河西走廊光能開發(fā)項目水土保持對策*

王曉慶，張文君，楊坤擎

1.甘肅省科學(xué)院地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所；2.宕昌縣自然資源局

光伏電場工程建設(shè)存在占用土地、侵擾植被等問題，有損生態(tài)環(huán)境，伴隨水土流失現(xiàn)象。在生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的理念下，需要優(yōu)化光伏電場工程的建設(shè)方式，探尋水土保持策略，預(yù)測因工程建設(shè)可能造成的新增水土流失量，提出相應(yīng)的防治對策和具體的水土保持措施，為工程建設(shè)的水土保持工作指出方向、提供技術(shù)依據(jù)，最大限度地減少水土流失對生態(tài)環(huán)境的破壞，同時使項目區(qū)原有水土流失得到有效治理，生態(tài)環(huán)境得到改善。設(shè)計該工程水土保持對策，對防治因工程建設(shè)造成的水土流失，減少工程施工建設(shè)過程中和生產(chǎn)過程中對周邊生態(tài)環(huán)境、水土保持設(shè)施造成的破壞，減少對周邊群眾生產(chǎn)、生活造成的影響，保障工程建設(shè)和安全運營、促進該地區(qū)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

一、工程概況

某26兆瓦并網(wǎng)光伏發(fā)電項目建設(shè)于河西走廊西部，地形平緩，海拔高程1586～1577m，以山前沖洪積荒漠戈壁平原居多。地表發(fā)育南北向較小沖溝，寬度0.5～2.0m，地表為砂礫石戈壁，有低矮耐旱植物，水土保持貫穿于本項目建設(shè)與運營全過程中，采取科學(xué)的水土保持策略勢在必行。

二、項目建設(shè)中水土流失的危害

工程建設(shè)具有擾動性，原地表土壤和植被遭到破壞，導(dǎo)致植被覆蓋率本就較低的地區(qū)存在更大范圍的地表裸露現(xiàn)象，水土流失問題愈發(fā)嚴重，不利于當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和周邊居民的日常生活均會受到影響。關(guān)于水土流失存在的危害，主要從如下幾方面進行解讀：

（一）擴大侵蝕范圍，加重洪澇災(zāi)害

項目建設(shè)的擾動范圍大，使原本水土流失的區(qū)域擴大，水土流失程度加重，缺乏行之有效的治理措施時，水土流失引發(fā)的不安全因素激增。例如，若建設(shè)中亂挖亂填，將導(dǎo)致原農(nóng)田灌溉渠系受損。水土流失使得河道的泥沙量逐步增多，河道行洪能力不足，河流行洪安全性降低，洪澇災(zāi)害的發(fā)生率增加，洪澇造成的影響范圍擴寬，周邊居民的人身財產(chǎn)安全將遭到威脅[1]。

（二）破壞地表植被，土壤遭到侵蝕

地表植被受損后，土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，土壤的抗侵蝕性能減弱。遇強降雨時，穩(wěn)定性不足的泥沙在雨水的沖刷作用下匯入河道，造成河道堵塞，水流方向異常，不利于下游的安全。對于丘陵溝壑地區(qū)，地表植被遭到破壞后，坡面急流將對地埂、田坎產(chǎn)生強烈的沖刷作用，細溝和切溝的數(shù)量增加、覆蓋范圍擴寬，逐步演變?yōu)闆_溝。土壤有機質(zhì)含量將由于水土流失而降低，土壤肥力下降，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)難以獲得優(yōu)質(zhì)的自然條件，農(nóng)作物產(chǎn)量減少、品質(zhì)降低?？捎糜诟鞯耐恋刭Y源有限，不利于當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展。

（三）誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，加劇生態(tài)環(huán)境惡化

水土流失未得到妥善的處置時，可能發(fā)生小型地質(zhì)災(zāi)害。例如，若原土層結(jié)構(gòu)由于項目建設(shè)而出現(xiàn)損壞，將引發(fā)滑坡、泄流，溝道的輸沙量增加，下游河道行洪效果變差，生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化。

