湖北省49.5MW風電場水土流失分析及保持方案研究

陳瑋++史玉柱　劉剛　虞婧

摘要：介紹了湖北省49.5MW風電場工程概況，對水土流失原因進行了分析，得出水土流失主要發生在施工準備期和施工期，并采用工程類比法預測了水土流失量，針對該工程特點給出了水土流失治理措施，為類似風電工程提供參考。

關鍵詞：水土流失；風電場；預測方法；治理措施

收稿日期：20131205

作者簡介：陳瑋（1985—），女，江西宜春人，工程師，主要從事與環評、水保相關的設計及科研工作。中圖分類號：S157.1文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）01000903

1引言

隨著經濟水平的不斷提高，人類對環境的保護意識逐漸增強，人們更注重生存質量，開發綠色環保新能源成為能源產業發展方向，作為綠色環保新能源之一的風力發電場的開發建設是十分必要的。風電的開發，特別是風電設備的國產化能拉動、促進湖北省的機械、電器、制造業、服務業及相關產業的快速發展。通過市場換技術的合作方式，可以獲得國外風電現代化技術，迅猛提升本省風電設備的制造水平和生產能力。

開發湖北境內風電資源符合可持續發展的原則和國家能源發展政策方針，可減少化石資源的消耗，減少因燃煤等排放有害氣體對環境的污染，對于促進地區旅游業，帶動地方經濟快速發展，起到了緩解環境保護壓力，實現經濟與環境的協調發展[1～4]。

2工程概況

本風電場工程位于湖北省境內的山脊上，場址中心距縣城直線距離約43km。風場呈西北～東南走向，山脊長約12km，海拔400～1100m，山脊與主導風向垂直，適合風機布置。

本工程擬建設33臺單機容量1500kW的風力發電機組（含箱式變壓器），總裝機容量495MW。風電場集電線路采用電壓等級為35kV的電纜，直埋電纜長206km。110kV升壓變電站一座，主變1×50MVA。風電場道路分為進場道路和場內道路，進場道路指場外公路至風電場風機布置區域一段道路，場內道路指連接各風機位的施工檢修道路。進場道路全長12km，場內施工道路長18km，均為泥結碎石路面。根據工程需要主體工程設立了1處施工生產生活區，施工生產生活區主要包括臨時生活辦公區、砂石料堆場、綜合加工廠、綜合倉庫、機械停放場，占地面積5400m2。

3水土流失分析及預測

地球上人類賴以生存的基本條件就是土壤和水分。在山區、丘陵區和風沙區，由于不利的自然因素和人類不合理的經濟活動，造成地面水和土離開原來的位置，流失到較低的地方，再經過坡面、溝壑，匯集到江河河道內去，這種現象成為水土流失。在自然狀態下，純粹由自然因素引起的地表侵蝕過程非常緩慢，常與土壤形成過程處于相對平衡狀態，這種現象屬于自然侵蝕。在人類活動的影響下，特別是人類嚴重地破壞了坡地植被后，由自然因素引起的地表土壤破壞和土地物質的移動，流失過程加速，即發生水土流失。

3.1水土流失影響因素分析

本風電場工程建設過程中，水土流失主要發生在兩個階段，即施工準備期和施工期，具體如下。

3.1.1施工準備期

在施工準備期，首先將進行場地平整，由于原地貌土地被擾動，地面的覆蓋物（石塊及植被等）被清除，大面積的土地將完全暴露在外，容易導致水土流失。

3.1.2施工期

風機及箱變基礎、風機吊裝平臺、集電線路基礎土方開挖時，會擾動地表、破壞微地形，造成土壤結構的破壞，造成新的水土流失。道路施工中也會破壞地表植被，擾動地表，如果臨時防護措施不到位或施工工藝不合理都會造成水土流失。在機組安裝及測試期，對地表的挖填擾動全部結束，土建施工期的臨時堆土及設備材料均已清理運走，已開始進行場地平整，是機組投產運行前的準備階段，該時段仍有少部分的水土流失。

