沙漠區(qū)域光伏發(fā)電工程水土保持方案設(shè)計(jì)

□劉小榮

（定西市水土保持科學(xué)研究所）

1 項(xiàng)目和項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目概況

武威泰奉新能源公司古浪縣20 MW光伏扶貧配套電站創(chuàng)建在古浪縣百萬(wàn)千瓦沙漠生態(tài)光伏發(fā)電基地，和古浪縣有40 km的距離，工程區(qū)中的公路通暢，交通非常便利。此項(xiàng)目擬創(chuàng)建20 MVA 規(guī)模的100 kV 升壓站，安裝20 MVA 主變壓器。工程建設(shè)總體開(kāi)挖土石方9.06 萬(wàn)m3，借方3.97 萬(wàn)m3，填方總量為13.03 萬(wàn)m。工程總體占地44.42 hm2，臨時(shí)占地為0.98 hm2，永久性占地面積為43.44 hm2。工程建成之后，每年可使用的時(shí)間為2 888 h，上網(wǎng)電量為2703.80萬(wàn)kW·h。

1.2 項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)處于古浪縣東北部，屬于騰格里沙漠南緣，沖洪積平原地貌，大部分都是沙漠。表露為沙丘，地勢(shì)較為開(kāi)闊。項(xiàng)目土壤區(qū)中包括風(fēng)沙土、灰棕荒漠土，植被包括半灌木、旱生灌木、超早生灌木等。

2 項(xiàng)目水土流失和防治情況

項(xiàng)目區(qū)為荒漠沙丘，半固定沙丘占據(jù)整體沙丘區(qū)面積85%，此沙丘大部分高度為1.50～2.00 m，渾圓或者壟條狀，部分為波狀沙丘，丘間具備覆沙平底與風(fēng)蝕溝槽，生長(zhǎng)植物包括沙篙、白刺等植物。在沒(méi)有擾動(dòng)的時(shí)候具有良好固沙效果，降低風(fēng)蝕程度，土壤侵蝕大部分都是風(fēng)力侵蝕，荒漠沙丘區(qū)風(fēng)蝕模式為200 t/（hm2·a）。

導(dǎo)致水土流失的主要原因包括：其一，地形地貌。項(xiàng)目區(qū)在古浪縣東北部，為騰格里沙漠南緣，沖洪積平原，大部分都是沙漠。表露沙丘，廠區(qū)中表層具備活動(dòng)性沙丘，厚度為1～5 m，局部稀疏地表覆蓋物與松散的地表物質(zhì)促進(jìn)了水土流失。其二，工程建設(shè)。開(kāi)發(fā)的建設(shè)項(xiàng)目改變了原本的地形地貌，破壞沙生植被，尤其是棄渣、棄土與臨時(shí)性堆土，在出現(xiàn)大風(fēng)或者暴雨的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)水土流失。其三，氣候。項(xiàng)目區(qū)為大陸性干旱沙漠氣候，主要特點(diǎn)就是風(fēng)大、日照時(shí)間比較長(zhǎng)、蒸發(fā)強(qiáng)烈、干旱雨水少。

3 水土保持方案設(shè)計(jì)的問(wèn)題

3.1 項(xiàng)目參與方的不重視

在審查方案的過(guò)程中表示，導(dǎo)致水土保持方案無(wú)法滿足實(shí)際需求的主要目的就是項(xiàng)目參與方對(duì)其不重視。水土保持方案指的是行政主管部門出具行政批復(fù)基礎(chǔ)，還是建設(shè)單位尤為重要的批復(fù)，對(duì)于方案自身編寫(xiě)內(nèi)容、質(zhì)量和主體工程優(yōu)化的作用忽視。此情況對(duì)編制設(shè)計(jì)單位方案的工作造成了影響，或者存在抄襲問(wèn)題。

