風(fēng)電建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治研究

王瑞秀

（忻州市水土保持科學(xué)研究所）

忻州市位于山西省北中部，是全省水土流失嚴(yán)重的地區(qū)之一，生態(tài)環(huán)境脆弱。近年來，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，尤其是環(huán)境容量限制帶來的能源結(jié)構(gòu)變化，一批風(fēng)電清潔新能源建設(shè)項(xiàng)目迅速興起，給水土保持工作提出了新的課題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全市風(fēng)電項(xiàng)目涉及13縣（市、區(qū)），多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)位于中高山地帶，建設(shè)過程中大面積擾動(dòng)破壞原有地貌景觀，使已綠色的山頭出現(xiàn)裸露斑塊，造成嚴(yán)重的水土流失。如果得不到及時(shí)的預(yù)防與治理，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致區(qū)域脆弱的生態(tài)環(huán)境不斷惡化，生態(tài)景觀長期得不到改善。

風(fēng)電項(xiàng)目場(chǎng)地大都位居山頂及梁峁坡部位，海拔較高，干旱缺水，氣候寒冷，植被稀疏，人為水土流失較為嚴(yán)重，防治難度大。加之這類項(xiàng)目擾動(dòng)范圍分散，點(diǎn)式工程與線型工程兼而有之，是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中較為復(fù)雜的水土流失防治類型。因此，合理確定重點(diǎn)防治區(qū)，采取相應(yīng)的配套技術(shù)，對(duì)于控制重點(diǎn)區(qū)域的水土流失，提高項(xiàng)目區(qū)整體防治效益尤為重要。為此，忻州市水土保持科學(xué)研究所在2015-2019年間，連續(xù)開設(shè)專項(xiàng)課題，研究了風(fēng)電建設(shè)項(xiàng)目的水土流失防治配套技術(shù)，并在神池縣選擇典型項(xiàng)目設(shè)立試驗(yàn)點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)研究和連續(xù)追蹤調(diào)查，取得了較為翔實(shí)的技術(shù)資料，為忻州市風(fēng)電建設(shè)項(xiàng)目的水土流失防治提供了技術(shù)支撐。

1 風(fēng)電場(chǎng)及研究區(qū)概況

1.1 風(fēng)電場(chǎng)簡況

山西國際能源集團(tuán)有限公司二期風(fēng)電新建項(xiàng)目，位于神池縣東部縣城北面的霸業(yè)梁，總裝機(jī)容量49.5 MW，行政區(qū)劃隸屬龍泉鎮(zhèn)和溫嶺鄉(xiāng)管轄。項(xiàng)目區(qū)西起青羊渠—柴家嫣—神池中學(xué)一線以東，東至寧武縣界，南起神黃鐵路，北至青羊渠—石板溝一線，范圍面積約80 km2，風(fēng)電場(chǎng)中心地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°12′，北緯39°08′。

項(xiàng)目組成包括風(fēng)電機(jī)組（含吊裝場(chǎng)地）區(qū)、升壓站區(qū)（和一期工程共用）、輸電線路區(qū)、施工（檢修）道路區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)，工程總占地52.68 hm2，占地類型主要為灌木林地、其他草地、交通道路等。土石方挖填總量100.81萬m3，其中挖方51.65萬m3，填方49.16萬m3，余方2.49萬m3就近調(diào)配運(yùn)到風(fēng)電機(jī)組（箱變）區(qū)內(nèi)吊裝場(chǎng)地利用。該項(xiàng)目于2009年5月開工，2010年11月完工并投產(chǎn)，2011年底通過水土保持設(shè)施專項(xiàng)驗(yàn)收。

1.2 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處黃河一級(jí)支流朱家川上游，海拔1 600-1 850m，地勢(shì)起伏，地形破碎，局部地段強(qiáng)風(fēng)化巖層出露。大陸性半干旱氣候，年均氣溫4.7℃；年降水量487 mm，季節(jié)分布不均，春季干旱嚴(yán)重，雨季暴雨集中；年蒸發(fā)量1 902.3 mm，相當(dāng)于年降水量的3.9倍；年均風(fēng)速4.1 m/s，風(fēng)力資源豐富。

研究區(qū)土壤主要有山地棕壤和淋溶褐土兩類，植被屬暖溫帶干旱草原植被類型，有天然灌叢和少量人工林，植被覆蓋率15%-35%。地貌類型為土石山區(qū)，年土壤侵蝕模數(shù)1 000-6 000 t/km2。

