“雙碳”背景下山區農業光伏電站項目水土流失防治措施探討

［關鍵詞］ 農業光伏電站；建設項目；水土流失；防治措施；碳匯；山區；貴州省

［摘 要］ 在全球碳中和加速推進的過程中，儲能技術的不斷創新已成為全球制造業必爭高地。貴州省大力發展光伏等新能源項目，推出了“光伏+農業”模式，逐漸打造出綠色能源技術與傳統農業融合發展的新業態。以普定縣雞場坡農業光伏電站項目為例，對項目建設水土流失特點、土壤流失量、水土保持措施設計及配置等進行了分析，結果表明：①項目建設對地表植被和原地貌破壞大，光伏設備安裝后影響原地貌保水保土功能，跡地恢復面積大、范圍廣、難度高；②經預測，項目建設可能產生的土壤流失總量為2 297.54 t，其中新增土壤流失量1 276.53 t，光伏陣列區新增量最多，為1 145.10 t，占總新增量的89.70%，光伏陣列區是項目水土流失重點防治區；③配置水土保持措施時，要強化“預防為主、保護優先”的水土保持理念、加強表土綜合利用規劃、注重項目施工管理、以生態為主，分區施策，因地制宜；④做好山區農業光伏電站項目水土流失防治工作，既可助力碳中和目標實現，又可促進當地生態、經濟、社會協同共進、融合發展。

［中圖分類號］ S157.2 "［文獻標識碼］ B "DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.10.009

［引用格式］ 楊梅，羅松平.“雙碳”背景下山區農業光伏電站項目水土流失防治措施探討：以普定縣雞場坡農業光伏電站項目為例［J］.中國水土保持，2024（10）：29-32.

2020年9月22日，我國在聯合國大會上宣布，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。然而我國是世界第一大碳排放國家，實現碳達峰、碳中和的首要問題是減排，核心問題是能源。2021年10月，國務院印發了《2030年前碳達峰行動方案》，明確指出要大力發展新能源，全面推進風電、太陽能發電大規模開發和高質量發展，堅持集中式與分布式并舉，加快建設風電和光伏發電基地；加快智能光伏產業創新升級和特色應用，創新“光伏+”模式，推進光伏發電多元布局。由此可見，貴州省大力發展光伏等新能源項目，既符合國家能源發展戰略，也是優化地方能源結構、促進當地經濟社會發展的重要舉措。但受限于貴州省獨特的喀斯特山區環境，農業光伏電站項目建設產生的水土流失風險和生態環境破壞問題也不容忽視。本研究以普定縣雞場坡農業光伏電站項目（以下簡稱“雞場坡光伏項目”）為例，對山區農業光伏電站項目建設水土流失特點、土壤流失量、水土保持措施設計及配置等進行分析，探索此類項目水土保持減蝕、減排路徑，以充分挖掘和提升水土保持碳匯潛力，在國家“雙碳”戰略中貢獻水土保持擔當，助力國家實現“雙碳”目標。

1 項目及項目區概況

雞場坡光伏項目位于貴州省安順市普定縣雞場坡鎮西南部，屬于典型的喀斯特山區農業光伏電站項目。雞場坡光伏項目共設置26個光伏方陣，裝機容量80 MW，配套建設1座110 kV升壓站；集電線路采用橋架結合的架空方式敷設，總長18.9 km；新建進站道路41 m、施工道路5.31 km、檢修道路3.22 km，改建道路3.27 km。項目占地面積為148.52 hm2，挖方68 933 m3，填方68 933 m3，無廢棄土石方。

項目區地理坐標26.351°N、105.553°E，屬揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋扭構造變形區，低中山地貌，多為山地地形。區內屬亞熱帶季風性濕潤氣候區，氣候溫和，冬無嚴寒，夏無酷暑，年均氣溫15.4 ℃，年均降水量1 311.9 mm，雨量充沛，雨季為5—10月，年均相對濕度85%，年均蒸發量1 051.0 mm，年均無霜期301 d，年均日照時數1 164.9 h。土壤類型以黃壤為主，土層厚0.1～0.8 m。植被區系屬亞熱帶常綠闊葉林帶。

2 水土流失特點

1）征占地面積大，對地表植被和原地貌破壞大。農業光伏電站項目建設征占地面積普遍較大，從幾十公頃到幾百公頃不等，若全部采用大開挖、臺階式整地方式建設，則對地表植被和原地貌破壞非常大，會造成嚴重的水土流失

［1］。項目光伏場區占地多為荒草地（巖石裸露面積達80%左右），石漠化較嚴重，一旦原地表植被被破壞，短時期內難以恢復原有生態功能。

2）光伏設備安裝后，影響原地貌保水保土功能。項目區屬長江流域烏江水系，在全國土壤侵蝕類型區劃中屬以水力侵蝕為主的西南巖溶區，容許土壤流失量為500 t/（km2·a）。項目區土壤侵蝕模數平均背景值為965 t/（km2·a），屬輕度侵蝕。光伏設備看似只有支架直接接觸地面，但大量的光伏板改變了原地貌的光照、水流等自然特征，一方面可能導致土壤固結，降低土壤的保水能力和生產力，另一方面可能產生新的土壤污染［1］。

