甘肅藏區(qū)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目水土流失防治技術(shù)探討

杜欣澤，田晉華，高雅玉，吳筱乾

(1.甘肅省水土保持科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730000； 2.天?？h水利建設(shè)管理站，甘肅 天祝 733299)

甘肅藏區(qū)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目水土流失防治技術(shù)探討

杜欣澤1，田晉華1，高雅玉1，吳筱乾2

(1.甘肅省水土保持科學(xué)研究所，甘肅 蘭州 730000； 2.天?？h水利建設(shè)管理站，甘肅 天祝 733299)

水土流失；防治分區(qū)；技術(shù)模式；風(fēng)電場(chǎng)；甘肅藏區(qū)

甘肅藏區(qū)主要涉及甘南藏族自治州及天祝藏族自治縣，該區(qū)域存在著水土流失加重、水源涵養(yǎng)功能減弱、植被覆蓋度下降和生物多樣性銳減等生態(tài)問題。近年來,不斷增加的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)本就處于退化狀態(tài)且自我修復(fù)能力很差的草原造成了嚴(yán)重破壞，產(chǎn)生了大量的水土流失。以甘肅藏區(qū)天祝縣境內(nèi)松山鎮(zhèn)鼎盛松山灘風(fēng)電場(chǎng)一期工程為例，分析了風(fēng)電場(chǎng)不同防治分區(qū)的水土流失防治技術(shù)，重點(diǎn)介紹了草皮剝離、回鋪技術(shù)和道路截滲水溝技術(shù)在該區(qū)應(yīng)用的特殊性。

甘肅藏區(qū)主要涉及甘南藏族自治州及天祝藏族自治縣，是三大高原接壤地帶，物種資源非常豐富，是中國北方野生動(dòng)物分布“偏高值區(qū)”和中國植物區(qū)系分區(qū)系統(tǒng)的中國-日本、中國-喜馬拉雅及青藏高原三個(gè)植物亞區(qū)的接壤區(qū)。甘肅藏區(qū)自然條件惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失逐年增加，生態(tài)系統(tǒng)不斷退化，人為不合理的生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)是主要原因之一。近年來，隨著生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量和種類的增加，開發(fā)建設(shè)造成的水土流失不可忽視?；诖耍覀円蕴熳？h境內(nèi)松山鎮(zhèn)鼎盛松山灘風(fēng)電場(chǎng)一期工程為例，對(duì)甘肅藏區(qū)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目水土流失防治技術(shù)開展研究。

1 風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目水土流失成因和類型分析

風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為多點(diǎn)式開挖，對(duì)本就處于退化狀態(tài)且自我修復(fù)能力很差的草原造成嚴(yán)重破壞，產(chǎn)生大量的水土流失。一般風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)流程可以概括為：首先，修建場(chǎng)內(nèi)道路，平整場(chǎng)地；其次，進(jìn)行集控中心、箱變及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)施工，同時(shí)還有一些臨時(shí)設(shè)施需要布設(shè)、施工；再次，埋設(shè)電纜、架設(shè)高壓線、集控中心綠化；最后，風(fēng)電場(chǎng)投入運(yùn)行(圖1)。

項(xiàng)目區(qū)屬風(fēng)力與水力復(fù)合侵蝕區(qū)。對(duì)松山鎮(zhèn)鼎盛松山灘風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)對(duì)原地貌破壞和擾動(dòng)強(qiáng)烈，形成很多基坑、臨時(shí)堆土等新的土體結(jié)構(gòu)松散的再塑地貌。開挖表土破壞了原地貌植被，形成大量裸露邊坡和棄渣，地面坡度發(fā)生改變，使表層土裸露或形成較為松散的堆積體，破壞了原生植被和地面穩(wěn)定性，造成土壤結(jié)構(gòu)改變、土壤含水率下降，地表植被遭到嚴(yán)重破壞甚至完全消失。

圖1 風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)流程

2 風(fēng)電場(chǎng)不同分區(qū)的水土流失程度分析

2.1 占地面積

鼎盛松山灘風(fēng)電場(chǎng)一期項(xiàng)目總占地63.94 hm2，其中永久占地23.60 hm2、臨時(shí)占地50.34 hm2。占地類型中天然牧草地38.40 hm2、其他草地16.86 hm2、旱地4.72 hm2、農(nóng)村道路3.54 hm2。