3.2水土流失量預測方法

水土流失量預測可采用工程類比法，按以下公式計算：

W=∑ni=1∑3k=1Fi×Mik×Tik（1）

新增土壤流失量可按下列公式計算：

ΔW=∑ni=1∑3k=1Fi×ΔMik×Tik（2）

ΔMik=（Mik-Mi0）+|Mik-Mi0|2（3）

式中：W為擾動地表土壤流失量，t；ΔW為擾動地表新增土壤流失量，t；n為預測單元，1，2，3…… n；k為預測時段，1，2，3指施工準備期、施工期和自然恢復期；Fi為第i個預測單元的面積，km2；Mik為擾動后不同預測單元不同時段的土壤侵蝕模數，t/（km2·年）；ΔMik為不同單元各時段的土壤侵蝕模數，t/（km2·年）；Mi0為擾動前不同預測單元不同時段的土壤侵蝕模數，t/（km2·年）；Ti為預測時段（擾動時段），年。

經咨詢當地水保部門并實地調查，項目區土壤侵蝕以水蝕為主，項目所在境內現有水土流失面積為3294km2，占全縣總面積的5806%，其中：輕度水土流失1506km2，占總流失面積的4572%；中度水土流失1597km2，占總流失面積的4848%；強度及以上水土流失191km2，占總流失面積的580%。收集了《湖北省人民政府關于劃分水土流失重點防治區的公告》、《湖北省水土保持生態環境建設規劃》等資料，最終確定了項目區的原地貌土壤侵蝕模數背景值為880～1025t/km2·年。根據類比得出本工程擾動后的土壤侵蝕模數為6200～9000t/km2·年，自然恢復期的土壤侵蝕模數為1000t/km2·年。

3.3水土流失量預測結果

通過對工程建設中水土流失類型、分布及水土流失量進行綜合分析預測，主要預測結論如下。

（1）本工程建設擾動地表面積3009hm2，損壞水土保持設施面積3009hm2。

（2）工程建設期及自然恢復期水土流失總量為22003t，原地貌土壤侵蝕量3648t，新增水土流失量18355t。建設期可能造成的土壤流失量為20806t，其中原地貌土壤流失量2474t，新增土壤流失量18332t。自然恢復期項目區產生土壤流失量為1197t，其中原地貌土壤流失量為1174t，新增土壤流失量為23t。

（3）土壤侵蝕量最大的區域為風電機組區、道路區，這些區域是水土流失防治重點區域。

3.4水土流失綜合分析

通過以上預測結果可知，工程在建設和運行初期都將加劇項目區水土流失，短期內造成水土流失量增加，建設期和自然恢復期產生土壤流失量共計22003t，其中新增土壤流失量為18355t。

3.4.1建設期（含施工準備）綜合分析

施工準備期為2014年1月，由于場地全面平整，鏟除原有植被，擾動地表，降低了原有的土壤抗蝕能力，施工期（2014年2月～2014年12月底）風電機組基礎開挖與回填、風機吊裝平臺基礎開挖與回填、道路的修建、集電線路的布設等，都可能造成水土流失；因此該工程建設期（包括施工準備和施工期）是預測的重點時段。建設施工期間風機區基礎開挖作業面、場內施工（檢修）道路、風機吊裝平臺的開挖作業面等是水土流失重點防治區。

3.4.1自然恢復期綜合分析

自然恢復期各建設類工程全部完工，擾動區域被建筑物覆蓋、硬化或綠化等措施所保護，水土流失量開始降低。隨著植被的逐漸恢復與植被覆蓋度的提高、根系固土保水能力的增強，水土流失量逐步減少。但自然恢復期內各區的植物措施充分發揮作用仍需一段時間，水土流失還會有一定時間的延續。因此自然恢復期水土流失的防治重點為風機場地、風機吊裝平臺、集電線路等已采取植被措施但尚未完全恢復的區域。

