長(zhǎng)江沖積平原區(qū)風(fēng)電場(chǎng)工程水土保持措施研究

鄧香平+張曉亮

摘要：指出了隨著江西能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)力度逐漸加大，江西省風(fēng)電項(xiàng)目不斷增多，水土流失問(wèn)題日益突出，若不及時(shí)采取有效的水土保持措施，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失，對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成影響。以江西新洲風(fēng)電場(chǎng)工程為例，對(duì)長(zhǎng)江沖積平原風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中的水土流失特點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了水土流失防治分區(qū)，以及可行的水土保持措施，以期能對(duì)同類(lèi)工程的水土保持措施設(shè)計(jì)提供良好的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：沖積平原；風(fēng)電場(chǎng)；水土保持；措施

中圖分類(lèi)號(hào)：S157

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2016）20-0017-04

1 引言

隨著人類(lèi)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，有限儲(chǔ)量的一次能源被加速消耗，人類(lèi)的生存環(huán)境和世界經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重影響。在“十一五”規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)“把開(kāi)發(fā)可再生能源放到國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先地位”，應(yīng)“因地制宜地開(kāi)發(fā)和推廣太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等新能源”。在可再生的新能源開(kāi)發(fā)中，風(fēng)力發(fā)電是該領(lǐng)域中技術(shù)較成熟、最具規(guī)模開(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一[1]。風(fēng)能資源豐富的長(zhǎng)江沖積平原區(qū)成了風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)的重要選擇地。在風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)過(guò)程中不可避免地對(duì)地表產(chǎn)生擾動(dòng)，破壞土壤和植被，從而加劇水土流失，影響生態(tài)環(huán)境。因地制宜地采取各類(lèi)水土流失防治措施，使項(xiàng)目建設(shè)區(qū)內(nèi)原有的水土流失得到基本治理和有效控制，生態(tài)環(huán)境得到最大限度的保護(hù)成為了風(fēng)電場(chǎng)工程建設(shè)必須要考慮的問(wèn)題。本文以江西新洲風(fēng)電場(chǎng)工程為例，對(duì)長(zhǎng)江沖積平原風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中的水土流失特點(diǎn)進(jìn)行分析，并探討可行的水土保持措施。本風(fēng)電場(chǎng)工程的措施設(shè)計(jì)對(duì)于類(lèi)似風(fēng)電場(chǎng)水土保持治理具有一定的借鑒意義。

2 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

2.1 項(xiàng)目概況

江西九江新洲風(fēng)電場(chǎng)位于江西省九江縣江洲鎮(zhèn)東部的新洲墾殖場(chǎng)內(nèi)，處在江心洲島的最東側(cè)，占地16.82 hm2，其中永久占地10.03 hm2，臨時(shí)占地6.79 hm2；建設(shè)規(guī)模為24臺(tái)單機(jī)容量2000 kW的風(fēng)機(jī)，與江洲風(fēng)電場(chǎng)共用一座220 kV升壓站；直埋電纜線(xiàn)路24.00 km；場(chǎng)內(nèi)檢修道路全長(zhǎng)18.146 km，其中新修7.678 km，改擴(kuò)建10.468 km；施工生產(chǎn)生活區(qū)1處。工程總投資37673.59萬(wàn)元；年上網(wǎng)電量99581.5 MW·h。

2.2 項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)地處地處中亞熱帶向北亞熱帶過(guò)渡的濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，四季分明，光照充足，氣候溫和，雨量充沛，無(wú)霜期長(zhǎng)。多年平均氣溫17℃，多年平均降水量

1425.5 mm，多年平均風(fēng)速2.5 m/s，多年平均風(fēng)速2.5 m/s，最大風(fēng)速為17 m/s（NE風(fēng)，1988年3月15日），年風(fēng)向多為東北（NE）風(fēng)，7月偏南（S）風(fēng)。項(xiàng)目區(qū)屬?zèng)_積平原地貌，場(chǎng)址被江心洲堤防封閉，堤內(nèi)地面高程14.5～16.9 m。成土母質(zhì)為河湖沉積物，土壤類(lèi)型為潮土。項(xiàng)目區(qū)地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林，海拔低，植被貧乏且低矮，耕地絕大多數(shù)為棉田。項(xiàng)目區(qū)林草覆蓋率約為30%。地處南方紅壤丘陵區(qū)，土壤侵蝕類(lèi)型以水力侵蝕為主，容許土壤流失量為500 t/（km2·a），屬江西省水土流失重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)和重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)。

