長江沖積平原區風電場工程水土保持措施研究

鄧香平+張曉亮

摘要：指出了隨著江西能源結構轉變，風能資源開發力度逐漸加大，江西省風電項目不斷增多，水土流失問題日益突出，若不及時采取有效的水土保持措施，將會產生嚴重的水土流失，對周邊生態環境造成影響。以江西新洲風電場工程為例，對長江沖積平原風電場建設過程中的水土流失特點進行了分析，提出了水土流失防治分區，以及可行的水土保持措施，以期能對同類工程的水土保持措施設計提供良好的借鑒與參考。

關鍵詞：沖積平原；風電場；水土保持；措施

中圖分類號：S157

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）20-0017-04

1 引言

隨著人類社會和經濟的快速發展，有限儲量的一次能源被加速消耗，人類的生存環境和世界經濟的可持續發展受到嚴重影響。在“十一五”規劃中強調“把開發可再生能源放到國家能源發展戰略的優先地位”，應“因地制宜地開發和推廣太陽能、風能、潮汐能等新能源”。在可再生的新能源開發中，風力發電是該領域中技術較成熟、最具規模開發條件和商業化發展前景的發電方式之一[1]。風能資源豐富的長江沖積平原區成了風電場開發的重要選擇地。在風電場的建設過程中不可避免地對地表產生擾動，破壞土壤和植被，從而加劇水土流失，影響生態環境。因地制宜地采取各類水土流失防治措施，使項目建設區內原有的水土流失得到基本治理和有效控制，生態環境得到最大限度的保護成為了風電場工程建設必須要考慮的問題。本文以江西新洲風電場工程為例，對長江沖積平原風電場建設過程中的水土流失特點進行分析，并探討可行的水土保持措施。本風電場工程的措施設計對于類似風電場水土保持治理具有一定的借鑒意義。

2 項目及項目區概況

2.1 項目概況

江西九江新洲風電場位于江西省九江縣江洲鎮東部的新洲墾殖場內，處在江心洲島的最東側，占地16.82 hm2，其中永久占地10.03 hm2，臨時占地6.79 hm2；建設規模為24臺單機容量2000 kW的風機，與江洲風電場共用一座220 kV升壓站；直埋電纜線路24.00 km；場內檢修道路全長18.146 km，其中新修7.678 km，改擴建10.468 km；施工生產生活區1處。工程總投資37673.59萬元；年上網電量99581.5 MW·h。

2.2 項目區概況

項目區地處地處中亞熱帶向北亞熱帶過渡的濕潤季風氣候，四季分明，光照充足，氣候溫和，雨量充沛，無霜期長。多年平均氣溫17℃，多年平均降水量

1425.5 mm，多年平均風速2.5 m/s，多年平均風速2.5 m/s，最大風速為17 m/s（NE風，1988年3月15日），年風向多為東北（NE）風，7月偏南（S）風。項目區屬沖積平原地貌，場址被江心洲堤防封閉，堤內地面高程14.5～16.9 m。成土母質為河湖沉積物，土壤類型為潮土。項目區地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林，海拔低，植被貧乏且低矮，耕地絕大多數為棉田。項目區林草覆蓋率約為30%。地處南方紅壤丘陵區，土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，容許土壤流失量為500 t/（km2·a），屬江西省水土流失重點預防保護區和重點監督區。

3 項目區水土流失特征

根據全國土壤侵蝕類型區劃，項目區地處南方紅壤丘陵侵蝕區，土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主。根據2013年江西省水土保持公報，項目區所涉九江縣現有水土流失總面積99.93 km2，占土地總面積的11.45%，水土流失強度以輕、中度為主（表1）。

根據項目建設區的水土流失踏勘調查，本工程建設區現有水土流失面積0.48 hm2（表2），占項目建設征占地總面積（16.82 hm2）的2.85%，其中：輕度流失面積0.48 hm2，占流失面積的100%。項目區年均土壤侵蝕總量為48.1 t，平均土壤侵蝕模數為290 t/（km2·a）。