將項(xiàng)目區(qū)分為風(fēng)機(jī)及箱式變壓器區(qū)、集電線路區(qū)、道路工程區(qū)、集控中心區(qū)、施工生產(chǎn)生活等5個(gè)防治分區(qū)。各防治分區(qū)特征見表1。

各防治分區(qū)地表擾動(dòng)面積的比例從大到小為：道路工程區(qū)(64.86%)、風(fēng)機(jī)及箱式變壓器區(qū)(16.81%)、集電線路區(qū)(16.01%)、集控中心區(qū)(1.76%)、施工生產(chǎn)生活區(qū)(0.56%)，道路工程區(qū)和風(fēng)機(jī)及箱式變壓器區(qū)施工擾動(dòng)面積占整個(gè)工程施工擾動(dòng)面積的81.67%(表2)。

2.2 土石方挖填量

從表2可看出，鼎盛松山灘一期風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目土石方開挖總量29.48萬m3，填方量33.35萬m3，借方量3.58萬m3(均為外購砂石料)。各防治分區(qū)挖方量所占比例從大到小為：道路工程區(qū)(59.46%)、風(fēng)機(jī)及箱式變壓器區(qū)(27.92%)、集控中心區(qū)(8.52%)、集電線路區(qū)(3.49%)、施工生產(chǎn)生活區(qū)(0.61%)。工程建設(shè)過程中，風(fēng)機(jī)區(qū)和道路區(qū)的開挖量占工程總開挖量的87.38%，這兩個(gè)區(qū)域是產(chǎn)生水土流失的主要區(qū)域，同時(shí)也是水土保持監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域。

表1 風(fēng)電場(chǎng)水土流失防治分區(qū)及特征

表2 鼎盛松山灘風(fēng)電場(chǎng)一期建設(shè)項(xiàng)目施工擾動(dòng)特征及土石方開挖量

3 甘肅藏區(qū)風(fēng)電場(chǎng)水土流失防治技術(shù)探析

3.1 不同階段的防治要求

(1)施工階段。在建設(shè)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制擾動(dòng)地表范圍，合理有效地配置水土保持措施，積極控制并減少工程建設(shè)新增水土流失量，有效保護(hù)甘肅藏區(qū)生態(tài)環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)區(qū)域開發(fā)與生態(tài)建設(shè)的雙贏。在施工階段須注重工程措施與植物措施相結(jié)合，永久措施與臨時(shí)措施相結(jié)合，點(diǎn)、線、面相結(jié)合的原則，形成布局合理的水土流失綜合防治體系。防治體系的配置按照系統(tǒng)工程原理，處理好局部與整體、單項(xiàng)與綜合、近期與遠(yuǎn)期的關(guān)系，力爭(zhēng)做到技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、可操作性強(qiáng)。在分區(qū)布設(shè)防護(hù)措施時(shí)，既要注重各防治分區(qū)的水土流失特點(diǎn)、防治重點(diǎn)和要求，又要注重各防治分區(qū)的關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性和科學(xué)性。

(2)運(yùn)行階段。風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行期間，應(yīng)注重原生態(tài)環(huán)境保護(hù)，此時(shí)布設(shè)的水土保持措施都已開始發(fā)揮效益，應(yīng)避免對(duì)這些區(qū)域的二次擾動(dòng)；甘肅藏區(qū)地勢(shì)相對(duì)平坦開闊，應(yīng)該嚴(yán)格控制各種車輛的行車路線，避免車輛肆意行駛，破壞草原；對(duì)各項(xiàng)水土保持措施定期巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，確保各項(xiàng)水土保持措施發(fā)揮效益。

3.2 不同防治分區(qū)的水土流失防治措施

3.2.1 風(fēng)機(jī)及箱式變壓器區(qū)

