史彥林，賈洪紀(jì)，張 利，單洪偉，嚴(yán)爾梅，鞠 偉，周 寧

(黑龍江省水土保持科學(xué)研究所，黑龍江 賓縣 150400)

由于常規(guī)能源開發(fā)利用對環(huán)境的嚴(yán)重污染及其引發(fā)的生態(tài)問題，加上頻繁爆發(fā)的能源危機(jī)，使得眾多國家都在積極發(fā)展新型能源，以滿足日益增長的能源需求，同時(shí)改善生態(tài)環(huán)境[1]。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到各國的重視，我國的風(fēng)力資源豐富，可開發(fā)利用的陸地風(fēng)能儲(chǔ)量為2.5億 k W[2]，具有規(guī)?；_發(fā)條件，發(fā)展前景廣闊。截至 2009年年底，我國風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá) 2268萬k W，并以每年翻倍的速度迅速增長。風(fēng)能的利用對改善區(qū)域經(jīng)濟(jì)狀況、發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)具有重要意義，但與此同時(shí)，在風(fēng)電場建設(shè)過程中，風(fēng)機(jī)及箱變基礎(chǔ)開挖、吊裝場地平整、運(yùn)輸?shù)缆吠谔钍┕?、電纜敷設(shè)、臨時(shí)堆土等，都會(huì)不可避免地?cái)_動(dòng)原地貌、損壞植被，加劇或誘發(fā)水土流失。筆者結(jié)合風(fēng)電場工程水土保持方案編制和驗(yàn)收技術(shù)評(píng)估工作實(shí)踐，以黑龍江省10個(gè)已建山區(qū)風(fēng)電場為例，探討黑龍江省山區(qū)風(fēng)電場工程水土流失特點(diǎn)及防治措施。

1 風(fēng)電場工程建設(shè)及其水土流失特點(diǎn)

1.1 植被破壞點(diǎn)多面廣、恢復(fù)難度大

山區(qū)風(fēng)電場占地主要以林地和草地為主，盡管每個(gè)風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)施工破壞植被的面積不大，但一座風(fēng)電場一般有風(fēng)機(jī)33臺(tái)或 58臺(tái)，甚至更多，且風(fēng)機(jī)間通過道路系統(tǒng)連接，道路系統(tǒng)施工也會(huì)造成植被的破壞，因此風(fēng)電場的植被破壞呈現(xiàn)出點(diǎn)多面廣的特征。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，富錦烏爾古力山、伊春大白山等10個(gè)風(fēng)電場總占地面積 458.01hm2，其中林地、草地面積346.53hm2。黑龍江省山區(qū)風(fēng)電場工程多處于東北黑土區(qū)范圍內(nèi)，土壤以黑土為主，但是山區(qū)風(fēng)電場建設(shè)區(qū)域一般海拔相對較高，土壤貧瘠，表土層薄，厚度只有10～20cm，若在施工過程中不注重表土保護(hù)，則后期植被恢復(fù)難度較大。

1.2 施工作業(yè)面分散、擾動(dòng)強(qiáng)度差異顯著

風(fēng)電場施工作業(yè)面分散，各區(qū)域水土流失強(qiáng)度差異較大。采用類比分析的方法，對風(fēng)電場各建設(shè)區(qū)域的土壤侵蝕狀況進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果為:黑龍江省的10個(gè)山區(qū)風(fēng)電場水土流失總量為30217 t，其中運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)擾動(dòng)面積最大，土壤侵蝕強(qiáng)度和流失量也最大，流失量占總流失量的 53%，風(fēng)電機(jī)組區(qū)流失量占總流失量的 20%，輸電線路區(qū)占總流失量的 24%，施工生產(chǎn)生活區(qū)和升壓站區(qū)水土流失輕微，流失量分別占總流失量的 2%和1%。

在調(diào)查的10個(gè)風(fēng)電場中，運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)水土流失量占總流失量比例的最小值為34%(尚志平頂山風(fēng)電場)，最大值為82%(樺南長壽山風(fēng)電場)，平均值為53%，見表1。運(yùn)輸?shù)缆芬话銓?8～10m，后期多改為永久性檢修道路，由于施工時(shí)間短，產(chǎn)生水土流失的主要環(huán)節(jié)為路基土石方挖填環(huán)節(jié)，因此應(yīng)將此環(huán)節(jié)作為水土流失防治的重點(diǎn)，并有針對性地布設(shè)防治措施。

表1 運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)水土流失量

1.3 建設(shè)周期短

風(fēng)電場的建設(shè)周期一般為8～12個(gè)月，土建期為6個(gè)月左右，相對于煤礦、鐵礦、火電、公路等其他開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)周期較短。在風(fēng)電場工程建設(shè)期內(nèi)因施工建設(shè)活動(dòng)等干擾會(huì)造成水土資源的破壞和損失及土地生產(chǎn)力的下降;在自然恢復(fù)期，松散裸露面逐漸穩(wěn)定，植被自然恢復(fù)，地表抗蝕抗沖能力逐漸增強(qiáng)，水土流失逐漸減弱。因此，水土流失的重點(diǎn)時(shí)段為施工建設(shè)期。