3.1 水土流失特點

項目建設期間，風機基礎開挖與回填、安裝場地和施工生產生活區的平整、施工道路施工、集電線路管溝開挖、臨時設施等施工活動，將改變原有地表、損壞地表植被[2]、土地耕作層和植被生長層被挖損、剝離或壓埋，從而使區域內裸地面積增加，降低土壤的抗蝕性，增大水土流失量。施工過程中由于地表植被和表層土壤結構遭到破壞，土質疏松，不僅會產生水蝕，大風天氣還會產生揚塵。此外，瀝青混凝土拌和、場地平整、道路填筑、材料運輸和裝卸在2級以上風力作用下也會產生揚塵，其中運輸車輛道路揚塵和施工作業揚塵最大，會對下風向的空氣造成嚴重污染，從而直接影響人們的生產生活[3]。

3.2 水土流失量計算

根據類比法確定的江西九江新洲風電場工程不同區域的土壤侵蝕模數、水土流失面積、預測時段等因子，以及擾動地表后土壤侵蝕模數，最終得出項目建設產生的水土流失量（表3）。

從表3可以看出，工程建設可能產生的水土流失總量為3743 t，新增水土流失量為3695 t；其中施工期（含施工準備期）新增水土流失量占新增總量比例為99.97%。可見，施工期（含施工準備期）是新增水土流失的主要時段。道路工程、風電機組區和集電線路是水土流失發生的重點區域，這些區域將作為本方案的水土流失防治重點。

3.3 水土流失危害

水土流失的危害往往具有潛在性，若形成水土流失危害后再實施治理，不但會造成土地資源和土地生產能力的下降，而且導致治理難度增大，費用增高。本工程在建設過程中，由于擾動和破壞了原地貌，加劇了水土流失，如不采取有效的水土保持措施加以防治，將造成一些負面影響。主要表現在：

（1）對土地資源的破壞和影響。項目建設占用土地，改變原有地表，損壞地表植被，土地耕作層和植被生長層被挖損、剝離或壓埋，從而使區域內裸地面積增加，降低土壤的抗蝕性，增大水土流失量。工程建設造成土地生產力短期內衰退或喪失，對周邊農作物及土地利用、農業生產將造成不利影響，給工程區的植被恢復和土地整治增加難度。

（2）對長江及區域內的水利設施的影響。本項目地處長江附近，施工過程中如不采取及時有效的碾壓、攔擋、沉淀、覆蓋等措施，松散的土、石、渣在降雨作用下極有可能進入臨近水系匯入長江，對長江及其區域內的水利基礎設施和水質將造成一定的影響。

4 水土流失防治分區及措施設計

4.1 水土流失防治分區

根據各項目建設特點、主體工程的布局、可能造成的水土流失情況、各建設區域水土流失防治責任以及防治目標，江西九江新洲風電場工程水土流失防治劃分為5個防治區：風電機組防治區、升壓站防治區、集電線路防治區、道路工程防治區和施工生產生活防治區。

4.2 水土流失防治措施設計

風電場工程水土保持措施根據各防治區的水土流失特點、地貌類型、侵蝕方式及其對環境的危害、防治責任和防治目標，堅持“預防為主，保護優先”的原則，樹立人與自然和諧相處的理念，重視周邊的綠化與美化，最大程度減少對原地表和植被的破壞。通過合理配置并科學設計水土保持工程措施、植物措施和臨時措施，從而形成綜合防護體系[4]（表4）。

4.2.1 風電機組防治區

風電機組區包括風機基礎、箱式變電站和風機安裝場地三部分，水土流失以面蝕為主，可能導致該區域水土流失劇增的原因是，大面積的表土剝離、場地平整、基礎土方的開挖和回填等對地面土體造成了嚴重破壞，降低土壤抗蝕性。結合其水土流失的影響因素和特點，其水土保持措施布置如下：施工前，對區域內的表土進行剝離，剝離20cm厚的表土集中堆置在風機安裝場地旁不影響施工區域內，周邊用裝土草袋進行攔擋，裝土草袋擋土墻采用裝土草袋堆砌而成，橫斷面為梯形，斷面尺寸為高×頂寬×底寬一般為1.0 m×0.5 m×2.0 m。堆砌時，草袋應相互咬合、搭接，搭接長度不小于草袋長度的1/3。裸露面采用苫布進行覆蓋。施工結束后，對風機基礎進行撒播狗牙根、假儉草、白三葉等混合草籽綠化，風機安裝場地平臺按照原有土地利用類型進行復耕。