4水土流失防治對策

根據“防治責任范圍準確、治理措施布局合理、技術指標可行、方案實施后經濟有效”的原則，結合本工程的特點以及水土流失防治分區等，對水土流失特點和危害進行了綜合分析。在此基礎上，通過將水土保持工程措施和植物措施有機結合，合理布局，以期形成完整的水土保持措施防治體系，實現良好的水土保持防治效果。水土保持工程措施設計原則如下。

4.1工程措施設計原則

土地整治主要是對風電機組、升壓變電站區、道路施工區、集電線區、施工生產生活區等區域進行覆土平整以及施工臨時用地區等的施工跡地恢復。排水措施主要針對場內施工（檢修）道路及臨時施工場地。根據規范要求，對排水溝、漿砌石等工程進行典型設計，并估算工程量。

4.2植被建設工程措施設計原則

水土保持植物措施在布設上應遵循以下原則：因地制宜，因害設防的原則；“適地適樹”原則。根據立地條件選擇適宜的樹種，根據樹種的生物學及生態學特性選擇相應的立地類型；優先考慮鄉土樹種，注重綠化、美化相結合的綠化模式；堅持高標準整地，科學栽植，提高造林成活率和保存率。立地條件類型與樹種選擇。植物措施布設需要根據項目區立地條件類型進行樹種選擇。項目區立地條件的劃分主要是以項目區所在原地貌土壤類型作為主導因子，根據不同的土壤特性進行分類。根據適地適樹，因地制宜的原則，編制人員通過現場調查，對當地鄉土樹種和草種的生長情況、生態學和生物學特性進行了分析和比選，選擇并確定了適宜于本項目區立地條件的樹種和草種，樹草種選擇特性見表1。

栽植管理技術。播種技術措施：播前準備：每10kg種子加水10～20kg浸種，浸種36h；整地：人工全面挖松地表，挖深10cm；播種方法：雨季搶墑，人工撒播，稍鎮壓，播種期不超過7月初。管理：出苗后注意管理，及時拔出雜草。

4.3臨時措施

臨時措施主要是針對臨時堆土進行防護，采用草袋裝土疊砌和苫布遮蓋。

針對本工程，采用了以下治理方法，詳見表2所示。

2014年1月綠色科技第1期5結論及建議

在該風電場工程建設過程中，水土流失主要發生在兩個階段，即施工準備期和施工期。采用工程類比法對水土流失了進行預測，進而針對本工程的特點，提出水土流失治理措施，為類似工程提供了參考，具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 田衛堂，胡維銀，李軍，等.我國水土流失現狀和防治對策分析[J].水土保持研究，2008，4（15）：204～209.

[2] 王禮先.水土保持學[M].北京，中國林業出版社，2005.

[3] 徐憲立，馬克明，傅伯杰.植被與水土流失關系研究進展[J].生態學報，2006，9（12）：3137～3143.

[4] 胡良軍，李銳，楊勤科.基于GIS的區域水土流失評價研究[J].土壤學報，2001，2（38）：167～175.

（3）土壤侵蝕量最大的區域為風電機組區、道路區，這些區域是水土流失防治重點區域。

3.4水土流失綜合分析

通過以上預測結果可知，工程在建設和運行初期都將加劇項目區水土流失，短期內造成水土流失量增加，建設期和自然恢復期產生土壤流失量共計22003t，其中新增土壤流失量為18355t。

3.4.1建設期（含施工準備）綜合分析

施工準備期為2014年1月，由于場地全面平整，鏟除原有植被，擾動地表，降低了原有的土壤抗蝕能力，施工期（2014年2月～2014年12月底）風電機組基礎開挖與回填、風機吊裝平臺基礎開挖與回填、道路的修建、集電線路的布設等，都可能造成水土流失；因此該工程建設期（包括施工準備和施工期）是預測的重點時段。建設施工期間風機區基礎開挖作業面、場內施工（檢修）道路、風機吊裝平臺的開挖作業面等是水土流失重點防治區。