1.4 風(fēng)力、水力侵蝕共存

經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，富錦烏爾古力山、伊春大白山等10個(gè)風(fēng)電場多年平均風(fēng)速在3.5m/s以上，年有效風(fēng)速時(shí)數(shù)在 6000h以上。在春秋季，工程建設(shè)形成大面積裸露面和臨時(shí)堆土，在頻繁而強(qiáng)勁的大風(fēng)作用下將造成揚(yáng)塵，產(chǎn)生水土流失;在雨季，降水形成地表徑流，沖刷裸露坡面或臨時(shí)堆土，也將形成水土流失，特別是棄渣及清理的表土，若防護(hù)不當(dāng)則極易隨著地表徑流而流失。

1.5 點(diǎn)、線、面侵蝕并存

風(fēng)電場工程建設(shè)水土流失具有點(diǎn)、線、面侵蝕并存的特點(diǎn)。點(diǎn)狀侵蝕集中于風(fēng)電機(jī)組區(qū)，風(fēng)電機(jī)組、箱式變電站基礎(chǔ)開挖、回填，將擾動(dòng)原地貌，破壞地表植被，改變土層結(jié)構(gòu);吊裝場地碾壓、占用土地資源，均產(chǎn)生水土流失，特別是臨時(shí)土石方的堆放，為水土流失提供了物源。面狀侵蝕集中于施工生產(chǎn)生活區(qū)、升壓站區(qū)，機(jī)械碾壓、施工材料堆放等均擾動(dòng)原地貌、損壞地表植被。線狀侵蝕則發(fā)生于運(yùn)輸?shù)缆泛洼旊娋€路區(qū)，山區(qū)風(fēng)電場運(yùn)輸?shù)缆肪€路較長，地形起伏大，需要采取削高填低的土方開挖和填筑措施，這些施工活動(dòng)會(huì)擾動(dòng)原地貌，破壞地表植被，造成水土流失。

2 水土流失防治分區(qū)及防治措施

根據(jù)主體工程布局、施工布置及時(shí)序，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地形地貌、水土流失特點(diǎn)，將黑龍江省山區(qū)風(fēng)電場工程劃分為風(fēng)電機(jī)組區(qū)、輸電線路區(qū)、升壓站區(qū)、運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)和施工生產(chǎn)生活區(qū) 5個(gè)水土流失防治分區(qū)，將運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)和各區(qū)域臨時(shí)堆土場作為防治的重點(diǎn)。根據(jù)水土流失防治分區(qū)、水土流失預(yù)測結(jié)果等，將水土保持工程措施、植物措施、臨時(shí)措施有機(jī)結(jié)合，因地制宜地采取攔擋、護(hù)坡、排水、土地整治、綠化等各項(xiàng)水土流失防治措施，形成點(diǎn)、線、面結(jié)合的水土保持措施防治體系，實(shí)現(xiàn)良好的水土保持防治效果。水土流失防治措施體系見表 2。

表2 風(fēng)電場工程水土流失防治措施體系

2.1 風(fēng)電機(jī)組區(qū)

(1)工程措施。在施工前清理場地表面雜物后，對風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)占地范圍內(nèi)的表土進(jìn)行剝離，堆放于吊裝場地，待施工結(jié)束后用于植被恢復(fù)。

(2)植物措施。土建結(jié)束后，需對臨時(shí)用地進(jìn)行全面整治，回覆剝離的表層土，恢復(fù)原地類。風(fēng)電機(jī)組區(qū)的植被恢復(fù)應(yīng)以種草為主，也可適當(dāng)栽植灌木，可選擇耐寒耐旱、容易適應(yīng)貧瘠土壤的草木樨、羊草、野牛草，紫穗槐、丁香、胡枝子等。

(3)臨時(shí)措施。剝離的表土和回填土方，集中堆放于吊裝場地，在堆土場四周設(shè)置裝土草袋防護(hù)圍堰，表面用苫布防護(hù)，防止水土流失。

(4)基礎(chǔ)余土余渣處置。風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)施工時(shí)，由于混凝土占據(jù)基坑，故而基坑回填后會(huì)產(chǎn)生一定量的余土，每個(gè)風(fēng)機(jī)區(qū)約300m3，若單獨(dú)設(shè)棄渣場堆放余土，則不僅增加資金投入，而且會(huì)產(chǎn)生更大的水土流失，因此建議把基礎(chǔ)開挖回填剩余棄方平整至吊裝場地，或調(diào)運(yùn)至運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)合理利用。

2.2 輸電線路區(qū)

輸電線路區(qū)土石方挖填基本平衡，擾動(dòng)地表面積不大但較分散。在輸電線路塔架、混凝土線桿埋設(shè)、電纜溝挖填施工過程中，應(yīng)對挖方臨時(shí)堆土表面用苫布進(jìn)行防護(hù)，并在土堆的坡角處用裝土草袋進(jìn)行攔擋防護(hù)。在輸電線路區(qū)塔架架設(shè)完成后，翻松表土層恢復(fù)原有地表狀態(tài)，在臨時(shí)占地為林地、草地的區(qū)域栽植灌草進(jìn)行防護(hù)，耕地區(qū)域經(jīng)全面整地后恢復(fù)耕地。