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)開挖時(shí)，應(yīng)避免切坡開挖，盡量不在雨季、風(fēng)季開挖基礎(chǔ)，嚴(yán)格按照規(guī)范要求先將表層腐殖土和表層植被剝離，剝離厚度控制在30 cm。把剝離的腐殖土和表層植被先期分層堆放在風(fēng)機(jī)吊裝場(chǎng)地，施工期進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工結(jié)束后在周邊擾動(dòng)破壞較為嚴(yán)重的區(qū)域和原來植被覆蓋較稀疏的區(qū)域，撒播草籽促進(jìn)風(fēng)機(jī)區(qū)植被恢復(fù)。剝離表土全部采取機(jī)械剝離的方式。遇強(qiáng)降雨時(shí)應(yīng)停止施工，避免松散土體崩塌對(duì)施工人員安全造成威脅。做好風(fēng)機(jī)周邊場(chǎng)地的截、排水，避免風(fēng)機(jī)場(chǎng)地下部被掏空，影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。對(duì)施工期每個(gè)風(fēng)電機(jī)組區(qū)臨時(shí)堆放的土方，采用苫布或草簾滿鋪覆蓋的方式防止雨水沖刷或大風(fēng)造成水土流失。

3.2.2 集控中心區(qū)

集控中心區(qū)一般都會(huì)選擇建在地勢(shì)比較平坦的區(qū)域，土石方挖填基本平衡。集控中心在建設(shè)期間需修建圍墻，這樣能有效防止外部的雨水流入場(chǎng)內(nèi)；集控中心建成后，除建筑物外，內(nèi)部道路及廣場(chǎng)全部硬化，以防止裸露空地水土流失。施工期集控中心基礎(chǔ)開挖產(chǎn)生的臨時(shí)堆土，用彩條布苫蓋，四周用裝土編織袋進(jìn)行攔擋。施工期末采取喬灌草結(jié)合方式進(jìn)行綠化美化。

3.2.3 集電線路區(qū)

集電線路區(qū)擾動(dòng)地表面積不大但分散。集電線路基礎(chǔ)施工時(shí)，混凝土基礎(chǔ)占據(jù)了基坑的大部分，使基坑回填后產(chǎn)生一定量的余土。由于草原區(qū)集電線路所處位置地勢(shì)較平坦，且余土量較小，因此可將余土堆積在塔腿之間和線桿四周，并夯實(shí)壓固，以備沉降。待集電線路區(qū)塔架架設(shè)完成后，對(duì)塔架下方進(jìn)行土地整治，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。施工期在主體集電線路塔架、混凝土線桿埋設(shè)施工過程中，對(duì)挖方臨時(shí)堆土表面用防護(hù)網(wǎng)苫蓋，并在土堆的坡角處用裝土草袋進(jìn)行壓邊，考慮到本工程集電線路比較長，因此裝土草袋可以循環(huán)利用。施工期末撒播適生草籽促進(jìn)植被修復(fù)。

3.2.4 場(chǎng)內(nèi)道路區(qū)

風(fēng)電場(chǎng)施工時(shí)，原則上應(yīng)盡量利用原有道路，將原有道路進(jìn)行拓寬和平整，減少對(duì)原地貌的破壞。對(duì)挖、填方邊坡的處理既可以減少道路邊坡水土流失，又可以更好地加固路基邊坡。在道路兩側(cè)修筑排水溝，將坡面徑流和路面積水直接排入道路旁的排水溝內(nèi)，保證徑流能順暢排走。施工期在道路區(qū)還需對(duì)臨時(shí)堆土進(jìn)行苫蓋和用裝土草袋進(jìn)行攔擋，施工結(jié)束后清理場(chǎng)地并對(duì)道路影響區(qū)進(jìn)行土地整治。施工期末撒播適生草籽促進(jìn)植被修復(fù)。

3.2.5 施工生產(chǎn)生活區(qū)

施工生產(chǎn)生活區(qū)地勢(shì)較平坦，挖填基本平衡，幾乎不產(chǎn)生棄方。施工結(jié)束后，拆除施工臨時(shí)建筑物，進(jìn)行土地整治。施工期需要對(duì)臨時(shí)堆土、沙料表面苫蓋防護(hù)網(wǎng)，并在土堆的四周用石頭或磚壓邊。施工期末撒播適生草籽促進(jìn)植被修復(fù)。

