大理清水朗山風(fēng)電場水土保持措施探討

劉富平，冷 鵬，李尤孟

(1.昆明龍慧工程設(shè)計咨詢有限公司，云南 昆明 650032；2.云南省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站，云南 昆明 650032)

大理清水朗山風(fēng)電場水土保持措施探討

劉富平1，冷 鵬2，李尤孟1

(1.昆明龍慧工程設(shè)計咨詢有限公司，云南 昆明 650032；2.云南省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站，云南 昆明 650032)

水土流失特點；水土保持措施設(shè)計；清水朗山風(fēng)電場；大理州

風(fēng)能是一種可再生的清潔型能源，云南省風(fēng)電場項目建設(shè)在實現(xiàn)本省風(fēng)電規(guī)劃目標的基礎(chǔ)上，為我國實現(xiàn)向低碳、清潔的能源機制轉(zhuǎn)變做出了貢獻，其中大理州是云南省風(fēng)能資源最豐富的 16 個州市之一。在風(fēng)電場工程建設(shè)過程中，不可避免地要擾動地表和破壞植被，導(dǎo)致水土流失加劇。清水朗山風(fēng)電場工程在建設(shè)過程中，重視水土保持設(shè)計，規(guī)范過程管控，積極落實各項水土保持措施，水土流失防治成效顯著。

隨著國家對清潔、可再生能源的日益重視，以及能源利用結(jié)構(gòu)調(diào)整的持續(xù)深入[1]，我國能源供應(yīng)和消費在逐步向低碳、高效、環(huán)保的方向迅速轉(zhuǎn)變，風(fēng)能發(fā)展已成必然。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，風(fēng)能資源的開發(fā)利用已經(jīng)成為世界利用可再生能源的主要方式之一[2]。云南省風(fēng)能資源豐富，截至2017年4月，云南省風(fēng)力發(fā)電量達89億kW·h，相當于節(jié)約標煤約279萬t，減少二氧化碳排放量約669萬t；風(fēng)力發(fā)電最高負荷達549萬kW，創(chuàng)歷史新高。

云南風(fēng)電發(fā)展突飛猛進，一則因為云南風(fēng)電開發(fā)較晚、基數(shù)小，二則因為云南作為水電大省，有“風(fēng)水互補”的優(yōu)勢，即每年10月至次年4、5月的枯水期恰好是大風(fēng)季。大理州是云南省風(fēng)能資源最豐富的 16 個州市之一，近年來逐步進入風(fēng)電開發(fā)的高峰期。風(fēng)電場工程建設(shè)周期短，土建工程施工期間擾動劇烈，特別是道路工程挖填、風(fēng)機平臺建設(shè)和棄渣場及集電線路溝槽開挖等施工活動，在大風(fēng)及降雨雙重外營力的作用下，極易產(chǎn)生水土流失，破壞周邊植被和土壤生產(chǎn)力等。筆者以中國國電大理清水朗山風(fēng)電場工程為例，對大理地區(qū)風(fēng)電場的水土流失特點及水土保持措施設(shè)計進行總結(jié)，旨在為類似地區(qū)風(fēng)電場工程水土流失防治提供借鑒。

1 工程概況

大理清水朗山風(fēng)電場位于大理州云龍縣與洱源縣交界的清水朗山一帶的近似南北走向的山脊上。風(fēng)電場安裝單機容量為1.5 MW的風(fēng)力發(fā)電機組33臺，總裝機容量49.5 MW。新建220 kV升壓站1座、新修場內(nèi)道路22.56 km(16.35 km的主線道路和6.21 km的支線道路)、進場道路5 km、集電線路26 km，共啟用6個棄渣場和1個生產(chǎn)生活區(qū)。于2013年底正式開工建設(shè)，2015年初建成投入運行。建設(shè)單位對水土保持工作重視，在項目前期及時開展了水土保持方案編制，開工前及時委托開展了水土保持監(jiān)測，并在施工過程中委托相關(guān)單位開展了水土保持施工圖設(shè)計，于2016年底順利通過了云南省水行政主管部門組織的水土保持設(shè)施驗收。

