分析光伏發(fā)電中水土流失的特點(diǎn)和防治對(duì)策

張桂華

（四川電力設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

分析光伏發(fā)電中水土流失的特點(diǎn)和防治對(duì)策

張桂華

（四川電力設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

本文主要結(jié)合我國(guó)某地自然環(huán)境特點(diǎn)以及光伏發(fā)電項(xiàng)目的具體分區(qū)和流程組織構(gòu)架等進(jìn)行分析，并重點(diǎn)按照施工設(shè)計(jì)和施工工藝要求，對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目在施工過(guò)程中造成的水土流失特點(diǎn)和具體防治對(duì)策進(jìn)行了論述。本文最終認(rèn)為，通過(guò)對(duì)表土資源進(jìn)行合理保護(hù)，并采用科學(xué)的截、排水措施以及邊坡防護(hù)措施，能夠減少光伏板下緣雨水對(duì)碎石的沖刷。

光伏發(fā)電；水土流失；特點(diǎn)；防治對(duì)策

開(kāi)發(fā)新能源以及可再生資源，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，其也是新常態(tài)下，國(guó)家能源戰(zhàn)略實(shí)施的重要要求。本文研究的某一區(qū)域?qū)儆谖覈?guó)太陽(yáng)能資源相對(duì)豐富的地帶。黨的十八大以來(lái)，該地區(qū)在國(guó)家“十三五”能源戰(zhàn)略計(jì)劃發(fā)展部署中，率先建設(shè)了一批光伏發(fā)電項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展運(yùn)行，逐漸取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1.光伏發(fā)電項(xiàng)目相關(guān)運(yùn)行情況

某省所興建的光伏發(fā)電項(xiàng)目，主要由辦公區(qū)以及發(fā)電區(qū)和施工生產(chǎn)、生活區(qū)、集電線路區(qū)和道路區(qū)等幾大主要運(yùn)行區(qū)域構(gòu)成。因光伏發(fā)電區(qū)域裝配了箱變、光伏陣列和逆變器等設(shè)施。因此，幾大區(qū)域中光伏發(fā)電區(qū)所占面積較大。再加上當(dāng)?shù)丶竟?jié)性降水較多，因此長(zhǎng)時(shí)間連綿的陰雨，會(huì)對(duì)地質(zhì)土壤進(jìn)行沖刷。盡管在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中，該光伏發(fā)電站取得了明顯的成效，但是因工程項(xiàng)目經(jīng)過(guò)道路建設(shè)和光伏發(fā)電過(guò)程，從而對(duì)原地貌的表層土壤以及植被造成了嚴(yán)重破壞，加之光伏發(fā)電站發(fā)電方陣的架設(shè)，改變了地表植被的原始生態(tài)環(huán)境。因此，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厮亮魇КF(xiàn)象非常嚴(yán)重。

2.光伏發(fā)電中水土流失的特點(diǎn)

從當(dāng)?shù)毓夥l(fā)電水土流失的具體成因類(lèi)型來(lái)看，主要分為重力侵蝕以及水力侵蝕兩種類(lèi)型。

2.1光伏發(fā)電中水土流失具有多樣性

（1）水力侵蝕主要是在光伏發(fā)電站建設(shè)施工過(guò)程中，產(chǎn)生的開(kāi)挖面以及臨時(shí)堆放的土方石，因其孔隙度大、結(jié)構(gòu)松散。因此，在防護(hù)措施不能及時(shí)實(shí)施的情況下，雨水就會(huì)對(duì)地面進(jìn)行嚴(yán)重沖刷，從而引發(fā)水土流失。

（2）重力侵蝕主要是由于當(dāng)?shù)氐貏?shì)起伏較大，大面積的縱橫溝壑，會(huì)使地面植被在水流的重力作用下，逐漸遭到侵蝕，從而引發(fā)水土流失。

總之，以上兩種形式的水土流失，都會(huì)使當(dāng)?shù)氐墓夥l(fā)電站地面結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞。

2.2光伏發(fā)電中水土流失破壞性嚴(yán)重

除了自然因素的影響與破壞之外，光伏發(fā)電站項(xiàng)目施工過(guò)程中，人為的項(xiàng)目實(shí)施，會(huì)導(dǎo)致地表植被遭到嚴(yán)重破壞，從而導(dǎo)致光伏發(fā)電站的林草植被覆蓋率降低。在此過(guò)程中，地表土壤的理化性質(zhì)以及抗侵蝕能力也會(huì)不斷下降，從而導(dǎo)致水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重。從當(dāng)?shù)毓夥l(fā)電中水土流失的實(shí)際情況來(lái)看，不僅水土流失的形式較多，而且其實(shí)際危害性較大。特別是在光伏發(fā)電過(guò)程中，土石方開(kāi)挖以及各種施工活動(dòng)等，都會(huì)對(duì)原地形、地貌等造成嚴(yán)重的擾動(dòng)現(xiàn)象，從而改變了當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、地形以及地貌，由此誘發(fā)了嚴(yán)重的崩塌以及滑坡等重力侵蝕自然災(zāi)害。

