張承地區光伏發電項目水土流失特點及防治措施

趙名彥，崔利強，李芳然，霍惠玉，趙 明，趙亞鋒

(1.河北省水利科學研究院，河北 石家莊050000； 2.河北省水利水電第二勘測設計研究院，河北 石家莊050000)

張承地區光伏發電項目水土流失特點及防治措施

趙名彥1，崔利強2，李芳然1，霍惠玉1，趙 明1，趙亞鋒1

(1.河北省水利科學研究院，河北 石家莊050000； 2.河北省水利水電第二勘測設計研究院，河北 石家莊050000)

張承地區；光伏發電項目；水土流失；水土保持措施

以河北張承地區15個光伏發電項目為例，介紹了該地區的太陽能資源概況，分析總結了項目建設水土流失特點及防治措施。光伏發電項目水土流失特點表現為點狀與線狀侵蝕兼有，風蝕與水蝕共存等。適合采取的工程措施主要包括表土剝離和回鋪、高陡邊坡防護、坡面匯流區截排水溝建設等；植物措施主要是針對不同施工區域選擇適宜的鄉土樹草種進行植被恢復，對線狀施工區可采用分段施工、植被移植的方法恢復植被，并且在施工中要合理安排施工時序和施工期臨時防護措施。

隨著世界經濟的快速發展，全球能源短缺，傳統的火力發電造成日益嚴重的負面環境影響，環境安全已成為全世界面臨的挑戰。在此背景下，太陽能作為清潔、可再生的能源日益受到社會關注，而依托太陽能的光伏發電產業發展也日益得到了國家的重視。

根據《太陽能資源評估方法》(QXT 89—2008)確定的標準，河北省承德市、張家口市(以下簡稱張承地區)屬于太陽能“資源很豐富”區[1]，其豐富的太陽能資源吸引了眾多光伏發電項目在此落戶。然而，光伏發電項目建設不可避免地會造成水土流失、植被退化等一系列生態問題，而承德市、張家口市又是河北省水土流失最為嚴重的地區，如何科學合理地在光伏發電項目建設區進行植被恢復，成了急需解決的問題。筆者以張承地區15個光伏發電項目為例，分析了該區的太陽能資源現狀，總結了該區光伏發電項目水土流失特點并提出了可行的水土保持措施，以期加快該區光伏發電項目建設區的植被恢復與水土保持工作。

1 張承地區太陽能資源現狀

據統計，河北省年均太陽總輻射量4 854～5 981 MJ/m2[1]，大部分地區屬于太陽能資源“較豐富帶”。調查并總結了近兩年在張承地區實施的15個光伏項目所在地的年均日照時數和年均太陽總輻射量(見表1)。

表1 張承地區光伏發電項目所在地太陽能資源

由表1可以看出，張承地區太陽輻射量最多的地方為尚義縣八道溝鎮和康保縣一帶，年均太陽總輻射量達5 900 MJ/m2以上；其次為張北縣二泉井鄉、圍場縣大草場鎮、沽源縣黃蓋淖鎮、豐寧縣草原鄉、宣化縣深井鎮和陽原縣井兒溝鄉，年均太陽總輻射量5 600～5 900 MJ/m2；年均太陽總輻射量在5 300～5 600 MJ/m2之間的有灤平縣金溝屯鎮、平泉縣北五十家子鎮、承德縣三溝鎮。

2 張承地區光伏發電項目分布情況及水土流失特點

張承地區的地貌類型有壩上高原、冀北山地、冀西北黃土丘陵三種，海拔從西北向東南遞減。光伏電場在這三種類型區都有分布。張承地區的水土流失面積占全省水土流失面積的62.34%。其中，壩上高原普遍存在嚴重的風力侵蝕，該地區沙化土地已達129.1萬hm2[2]，約占壩上高原區土地總面積的40.9%，該區也因此成了威脅京津地區的重點風沙源之一；冀北山地區是京津冀重要的水源區，其水土、植被資源較好，主要以水力侵蝕為主；冀西北黃土丘陵區風力侵蝕和水力侵蝕并存，地表侵蝕嚴重，植被退化明顯，是河北省水土流失最嚴重的地區之一。由表2可知，除了康保縣康保鎮位于國家京津風沙源重點治理區，其他區縣都位于燕山國家級水土流失重點預防區和永定河上游國家級水土流失重點治理區。

表2 水土流失分區和土壤侵蝕類型及分布

根據河北省第一次水利普查結果，張承地區的現狀水土流失特點之一是水力與風力侵蝕并存。從表2看出，灤平縣金溝屯鎮、承德縣三溝鎮、平泉縣北五十家子鎮為水力侵蝕，其他區縣均兼有水力和風力侵蝕。

