淺談山地風(fēng)電場項目水土流失防護(hù)措施

李 煜

(中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110015)

前言

風(fēng)能雖然是再生清潔能源，但在風(fēng)電場工程建設(shè)過程中，機(jī)組道路、風(fēng)機(jī)平臺、集電線路架設(shè)、升壓站管理房等建設(shè)活動，都會改變原有地形地貌、占壓土地、擾動地表、破壞大量植被，從而造成人為的水土流失。尤其是山地風(fēng)電場，每個風(fēng)電機(jī)組、塔基、升壓站等均布設(shè)在山頂、山脊或半山腰的位置，而且基于主體工程的需要，風(fēng)機(jī)安裝場地、升壓站均需要進(jìn)行場地平整，在場地開挖平整過程中擾動土地面積大、水土流失危害大[1,2]，在道路修建過程中也會對地表、植被等造成較大的破壞，引發(fā)嚴(yán)重的水土流失。因此，做好山地風(fēng)電場建設(shè)期的水土保持防護(hù)措施，對減少施工過程中的擾動面積，最大限度防治水土流失，保護(hù)當(dāng)?shù)鼐用竦纳敭a(chǎn)安全具有重大意義，也為發(fā)展生態(tài)綠色型山地風(fēng)電場起到全面有效的示范作用。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以遼寧省朝陽縣楊樹灣風(fēng)力發(fā)電項目為例，提出一套完整的山地風(fēng)電場建設(shè)水土流失防治措施，有效緩解了山地風(fēng)電場建設(shè)對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的破壞。

1 項目概況

朝陽縣楊樹灣風(fēng)電場位于朝陽縣楊樹灣鄉(xiāng)境內(nèi)，項目區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，地貌類型屬于冀北遼西侵蝕低山丘陵地區(qū)，地勢由西北向東南傾斜地貌，平均海拔300m，境內(nèi)丘巒起伏，山脈縱貫，河流沖積形成既有連綿起伏的中低山，又有溝壑低橫的丘陵和沿河緩平的沖積平原，地形較為復(fù)雜。工程占地范圍內(nèi)地面高程在700～1000m。項目區(qū)多年平均氣溫8.4℃，≥10℃積溫為3535℃；多年平均降水量468.10mm，5a一遇最大1h降雨量為63.60mm；多年平均蒸發(fā)量1890mm；平均凍土深度1.40m。多年平均無霜期158d。多年平均風(fēng)速為2.60m·s-1，最大風(fēng)速21.0m·s-1，全年主導(dǎo)風(fēng)向為S。項目區(qū)土壤類型以褐土、草甸土為主，表土層厚0～15cm。項目區(qū)屬華北植物區(qū)系，植被類型主要為針葉林、針闊混交林、荊條灌叢等。依據(jù)項目區(qū)土地利用現(xiàn)狀，確定項目區(qū)林草覆蓋率為28.00%。土壤侵蝕類型區(qū)為北方土石山區(qū)-遼西冀北山地區(qū)，土壤侵蝕類型以水蝕為主，侵蝕強(qiáng)度以中度侵蝕為主，容許土壤流失量為200t·km-2·a-1。項目區(qū)多年平均侵蝕模數(shù)為2600t·km-2·a-1。項目區(qū)屬于國家級和省級水土流失重點治理區(qū)。

朝陽縣楊樹灣風(fēng)電場共安裝19臺發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量為2500kW，裝機(jī)容量為47.50MW，年上網(wǎng)電量100036.16MWh，年平均等效上網(wǎng)小時數(shù)為2106.03h。本風(fēng)電場工程等別為Ⅳ等，工程規(guī)模為小型工程，機(jī)組塔架基礎(chǔ)級別為2級，結(jié)構(gòu)安全等級為2級，升壓站建筑物級別為2級。本工程由發(fā)電機(jī)組及箱變、升壓站、道路系統(tǒng)(機(jī)組道路和升壓站道路)、集電線路、施工生產(chǎn)生活區(qū)共5部分組成。

