“雙碳”背景下山區(qū)農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目水土流失防治措施探討

［關(guān)鍵詞］ 農(nóng)業(yè)光伏電站；建設(shè)項(xiàng)目；水土流失；防治措施；碳匯；山區(qū)；貴州省

［摘 要］ 在全球碳中和加速推進(jìn)的過程中，儲能技術(shù)的不斷創(chuàng)新已成為全球制造業(yè)必爭高地。貴州省大力發(fā)展光伏等新能源項(xiàng)目，推出了“光伏+農(nóng)業(yè)”模式，逐漸打造出綠色能源技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)融合發(fā)展的新業(yè)態(tài)。以普定縣雞場坡農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目為例，對項(xiàng)目建設(shè)水土流失特點(diǎn)、土壤流失量、水土保持措施設(shè)計(jì)及配置等進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：①項(xiàng)目建設(shè)對地表植被和原地貌破壞大，光伏設(shè)備安裝后影響原地貌保水保土功能，跡地恢復(fù)面積大、范圍廣、難度高；②經(jīng)預(yù)測，項(xiàng)目建設(shè)可能產(chǎn)生的土壤流失總量為2 297.54 t，其中新增土壤流失量1 276.53 t，光伏陣列區(qū)新增量最多，為1 145.10 t，占總新增量的89.70%，光伏陣列區(qū)是項(xiàng)目水土流失重點(diǎn)防治區(qū)；③配置水土保持措施時，要強(qiáng)化“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先”的水土保持理念、加強(qiáng)表土綜合利用規(guī)劃、注重項(xiàng)目施工管理、以生態(tài)為主，分區(qū)施策，因地制宜；④做好山區(qū)農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目水土流失防治工作，既可助力碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，又可促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會協(xié)同共進(jìn)、融合發(fā)展。

［中圖分類號］ S157.2 "［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ B "DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.10.009

［引用格式］ 楊梅，羅松平.“雙碳”背景下山區(qū)農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目水土流失防治措施探討：以普定縣雞場坡農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目為例［J］.中國水土保持，2024（10）：29-32.

2020年9月22日，我國在聯(lián)合國大會上宣布，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。然而我國是世界第一大碳排放國家，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的首要問題是減排，核心問題是能源。2021年10月，國務(wù)院印發(fā)了《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，明確指出要大力發(fā)展新能源，全面推進(jìn)風(fēng)電、太陽能發(fā)電大規(guī)模開發(fā)和高質(zhì)量發(fā)展，堅(jiān)持集中式與分布式并舉，加快建設(shè)風(fēng)電和光伏發(fā)電基地；加快智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級和特色應(yīng)用，創(chuàng)新“光伏+”模式，推進(jìn)光伏發(fā)電多元布局。由此可見，貴州省大力發(fā)展光伏等新能源項(xiàng)目，既符合國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，也是優(yōu)化地方能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要舉措。但受限于貴州省獨(dú)特的喀斯特山區(qū)環(huán)境，農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目建設(shè)產(chǎn)生的水土流失風(fēng)險和生態(tài)環(huán)境破壞問題也不容忽視。本研究以普定縣雞場坡農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目（以下簡稱“雞場坡光伏項(xiàng)目”）為例，對山區(qū)農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目建設(shè)水土流失特點(diǎn)、土壤流失量、水土保持措施設(shè)計(jì)及配置等進(jìn)行分析，探索此類項(xiàng)目水土保持減蝕、減排路徑，以充分挖掘和提升水土保持碳匯潛力，在國家“雙碳”戰(zhàn)略中貢獻(xiàn)水土保持擔(dān)當(dāng)，助力國家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

雞場坡光伏項(xiàng)目位于貴州省安順市普定縣雞場坡鎮(zhèn)西南部，屬于典型的喀斯特山區(qū)農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目。雞場坡光伏項(xiàng)目共設(shè)置26個光伏方陣，裝機(jī)容量80 MW，配套建設(shè)1座110 kV升壓站；集電線路采用橋架結(jié)合的架空方式敷設(shè)，總長18.9 km；新建進(jìn)站道路41 m、施工道路5.31 km、檢修道路3.22 km，改建道路3.27 km。項(xiàng)目占地面積為148.52 hm2，挖方68 933 m3，填方68 933 m3，無廢棄土石方。