張承地區光伏發電項目的水土流失形式是風力侵蝕、水力侵蝕兼有。光伏發電項目建設期不長，但一般仍會跨越一年四季。張家口市和承德市大部分屬半干旱大陸性季風氣候區，地貌復雜，高山丘陵交錯起伏，川谷縱橫，總的氣候特點是春冬季風大干旱、夏季雨量集中充沛，日照充足，晝夜溫差大。壩上地區位于北方季風主風道，全年大風頻繁，年8級以上大風日數65～70 d，年平均風速4.5～5.0 m/s，頻繁而強勁的大風是壩上地區光伏發電項目造成水土流失的主要營力[3]。而夏季的雨水對地表的沖刷也會造成水土流失，特別是光伏電場大多建在山坡地上，施工中的堆土、坡面土壤極易隨著地表徑流的沖刷而流失。冀西北黃土丘陵區因雨水沖刷而造成的地面切割破碎，地表侵蝕嚴重，植被退化明顯，已成為新的風蝕源地。

光伏發電項目水土流失以點狀與線狀分布為主。點狀侵蝕集中于光伏支架、箱式變壓器基礎、升壓站、施工生產生活區等。線狀侵蝕則發生于道路區和直埋集電線路區，道路系統在建設初期的水土流失量大。另外，該類項目發生水土流失的重點時段是施工建設期。施工建設期內的場地平整、升壓站施工、道路修建、光伏支架基礎開挖、接地工程施工、集電線路開挖等環節，均會大量擾動原地貌，損壞植被，造成嚴重水土流失。據資料，張承地區光伏發電項目施工建設期的土壤侵蝕模數為2 000～4 000 t/(km2·a)；建設后期侵蝕模數逐漸降低，經過2～4年的自然恢復土壤侵蝕模數降為1 000～1 500 t/(km2·a)，水土流失逐漸趨于穩定。

3 光伏發電項目水土保持措施

(1)工程措施。丘陵地區表土較薄，表土資源珍貴，施工過程應盡量進行表土剝離，施工完畢回鋪于需要綠化的區域。部分施工地區存在高陡邊坡，植被恢復與水土涵養困難，可采用擋墻、護坡等工程措施保證邊坡的穩定，避免水土流失。工程建設對場內原有自然排水系統的影響較小，但是太陽能板集雨面對項目區地表產生一定的濺蝕，加劇了水土流失，建議在每個小匯流面下設置小型截排水溝，截排水溝與道路一側的排水溝或周邊溝道相連，排水系統末端設置水窖，既減弱雨水濺蝕，增加徑流入滲，又可以將收集的雨水用于太陽能電池板沖洗或場內植被灌溉。

(2)植物措施。可以采取人工種植方式加速植被修復進程。升壓站和綜合樓四周在不影響輸電前提下應栽樹種草，恢復植被；光伏方陣區內除檢修道路外均應種草恢復植被；施工期的臨時多余土石方選擇合適溝坑堆置，并覆土種草。對線狀施工區例如道路邊坡、直埋集電線路、接地工程等可采用分段施工、植被移植的方法恢復植被。

在植物種的選用上，盡量選擇耐旱、抗寒，抗風蝕、生長迅速、管理粗放，能有效控制風蝕和水蝕的鄉土樹草種。適合該區的喬木有榆樹、油松、樟子松等；灌木有檸條、沙棘、紫穗槐、小葉錦雞兒、胡枝子等；草本有沙打旺、紫花苜蓿、草木樨等。光伏板下選擇低矮、不遮蓋太陽能板的草種，如草地早熟禾、冰草、披堿草等[4]。

(3)臨時及預防保護措施。在項目建設過程中，施工時序優化調整和臨時防護措施合理使用對水土流失的防治效果影響很大。因此，基礎與管道溝開挖產生的土方應盡量做到即挖即填，場地平整后，填方區域要灑水夯實；局部地表施工完成后，及時恢復植被；臨時堆放的物料要進行苫蓋，運輸土、灰的車輛要進行遮蓋、沖洗；施工場內定期灑水；施工中應落實水土保持監督、監理和監測工作，保證水土保持措施落實到位。

4 結 語

張承地區具有豐富的太陽能資源，隨著眾多光伏發電項目在此落戶，光伏項目建設引發的水土流失問題也隨之而來。該地區光伏發電項目造成的水土流失有點狀與線狀并存、風蝕與水蝕兼有等特點。適合采取的工程措施主要包括表土剝離和回鋪、高陡邊坡防護、坡面匯流區截排水溝建設等；植物措施主要是針對不同施工區域選擇適宜的鄉土樹草種恢復植被，對線狀施工區可采用分段施工、植被移植的方法恢復植被，并且在施工中要合理安排施工時序和施工期臨時防護措施。

[1] QX/T 89—2008,太陽能資源評估方法[S].

[2] 王玉忠.河北省京津風沙源區生態建設存在的問題與發展對策[J].河北林業科技,2013(6):29-31.

[3] 海春興.河北壩上土地利用與土壤風蝕的動力學過程研究[D].北京:北京師范大學,2003：22-24.

[4] 董智，賈志軍，李紅麗，等.河北省壩上風電場建設區水土流失特點與植被恢復途徑[J].中國水土保持科學，2009，7(5):82-86.

(責任編輯 孫占鋒)

S157.2

C

1000-0941(2015)05-0032-03

趙名彥(1982—)，女，內蒙古呼和浩特市人，工程師，博士，主要研究方向為水土保持和水資源綜合利用。

2014-12-02