陜北高原山地風(fēng)電項(xiàng)目水土流失防治措施體系研究

趙躍中，朱小敏

(陜西華正生態(tài)建設(shè)設(shè)計(jì)監(jiān)理有限公司，陜西 西安 710100)

黨的十八大以來(lái)，綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展取得了巨大成就。為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，國(guó)家發(fā)展改革委提出要大力推動(dòng)能源革命，傳統(tǒng)能源逐步退出必須建立在新能源安全可靠的替代基礎(chǔ)上，要加大力度規(guī)劃建設(shè)以大型風(fēng)光電基地為基礎(chǔ)、以其周邊清潔高效先進(jìn)節(jié)能的煤電為支撐、以穩(wěn)定安全可靠的特高壓輸變電線路為載體的新能源供給消納體系。近年來(lái)，陜西省堅(jiān)持以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為核心，促進(jìn)清潔能源產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，加快建設(shè)風(fēng)電、光伏等新能源項(xiàng)目。為了綜合有效利用周邊地形地貌、風(fēng)能、太陽(yáng)能等多種自然資源，陜北高原山地被列入陜西省新能源項(xiàng)目的重點(diǎn)建設(shè)區(qū)域之一。受項(xiàng)目的建設(shè)特點(diǎn)、施工工藝及氣候條件等因素影響，陜北高原山地風(fēng)電項(xiàng)目的水土流失具有易發(fā)生、難治理的特點(diǎn)。本研究以子長(zhǎng)市某風(fēng)電項(xiàng)目為研究對(duì)象，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)概況和工程基本情況，探討項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)和水土流失特點(diǎn)；按照有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，分析風(fēng)電項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中水土流失防治重點(diǎn)及水土流失防治措施體系，以期為陜北高原山地風(fēng)電建設(shè)項(xiàng)目水土流失治理提供參考和技術(shù)支持。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目區(qū)概況

選取子長(zhǎng)市某分散式風(fēng)電項(xiàng)目為研究對(duì)象。項(xiàng)目區(qū)位于陜西省北部的子長(zhǎng)市李家岔鎮(zhèn)，所在區(qū)域海拔1 200～1 500 m，屬黃土丘陵溝壑區(qū)。屬暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均降水量489.0 mm，年均氣溫9.5 ℃，年均風(fēng)速1.6 m/s，無(wú)霜期175 d，最大凍土深度93 cm。土壤為第四系風(fēng)積黃土，植被屬疏林灌叢草原，以疏林地、灌叢草地為主，林草覆蓋率為19.7%。項(xiàng)目區(qū)屬于國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)和陜北丘陵溝壑省級(jí)重點(diǎn)治理區(qū)，水土流失類型主要為風(fēng)力水力復(fù)合侵蝕，土壤侵蝕強(qiáng)度為極強(qiáng)烈。

1.2 工程基本情況

依據(jù)《風(fēng)電場(chǎng)工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》(NB/T 10101—2018)，項(xiàng)目工程等級(jí)為小型工程，總征占地面積26.96 hm2，施工期為9個(gè)月。項(xiàng)目總建設(shè)規(guī)模49 800 kW，包括單機(jī)容量3 200 kW的風(fēng)電機(jī)組14臺(tái)和單機(jī)容量2 500 kW的風(fēng)電機(jī)組2臺(tái)。場(chǎng)內(nèi)規(guī)劃架設(shè)35 kV集電線路，線路總長(zhǎng)31.76 km，其中單回架空線路長(zhǎng)22.12 km，雙回架空線路長(zhǎng)9.64 km。場(chǎng)內(nèi)道路連接各個(gè)風(fēng)機(jī)位，利用既有水泥道路1.8 km，新建道路14.1 km，改建道路13.2 km。為了減少項(xiàng)目建設(shè)占地，施工生產(chǎn)生活區(qū)及升壓站利用一期工程臨建設(shè)施。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)有數(shù)條山梁，山頂區(qū)域開闊，地勢(shì)較為平緩，周邊已有建成風(fēng)電場(chǎng)，場(chǎng)內(nèi)交通及施工條件較為便利。

2 結(jié)果與分析

2.1 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)建設(shè)內(nèi)容、工程布局、施工方法及工藝，可將項(xiàng)目分為風(fēng)機(jī)機(jī)組工程區(qū)、集電線路工程區(qū)和道路工程區(qū)3個(gè)工程區(qū)。

(1)風(fēng)機(jī)機(jī)組工程區(qū)。主要包括風(fēng)電機(jī)組、箱式變電站和吊裝場(chǎng)地等，區(qū)域大小主要受裝機(jī)規(guī)模和風(fēng)機(jī)數(shù)量影響。項(xiàng)目采用一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組配備一座箱式變電站的方式，風(fēng)電機(jī)組、箱式變電站主要分布在山脊上。根據(jù)風(fēng)機(jī)布置情況及施工吊裝要求，吊裝場(chǎng)地布置按照風(fēng)電設(shè)備到貨后一次性運(yùn)輸?shù)轿坏脑瓌t，布設(shè)在施工道路一側(cè)。

