某風電場水土流失預測研究

張海娥 張穎

摘 要：本文采用類比法對天潤金寨朝陽山風電場項目確定水土流失預測參數，并利用經驗公式法計算出可能的水土流失量，進而得出該工程水土流失的預測結論，提出水土流失防治的指導性意見，以期為相關學者的研究提供借鑒。

關鍵詞：類比法;水土流失;預測參數;預測方法

中圖分類號：S157 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）01-0155-04

Soil Erosion Prediction about a Wind Power Station

ZHANG Haie1 ZHANG Ying2

（1. Anhui Water Conservancy Technical College，Hefei Anhui 231603;

2.Huanghe Science & Technology College，Zhengzhou Henan 450063）

Abstract： This paper used analogy method to determine the prediction parameters of soil erosion for the Chaoyang Mountain wind farm project in Jinzhai， Tianrun， and calculated the possible amount of soil erosion by using empirical formula method， and then drew the prediction conclusion of soil erosion of the project， and put forward the guiding opinions of soil erosion prevention and control， with a view to providing reference for the research of relevant scholars.

Keywords： analogy; soil and water loss;prediction parameters;prediction method

1 項目概況

天潤金寨朝陽山風電場項目位于安徽金寨縣境內，工程由升壓站及進站道路區、風電機組及箱變區、集電線路區、場內道路區、施工生產生活區組成。安徽天潤金寨朝陽山風電場項目安裝有50臺單機容量2 000kW風電機組，裝機總容量為100MW。本風電場同期建設1座110kV升壓站，升壓站本期規模為安裝1×100MVA主變，其電壓比為35/110kV。50臺風力發電機每12～13臺匯成1回35kV集電線路，4回35kV集電線路均接至風電場內升壓站的35kV母線，風場線路全部采用架空線至升壓站圍墻外，再以電纜接入站內35kV母線，再通過升壓變升壓至110kV。本站以1回110kV線路接入110kV金寨變[1]。

項目區位于淮河流域大別山北麓，屬北亞熱帶濕潤季風氣候區，10年一遇最大24h暴雨量224mm，20年一遇最大24h降水量為241.5mm，多年平均降水量為1 381mm;年平均氣溫17℃，≥10℃積溫4 780℃;常年主導風向為NE，年平均風速為1.7m/s;最大凍土深度15cm。項目區土壤侵蝕以微度水力侵蝕為主，屬北方土石山區，土壤流失容許量200t/（km2·a），屬國家公告的大別山桐柏山重點預防區和省政府公告的水土流失重點治理區。根據《土地利用現狀分類標準》（GB/T 21010—2007）[2]可知，本工程水土流失防治執行建設類一級標準。項目區土壤以黃棕壤為主，植被屬北亞熱帶常綠落葉混交林，林草覆蓋率約為74.6%。項目區屬水土流失重點治理區，多年平均降水量超過了1 200mm。本工程水土流失防治執行建設類一級標準，并對相應指標進行調整。相應的6項防治目標值計算詳見表1。

2 水土流失預測

2.1 預測范圍和預測時段

本工程水土流失防治分區劃分為風電機組及箱變區、棄渣場區、集電線路區、場內道路區、施工生產生活區和升壓站及進站道路區共6個分區。

水土流失預測按具體項目施工經歷雨季的時間，以最不利時段進行預測。本地區雨季集中在6～8月（3個月），為水土流失最不利時段。預測時段根據施工時段占整個雨季的比例計算，超過雨季長度不足一年的按一年計算，未超過雨季長度的按占雨季長度的比例計算。本項目觀測時段分為施工期1年、自然恢復期2年，本工程為建設類項目，運行期不需要進行水土流失預測[3]。

2.2 擾動地表面積

本工程總占地69.53hm2，按占地性質劃分：永久占地18.75hm2，臨時占地50.78hm2;按占地類型分，主要包括灌木林地、荒草地、耕地等，詳見表2。項目征占地范圍內產生擾動屬于損壞水土保持設施范圍，故損壞的水土保持設施面積為69.53hm2。

2.3 可能造成的水土流失量

2.3.1 預測方法。本工程水土流失量預測按式（1）進行計算，新增水土流失量按式（2）計算。

[W=j=13i=1nFji×Mji×Tji]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

[ΔW=j=13i=1nFji×ΔMji×Tji]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

擾動地表土壤流失量以及擾動地表新增土壤流失量主要與單元的預測面積、單元的土壤侵蝕模數、某時段某單元的新增土壤侵蝕模數、某時段某單元的預測時間有關。

2.3.2 預測基本參數

2.3.2.1 壤侵蝕模數。水土流失預測中，土壤侵蝕模數是一個很重要的參數[4]。經過調查和收集資料，結合本工程區的地貌類型、地質土壤類型、地區的降雨情況、植被覆蓋情況、地面組成情況和相應的管理措施，確定項目區土壤侵蝕模數的本底值為100～200t/（km2·a）。

