕;結(jié)合樹木生態(tài)效益、經(jīng)濟效益的長久性,有效防治水土流失。

高陡邊坡和巖石坡體因其生態(tài)環(huán)境脆弱,植被重建后需要實施一定的管養(yǎng)措施。

(1)綠化美化措施。升壓站區(qū)不僅是風(fēng)電場運行的主要功能區(qū),還是風(fēng)電場技術(shù)和管理中心,所以風(fēng)電場區(qū)綠化美化的重點在升壓站區(qū)?；谠搮^(qū)安全要求,不宜栽植高大的樹木,應(yīng)以建造草坪、花壇,栽植灌木為主進(jìn)行綠化。

(2)植被重建措施。①施工裸地植被重建。風(fēng)電場道路施工用地、吊裝場地、集電線路區(qū)的臨時用地經(jīng)整地覆土后立地條件較好,植被恢復(fù)不得降低標(biāo)準(zhǔn);可以選擇適生、經(jīng)濟價值較高的優(yōu)良品種進(jìn)行造林,林下種草增加草本植物速效保土效應(yīng)。②開挖邊坡植被建設(shè)。開挖邊坡可視性顯著,所以植被建設(shè)還應(yīng)考慮景觀要求。土質(zhì)邊坡采取植樹、種草綜合護(hù)坡,樹種注重樹形美觀、喬灌結(jié)合配置;高陡邊坡經(jīng)過梯臺整治后,階面及基槽覆土并種草固土,減輕土壤流失,階面根據(jù)覆土厚度栽植側(cè)根發(fā)達(dá)、耐貧瘠的樹種,基槽栽植攀緣植物。石質(zhì)坡面鑲嵌或鋪裝預(yù)制骨架,空隙覆土后植草防護(hù)。③高陡裸巖坡體植被建設(shè)。根據(jù)噴錨掛網(wǎng)布置以及種植槽、魚鱗坑、巖石穴坑規(guī)格,結(jié)合生長環(huán)境的承載量,栽植、種植攀緣植物,苗木宜用當(dāng)?shù)氐奶俦局参?木本、草本相結(jié)合。④堆墊邊坡植被建設(shè)。堆墊邊坡植被建設(shè)屬于生態(tài)環(huán)境的重塑,主要體現(xiàn)在風(fēng)電場道路區(qū)。堆墊邊坡植被建設(shè)的意義在于既保持水土又維護(hù)工程安全,所以邊坡植被建設(shè)采用植樹、種草立體式。樹種選用根系發(fā)達(dá)、生長快的適生品種,喬、灌配置,并加大栽植密度;林下種草,選用喜陰的草種,增加固土防蝕效應(yīng)。

2.2 平原區(qū)風(fēng)電工程建設(shè)水土流失防治措施

黑龍江省西部風(fēng)能資源儲備區(qū)屬于松嫩平原,為羊草草原植被,其中:南部區(qū)域土壤偏鹽堿,植被覆蓋較好,現(xiàn)狀水土流失程度較輕;西部區(qū)域風(fēng)沙較大,植被覆蓋率較低,現(xiàn)狀水土流失較為嚴(yán)重。在該區(qū)域風(fēng)電工程建設(shè)中,土石料開采、建筑物基礎(chǔ)開挖及填筑活動是產(chǎn)生水土流失的主要工序。

2.2.1 表土保護(hù)及收集措施

(1)西部風(fēng)能資源儲備區(qū)土壤類型以風(fēng)沙土和鹽堿土為主,多年平均降水量小于 450 m m,生態(tài)環(huán)境相對比較脆弱,施工跡地植被恢復(fù)比較緩慢,容易造成植被退化。因此,施工中要盡量減少對地表植被、土壤的擾動和損壞。

施工場地、施工營地硬化要盡量采用磚、石干砌堆墊形式,減少因混凝土灌筑地面而對地表植被層的破壞;臨時用地盡量減少擾動地表、破壞植被層。

(2)對風(fēng)電機組區(qū)、輸電線路塔基、場內(nèi)施工道路的永久占地的擾動區(qū)、硬化場地區(qū)進(jìn)行表土剝離,剝離厚度視土壤層厚度而定;取料場開采前要進(jìn)行表土剝離,對土壤有一定污染的施工場地也要進(jìn)行表土剝離,并做好地面防護(hù)及污水收集處置措施。

2.2.2 表土及臨時土石方攔擋防護(hù)措施

(1)將風(fēng)電機組和升壓站區(qū)表土與土石方分開堆放,并采用密目網(wǎng)、苫布等覆蓋土體表面,起到防風(fēng)防蝕的作用。

(2)平原區(qū)風(fēng)電工程集電線路采用架空敷設(shè),塔基區(qū)動用土石方量較小,工期很短,需將表土及挖方分開堆放,并布設(shè)苫蓋措施。

(3)風(fēng)電場道路區(qū)臨時土方主要是剝離的表土,平鋪在道路兩側(cè)臨時用地內(nèi),稍作壓實即可。

(4)將取料場剝離的表土集中堆放保存,并采用密目網(wǎng)苫蓋、土袋固腳。

2.2.3 截、排水措施

(1)平原區(qū)風(fēng)電場道路多為填方路基,在鹽堿土比重大的區(qū)域,道路兩側(cè)應(yīng)該考慮設(shè)置梯形土質(zhì)排水溝;在風(fēng)沙土比重大的區(qū)域,降雨基本不產(chǎn)流,路基兩側(cè)可不設(shè)排水溝。