(2)集電線路工程區(qū)。主要包括直埋電纜、架空線路、桿塔、牽張場(chǎng)、升壓站等，區(qū)域大小主要與線路長(zhǎng)度和敷設(shè)方式有關(guān)。風(fēng)機(jī)至箱式變電站段的電纜采用全程穿管敷設(shè)，箱式變電站至桿塔、桿塔至開關(guān)柜段電纜采用直埋的敷設(shè)方式，擾動(dòng)范圍在風(fēng)機(jī)機(jī)組工程區(qū)和桿塔塔基施工區(qū)。架空線路分為單回架空和雙回架空，集電線路桿塔全部采用自立式角鋼鐵塔。每臺(tái)風(fēng)電機(jī)均設(shè)有終端塔，為減少占地，牽張場(chǎng)盡可能利用風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)，不可利用風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)時(shí)設(shè)置牽張場(chǎng)，共布設(shè)牽張場(chǎng)4處。集電線路末端接入一期已建升壓站的預(yù)留場(chǎng)地內(nèi)。

(3)道路工程區(qū)。在有效利用項(xiàng)目區(qū)內(nèi)既有道路的基礎(chǔ)上，新建道路14.1 km，改建道路13.2 km，受地形限制設(shè)置3處轉(zhuǎn)彎平臺(tái)。道路緊鄰風(fēng)電機(jī)組工程區(qū)，為滿足施工需要，路基設(shè)計(jì)寬度為5.5 m，路面寬為4.5 m ，鋪設(shè)20 cm厚砂礫石，陡坡及彎道路段布設(shè)單側(cè)排水溝。

2.2 項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)

項(xiàng)目各工程區(qū)主要施工內(nèi)容見表1。通過(guò)統(tǒng)計(jì)土石方挖填、主要施工內(nèi)容等，分析項(xiàng)目的建設(shè)特點(diǎn)。①施工擾動(dòng)分布相對(duì)分散。風(fēng)電機(jī)組、箱式變電站、塔基等相隔數(shù)百米甚至數(shù)千米，吊裝場(chǎng)地通常配合風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行布設(shè)，牽張場(chǎng)配合塔基點(diǎn)位進(jìn)行布設(shè)，集電線路以架空線路為主，對(duì)地面基本不造成擾動(dòng)。②點(diǎn)、線工程相結(jié)合。風(fēng)電機(jī)組、箱式變電站、吊裝場(chǎng)地、塔基、牽張場(chǎng)等屬于點(diǎn)狀工程，新建、改建道路屬于線性工程。③臨時(shí)占地占比較高。安裝平臺(tái)、塔基施工區(qū)、牽張場(chǎng)的數(shù)量和施工道路的長(zhǎng)度高于其他常規(guī)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，臨時(shí)占地面積占比較大，施工結(jié)束后，應(yīng)加強(qiáng)臨時(shí)占地的植被恢復(fù)。④項(xiàng)目區(qū)土方挖填量較大。土方挖填量主要來(lái)源為風(fēng)電機(jī)組、箱式變電站、塔基等的基礎(chǔ)開挖和道路工程建設(shè)時(shí)削高填低，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)開挖面、臨時(shí)堆土和道路邊坡的防護(hù)工作。

表1 各工程區(qū)主要施工內(nèi)容

2.3 水土流失影響因素

根據(jù)施工情況，對(duì)各工程區(qū)分布情況、水土流失影響因素及水土流失危害程度等進(jìn)行分析，見表2。

表2 各工程區(qū)水土流失影響因素

2.4 水土流失特點(diǎn)

(1)點(diǎn)、線、面狀侵蝕并存。風(fēng)電機(jī)組、箱式變電站、桿塔塔基施工造成的侵蝕屬于點(diǎn)狀侵蝕，占地面積相對(duì)較小，但基礎(chǔ)開挖、回填土方量大，施工破壞地表植被、擾動(dòng)原地貌、改變土壤結(jié)構(gòu)，風(fēng)電機(jī)組、桿塔塔基水土流失危害程度較高，箱式變電站水土流失危害程度一般；吊裝場(chǎng)地、牽張場(chǎng)施工造成的侵蝕屬于面狀侵蝕，為施工提供作業(yè)面，占地面積相對(duì)較大，土方挖填量相對(duì)較大，施工破壞地表植被、擾動(dòng)原地貌，吊裝場(chǎng)地水土流失危害程度較高，牽張場(chǎng)水土流失危害程度一般；集電線路施工造成的侵蝕屬于線狀侵蝕，但以架空線路為主，施工采用機(jī)械化操作，線路施工基本不破壞地表植被、不擾動(dòng)原地貌；道路工程施工造成的侵蝕屬于線狀侵蝕，山地風(fēng)電項(xiàng)目道路相對(duì)較長(zhǎng)、地形復(fù)雜，道路工程在施工中采用削高填低的工藝，土方挖填量大、邊坡較多，尤其是新建、改建道路，占地面積大，建設(shè)時(shí)破壞地表植被、擾動(dòng)原地貌、改變土壤結(jié)構(gòu)，水土流失危害程度高。