2 風(fēng)電場工程建設(shè)特點

根據(jù)場區(qū)地形起伏情況和風(fēng)能資源分布特點，清水朗山風(fēng)電場主要沿垂直于主導(dǎo)風(fēng)向的山脊布置風(fēng)電機組，風(fēng)機以單排布置為主，整個風(fēng)電場呈條帶狀。工程建設(shè)土建工程量較大，且生態(tài)破壞比較嚴重；每臺風(fēng)機的安裝位置為一相對獨立的施工點，整個施工區(qū)范圍較大，施工點多而分散，風(fēng)電機組安裝平臺所需面積較大[3]；集電線路區(qū)與風(fēng)機機組區(qū)建設(shè)特點相似，以施工點多且分散為主要特點；升壓站站址選擇在地勢相對開闊和平緩地帶，且占地面積相對較大；為滿足施工及大件運輸需要，新修大量的進場道路及場內(nèi)道路，導(dǎo)致挖填土石方量較大，且難以恢復(fù)；施工生產(chǎn)生活區(qū)選擇在交通便利、地勢開闊的平坦處，相對容易治理。清水朗山風(fēng)電場工程建設(shè)特點見表1。

3 風(fēng)電場工程水土流失特點及環(huán)節(jié)

該工程對地表擾動整體以線性為主，呈現(xiàn)點、線、面共存狀態(tài)，水土流失分區(qū)明顯。風(fēng)機機組區(qū)和集電線路區(qū)以點狀為主，升壓站和施工生產(chǎn)生活區(qū)及棄渣場區(qū)主要為面狀，而道路工程區(qū)則以線狀為主；擾動區(qū)屬西南土石山區(qū)，土壤侵蝕現(xiàn)狀以水力侵蝕為主。但工程建設(shè)對原地表擾動后，除可能產(chǎn)生水蝕外，還可能產(chǎn)生風(fēng)蝕，主要因工程擾動區(qū)位于山脊，常年風(fēng)速大，為風(fēng)蝕的發(fā)生提供了驅(qū)動力。工程建設(shè)周期相對較短，引起水土流失的主要時段為場地平整、基礎(chǔ)開挖、回填等土建工程施工，水土流失主要集中于風(fēng)機機組區(qū)、道路工程區(qū)和棄渣場區(qū)。

表1 清水朗山風(fēng)電場工程建設(shè)特點

工程施工期間，各區(qū)開挖擾動會造成水土流失，項目建成后大部分地表被建筑物占壓使用或被硬化，部分植物措施不能立刻發(fā)揮應(yīng)有的防護作用，如遇強降雨等極端天氣仍將不可避免地產(chǎn)生水土流失。水土流失主要環(huán)節(jié)見表2。

表2 清水朗山風(fēng)電場工程建設(shè)水土流失主要環(huán)節(jié)

4 水土保持措施探討

根據(jù)不同防治分區(qū)的水土流失特點，結(jié)合主體工程設(shè)計，按照突出重點與全面規(guī)劃相結(jié)合、工程措施與植物措施相結(jié)合、永久措施與臨時措施相結(jié)合的原則，配置適合各防治區(qū)的水土保持措施[4]。在布設(shè)該工程水土保持措施時，認真落實了水土保持方針，并從工程的實際情況出發(fā)，以服務(wù)于工程建設(shè)和運行為基本出發(fā)點，進行了水土保持措施設(shè)計。

4.1 風(fēng)機機組區(qū)

風(fēng)機機組區(qū)建設(shè)過程中的水土流失主要發(fā)生在基礎(chǔ)開挖環(huán)節(jié)。由于該區(qū)位于山脊，考慮后期植被恢復(fù)難度大，在施工前對表土進行剝離、收集，并對長勢較好的灌草進行移植，用于后期植被恢復(fù)。在施工過程中考慮因降雨引起臨時裸露堆土的面蝕和溝蝕及大風(fēng)天氣引起的風(fēng)蝕，對臨時堆土采取臨時擋護和遮蓋措施。首先對風(fēng)機安裝平臺進行場地平整，其次為了增加場地地基及邊坡的堅實性和穩(wěn)定性，減少崩塌、滑坡發(fā)生的可能性，對部分場地進行漿砌石擋護。開挖后形成的土質(zhì)邊坡點播草籽進行綠化，巖質(zhì)邊坡進行削坡使其達到穩(wěn)定；回填邊坡覆土撒播或條播進行植被恢復(fù)；風(fēng)機平臺采用碎石鋪墊和撒播草籽進行綠化，碎石鋪墊的面積占整個平臺面積的1/3，撒播草籽綠化的面積占整個平臺面積的2/3，碎石鋪墊部分將風(fēng)機機組與施工道路連接在一起，另在風(fēng)機平臺外圍布設(shè)排水溝，避免因匯水引起平臺邊坡發(fā)生溝蝕。

