山地風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)技術(shù)實(shí)踐

聞 勇

(金寨縣水土保持委員會辦公室，安徽 金寨 237300)

風(fēng)能是目前大力發(fā)展的可再生能源，發(fā)展風(fēng)電是提升可再生能源發(fā)電比例、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵路徑，對于改善能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。然而，由于地形因素影響，山地風(fēng)電場建設(shè)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)損毀林地、破壞地貌等現(xiàn)象，風(fēng)電場高陡邊坡水土流失問題突出，使風(fēng)電場生態(tài)治理和修復(fù)的難度較高。實(shí)施風(fēng)電場生態(tài)治理和修復(fù)對于控制水土流失、消除地質(zhì)災(zāi)害隱患、保障風(fēng)電場工程安全運(yùn)行、恢復(fù)山地生態(tài)系統(tǒng)和地貌景觀具有重要意義。以天潤金寨縣朝陽山和信義金寨縣東高山2個山地風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)工程為例，探索構(gòu)建山地風(fēng)電場生態(tài)治理和修復(fù)措施模式，以期為類似山地風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)工作提供借鑒和參考。

1 項(xiàng)目概況

金寨縣地處安徽省西部大別山腹地，是湖北、河南、安徽三省的交界處，總面積3 814 km2，是安徽省土地面積最大的山區(qū)縣。大別山山脈自西南向東北貫穿全境，地勢自西南向東北呈階梯狀下降，分為中山區(qū)、低山區(qū)和平原崗丘區(qū)，縣域內(nèi)80%以上面積是山地，海拔1 000 m以上的山峰有116座。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明、雨量充沛，年均氣溫15.9 ℃，年均降水量約1 400 mm，雨季集中在5—9月，期間降水量約占全年降水量的60%以上。境內(nèi)可開發(fā)風(fēng)電資源十分豐富，主要分布在海拔800～1 000 m的中山區(qū)。

為充分利用境內(nèi)豐富的風(fēng)力資源，2015—2017年先后建設(shè)了天潤金寨縣朝陽山和信義金寨縣東高山2個風(fēng)力發(fā)電場項(xiàng)目，分別位于金寨縣西北部的鐵沖鄉(xiāng)和中南部的花石鄉(xiāng)，共安裝2 MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組57臺，配套建設(shè)110 kV升壓站2座、施工及交通道路68.89 km以及集電線路、35 kV地埋及架空送電線路等。由于山勢陡峭，風(fēng)電場風(fēng)機(jī)平臺及道路的施工開挖斷面和挖填土石方量大，施工中形成了大量的高陡路塹和溜渣邊坡。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2座風(fēng)電場建設(shè)形成的高陡邊坡累計(jì)長達(dá)22.9 km，其中溜渣邊坡69處，單個溜渣邊坡長度在50～150 m，再加上風(fēng)電場所在的大別山區(qū)汛期(5—9月)暴雨集中、降水強(qiáng)度大，極易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，造成水土流失、山地景觀損毀和生態(tài)環(huán)境破壞。此外，高陡路塹和溜渣邊坡基巖裸露、碎石滿坡、溜渣體極不穩(wěn)定、基質(zhì)空隙大，林草植被存活困難，導(dǎo)致生態(tài)治理和修復(fù)的難度較高。高陡路塹和溜渣邊坡的治理是山地風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)的突出難點(diǎn)。

2 山地風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)方案制定

制定山地風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)方案時，首先要開展環(huán)境調(diào)查，目的是摸清風(fēng)電場所處區(qū)域環(huán)境本底值和建設(shè)區(qū)立地條件，為制定生態(tài)治理與修復(fù)方案提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。調(diào)查內(nèi)容主要包括：①環(huán)境本底值調(diào)查，掌握區(qū)域海拔、降水、土壤、溫度、植被等自然條件；②立地條件調(diào)查，掌握風(fēng)電場區(qū)域邊坡的坡長和坡度、坡積物組成、水土流失現(xiàn)狀、已實(shí)施的水土保持工程及成效等。

