集電線路比選的水土保持分析評(píng)價(jià)

趙丹萍

（江西省修江水利電力勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000）

1 前言

修水眉毛山風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目位于江西省九江市修水縣黃坳鄉(xiāng)、黃沙鎮(zhèn)境內(nèi)。場(chǎng)址位于九江市西南面約145 km 處，修水縣城東面約20 km 處，修水縣黃沙鎮(zhèn)北面約10 km 處，黃坳鄉(xiāng)西面約9 km 處。風(fēng)場(chǎng)范圍主要為一條南北走勢(shì)的山脊以及一條東西走向的山脊，山脊長(zhǎng)約為24 km，整個(gè)山脊海拔介于800 m～1227 m 之間，屬山地風(fēng)電場(chǎng)。本工程總裝機(jī)容量50.6 MW，擬安裝16 臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，新建220 kV 升壓站1 座，所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過(guò)3 回集電線路接入升壓站35 kV 側(cè)。

根據(jù)《江西省水土保持規(guī)劃》（2016-2030 年）附表2“江西省省級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)復(fù)核劃分成果表”，修水縣屬省級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。

集電線路架設(shè)呈線狀分布，在施工過(guò)程中，不可避免地?cái)_動(dòng)原地貌、損壞土地和植被，造成水土流失，若不采取切實(shí)有效的水土保持措施進(jìn)行防治，將對(duì)項(xiàng)目區(qū)及其周邊生態(tài)環(huán)境造成一定的不利影響。本工程建設(shè)內(nèi)容中主體設(shè)計(jì)共考慮了兩個(gè)集電線路敷設(shè)方案，通過(guò)對(duì)兩個(gè)方案水土保持效果的分析評(píng)價(jià)，選出有利于減少地表擾動(dòng)和植被損害范圍、有效控制水土流失的集電線路實(shí)施方案。

2 集電線路比選及水土流失量預(yù)測(cè)

主體工程初步設(shè)計(jì)考慮風(fēng)電機(jī)組和箱式變電站的布置、地形、35 kV 集電線路走向等因素，16 臺(tái)風(fēng)電機(jī)組共分為三組。集電線路設(shè)置了兩個(gè)比較方案，分別為架空線方案、直埋電纜方案。

2.1 主體工程設(shè)計(jì)中的方案比選

方案一：架空線方案。架空線線路總長(zhǎng)12.86 km，全線單回架設(shè)，占地面積0.40 hm2，均為永久占地。

方案二：直埋電纜方案。線路總長(zhǎng)13.50 km，全線單根電纜敷設(shè)。電纜敷設(shè)占地1.32 hm2，除54 m2電纜接頭井占地外均為臨時(shí)占地。

集電線路兩個(gè)方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 集電線路架設(shè)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

根據(jù)國(guó)網(wǎng)江西電力冰區(qū)分布圖，線路所在區(qū)域?qū)儆谥乇鶇^(qū)，且山體高差大，山勢(shì)陡峭，相應(yīng)的鐵塔基礎(chǔ)開(kāi)挖量大，需設(shè)計(jì)出防護(hù)的塔位較多，勢(shì)必造成成本及施工難度的增加，且運(yùn)行條件艱苦，架空線路可靠性較低，受季節(jié)影響較大，特別在冬季冰雪天易發(fā)生線路覆冰，覆冰嚴(yán)重時(shí)易出現(xiàn)折桿、斷線、倒塔等事故，影響供電可靠性，后期維護(hù)工作量較大；直埋電纜方案受惡劣氣候影響小，電纜沿風(fēng)場(chǎng)道路敷設(shè)，大大降低了施工難度，縮短施工工期，且日常檢修維護(hù)工作量較小，總體造價(jià)、單公里造價(jià)皆低于架空方案。從線路的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、施工情況和維護(hù)工作量的難易程度綜合考慮，主體設(shè)計(jì)初設(shè)階段將方案二作為推薦方案。

2.2 集電線路水土流失量預(yù)測(cè)

2.2.1 土壤侵蝕背景值的確定

土壤侵蝕背景值也就是擾動(dòng)前的土壤侵蝕模數(shù)，本工程集電線路架設(shè)土壤侵蝕背景值是根據(jù)區(qū)域土壤侵蝕背景資料、水土保持規(guī)劃資料、并結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地形地貌、土地利用類(lèi)型、氣象資料、土壤母質(zhì)、植被覆蓋等進(jìn)行綜合分析，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、調(diào)查并咨詢當(dāng)?shù)厮?zhuān)家意見(jiàn)綜合確定[1]。集電線路架設(shè)的土壤侵蝕背景值采用水土流失現(xiàn)狀確定的數(shù)據(jù)：集電線路兩種架設(shè)方案的土壤侵蝕模數(shù)分別為257 t/（km2·a）和272 t/（km2·a），具體見(jiàn)表2。

