基于風(fēng)力發(fā)電裝置水保措施及防治指標(biāo)測算

萬桂寧

(沈陽市水務(wù)事務(wù)服務(wù)與行政執(zhí)法中心，沈陽 110035)

1 概 述

該項目位于遼寧普蘭店，場區(qū)距省道為15.6km，工程擬建29套風(fēng)力發(fā)電裝置(含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、箱式變壓器和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組吊裝平臺等)、升壓站(20m升壓站進(jìn)場道路、生產(chǎn)樓、生活樓、備品備件庫、主變壓器等)、集電線路(約27km架空線路、11.75km直埋線纜和140基鐵塔、140處鐵塔施工區(qū)和7km集電線路施工便道)、27km檢修道路和施工臨時設(shè)施區(qū)。

2 風(fēng)力發(fā)電裝置的水保措施

2.1 工程措施

2.1.1 表土剝離

為充分利用表層土壤資源根據(jù)有關(guān)規(guī)定，機(jī)組吊裝平臺的表層土在施工前必須剝離，用于土壤覆蓋層回填，剝離深度0.25m，剝離面積為6.53hm2，剝離量1.63萬m3。

2.1.2 表土回覆和種植土回填

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組吊裝平臺和其邊坡平整后裸露在外主要為風(fēng)化巖石，不宜直接進(jìn)行植被恢復(fù)，需要覆土，覆土厚度0.3m，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組吊裝平臺和其邊坡面積8.66hm2，需要覆土總量2.59萬m3，設(shè)計調(diào)入表土2.49萬m3，外購種植土0.10萬m3。

2.1.3 毛石攔擋

在削高墊低風(fēng)機(jī)組吊裝平臺時，有些風(fēng)機(jī)組吊裝平臺邊坡較陡，容易造成順坡滾石頭，造成土壤流失或發(fā)生危險，設(shè)計在坡腳布設(shè)毛石攔擋，攔擋為梯形斷面，高0.5m，上頂寬0.3m，坡度1∶0.5，下底寬0.8m。設(shè)計在X1風(fēng)機(jī)組吊裝平臺布設(shè)64m毛石攔擋、設(shè)計在X26風(fēng)機(jī)組吊裝平臺布設(shè)58m毛石攔擋、設(shè)計在X19風(fēng)機(jī)組吊裝平臺布設(shè)38m毛石攔擋、設(shè)計在X13風(fēng)機(jī)組吊裝平臺布設(shè)52m毛石攔擋，共計布設(shè)毛石攔擋212m，用毛石量58.3m3，毛石來自項目區(qū)內(nèi)挖方出的石方。

2.2 植物措施——播撒草籽

因為該項目是風(fēng)力發(fā)電項目，所以不允許種植高大的樹木，植被的選擇主要是灌木和草，考慮到實用性等相關(guān)因素，選擇播種如早熟禾、三葉草、高羊茅等[1-2]。風(fēng)機(jī)組吊裝平臺和其邊坡面積8.66hm2，播撒草籽密度60kg/hm2，播撒草籽量520kg。

2.3 臨時措施——臨時堆土防護(hù)

29個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組吊裝平臺設(shè)有29個臨時堆土區(qū)，每個占地面積1000m2，尺寸20m×50m，其中表土堆放尺寸20m×15m，土石方堆放尺寸20m×35m。最大堆高4m，坡度1∶1.5，堆存風(fēng)機(jī)和箱變基礎(chǔ)挖方1756m3和每個風(fēng)機(jī)組吊裝平臺剝離的表土562m3。堆存時長2020.2-2020.5，共4個月。為防止堆土散亂、隨水流失，同時，為防止外部水沖刷，采取臨時封鎖和其他保護(hù)措施，具體措施是沿土樁外圍使用土編織袋，放置總長度4640m，臨時攔擋總計2506m3，并加蓋共計43500m2密目防護(hù)網(wǎng)固土。

3 集電線路的水保措施

3.1 植物措施——播撒草籽

集電線路施工通道的通道占地1.00hm2，工程結(jié)束后，應(yīng)采取措施播種草種來進(jìn)行恢復(fù)綠化，播撒草籽密度60kg/hm2，播撒草籽量60kg[3]。直埋電纜、鐵塔的其他區(qū)、鐵塔施工區(qū)工程結(jié)束后，應(yīng)采取措施播種草種來進(jìn)行恢復(fù)綠化，播撒草籽密度60kg/hm2，播撒草籽量418.2kg。

3.2 臨時措施——臨時堆土防護(hù)