(2)各單項工程需要硬化的施工場地要考慮排水要求,以滿足內(nèi)水能夠有組織排出區(qū)外為宜;部分風(fēng)電機組施工涉及低洼積水地,需設(shè)置圍堰和排水設(shè)施;在取料期間應(yīng)做好料場四周的臨時截、排水措施,防治水土流失。

(3)平原區(qū)升壓站本身有防洪要求,主體設(shè)計時要考慮外洪內(nèi)澇影響,升壓站內(nèi)排水工程一般由排水明溝、排水管道及集水井組成。要做好站區(qū)內(nèi)水外排的順接工程,防止對承泄區(qū)沖刷。

2.2.4 施工裸地、開挖和堆墊邊坡整治及防護(hù)措施

(1)應(yīng)對施工裸地進(jìn)行全面場地清理,清除硬化的混凝土、泥結(jié)石及磚塊瓦礫。板結(jié)的土地需要松土;回填的松方壓實后回填腐殖土;壓占的草地一般不采取全面整地,盡量不要破壞地表植被層。

(2)堆墊邊坡主要包括道路邊坡、升壓站及風(fēng)電機組區(qū)填方邊坡等,開挖邊坡主要是取料場邊坡。①升壓站、風(fēng)機組區(qū)四周填方邊坡采用漿砌石護(hù)坡或結(jié)合擋墻防護(hù)。②風(fēng)電場道路路基低矮,一般不采取工程防護(hù)措施。③取料場開挖邊坡挖深較淺,采用直線削坡、整理邊界;挖深較大的坡面采取階梯形削坡,坡面向內(nèi)傾斜。

2.2.5 綠化美化、植被重建措施

(1)綠化美化措施。平原區(qū)升壓站的綠化原則與山丘區(qū)相同,基于安全考慮,不栽植高大的樹木,以建造草坪或花壇、栽植灌木為主進(jìn)行綠化。西部鹽堿區(qū)需要外購腐殖土,以改良土壤;綠化樹草種應(yīng)該有一定的耐鹽堿特性。

(2)植被重建措施。施工用地土地功能的恢復(fù),表土復(fù)用及全面整地是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。用地類型多為草地,也有少數(shù)耕地和農(nóng)田防護(hù)林,臨時用地恢復(fù)原地類,恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)降低;植被恢復(fù)要優(yōu)選當(dāng)?shù)啬望}堿、耐貧瘠的先鋒植物品種,道路兩側(cè)可選擇適生的樹種布置行道樹。

取料場原地類多為草地,所以在開采跡地種草恢復(fù)植被,坡面采用當(dāng)?shù)氐南蠕h草種,底面撒播耐水濕的草種。

3 幾點建議

(1)從調(diào)查情況看,平原區(qū)風(fēng)電工程施工跡地的植被重建效果比較好,基本恢復(fù)到背景生態(tài)狀況;山丘區(qū)風(fēng)電工程施工跡地中,施工平面區(qū)植被恢復(fù)效果比較好,但是堆墊坡面、開挖面基本未實施植物措施,尤其是道路建設(shè)開挖山體形成的高低、陡緩不一的邊坡,沒有得到整治和植被重建。筆者以為,對于人為破壞后的施工跡地、高陡坡面坡體,再造良好的植被生存環(huán)境是生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵所在。

(2)目前,風(fēng)電項目前期設(shè)計文件缺少風(fēng)電場截排水設(shè)計的內(nèi)容,場內(nèi)、外道路設(shè)計也沒有成型的技術(shù)文件,制約了水土保持設(shè)計文件編制。風(fēng)電場道路區(qū)恰是植被破壞最嚴(yán)重、水土流失顯著的區(qū)域,場內(nèi)截排水也是水土保持關(guān)注的重點。因此,建設(shè)單位要按照水土保持相關(guān)要求,及時委托有資質(zhì)的單位,做好風(fēng)電場道路專門設(shè)計,完善主設(shè)土建工程設(shè)計,為建設(shè)項目水土流失防治奠定基礎(chǔ)。

(3)風(fēng)電場項目前期設(shè)計文件中,各單項工程永久占地比較明確,但是臨時用地不確定或者用地數(shù)量估列不夠,滿足不了工程建設(shè)和施工要求,施工階段將會造成超范圍的擾動和水土流失問題。建議主體設(shè)計單位細(xì)化這部分用地設(shè)計,山丘區(qū)集電線路盡可能采用地埋方式,減少對植被的破壞,降低工程征地數(shù)量。

(4)平原、河谷區(qū)有些風(fēng)電場需要填方,因項目區(qū)取料困難,前期設(shè)計文件中填方料一般都規(guī)劃為外購。建設(shè)單位要本著對社會、環(huán)境負(fù)責(zé)的態(tài)度,落實好外購填筑料的取向。確實需要自采料的,要擔(dān)負(fù)起取料場的水土流失防治及生態(tài)恢復(fù)責(zé)任。

[1]金章利,劉高鵬,許文年,等.黃石黃荊山北麓胡家灣采石場生態(tài)修復(fù)設(shè)計[J].中國水土保持,2010(5):61-62.

S 157.2

C

1000-0941(2010)12-0016-03

艾曉燕(1962-),女,黑龍江樺南縣人,高級工程師,主要從事水土保持規(guī)劃、設(shè)計工作。

2010-09-15

(責(zé)任編輯 孫占鋒)