羅衛(wèi)東，雷 江，郭志敏

(成都蜀峰環(huán)境科技有限公司,四川 成都 610041)

1 引言

當(dāng)前，為應(yīng)對全球化石燃料加速枯竭的能源危機(jī)和日益高漲的能源需求，世界各國正大力推動(dòng)可再生能源的快速發(fā)展，太陽能便是一種豐富的可再生清潔能源[1]。青藏高原是西藏的主體，日輻射量高、日照時(shí)數(shù)長，開發(fā)太陽能清潔能源具有獨(dú)特優(yōu)勢。目前，西藏已建設(shè)光伏發(fā)電站14座，按照裝機(jī)容量所發(fā)電的環(huán)境效益來看，每年減少21萬t標(biāo)煤消耗、減排55萬t二氧化碳、2426 t二氧化氮、2333 t二氧化硫，由此可見建設(shè)光伏電站對遏制全球氣候變暖、保護(hù)西藏生態(tài)環(huán)境具有重大意義[2]。

西藏是國家重要的生態(tài)安全屏障，自然環(huán)境極為獨(dú)特又敏感脆弱，光伏電站建設(shè)將不可避免地改變項(xiàng)目區(qū)原有地形地貌，毀損植被，造成嚴(yán)重水土流失[3～5]。因此，必須因地制宜采取系列水土保持措施加以防治，最大限度減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。本文以藏北高寒區(qū)的尼瑪縣22MWp光伏電站建設(shè)項(xiàng)目為例，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)自然環(huán)境特征、工程建設(shè)特點(diǎn)，簡要分析了光伏電站建設(shè)過程中主要的水土保持問題、水土流失防治措施配置，以期為藏北高寒區(qū)類似生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持工作開展提供參考。

2 項(xiàng)目區(qū)及項(xiàng)目概況

2.1 項(xiàng)目區(qū)概況

尼瑪縣22MWp光伏電站建設(shè)項(xiàng)目位于西藏自治區(qū)中北部、那曲地區(qū)尼瑪縣縣城北側(cè)約4 km處。項(xiàng)目區(qū)地貌屬高原湖盆地貌，場址海拔4512～4515 m，地形較平坦；氣候?yàn)楦咴瓉喓畮О敫珊导撅L(fēng)型氣候，年日照時(shí)數(shù)3160 h，年均氣溫-4 ℃，年無霜期90 d左右，年均降水量150 mm(主要集中在7～8月)，年蒸發(fā)量2273.6 mm，年均大風(fēng)日數(shù)200 d，年均風(fēng)速4.4 m/s，最大風(fēng)速21 m/s(主要發(fā)生在1～6月)；土壤為高山草原土，植被以高山草原植被為主，蓋度低于40%。項(xiàng)目區(qū)屬于西藏自治區(qū)人民政府公告的水土流失重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)，水土流失以凍融侵蝕為主，伴有風(fēng)力侵蝕，土壤侵蝕模數(shù)背景值為2500 t/km2·年。

2.2 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目總裝機(jī)容量22 MWp，采用265 Wp多晶硅太陽能電池發(fā)電，發(fā)出的直流電經(jīng)逆變器和交流匯流箱變流升壓為10 kV交流電，經(jīng)48 MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)存，再通過10 kV輸電線路向尼瑪縣城供電。本項(xiàng)目由光伏陣列區(qū)工程、控制管理區(qū)工程、輸電線路工程和道路工程所組成，總占地面積43.36 hm2，占地類型為草地和其他土地；工程建設(shè)土石總挖方量2.20萬m3，總填方量2.20萬m3，工程建設(shè)不產(chǎn)生棄方。

3 光伏電站建設(shè)中主要的水土保持問題

在光伏電站建設(shè)過程中，場地開挖填筑、臨時(shí)堆土堆置、建筑材料堆放及機(jī)械碾壓等施工活動(dòng)，破壞了項(xiàng)目區(qū)原穩(wěn)定地貌和植被，擾動(dòng)了土體結(jié)構(gòu)，降低了土壤抗蝕能力，在大風(fēng)、降水作用下必將產(chǎn)生新的水土流失。在藏北高寒區(qū)光伏電站建設(shè)中存在的主要水土保持問題如下。