(2)施工期短、破壞性強(qiáng)。項(xiàng)目施工期為9個(gè)月，施工地點(diǎn)為山區(qū)，按照“路通為先、以點(diǎn)連線、以線帶面、由近及遠(yuǎn)、劃片實(shí)施”的要求，施工范圍較廣，海拔跨度大，地形地勢(shì)變化明顯，需要進(jìn)行土方挖填以滿足施工要求，對(duì)原地貌、地表植被以及土壤結(jié)構(gòu)的破壞較強(qiáng)。

(3)臨時(shí)占地修復(fù)難度大。擾動(dòng)區(qū)域均在山區(qū)，區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境脆弱、占地類型單一、立地條件差，施工時(shí)土壤結(jié)構(gòu)也遭到破壞，同時(shí)項(xiàng)目區(qū)位于半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，降水量小，擾動(dòng)地貌植被恢復(fù)較慢。因此，施工結(jié)束后臨時(shí)占地的植被恢復(fù)難度較大。

2.5 水土流失防治措施體系

依據(jù)項(xiàng)目各工程區(qū)建設(shè)內(nèi)容、項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)和水土流失特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治措施布設(shè)原則，布設(shè)合理的水土流失防治措施，并形成完整的防治措施體系。項(xiàng)目水土流失防治措施體系見圖1。

圖1 項(xiàng)目水土流失防治措施體系

(1)風(fēng)機(jī)機(jī)組防治區(qū)。施工前對(duì)擾動(dòng)區(qū)域進(jìn)行表土剝離，并將剝離表土臨時(shí)堆存于吊裝場(chǎng)地一角。對(duì)臨時(shí)堆土和施工面進(jìn)行臨時(shí)苫蓋防護(hù)，臨時(shí)堆土周邊進(jìn)行臨時(shí)攔擋，在吊裝平臺(tái)周邊布設(shè)臨時(shí)排水溝，排導(dǎo)平臺(tái)內(nèi)雨水至耕地或自然溝道。施工結(jié)束后，對(duì)施工臨時(shí)占用的吊裝場(chǎng)地進(jìn)行表土回填，整平后恢復(fù)植被。

(2)集電線路防治區(qū)。施工前對(duì)擾動(dòng)區(qū)域進(jìn)行表土剝離，剝離表土臨時(shí)堆存于電纜溝一側(cè)及塔基施工區(qū)一角。對(duì)臨時(shí)堆土進(jìn)行臨時(shí)攔擋、苫蓋。施工結(jié)束后，對(duì)臨時(shí)占用的荒草地進(jìn)行表土回覆，整平后恢復(fù)植被。

(3)道路防治區(qū)。施工前對(duì)施工道路所占荒草地進(jìn)行表土剝離，剝離表土臨時(shí)堆存于道路一側(cè)空地。在道路一側(cè)布設(shè)道路排水溝及沉沙池，針對(duì)一般路段布設(shè)臨時(shí)土質(zhì)排水溝，針對(duì)彎道及陡坡段布設(shè)U形預(yù)制排水溝。對(duì)臨時(shí)堆土進(jìn)行臨時(shí)攔擋、苫蓋。挖填邊坡及路肩邊坡，栽植爬山虎進(jìn)行植物護(hù)坡防護(hù)。施工結(jié)束后，對(duì)臨時(shí)占用的荒草地進(jìn)行表土回填，整平后恢復(fù)植被。施工期間在大風(fēng)季節(jié)進(jìn)行灑水降塵。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)風(fēng)能屬于無(wú)污染的可再生能源，其發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟穩(wěn)定，在新能源發(fā)展領(lǐng)域具有重要地位。陜西省風(fēng)能資源豐富，“十三五”期間陜西省風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模年均增長(zhǎng)約28.1%，“十四五”期間風(fēng)電項(xiàng)目將以更大規(guī)模、更高比例發(fā)展，步入高質(zhì)量、大規(guī)模、高比例、低成本的躍升發(fā)展新階段。

(2)山地風(fēng)電項(xiàng)目一般建于山頭或山脊上，所處位置海拔較高、生態(tài)環(huán)境較脆弱，施工會(huì)造成地表擾動(dòng)、植被破壞。項(xiàng)目占地以荒草地為主，臨時(shí)占地占比較大，應(yīng)加強(qiáng)表土綜合利用，施工結(jié)束后回覆表土進(jìn)行全面整地，并選擇適生植物，采用灌草結(jié)合的方式提高植被恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，減少建成后的水土流失。

(3)項(xiàng)目施工范圍較廣，線路較長(zhǎng)，施工位置分散，道路工程挖填土方量較大。因此，施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)風(fēng)機(jī)機(jī)組位置和集電線路走向，注重道路工程的選線，充分利用現(xiàn)有道路，減少工程占地和地表擾動(dòng)，優(yōu)化道路工程縱向設(shè)計(jì)，減少土方挖填量。