3 項(xiàng)目區(qū)水土流失特征

根據(jù)全國(guó)土壤侵蝕類(lèi)型區(qū)劃，項(xiàng)目區(qū)地處南方紅壤丘陵侵蝕區(qū)，土壤侵蝕類(lèi)型以水力侵蝕為主。根據(jù)2013年江西省水土保持公報(bào)，項(xiàng)目區(qū)所涉九江縣現(xiàn)有水土流失總面積99.93 km2，占土地總面積的11.45%，水土流失強(qiáng)度以輕、中度為主（表1）。

根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的水土流失踏勘調(diào)查，本工程建設(shè)區(qū)現(xiàn)有水土流失面積0.48 hm2（表2），占項(xiàng)目建設(shè)征占地總面積（16.82 hm2）的2.85%，其中：輕度流失面積0.48 hm2，占流失面積的100%。項(xiàng)目區(qū)年均土壤侵蝕總量為48.1 t，平均土壤侵蝕模數(shù)為290 t/（km2·a）。

3.1 水土流失特點(diǎn)

項(xiàng)目建設(shè)期間，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)開(kāi)挖與回填、安裝場(chǎng)地和施工生產(chǎn)生活區(qū)的平整、施工道路施工、集電線(xiàn)路管溝開(kāi)挖、臨時(shí)設(shè)施等施工活動(dòng)，將改變?cè)械乇怼p壞地表植被[2]、土地耕作層和植被生長(zhǎng)層被挖損、剝離或壓埋，從而使區(qū)域內(nèi)裸地面積增加，降低土壤的抗蝕性，增大水土流失量。施工過(guò)程中由于地表植被和表層土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，土質(zhì)疏松，不僅會(huì)產(chǎn)生水蝕，大風(fēng)天氣還會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵。此外，瀝青混凝土拌和、場(chǎng)地平整、道路填筑、材料運(yùn)輸和裝卸在2級(jí)以上風(fēng)力作用下也會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，其中運(yùn)輸車(chē)輛道路揚(yáng)塵和施工作業(yè)揚(yáng)塵最大，會(huì)對(duì)下風(fēng)向的空氣造成嚴(yán)重污染，從而直接影響人們的生產(chǎn)生活[3]。

3.2 水土流失量計(jì)算

根據(jù)類(lèi)比法確定的江西九江新洲風(fēng)電場(chǎng)工程不同區(qū)域的土壤侵蝕模數(shù)、水土流失面積、預(yù)測(cè)時(shí)段等因子，以及擾動(dòng)地表后土壤侵蝕模數(shù)，最終得出項(xiàng)目建設(shè)產(chǎn)生的水土流失量（表3）。

從表3可以看出，工程建設(shè)可能產(chǎn)生的水土流失總量為3743 t，新增水土流失量為3695 t；其中施工期（含施工準(zhǔn)備期）新增水土流失量占新增總量比例為99.97%?？梢?jiàn)，施工期（含施工準(zhǔn)備期）是新增水土流失的主要時(shí)段。道路工程、風(fēng)電機(jī)組區(qū)和集電線(xiàn)路是水土流失發(fā)生的重點(diǎn)區(qū)域，這些區(qū)域?qū)⒆鳛楸痉桨傅乃亮魇Х乐沃攸c(diǎn)。

3.3 水土流失危害

水土流失的危害往往具有潛在性，若形成水土流失危害后再實(shí)施治理，不但會(huì)造成土地資源和土地生產(chǎn)能力的下降，而且導(dǎo)致治理難度增大，費(fèi)用增高。本工程在建設(shè)過(guò)程中，由于擾動(dòng)和破壞了原地貌，加劇了水土流失，如不采取有效的水土保持措施加以防治，將造成一些負(fù)面影響。主要表現(xiàn)在：

（1）對(duì)土地資源的破壞和影響。項(xiàng)目建設(shè)占用土地，改變?cè)械乇?，損壞地表植被，土地耕作層和植被生長(zhǎng)層被挖損、剝離或壓埋，從而使區(qū)域內(nèi)裸地面積增加，降低土壤的抗蝕性，增大水土流失量。工程建設(shè)造成土地生產(chǎn)力短期內(nèi)衰退或喪失，對(duì)周邊農(nóng)作物及土地利用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將造成不利影響，給工程區(qū)的植被恢復(fù)和土地整治增加難度。