4.2.2 升壓站防治區

升壓站與江洲風電場共用，只占用江州風電場預留的升壓設備用地，共新增3臺35kV風機進線開關柜，一臺35kV母聯柜，升壓站內其余主要設備（220kV配電裝置，無功補償裝置，站用電等）采用與江洲風電場共用方式。因此，升壓站只需做好施工過程中的臨時排水、沉沙。在升壓站場地四周設置臨時排水溝，出口處設置沉沙池，雨水經排水溝收集，經沉沙池沉淀后，排入附近溝渠。排水溝斷面為梯形，坡比為1∶1.0，寬30 cm、深30 cm，為土質排水溝。沉沙池的池廂橫斷面采用梯形斷面，池廂深度為80 cm，坡比1∶1.0，池廂工作寬度為100 cm、長度為200 cm。

4.2.3 集電線路防治區

集電線路沿施工及檢修道路布設，管溝開挖作業面利用施工及檢修道路。管溝開挖的土方遇降雨容易造成水土流失，結合其施工特點，布置如下水土保持措施：施工前，先將區域內的表土進行剝離，剝離的表土堆置在道路工程區；施工結束后對集電線路區進行復耕。

4.2.4 道路工程防治區

道路工程為場內施工及檢修道路，包含擴建道路和新建道路。其中擴建道路在原有路面的基礎上進行兩側拓寬，均采用10%水泥穩定卵石（碎石）路面。道路工程路基土方的開挖與回填，也會擾動和破壞了原地貌，加劇了水土流失。因此，根據其施工特點，其水土保持措施布置如下：施工前，先將區域內的表土進行剝離。剝離20～50 cm厚的表土集中堆放在道路旁平緩處，在表土堆下方設置裝土草袋擋土墻進行攔擋，裸露面用苫布進行覆蓋。施工時，先在道路一邊布設排水溝，在其位置上先行開挖、夯實，做為臨時排水設施，土石方工程結束后修整、襯砌形成永久性排水溝，排水溝出口處設置沉沙池。施工結束后，道路兩側將形成的挖填方邊坡，一般采用撒播草籽進行邊坡防護。排水溝為矩形斷面，深40 cm、寬40 cm，為漿砌石排水溝；沉沙池的池廂橫斷面采用梯形斷面，池廂深度為80 cm，坡比1∶1.0，池廂工作寬度為100 cm、長度為200 cm。

4.2.5 施工生產生活防治區

本項目為江州風電場二期，施工生產生活區一期已利用，場地平整也易造成水土流失。因此，施工過程中，在場地四周設置臨時排水溝，出口處設置沉沙池，雨水經排水溝收集，經沉沙池沉淀后，排入附近溝渠。施工結束后，對施工生產生活區產生的硬化層進行清除和破碎處理，清除的硬化層就近用于附近道路平整。并根據施工生產生活區的質量條件和原有的土地進行復耕。

5 結語

江西九江新洲風電場工程合理有效地采取以上防治措施，到設計水平年，可實現擾動土地整治率為98.9%，水土流失總治理度為97.8%，攔渣率為95.7%，土壤流失控制比1.0，林草類植被恢復率為99.2%，林草覆蓋率為3.6%，六項水土流失防治指標達到或優于確定的水土流失防治目標；可治理水土流失面積8.08 hm2，整治擾動土地面積8.26 hm2，建設林草面積0.61 hm2，可減少水土流失量3657 t，防治責任范圍內的水土流失得到全面、系統的治理[5]，可有效控制因工程建設引發的水土流失。其他長江沖積平原風電場工程可參考借鑒上述水土保持措施，同時根據工程和所在項目區具體情況，因地制宜，科學合理地設計好水土流失防治措施，形成工程措施、植物措施、臨時措施相結合的綜合防護體系，達到有效防治水土流失的目的。

參考文獻：

[1]張凱鋒，丘保芳.電場水土保持探討—以珠海橫琴島風電場為例[ J].廣東水利電力職業技術學院學報，2012，10 （1）：26～27.

[2]王彥龍.某風電場水土流失特點及防治措施 [J]. 黑龍江水利科技，2012，40（3）：258～259.

[3]王帥杰.揚塵污染防治理論初探[J].安全與環境工程，2006，13（3）：9～12.

[4]任建鋒.黃河沖積平原區清風湖風電場項目水土保持措施初探[J].中國水利，2016（6）：42～43.

[5]孫厚才，趙永軍.我國開發建設項目水土保持現狀及發展趨勢[J].中國水土保持，2007（1） ： 50～52.