4 甘肅藏區(qū)風(fēng)電場(chǎng)水土流失防治技術(shù)的特殊性

風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中進(jìn)場(chǎng)道路、吊裝平臺(tái)及風(fēng)機(jī)機(jī)位等的開挖回填和其他施工活動(dòng)會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境造成擾動(dòng)，特別是對(duì)原生濕地和草甸的破壞，會(huì)引發(fā)劇烈的水土流失，如果不加以有效治理，那么會(huì)使該區(qū)域水土流失狀況持續(xù)惡化。甘肅藏區(qū)所處區(qū)域的特殊性決定了其水土流失防治技術(shù)也有自身的特殊性。

4.1 草皮剝離、回鋪技術(shù)

草皮剝離技術(shù)重點(diǎn)包含開挖區(qū)域表土剝離技術(shù)、堆放點(diǎn)草皮保育技術(shù)和再造技術(shù)。草皮剝離階段要盡量避免對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞；草皮保育是剝離的關(guān)鍵和重點(diǎn)，重點(diǎn)防止堆放過程中產(chǎn)生土體滑坡、雨后沖蝕和坍塌、草皮結(jié)構(gòu)破壞，以保證施工期末回鋪；草皮再造重點(diǎn)是將剝離的草皮進(jìn)行回鋪，恢復(fù)原有的水土保持功能，合理使用工程措施和生物措施，使草皮回鋪后達(dá)到最佳的生長狀態(tài)。

4.1.1 草皮剝離

草皮剝離首先注意季節(jié)的選擇，盡量選擇氣候較濕潤、降雨較豐富的季節(jié)，一般為每年的5—8月。此時(shí)段通常是草地植物的分蘗期與結(jié)實(shí)期，即草地植物貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)含量相對(duì)較高的時(shí)期，該季節(jié)植被生命力最強(qiáng)，同時(shí)氣候溫暖，植物免受凍害、旱害，易于成活。其次，剝離時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制好開挖的深度，必須開挖到根系層以下并保留3～5 cm的裕度，以保證根系完整并與土壤良好結(jié)合，確保草皮具有足夠的養(yǎng)分來源。根據(jù)甘肅藏區(qū)草甸的根系深度估算，開挖的深度控制在30 cm左右。再次，草皮剝離時(shí)嚴(yán)格控制分塊大小，最小邊長不應(yīng)小于25 cm，防止分塊過小切斷植物根系導(dǎo)致草皮枯死，同時(shí)為便于搬運(yùn)，其最大邊長盡量控制在50 cm以內(nèi)。草皮剝離后，下層有機(jī)土對(duì)植被的回植成活十分重要，應(yīng)將其清理集中堆放，以便回植草皮時(shí)使用。

4.1.2 草皮臨時(shí)堆存防護(hù)

為保證草皮的活性，草皮剝離季節(jié)一般選擇在春夏季節(jié)，不容忽視的是，該季節(jié)正是當(dāng)?shù)赜昙?，剝離的草皮和表土若不加以防護(hù)，將發(fā)生嚴(yán)重的水土流失。

草皮臨時(shí)堆存時(shí)，應(yīng)盡量選擇背風(fēng)且地勢(shì)平坦地段。項(xiàng)目區(qū)主風(fēng)向?yàn)槲鞅焙蜄|南方向，選擇在西北和東南主風(fēng)方向設(shè)置土袋臨時(shí)擋墻，草皮表面以防風(fēng)透氣的密目網(wǎng)進(jìn)行覆蓋，避免大風(fēng)帶走草皮蓄含水分，保證草皮存活；表土堆表面用防雨布進(jìn)行全面覆蓋遮擋，避免風(fēng)力揚(yáng)沙。為了減少坡面來水對(duì)地表造成沖刷，在上游側(cè)土袋擋墻周邊0.5～1.0 m的范圍內(nèi)布置臨時(shí)排水溝，臨時(shí)排水溝采用梯形斷面，底寬0.3 m、深0.3 m，坡比為1∶0.5，開挖完成后需進(jìn)行過流面夯實(shí)。臨時(shí)排水溝通往臨時(shí)沉沙池，臨時(shí)沉沙池順接至自然溝道內(nèi)或地勢(shì)低洼處(圖2)。在草皮臨時(shí)堆存區(qū)域?yàn)⑺?，保持土壤濕潤，區(qū)域周圍設(shè)置水溝，保證草皮的需水量，并可將降水及時(shí)排走，避免草皮長期處于淹沒狀態(tài)而腐爛死亡。必要的時(shí)候，可在水中添加草皮生長所需的肥料，幫助草皮度過脆弱的“假植”期。施工時(shí)，盡量縮短草皮的臨時(shí)堆存時(shí)間，一方面可提高剝離草皮的成活率，另一方面也可避免因上層草皮長期占?jí)焊采w導(dǎo)致原地表未剝離的草皮死亡。