3.1 水土流失時(shí)間較集中，以風(fēng)力侵蝕為主

光伏電站建設(shè)期比較于其他生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目相對較短，土建施工期較為集中。本項(xiàng)目建設(shè)周期6個(gè)月，其中土建工期4個(gè)月，而由于受特殊的氣候條件限制，在藏北高寒區(qū)適宜土建施工的時(shí)間短，主要集中在5～8月，在這段施工期5～6月為大風(fēng)期、7～8月為降雨集中期，因此，引起土壤侵蝕的外營力與土建施工同期，水土流失時(shí)間主要集中在5～8月。

從本項(xiàng)目土建施工不同時(shí)段的水土流失來看，施工前半期(5～6月)工程建設(shè)一是破壞了大面積地表結(jié)皮和植被，導(dǎo)致大面積地表疏松裸露，二是產(chǎn)生了大量臨時(shí)松散堆土，由于藏北高寒區(qū)土壤以粉砂質(zhì)為主，加之蒸發(fā)量大，土體干燥，因此，在同期大風(fēng)作用下極易產(chǎn)生風(fēng)力侵蝕，水土流失量約占施工期新增水土流失總量的72%。而在施工后半期(7～8月)隨著光伏電站建構(gòu)筑物建設(shè)、地面硬化及臨時(shí)堆土回填，裸露地表面積和臨時(shí)堆土量減少，盡管這段時(shí)期為藏北高寒區(qū)的降雨集中期，但降雨量少，且雨前土壤含水量低，因此降雨不易形成地表徑流，由其引起的水力侵蝕以濺蝕、面蝕為主，水土流失量比施工前半期少，約占施工期新增水土流失總量的28%。

3.2 不同工程建設(shè)區(qū)水土流失程度各異

根據(jù)本項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)，光伏陣列區(qū)工程施工擾動(dòng)區(qū)域主要為支架基礎(chǔ)開挖區(qū)，施工中支架基礎(chǔ)采用鋼螺旋樁基礎(chǔ)架設(shè)方式，因此施工僅對占地區(qū)地表局部擾動(dòng)，施工擾動(dòng)面積約為光伏陣列區(qū)占地面積的20%，但從整個(gè)項(xiàng)目來看，光伏陣列區(qū)占地面積最大(占90%)，因此其施工擾動(dòng)面積也最大(占66%)，水土流失量大?？刂乒芾韰^(qū)、輸電線路、道路工程施工雖對各自占地區(qū)全地表擾動(dòng)，破壞程度大，但在整個(gè)項(xiàng)目中占地比例小，因此水土流失量相對較小。通過預(yù)測分析項(xiàng)目水土流失量，施工期光伏陣列區(qū)、控制管理區(qū)、輸電線路和道路工程區(qū)新增水土流失量分別占新增水土流失總量的66%、26%、3%、5%[6]。

3.3 工程建設(shè)對原生植被影響大，生態(tài)環(huán)境修復(fù)難度大

本項(xiàng)目建設(shè)施工將不可避免地破壞原有草地植被。在光伏陣列組裝完成后，盡管施工對電池板下原有植被直接毀損程度小，但電池板一是遮擋了光照，二是阻擋了降雨，改變了電池板下原有植被的生長環(huán)境，其正常生長必定受到抑制，當(dāng)該區(qū)域植被覆蓋度逐漸降低后，在大風(fēng)作用下極易產(chǎn)生水土流失。在控制管理區(qū)、輸電線路和道路工程施工中，幾乎對占地區(qū)全地表擾動(dòng)，植被將遭到嚴(yán)重破壞，由于后期建構(gòu)筑物建設(shè)、地表硬化和表土的流失，部分區(qū)域的植被將被永久破壞。本項(xiàng)目區(qū)地處羌塘高原腹地，降雨少、蒸發(fā)大、氣溫低、多大風(fēng)，土壤貧瘠且表土薄，因此在水土流失治理中植被生長存活的立地條件差，脆弱的生態(tài)環(huán)境一旦破壞將很難修復(fù)。

