地面光伏電站不同陣列基礎類型對水土流失的影響

侯冠華 楊志成

（江蘇省水利勘測設計研究院有限公司 江蘇省揚州市 225127）

地面光伏電站不同陣列基礎類型對水土流失的影響

侯冠華 楊志成

（江蘇省水利勘測設計研究院有限公司 江蘇省揚州市 225127）

光伏發電站具有占地面積大的特點，它會對水土流失帶來一定程度的影響。而光伏發電站不同的陣列基礎類型則是造成擾動的最大原因。本文首先分析了三種不同的陣列基礎形式的特點，以及對于水土流失的影響，得出為了保持水土應優先采用螺旋鋼樁以及混凝土灌注樁的結論。接著介紹了丘陵地貌上光伏電站的水土保持措施實施中應注意的問題。旨在為環境安全問題突出，資源日益匱乏的當今社會，提供一些可用的建議。

光伏電站；施工工藝；陣列基礎；水土流失影響

1 引言

在我國社會經濟高速發展的今天，生態環境問題逐漸被人們所重視。一直以來，我國的電力工業以火力發電為主，火力發電由于煤炭的燃燒，不僅造成了資源的大量消耗，還帶來了環境的負面影響。因此，太陽能因其可再生性和清潔性，成為了大家青睞的新能源，光伏發電便是依靠太陽能的新型發電產業，必然日益受到國家和人們的重視。

近些年來，光伏發電產業飛速發展，它不僅具有環境友好的特點，還具有很高的經濟價值。截至2014年底，全國并網太陽能發電裝機容量2652萬kW，并且預計到2020年，我國的光伏發電裝機容量可躍升至6000 萬 kW[1]。

光伏發電的優點雖然是顯著的，既對環境破壞小，又具有很好的經濟性。然而它因為占地規模過大，會對當地的水土流失造成較大的影響。本文以安徽地區光伏發電站的建設項目為例。安徽地區光伏項目主要集中在丘陵區地貌上。該地區成土母質屬性復雜，巖石種類多，并且人為帶來的農林交替無序，土地利用類型單一，經營粗放，開墾強度大導致土地貧瘠。該地貌地勢起伏大，降水具有短歷時、匯流快的特點，極易造成表土的水土流失。

光伏發電站在建設過程中，特別是陣列基礎的施工會對相應區域的水土流失帶來巨大的影響，所以一定要加倍重視地面光伏電站陣列基礎對水土流失的影響問題。不同的基礎類型勢必對水土流失的影響存在差異，光伏發電站的陳列基礎可以分為以下三種：螺旋鋼樁基礎、混凝土灌注樁基礎、鋼筋混凝土基礎，本文將針對上述三種類型展開分析，以得出三種基礎對水土流失的影響水平。

2 地面光伏電站不同陣列基礎的分析

2.1 螺旋鋼樁基礎

在進行光伏電站的建筑施工過程中，采用螺旋鋼樁作為基礎是比較成熟的方法。此基礎處理方案主要是根據光伏板的擺放方式、周圍的地理環境、以及施工的強度的不同，直接將預先做好的螺旋鋼樁埋入地下[2]。這種施工方法作業時間短，投入人工少，建筑經費低，但是它對地理環境的要求比較高，例如，地下水不能有過高的酸、堿性，否則會腐蝕樁身，影響基礎安全。螺旋鋼樁的施工工藝為樁機安裝→樁機移動就位→吊樁→插樁→錘擊下沉→接樁→擊至設計深度→內切鋼管樁→割樁頭修坡口→焊樁蓋。從施工工藝可以看出，此方案有大型施工機器的頻繁移動，極易破壞土表植被，造成土質疏松，改變土地原有的性質，導致水土流失。但施工過程中只對施工區域的很小一部分產生嚴重的水土流失影響，其他區域的植被以及土壤情況則沒有受到嚴重的干擾。施工現場如圖1所示。

圖1 螺旋鋼樁基礎施工現場

2.2 混凝土灌注樁基礎

混凝土灌注樁是房建、公路工程建設中常用的一種基礎處理方式，因其施工方便、設備周轉快、施工效率高而被廣泛用于安徽丘陵地區的光伏電站基礎處理方案中。這種施工方法是先打孔，后澆筑成樁，澆筑時也可以先放鋼筋籠，然后再澆筑成柱。施工工藝為場地平整→樁位放線→開挖漿池、漿溝→護筒埋設→鉆機就位、孔位校正→成孔、泥漿循環、清除廢漿、泥渣→清孔換漿→終孔驗收→下鋼筋籠和鋼導管→澆筑混凝土→成樁[3]。采用混凝土灌注樁基礎方法施工時，對于土地和植被的影響是比較輕微的，造成水土流失的情況也不嚴重。后期放置過程中只需要在受影響嚴重的區域進行土地整治，然后再對整個施工區域撒播草種。施工現場如圖2所示。

