基于風力發電裝置水保措施及防治指標測算

萬桂寧

(沈陽市水務事務服務與行政執法中心，沈陽 110035)

1 概 述

該項目位于遼寧普蘭店，場區距省道為15.6km，工程擬建29套風力發電裝置(含風力發電機組、箱式變壓器和風力發電機組吊裝平臺等)、升壓站(20m升壓站進場道路、生產樓、生活樓、備品備件庫、主變壓器等)、集電線路(約27km架空線路、11.75km直埋線纜和140基鐵塔、140處鐵塔施工區和7km集電線路施工便道)、27km檢修道路和施工臨時設施區。

2 風力發電裝置的水保措施

2.1 工程措施

2.1.1 表土剝離

為充分利用表層土壤資源根據有關規定，機組吊裝平臺的表層土在施工前必須剝離，用于土壤覆蓋層回填，剝離深度0.25m，剝離面積為6.53hm2，剝離量1.63萬m3。

2.1.2 表土回覆和種植土回填

風力發電機組吊裝平臺和其邊坡平整后裸露在外主要為風化巖石，不宜直接進行植被恢復，需要覆土，覆土厚度0.3m，風力發電機組吊裝平臺和其邊坡面積8.66hm2，需要覆土總量2.59萬m3，設計調入表土2.49萬m3，外購種植土0.10萬m3。

2.1.3 毛石攔擋

在削高墊低風機組吊裝平臺時，有些風機組吊裝平臺邊坡較陡，容易造成順坡滾石頭，造成土壤流失或發生危險，設計在坡腳布設毛石攔擋，攔擋為梯形斷面，高0.5m，上頂寬0.3m，坡度1∶0.5，下底寬0.8m。設計在X1風機組吊裝平臺布設64m毛石攔擋、設計在X26風機組吊裝平臺布設58m毛石攔擋、設計在X19風機組吊裝平臺布設38m毛石攔擋、設計在X13風機組吊裝平臺布設52m毛石攔擋，共計布設毛石攔擋212m，用毛石量58.3m3，毛石來自項目區內挖方出的石方。

2.2 植物措施——播撒草籽

因為該項目是風力發電項目，所以不允許種植高大的樹木，植被的選擇主要是灌木和草，考慮到實用性等相關因素，選擇播種如早熟禾、三葉草、高羊茅等[1-2]。風機組吊裝平臺和其邊坡面積8.66hm2，播撒草籽密度60kg/hm2，播撒草籽量520kg。

2.3 臨時措施——臨時堆土防護

29個風力發電機組吊裝平臺設有29個臨時堆土區，每個占地面積1000m2，尺寸20m×50m，其中表土堆放尺寸20m×15m，土石方堆放尺寸20m×35m。最大堆高4m，坡度1∶1.5，堆存風機和箱變基礎挖方1756m3和每個風機組吊裝平臺剝離的表土562m3。堆存時長2020.2-2020.5，共4個月。為防止堆土散亂、隨水流失，同時，為防止外部水沖刷，采取臨時封鎖和其他保護措施，具體措施是沿土樁外圍使用土編織袋，放置總長度4640m，臨時攔擋總計2506m3，并加蓋共計43500m2密目防護網固土。

3 集電線路的水保措施

3.1 植物措施——播撒草籽

集電線路施工通道的通道占地1.00hm2，工程結束后，應采取措施播種草種來進行恢復綠化，播撒草籽密度60kg/hm2，播撒草籽量60kg[3]。直埋電纜、鐵塔的其他區、鐵塔施工區工程結束后，應采取措施播種草種來進行恢復綠化，播撒草籽密度60kg/hm2，播撒草籽量418.2kg。

3.2 臨時措施——臨時堆土防護

每個鐵塔施工區占地面積361m2/個，尺寸19m×19m，最大堆高4m，每處堆存鐵塔基礎挖方704m3。堆存時長2020.2-2020.5，共4個月，但140處鐵塔施工區每處最大堆存0.5個月。為防止堆土散亂、隨水流失，同時防止堆體外來水沖刷，采取臨時苫蓋措施，共計76000m2密目防護網固土。

4 檢修道路的水保措施

4.1 工程措施

4.1.1 截水溝

為防止雨水沖刷道路，9段、共計1828m的挖方路段的挖方邊坡上應布設截水溝。現典型設計如下：由地圖上測得匯水面積(F)、截水溝長度(L)，計算比降。根據遼寧省中小河流暴雨洪水設計計算方法，查表獲得Cv、KF、KP等參數，并計算洪峰流量Q。計算如下：

洪峰流量計算公式：

Q=0.278φPipF

(1)

式中：Q為洪峰流量，m3/s；φP為洪峰徑流系數；ip為本次取10a一遇平均6h降雨強度，mm/s；F為匯水面積，km2。

計算結果見表1。

表1 洪峰流量計算表

再根據明渠均勻流的流量公式反推計算(見表2)，由于比降過大，水深取0.1m時的設計流量遠大于洪峰流量，考慮以往經驗和施工便利，排水溝挖深取0.4m。

表2 截水溝斷面流量計算表

截水溝斷面設計公式：

(2)

式中：Q為截水溝設計流量，m3/s；A為截水溝斷面面積，m3)，設計梯形斷面，坡比1∶0.5，底寬b=0.3m；n為粗糙系數，本次取0.028；R為水力半徑；i為截排水溝比降。

排水溝為土壤梯形截溝，深度和底部寬度分別為0.4和0.3m，坡度比為1∶0.5，挖方量365.6m3。

4.1.2 排水涵管

設計截水溝通過排水涵管將水排出，排水涵管位于路面下部，采用混凝土管，每處設計平均長度6.1m，埋至凍土層以下。計算如下：

根據《室外排水設計規范》，排水管渠流量公式：

Q=Av

(3)