每個鐵塔施工區(qū)占地面積361m2/個，尺寸19m×19m，最大堆高4m，每處堆存鐵塔基礎(chǔ)挖方704m3。堆存時長2020.2-2020.5，共4個月，但140處鐵塔施工區(qū)每處最大堆存0.5個月。為防止堆土散亂、隨水流失，同時防止堆體外來水沖刷，采取臨時苫蓋措施，共計76000m2密目防護(hù)網(wǎng)固土。

4 檢修道路的水保措施

4.1 工程措施

4.1.1 截水溝

為防止雨水沖刷道路，9段、共計1828m的挖方路段的挖方邊坡上應(yīng)布設(shè)截水溝?，F(xiàn)典型設(shè)計如下：由地圖上測得匯水面積(F)、截水溝長度(L)，計算比降。根據(jù)遼寧省中小河流暴雨洪水設(shè)計計算方法，查表獲得Cv、KF、KP等參數(shù)，并計算洪峰流量Q。計算如下：

洪峰流量計算公式：

Q=0.278φPipF

(1)

式中：Q為洪峰流量，m3/s；φP為洪峰徑流系數(shù)；ip為本次取10a一遇平均6h降雨強(qiáng)度，mm/s；F為匯水面積，km2。

計算結(jié)果見表1。

表1 洪峰流量計算表

再根據(jù)明渠均勻流的流量公式反推計算(見表2)，由于比降過大，水深取0.1m時的設(shè)計流量遠(yuǎn)大于洪峰流量，考慮以往經(jīng)驗和施工便利，排水溝挖深取0.4m。

表2 截水溝斷面流量計算表

截水溝斷面設(shè)計公式：

(2)

式中：Q為截水溝設(shè)計流量，m3/s；A為截水溝斷面面積，m3)，設(shè)計梯形斷面，坡比1∶0.5，底寬b=0.3m；n為粗糙系數(shù)，本次取0.028；R為水力半徑；i為截排水溝比降。

排水溝為土壤梯形截溝，深度和底部寬度分別為0.4和0.3m，坡度比為1∶0.5，挖方量365.6m3。

4.1.2 排水涵管

設(shè)計截水溝通過排水涵管將水排出，排水涵管位于路面下部，采用混凝土管，每處設(shè)計平均長度6.1m，埋至凍土層以下。計算如下：

根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》，排水管渠流量公式：

Q=Av

(3)

式中：Q為流量，m3/s；A為斷面面積，m3；v為流速，m/s。

由表1得到流量Q，直接考慮最大流速5m/s，最大設(shè)計充滿度55%，得到直徑。計算見表3。

表3 排水涵管直徑計算表

4.1.3 排水邊溝

根據(jù)初設(shè)，檢修道路半挖半填路段單側(cè)布設(shè)排水邊溝，排水溝總長度1828m，為土質(zhì)梯形邊溝，挖方量0.264m3/m，頂寬0.92m，深度為0.4m。經(jīng)計算，排水溝挖方483m3。

4.1.4 種植土回填

檢修道路完工后產(chǎn)生裸露邊坡，邊坡表面主要為風(fēng)化巖石，不宜直接進(jìn)行植被恢復(fù)，故需要覆土，覆土厚度0.3m，邊坡面積1.27hm2，需要覆土總量0.38萬m3，設(shè)計外購0.38萬m3。

4.2 植物措施

4.2.1 綠化工程

檢修道路與現(xiàn)有道路相接處200m的路肩栽植喬木，選擇適應(yīng)性強(qiáng)、耐干旱瘠薄的側(cè)柏和黑松，相接共5處，每株間距約5m，設(shè)計栽植400株[4]。

4.2.2 邊坡綠化

檢修道路受地形影響，產(chǎn)生大量裸露邊坡，為了防止水土流失，選擇保護(hù)路基邊坡，采用覆土播撒草籽的措施。本項目檢修道路路堤段長度110m，挖深2m，坡比1:1.5，估算邊坡面積0.08hm2；挖方段總長度1828m，挖填高度1.5-4.0m，坡比1∶0.3，估算邊坡面積1.19m2。播撒草籽密度60kg/hm2，檢修道路裸露邊坡約1.27hm2，需要草籽76.2kg。