2.3光伏發(fā)電中水土流失防治難度大

在當(dāng)?shù)氐墓夥l(fā)電站運(yùn)行過(guò)程中，水土流失還具有點(diǎn)、線以及面共存在的特點(diǎn)。特別是在光伏發(fā)電站的方陣支架基礎(chǔ)開(kāi)挖以及回填擾動(dòng)方面，點(diǎn)狀侵蝕相對(duì)集中，從而使地表植被嚴(yán)重遭到破壞。盡管該光伏發(fā)電站的每一個(gè)支架基礎(chǔ)施工環(huán)節(jié)，破壞植被的實(shí)際面積不大，但是累計(jì)相加的光伏發(fā)電站基礎(chǔ)方陣支架基礎(chǔ)開(kāi)挖部分的結(jié)構(gòu)破壞力就會(huì)很大，從而增大了植被的恢復(fù)難度。尤其是在光伏發(fā)電站的回填與道路開(kāi)挖環(huán)節(jié)，線狀侵蝕會(huì)使地表徑流的方向發(fā)生改變，而新形成的結(jié)構(gòu)邊坡，容易導(dǎo)致土體下滑以及路基塌陷，從而使整個(gè)工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)的支護(hù)難度增大。

表1　光伏發(fā)電工程場(chǎng)地臨時(shí)排水溝設(shè)計(jì)參數(shù)

3.光伏發(fā)電中水土流失的防治對(duì)策

3.1事前防范對(duì)策

（1）加強(qiáng)場(chǎng)地平整施工控制

在前期安裝施工階段，要事先進(jìn)行放坡整地處理，防止后期光伏發(fā)電工程在運(yùn)行時(shí)，地表結(jié)構(gòu)遭到劇烈擾動(dòng)。因此，在工程項(xiàng)目選址時(shí)，盡量選擇山區(qū)丘陵地區(qū)，而且要保證光伏板的傾角在35°以下。在山區(qū)進(jìn)行工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇坡度角在35°以下的區(qū)域進(jìn)行施工建設(shè)，順坡就勢(shì)布設(shè)相關(guān)的光伏設(shè)備，從而防止地表擾動(dòng)，同時(shí)便于后期工程設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)。

（2）嚴(yán)格控制光伏支架基礎(chǔ)施工和光伏板安裝施工

光伏支架分為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)以及條形基礎(chǔ)和螺旋鋼樁基礎(chǔ)三種類(lèi)型。因條形基礎(chǔ)安裝形式對(duì)地面的擾動(dòng)較大。因此，在安裝施工時(shí)，要盡量選擇鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工，通過(guò)打樁機(jī)進(jìn)行打孔操作，使孔深和直徑分別控制在0.6m～1.2m以及0.15m左右，然后將錨固材料加注于鉆孔內(nèi)，再采用二次灌漿技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)固定。而采用螺旋鋼樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)通過(guò)手提電鉆進(jìn)行鉆孔作業(yè)，然后采用地螺栓，對(duì)光伏發(fā)電站的支架進(jìn)行科學(xué)固定。因以上這兩種基礎(chǔ)施工作業(yè)方式對(duì)地表的擾動(dòng)力較小，而且不會(huì)在施工作業(yè)中大量開(kāi)挖地表以及回填作業(yè)，從而基本不會(huì)產(chǎn)生棄土方，因此能夠有效防止水土流失現(xiàn)象發(fā)生。

（3）道路施工過(guò)程管控

在對(duì)光伏發(fā)電站的施工道路進(jìn)行施工時(shí)，通常按照工程項(xiàng)目實(shí)施需要以及運(yùn)輸檢修機(jī)械的具體特點(diǎn)，科學(xué)確定道路具體結(jié)構(gòu)形式，因此一般采用泥結(jié)碎石路面進(jìn)行道路修筑。在丘陵地區(qū)修筑道路時(shí)，需沿著地勢(shì)的等高線進(jìn)行修建，從而減少道路施工過(guò)程中的挖方量。