（四）損壞占壓農(nóng)田，影響農(nóng)業(yè)耕作

開挖將損壞農(nóng)田土層結(jié)構(gòu)，即使修復(fù)，短期內(nèi)難以恢復(fù)地力，影響當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展。所以在施工過程中必須采取有效的施工組織措施，采用熟土剝離、分別堆放、回填表土、合理恢復(fù)的土地整治措施工藝，減少施工過程中造成的農(nóng)業(yè)損失。

（五）沖刷侵蝕，影響安全

在地面坡度較大的切溝地段，暴雨徑流極易匯集成較大山洪或集流，形成沖溝，洪水沖刷使溝谷擴寬，河溝槽下切，可能造成重大的傷亡事故和經(jīng)濟損失。

（六）損壞基礎(chǔ)設(shè)施

工程防護不夠（高開挖邊坡、高填方地段），在暴雨、重力等作用下，產(chǎn)生塌方或泥石流，沖毀道路、水利等基礎(chǔ)設(shè)施。

（七）惡化生態(tài)環(huán)境

林草植被的減少，群落退化，植物生長條件劣化，使項目建設(shè)區(qū)周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境遭到破壞。水土流失破壞了水土資源、基礎(chǔ)設(shè)施，加劇洪澇災(zāi)害，不利于生態(tài)建設(shè)和地區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

三、水土保持措施

（一）總體布局

立足項目水土流失的特點，遵循因地制宜、因害設(shè)防的基本原則，采取分區(qū)防治策略，維持各區(qū)的水土穩(wěn)定性，保證項目區(qū)整體的水土保持效果。具體分區(qū)及相應(yīng)的水土保持策略，如下：

1.光伏組件區(qū)的水土保持

項目施工涉及場地平整、基礎(chǔ)開挖等活動，施工對原地貌產(chǎn)生破壞作用，導(dǎo)致原地面的水土狀態(tài)發(fā)生異常，有明顯的水土流失問題。根據(jù)光伏組件區(qū)的施工特點，采取土地整治和臨時防護的策略，施工中安排一次灑水。臨時水土保持措施的覆蓋區(qū)域主要為箱逆變一體機和電纜溝，為減少水土流失量，用防塵網(wǎng)覆蓋并用編制袋裝土壓邊[2]。

2.開關(guān)站區(qū)的水土保持

開關(guān)站區(qū)基建結(jié)束后，以土地整治和壓蓋礫石的方法對該區(qū)域進行處理，保持水土穩(wěn)定。

3.道路區(qū)的水土保持

受機械碾壓、開挖、堆墊等工程活動的影響，沿線原地面的水土保持功能欠佳，根據(jù)水土保持工作要求，采取灑水降塵的臨時應(yīng)對措施，并加強土地整治、綠化換土以及路旁防護林建設(shè)。

4.施工生產(chǎn)生活區(qū)的水土保持

土地結(jié)構(gòu)及土壤肥力易由于施工和現(xiàn)場生活而受到影響，因此及時清理施工垃圾和生活垃圾，聯(lián)合采取土地整治、播撒草籽、灑水的措施，盡可能促進植被的快速生長，于較短時間恢復(fù)原狀。

5.圍欄空地區(qū)的水土保持

施工后整治圍欄等的擾動帶，撒播草籽并灑水，使植物快速生長。部分區(qū)域?qū)儆诳盏貐^(qū)，針對此部分做封育管理。

6.送出線路區(qū)的水土保持

對送出路線的擾動帶進行土地整治、撒播草籽。

（二）適地適樹（草）分析

1.基本原則

樹（草）在水土保持方面具有突出作用，設(shè)計時遵循的原則主要有：因地制宜、因害設(shè)防、整地標準性、防護功能多樣性與景觀協(xié)調(diào)性等原則。

2.樹（草）種的選擇

以防止水土流失為基本要求選擇樹（草）種，要求根系發(fā)達、保水固土效果好，選擇的樹（草）種應(yīng)易于種植和管理，有效適應(yīng)現(xiàn)場的土質(zhì)、氣候等多項自然條件，生長過程中抵御病蟲害的侵襲，在取得水土保持效果的同時提升景觀價值。此外，種植的樹（草）種需要與周邊景觀相協(xié)調(diào)[3]。