其次，根據(jù)水土保持目標(biāo)要求，確定山地風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)工作的目標(biāo)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)“水土保持+N(生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)、景觀環(huán)境恢復(fù)、安全隱患消除、穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)、山地旅游功能拓展等)”的多目標(biāo)值任務(wù)。

最后，梳理山地風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)技術(shù)需解決的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題。例如，高陡邊坡和溜渣邊坡的穩(wěn)定性維持；下墊面涵蓄水能力差導(dǎo)致植被難以生存；生態(tài)治理與修復(fù)工程的成本及可操作性等問題。

3 山地風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)措施

根據(jù)對風(fēng)電場周邊環(huán)境本底值和建設(shè)場地立地條件的調(diào)查，風(fēng)電場治理區(qū)可以分為路塹邊坡、一般道路邊坡、溜渣道路邊坡和風(fēng)機(jī)平臺邊坡共4類。其中：①路塹邊坡分為完整巖石基質(zhì)邊坡、節(jié)理發(fā)育松散巖石基質(zhì)邊坡、土石基質(zhì)邊坡、土質(zhì)基質(zhì)邊坡；②一般道路邊坡分為25°以下和25°及以上填土邊坡；③溜渣道路邊坡分為土石和碎石溜渣邊坡；④風(fēng)機(jī)平臺邊坡分為25°以下填方邊坡、25°及以上填方邊坡、完整巖石基質(zhì)開挖邊坡、節(jié)理發(fā)育松散巖石基質(zhì)開挖邊坡、土石基質(zhì)邊坡、土質(zhì)基質(zhì)邊坡。針對不同治理部位的立地條件，按照“因地制宜、因害設(shè)防，生態(tài)修復(fù)為主、工程治理結(jié)合，經(jīng)濟(jì)合理、易于推行”的原則及目標(biāo)要求，制定以工程措施為先導(dǎo)、工程與植物措施相結(jié)合的生態(tài)治理與修復(fù)體系，實(shí)現(xiàn)“水土保持+N”目標(biāo)任務(wù)。

3.1 工程措施

常用的工程措施主要包括掛網(wǎng)噴播植草(混播)、掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)壁、漿砌石擋墻、截(排)水溝等，以及針對山地風(fēng)電場環(huán)境恢復(fù)的重難點(diǎn)所采取的分級攔擋、基質(zhì)恢復(fù)、土石隔埂、排水種植槽等工程措施。不同治理部位的具體工程措施布設(shè)見表1。

表1 風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)工程工程措施布設(shè)

(1)分級攔擋。主要布設(shè)于溜渣邊坡治理區(qū)，起到穩(wěn)定溜渣邊坡的作用。主要做法是依據(jù)邊坡長度和坡度，在坡腳和中部坡段利用坡面石塊，砌筑高1～2 m的漿砌或干砌石重力式擋墻，固定坡腳且分級穩(wěn)定邊坡；在上下?lián)鯄χg，用樹枝和竹條編織植物籬笆攔擋，形成階梯狀寬0.5～1.5 m、高0.5～1.0 m的水平臺階(臺階高度和寬度根據(jù)邊坡坡度確定)，起到穩(wěn)定坡面、延長坡面徑流、增強(qiáng)坡面蓄水和固土能力的作用，再用鋼管樁和木樁固定籬笆。

(2)基質(zhì)恢復(fù)。主要用于溜渣邊坡基質(zhì)恢復(fù)，為后續(xù)林草植被生長和生態(tài)景觀恢復(fù)提供基礎(chǔ)，可分為坡面基質(zhì)恢復(fù)和種植層基質(zhì)恢復(fù)。其中，坡面基質(zhì)恢復(fù)是指通過運(yùn)輸車輛和挖掘機(jī)將原剝離表土和外購耕植土，采用“分層回填客土+逐次雨水沖淋”的方式，直至回填客土充分進(jìn)入渣體空隙，形成可供林草植被生長且具有保土涵水功能的坡面基質(zhì)；種植層基質(zhì)恢復(fù)是指在坡面基質(zhì)恢復(fù)的基礎(chǔ)上，在緩坡段和植物攔擋臺階內(nèi)進(jìn)行種植土回填，在陡坡和石質(zhì)坡面進(jìn)行植生袋回填。