2.3.2.2 擾動后侵蝕模數。本項目擾動后的侵蝕模數擬采用類比分析法求得。根據本工程地形、地貌、降雨、土壤等水土流失影響因子的特性及預測對象受擾動情況，結合當地相似工程的侵蝕模數取值，本項目擾動后的侵蝕模數擬采用類比分析法求得。根據本工程地形、地貌、降雨、土壤等水土流失影響因子的特性及預測對象受擾動情況，結合當地相似工程的侵蝕模數取值，來安風電工程建設期水土流失預測基礎數據取值詳見表3。

表3 安徽來安龍臥寺49.5MW風電項目工程土壤侵蝕模數

監測成果表

[類型區 侵蝕類型 土壤類型 土壤侵蝕模數[t/（km2·a）] 原地貌 施工期 自然恢復期 風電機組及箱變區 水蝕 黃棕壤 250 1 763 418 集電線路區 黃棕壤 250 1 375 386 場內道路區 黃棕壤 250 1 727 482 ]

考慮類比工程與本工程所在地形地貌、氣候條件、侵蝕強度等情況略有差別，類比工程監測數據是在具有部分水保防護措施的情況下監測的，因此，應適當修正各區域擾動后土壤侵蝕模數，修正系數及擾動后土壤侵蝕模數采用值見表4。

2.3.3 預測成果。根據預測參數、預測方法、各施工單元水土流失面積，本工程計算共可能造成背景水土流失量206t，水土流失總量為3 982t，其中新增水土流失量3 776t。各區域水土流失量匯總見表5和表6。

2.3.4 可能造成的水土流失危害。由上述預測可知，建設期水土流失新增3 776t，總量3 982t。其中，場內道路區2 806t，占70.47%;風電機組及箱變區450t，占11.31%;集電線路區309t，占7.75%;施工期3 355t，占84.27%。因此，本工程水土流失重點防治區為場內道路區、風電機組及箱變區，也是水土保持監測的重點區域。需要重點防治時段是施工期，施工期是產生水土流失量及流失強度較大的時段。

3 預測結論及綜合分析

本項目的水土流失總預測時段為建設期。從預測結果來看，水土流失主要發生在施工期，尤其是施工期路基土石方，路基開挖及填筑形成裸露邊坡以及棄渣場棄渣的時段，這些時段是水土流失量及流失強度較大的時段，需要重點防治。

通過水土流失預測分析，對本項目水土流失的防治及水土保持監測提出以下指導意見。

3.1 對水土流失防治的指導性意見

根據預測結果，產生新增水土流失量較大的區域是建設期道路區。在水土保持措施布設時，應以這個區域為重點。根據項目區的氣候和地形特點，本區土壤侵蝕類型為水蝕，水蝕較為嚴重，應根據立地條件、周圍地形、植被狀況實施相應工程措施和植物措施。除了要做好邊坡防護外，還應對臨時堆土做好防風、排水、沉沙措施。此外，還要合理安排水土保持措施實施進度，盡量縮短地表裸露時間[5]。

3.2 對工程占地的指導性意見

本項目建設方案綜合考慮了風力資源、沿線城鎮規劃及項目沿線的村鎮居點等選擇的制約因素，50座風電機組由專門軟件進行了發電量的優化計算確定，基本布置在山頂上;場內道路布局應充分考慮當地地形條件，盡可能避免大開挖、大回填，以減少新增水土流失。

在滿足項目基本需要的前提下，場內道路采用泥結碎石簡易道路，路面材料采用石渣，盡可能利用已開挖的土石方，做到土石方綜合利用。風電場施工完成后，根據主體設計，場內道路保留3.5m寬作為終期風電場檢修道路，并鋪設水泥路面，場內道路區終期路基束窄后，剩余的裸露地面根據土壤富集情況盡可能恢復植被，減少人為造成的水土流失;施工場地力求精簡，后期根據土地利用方向，進行土地整治、交還當地，從而減少占用、擾動及損壞水土保持設施面積，有效減少因工程建設造成的水土流失。

3.3 對水土保持監測的指導性意見

本項目監測范圍為水土流失防治責任范圍，監測重點區域為場內道路區。本項目監測時段從施工準備期開始，至設計水平年結束。主體工程建設進度、水土流失影響因子、水土保持植物措施生長情況等至少每3個月監測記錄1次;擾動地表面積、水土保持工程措施攔擋等至少每月監測記錄1次;臨時堆土水土保持措施建設情況等至少每10d監測記錄1次;遇暴雨、大風等情況應及時加測。共設置監測點6處，采用沉沙池法，并輔以調查。在定點監測的基礎上，應制定并完善調查和巡查制度，擴大監測覆蓋面，并作為上述監測點的補充，加大巡查頻率。

參考文獻：

[1]王禮先.中國水利百科全書——水土保持分冊[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2]中華人民共和國國家標準化委員會.土地利用現狀分類標準：GB/T 21010—2007[S].北京：中國計劃出版社，2007.

[3]中華人民共和國水利部.開發建設項目水土保持技術規范：GB 50433—2008[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[4]中華人民共和國水利部.開發建設項目水土流失防治標準：GB 50434—2008[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[5]安徽省水利廳.安徽省水土保持監測公報[R/OL].[2018-12-01].https：//jz.docin.com/p-1243565288.html.