3.植物的配置方式

從各防治區(qū)的立地條件和氣候特征出發(fā)，根據(jù)適應(yīng)性原則挑選鄉(xiāng)土樹種，適當引入適應(yīng)于當?shù)丨h(huán)境的樹（草）種，強化水土保持效果和景觀效果。項目區(qū)的降雨量少，植被需在灌溉條件下才可成活，因此選擇的是根系發(fā)達、耐干旱、耐踐踏、固土作用突出的樹（草）種。集多種類型的樹（草）于一體，提升植物配置的豐富性。具體的樹（草）種以及各自的生物學(xué)特性，如表1所示。

表1 植物措施樹（草）種特性表

（三）分區(qū)措施布設(shè)

1.布設(shè)方案

根據(jù)分區(qū)方式探討針對性的水土保持策略，除了主體工程設(shè)計已有的水土保持措施外，本方案以分區(qū)的方式增添如下措施：

（1）光伏組件區(qū)：土地整治，臨時灑水，防塵網(wǎng)苫蓋并用編織袋裝土壓邊。

（2）開關(guān)站區(qū)：土地整治，防塵網(wǎng)苫蓋并用編織袋裝土壓邊，礫石鋪蓋。

（3）道路區(qū)：土地整治，綠化覆土及臨時灑水。

（4）施工生產(chǎn)生活區(qū)：土地整治，撒播草籽及臨時灑水。

（5）圍欄空地區(qū)：方法與施工生產(chǎn)生活區(qū)一致。

（6）送出線路區(qū)：方法與施工生產(chǎn)生活區(qū)一致。

2.光伏組件區(qū)

（1）土地整治：采取機械和人工相配合的作業(yè)方法，機械、人工的整治面積分別為34.34hm2、12.54hm2。時間安排在土方回填完成后，主要在于回填凹坑，使施工擾動面恢復(fù)完整、平整的狀態(tài)。

（2）防塵網(wǎng)苫蓋：用防塵網(wǎng)覆蓋基礎(chǔ)挖方臨時堆土區(qū)域，包含光伏支架、電纜溝、箱逆變器一體機等部分的基礎(chǔ)，防塵網(wǎng)8325m2，壓邊用編織袋裝土進行，數(shù)量達到2934個。

（3）臨時灑水：單次灑水量為50m3/hm2，前后共灑水5次，灑水面積34.34hm2。

3.開關(guān)站區(qū)

（1）土地整治：重點處理對象為站內(nèi)空閑地塊，聯(lián)合采取機械、人工相綜合的方案，整治面積分別為 0.06hm2、0.02hm2，經(jīng)過土地整治后清理建筑垃圾，使現(xiàn)場保持平整[4-6]。

（2）礫石鋪蓋：對建筑周邊空地鋪壓礫石，根據(jù)施工對礫石的質(zhì)量和數(shù)量要求，將適量質(zhì)量達標的砂石料運至現(xiàn)場，人工和機械聯(lián)合攤鋪均勻后，用機械設(shè)備碾壓，使攤鋪材料具有密實性與平整性。礫石鋪蓋厚度為5cm，鋪蓋面積0.02hm2，所需礫石方量為10m3。

（3）防塵網(wǎng)苫蓋：覆蓋材料選用防塵網(wǎng)，覆蓋對象為基礎(chǔ)開挖臨時堆土裸露面，需防塵網(wǎng)446m2，用234個編織袋裝土壓邊。

4.道路區(qū)

（1）土地整治：場內(nèi)道路的整平聯(lián)合采取人工整治和機械整治的方法，面積分別為0.11hm2、1.81hm2；對進場道路兩側(cè)栽植綠化，整治面積為0.02hm2，植物選擇的是耐旱性突出的旱柳。

（2）竹節(jié)式聚水溝：于檢修道路兩側(cè)修筑，利用竹節(jié)式聚水溝攔截場內(nèi)雨水，此設(shè)施的尺寸為長3.43km、寬0.3m、深0.15m。