(3)土石隔埂。主要布設(shè)于施工交通道路外側(cè)與邊坡頂部，土石隔埂為梯形斷面，頂寬約1.0 m、埂高約0.6 m，隔埂寬度依據(jù)風(fēng)電場需保留的巡檢道路寬度確定，在隔埂上栽植林草植被，起到防止雨水沖刷坡面的作用。

(4)排水種植槽。主要布設(shè)于路塹邊坡下側(cè)，將常規(guī)的道路矩形排水溝設(shè)計(jì)成高低溝壁結(jié)構(gòu)形式，排水溝外側(cè)(道路側(cè))溝壁高0.3～0.5 m，滿足道路及山體雨水排入，排水溝內(nèi)側(cè)(路塹側(cè))溝壁高在0.7～1.0 m，與路塹坡腳形成擋墻型種植槽，用于承接路塹坡面少量下泄泥沙、栽種林草植被，起到排水、攔截泥沙、穩(wěn)定坡腳、恢復(fù)植被的作用。

(5)截水溝。主要布設(shè)于路塹邊坡上部與山體結(jié)合部，一般采用梯形斷面土質(zhì)溝道，排水出口端布設(shè)混凝土沉沙(消能)池，用于攔截和導(dǎo)出山體雨水，防止沖刷坡面。

(6)掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)壁。主要布設(shè)于節(jié)理發(fā)育的石質(zhì)邊坡(路塹)，采取土釘(錨桿)、鋼絲網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合的方法，使破碎巖層成為一個穩(wěn)定的整體坡面。

(7)掛網(wǎng)噴播植草。主要布設(shè)于土石邊坡和土質(zhì)邊坡段，由于開挖和填筑邊坡坡度大，不利于客土附著坡面，需要在坡面掛設(shè)金屬網(wǎng)，防止噴播土層滑落，再通過噴射機(jī)械將混合了灌草植物種子的客土噴射到坡面，為植被生長提供基礎(chǔ)。

3.2 植被措施

基于風(fēng)電場所處區(qū)域環(huán)境調(diào)查，結(jié)合區(qū)域內(nèi)滬漢蓉高速公路山區(qū)段和金寨抽水蓄能電站工程的護(hù)坡植被生長情況和適應(yīng)性調(diào)查，篩選出適應(yīng)海拔800 m以上溫差、耐瘠薄、抗旱能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、牲畜適口性差的林草植被作為先鋒植物，采用喬、灌、草結(jié)合的植被措施，達(dá)到快速恢復(fù)邊坡和裸露地表植被覆蓋、改善地表環(huán)境的要求。后期通過自然修復(fù)，輔以人工栽種(補(bǔ)植和混播)當(dāng)?shù)卦脖唬鸩交謴?fù)為自然植被群落，再結(jié)合山地景觀恢復(fù)和生態(tài)旅游發(fā)展要求，對部分風(fēng)機(jī)平臺和道路配置花草樹木等。

根據(jù)環(huán)境調(diào)查結(jié)果和各治理部位的環(huán)境條件，針對不同的治理部位制定了不同的植被措施。其中，土石隔埂內(nèi)大多采用女貞、刺槐、多花木蘭、胡枝子、狗牙根等；排水種植槽內(nèi)大多采用多花木蘭、剛竹、箬竹、葛藤、爬山虎、五葉地錦等；在有生態(tài)景觀要求的土石隔埂和排水種植槽內(nèi)大多采用格桑花、波斯菊、紅葉石楠等；溜渣邊坡大多采用紫穗槐、多花木蘭、狗牙根等；對于坡度較緩的土質(zhì)基質(zhì)邊坡通常鋪設(shè)狗牙根草皮或播撒狗牙根草籽等；對于完整巖石基質(zhì)邊坡大多采用葛藤、爬山虎等垂懸類植被。