3.2 水土保持方案章節(jié)問(wèn)題

首先，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)情況的介紹問(wèn)題。由于光伏發(fā)電項(xiàng)目要鋪設(shè)大面積的太陽(yáng)能電池板，占地面積比較大。在落地項(xiàng)目持續(xù)增加背景下，降低了大量平坦的場(chǎng)地。為了對(duì)項(xiàng)目占地與施工工藝內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，針對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)介紹也有所需求。在進(jìn)行審查的過(guò)程中表示，部分方案的情況介紹簡(jiǎn)單，沒(méi)有有效落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的勘察工作，圖紙模糊，坐標(biāo)點(diǎn)不精準(zhǔn)，部分設(shè)計(jì)單位只是通過(guò)建設(shè)單位現(xiàn)場(chǎng)照片就能夠編報(bào)現(xiàn)場(chǎng)方案，從而使方案的內(nèi)容和現(xiàn)場(chǎng)情況不同。

其次，水土保持在主體工程可行性研究報(bào)告中屬于單獨(dú)的章節(jié)，編制水土保持方案報(bào)告書(shū)要對(duì)主體報(bào)告進(jìn)行完善。但是通過(guò)審查結(jié)果表示，建設(shè)單位的水土保持方案定位并不精準(zhǔn)，無(wú)法針對(duì)水土保持方案對(duì)主體工程進(jìn)行完善，也無(wú)法對(duì)其約束。比如：在介紹主體施工方法的過(guò)程中缺少優(yōu)化的建議，從而嚴(yán)重破壞了施工過(guò)程中的表土資源與地表植被。

然后，工程措施設(shè)計(jì)問(wèn)題。工程措施為水土保持工程中的主要內(nèi)容，還是工程驗(yàn)收過(guò)程中的重點(diǎn)項(xiàng)目。光伏發(fā)電項(xiàng)目水土保持工程措施比較單一，排水溝、擋土墻為主要建筑物。因?yàn)榇胧┍容^簡(jiǎn)單，所以在進(jìn)行審查的過(guò)程中還是存在部分問(wèn)題。部分擋土墻缺乏針對(duì)分區(qū)與工況的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的防治分區(qū)工程相同，選擇參數(shù)不合理，嚴(yán)重影響了未來(lái)工程的施工與驗(yàn)收。

最后，報(bào)告圖紙繪制問(wèn)題。在水土保持方案中，圖紙為主要部分，還是工程竣工驗(yàn)收主要基礎(chǔ)，能夠使審查人員與報(bào)告人員在不查看報(bào)告文字內(nèi)容時(shí)掌握工程項(xiàng)目。目前圖紙三要素并不規(guī)范，典型的措施設(shè)計(jì)圖和報(bào)告設(shè)計(jì)不對(duì)應(yīng)，圖紙無(wú)法使基本需求得到滿足。

4 水土保持方案的設(shè)計(jì)

4.1 方案編制原則

堅(jiān)持“誰(shuí)開(kāi)發(fā)、誰(shuí)保護(hù)，誰(shuí)導(dǎo)致水土流失，誰(shuí)治理”的原則；堅(jiān)持重視生態(tài)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的原則；堅(jiān)持水土保持措施銜接主體工程建設(shè)的原則。

工程措施盡量使用當(dāng)?shù)夭牧?，?shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行；重視吸收當(dāng)?shù)厮帘３殖晒?jīng)驗(yàn)，各種措施合理的配置，統(tǒng)籌兼顧，構(gòu)成綜合防護(hù)體系，重視和周邊景觀的相互協(xié)調(diào)；在建設(shè)過(guò)程中重視生態(tài)保護(hù)，設(shè)置臨時(shí)防護(hù)措施，降低施工過(guò)程中的人為擾動(dòng)和棄土棄渣；基于水土流失預(yù)測(cè)結(jié)果與水土流失防治分區(qū)，和施工工藝相互結(jié)合，適當(dāng)?shù)牟贾梅乐未胧?，要求所設(shè)置的措施具備經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性與可操作性。

防治的目標(biāo)為：擾動(dòng)土壤整治率為95%；攬?jiān)蕿?5%；水土流失總治理度為82%；林草植被覆蓋率為15%。

4.2 水土流失預(yù)測(cè)