（3）礫石鋪蓋：用砂礫石鋪壓場內(nèi)道路和進場道路，鋪蓋面積1.94hm2，需礫石985m3，礫石鋪蓋的方法具有降低風(fēng)蝕的作用。

（4）栽植苗木：栽植區(qū)域為進站道路兩側(cè)各1m內(nèi)，單排栽植，兩棵植株間隔2m，栽種選用旱柳。

（5）臨時灑水：定期對場內(nèi)道路灑水，撲滅揚塵，改善空氣品質(zhì)以及減輕揚塵對施工人員身心健康的危害。單次灑水量20m3/hm2，以每日2次的頻率持續(xù)灑水3個月，灑水面積1.91hm2，灑水6876m3（遇降雨天氣時無須灑水）。

5.施工生產(chǎn)生活區(qū)

（1）土地整治：受施工過程中機械碾壓、人才踩踏等因素的影響，需安排土地整治，清理混凝土、沙礫料等材料，再進行整平[7-8]。土地整治采取機械作業(yè)的方法，作業(yè)面積達到0.92hm2。

（2）撒播草籽：撒播扁穗冰草，此類植物的生長有利于促進自然恢復(fù)進程。播種量為35kg/hm2，撒播面積0.92hm2，所需草籽32.2kg。

（3）臨時灑水：定期對施工生產(chǎn)生活區(qū)灑水，撲滅揚塵的同時加快地表結(jié)皮，以便自然修復(fù)的順利進行。單次灑水量20m3/hm2，以每日2次的頻率持續(xù)灑水5個月，灑水面積0.92hm2，灑水5520m3（遇降雨天氣時無須灑水）。

6.圍欄空地區(qū)

（1）土地整治：以人工作業(yè)的方式進行土地整治，覆蓋范圍為圍欄施工擾動帶，面積為0.60hm2。

（2）撒播草籽：處理范圍為圍欄施工擾動帶，播種量為35kg/hm2，撒播面積0.60hm2，所需草籽21kg。

（3）臨時灑水：定期灑水，撲滅揚塵的同時加快地表結(jié)皮，以便自然修復(fù)的高效進行。單次灑水量50m3/hm2，土地整治后灑水2次，灑水面積0.60hm2，灑水量60m3。

（4）管護措施：針對未擾動的空地采取管護措施，先界定待管護的范圍，再設(shè)置彩旗圍護，以免空地受到外部的影響。以無人機撒播的方法進行草籽的撒播作業(yè)，植物的生長可促進植被的恢復(fù)。撒播量35kg/hm2，撒播面積2.78hm2，需草籽97.3kg。

7.送出線路區(qū)

（1）土地整治：作業(yè)范圍為送出線路施工便道和架空電桿施工擾動帶兩處，人工和機械聯(lián)合作業(yè)，共同進行土地整治，各自的整治面積為0.05hm2、1.71hm2。

（2）撒播草籽：撒播范圍為送出線路施工便道和架空電桿施工擾動帶，撒播扁穗冰草，此類植物的生長有利于促進自然恢復(fù)進程。播種量為35kg/hm2，撒播面積1.76hm2，所需草籽61.6kg。

（3）臨時灑水：著重對送出線路便道做灑水處理，撲滅揚塵，改善現(xiàn)場空氣品質(zhì)，減輕揚塵對人員身心健康的危害。單次灑水量20m3/hm2，以每日2次的頻率持續(xù)灑水3個月，灑水面積1.71hm2，灑水6156m3（遇降雨天氣時無須灑水）。

四、結(jié)語

綜上所述，光伏工程建設(shè)將擾動地表植被及結(jié)皮,削弱土壤抗蝕能力,在受到大風(fēng)吹蝕時極易產(chǎn)生水土流失,為沙塵暴等災(zāi)害性天氣制造物質(zhì)源。本文結(jié)合具體工程實例，對光能開發(fā)項目水土保持對策進行了詳細的研究，以確保水土保持措施的落實到位，減少工程建設(shè)造成的水土流失，促進光伏工程可持續(xù)發(fā)展。