2 水土流失防護(hù)措施

2.1 總體布局

本文針對山地風(fēng)電場建設(shè)過程中的水土流失問題，在分析評價主體工程中具有水土保持功能措施的基礎(chǔ)上，確定水土保持措施的總體布局。在總體布局上本著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，點、線、面相結(jié)合的原則，形成布局合理的水土保持綜合防治體系。防治體系的配置按照系統(tǒng)工程原理，處理好局部與整體、單項與綜合、近期與遠(yuǎn)期的關(guān)系，力爭做到技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、可操作性強(qiáng)。同時，將主體工程中具有水土保持功能工程納入到水土保持措施體系當(dāng)中，使之與新增水土保持措施共同形成一個科學(xué)、完整、嚴(yán)密的水土流失防治措施體系。在防治措施具體配置中，充分發(fā)揮工程措施速效性和控制性，同時也要發(fā)揮植物措施的后續(xù)性和生態(tài)效應(yīng)。

表1 水土保持防治措施體系表

2.2 分區(qū)措施布設(shè)及典型設(shè)計

2.2.1 發(fā)電機(jī)組及箱變

2.2.1.1 石籠擋墻

對發(fā)電機(jī)組及箱變區(qū)平整時會產(chǎn)生堆墊邊坡，為防止堆墊區(qū)填方順坡流失，在邊坡達(dá)到穩(wěn)定后，在部分風(fēng)機(jī)點位下方坡腳處修建石籠擋墻，規(guī)格為0.5m×1.0m×3.0m，棱角邊采用直徑12～14mm的鋼筋焊制而成，編制網(wǎng)孔采用10號鍍鋅鐵絲。為增強(qiáng)石籠擋墻穩(wěn)定性，設(shè)置埋深1.6m防護(hù)樁。為增強(qiáng)石籠擋墻的整體性、堅固性，石籠之間再用鐵絲加固。

圖1 石籠擋墻設(shè)計圖

2.2.1.2 三維植被網(wǎng)護(hù)坡

本工程風(fēng)機(jī)所在的吊裝場地四周邊坡較陡，為了更好地保證邊坡整體的穩(wěn)定性和植被的成活率，對部分風(fēng)機(jī)平臺邊坡采取三維植被網(wǎng)防護(hù)措施，即將所需防護(hù)的坡面整形后，沿坡面鋪設(shè)三維植被網(wǎng)，同時采用Φ12mm，L=20cm的“U”型鋼筋將網(wǎng)片加固于邊坡之上。

2.2.1.3 截水梗

為減少降雨時平臺產(chǎn)生的匯水，在風(fēng)機(jī)平臺上方沿邊緣修筑碎石埂，與平臺排水溝相銜接，將平臺匯水排出。修筑截水埂斷面為梯形，尺寸為頂寬0.80m、底寬1.5m、高0.50m。

2.2.1.4 漿砌磚泄水槽

平臺匯水在邊緣修筑截水埂的作用下集中匯流至平臺最低處，為排出平臺匯水，在F02、F03、F04、F05、F07、F08、F11、F12、F13、F15、F16、F17、F18、F19風(fēng)機(jī)平臺修筑漿砌磚泄水槽(可與機(jī)組道路排水溝相銜接),排出坡面匯水。漿砌磚泄水槽開挖斷面尺寸為70cm×88cm(寬×深)，砌磚厚度為24cm，過水?dāng)嗝娉叽鐬?0cm×40cm(寬×深)，砌筑完成后用M10砂漿抹面。

2.2.1.5 土地平整和表土回覆

對發(fā)電機(jī)組及箱變區(qū)域內(nèi)需要綠化的區(qū)域進(jìn)行土地平整，對19臺機(jī)組電纜溝、吊裝場地的平臺進(jìn)行覆土，對邊坡編織袋進(jìn)行裝土。

2.2.1.6 平臺及邊坡綠化

對部分風(fēng)機(jī)平臺邊坡進(jìn)行三維植被網(wǎng)防護(hù)后，對掛網(wǎng)區(qū)域進(jìn)行撒播草籽綠化。

2.2.1.7 邊坡及臨時堆土密目網(wǎng)苫蓋

對吊裝場地四周邊坡及臨時堆放的開挖土方進(jìn)行密目網(wǎng)苫蓋。

2.2.2 升壓站

2.2.2.1 鋼混截排水溝

由于升壓站建設(shè)在山坡下，為了有效防止降雨后山上來水對升壓站造成沖刷，在升壓站開挖邊坡上方設(shè)置截排水溝，將截排水溝與進(jìn)站道路排水溝相連，最終排入附近溝道內(nèi)，該截排水溝斷面形式為矩形，采用C20清水混凝土(內(nèi)配單層雙向Φ6@200鋼筋網(wǎng))，一次感光壓平，截水溝墊層混凝土采用C10素混凝土，斷面尺寸為0.50m×0.50m。