3）跡地恢復面積大、范圍廣、難度高。項目區位于喀斯特石漠化山區，原生態環境脆弱，開展跡地恢復的難度較大，費用成本高，因此施工期間應盡可能控制擾動范圍，減少對地表的破壞，控制人為水土流失。

3 土壤流失量預測

3.1 預測方法

項目土壤流失量按下式預測：

W=∑2j=1∑ni=1FjiMjiTji（1）

式中：W為地表擾動時土壤流失量，單位t；i為預測單元，i=1，2，3，…，n；j為預測時段，施工期取值1，自然恢復期取值2；Fji為第j預測時段第i個預測單元的占地面積，單位km2；Mji為第j預測時段第i個預測單元的土壤侵蝕模數，單位t/（km2·a）；Tji為第j預測時段第i個預測單元的預測時段長度（擾動時長），單位a。

3.2 預測結果

雞場坡光伏項目區主要由光伏陣列區、升壓站區、集電線路區、連接道路區和施工營地區組成，由此劃分為5個水土流失防治分區，各分區占地面積和擾動地表面積見表1。由表1可知，光伏場區占地面積最大，為142.58 hm2，占總占地面積的96.00%；其擾動面積也最大，為35.65 hm2，占總擾動面積的85.72%。項目開挖土石方68 933 m3，其中開挖表土930 m3，一般土方14 546 m3、石方53 457 m3，全部回填利用。

依據式（1）計算，各預測單元（防治分區）土壤流失量見表2。由表2可知，項目建設期（包括施工期和自然恢復期）可能產生的土壤流失總量為2 297.54 t，其中新增土壤流失量1 276.53 t，占總量的55.56%。從各防治分區來看，整個項目建設期光伏陣列區新增水土流失量最多，為1 145.10 t，占總新增量的89.70%；其次是連接道路區，新增水土流失量116.04 t，占總增量的9.09%。因此，光伏陣列區是項目水土流失重點防治區，連接道路區也需做好水土流失防護。

4 水土保持措施設計

4.1 設計原則

項目建設中雖動用土石方總量不多，但項目占地面積大，擾動區域點多面廣，土石開挖、各種材料運輸和堆存、集電線路埋設及道路新（改）建等活動都極易產生水土流失。因此，在進行水土保持措施設計時，應遵循以下原則：

1）強化“預防為主、保護優先”的水土保持理念。貴州屬于山區省份，地形起伏較大，工程建設的施工條件普遍較差，特別是農業光伏電站項目，大多數布設在較為偏遠的農村地區，項目占地面積較大，工程建設對地表擾動范圍廣，地表植被一旦被破壞就難以自然恢復。這就要求項目在主體設計階段，要深入貫徹“預防為主、保護優先”的水土保持理念，優先選擇對地表破壞擾動小的施工工藝和建設方式。如：采用小型機械鉆孔、高低腿支架、柔性支架等方式安裝光伏板，避免臺階式大規模整地；集電線路的布設采用橋架敷設或與道路共同埋設的方式，以減少地表擾動；充分利用原有道路和光伏陣列區內部便道，以避免新建道路。

2）加強表土綜合利用規劃。表土是珍貴的自然資源，特別是在西南山區，土層較為瘠薄，一旦被破壞，基本上就沒有可替代的。目前貴州省內絕大部分新能源項目為農業光伏項目，在實現光伏發電的同時，保護好光伏陣列區內的表土資源是一項重點工作。對可剝離表土區要做到“應剝盡剝”，光伏陣列區可不集中剝離表土，就近分散剝離和回覆使用；其他區域表土可集中剝離、堆放和利用。另外，建設單位應按照水土保持方案要求，把表土資源的保護和利用列入合同約定。

3）注重項目施工管理。在施工組織設計中需明確施工土石方調配要求及水土保持要求，合理安排施工進度、施工工藝和時序。施工單位應在指定的地點、范圍開展施工，光伏陣列區要注意對地表植被和表土的保護，清表時不能清除植物根系，并采用苫蓋等措施保護地表；新建道路區要嚴格控制在施工紅線范圍內，嚴禁亂挖亂棄，重點做好下邊坡的攔擋，可采取砌石、彩鋼樁、竹串片板等攔擋方式，避免順坡溜渣。

4）以生態為主。山區農業光伏電站項目區自然地貌復雜多樣，項目建設時除了影響主體工程安全的區域，其余區域應以綠色工程、生態工程、低碳工程為主；植物措施以草灌為主，有條件的區域可采取喬灌草搭配的方式，同時做好生態防護，以形成立體的水土流失防治措施體系；樹草種宜選擇當地的鄉土樹草種，盡可能恢復原有的生態環境。