4 光伏電站建設(shè)中的水土流失防治措施

4.1 水土流失防治措施配置

針對藏北高寒區(qū)自然環(huán)境特征、光伏電站建設(shè)中存在的主要水土保持問題，在工程施工前，按需剝離擾動(dòng)區(qū)域表土，集中堆放并采用編織布苫蓋，以備后期綠化覆土所需；針對場地平整、基礎(chǔ)開挖區(qū)域的草皮實(shí)施剝離并臨時(shí)集中養(yǎng)護(hù)，對施工便道、施工生產(chǎn)場地等臨時(shí)占地區(qū)的草皮采用鐵皮或棕墊隔離防護(hù)。工程施工過程中，在場地平整、基礎(chǔ)開挖產(chǎn)生的臨時(shí)堆土表面布置編織布苫蓋；在道路路基挖方邊坡坡腳布設(shè)土質(zhì)排水溝，并及時(shí)將剝離草皮移植在排水溝中；同時(shí)，為減少施工揚(yáng)塵，利用灑水車對施工區(qū)域?qū)嵤⑺祲m，為限制施工擾動(dòng)范圍，在施工區(qū)范圍沿線布置鐵絲圍欄。施工結(jié)束后，在控制管理區(qū)綜合樓周邊區(qū)域?qū)嵤└餐疗秸⑷霾シN草，對箱變基礎(chǔ)、儲(chǔ)能電氣設(shè)備周邊的松散裸露地表布置土地平整、礫石壓蓋，對集電線路直埋溝填土區(qū)、輸電線路桿基周邊施工擾動(dòng)區(qū)以及各工程區(qū)中的臨時(shí)堆土區(qū)采用平整壓實(shí)進(jìn)行土地整治。

4.2 水土流失防治措施

4.2.1 工程措施

(1)表土剝離。藏北高寒區(qū)土壤瘠薄，表土資源極其珍貴，在場地平整開挖前將工程占地區(qū)內(nèi)的表土剝離并用于后期植被恢復(fù)是非常必要的。根據(jù)光伏電站建設(shè)特點(diǎn)，施工結(jié)束后需要回覆表土的區(qū)域主要是控制管理區(qū)綜合樓四周綠化區(qū)域。為防止多余表土堆放產(chǎn)生嚴(yán)重水土流失，表土剝離嚴(yán)格遵循“用多少，剝離多少”的原則，僅對原地表土層較厚的部位進(jìn)行表土剝離并集中臨時(shí)堆放在施工生產(chǎn)場地內(nèi)，表土堆放邊坡控制在1∶1.5，頂面坡度小于1%并進(jìn)行壓實(shí)處理，堆放高度小于2.5 m。

(2)草皮剝離。藏北高寒區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，原有草地植被一旦破壞后恢復(fù)極其困難，在場地平整開挖前將工程占地區(qū)內(nèi)的草皮剝離移植尤為重要。在本項(xiàng)目占地范圍內(nèi)具有一定數(shù)量的成片草甸植被，生長良好，適宜進(jìn)行草皮剝離和移植。為避免草皮剝離時(shí)其根系被破壞而無法利用，采用人工稿鍬進(jìn)行剝離，切塊尺寸長40 cm、寬30 cm、厚20 cm。草皮剝離時(shí)應(yīng)連同根部土壤一并剝離，盡量保證切割邊緣的平整；草皮剝離和運(yùn)輸過程中，要避免根部土壤脫落，要對草皮下的薄層腐殖土集中堆放，用于后期草皮移植的覆土需要。

(3)排水溝。藏北高寒區(qū)降雨量少但降雨集中，為減少降雨對道路的沖刷，同時(shí)為保證剝離草皮的存活提供適宜生長環(huán)境，在道路路基挖方邊坡坡腳布設(shè)土質(zhì)排水溝，并將剝離草皮回鋪在排水溝溝底、溝壁上。排水溝為梯形斷面，底寬0.7 m，深0.3 m，邊坡1∶1，溝底縱坡不小于1.5%，排水溝出口與自然溝道順接。

(4)礫石壓蓋。藏北高寒區(qū)大風(fēng)日數(shù)多，風(fēng)蝕嚴(yán)重，加之植被恢復(fù)困難，因此結(jié)合光伏電站建設(shè)特點(diǎn)，在箱變基礎(chǔ)、儲(chǔ)能電氣設(shè)備周邊的松散裸露地表布置礫石壓蓋，以減少和控制場內(nèi)風(fēng)蝕。碎石鋪蓋厚度不小于6 cm，碎石粒徑不大于3 cm，鋪蓋碎石前平整壓實(shí)地表。

(5)土地整治。土建施工結(jié)束后，在控制管理區(qū)綜合樓四周需綠化的區(qū)域平整地表、回覆剝離表土(覆土厚0.15 m以上)，為撒播種草創(chuàng)造良好立地條件。在集電線路直埋溝填土區(qū)、輸電線路桿基周邊施工擾動(dòng)區(qū)、以及各工程區(qū)中的臨時(shí)堆土區(qū)采用平整壓實(shí)進(jìn)行土地整治，防治風(fēng)蝕。