2 風(fēng)電場(chǎng)重點(diǎn)防治區(qū)劃分

風(fēng)電場(chǎng)在建設(shè)施工過程中，會(huì)形成大量的再塑坡面，使原坡面坡度變陡，土質(zhì)疏松失穩(wěn)，在水力、風(fēng)力和重力三大營力作用下極易造成新的水土流失。特別是邊坡部位，因開挖塌落的土石，在雨水沖刷下，泥土?xí)刂槭p隙流走，表面的細(xì)土粒也會(huì)被風(fēng)刮跑，從而引起坡面石漠化。因此，在制定水土保持措施體系時(shí)，應(yīng)根據(jù)兩個(gè)因素確定重點(diǎn)防治區(qū)：一個(gè)是占地面積大的擾動(dòng)區(qū)域，另一個(gè)是動(dòng)土石方量大的區(qū)域。如果二者在一個(gè)區(qū)內(nèi)重疊，一般把該區(qū)確定為重點(diǎn)防治區(qū)；如果不重疊，則可把二者分別確定為重點(diǎn)防治區(qū)。重點(diǎn)防治區(qū)不宜設(shè)置太多，否則會(huì)失去重點(diǎn)意義。

2.1 項(xiàng)目占地面積區(qū)域及分析

項(xiàng)目占地面積情況見表1。從表1可以看出，在分項(xiàng)占地面積中，以施工道路區(qū)最大，占到61.12%；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組區(qū)次之，占到25.06%。

表1 風(fēng)電場(chǎng)工程分區(qū)占地面積

2.2 項(xiàng)目動(dòng)用土石方量區(qū)域及分析

項(xiàng)目動(dòng)用土石方量情況見表2。從表2可以看出，在分項(xiàng)動(dòng)用土石方量中，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組區(qū)最大，占到67.34%；施工道路區(qū)次之，占到31.46%。

表2 風(fēng)電場(chǎng)工程分區(qū)土石方量

綜合上述分析，占地面積以施工道路區(qū)最大，而動(dòng)用土石方量以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組區(qū)最大，故將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組區(qū)和施工道路區(qū)均確定為重點(diǎn)防治區(qū)。輸電線路區(qū)在建設(shè)過程中主要是架設(shè)電線，擾動(dòng)很輕；施工生產(chǎn)生活區(qū)則主要用于部分預(yù)安裝、堆放材料和施工人員生活，擾動(dòng)也不大；這兩個(gè)分區(qū)，總體防護(hù)難度較小。而兩個(gè)重點(diǎn)防治區(qū)，則防護(hù)難度較高，為水土保持措施布置設(shè)計(jì)的重點(diǎn)區(qū)域。

3 風(fēng)電場(chǎng)重點(diǎn)防治區(qū)措施實(shí)施

開發(fā)建設(shè)與生態(tài)保護(hù)是一對(duì)矛盾，風(fēng)電建設(shè)和水土保持也是一對(duì)矛盾。劃分重點(diǎn)防治區(qū)的主要作用，就是將防治水土流失量大和技術(shù)難度高的區(qū)域作為重點(diǎn)，是矛盾的主要方面。而其他防治區(qū)，則為次要方面。抓住主要矛盾及矛盾的主要方面，就會(huì)達(dá)到事半功倍的防護(hù)效果。

3.1 重點(diǎn)防治區(qū)狀況分析

3.1.1 風(fēng)電機(jī)組區(qū)

風(fēng)電機(jī)組區(qū)建設(shè)期土石方開挖回填量較大，造成的水土流失嚴(yán)重。但考慮到土石方平衡和就地利用的實(shí)際情況，真正的棄渣量并不大，且主體工程在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮吊裝平臺(tái)和邊坡穩(wěn)定防護(hù)，會(huì)布置相應(yīng)的擋墻和砌石護(hù)坡等工程。因此，施工期的水土流失，可通過加強(qiáng)監(jiān)理、監(jiān)測(cè)和補(bǔ)充臨時(shí)防護(hù)措施等加以解決。

風(fēng)電機(jī)組區(qū)域施工結(jié)束后，地面覆蓋有建筑物，水土流失會(huì)大大減輕，但硬化面會(huì)產(chǎn)生徑流，從而影響邊坡穩(wěn)定。故風(fēng)電機(jī)組平臺(tái)區(qū)域，需注意布設(shè)排水溝設(shè)計(jì)，如主體工程沒有設(shè)計(jì)考慮，則需要補(bǔ)充設(shè)計(jì)。