圖2 混凝土灌注樁基礎施工現場

2.3 鋼筋混凝土基礎

鋼筋混凝土基礎作為安全度較高的方法，一直被施工人員使用。它主要應用在地下水位較高、地表石頭較多的環境中。相比之下，它需要較長的施工時間，施工人員也比以上兩種方法的人員要多，主要原因是需要進行土地的開挖和回填，對環境的干擾大，容易造成水土流失。采用該方法施工對于土地的擾動是十分嚴重的，而且擾動范圍大，對于土壤造成理化性質的損壞，使得其抗蝕性下降，對于地表的植被破壞也很嚴重，水土流失也很有可能大范圍發生。

3 光伏陣列基礎的水土保持方法

安徽地區的光伏陣列基礎多采用混凝土灌注樁基礎施工方案，項目建設選址大多為丘陵地貌，植被以低矮灌木為主。項目區因地形起伏較大，道路系統不暢：①不便于前期施工人員、材料、機械的進場；②不利于后期廠區運行調度管理；③光伏板的受陽面積大打折扣，所以，建設單位通常對原丘陵地貌進行大面積的整改，土方工程巨大，水土流失現象比較嚴重。根據以上現象提出幾項常規水土保持措施在丘陵區實施中應注意的問題。

（1）在施工過程中，常規的水土保持措施建議先進行表土剝離，因為表土資源在該地貌下比較少，較為珍貴，施工過后再將表土鋪回，以供綠化帶種植。但根據幾處丘陵區光伏電站建設經驗，該地區降水具有短歷時、匯流快的特點，表土剝離措施在遇到暴雨時極易造成大量的水土流失。因此，光伏區地面在無其他用途的情況下，應盡可能減少表土剝離，保持原生態地貌，才能最小程度的減少水土流失量。如考慮其他原因不可避免的進行表土剝離整治，應對表土堆積區及時采取攔護措施，水保措施必須與主體工程施工同時進行。

（2）丘陵地貌山凹處在長期的水流沖刷下通常會自然形成水塘，很多光伏電站建設時會利用該地形條件，設置棄渣場，并采取攔擋措施以減少水土流失量。事實上，自然形成的水塘都是雨水匯流區，是天然的沉沙池，對丘陵區水土涵養起到至關重要的作用。光伏電站建設過程中應充分利用這些水面，必要是采取工程措施保護或改建，不應填埋。

（3）若施工地段遇比較陡峭的邊坡，便需要采用擋墻或護坡等工程手段來進行邊坡的穩固，這樣可以對抗植被恢復困難、水土涵養困難等問題，最終達到防止水土流失的目的。需要注意的是，在丘陵地貌上采取的硬化工程應配合排水設施（比如上部設置截水溝，下部設置排水溝）同時修建，以疏導坡面來水。既能提高擋護工程的安全性，又能避免坡面的無組織排水，減少水土流失量。

（4）植被方法。種植植物也可以保持水土，人工種植的方法可以迅速將破壞的植被進行修復。在光伏電站的場地內，在不影響正常發電的前提下，可以進行合理范圍的栽樹種草，盡可能多的恢復植被的覆蓋。丘陵區光伏電站常用的植物措施是采用撒草籽方式植草。由于坡面易受雨水沖刷，為保證草籽存活，草籽撒播后應及時采取苫蓋措施，防止草籽被雨水沖走。

（5）臨時和預防保護方法。在光伏電站建設的過程中，施工時序的優化以及臨時防護措施的合理性對于水土流失的預防和治理影響很大。比如，灌注樁施工時要注意操作工序，避免造成沉渣堆積的現象；施工中開挖基礎以及電纜溝所產生的土方不可以放置不管，而是要邊挖邊處置；臨時堆放的物料，一定要苫蓋嚴實，并且在施工場地定期定量的灑水。

最后，一定要做好對水土保持的監督管理工作，實時監測情況，保證水土保持的各項方法合理落實。

4 結語

通過上文分析可知，在對地面光伏電站陳列基礎類型的選擇上，需要綜合考慮水土流失的影響、施工效率以及施工成本。螺旋鋼樁基礎和混凝土灌注樁基礎，存在的問題是局限性大，對于土質和地下水的要求較高，但是造成的水土破壞較小。而鋼筋混凝土基礎雖然適用范圍廣，但是卻有著嚴重的水土流失影響。故在條件允許的情況下優先選擇前兩者，便可以達到減小水土流失影響的目的。在施工過程中及施工后進行的水土保持措施也要結合文中介紹的幾點注意事項進行實施，這樣就能實現將光伏電站對水土流失的影響降到最小的目的。

[1]殷 帥，賴 明，劉伊生.我國光伏發電項目規模化發展研究[D].北京：北京交通大學，2012.

[2]劉國彬，李 敏，上官周平，等.西北黃土區水土流失現狀與綜合治理對[J].中國水土保持科學，2008（6）：16～21.

[3]周英，田園，王勇.云南省太陽能光伏發電項目水土流失特點和防治對[J].中國水土保持，2013（5）：34～35.

楊志成（1991-），本科。

S157.1

A

1004-7344（2016）14-0128-02

2016-5-1

侯冠華（1987-），男，初級工程師，本科，主要從事水利工程設計工作。