在預(yù)測(cè)水土流失過(guò)程中，要對(duì)不同防治分區(qū)水土流失特點(diǎn)進(jìn)行考慮，使用分區(qū)預(yù)測(cè)。利用數(shù)學(xué)模型、類比分析與經(jīng)驗(yàn)公式等方法對(duì)此項(xiàng)目損壞水土保持設(shè)施面積進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果為44.42 hm2，沒(méi)有其他的水土保持設(shè)施。預(yù)測(cè)期中的原本地表土壤流失總量為2 931.72 t，擾動(dòng)之后的土壤流失總量為4 975.04 t，導(dǎo)致新增土壤流失總量為2 043.42 t。圖1 為不同預(yù)測(cè)時(shí)間段新增水土流失量的比例，施工期為工程水土流失重點(diǎn)的防治時(shí)間段。

圖1 不同預(yù)測(cè)時(shí)間段新增水土流失量的比例圖

4.3 防治措施

4.3.1 工程措施

在施工過(guò)程中表土剝離，完成施工之后回鋪到需要綠化的區(qū)域中。部分施工地區(qū)具備高陡邊坡，植被恢復(fù)和水土的涵養(yǎng)比較困難，可以使用護(hù)坡、擋墻等工程措施穩(wěn)定邊坡，避免出現(xiàn)水土流失的情況。工程建設(shè)對(duì)于場(chǎng)區(qū)中原本自然排水系統(tǒng)并沒(méi)有太大的影響，但是太陽(yáng)能板集雨對(duì)于項(xiàng)目區(qū)地表具備濺蝕，促進(jìn)了水土流失，所以可以在每個(gè)小匯流面中實(shí)現(xiàn)小型截排水溝的設(shè)置，截排水溝和道路一側(cè)配水溝或者周邊溝道相互連接，排水系統(tǒng)并沒(méi)有設(shè)置水窖，不僅降低雨水濺蝕，提高徑流入滲，還能夠使所收集雨水應(yīng)用到太陽(yáng)能電池板沖洗或者場(chǎng)內(nèi)植被灌溉中。表1為排水溝設(shè)計(jì)的特性。

表1 排水溝設(shè)計(jì)的特性表

4.3.2 植被措施

可以使用人工種植的方法促進(jìn)植被修復(fù)，綜合樓與升壓站的四周在不對(duì)輸電影響的基礎(chǔ)上栽種草木，使植被得到恢復(fù)。光伏方陣區(qū)中除了檢修道路都要種植恢復(fù)植被；在施工過(guò)程中，臨時(shí)多余的土石方要使用合適溝坑進(jìn)行堆置，并且覆土種草。對(duì)于線狀施工區(qū)，比如：直埋集電線路、道路邊坡、接地工程等，可以使用植被移植、分段施工等方法使植被得到恢復(fù)。

在選擇植被過(guò)程中要盡量使用抗寒、抗旱、抗風(fēng)蝕并且生長(zhǎng)迅速的植物，對(duì)水蝕、風(fēng)蝕進(jìn)行控制的鄉(xiāng)土草種，比如：胡枝子、紫穗槐、沙棘、榆樹(shù)等。在光伏板中使用低矮、不能夠遮蓋的太陽(yáng)能板草種，比如：冰草、早熟禾等。圖2 為植被種植情況。

圖2 植被種植情況圖

4.3.3 臨時(shí)和預(yù)防保護(hù)措施

在建設(shè)項(xiàng)目的過(guò)程中，優(yōu)化施工時(shí)序與臨時(shí)的防護(hù)措施能夠影響到水土流失防治效果。所以，基礎(chǔ)和管道溝開(kāi)挖所產(chǎn)生的土方要能夠即挖即填，在平整場(chǎng)地之后，填方區(qū)域?yàn)⑺粚?shí)。完成局部地表施工之后要及時(shí)的恢復(fù)植被；定時(shí)對(duì)施工場(chǎng)內(nèi)灑水；要苫蓋臨時(shí)堆放的物料，遮蓋運(yùn)輸灰、土的車輛；施工過(guò)程中要對(duì)水土保持監(jiān)督、監(jiān)測(cè)與監(jiān)理的工作進(jìn)行落實(shí)，從而能夠有效保證水土保持措施的落實(shí)。

