地面光伏電站不同陣列基礎(chǔ)類型對水土流失的影響

侯冠華 楊志成

（江蘇省水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇省揚(yáng)州市 225127）

地面光伏電站不同陣列基礎(chǔ)類型對水土流失的影響

侯冠華 楊志成

（江蘇省水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 江蘇省揚(yáng)州市 225127）

光伏發(fā)電站具有占地面積大的特點(diǎn)，它會對水土流失帶來一定程度的影響。而光伏發(fā)電站不同的陣列基礎(chǔ)類型則是造成擾動的最大原因。本文首先分析了三種不同的陣列基礎(chǔ)形式的特點(diǎn)，以及對于水土流失的影響，得出為了保持水土應(yīng)優(yōu)先采用螺旋鋼樁以及混凝土灌注樁的結(jié)論。接著介紹了丘陵地貌上光伏電站的水土保持措施實(shí)施中應(yīng)注意的問題。旨在為環(huán)境安全問題突出，資源日益匱乏的當(dāng)今社會，提供一些可用的建議。

光伏電站；施工工藝；陣列基礎(chǔ)；水土流失影響

1 引言

在我國社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，生態(tài)環(huán)境問題逐漸被人們所重視。一直以來，我國的電力工業(yè)以火力發(fā)電為主，火力發(fā)電由于煤炭的燃燒，不僅造成了資源的大量消耗，還帶來了環(huán)境的負(fù)面影響。因此，太陽能因其可再生性和清潔性，成為了大家青睞的新能源，光伏發(fā)電便是依靠太陽能的新型發(fā)電產(chǎn)業(yè)，必然日益受到國家和人們的重視。

近些年來，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，它不僅具有環(huán)境友好的特點(diǎn)，還具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。截至2014年底，全國并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機(jī)容量2652萬kW，并且預(yù)計(jì)到2020年，我國的光伏發(fā)電裝機(jī)容量可躍升至6000 萬 kW[1]。

光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)雖然是顯著的，既對環(huán)境破壞小，又具有很好的經(jīng)濟(jì)性。然而它因?yàn)檎嫉匾?guī)模過大，會對當(dāng)?shù)氐乃亮魇г斐奢^大的影響。本文以安徽地區(qū)光伏發(fā)電站的建設(shè)項(xiàng)目為例。安徽地區(qū)光伏項(xiàng)目主要集中在丘陵區(qū)地貌上。該地區(qū)成土母質(zhì)屬性復(fù)雜，巖石種類多，并且人為帶來的農(nóng)林交替無序，土地利用類型單一，經(jīng)營粗放，開墾強(qiáng)度大導(dǎo)致土地貧瘠。該地貌地勢起伏大，降水具有短歷時(shí)、匯流快的特點(diǎn)，極易造成表土的水土流失。

光伏發(fā)電站在建設(shè)過程中，特別是陣列基礎(chǔ)的施工會對相應(yīng)區(qū)域的水土流失帶來巨大的影響，所以一定要加倍重視地面光伏電站陣列基礎(chǔ)對水土流失的影響問題。不同的基礎(chǔ)類型勢必對水土流失的影響存在差異，光伏發(fā)電站的陳列基礎(chǔ)可以分為以下三種：螺旋鋼樁基礎(chǔ)、混凝土灌注樁基礎(chǔ)、鋼筋混凝土基礎(chǔ)，本文將針對上述三種類型展開分析，以得出三種基礎(chǔ)對水土流失的影響水平。

2 地面光伏電站不同陣列基礎(chǔ)的分析

2.1 螺旋鋼樁基礎(chǔ)