3.4.1自然恢復期綜合分析

自然恢復期各建設類工程全部完工，擾動區域被建筑物覆蓋、硬化或綠化等措施所保護，水土流失量開始降低。隨著植被的逐漸恢復與植被覆蓋度的提高、根系固土保水能力的增強，水土流失量逐步減少。但自然恢復期內各區的植物措施充分發揮作用仍需一段時間，水土流失還會有一定時間的延續。因此自然恢復期水土流失的防治重點為風機場地、風機吊裝平臺、集電線路等已采取植被措施但尚未完全恢復的區域。

4水土流失防治對策

根據“防治責任范圍準確、治理措施布局合理、技術指標可行、方案實施后經濟有效”的原則，結合本工程的特點以及水土流失防治分區等，對水土流失特點和危害進行了綜合分析。在此基礎上，通過將水土保持工程措施和植物措施有機結合，合理布局，以期形成完整的水土保持措施防治體系，實現良好的水土保持防治效果。水土保持工程措施設計原則如下。

4.1工程措施設計原則

土地整治主要是對風電機組、升壓變電站區、道路施工區、集電線區、施工生產生活區等區域進行覆土平整以及施工臨時用地區等的施工跡地恢復。排水措施主要針對場內施工（檢修）道路及臨時施工場地。根據規范要求，對排水溝、漿砌石等工程進行典型設計，并估算工程量。

4.2植被建設工程措施設計原則

水土保持植物措施在布設上應遵循以下原則：因地制宜，因害設防的原則；“適地適樹”原則。根據立地條件選擇適宜的樹種，根據樹種的生物學及生態學特性選擇相應的立地類型；優先考慮鄉土樹種，注重綠化、美化相結合的綠化模式；堅持高標準整地，科學栽植，提高造林成活率和保存率。立地條件類型與樹種選擇。植物措施布設需要根據項目區立地條件類型進行樹種選擇。項目區立地條件的劃分主要是以項目區所在原地貌土壤類型作為主導因子，根據不同的土壤特性進行分類。根據適地適樹，因地制宜的原則，編制人員通過現場調查，對當地鄉土樹種和草種的生長情況、生態學和生物學特性進行了分析和比選，選擇并確定了適宜于本項目區立地條件的樹種和草種，樹草種選擇特性見表1。

栽植管理技術。播種技術措施：播前準備：每10kg種子加水10～20kg浸種，浸種36h；整地：人工全面挖松地表，挖深10cm；播種方法：雨季搶墑，人工撒播，稍鎮壓，播種期不超過7月初。管理：出苗后注意管理，及時拔出雜草。

4.3臨時措施

臨時措施主要是針對臨時堆土進行防護，采用草袋裝土疊砌和苫布遮蓋。

針對本工程，采用了以下治理方法，詳見表2所示。

2014年1月綠色科技第1期5結論及建議

在該風電場工程建設過程中，水土流失主要發生在兩個階段，即施工準備期和施工期。采用工程類比法對水土流失了進行預測，進而針對本工程的特點，提出水土流失治理措施，為類似工程提供了參考，具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 田衛堂，胡維銀，李軍，等.我國水土流失現狀和防治對策分析[J].水土保持研究，2008，4（15）：204～209.

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[3] 徐憲立，馬克明，傅伯杰.植被與水土流失關系研究進展[J].生態學報，2006，9（12）：3137～3143.

[4] 胡良軍，李銳，楊勤科.基于GIS的區域水土流失評價研究[J].土壤學報，2001，2（38）：167～175.