2.2.2.2 表土剝離與回覆

對升壓站區(qū)域及升壓站外南側(cè)邊坡表土進(jìn)行剝離，對升壓站站內(nèi)需要綠化的區(qū)域和升壓站外南側(cè)邊坡進(jìn)行表土回覆。

2.2.2.3 升壓站綠化

施工結(jié)束后，在升壓站空地及附屬用房周圍布設(shè)綠化措施，以美化環(huán)境。植物種類選擇女貞、紫丁香等，草種選用早熟禾。小灌木采用穴狀整地，穴徑30cm，深30cm，株行距1m×1m。草種選擇草坪型早熟禾，撒播。對升壓站外南側(cè)邊坡進(jìn)行撒播草籽綠化，草種選用叢生隱子草。

2.2.3 道路系統(tǒng)-機(jī)組道路

2.2.3.1 石質(zhì)排水溝

為防止路面積水和路基邊坡徑流對道路的沖刷破壞，根據(jù)沿線地形、地勢及道路縱橫坡，主在路基挖方一側(cè)設(shè)置石質(zhì)排水溝，該排水溝斷面形式為V字型，斷面尺寸為內(nèi)深0.30m、頂寬0.80m。

2.2.3.2 漿砌石排水溝

通過現(xiàn)場勘查并結(jié)合項目所在位置的地形圖，逐一核對主體工程設(shè)置的排水溝所在位置，同時針對匯水區(qū)域較大的重點路段、路基挖方一側(cè)補(bǔ)充設(shè)計漿砌石排水溝，排水溝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為5a一遇1h最大降雨，漿砌石砌筑厚度0.30m，碎石墊層0.10m。排水溝斷面為矩形，尺寸為寬0.40m、深0.40m。

2.2.3.3 石籠擋墻和漿砌石擋墻

為了防止道路區(qū)填方段產(chǎn)生順坡水土流失，道路邊坡下方為林地、耕地或者邊坡高度<5.0m的區(qū)域，在邊坡達(dá)到穩(wěn)定后，在坡腳設(shè)置石籠擋墻，具體規(guī)格同發(fā)電機(jī)組及箱變區(qū)；道路邊坡下方為林地、耕地或者邊坡高度>5.0m的區(qū)域，在邊坡達(dá)到穩(wěn)定后，在坡腳設(shè)置漿砌石擋墻，擋墻高150cm(包括基礎(chǔ))、頂寬40cm、基礎(chǔ)寬80cm。

2.2.3.4 三維植被網(wǎng)護(hù)坡

本工程機(jī)組道路多布設(shè)于山脊(或鄰近山脊)處，道路填方段邊坡較陡，為了更好地保證邊坡整體的穩(wěn)定性和植被的成活率，對機(jī)組道路沿線邊坡較陡的區(qū)域采取三維植被網(wǎng)防護(hù)措施，具體布設(shè)方式見圖2。

圖2 三維植被網(wǎng)護(hù)坡設(shè)計圖

2.2.3.5 混凝土連鎖塊護(hù)坡

在部分風(fēng)電機(jī)組道路與平臺銜接處的邊坡區(qū)域采取混凝土連鎖塊護(hù)坡防護(hù)措施，即將所需防護(hù)的坡面整形后，用砂漿找平，之后鋪設(shè)10cm厚的混凝土連鎖塊(后期連鎖塊內(nèi)可覆土)。

2.2.3.6 截水梗

為減少降雨產(chǎn)生的匯水沖刷道路邊坡，在布設(shè)排水溝的道路外邊坡沿邊緣修筑碎石埂。尺寸為頂寬0.80m、底寬1.5m、高0.50m。

2.2.3.7 土地平整及表土回覆

待工程施工結(jié)束，對機(jī)組道路填方一側(cè)綠化區(qū)域和臨時占用的0.5m寬道路進(jìn)行土地平整和表土回覆，為綠化做準(zhǔn)備。

2.2.3.8 綠化

施工結(jié)束后，對機(jī)組道路填方一側(cè)栽植行道樹。對機(jī)組道路邊坡進(jìn)行編織袋裝土栽植紫穗槐，編織袋規(guī)格同發(fā)電機(jī)組及箱變區(qū)。

