淺談山地風電場項目水土流失防護措施

李 煜

(中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110015)

前言

風能雖然是再生清潔能源，但在風電場工程建設過程中，機組道路、風機平臺、集電線路架設、升壓站管理房等建設活動，都會改變原有地形地貌、占壓土地、擾動地表、破壞大量植被，從而造成人為的水土流失。尤其是山地風電場，每個風電機組、塔基、升壓站等均布設在山頂、山脊或半山腰的位置，而且基于主體工程的需要，風機安裝場地、升壓站均需要進行場地平整，在場地開挖平整過程中擾動土地面積大、水土流失危害大[1,2]，在道路修建過程中也會對地表、植被等造成較大的破壞，引發嚴重的水土流失。因此，做好山地風電場建設期的水土保持防護措施，對減少施工過程中的擾動面積，最大限度防治水土流失，保護當地居民的生命財產安全具有重大意義，也為發展生態綠色型山地風電場起到全面有效的示范作用。

本文在前人研究的基礎上，以遼寧省朝陽縣楊樹灣風力發電項目為例，提出一套完整的山地風電場建設水土流失防治措施，有效緩解了山地風電場建設對當地生態環境的破壞。

1 項目概況

朝陽縣楊樹灣風電場位于朝陽縣楊樹灣鄉境內，項目區屬于溫帶大陸性季風氣候區，地貌類型屬于冀北遼西侵蝕低山丘陵地區，地勢由西北向東南傾斜地貌，平均海拔300m，境內丘巒起伏，山脈縱貫，河流沖積形成既有連綿起伏的中低山，又有溝壑低橫的丘陵和沿河緩平的沖積平原，地形較為復雜。工程占地范圍內地面高程在700～1000m。項目區多年平均氣溫8.4℃，≥10℃積溫為3535℃；多年平均降水量468.10mm，5a一遇最大1h降雨量為63.60mm；多年平均蒸發量1890mm；平均凍土深度1.40m。多年平均無霜期158d。多年平均風速為2.60m·s-1，最大風速21.0m·s-1，全年主導風向為S。項目區土壤類型以褐土、草甸土為主，表土層厚0～15cm。項目區屬華北植物區系，植被類型主要為針葉林、針闊混交林、荊條灌叢等。依據項目區土地利用現狀，確定項目區林草覆蓋率為28.00%。土壤侵蝕類型區為北方土石山區-遼西冀北山地區，土壤侵蝕類型以水蝕為主，侵蝕強度以中度侵蝕為主，容許土壤流失量為200t·km-2·a-1。項目區多年平均侵蝕模數為2600t·km-2·a-1。項目區屬于國家級和省級水土流失重點治理區。

朝陽縣楊樹灣風電場共安裝19臺發電機組，單機容量為2500kW，裝機容量為47.50MW，年上網電量100036.16MWh，年平均等效上網小時數為2106.03h。本風電場工程等別為Ⅳ等，工程規模為小型工程，機組塔架基礎級別為2級，結構安全等級為2級，升壓站建筑物級別為2級。本工程由發電機組及箱變、升壓站、道路系統(機組道路和升壓站道路)、集電線路、施工生產生活區共5部分組成。

2 水土流失防護措施

2.1 總體布局

本文針對山地風電場建設過程中的水土流失問題，在分析評價主體工程中具有水土保持功能措施的基礎上，確定水土保持措施的總體布局。在總體布局上本著工程措施與植物措施相結合，永久措施與臨時措施相結合，點、線、面相結合的原則，形成布局合理的水土保持綜合防治體系。防治體系的配置按照系統工程原理，處理好局部與整體、單項與綜合、近期與遠期的關系，力爭做到技術上可行、經濟上合理、可操作性強。同時，將主體工程中具有水土保持功能工程納入到水土保持措施體系當中，使之與新增水土保持措施共同形成一個科學、完整、嚴密的水土流失防治措施體系。在防治措施具體配置中，充分發揮工程措施速效性和控制性，同時也要發揮植物措施的后續性和生態效應。

表1 水土保持防治措施體系表

2.2 分區措施布設及典型設計

2.2.1 發電機組及箱變

2.2.1.1 石籠擋墻

對發電機組及箱變區平整時會產生堆墊邊坡，為防止堆墊區填方順坡流失，在邊坡達到穩定后，在部分風機點位下方坡腳處修建石籠擋墻，規格為0.5m×1.0m×3.0m，棱角邊采用直徑12～14mm的鋼筋焊制而成，編制網孔采用10號鍍鋅鐵絲。為增強石籠擋墻穩定性，設置埋深1.6m防護樁。為增強石籠擋墻的整體性、堅固性，石籠之間再用鐵絲加固。

