張家口壩上地區風電工程水土保持措施研究

馮永寬

(張家口市水利工程質量監督站，河北 張家口 075000)

1 引言

在解決能源危機中，人們尋找了多種新能源替代方式，其中風力發電是眾多新能源發電之一。雖然通過風電工程建設促進了能源供應，但因風電工程建設對周邊脆弱的生態環境造成了一定破壞，特別是風力侵蝕地區，長此以往極易形成水土流失，導致土地沙漠化。國內張家口壩上地區是主要風電工程建設區域之一，其周邊生態系統水土現狀亟需優化完善。因此，本文針對其水土流失情況，提出水土保持措施，這對其風力發電可持續發展具有重要的意義。

2 水土保持概述

2.1 水土保持概念與特點

所謂的水土保持，主要是指對土地生態系統進行合理防治，保障水土資源可以繼續提供土地生產力。目前，水土保持包括三種類型的措施：農業水土保持技術措施，森林和水土保持措施土壤和水土保持技術措施。農業水土保持技術措施主要是農業水土保持方法。與農業相結合，在坡地上建造了一塊具有一定蓄水能力的臨時小土地，例如地區田地，邊界田地，種植犁溝和山脊等。此外，水土保持也具有區域特色，不同地區水土流失不盡相同，不同自然條件下影響水土流失的因素也有各自的特點。因此，有必要根據本區域的具體情況和影響因素，制定水土保持工程技術體系和各項措施。

2.2 水土保持的作用

水土保持具有“防災減災、保護資源、恢復、調節和改善生態環境活”的功能，不僅能完善周邊土地生態環境，還可以為當地經濟發展做出一定貢獻，因此，做好水土保持和防治水土流失工作是必不可少的手段，是保護和合理利用水土資源，保護和改善生態環境和可持續發展的重要路徑。

3 張家口壩上地區風電工程水土流失現狀分析

3.1 張家口壩上地區風電工程概述

張家口壩上地區屬內蒙古高原南緣，涉及張北縣、尚義縣、康保縣、沽源縣和崇禮縣5個縣及察北和塞北兩個管理區，海拔在1300～2130 m之間，北低南高，地勢較平坦，草原廣闊，多內陸湖泊。其中張北弘泰玉帶灣風電一期49.5 MW風電場工程位于其北部約12 km處，該處風電工程裝設19臺，單機容量為2500 kW的風力發電機組、1臺單機容量為2000 kW的風力發電機組，如圖1所示為其風電場規劃圖。

圖1 張北弘泰玉帶灣風電一期工程規劃

尚義石井風電場一期49.5 MW工程地理位置坐標為：E114°13.89′，N41°15.95′。項目區南距尚義縣城約35 km，東距張北縣城45 km，344省道從風電場場區北側穿過。該地區風電工程共總占地21.11 hm2，其中永久占地7.55 hm2，臨時占地13.56 hm2，占地類型為灌草地。工程占地的詳細情況見表1。

表1 尚義石井風電場各分區占地面積 hm2

康保屯墾二期風電場共總占地34.37 hm2，其中永久占地2.21 hm2，臨時占地32.16 hm2，占地類型為荒草地，見表2。

表2 康保屯墾二期風電場各分區占地面積 hm2

沽源黃蓋淖風電場共總占地131.83 hm2，其中永久占地4.63 hm2，臨時占地127.2 hm2，占地類型為灌草地。工程占地的詳細情況見表3。

表3 沽源黃蓋淖風電場各分區占地面積 hm2

3.2 升壓站水土流失現狀

在張家口壩上地區，因此地貌相對平坦，在對升壓站施工過程中，其水土流失主要是工程人員開挖土方造成。施工區主要為臨時堆放砂石、材料和施工擾動引起的水土流失引起。根據調查表明，升壓站土方開挖地面堆高約2.1 m，上升約15°。施工結束后，施工場地平整，綠化良好，施工現場施工后，恢復了原有的土壤形態，水土流失則比較輕微。

3.3 風機區水土流失現狀

對于風機區而言，該區域是主要的風力通行范圍。在張家口壩上地區，風機是線性分布，單臺風機的水土流失量較小，但風機數量較多(49.5 MW風電場一般有20多臺風機)，水土流失總量大，而且風機相對分散，所以很難防止水土流失。在通風機建造過程中，在通風機周圍挖出的土石方堆積，造成輕微的土壤侵蝕。此后，大部分地面工作都被卷起以使風扇反向轉動，其余地面工作則在風扇周圍完成，以使吊裝更加容易。平整，翻滾和馴化后，土壤侵蝕很低。土壤侵蝕的主要部分是爬坡，爬坡通常約為1 m，爬坡通常超過30°。如果下大雨，通道很容易腐蝕。