2.3 升壓站區(qū)

(1)工程措施。施工前剝離表土并集中堆放。在升壓站圍墻外坡面設(shè)截水溝，以防止外部的雨水流入站區(qū)內(nèi)。站內(nèi)雨水經(jīng)集水井收集后，利用主干道路排水溝或排水管排至站外，排水溝可采用漿砌片石襯砌或混凝土抹面。

(2)植物措施。升壓站建成后站內(nèi)道路及廣場要全部硬化，以防止裸露空地水土流失。建設(shè)過程中所形成的裸露地及道路管線架設(shè)等工程區(qū)需進(jìn)行綠化，站內(nèi)綠化以保持水土、增加林草覆蓋為原則，灌、草相結(jié)合，花、形、色兼?zhèn)?，以營造出生動(dòng)活潑的觀賞空間及視覺效果。

(3)臨時(shí)措施。升壓站一般建在地勢平坦地段，土石方挖填基本平衡。在基礎(chǔ)開挖前剝離的表土應(yīng)集中堆放于升壓站內(nèi)一角，待升壓站施工結(jié)束回覆表土進(jìn)行站區(qū)綠化。在表土堆放區(qū)的周圍用裝土草袋筑坎進(jìn)行臨時(shí)攔擋，為防止大風(fēng)揚(yáng)塵，表面還需用苫布進(jìn)行防護(hù)。

2.4 運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)

(1)工程措施。施工前剝離表土并集中堆放。在運(yùn)輸?shù)缆仿坊鶅蓚?cè)設(shè)土質(zhì)截排水溝，可根據(jù)匯流面積確定排水溝斷面尺寸。沿道路走向在低洼處和填、挖方量較大的路段設(shè)急流槽，急流槽下方設(shè)消力池，消力池接排水溝。這樣布設(shè)有利于雨水沿自然坡度排到道路兩側(cè)的溝道中，避免雨水對路基及邊坡產(chǎn)生沖刷。

(2)植物措施。在路基兩側(cè)營造喬木防護(hù)林帶，可選擇小葉楊、樟子松等。在地形起伏較大的地段，由于開挖土石方量較大，會(huì)形成路塹、路基邊坡，故而可采用灌草結(jié)合的方式進(jìn)行防護(hù)，灌木可選擇紫穗槐、胡枝子、沙棘等，草本可選擇野牛草等。

(3)臨時(shí)措施。將剝離的表土集中堆放，在堆土場四周設(shè)置填裝土草袋防護(hù)圍堰，表面用苫布進(jìn)行防護(hù)，防止流失。

2.5 施工生產(chǎn)生活區(qū)

(1)工程措施。使用前先對施工生產(chǎn)生活區(qū)進(jìn)行表土清理，待施工結(jié)束回覆表土，用于植被恢復(fù)。

(2)植物措施。整治后在原占地類型為荒草地、林地的區(qū)域栽植喬灌草以恢復(fù)植被。本著適地適樹的原則選擇喬、灌、草種，喬木可選用小葉楊、樟子松、落葉松等，株行距1.5m×1.5m;灌木選用紫穗槐、胡枝子，株行距0.5m×0.5m;草本選用羊草、野牛草等。對原占地類型為耕地的經(jīng)全面整地后恢復(fù)耕地。

(3)臨時(shí)措施。施工建設(shè)期，在施工生產(chǎn)生活區(qū)周圍設(shè)計(jì)臨時(shí)土質(zhì)排水溝，減少因降雨徑流對場地的沖刷，在排水溝末端設(shè)沉沙池。

3 結(jié) 論

黑龍江省山區(qū)風(fēng)電場工程建設(shè)周期短、擾動(dòng)強(qiáng)度差異顯著、植被破壞點(diǎn)多面廣、植被恢復(fù)難度大，具有點(diǎn)線面侵蝕并存、風(fēng)蝕與水蝕共存的水土流失特點(diǎn)，其中產(chǎn)生水土流失的主要區(qū)域是運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)，是水土流失防治和監(jiān)測的重點(diǎn)部位。施工中，將風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)開挖回填的剩余土方平整于吊裝場地，或調(diào)運(yùn)至運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)，用于路基邊坡護(hù)坡;不設(shè)永久棄渣場、減少征地，既可有效防止因棄渣堆放破壞植被，減少水土流失，又可節(jié)約建設(shè)資金。黑龍江省山區(qū)風(fēng)電場工程建設(shè)區(qū)域表土層薄，土壤貧瘠，施工過程中充分注重表土保護(hù)是恢復(fù)植被的關(guān)鍵。

[1]楊丹青，張峰，武文一.風(fēng)電場工程項(xiàng)目水土保持措施配置研究[J].水土保持通報(bào)，2008，28(4):116-120.

[2]施鵬飛.從世界發(fā)展趨勢展望我國風(fēng)力發(fā)電前景[J].中國電力，2007，36(9):54-62.