項(xiàng)目區(qū)地理坐標(biāo)26.351°N、105.553°E，屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺黔北臺隆六盤水?dāng)嘞萜瞻残?gòu)造變形區(qū)，低中山地貌，多為山地地形。區(qū)內(nèi)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，年均氣溫15.4 ℃，年均降水量1 311.9 mm，雨量充沛，雨季為5—10月，年均相對濕度85%，年均蒸發(fā)量1 051.0 mm，年均無霜期301 d，年均日照時數(shù)1 164.9 h。土壤類型以黃壤為主，土層厚0.1～0.8 m。植被區(qū)系屬亞熱帶常綠闊葉林帶。

2 水土流失特點(diǎn)

1）征占地面積大，對地表植被和原地貌破壞大。農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目建設(shè)征占地面積普遍較大，從幾十公頃到幾百公頃不等，若全部采用大開挖、臺階式整地方式建設(shè)，則對地表植被和原地貌破壞非常大，會造成嚴(yán)重的水土流失

［1］。項(xiàng)目光伏場區(qū)占地多為荒草地（巖石裸露面積達(dá)80%左右），石漠化較嚴(yán)重，一旦原地表植被被破壞，短時期內(nèi)難以恢復(fù)原有生態(tài)功能。

2）光伏設(shè)備安裝后，影響原地貌保水保土功能。項(xiàng)目區(qū)屬長江流域?yàn)踅?，在全國土壤侵蝕類型區(qū)劃中屬以水力侵蝕為主的西南巖溶區(qū)，容許土壤流失量為500 t/（km2·a）。項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕模數(shù)平均背景值為965 t/（km2·a），屬輕度侵蝕。光伏設(shè)備看似只有支架直接接觸地面，但大量的光伏板改變了原地貌的光照、水流等自然特征，一方面可能導(dǎo)致土壤固結(jié)，降低土壤的保水能力和生產(chǎn)力，另一方面可能產(chǎn)生新的土壤污染［1］。

3）跡地恢復(fù)面積大、范圍廣、難度高。項(xiàng)目區(qū)位于喀斯特石漠化山區(qū)，原生態(tài)環(huán)境脆弱，開展跡地恢復(fù)的難度較大，費(fèi)用成本高，因此施工期間應(yīng)盡可能控制擾動范圍，減少對地表的破壞，控制人為水土流失。

3 土壤流失量預(yù)測

3.1 預(yù)測方法

項(xiàng)目土壤流失量按下式預(yù)測：

W=∑2j=1∑ni=1FjiMjiTji（1）

式中：W為地表擾動時土壤流失量，單位t；i為預(yù)測單元，i=1，2，3，…，n；j為預(yù)測時段，施工期取值1，自然恢復(fù)期取值2；Fji為第j預(yù)測時段第i個預(yù)測單元的占地面積，單位km2；Mji為第j預(yù)測時段第i個預(yù)測單元的土壤侵蝕模數(shù)，單位t/（km2·a）；Tji為第j預(yù)測時段第i個預(yù)測單元的預(yù)測時段長度（擾動時長），單位a。

3.2 預(yù)測結(jié)果

雞場坡光伏項(xiàng)目區(qū)主要由光伏陣列區(qū)、升壓站區(qū)、集電線路區(qū)、連接道路區(qū)和施工營地區(qū)組成，由此劃分為5個水土流失防治分區(qū)，各分區(qū)占地面積和擾動地表面積見表1。由表1可知，光伏場區(qū)占地面積最大，為142.58 hm2，占總占地面積的96.00%；其擾動面積也最大，為35.65 hm2，占總擾動面積的85.72%。項(xiàng)目開挖土石方68 933 m3，其中開挖表土930 m3，一般土方14 546 m3、石方53 457 m3，全部回填利用。

依據(jù)式（1）計(jì)算，各預(yù)測單元（防治分區(qū)）土壤流失量見表2。由表2可知，項(xiàng)目建設(shè)期（包括施工期和自然恢復(fù)期）可能產(chǎn)生的土壤流失總量為2 297.54 t，其中新增土壤流失量1 276.53 t，占總量的55.56%。從各防治分區(qū)來看，整個項(xiàng)目建設(shè)期光伏陣列區(qū)新增水土流失量最多，為1 145.10 t，占總新增量的89.70%；其次是連接道路區(qū)，新增水土流失量116.04 t，占總增量的9.09%。因此，光伏陣列區(qū)是項(xiàng)目水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，連接道路區(qū)也需做好水土流失防護(hù)。