風(fēng)電機(jī)組區(qū)域的邊坡防護(hù)，對(duì)于砌石邊坡，可在坡腳栽植攀援植物如爬山虎等綠化覆蓋，也可用綠網(wǎng)覆蓋。對(duì)于石渣邊坡，坡比一般1∶2.5-3.0，需要先覆土，然后采用植生袋等進(jìn)行綠化。大于這一坡比的，可在坡腳修筑漿砌石低擋墻，調(diào)整坡比，然后綠化。

3.1.2 施工道路區(qū)

施工道路區(qū)的多數(shù)路段，布設(shè)在山坡部位，水土流失嚴(yán)重，一般采用半挖半填路基方案。該區(qū)措施布置的重點(diǎn)是路堤和路塹邊坡防護(hù)，應(yīng)結(jié)合主體設(shè)計(jì)的防護(hù)工程，補(bǔ)充綠化措施。路堤邊坡為土石混合坡面，可以直接布置植物措施；路塹邊坡為新開挖面，且多為裸露石質(zhì)或石礫邊坡，稀有土質(zhì)邊坡，其治理難度最大，可采用低擋墻調(diào)整坡度，然后整理坡面，覆土厚20-30cm，在其上用植生袋等進(jìn)行綠化。土源距離遠(yuǎn)的，也可在坡腳種植爬山虎等攀援植物進(jìn)行綠化。道路內(nèi)側(cè)綠化，遇到基巖時(shí)需要挖穴填客土栽植。

由于該風(fēng)電場(chǎng)位于農(nóng)牧交錯(cuò)地帶，自然植被多為草原植被類型，綠化應(yīng)以灌、草為主。

3.2 重點(diǎn)防治區(qū)防護(hù)措施實(shí)施

3.2.1 風(fēng)電機(jī)組區(qū)

風(fēng)電機(jī)組區(qū)工程措施，包括平臺(tái)平整，覆蓋表土，邊坡按1∶1.5 進(jìn)行整理，坡腳設(shè)置干砌石低擋墻護(hù)坡。平臺(tái)綠化所用植物種類為油松、檸條和芨芨草，沿平臺(tái)場(chǎng)地邊緣栽一行油松，平臺(tái)場(chǎng)地內(nèi)種植芨芨草，以減輕風(fēng)力對(duì)場(chǎng)地的侵蝕；平臺(tái)邊坡種植檸條恢復(fù)植被。

3.2.2 施工道路區(qū)

施工道路區(qū)工程措施，主要包括路基邊坡漿砌石護(hù)坡和道路排水；植物措施包括路堤、路塹邊坡綠化，樹種為沙棘灌木，草種為芨芨草，實(shí)行灌草混交。行道樹選擇油松，為提高綠化效果，采用大坑大苗移栽。

從上述兩大重點(diǎn)防治區(qū)所實(shí)施的工程措施、植物措施及其組合情況來看，風(fēng)電機(jī)組區(qū)采用擋墻穩(wěn)定邊坡，平臺(tái)進(jìn)行覆土，然后采用耐旱灌木和草本綠化，油松常綠植物景觀點(diǎn)綴；施工道路區(qū)采取砌護(hù)、排水和邊坡綠化三種措施相結(jié)合。措施布置基本得當(dāng)，可有效控制水土流失。

根據(jù)對(duì)研究區(qū)的跟蹤觀測(cè)和樣方調(diào)查，項(xiàng)目區(qū)的水土流失防護(hù)工程總體穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)滑坡、沉陷等情況，說明防護(hù)措施布置符合當(dāng)?shù)貙?shí)際。風(fēng)電機(jī)組平臺(tái)及邊坡植被恢復(fù)良好，蓋度達(dá)63.72%。

4 結(jié)語

風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔可再生能源，大力發(fā)展對(duì)于調(diào)整我國及區(qū)域能源結(jié)構(gòu)，減輕大氣污染，改善生態(tài)環(huán)境，具有十分重要的意義。然而，就山地風(fēng)電場(chǎng)而言，因地形和工程建設(shè)的特殊性，擾動(dòng)點(diǎn)多面廣，往往造成水土資源和地貌景觀雙重破壞。只有準(zhǔn)確劃分水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，按照水土流失自然規(guī)律，抓住控制要害部位，采用工程措施和植被恢復(fù)這兩大技術(shù)重點(diǎn)，再借助自然修復(fù)能力，就能有效地遏制人為水土流失，使項(xiàng)目區(qū)域的生態(tài)環(huán)境得到有效改善。