光伏發(fā)電項目的水土保持防治措施

楊繼宗

（山西宏志環(huán)境工程咨詢有限公司，山西太原 030002）

太陽能屬可再生能源，光伏發(fā)電通過半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｏ鄬τ趥鹘y(tǒng)發(fā)電方式，太陽能光伏發(fā)電可降低對煤炭、化石等不可再生能源消耗、減少環(huán)境污染、提高土地和資源利用率，具有綠色、低碳、環(huán)保等優(yōu)點。“十四五”期間，在國家能源安全新戰(zhàn)略的指引下，山西省積極推進資源轉(zhuǎn)型高質(zhì)量發(fā)展，大力推進光伏發(fā)電項目建設(shè)，截至2020年底，山西省太陽能并網(wǎng)發(fā)電裝機容量1 309 萬千瓦，光伏發(fā)電裝機容量占全省總裝機容量的12.6%，躋身國內(nèi)十大太陽能發(fā)電裝機省份[1]。

光伏電廠在建設(shè)過程中，會擾動地表、損毀土壤和植被；同時，光伏發(fā)電組件的架設(shè)改變了地表植被的原始生態(tài)環(huán)境，進而產(chǎn)生較為嚴重的水土流失。本文以東馬潘循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)同發(fā)東周窯5 兆瓦分布式光伏發(fā)電項目為例，根據(jù)項目組成及施工內(nèi)容，分析項目區(qū)的水土流失特點，并提出了可行的水土保持防治措施，以期為山西省光伏發(fā)電場的水土保持工作提供借鑒。

1 項目概況

東馬潘循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)同發(fā)東周窯5 兆瓦分布式光伏發(fā)電項目，位于山西省大同市左云縣張家場鄉(xiāng)玉奎堡村附近，場址中心距左云縣約13 km，為大同煤礦集團同發(fā)東周窯煤業(yè)有限公司新建項目。項目由2 個2.5 MWp 發(fā)電單元組成、總?cè)萘? MWp，共安裝285 Wp 單晶硅組件18 000 塊，每30 個光伏組件組成一個光伏組件串，接入集中式逆變器，將光伏方陣輸出的直流電壓逆變后，接入附近變電站。

項目占地面積14.80 hm2，均為永久占地，占地類型主要為灌木林地和其他草地，其中光伏場區(qū)占地14.63hm2，開關(guān)站占地0.08hm2，進站道路占地0.09hm2。項目總挖方量1.41 萬m3，總填方量為1.41 萬m3，無借方，無棄方，建設(shè)范圍內(nèi)無拆遷及移民安置，項目于2020年8月進入施工準備，2020年12月底竣工，總工期5 個月。

2 項目區(qū)概況

項目區(qū)地貌類型為低山丘陵區(qū)，地勢為東南、西北部高，中部低。項目區(qū)屬半干旱、半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫6℃，年均降水量408 mm，主要集中在6～9月，約占年降水總量的75%，≥10℃活動積溫為3 159℃，年均蒸發(fā)量2 118.4 mm，年均風(fēng)速2.7 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)，最大凍土深度1.8m，無霜期125d。主要土壤類型為黃土質(zhì)山地沙壤土，抗蝕性較弱，區(qū)內(nèi)主要分布有沙棘、虎榛子、檸條等灌木及蒿類等草本植物，植被覆蓋率約為30%。項目區(qū)屬全國水土保持區(qū)劃一級區(qū)北方土石山區(qū)，為水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū)，土壤侵蝕強度為中度侵蝕；容許土壤流失量為1000t/km2·a，原地貌平均土壤侵蝕模數(shù)為2 600 t/km2·a。

3 項目組成及水土流失特點

3.1 項目組成

項目組成包括光伏場區(qū)、開關(guān)站和進站道路。光伏場區(qū)新建光伏支架、場內(nèi)集電線路與施工生產(chǎn)區(qū)，光伏支架基礎(chǔ)采用灌注樁與條形配重式兩種形式，共配套40 個匯流箱及2 套箱逆變集中設(shè)備，場內(nèi)集電線路采用直埋敷設(shè)，開挖寬度1 m、深度2 m，施工生產(chǎn)區(qū)位于場區(qū)內(nèi)，包括施工設(shè)備倉庫、材料設(shè)備倉庫、設(shè)備組裝場地、鋼木加工廠、施工臨時生活區(qū)等設(shè)施；開關(guān)站位于場區(qū)中部，屬光伏電站的集控中心，其中配電裝置區(qū)位于站區(qū)北側(cè)，生活區(qū)位于南側(cè)，道路出口設(shè)在西南側(cè)，與站外道路連接，站內(nèi)為水泥混凝土路面；新建進站道路150 m，路面寬4.0 m。

3.2 項目區(qū)水土流失特點

項目區(qū)水土流失以點狀與線狀分布為主、兼有水蝕與風(fēng)蝕。點狀侵蝕主要發(fā)生在建設(shè)光伏支架、匯流及變電設(shè)備基礎(chǔ)、開關(guān)站和施工生產(chǎn)生活區(qū)；線狀侵蝕主要分布在場外道路和集電線路區(qū)。施工期是產(chǎn)生水土流失的重點時段，場地平整、光伏支架基礎(chǔ)開挖、進站道路修建、集電線路開挖等環(huán)節(jié)，均會擾動原地貌，損毀地表植被和土壤，造成嚴重水土流失。根據(jù)項目區(qū)水土流失特點劃分為：光伏場區(qū)、開關(guān)站和進站道路等防治分區(qū)。