4 水土保持措施設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)原則

項(xiàng)目建設(shè)中雖動用土石方總量不多，但項(xiàng)目占地面積大，擾動區(qū)域點(diǎn)多面廣，土石開挖、各種材料運(yùn)輸和堆存、集電線路埋設(shè)及道路新（改）建等活動都極易產(chǎn)生水土流失。因此，在進(jìn)行水土保持措施設(shè)計(jì)時，應(yīng)遵循以下原則：

1）強(qiáng)化“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先”的水土保持理念。貴州屬于山區(qū)省份，地形起伏較大，工程建設(shè)的施工條件普遍較差，特別是農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目，大多數(shù)布設(shè)在較為偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)，項(xiàng)目占地面積較大，工程建設(shè)對地表擾動范圍廣，地表植被一旦被破壞就難以自然恢復(fù)。這就要求項(xiàng)目在主體設(shè)計(jì)階段，要深入貫徹“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先”的水土保持理念，優(yōu)先選擇對地表破壞擾動小的施工工藝和建設(shè)方式。如：采用小型機(jī)械鉆孔、高低腿支架、柔性支架等方式安裝光伏板，避免臺階式大規(guī)模整地；集電線路的布設(shè)采用橋架敷設(shè)或與道路共同埋設(shè)的方式，以減少地表擾動；充分利用原有道路和光伏陣列區(qū)內(nèi)部便道，以避免新建道路。

2）加強(qiáng)表土綜合利用規(guī)劃。表土是珍貴的自然資源，特別是在西南山區(qū)，土層較為瘠薄，一旦被破壞，基本上就沒有可替代的。目前貴州省內(nèi)絕大部分新能源項(xiàng)目為農(nóng)業(yè)光伏項(xiàng)目，在實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的同時，保護(hù)好光伏陣列區(qū)內(nèi)的表土資源是一項(xiàng)重點(diǎn)工作。對可剝離表土區(qū)要做到“應(yīng)剝盡剝”，光伏陣列區(qū)可不集中剝離表土，就近分散剝離和回覆使用；其他區(qū)域表土可集中剝離、堆放和利用。另外，建設(shè)單位應(yīng)按照水土保持方案要求，把表土資源的保護(hù)和利用列入合同約定。

3）注重項(xiàng)目施工管理。在施工組織設(shè)計(jì)中需明確施工土石方調(diào)配要求及水土保持要求，合理安排施工進(jìn)度、施工工藝和時序。施工單位應(yīng)在指定的地點(diǎn)、范圍開展施工，光伏陣列區(qū)要注意對地表植被和表土的保護(hù)，清表時不能清除植物根系，并采用苫蓋等措施保護(hù)地表；新建道路區(qū)要嚴(yán)格控制在施工紅線范圍內(nèi)，嚴(yán)禁亂挖亂棄，重點(diǎn)做好下邊坡的攔擋，可采取砌石、彩鋼樁、竹串片板等攔擋方式，避免順坡溜渣。

4）以生態(tài)為主。山區(qū)農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目區(qū)自然地貌復(fù)雜多樣，項(xiàng)目建設(shè)時除了影響主體工程安全的區(qū)域，其余區(qū)域應(yīng)以綠色工程、生態(tài)工程、低碳工程為主；植物措施以草灌為主，有條件的區(qū)域可采取喬灌草搭配的方式，同時做好生態(tài)防護(hù)，以形成立體的水土流失防治措施體系；樹草種宜選擇當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土樹草種，盡可能恢復(fù)原有的生態(tài)環(huán)境。

4.2 措施配置

按照《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50434—2018），雞場坡光伏項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行西南巖溶區(qū)一級標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)地理?xiàng)l件、水土流失狀況及工程建設(shè)特點(diǎn)，分區(qū)施策，因地制宜為各防治分區(qū)配置水土保持措施（見表3），以合理控制項(xiàng)目建設(shè)引起的水土流失，減少項(xiàng)目建設(shè)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。

1）光伏陣列區(qū)。該區(qū)占地面積142.71 hm2，水土流失防治重點(diǎn)是做好預(yù)防保護(hù)，盡量減少施工擾動及優(yōu)化施工工藝等。在山坡安裝光伏陣列時，采用小型機(jī)械或人工方式打鉆孔，避免對場地進(jìn)行全面開挖和平整；陣列基礎(chǔ)采用直徑300 mm的鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)，結(jié)合無人機(jī)運(yùn)送施工材料，可減少項(xiàng)目建設(shè)對原地表的擾動。光伏陣列區(qū)水土保持措施布置：①根據(jù)地形地貌和上游匯水情況，沿該區(qū)上游和原匯流溝道設(shè)置截排水溝134 m；②施工結(jié)束后，在打孔樁附近、材料堆放區(qū)域和運(yùn)輸區(qū)域就地翻松、平整、改良土壤，共整治土地23.32 hm2；③在擾動區(qū)域撒播綠肥草種23.32 hm2，以恢復(fù)地表植被，并為后期光伏板下農(nóng)業(yè)項(xiàng)目開展創(chuàng)造良好的種植條件。