（4）相關(guān)構(gòu)筑物和設(shè)備的安裝控制

光伏發(fā)電站的相關(guān)構(gòu)筑物，主要包括逆變器室以及辦公區(qū)等相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。因此，在作業(yè)之前，首先需要對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，然后注意對(duì)施工場(chǎng)地地表中的表土資源進(jìn)行合理保護(hù)。在對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行平整處理時(shí)，盡量要在原場(chǎng)地中進(jìn)行移挖和作填，從而盡可能減少作業(yè)過(guò)程中的挖土量。在基礎(chǔ)施工過(guò)程中，要以機(jī)械施工為主，光伏電站設(shè)備的安裝以及基建施工，需要嚴(yán)格按照流水線作業(yè)方式進(jìn)行操作，從而減少施工過(guò)程中地表的擾動(dòng)量。必要時(shí)，可以在施工場(chǎng)地周?chē)鲈O(shè)防護(hù)設(shè)備以及防護(hù)支架，從而防止地表土方在風(fēng)力作用下遭受侵蝕。

（5）科學(xué)清洗光伏板

光伏發(fā)電板中沉積雜物后，會(huì)對(duì)發(fā)電效率產(chǎn)生影響。因此，通常需采用濕抹布進(jìn)行人工擦拭以及采用沖水方式進(jìn)行清洗。從水土保持方面來(lái)講，采用人工擦拭方式能夠節(jié)省水力，而且不容易對(duì)地表土層造成沖蝕。

3.2事中防治對(duì)策

（1）表土資源保護(hù)措施

在土層較為薄弱的地區(qū)，要重點(diǎn)加強(qiáng)植被種植保護(hù)，特別是道路以及構(gòu)筑物和相關(guān)基建工程施工時(shí)，盡可能剝離地表土，然后土壤要集中存放。為了保持水土，要對(duì)剝離的地表土進(jìn)行灑水，當(dāng)全部施工工序結(jié)束之后，再對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行植被恢復(fù)平整處理。

（2）工程場(chǎng)地邊坡防護(hù)和排水措施

由于該地光伏發(fā)電站工程場(chǎng)地高低不平，因此為了更好地排水，需在工程場(chǎng)地的相關(guān)部位設(shè)置科學(xué)的排水溝，或者通過(guò)截水溝引導(dǎo)洪水，以此防止其對(duì)工程場(chǎng)地地表植被嚴(yán)重沖刷，從而造成水土流失現(xiàn)象。由于當(dāng)?shù)厮馁Y料10年一遇24h最大降雨強(qiáng)度為140mm，因此經(jīng)過(guò)科學(xué)分析，本光伏發(fā)電工程地表排水溝具體按照表1參數(shù)進(jìn)行布設(shè)。

（3）光伏板下緣地表植被土壤保護(hù)措施

為了避免雨水對(duì)地表造成沖刷，需在光伏板的下緣地表中鋪設(shè)碎石。同時(shí)，也可將雨水收集槽懸掛于光伏板下緣，通過(guò)將光伏板中的雨水集中收集，然后再將其集中排放至指定位置。

3.3事后防治對(duì)策

全部施工任務(wù)結(jié)束后，要對(duì)地表生態(tài)植被進(jìn)行恢復(fù)，盡量選擇耐寒以及抗寒、抗風(fēng)蝕的鄉(xiāng)土樹(shù)種，可種草或采用喬灌草相結(jié)合的方式，全面恢復(fù)光伏發(fā)電站地表已被嚴(yán)重破壞的生態(tài)植被。在此過(guò)程中，應(yīng)建立以工程措施、生物措施、臨時(shí)措施相結(jié)合的防治體系，嚴(yán)格對(duì)光伏發(fā)電工程場(chǎng)地建設(shè)期的擾動(dòng)面積進(jìn)行控制，重點(diǎn)加強(qiáng)水土保持和監(jiān)測(cè)管理；科學(xué)對(duì)光伏發(fā)電場(chǎng)各功能分區(qū)進(jìn)行合理布局。

結(jié)語(yǔ)

總之，光伏發(fā)電是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的新型發(fā)電形式。在新環(huán)境保護(hù)法的推動(dòng)下，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化，新技術(shù)、新手段及新方法逐漸被應(yīng)用到發(fā)電過(guò)程中。但是，因當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境條件較差，而且植被覆蓋稀少，再加上光伏發(fā)電項(xiàng)目實(shí)際占地面積較大。所以，導(dǎo)致水土流失現(xiàn)象非常嚴(yán)重。對(duì)此，本文重點(diǎn)結(jié)合了具體的光伏發(fā)電項(xiàng)目，對(duì)當(dāng)?shù)厮亮魇У奶攸c(diǎn)和相關(guān)防范對(duì)策進(jìn)行了探討，以期提高綜合發(fā)電效益，改善生態(tài)環(huán)境。

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