4 實(shí)施及效果評價

4.1 生態(tài)治理與修復(fù)工程實(shí)施

2017年7—12月，選擇了2座風(fēng)電場的7.64 km挖填道路和6個風(fēng)機(jī)平臺作為生態(tài)治理與修復(fù)工程的試驗(yàn)治理區(qū)，對14種不同治理部位進(jìn)行了分類配置生態(tài)治理與修復(fù)模式，共計(jì)治理溜渣邊坡32段、路塹段6.26 km、道路及風(fēng)機(jī)平臺邊坡3.22 km。通過試驗(yàn)治理，發(fā)現(xiàn)黑麥草、馬尼拉草、紫穗槐等植被易被當(dāng)?shù)厣诳惺常t葉李、楓樹等植被生長緩慢，濕地松的抗逆性差，因此這些植被不適用于此處生態(tài)治理與修復(fù)工程。在試驗(yàn)治理的基礎(chǔ)上，2018—2021年，按照先工程措施、后植被措施的施工時序，對2座風(fēng)電場開展了全面的生態(tài)治理與修復(fù)工程。

4.2 實(shí)施效果評價

在生態(tài)治理與修復(fù)工程實(shí)施期間，風(fēng)電場先后經(jīng)歷了2019年干旱年份(全年降水量962.5 mm)和2020年豐水年份(全年降水量2 226.6 mm，最大24 h降水量397.5 mm)的極端氣象年份。經(jīng)水土保持監(jiān)測單位統(tǒng)計(jì)，各類工程措施完好率達(dá)96%～98%，林草植被存活率達(dá)85%～95%，水土流失治理度、土壤流失控制比、林草植被恢復(fù)率、林草覆蓋率均達(dá)到了水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)要求；路塹和溜渣邊坡保持穩(wěn)定，經(jīng)過多次汛期，尤其是經(jīng)過2020年日降水量397.5 mm的強(qiáng)降水檢驗(yàn)，區(qū)域內(nèi)未發(fā)生水土流失危機(jī)事件，林草覆蓋率、生物量逐年增加。隨著生態(tài)景觀的逐年恢復(fù)，風(fēng)電場所在區(qū)域已成為當(dāng)?shù)芈糜蔚巧健⒂^湖、看云海的最佳觀景點(diǎn)，部分路段成為“金寨紅嶺公路”越野車愛好者的打卡地，基本實(shí)現(xiàn)“水土保持+N”的目標(biāo)。

5 建 議

由于地形因素影響，風(fēng)電場生態(tài)治理與修復(fù)工程的成本高、周期長。金寨縣2座風(fēng)電場的生態(tài)治理與修復(fù)工程前期土建投資約2 100萬元，后期治理與修復(fù)投資高達(dá)4 000多萬元，約為前期土建投資的2倍，生態(tài)治理與修復(fù)周期通常在3～5 a，植被自然恢復(fù)周期通常在5～8 a。因此建議，一是在大別山區(qū)海拔500 m以上的山地不宜新建風(fēng)電項(xiàng)目；二是新建風(fēng)電項(xiàng)目應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注施工連接道路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃道路走向，科學(xué)論證布設(shè)方案，盡量避免出現(xiàn)半挖半填道路；三是在風(fēng)電項(xiàng)目施工過程中，杜絕溜渣邊坡和高陡路塹的形成，道路及風(fēng)機(jī)平臺的開挖應(yīng)一次性開挖至穩(wěn)定坡面；四是項(xiàng)目主體工程設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)(方案)審查部門、建設(shè)和施工單位、監(jiān)管單位應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)相應(yīng)文件、制度的要求，加強(qiáng)全過程、全鏈條監(jiān)管，切實(shí)將風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的不利影響降至最低。

雖然風(fēng)電場的生態(tài)治理與修復(fù)取得了一定效果，但是由于目前缺乏廣泛而深入的理論研究以及系統(tǒng)化的施工技術(shù)規(guī)范，工程措施和植被措施的選擇還局限于現(xiàn)有的認(rèn)知范圍，下一步應(yīng)加強(qiáng)自然恢復(fù)效果、人工植被演替等方面的觀測和研究，進(jìn)一步擴(kuò)大生態(tài)治理與修復(fù)技術(shù)手段的選擇范圍。