2）升壓站區(qū)。該區(qū)占地面積0.46 hm2，占地面積不大且施工簡單，產(chǎn)生的水土流失較少，采取的水土保持措施為：①施工前剝離表土0.12 hm2，集中堆存和臨時苫蓋；②在周邊和區(qū)內(nèi)設(shè)置截排水溝、排水管200 m，設(shè)置雨水檢查井10座；③對開挖或填方邊坡進(jìn)行綜合防護(hù)，綜合護(hù)坡783 m2；④施工結(jié)束后土地整治，回覆表土，植樹種草，綠化美化。

3）集電線路區(qū)。該區(qū)占地面積0.12 hm2，集電線路采用橋架結(jié)合的架空方式敷設(shè)，其水土流失防治重點(diǎn)是做好施工過程的土石方管理，防止亂挖亂棄；施工結(jié)束后對施工跡地進(jìn)行土地整治，就地翻松和平整土壤，按原土地利用類型恢復(fù)植被。該區(qū)綜合治理面積約0.03 hm2。

4）連接道路區(qū)。該區(qū)占地面積5.05 hm2，水土流失防治重點(diǎn)是施工過程中的土石方管理和邊坡防護(hù)。其水土保持措施布置：①施工中做好下邊坡臨時攔擋，設(shè)置各類臨時攔擋約200 m，以防止順坡溜渣；②沿道路內(nèi)側(cè)和邊坡上沿設(shè)置截排水溝7 029 m、坡腳擋墻926 m，同時配套排水涵管、沉沙池；③在高陡邊坡區(qū)域設(shè)置種植槽，種植攀緣植物，綜合防護(hù)面積約0.30 hm2；④臨時堆土處、開挖邊坡采取臨時苫蓋措施，以減少揚(yáng)塵和雨水沖刷。

5）施工營地區(qū)。該區(qū)占地面積小，為0.18 hm2，主要用于材料臨時堆放，新增水土流失量較小。其水土保持措施布置：①施工前剝離表土，集中堆存和臨時苫蓋；②在營地周邊布置臨時排水溝和攔擋措施；③施工結(jié)束后，對施工跡地進(jìn)行土地整治，就地翻松和平整土壤，回覆表土，并按原土地利用類型恢復(fù)植被。該區(qū)綜合治理面積約0.18 hm2。

5 結(jié)束語

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵是有效進(jìn)行碳減排［2］。在全球碳中和加速推進(jìn)的過程中，儲能技術(shù)的不斷創(chuàng)新已成為全球制造業(yè)必爭高地。隨著光伏產(chǎn)業(yè)從平原地帶轉(zhuǎn)向光照資源更豐富的山地，貴州省加大了推動光伏電站項(xiàng)目建設(shè)的力度，推出了“光伏+農(nóng)業(yè)”模式，探索了“農(nóng)光互補(bǔ)”產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的途徑，逐漸打造出綠色能源技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)融合發(fā)展的新業(yè)態(tài)。因此，做好山區(qū)農(nóng)業(yè)光伏電站項(xiàng)目水土流失防治工作，既可讓水土保持措施充分發(fā)揮保碳、減排、增匯的碳匯作用，助力碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，又可減少工程建設(shè)對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會協(xié)同共進(jìn)，融合發(fā)展。

［參考文獻(xiàn)］

［1］ 黃志軍.山地光伏發(fā)電項(xiàng)目的水土治理防治措施［J］.中國高新科技，2023（18）：145-147.

［2］ 何李麗，張恒.“雙碳”目標(biāo)下我國能源轉(zhuǎn)型路徑［J］.上海節(jié)能，2023（9）：1285-1294.

收稿日期： 2024-06-22

基金項(xiàng)目： 貴州省水利科技經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（KT202331）

第一作者： 楊梅（1988—），女，貴州貴陽人，工程師，學(xué)士，主要從事水土保持監(jiān)測、規(guī)劃、設(shè)計(jì)等工作。

通信作者： 羅松平（1983—），女，貴州銅仁人，高級工程師，博士，主要從事水土保持與生態(tài)修復(fù)等工作。

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（責(zé)任編輯 張緒蘭）