（2）對(duì)長(zhǎng)江及區(qū)域內(nèi)的水利設(shè)施的影響。本項(xiàng)目地處長(zhǎng)江附近，施工過(guò)程中如不采取及時(shí)有效的碾壓、攔擋、沉淀、覆蓋等措施，松散的土、石、渣在降雨作用下極有可能進(jìn)入臨近水系匯入長(zhǎng)江，對(duì)長(zhǎng)江及其區(qū)域內(nèi)的水利基礎(chǔ)設(shè)施和水質(zhì)將造成一定的影響。

4 水土流失防治分區(qū)及措施設(shè)計(jì)

4.1 水土流失防治分區(qū)

根據(jù)各項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)、主體工程的布局、可能造成的水土流失情況、各建設(shè)區(qū)域水土流失防治責(zé)任以及防治目標(biāo)，江西九江新洲風(fēng)電場(chǎng)工程水土流失防治劃分為5個(gè)防治區(qū)：風(fēng)電機(jī)組防治區(qū)、升壓站防治區(qū)、集電線(xiàn)路防治區(qū)、道路工程防治區(qū)和施工生產(chǎn)生活防治區(qū)。

4.2 水土流失防治措施設(shè)計(jì)

風(fēng)電場(chǎng)工程水土保持措施根據(jù)各防治區(qū)的水土流失特點(diǎn)、地貌類(lèi)型、侵蝕方式及其對(duì)環(huán)境的危害、防治責(zé)任和防治目標(biāo)，堅(jiān)持“預(yù)防為主，保護(hù)優(yōu)先”的原則，樹(shù)立人與自然和諧相處的理念，重視周邊的綠化與美化，最大程度減少對(duì)原地表和植被的破壞。通過(guò)合理配置并科學(xué)設(shè)計(jì)水土保持工程措施、植物措施和臨時(shí)措施，從而形成綜合防護(hù)體系[4]（表4）。

4.2.1 風(fēng)電機(jī)組防治區(qū)

風(fēng)電機(jī)組區(qū)包括風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、箱式變電站和風(fēng)機(jī)安裝場(chǎng)地三部分，水土流失以面蝕為主，可能導(dǎo)致該區(qū)域水土流失劇增的原因是，大面積的表土剝離、場(chǎng)地平整、基礎(chǔ)土方的開(kāi)挖和回填等對(duì)地面土體造成了嚴(yán)重破壞，降低土壤抗蝕性。結(jié)合其水土流失的影響因素和特點(diǎn)，其水土保持措施布置如下：施工前，對(duì)區(qū)域內(nèi)的表土進(jìn)行剝離，剝離20cm厚的表土集中堆置在風(fēng)機(jī)安裝場(chǎng)地旁不影響施工區(qū)域內(nèi)，周邊用裝土草袋進(jìn)行攔擋，裝土草袋擋土墻采用裝土草袋堆砌而成，橫斷面為梯形，斷面尺寸為高×頂寬×底寬一般為1.0 m×0.5 m×2.0 m。堆砌時(shí)，草袋應(yīng)相互咬合、搭接，搭接長(zhǎng)度不小于草袋長(zhǎng)度的1/3。裸露面采用苫布進(jìn)行覆蓋。施工結(jié)束后，對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行撒播狗牙根、假儉草、白三葉等混合草籽綠化，風(fēng)機(jī)安裝場(chǎng)地平臺(tái)按照原有土地利用類(lèi)型進(jìn)行復(fù)耕。

4.2.2 升壓站防治區(qū)

升壓站與江洲風(fēng)電場(chǎng)共用，只占用江州風(fēng)電場(chǎng)預(yù)留的升壓設(shè)備用地，共新增3臺(tái)35kV風(fēng)機(jī)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜，一臺(tái)35kV母聯(lián)柜，升壓站內(nèi)其余主要設(shè)備（220kV配電裝置，無(wú)功補(bǔ)償裝置，站用電等）采用與江洲風(fēng)電場(chǎng)共用方式。因此，升壓站只需做好施工過(guò)程中的臨時(shí)排水、沉沙。在升壓站場(chǎng)地四周設(shè)置臨時(shí)排水溝，出口處設(shè)置沉沙池，雨水經(jīng)排水溝收集，經(jīng)沉沙池沉淀后，排入附近溝渠。排水溝斷面為梯形，坡比為1∶1.0，寬30 cm、深30 cm，為土質(zhì)排水溝。沉沙池的池廂橫斷面采用梯形斷面，池廂深度為80 cm，坡比1∶1.0，池廂工作寬度為100 cm、長(zhǎng)度為200 cm。