表2 擾動(dòng)前項(xiàng)目區(qū)水土流失現(xiàn)狀表

2.2.2 擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)的確定

本項(xiàng)目集電線路架設(shè)擾動(dòng)地表后土壤侵蝕模數(shù)采用類(lèi)比法確定，類(lèi)比工程選用本省已驗(yàn)收的，與本項(xiàng)目同類(lèi)型、自然條件相近且水土流失特點(diǎn)相似的江西華能蔣公嶺風(fēng)電場(chǎng)工程。江西華能蔣公嶺風(fēng)電場(chǎng)工程位于江西省九江市都昌縣境內(nèi)，2013 年9 月開(kāi)工建設(shè)，2014 年12 月建成，總工期為15 個(gè)月九江綠野環(huán)境工程咨詢有限公司采用樁釘法、坡面侵蝕溝量測(cè)法和簡(jiǎn)易徑流小區(qū)觀測(cè)法等對(duì)風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)展水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，測(cè)算出風(fēng)電機(jī)組區(qū)、輸變電工程區(qū)等集電線路架設(shè)區(qū)域的土壤侵蝕模數(shù)。根據(jù)類(lèi)比條件分析可知，本項(xiàng)目集電線路架設(shè)與類(lèi)比工程自然條件相近，施工內(nèi)容相似，因此本項(xiàng)目集電線路架設(shè)擾動(dòng)后的土壤侵蝕模數(shù)采用蔣公嶺風(fēng)電場(chǎng)工程類(lèi)似的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上加以修正。由于本項(xiàng)目集電線路直埋電纜所經(jīng)區(qū)域海拔較高，地勢(shì)起伏較大，局部坡度較陡，且降水量更大，因此修正系數(shù)取1.1。得出本項(xiàng)目集電線路架設(shè)土壤侵蝕模數(shù)見(jiàn)表3。

表3 集電線路架設(shè)擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)一覽表 單位：t/（km2·a）

2.2.3 水土流失量計(jì)算

可能造成的水土流失量包括損壞土地和植被造成的水土流失量、棄土棄渣產(chǎn)生的水土流失量。其中損壞土地和植被造成的水土流失量預(yù)測(cè)內(nèi)容包括原地貌侵蝕量、新增流失量和水土流失總量。

水土流失總量按下式計(jì)算：

新增水土流失量按下式計(jì)算：

式中：W 為擾動(dòng)地表土壤流失量，t；ΔW 為擾動(dòng)地表新增土壤流失量，t；n 為預(yù)測(cè)單元，n=1、2、3、……、n-1、n；K 為預(yù)測(cè)時(shí)段，K=1，2，3，分別代表施工準(zhǔn)備期、施工期和自然恢復(fù)期；Fi為第i個(gè)預(yù)測(cè)單元的面積（km2）；Mik為擾動(dòng)后不同預(yù)測(cè)單元不同時(shí)段的土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；ΔMik為不同各時(shí)段新增土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；Mi0為擾動(dòng)前不同預(yù)測(cè)單元的土壤侵蝕模數(shù)，t/（km2·a）；Ti為預(yù)測(cè)時(shí)段（擾動(dòng)地段），a。

根據(jù)以上確定的預(yù)測(cè)時(shí)段、預(yù)測(cè)分區(qū)及預(yù)測(cè)方法，本工程集電線路架設(shè)方案二即直埋電纜方案可能造成的水土流失量為172 t，新增水土流失量為163 t，比方案一架空線路方案預(yù)測(cè)水土流失量4.3 t 和新增水土流失量16.79 t 大，見(jiàn)表4。

表4 集電線路直埋電纜可能造成的水土流失量計(jì)算表

3 集電線路方案比選的水土保持評(píng)價(jià)

根據(jù)主體工程初設(shè)階段設(shè)計(jì)方案，主要從土石方平衡、擾動(dòng)地表面積、損壞水土保持設(shè)施面積、可能造成水土流失量等方面進(jìn)行水土保持分析與評(píng)價(jià)。集電線路兩個(gè)方案主要水土保持指標(biāo)見(jiàn)表5。

表5 集電線路主要水土保持指標(biāo)比較表

經(jīng)分析，從表5 可以看出，主體設(shè)計(jì)考慮的方案二占地面積更大、土石方工程量更多，因此造成了更大面積的地表擾動(dòng)及水土保持設(shè)施破壞，方案二各項(xiàng)指標(biāo)均比方案一略差。但主體設(shè)計(jì)主要從線路可靠性、維護(hù)工作量的難易程度等方面綜合考慮，為避免出現(xiàn)因架空線路覆冰而發(fā)生折桿、斷線、倒塔等事故，減少運(yùn)行期的維護(hù)管理費(fèi)用，因此確定方案二為推薦方案，綜合考慮主體設(shè)計(jì)論證的結(jié)果，考慮到兩方案均無(wú)明顯的水土保持制約性因素，且方案二基本為臨時(shí)占地，施工完成后均可恢復(fù)植被，從水土保持角度考慮，基本同意主體工程將直埋電纜方案（方案二）作為推薦方案。下一步主體設(shè)計(jì)中應(yīng)減少地表擾動(dòng)和植被損害范圍，提高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)保護(hù)和治理。

4 結(jié)論

修水眉毛山風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目集電線路直埋電纜方案土石方挖方填方數(shù)量較大，所以其所造成的水土流失影響要比架空線方案大。如果僅從水土流失量角度考慮，顯然直埋電纜方案不如架空線方案，但是本工程并未采用，也就是說(shuō)，對(duì)于集電線路主體設(shè)計(jì)方案的選擇，必須綜合考慮方案實(shí)施的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境可行性，而不能只考慮環(huán)境因素，放棄技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的較優(yōu)方案。在方案一實(shí)施后，本工程必須積極采取切實(shí)可行的水土保持方案，以有效解決集電線路直埋電纜實(shí)施所帶來(lái)的水土流失及環(huán)境損失。