4.2.2 植物措施

(1)撒播種草。為提高項(xiàng)目區(qū)植被覆蓋率，施工結(jié)束后在控制管理區(qū)綜合樓周邊區(qū)域撒播種草恢復(fù)植被。草種選擇“適地適草”，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)氣候特點(diǎn)和施工跡地的立地條件，本項(xiàng)目選擇高山蒿草和紫花針茅作為植被恢復(fù)草種。撒播種草之前疏松平整地表，松土厚度15 cm左右；于春季土溫穩(wěn)定通過3 ℃以上撒播；播種后覆土1～2 cm并鎮(zhèn)壓；播種翌年對缺苗處補(bǔ)播，防止表土沖刷；根據(jù)降水及草地墑情適時(shí)灌溉3～5次。

(2)草皮移植。藏北高寒區(qū)氣候寒冷干旱、降雨少，為保證移植草皮存活，本項(xiàng)目將剝離的草皮移植于道路土質(zhì)排水溝中。草皮移植前先清理整平排水溝地表，疏松土層(厚度大于15cm)，利于移植草皮的根系向下延生；草皮移植時(shí)直接滿鋪種植于排水溝道內(nèi)，草皮頂面要求平順，草皮塊厚度不一時(shí)，用表土找平，草皮塊間距5cm，塊間縫隙用細(xì)土填塞，起到根部保濕的作用；草皮移植后管護(hù)期間灑水養(yǎng)護(hù)，提高成活率。

4.2.3 臨時(shí)措施

(1)編織布苫蓋。光伏電場工程區(qū)的臨時(shí)堆土主要來源于光伏陣列區(qū)內(nèi)集電線路直埋溝、箱變基礎(chǔ)開挖和管理區(qū)內(nèi)建構(gòu)筑物基礎(chǔ)開挖的土石方。為防治水土流失，在臨時(shí)堆土表面用編織布進(jìn)行苫蓋，在編織布周邊用編織袋裝土壓蓋以防止編織布被風(fēng)吹起，臨時(shí)堆土使用結(jié)束后對編織布和編織袋進(jìn)行回收利用。

(2)棕墊或鐵皮隔離防護(hù)。本項(xiàng)目區(qū)地形平坦，施工車輛、機(jī)械可直接通行，施工便道不需修筑路基；施工機(jī)械以小型履帶推土機(jī)、攪拌機(jī)、牽張機(jī)為主，對施工場地壓占少，因此為減輕施工車輛、機(jī)械和人員通行對地表尤其是草甸植被的擾動(dòng)破壞，減少水土流失，施工便道、施工場地使用時(shí)，采取在地表表面鋪設(shè)棕墊或鐵皮進(jìn)行隔離防護(hù)，施工便道、場地使用結(jié)束后回收棕墊或鐵皮。

(3)草皮臨時(shí)養(yǎng)護(hù)。剝離的草皮在移植于土質(zhì)排水溝之前，臨時(shí)集中移鋪到周邊平整的土面區(qū)，并進(jìn)行專門的灑水養(yǎng)護(hù)管理，草皮鋪放成5 m×5 m的區(qū)塊，不重疊堆放，用腐殖土填塞縫隙，各區(qū)塊之間留0.3 m的小道便于工作人員通行。

(4)灑水車灑水。藏北高寒區(qū)大風(fēng)日數(shù)多，土壤以粉砂質(zhì)為主，工程建設(shè)擾動(dòng)破壞了草被、地表結(jié)皮，在大風(fēng)作用下極易產(chǎn)生揚(yáng)塵。為防沙降塵，施工過程中每天利用灑水車對施工道路、施工生產(chǎn)場地等區(qū)域?yàn)⑺祲m。

(5)鐵絲圍欄。為防止施工車輛和人員進(jìn)入施工區(qū)以外區(qū)域，加大擾動(dòng)面積，加劇水土流失。在施工區(qū)范圍線每隔5m設(shè)置立柱一根，立柱規(guī)格為120 cm×8 cm×8 cm，打入地下30 cm，立柱上拉16#鍍鋅鐵絲(?=1.6 mm)兩道，并在鐵絲上掛上彩色布條或者彩色塑料薄膜等明顯標(biāo)志物，施工結(jié)束后拆除和回收所有圍欄材料。