在進(jìn)行光伏電站的建筑施工過程中，采用螺旋鋼樁作為基礎(chǔ)是比較成熟的方法。此基礎(chǔ)處理方案主要是根據(jù)光伏板的擺放方式、周圍的地理環(huán)境、以及施工的強(qiáng)度的不同，直接將預(yù)先做好的螺旋鋼樁埋入地下[2]。這種施工方法作業(yè)時(shí)間短，投入人工少，建筑經(jīng)費(fèi)低，但是它對地理環(huán)境的要求比較高，例如，地下水不能有過高的酸、堿性，否則會腐蝕樁身，影響基礎(chǔ)安全。螺旋鋼樁的施工工藝為樁機(jī)安裝→樁機(jī)移動就位→吊樁→插樁→錘擊下沉→接樁→擊至設(shè)計(jì)深度→內(nèi)切鋼管樁→割樁頭修坡口→焊樁蓋。從施工工藝可以看出，此方案有大型施工機(jī)器的頻繁移動，極易破壞土表植被，造成土質(zhì)疏松，改變土地原有的性質(zhì)，導(dǎo)致水土流失。但施工過程中只對施工區(qū)域的很小一部分產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失影響，其他區(qū)域的植被以及土壤情況則沒有受到嚴(yán)重的干擾。施工現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 螺旋鋼樁基礎(chǔ)施工現(xiàn)場

2.2 混凝土灌注樁基礎(chǔ)

混凝土灌注樁是房建、公路工程建設(shè)中常用的一種基礎(chǔ)處理方式，因其施工方便、設(shè)備周轉(zhuǎn)快、施工效率高而被廣泛用于安徽丘陵地區(qū)的光伏電站基礎(chǔ)處理方案中。這種施工方法是先打孔，后澆筑成樁，澆筑時(shí)也可以先放鋼筋籠，然后再澆筑成柱。施工工藝為場地平整→樁位放線→開挖漿池、漿溝→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位、孔位校正→成孔、泥漿循環(huán)、清除廢漿、泥渣→清孔換漿→終孔驗(yàn)收→下鋼筋籠和鋼導(dǎo)管→澆筑混凝土→成樁[3]。采用混凝土灌注樁基礎(chǔ)方法施工時(shí)，對于土地和植被的影響是比較輕微的，造成水土流失的情況也不嚴(yán)重。后期放置過程中只需要在受影響嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行土地整治，然后再對整個施工區(qū)域撒播草種。施工現(xiàn)場如圖2所示。

圖2 混凝土灌注樁基礎(chǔ)施工現(xiàn)場

2.3 鋼筋混凝土基礎(chǔ)

鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為安全度較高的方法，一直被施工人員使用。它主要應(yīng)用在地下水位較高、地表石頭較多的環(huán)境中。相比之下，它需要較長的施工時(shí)間，施工人員也比以上兩種方法的人員要多，主要原因是需要進(jìn)行土地的開挖和回填，對環(huán)境的干擾大，容易造成水土流失。采用該方法施工對于土地的擾動是十分嚴(yán)重的，而且擾動范圍大，對于土壤造成理化性質(zhì)的損壞，使得其抗蝕性下降，對于地表的植被破壞也很嚴(yán)重，水土流失也很有可能大范圍發(fā)生。

3 光伏陣列基礎(chǔ)的水土保持方法

安徽地區(qū)的光伏陣列基礎(chǔ)多采用混凝土灌注樁基礎(chǔ)施工方案，項(xiàng)目建設(shè)選址大多為丘陵地貌，植被以低矮灌木為主。項(xiàng)目區(qū)因地形起伏較大，道路系統(tǒng)不暢：①不便于前期施工人員、材料、機(jī)械的進(jìn)場；②不利于后期廠區(qū)運(yùn)行調(diào)度管理；③光伏板的受陽面積大打折扣，所以，建設(shè)單位通常對原丘陵地貌進(jìn)行大面積的整改，土方工程巨大，水土流失現(xiàn)象比較嚴(yán)重。根據(jù)以上現(xiàn)象提出幾項(xiàng)常規(guī)水土保持措施在丘陵區(qū)實(shí)施中應(yīng)注意的問題。

（1）在施工過程中，常規(guī)的水土保持措施建議先進(jìn)行表土剝離，因?yàn)楸硗临Y源在該地貌下比較少，較為珍貴，施工過后再將表土鋪回，以供綠化帶種植。但根據(jù)幾處丘陵區(qū)光伏電站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，該地區(qū)降水具有短歷時(shí)、匯流快的特點(diǎn)，表土剝離措施在遇到暴雨時(shí)極易造成大量的水土流失。因此，光伏區(qū)地面在無其他用途的情況下，應(yīng)盡可能減少表土剝離，保持原生態(tài)地貌，才能最小程度的減少水土流失量。如考慮其他原因不可避免的進(jìn)行表土剝離整治，應(yīng)對表土堆積區(qū)及時(shí)采取攔護(hù)措施，水保措施必須與主體工程施工同時(shí)進(jìn)行。