圖1 石籠擋墻設計圖

2.2.1.2 三維植被網護坡

本工程風機所在的吊裝場地四周邊坡較陡，為了更好地保證邊坡整體的穩定性和植被的成活率，對部分風機平臺邊坡采取三維植被網防護措施，即將所需防護的坡面整形后，沿坡面鋪設三維植被網，同時采用Φ12mm，L=20cm的“U”型鋼筋將網片加固于邊坡之上。

2.2.1.3 截水梗

為減少降雨時平臺產生的匯水，在風機平臺上方沿邊緣修筑碎石埂，與平臺排水溝相銜接，將平臺匯水排出。修筑截水埂斷面為梯形，尺寸為頂寬0.80m、底寬1.5m、高0.50m。

2.2.1.4 漿砌磚泄水槽

平臺匯水在邊緣修筑截水埂的作用下集中匯流至平臺最低處，為排出平臺匯水，在F02、F03、F04、F05、F07、F08、F11、F12、F13、F15、F16、F17、F18、F19風機平臺修筑漿砌磚泄水槽(可與機組道路排水溝相銜接),排出坡面匯水。漿砌磚泄水槽開挖斷面尺寸為70cm×88cm(寬×深)，砌磚厚度為24cm，過水斷面尺寸為40cm×40cm(寬×深)，砌筑完成后用M10砂漿抹面。

2.2.1.5 土地平整和表土回覆

對發電機組及箱變區域內需要綠化的區域進行土地平整，對19臺機組電纜溝、吊裝場地的平臺進行覆土，對邊坡編織袋進行裝土。

2.2.1.6 平臺及邊坡綠化

對部分風機平臺邊坡進行三維植被網防護后，對掛網區域進行撒播草籽綠化。

2.2.1.7 邊坡及臨時堆土密目網苫蓋

對吊裝場地四周邊坡及臨時堆放的開挖土方進行密目網苫蓋。

2.2.2 升壓站

2.2.2.1 鋼混截排水溝

由于升壓站建設在山坡下，為了有效防止降雨后山上來水對升壓站造成沖刷，在升壓站開挖邊坡上方設置截排水溝，將截排水溝與進站道路排水溝相連，最終排入附近溝道內，該截排水溝斷面形式為矩形，采用C20清水混凝土(內配單層雙向Φ6@200鋼筋網)，一次感光壓平，截水溝墊層混凝土采用C10素混凝土，斷面尺寸為0.50m×0.50m。

2.2.2.2 表土剝離與回覆

對升壓站區域及升壓站外南側邊坡表土進行剝離，對升壓站站內需要綠化的區域和升壓站外南側邊坡進行表土回覆。

2.2.2.3 升壓站綠化

施工結束后，在升壓站空地及附屬用房周圍布設綠化措施，以美化環境。植物種類選擇女貞、紫丁香等，草種選用早熟禾。小灌木采用穴狀整地，穴徑30cm，深30cm，株行距1m×1m。草種選擇草坪型早熟禾，撒播。對升壓站外南側邊坡進行撒播草籽綠化，草種選用叢生隱子草。

2.2.3 道路系統-機組道路

2.2.3.1 石質排水溝

為防止路面積水和路基邊坡徑流對道路的沖刷破壞，根據沿線地形、地勢及道路縱橫坡，主在路基挖方一側設置石質排水溝，該排水溝斷面形式為V字型，斷面尺寸為內深0.30m、頂寬0.80m。

2.2.3.2 漿砌石排水溝

通過現場勘查并結合項目所在位置的地形圖，逐一核對主體工程設置的排水溝所在位置，同時針對匯水區域較大的重點路段、路基挖方一側補充設計漿砌石排水溝，排水溝設計標準為5a一遇1h最大降雨，漿砌石砌筑厚度0.30m，碎石墊層0.10m。排水溝斷面為矩形，尺寸為寬0.40m、深0.40m。

2.2.3.3 石籠擋墻和漿砌石擋墻

為了防止道路區填方段產生順坡水土流失，道路邊坡下方為林地、耕地或者邊坡高度<5.0m的區域，在邊坡達到穩定后，在坡腳設置石籠擋墻，具體規格同發電機組及箱變區；道路邊坡下方為林地、耕地或者邊坡高度>5.0m的區域，在邊坡達到穩定后，在坡腳設置漿砌石擋墻，擋墻高150cm(包括基礎)、頂寬40cm、基礎寬80cm。