4.2 集電線路區(qū)

集電線路區(qū)水土流失形式基本同風(fēng)機機組區(qū)，但規(guī)模相對較小。該區(qū)域地表擾動較輕，施工前不剝離收集表土，以減小地表擾動程度和表土堆存期可能產(chǎn)生的水土流失，但需注意土方開挖堆存及回采工序，使原有表土回鋪后仍處于表層；為保證施工過程中形成的坡面穩(wěn)定及塔基安全，在部分坡面布設(shè)截水溝，坡腳布設(shè)擋土墻。對臨時裸露堆土考慮遮蓋措施，以防降雨引起的面蝕和溝蝕；施工結(jié)束后，除永久建筑占地外，對其他擾動地表以種草的方式恢復(fù)植被。

4.3 升壓站區(qū)

該工程升壓站選址于地勢相對平緩的山坡上，場地平整采取順坡挖填平整，周邊會產(chǎn)生一定的開挖、回填邊坡，邊坡高度均小于3 m，不屬于高邊坡。只考慮在開挖和回填邊坡坡腳處修建擋土墻；在升壓站上坡面布設(shè)截排水溝，并在截排水溝末端布設(shè)消力池和站內(nèi)雨水收集池等；考慮后期植被恢復(fù)難度大，在施工前對升壓站區(qū)內(nèi)的表土資源進行剝離，用于后期植被恢復(fù)；對開挖后形成的土質(zhì)邊坡點播草籽進行綠化，回填邊坡采取覆土撒播或條播方式進行植被恢復(fù)。對升壓站內(nèi)未利用土地進行“園林式”綠化，對臨時裸露的堆存表土進行遮蓋和攔擋。

4.4 道路工程區(qū)

道路工程安全與暢通是保障風(fēng)電場順利建設(shè)及運行的基本條件，為有效維護道路路基的穩(wěn)定，防止滑坡發(fā)生，威脅施工及生產(chǎn)安全，主要采取如下措施：

(1)表土剝離。考慮后期植被恢復(fù)難度大，在施工前剝離表土，并對長勢好的灌草進行移植，用于后期植被恢復(fù)。

(2)截排水及消能措施。對大面積切割山坡路段，在開挖邊坡坡頂設(shè)置截水溝，防止坡面徑流沖刷、侵蝕挖方邊坡和路堤坡腳，避免引起滑坡。為排泄邊坡及路面徑流，在道路內(nèi)側(cè)設(shè)漿砌石排水溝。路面雨水通過橫坡迅速排出(路面橫坡為2%)，進入路面邊溝，再由排水溝引至路基外?？紤]到項目區(qū)位于山頂，地表水系不發(fā)育，地下水埋藏較深，為保證后期植物成活率，便于撫育管理澆水等，還增設(shè)了集水蓄水設(shè)施。

(3)道路邊坡治理。對于坡度較大，邊坡不穩(wěn)定的石質(zhì)開挖邊坡，先進行分臺削坡，后在坡腳布設(shè)漿砌石擋墻，最后采用鋼絲網(wǎng)護坡；對于土質(zhì)開挖邊坡，先在坡腳設(shè)置擋土墻，后在坡面穴播種草并加蓋無紡布，最后采用竹條固定，以減小風(fēng)力對無紡布的破壞，提高草的成活率；對于自然放坡且回填土層較薄的回填邊坡，先按一定等高距設(shè)置木樁固坡，后種植灌草，構(gòu)建結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的植物群落；對于坡度較大、邊坡不穩(wěn)定的回填邊坡，先在坡腳設(shè)置擋土墻，后分臺削坡，并按一定等高距設(shè)置抗滑樁，最后覆土種植灌草。分級固坡在一定程度上可以減緩坡面水力沖刷造成的水土流失，有利于植被恢復(fù)。

(4)行道樹。在平緩路段雙側(cè)栽植行道樹，其他路段則只在道路外側(cè)栽植行道樹。行道樹選取鄉(xiāng)土樹種，并盡可能利用項目區(qū)現(xiàn)有灌木進行移栽。