2.2.4 道路系統(tǒng)-升壓站道路

2.2.4.1 漿砌石排水溝

為了使升壓站區(qū)雨水能夠順暢排出站區(qū)，在升壓站道路靠升壓站擋墻一側(cè)修建漿砌石排水溝，將匯入的雨水排至附近的溝道中，保證升壓站區(qū)及進(jìn)站道路的雨水能夠順利排出。排水溝采用矩形斷面，底寬0.40m、深0.40m，漿砌石厚度0.30m，碎石墊層0.10m。

2.2.4.2 漿砌石擋渣墻

為了防止水土流失，在升壓站道路填方路段位置的邊坡下方修建漿砌石擋渣墻，采用M10漿砌石重力式結(jié)構(gòu)，擋墻高150cm(包括基礎(chǔ))、頂寬40cm、基礎(chǔ)寬80cm。

2.2.4.3 表土回覆和綠化

在主體工程對升壓站道路邊坡修整穩(wěn)定后，對其邊坡進(jìn)行覆土。對升壓站道路邊坡采取撒播草籽綠化，草種選擇叢生隱子草。

2.2.5 集電線路

2.2.5.1 土地平整和表土回覆

對集電線路區(qū)需要綠化的區(qū)域進(jìn)行土地平整和表土回覆。

2.2.5.2 綠化

施工結(jié)束后，對塔基下方空地采取撒播草籽綠化；對臨時堆土區(qū)、施工便道和電纜溝等臨時占地區(qū)域全部采取撒播草籽綠化。

2.2.5.3 臨時堆土防護(hù)

在每個塔基附近均設(shè)置1處臨時堆土場，用于堆存塔基基礎(chǔ)開挖產(chǎn)生的土石，由于堆土存放時間較短，塔基打樁結(jié)束后就進(jìn)行土方回填，因此僅采用密目網(wǎng)苫蓋防護(hù)。

2.2.6 施工生產(chǎn)生活區(qū)

本項目施工生產(chǎn)生活區(qū)共布設(shè)3處，其中1處在村級公路旁邊，升壓站東南側(cè)600m處，場地內(nèi)分布有施工材料加工場、鋼筋存放場、現(xiàn)場辦公場所等；另外2處在距離升壓站東南方向約10km處，用于堆放風(fēng)機(jī)葉片的場地，施工生產(chǎn)生活區(qū)占地類型全部為旱地。因此，對該區(qū)域新增的措施主要為廢棄建筑材料的清運(yùn)和全面整地，以備復(fù)耕。

3 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合實例對山地風(fēng)電場水土保持防護(hù)措施進(jìn)行了全面的探究，通過對該項目水土保持防護(hù)措施的梳理，基本可集成一套完整的山地風(fēng)電場項目水土保持防護(hù)措施體系，有效防止及避免因工程建設(shè)產(chǎn)生的水土流失，保護(hù)了水土資源，使工程占地區(qū)水土流失得到了很好的控制，合理有效地解決了山地風(fēng)電場施工過程中產(chǎn)生的各種水土流失問題，從而促進(jìn)了生態(tài)環(huán)保型山地風(fēng)電場的建設(shè)和發(fā)展。

4 建議

為了保證山地風(fēng)電場各項水土保持防治措施的實施，提出如下建議。

建設(shè)單位設(shè)專職部門管理，派專人管理負(fù)責(zé)工程建設(shè)中的水土保持措施的落實與施工。為此，建設(shè)單位應(yīng)做好水土保持、保護(hù)生態(tài)的宣傳工作，嚴(yán)格要求施工單位按照方案設(shè)計的水土保持防治措施、進(jìn)度安排、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，保質(zhì)保量地完成水土保持各項防治措施。

工程建設(shè)過程中的水土流失主要由施工單位的施工活動造成，施工單位的施工活動是否按照規(guī)程、規(guī)范進(jìn)行，是否做到文明施工，很大程度上決定著造成水土流失量的多少。因此，在工程整個建設(shè)期都要加強(qiáng)對施工單位的管理，發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行整改。

施工單位要嚴(yán)格將施工期的各項臨時防護(hù)措施落實到位。建設(shè)單位應(yīng)嚴(yán)格要求施工單位在水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)進(jìn)行施工活動，不得隨意在范圍以外擾動地表，破壞項目區(qū)周邊植被。