圖2 表土堆存防風(fēng)、防水示意

4.1.3 草皮回鋪

回鋪草皮時(shí)，先回填有機(jī)土層，并保證回鋪平順，使草皮根部與土壤無縫銜接；草皮回鋪后，草隙用腐殖土填塞密實(shí)；回鋪和填縫均為人工操作，可將草皮輕輕拍實(shí)，防止翹角和鼓包。在大風(fēng)大雨季節(jié)，還應(yīng)采取竹制或木制梢釘對(duì)草皮加以固定，防止草皮隨下部土層流失而發(fā)生位移。

4.1.4 草皮植后養(yǎng)護(hù)

根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件和回鋪草皮生長發(fā)育的季節(jié)需要，適時(shí)對(duì)其進(jìn)行施肥、澆水養(yǎng)護(hù)，以滿足其對(duì)養(yǎng)分和水分的需要?；劁伜蟮牟萜け容^脆弱，需要一段時(shí)間才能與底層土壤結(jié)合，因此在草皮回鋪后10天內(nèi)，盡量減少對(duì)回鋪草皮區(qū)域的人為或外力擾動(dòng)，草皮恢復(fù)較差區(qū)域需要相應(yīng)延長養(yǎng)護(hù)期限。上層草皮回鋪后，及時(shí)清除下層原生植被上灑落的腐殖土，恢復(fù)原有植被的生長環(huán)境，促使其及時(shí)返青。

4.2 道路截滲水溝技術(shù)

土質(zhì)截滲水溝不適宜在進(jìn)場(chǎng)道路段布設(shè)，進(jìn)場(chǎng)道路為永久路面，修建土質(zhì)排水溝不利于進(jìn)場(chǎng)道路運(yùn)行安全，同時(shí)將增加進(jìn)場(chǎng)道路占地。土質(zhì)截水溝適宜布設(shè)在場(chǎng)內(nèi)檢修道路，開挖邊坡比按1∶1.5，開挖后排水溝上口寬大于1.2 m。項(xiàng)目區(qū)地貌類型屬山前沖洪積平原，海拔2 750～2 950 m，相對(duì)高差200 m，山勢(shì)平緩，溝谷較少，場(chǎng)內(nèi)道路坡面匯水面積不大，但考慮到短時(shí)強(qiáng)降雨形成的匯流對(duì)道路路基會(huì)產(chǎn)生一定的沖刷，對(duì)施工期車輛行駛及運(yùn)行期檢修造成不便，因此應(yīng)該在道路迎水面一側(cè)開挖土質(zhì)截水溝。截水溝會(huì)將雨水排至低洼處，因此修筑截水溝時(shí)，應(yīng)因地制宜，順接道路兩側(cè)自然溝道或者將截水溝接至場(chǎng)內(nèi)地勢(shì)低洼處。

(責(zé)任編輯 孫占鋒)

甘肅省水利科研技術(shù)推廣項(xiàng)目(甘水科外發(fā)〔2013〕293-8)；隴原青年創(chuàng)新人才扶持計(jì)劃項(xiàng)目(甘組通字〔2014〕93號(hào))；甘肅省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(1204NKCA087)

S157.2

C

1000-0941(2017)07-0022-04

杜欣澤(1978—)，女，甘肅臨洮縣人，工程師，學(xué)士，主要從事水土保持科研工作。

2016-05-10