4.5 棄渣場區(qū)

棄渣場設(shè)計遵循“先攔后棄”原則，并根據(jù)棄渣場防護標準、渣場容量及最大堆高、渣場的地形條件等，選取不同斷面的擋土墻對各渣場進行擋護；根據(jù)上坡面匯水面積大小布設(shè)截水溝，結(jié)合渣場平臺及邊坡分臺情況布設(shè)排水措施，并配套消能措施；對棄渣形成的平臺及邊坡采取灌草結(jié)合的方式恢復(fù)植被。

4.6 施工生產(chǎn)生活區(qū)

施工生產(chǎn)生活區(qū)場地相對平緩，地勢開闊。場地平整未形成挖填邊坡，對地表擾動較輕，以占壓為主。在施工前對表土進行剝離，并對長勢好的灌草進行移植，用于后期植被恢復(fù)；施工過程中對臨時裸露堆存表土進行防護，并在場內(nèi)布設(shè)臨時排水措施，防止降雨引起水土流失；施工結(jié)束后對場地進行整治，并覆土恢復(fù)植被。

5 關(guān)于類似工程植被恢復(fù)的幾點建議

大理地區(qū)風(fēng)電場工程基本處于山脊、山坡，風(fēng)速大，地表水不發(fā)育，植被一旦被破壞，后期的恢復(fù)難度較大。因此，需要加強對項目區(qū)原生植被的保護，盡量避免破壞原有植被，施工前做好原有植被的移植工作。在后期植被恢復(fù)中，充分利用場區(qū)已有的植被資源，不僅能減少苗木購買和運輸成本，而且易成活。

在樹草種選擇時，盡量選擇鄉(xiāng)土樹草種。該工程建成后，因植被恢復(fù)效果不理想，建設(shè)單位協(xié)同施工單位在場內(nèi)道路K0+700左側(cè)緩坡處設(shè)置了樹草種“試驗田”，“試驗田”選擇于迎風(fēng)面，土壤相對貧瘠?！霸囼炋铩闭嫉孛娣e0.12 hm2，樹草種選用了當?shù)氐乃?、香杉、高山杜鵑、華山松、高羊茅、黑麥草、狗牙根、三葉草等鄉(xiāng)土樹草種。經(jīng)過近1年的試驗，長勢較好的鄉(xiāng)土樹草種為高山杜鵑、香杉、華山松、高羊茅和黑麥草等。“試驗田”為后期植被恢復(fù)提供了重要技術(shù)支持和保障。

6 結(jié) 語

云南省風(fēng)電開發(fā)對生態(tài)環(huán)境造成了不同程度的破壞，甚至一度被暫停審批，可見風(fēng)電場建設(shè)帶來的危害之大、水土流失之嚴重。筆者通過對大理州清水朗山風(fēng)電場工程建設(shè)特點、水土流失特點、水土流失環(huán)節(jié)進行分析，探討了水土保持措施設(shè)計，為大理地區(qū)風(fēng)電場建設(shè)過程中水土流失防治及建成后的植被恢復(fù)提供參考，以減少大理地區(qū)風(fēng)電場工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的破壞。

[1] 林丹青，張峰，武文一.風(fēng)電場工程項目水土保持措施配置研究[J].水土保持通報，2008，28(4)：116-120．

[2] 郝毓靈，吳新敏.風(fēng)能資源開發(fā)利用的社會需要和發(fā)展前景[J].新疆環(huán)境保護，2001(1):6-10.

[3] 王鋒利.南方紅壤丘陵區(qū)風(fēng)電項目水土保持措施設(shè)計探討[J].浙江水利科技，2013(5):43-47.

[4] 劉勝，陳勝利，邵榮，等.云南風(fēng)電項目水土流失特點及防治措施探討[C]//中國水土保持學(xué)會規(guī)劃設(shè)計專業(yè)委員會2011年年會論文集.北京：中國水土保持學(xué)會，2011:271-276.

(責(zé)任編輯 孫占鋒)

S157.2

C

1000-0941(2017)07-0019-03

劉富平(1984—)，男，甘肅環(huán)縣人，工程師，主要從事水土保持規(guī)劃設(shè)計和水土保持方案編制、監(jiān)測及設(shè)施驗收等工作。

2017-04-10