4.2.3 集電線(xiàn)路防治區(qū)

集電線(xiàn)路沿施工及檢修道路布設(shè)，管溝開(kāi)挖作業(yè)面利用施工及檢修道路。管溝開(kāi)挖的土方遇降雨容易造成水土流失，結(jié)合其施工特點(diǎn)，布置如下水土保持措施：施工前，先將區(qū)域內(nèi)的表土進(jìn)行剝離，剝離的表土堆置在道路工程區(qū)；施工結(jié)束后對(duì)集電線(xiàn)路區(qū)進(jìn)行復(fù)耕。

4.2.4 道路工程防治區(qū)

道路工程為場(chǎng)內(nèi)施工及檢修道路，包含擴(kuò)建道路和新建道路。其中擴(kuò)建道路在原有路面的基礎(chǔ)上進(jìn)行兩側(cè)拓寬，均采用10%水泥穩(wěn)定卵石（碎石）路面。道路工程路基土方的開(kāi)挖與回填，也會(huì)擾動(dòng)和破壞了原地貌，加劇了水土流失。因此，根據(jù)其施工特點(diǎn)，其水土保持措施布置如下：施工前，先將區(qū)域內(nèi)的表土進(jìn)行剝離。剝離20～50 cm厚的表土集中堆放在道路旁平緩處，在表土堆下方設(shè)置裝土草袋擋土墻進(jìn)行攔擋，裸露面用苫布進(jìn)行覆蓋。施工時(shí)，先在道路一邊布設(shè)排水溝，在其位置上先行開(kāi)挖、夯實(shí)，做為臨時(shí)排水設(shè)施，土石方工程結(jié)束后修整、襯砌形成永久性排水溝，排水溝出口處設(shè)置沉沙池。施工結(jié)束后，道路兩側(cè)將形成的挖填方邊坡，一般采用撒播草籽進(jìn)行邊坡防護(hù)。排水溝為矩形斷面，深40 cm、寬40 cm，為漿砌石排水溝；沉沙池的池廂橫斷面采用梯形斷面，池廂深度為80 cm，坡比1∶1.0，池廂工作寬度為100 cm、長(zhǎng)度為200 cm。

4.2.5 施工生產(chǎn)生活防治區(qū)

本項(xiàng)目為江州風(fēng)電場(chǎng)二期，施工生產(chǎn)生活區(qū)一期已利用，場(chǎng)地平整也易造成水土流失。因此，施工過(guò)程中，在場(chǎng)地四周設(shè)置臨時(shí)排水溝，出口處設(shè)置沉沙池，雨水經(jīng)排水溝收集，經(jīng)沉沙池沉淀后，排入附近溝渠。施工結(jié)束后，對(duì)施工生產(chǎn)生活區(qū)產(chǎn)生的硬化層進(jìn)行清除和破碎處理，清除的硬化層就近用于附近道路平整。并根據(jù)施工生產(chǎn)生活區(qū)的質(zhì)量條件和原有的土地進(jìn)行復(fù)耕。

5 結(jié)語(yǔ)

江西九江新洲風(fēng)電場(chǎng)工程合理有效地采取以上防治措施，到設(shè)計(jì)水平年，可實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)土地整治率為98.9%，水土流失總治理度為97.8%，攔渣率為95.7%，土壤流失控制比1.0，林草類(lèi)植被恢復(fù)率為99.2%，林草覆蓋率為3.6%，六項(xiàng)水土流失防治指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于確定的水土流失防治目標(biāo)；可治理水土流失面積8.08 hm2，整治擾動(dòng)土地面積8.26 hm2，建設(shè)林草面積0.61 hm2，可減少水土流失量3657 t，防治責(zé)任范圍內(nèi)的水土流失得到全面、系統(tǒng)的治理[5]，可有效控制因工程建設(shè)引發(fā)的水土流失。其他長(zhǎng)江沖積平原風(fēng)電場(chǎng)工程可參考借鑒上述水土保持措施，同時(shí)根據(jù)工程和所在項(xiàng)目區(qū)具體情況，因地制宜，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)好水土流失防治措施，形成工程措施、植物措施、臨時(shí)措施相結(jié)合的綜合防護(hù)體系，達(dá)到有效防治水土流失的目的。

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