式中：Q為流量，m3/s；A為斷面面積，m3；v為流速，m/s。

由表1得到流量Q，直接考慮最大流速5m/s，最大設計充滿度55%，得到直徑。計算見表3。

表3 排水涵管直徑計算表

4.1.3 排水邊溝

根據初設，檢修道路半挖半填路段單側布設排水邊溝，排水溝總長度1828m，為土質梯形邊溝，挖方量0.264m3/m，頂寬0.92m，深度為0.4m。經計算，排水溝挖方483m3。

4.1.4 種植土回填

檢修道路完工后產生裸露邊坡，邊坡表面主要為風化巖石，不宜直接進行植被恢復，故需要覆土，覆土厚度0.3m，邊坡面積1.27hm2，需要覆土總量0.38萬m3，設計外購0.38萬m3。

4.2 植物措施

4.2.1 綠化工程

檢修道路與現有道路相接處200m的路肩栽植喬木，選擇適應性強、耐干旱瘠薄的側柏和黑松，相接共5處，每株間距約5m，設計栽植400株[4]。

4.2.2 邊坡綠化

檢修道路受地形影響，產生大量裸露邊坡，為了防止水土流失，選擇保護路基邊坡，采用覆土播撒草籽的措施。本項目檢修道路路堤段長度110m，挖深2m，坡比1:1.5，估算邊坡面積0.08hm2；挖方段總長度1828m，挖填高度1.5-4.0m，坡比1∶0.3，估算邊坡面積1.19m2。播撒草籽密度60kg/hm2，檢修道路裸露邊坡約1.27hm2，需要草籽76.2kg。

5 防治指標測算

5.1 水土流失治理度

水土流失總面積即為防治責任范圍內的總面積；水土流失防治達標面積即為達到允許土壤流失的面積、永久性建筑占地面積以及硬化面積三者之和；至設計水平年本項目水土流失防治責任范圍總面積為35.35hm2；永久建筑物占地面積為鐵塔基礎區占地0.04hm2+箱變占地0.07hm2+風機組占地0.98hm2+升壓站建構筑物占地0.33hm2=1.42hm2；硬化面積為升壓站的道路及其他硬覆蓋工程區0.64hm2+升壓站進場路0.01hm2=0.65hm2[5]。

至設計水平年，升壓站綠化工程區0.47hm2(不含草坪面積0.12hm2)、風機組吊裝平臺8.13hm2、鐵塔施工區5.05hm2、鐵塔其他區占地0.86hm2、直埋電纜1.06hm2、集電線路施工便道的進場路1.00hm2、施工臨時設施區0.7hm2的林草植被覆蓋度為約為80%，升壓站的碎石覆蓋區0.15 hm2和檢修道路15.35hm2碎石鋪設，均未達到土壤容許流失量200t/km2·a，故達到土壤容許流失量的面積為0.12hm2。

利用表4計算，水土流失總治理度為6%，<水土流失防治標準規定的95%，未達標。

表4 水土流失總面積匯總表 hm2

水土流失治理度未達標主要是因為檢修道路占地面積較大15.35hm2，采用碎石路面，屬于裸露地面，無法達到土壤容許流失量；而且至設計水平年，布設綠化措施區域的覆蓋度約為80%，侵蝕模數300t/km2·a，占地面積17.27hm2，未達標治理面積過大，故水土流失總治理度較低，無法達標。

5.2 土壤流失控制比

壤流失量之比為：

本地區容許土壤侵蝕模數為200t/km2·a，設計水平年布設綠化措施區域的覆蓋度達到80%，治理后土壤侵蝕模數見表5。

由表5，土壤流失控制比0.25，未達標。主要原因是檢修道路占地面積大，設計水平年時為碎石路面，有流失，侵蝕模數大。

表5 土壤流失控制比計算表

5.3 渣土防護率

本項目永久棄渣為0萬m3，臨時堆土17.62萬m3。施工期間由于采取了臨時攔擋措施，對工程施工所產生的臨時堆土攔擋效果較好，有效防止再次流失。經估計，本工程渣土防護率綜合值100%，達標。

5.4 表土保護率

項目建設區為林地、耕地、鄉間道路和果園，由于林地土質差不宜全部剝離，耕地果園可剝離，可剝離表土面積8.26hm2，剝離面積8.26hm2，剝離厚度分別為0.25m和0.60m，可剝離表土數量2.67萬m3，實際剝離2.67萬m3，剝離后1.04萬m3堆放在施工臨時設施區的臨時堆土區，1.63萬m3堆放在風機組吊裝平臺的臨時堆土區布設攔擋和密目防護網保護，保護效果較好，后期全部回填使用。表土保護率=2.67/2.67=100%，達標。

5.5 林草植被恢復率

根據主體工程設計，至設計水平年項目可恢復林草植被面積=綠化工程區0.59hm2+鐵塔施工區5.05hm2+風電機組吊裝平臺8.13hm2+集電線路施工便道進場路1hm2+直埋電纜1.06hm2+鐵塔其余區0.86hm2=16.69hm2，已全部采取措施恢復，林草植被恢復率達到100%。

水土保持生態效益匯總見表6。

表6 六項防治指標達到情況分析表

6 結 語

該項目工程水土流失綜合防治體系由主體工程中已具備水土保持功能的措施和新增的水土保持措施構成。工程措施為表土剝離與回覆、排水邊溝等，植物措施是栽植喬木、灌木，鋪設草坪、播撒草籽，臨時措施為臨時堆土防護和臨時苫蓋。