4.2 措施配置

按照《生產建設項目水土流失防治標準》（GB/T 50434—2018），雞場坡光伏項目水土流失防治標準執行西南巖溶區一級標準。結合項目區地質地理條件、水土流失狀況及工程建設特點，分區施策，因地制宜為各防治分區配置水土保持措施（見表3），以合理控制項目建設引起的水土流失，減少項目建設對區域生態環境產生的影響。

1）光伏陣列區。該區占地面積142.71 hm2，水土流失防治重點是做好預防保護，盡量減少施工擾動及優化施工工藝等。在山坡安裝光伏陣列時，采用小型機械或人工方式打鉆孔，避免對場地進行全面開挖和平整；陣列基礎采用直徑300 mm的鋼筋混凝土灌注樁基礎，結合無人機運送施工材料，可減少項目建設對原地表的擾動。光伏陣列區水土保持措施布置：①根據地形地貌和上游匯水情況，沿該區上游和原匯流溝道設置截排水溝134 m；②施工結束后，在打孔樁附近、材料堆放區域和運輸區域就地翻松、平整、改良土壤，共整治土地23.32 hm2；③在擾動區域撒播綠肥草種23.32 hm2，以恢復地表植被，并為后期光伏板下農業項目開展創造良好的種植條件。

2）升壓站區。該區占地面積0.46 hm2，占地面積不大且施工簡單，產生的水土流失較少，采取的水土保持措施為：①施工前剝離表土0.12 hm2，集中堆存和臨時苫蓋；②在周邊和區內設置截排水溝、排水管200 m，設置雨水檢查井10座；③對開挖或填方邊坡進行綜合防護，綜合護坡783 m2；④施工結束后土地整治，回覆表土，植樹種草，綠化美化。

3）集電線路區。該區占地面積0.12 hm2，集電線路采用橋架結合的架空方式敷設，其水土流失防治重點是做好施工過程的土石方管理，防止亂挖亂棄；施工結束后對施工跡地進行土地整治，就地翻松和平整土壤，按原土地利用類型恢復植被。該區綜合治理面積約0.03 hm2。

4）連接道路區。該區占地面積5.05 hm2，水土流失防治重點是施工過程中的土石方管理和邊坡防護。其水土保持措施布置：①施工中做好下邊坡臨時攔擋，設置各類臨時攔擋約200 m，以防止順坡溜渣；②沿道路內側和邊坡上沿設置截排水溝7 029 m、坡腳擋墻926 m，同時配套排水涵管、沉沙池；③在高陡邊坡區域設置種植槽，種植攀緣植物，綜合防護面積約0.30 hm2；④臨時堆土處、開挖邊坡采取臨時苫蓋措施，以減少揚塵和雨水沖刷。

5）施工營地區。該區占地面積小，為0.18 hm2，主要用于材料臨時堆放，新增水土流失量較小。其水土保持措施布置：①施工前剝離表土，集中堆存和臨時苫蓋；②在營地周邊布置臨時排水溝和攔擋措施；③施工結束后，對施工跡地進行土地整治，就地翻松和平整土壤，回覆表土，并按原土地利用類型恢復植被。該區綜合治理面積約0.18 hm2。

5 結束語

實現“雙碳”目標的關鍵是有效進行碳減排［2］。在全球碳中和加速推進的過程中，儲能技術的不斷創新已成為全球制造業必爭高地。隨著光伏產業從平原地帶轉向光照資源更豐富的山地，貴州省加大了推動光伏電站項目建設的力度，推出了“光伏+農業”模式，探索了“農光互補”產業應用的途徑，逐漸打造出綠色能源技術與傳統農業融合發展的新業態。因此，做好山區農業光伏電站項目水土流失防治工作，既可讓水土保持措施充分發揮保碳、減排、增匯的碳匯作用，助力碳中和目標實現，又可減少工程建設對當地農業生產及生態環境造成的負面影響，促進當地生態、經濟、社會協同共進，融合發展。

［參考文獻］

［1］ 黃志軍.山地光伏發電項目的水土治理防治措施［J］.中國高新科技，2023（18）：145-147.

［2］ 何李麗，張恒.“雙碳”目標下我國能源轉型路徑［J］.上海節能，2023（9）：1285-1294.

收稿日期： 2024-06-22

基金項目： 貴州省水利科技經費項目（KT202331）

第一作者： 楊梅（1988—），女，貴州貴陽人，工程師，學士，主要從事水土保持監測、規劃、設計等工作。

通信作者： 羅松平（1983—），女，貴州銅仁人，高級工程師，博士，主要從事水土保持與生態修復等工作。

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（責任編輯 張緒蘭）