4.3.4 實(shí)施分區(qū)防治

項(xiàng)目主體設(shè)計(jì)在場(chǎng)區(qū)中設(shè)計(jì)漿砌石擋土墻、截排水溝、漿砌石護(hù)坡等具備水土保持功能措施，不僅能夠穩(wěn)定主體工程和邊坡，還能夠?qū)崿F(xiàn)水土流失防治的作用。但是通過(guò)產(chǎn)生流失的原因和工程特性方面分析，此措施并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)全面防治水土流失目的，尤其是沒(méi)有考慮施工前期表土剝離與施工過(guò)程臨時(shí)防護(hù)、施工后期場(chǎng)地清理與植被恢復(fù)。所以，后期設(shè)計(jì)過(guò)程中要重點(diǎn)補(bǔ)充此新增水土保持防治措施。文章初步提出各個(gè)分區(qū)水土保持工程、臨時(shí)措施和植物，降低因?yàn)槭┕そㄔO(shè)導(dǎo)致的水土流失。表2為不同分區(qū)水土保持防治措施。

表2 不同分區(qū)水土保持防治措施表

①剝離表土。在施工之前針對(duì)原地表土層比較厚的地區(qū)實(shí)現(xiàn)表土剝離并且集中的堆放，在結(jié)束施工之后植被恢復(fù)區(qū)表層覆土，使植被恢復(fù)成活率得到提高，以此提供給植被良好條件。表土剝離使用表土厚度超過(guò)0.30 m的占地區(qū)域，剝離量以植被恢復(fù)措施與后期綠化面積進(jìn)行確定。②清除硬化層。在結(jié)束施工之后要注意清理施工生產(chǎn)生活區(qū)的臨時(shí)占地施工跡地，包括拆除臨建用房，以此能夠恢復(fù)地表，為后期植被恢復(fù)打下基礎(chǔ)。③平整土地。為了能夠使各個(gè)分區(qū)臨時(shí)占地與空閑原跡地表得到恢復(fù)，避免光伏廠區(qū)在建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)大面積的水土流失情況，在施工后期要平整各個(gè)分區(qū)臨時(shí)占地與空閑地的土地。④臨時(shí)措施屬于開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案中的主要構(gòu)成，能夠避免防治開(kāi)挖、土石方堆放等導(dǎo)致的水土流失，并且在實(shí)際施工過(guò)程中容易操作，簡(jiǎn)單可行。本工程擬定臨時(shí)堆土場(chǎng)周邊外坡腳使用草袋裝土臨時(shí)擋護(hù)，臨時(shí)堆土場(chǎng)容量設(shè)計(jì)為0.37萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)長(zhǎng)寬為50 m×50 m，土方堆高設(shè)計(jì)為1.50 m，堆土邊緣放坡，坡度設(shè)計(jì)成為1∶2，保證土體自然穩(wěn)定，堆土邊緣使用填土草攔擋措施斷面為梯形界面，結(jié)束施工之后袋裝土臨時(shí)堆土袋裝就地回填。

5 結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中所涉及的范圍地域范圍比較大，并且項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域的氣候特點(diǎn)和地質(zhì)條件比較復(fù)雜，所以就要重視項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中導(dǎo)致的水土流失和環(huán)境影響。本工程項(xiàng)目滿足水土保持相應(yīng)法律法規(guī)與技術(shù)規(guī)范需求，沒(méi)有絕對(duì)限制性的因素，實(shí)施水土保持方案之后能夠?qū)?xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行改善。編制沙漠光伏電站水土保持方案過(guò)程中，要結(jié)合行業(yè)工程實(shí)際與水土保持標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)防治措施差異性進(jìn)行考慮，使用針對(duì)性措施防護(hù)，避免不同分區(qū)使用同樣的措施。