5 防治指標(biāo)測算

5.1 水土流失治理度

水土流失總面積即為防治責(zé)任范圍內(nèi)的總面積；水土流失防治達(dá)標(biāo)面積即為達(dá)到允許土壤流失的面積、永久性建筑占地面積以及硬化面積三者之和；至設(shè)計水平年本項目水土流失防治責(zé)任范圍總面積為35.35hm2；永久建筑物占地面積為鐵塔基礎(chǔ)區(qū)占地0.04hm2+箱變占地0.07hm2+風(fēng)機(jī)組占地0.98hm2+升壓站建構(gòu)筑物占地0.33hm2=1.42hm2；硬化面積為升壓站的道路及其他硬覆蓋工程區(qū)0.64hm2+升壓站進(jìn)場路0.01hm2=0.65hm2[5]。

至設(shè)計水平年，升壓站綠化工程區(qū)0.47hm2(不含草坪面積0.12hm2)、風(fēng)機(jī)組吊裝平臺8.13hm2、鐵塔施工區(qū)5.05hm2、鐵塔其他區(qū)占地0.86hm2、直埋電纜1.06hm2、集電線路施工便道的進(jìn)場路1.00hm2、施工臨時設(shè)施區(qū)0.7hm2的林草植被覆蓋度為約為80%，升壓站的碎石覆蓋區(qū)0.15 hm2和檢修道路15.35hm2碎石鋪設(shè)，均未達(dá)到土壤容許流失量200t/km2·a，故達(dá)到土壤容許流失量的面積為0.12hm2。

利用表4計算，水土流失總治理度為6%，<水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的95%，未達(dá)標(biāo)。

表4 水土流失總面積匯總表 hm2

水土流失治理度未達(dá)標(biāo)主要是因為檢修道路占地面積較大15.35hm2，采用碎石路面，屬于裸露地面，無法達(dá)到土壤容許流失量；而且至設(shè)計水平年，布設(shè)綠化措施區(qū)域的覆蓋度約為80%，侵蝕模數(shù)300t/km2·a，占地面積17.27hm2，未達(dá)標(biāo)治理面積過大，故水土流失總治理度較低，無法達(dá)標(biāo)。

5.2 土壤流失控制比

壤流失量之比為：

本地區(qū)容許土壤侵蝕模數(shù)為200t/km2·a，設(shè)計水平年布設(shè)綠化措施區(qū)域的覆蓋度達(dá)到80%，治理后土壤侵蝕模數(shù)見表5。

由表5，土壤流失控制比0.25，未達(dá)標(biāo)。主要原因是檢修道路占地面積大，設(shè)計水平年時為碎石路面，有流失，侵蝕模數(shù)大。

表5 土壤流失控制比計算表

5.3 渣土防護(hù)率

本項目永久棄渣為0萬m3，臨時堆土17.62萬m3。施工期間由于采取了臨時攔擋措施，對工程施工所產(chǎn)生的臨時堆土攔擋效果較好，有效防止再次流失。經(jīng)估計，本工程渣土防護(hù)率綜合值100%，達(dá)標(biāo)。

5.4 表土保護(hù)率

項目建設(shè)區(qū)為林地、耕地、鄉(xiāng)間道路和果園，由于林地土質(zhì)差不宜全部剝離，耕地果園可剝離，可剝離表土面積8.26hm2，剝離面積8.26hm2，剝離厚度分別為0.25m和0.60m，可剝離表土數(shù)量2.67萬m3，實際剝離2.67萬m3，剝離后1.04萬m3堆放在施工臨時設(shè)施區(qū)的臨時堆土區(qū)，1.63萬m3堆放在風(fēng)機(jī)組吊裝平臺的臨時堆土區(qū)布設(shè)攔擋和密目防護(hù)網(wǎng)保護(hù)，保護(hù)效果較好，后期全部回填使用。表土保護(hù)率=2.67/2.67=100%，達(dá)標(biāo)。

5.5 林草植被恢復(fù)率

根據(jù)主體工程設(shè)計，至設(shè)計水平年項目可恢復(fù)林草植被面積=綠化工程區(qū)0.59hm2+鐵塔施工區(qū)5.05hm2+風(fēng)電機(jī)組吊裝平臺8.13hm2+集電線路施工便道進(jìn)場路1hm2+直埋電纜1.06hm2+鐵塔其余區(qū)0.86hm2=16.69hm2，已全部采取措施恢復(fù)，林草植被恢復(fù)率達(dá)到100%。

水土保持生態(tài)效益匯總見表6。

表6 六項防治指標(biāo)達(dá)到情況分析表

6 結(jié) 語

該項目工程水土流失綜合防治體系由主體工程中已具備水土保持功能的措施和新增的水土保持措施構(gòu)成。工程措施為表土剝離與回覆、排水邊溝等，植物措施是栽植喬木、灌木，鋪設(shè)草坪、播撒草籽，臨時措施為臨時堆土防護(hù)和臨時苫蓋。