（3）土壤侵蝕量最大的區域為風電機組區、道路區，這些區域是水土流失防治重點區域。

3.4水土流失綜合分析

通過以上預測結果可知，工程在建設和運行初期都將加劇項目區水土流失，短期內造成水土流失量增加，建設期和自然恢復期產生土壤流失量共計22003t，其中新增土壤流失量為18355t。

3.4.1建設期（含施工準備）綜合分析

施工準備期為2014年1月，由于場地全面平整，鏟除原有植被，擾動地表，降低了原有的土壤抗蝕能力，施工期（2014年2月～2014年12月底）風電機組基礎開挖與回填、風機吊裝平臺基礎開挖與回填、道路的修建、集電線路的布設等，都可能造成水土流失；因此該工程建設期（包括施工準備和施工期）是預測的重點時段。建設施工期間風機區基礎開挖作業面、場內施工（檢修）道路、風機吊裝平臺的開挖作業面等是水土流失重點防治區。

3.4.1自然恢復期綜合分析

自然恢復期各建設類工程全部完工，擾動區域被建筑物覆蓋、硬化或綠化等措施所保護，水土流失量開始降低。隨著植被的逐漸恢復與植被覆蓋度的提高、根系固土保水能力的增強，水土流失量逐步減少。但自然恢復期內各區的植物措施充分發揮作用仍需一段時間，水土流失還會有一定時間的延續。因此自然恢復期水土流失的防治重點為風機場地、風機吊裝平臺、集電線路等已采取植被措施但尚未完全恢復的區域。

4水土流失防治對策

根據“防治責任范圍準確、治理措施布局合理、技術指標可行、方案實施后經濟有效”的原則，結合本工程的特點以及水土流失防治分區等，對水土流失特點和危害進行了綜合分析。在此基礎上，通過將水土保持工程措施和植物措施有機結合，合理布局，以期形成完整的水土保持措施防治體系，實現良好的水土保持防治效果。水土保持工程措施設計原則如下。

4.1工程措施設計原則

土地整治主要是對風電機組、升壓變電站區、道路施工區、集電線區、施工生產生活區等區域進行覆土平整以及施工臨時用地區等的施工跡地恢復。排水措施主要針對場內施工（檢修）道路及臨時施工場地。根據規范要求，對排水溝、漿砌石等工程進行典型設計，并估算工程量。

4.2植被建設工程措施設計原則

水土保持植物措施在布設上應遵循以下原則：因地制宜，因害設防的原則；“適地適樹”原則。根據立地條件選擇適宜的樹種，根據樹種的生物學及生態學特性選擇相應的立地類型；優先考慮鄉土樹種，注重綠化、美化相結合的綠化模式；堅持高標準整地，科學栽植，提高造林成活率和保存率。立地條件類型與樹種選擇。植物措施布設需要根據項目區立地條件類型進行樹種選擇。項目區立地條件的劃分主要是以項目區所在原地貌土壤類型作為主導因子，根據不同的土壤特性進行分類。根據適地適樹，因地制宜的原則，編制人員通過現場調查，對當地鄉土樹種和草種的生長情況、生態學和生物學特性進行了分析和比選，選擇并確定了適宜于本項目區立地條件的樹種和草種，樹草種選擇特性見表1。

栽植管理技術。播種技術措施：播前準備：每10kg種子加水10～20kg浸種，浸種36h；整地：人工全面挖松地表，挖深10cm；播種方法：雨季搶墑，人工撒播，稍鎮壓，播種期不超過7月初。管理：出苗后注意管理，及時拔出雜草。

4.3臨時措施

臨時措施主要是針對臨時堆土進行防護，采用草袋裝土疊砌和苫布遮蓋。

針對本工程，采用了以下治理方法，詳見表2所示。

2014年1月綠色科技第1期5結論及建議

在該風電場工程建設過程中，水土流失主要發生在兩個階段，即施工準備期和施工期。采用工程類比法對水土流失了進行預測，進而針對本工程的特點，提出水土流失治理措施，為類似工程提供了參考，具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 田衛堂，胡維銀，李軍，等.我國水土流失現狀和防治對策分析[J].水土保持研究，2008，4（15）：204～209.

[2] 王禮先.水土保持學[M].北京，中國林業出版社，2005.

[3] 徐憲立，馬克明，傅伯杰.植被與水土流失關系研究進展[J].生態學報，2006，9（12）：3137～3143.

[4] 胡良軍，李銳，楊勤科.基于GIS的區域水土流失評價研究[J].土壤學報，2001，2（38）：167～175.