據(jù)測算，該光伏發(fā)電項目施工期，水力侵蝕模數(shù)為5 200～6 260 t/km2·a、年均新增侵蝕量537.72 t；風(fēng)力侵蝕模數(shù)為1 800～2 200 t/km2·a、年均新增侵蝕量286.48 t；建設(shè)后期侵蝕模數(shù)逐漸降低，預(yù)計水力侵蝕模數(shù)為2 700 t/km2·a、年均新增侵蝕量252.84 t；風(fēng)力侵蝕模數(shù)為1 000 t/km2·a、年均新增侵蝕量93.02 t。經(jīng)過5年的自然恢復(fù)期，土壤侵蝕模數(shù)和年新增土壤侵蝕量顯著降低，水土流失得到有效控制。

4 水土保持防治措施

根據(jù)工程實際情況，針對各防治分區(qū)的施工內(nèi)容及水土流失特點，合理布設(shè)以工程、植物與臨時措施相結(jié)合的水土保持防治措施，嚴格控制建設(shè)期工程場區(qū)內(nèi)的擾動土地面積，重點加強水土保持和監(jiān)測管理工作，施工結(jié)束后，要優(yōu)先選擇抗逆性強的鄉(xiāng)土樹種，及時對地表植被進行恢復(fù)。

4.1 工程措施

項目區(qū)表土資源稀缺，施工前，對占地范圍內(nèi)的部分地表進行表層耕植土的剝離。光伏場區(qū)電纜溝施工前表土剝離0.046 hm2，剝離厚度0.3 m，剝離量140 m3，堆存在匯流及變電設(shè)備基礎(chǔ)周圍及電纜溝一側(cè)空地，施工結(jié)束后，將剝離的表土回覆至植被恢復(fù)區(qū)。

為了排除場內(nèi)雨水，設(shè)計布設(shè)截排水溝580 m，分段排雨水至附近自然溝道，采用梯形斷面，底寬0.4 m，深0.4 m，壁厚0.3 m，開挖土方435 m3，漿砌石量313 m3；進站道路兩側(cè)布設(shè)M7.5 漿砌石排水溝，長300 m，采用矩形斷面，底寬0.4 m，深0.4 m，壁厚0.3 m，開挖土方242 m3，漿砌石187 m3。

施工結(jié)束后，對建設(shè)擾動的施工跡地及時進行清理，清除地表垃圾，進行坑洼回填，范圍較窄的區(qū)域可采用人工平整。

4.2 植物措施

施工后期重視場區(qū)植被建設(shè)，設(shè)計采取人工種植方式，對除光伏支架基礎(chǔ)、匯流及變電設(shè)備基礎(chǔ)、排水溝之外的擾動區(qū)域及時進行綠化，面積4.96 hm2。由于光伏板支架距地面較近，為充分利用太陽光能，避免高大喬木、灌木遮擋，采用撒播草籽方式恢復(fù)植被，草種選擇品質(zhì)優(yōu)良無芒雀麥和白羊草一級種，采用1∶1混合方式進行混播，播種密度80 kg/hm2，需撒播無芒雀麥和白羊草各198.40 kg，需草籽量各202.37 kg。

為提高植被建設(shè)成活率，鄉(xiāng)土樹種與草種為首選，其具有較強的固土護坡功能，根系發(fā)達、抗逆性強，對土壤氣候條件有較強的適應(yīng)性，病蟲危害較輕，栽后易管理等特點；據(jù)調(diào)查，項目區(qū)適宜種植的主要喬木樹種有楊樹、落葉松、云杉、油松等；灌木樹種有沙棘、虎榛子、檸條等；草類主要有無芒雀麥、披堿草和白羊草等。

4.3 臨時防護措施

剝離的表土，經(jīng)過人為擾動更加疏松，容易被水蝕和風(fēng)蝕，所以要合理地集中堆放，在暫時堆存期間，為了防止發(fā)生侵蝕，應(yīng)在四周設(shè)障隔離，堆土周圍用編織袋裝土護砌，頂部進行苫蓋[2]。施工生產(chǎn)生活區(qū)利用場區(qū)內(nèi)空地，施工前應(yīng)平整場地、在其四周開挖臨時土質(zhì)排水溝，以排除生產(chǎn)和生活用水；施工結(jié)束后需及時拆除臨建設(shè)施，清除地表雜物，進行土地整治，便于后期綠化。

5 結(jié)語

太陽能光伏發(fā)電場建設(shè)周期短，投資成本較低，發(fā)電形式便捷，在通信、交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但是，在項目施工期，建設(shè)光伏支架基礎(chǔ)、匯流及變電設(shè)備基礎(chǔ)、開關(guān)站、道路工程挖填及集電線路溝槽開挖等施工活動會對地表擾動和破壞，特別是在降雨、大風(fēng)等多重外營力的作用下，極易產(chǎn)生水土流失。因此，建設(shè)單位要優(yōu)化施工工藝、落實水土保持監(jiān)測制度，及時掌握建設(shè)期新增水土流失情況，按照各分區(qū)主體工程施工組織設(shè)計，優(yōu)化水土流失防治措施，特別要重視對表土資源的保護與利用，施工后期，要及時對地表植被進行恢復(fù)，保護水土資源，改善項目區(qū)生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)光伏電場與生態(tài)建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展。