（2）丘陵地貌山凹處在長期的水流沖刷下通常會自然形成水塘，很多光伏電站建設(shè)時(shí)會利用該地形條件，設(shè)置棄渣場，并采取攔擋措施以減少水土流失量。事實(shí)上，自然形成的水塘都是雨水匯流區(qū)，是天然的沉沙池，對丘陵區(qū)水土涵養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。光伏電站建設(shè)過程中應(yīng)充分利用這些水面，必要是采取工程措施保護(hù)或改建，不應(yīng)填埋。

（3）若施工地段遇比較陡峭的邊坡，便需要采用擋墻或護(hù)坡等工程手段來進(jìn)行邊坡的穩(wěn)固，這樣可以對抗植被恢復(fù)困難、水土涵養(yǎng)困難等問題，最終達(dá)到防止水土流失的目的。需要注意的是，在丘陵地貌上采取的硬化工程應(yīng)配合排水設(shè)施（比如上部設(shè)置截水溝，下部設(shè)置排水溝）同時(shí)修建，以疏導(dǎo)坡面來水。既能提高擋護(hù)工程的安全性，又能避免坡面的無組織排水，減少水土流失量。

（4）植被方法。種植植物也可以保持水土，人工種植的方法可以迅速將破壞的植被進(jìn)行修復(fù)。在光伏電站的場地內(nèi)，在不影響正常發(fā)電的前提下，可以進(jìn)行合理范圍的栽樹種草，盡可能多的恢復(fù)植被的覆蓋。丘陵區(qū)光伏電站常用的植物措施是采用撒草籽方式植草。由于坡面易受雨水沖刷，為保證草籽存活，草籽撒播后應(yīng)及時(shí)采取苫蓋措施，防止草籽被雨水沖走。

（5）臨時(shí)和預(yù)防保護(hù)方法。在光伏電站建設(shè)的過程中，施工時(shí)序的優(yōu)化以及臨時(shí)防護(hù)措施的合理性對于水土流失的預(yù)防和治理影響很大。比如，灌注樁施工時(shí)要注意操作工序，避免造成沉渣堆積的現(xiàn)象；施工中開挖基礎(chǔ)以及電纜溝所產(chǎn)生的土方不可以放置不管，而是要邊挖邊處置；臨時(shí)堆放的物料，一定要苫蓋嚴(yán)實(shí)，并且在施工場地定期定量的灑水。

最后，一定要做好對水土保持的監(jiān)督管理工作，實(shí)時(shí)監(jiān)測情況，保證水土保持的各項(xiàng)方法合理落實(shí)。

4 結(jié)語

通過上文分析可知，在對地面光伏電站陳列基礎(chǔ)類型的選擇上，需要綜合考慮水土流失的影響、施工效率以及施工成本。螺旋鋼樁基礎(chǔ)和混凝土灌注樁基礎(chǔ)，存在的問題是局限性大，對于土質(zhì)和地下水的要求較高，但是造成的水土破壞較小。而鋼筋混凝土基礎(chǔ)雖然適用范圍廣，但是卻有著嚴(yán)重的水土流失影響。故在條件允許的情況下優(yōu)先選擇前兩者，便可以達(dá)到減小水土流失影響的目的。在施工過程中及施工后進(jìn)行的水土保持措施也要結(jié)合文中介紹的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)進(jìn)行實(shí)施，這樣就能實(shí)現(xiàn)將光伏電站對水土流失的影響降到最小的目的。

[1]殷 帥，賴 明，劉伊生.我國光伏發(fā)電項(xiàng)目規(guī)?；l(fā)展研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2012.

[2]劉國彬，李 敏，上官周平，等.西北黃土區(qū)水土流失現(xiàn)狀與綜合治理對[J].中國水土保持科學(xué)，2008（6）：16～21.

[3]周英，田園，王勇.云南省太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)和防治對[J].中國水土保持，2013（5）：34～35.

楊志成（1991-），本科。

S157.1

A

1004-7344（2016）14-0128-02

2016-5-1

侯冠華（1987-），男，初級工程師，本科，主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作。