2.2.3.4 三維植被網護坡

本工程機組道路多布設于山脊(或鄰近山脊)處，道路填方段邊坡較陡，為了更好地保證邊坡整體的穩定性和植被的成活率，對機組道路沿線邊坡較陡的區域采取三維植被網防護措施，具體布設方式見圖2。

圖2 三維植被網護坡設計圖

2.2.3.5 混凝土連鎖塊護坡

在部分風電機組道路與平臺銜接處的邊坡區域采取混凝土連鎖塊護坡防護措施，即將所需防護的坡面整形后，用砂漿找平，之后鋪設10cm厚的混凝土連鎖塊(后期連鎖塊內可覆土)。

2.2.3.6 截水梗

為減少降雨產生的匯水沖刷道路邊坡，在布設排水溝的道路外邊坡沿邊緣修筑碎石埂。尺寸為頂寬0.80m、底寬1.5m、高0.50m。

2.2.3.7 土地平整及表土回覆

待工程施工結束，對機組道路填方一側綠化區域和臨時占用的0.5m寬道路進行土地平整和表土回覆，為綠化做準備。

2.2.3.8 綠化

施工結束后，對機組道路填方一側栽植行道樹。對機組道路邊坡進行編織袋裝土栽植紫穗槐，編織袋規格同發電機組及箱變區。

2.2.4 道路系統-升壓站道路

2.2.4.1 漿砌石排水溝

為了使升壓站區雨水能夠順暢排出站區，在升壓站道路靠升壓站擋墻一側修建漿砌石排水溝，將匯入的雨水排至附近的溝道中，保證升壓站區及進站道路的雨水能夠順利排出。排水溝采用矩形斷面，底寬0.40m、深0.40m，漿砌石厚度0.30m，碎石墊層0.10m。

2.2.4.2 漿砌石擋渣墻

為了防止水土流失，在升壓站道路填方路段位置的邊坡下方修建漿砌石擋渣墻，采用M10漿砌石重力式結構，擋墻高150cm(包括基礎)、頂寬40cm、基礎寬80cm。

2.2.4.3 表土回覆和綠化

在主體工程對升壓站道路邊坡修整穩定后，對其邊坡進行覆土。對升壓站道路邊坡采取撒播草籽綠化，草種選擇叢生隱子草。

2.2.5 集電線路

2.2.5.1 土地平整和表土回覆

對集電線路區需要綠化的區域進行土地平整和表土回覆。

2.2.5.2 綠化

施工結束后，對塔基下方空地采取撒播草籽綠化；對臨時堆土區、施工便道和電纜溝等臨時占地區域全部采取撒播草籽綠化。

2.2.5.3 臨時堆土防護

在每個塔基附近均設置1處臨時堆土場，用于堆存塔基基礎開挖產生的土石，由于堆土存放時間較短，塔基打樁結束后就進行土方回填，因此僅采用密目網苫蓋防護。

2.2.6 施工生產生活區

本項目施工生產生活區共布設3處，其中1處在村級公路旁邊，升壓站東南側600m處，場地內分布有施工材料加工場、鋼筋存放場、現場辦公場所等；另外2處在距離升壓站東南方向約10km處，用于堆放風機葉片的場地，施工生產生活區占地類型全部為旱地。因此，對該區域新增的措施主要為廢棄建筑材料的清運和全面整地，以備復耕。

3 結語

綜上所述，本文結合實例對山地風電場水土保持防護措施進行了全面的探究，通過對該項目水土保持防護措施的梳理，基本可集成一套完整的山地風電場項目水土保持防護措施體系，有效防止及避免因工程建設產生的水土流失，保護了水土資源，使工程占地區水土流失得到了很好的控制，合理有效地解決了山地風電場施工過程中產生的各種水土流失問題，從而促進了生態環保型山地風電場的建設和發展。

4 建議

為了保證山地風電場各項水土保持防治措施的實施，提出如下建議。

建設單位設專職部門管理，派專人管理負責工程建設中的水土保持措施的落實與施工。為此，建設單位應做好水土保持、保護生態的宣傳工作，嚴格要求施工單位按照方案設計的水土保持防治措施、進度安排、技術標準進行施工，保質保量地完成水土保持各項防治措施。

工程建設過程中的水土流失主要由施工單位的施工活動造成，施工單位的施工活動是否按照規程、規范進行，是否做到文明施工，很大程度上決定著造成水土流失量的多少。因此，在工程整個建設期都要加強對施工單位的管理，發現問題及時進行整改。

施工單位要嚴格將施工期的各項臨時防護措施落實到位。建設單位應嚴格要求施工單位在水土流失防治責任范圍內進行施工活動，不得隨意在范圍以外擾動地表，破壞項目區周邊植被。