3.4 電纜溝及道路水土流失現狀

電纜溝的施工周期相對較短，在臨時打樁期間，開挖的土壤會產生一定程度的水土流失。一旦電纜被埋入地下，土壤便被回填和拉平，并且土壤不再受到建筑的干擾，即使不采取保護措施，土壤侵蝕也相對減少。在風力發電項目中，道路是水土流失最嚴重的部分。在施工過程中，其表面會被機械和運輸工具連續壓碎和損壞。在大雨期間，它們容易發生溝渠侵蝕，并導致沿斜坡的土壤侵蝕。開挖形式斜坡的長度各不相同，最長可達20 m，斜坡通常大于40°，表層土壤疏松且非常不穩定。但由于道路的陡坡和運營期間大修車輛的大修，水土流失仍然很嚴重。則在大雨中它甚至可能變成溝壑侵蝕，這將影響風電場的日常維護。

4 張家口壩上地區風電工程水土保持措施

4.1 升壓站水土保持工程與植被措施

4.1.1 工程措施

在張家口壩上地區，對于升壓站的建設主要是在平緩地區。因此，在對其水土保持措施中，可以半挖半填。應逐步開挖，并在所有8.5 m處設置2 m寬的護墻板，這些坑必須與斜坡內的坑相連，以便連接。此外，通常會考慮升壓站的排水，場地周圍和便道兩側設置排水溝在一般矩形截面，采用M7.5砂漿或磚墻，切口尺寸根據當地降水量計算確定。

4.1.2 植被措施

在升壓站中，可以采用的植被措施主要是種植花草樹木。在張家口壩上地區，可以在進場道路兩側種植行道樹，樹種可采用云杉、油松、楊樹，灌木可選用沙棘、檸條等，草可從披堿草、苜蓿等中選擇，或者鋪設一些草坪等。人工植被恢復面積0.2 hm2，種植有果樹8棵，楊樹22顆，披堿草、沙打旺草籽6 kg，植被生長情況較好。

4.2 風機區水土保持工程與植被措施

4.2.1 工程措施

一般情況下，側開挖僅放置在開挖邊坡的底部，為了節省土地，矩形或U形截面委員會矩形排水室一般用M7.5砂漿砌成，U形排水室一般采用預制混凝土。斷面尺寸根據當地降水量計算確定，同時，調整沉砂池和通往現場的管道。

4.2.2 植物措施

在張家口壩上地區風電工程的風機區，其道路通常按照四層道路標準進行設計，以運輸風力渦輪機并進行后續維護。主要設計通常不考慮工地平臺側坡的綠化，但從水土保持的角度來看，項目施工所形成的裸露表面應為植被減少水土流失。如果是風化的土壤或堅硬的石質斜坡和陡峭的斜坡，則可以使用懸掛式網噴方法重新綠化。采取人工種草(檸條)方式進行植被恢復。風機吊裝場地穴植檸條5200株，綠化面積約為2.5 hm2。

4.3 電纜溝及道路水土保持工程與植被措施

4.3.1 工程措施

在對電纜溝及道路水土保持措施中，可以先進行場內道路永久排水邊溝的土質溝槽開挖，作為施工期間臨時排水溝，排導路基匯水。結合地形，沉積盆地應為小型矩形結構，可以選擇磚石或砂漿砌筑。在施工過程中，應定期清除沉淀池中的沉積物，以確保水土保持設施的正常運行。

4.3.2 植物措施

在張家口壩上地區，對于電纜溝及道路的水土保持，使用植物速生當地適宜的喬、灌、草為主，輔以必要的土壤處理措施，促進林草生長，盡快覆蓋，發揮治理水土流失的作用。例如使用云杉，油松，楊樹等，道路邊坡一般栽植沙棘、檸條等，施工道路兩側、集電線路塔基基礎和施工生產生活區進行種草綠化(檸條)，面積共7.42 hm2。并對種植的植物進行了2年的撫育。

4.4 其他臨時措施

如果道路沿線有零星的棄石，應根據當地材料和密度，對沿途的石材景觀進行建設。結合道路兩側的行道樹，既能防止水土流失的發生，又能創造較好的土壤景觀，同時也可以提高沿線鄉村的藝術影響，對于位置條件較好的養護道路，可修建樹液灌溉和植草場，防止水土流失，并與周圍景觀相協調。

5 結語

隨著對能源需求的不斷增長，張家口壩上地區的風電工程對社會經濟發展具有重要的意義。因此，本文在分析水土保持相關概念后，重點分析張家口壩上地區風電工程水土流失現狀，然后針對現狀提出了升壓站水土保持工程與植被措施、風機區水土保持工程與植被措施、電纜溝及道路水土保持工程與植被措施以及其他臨時措施，以期對張家口壩上地區的風電工程水土流失防治有所幫助。