張掖市生物質發電項目水土流失預測及分析評價

高鈺婷，高 平

(1.甘肅省水土保持科學研究所，甘肅蘭州 730020;2.甘肅省水利水電學校，甘肅蘭州 730021)

張掖市生物質發電項目位于張掖市城北的工業園區循環經濟示范區，距城區16 km。本項目擬以牛、羊糞等農村廢棄物、各類農林廢棄物、生產糠醇廢棄的糠渣等生物棄料為生物質發電鍋爐的燃料，帶動一臺30 MW的抽凝式汽輪發電機組發電，在對外供電的同時，提供工藝車間及采暖熱負荷。最終將鍋爐廢棄的灰渣作為制肥的原料，實現生物質可再生能源的有效綜合利用。項目區北依合黎山，南鄰山丹河，屬合黎山山前沖積扇與張掖盆地的過渡區，自然地勢東北高、西南低，地形開闊平坦，園區海拔1 437—1 505 m，相對高差68 m，地面平均比降約1.4%;土壤類型主要有灰棕荒漠土和砂礫土;植被屬荒漠草原植被，主要以旱中生、旱生、超旱生的藜科、蒺藜科、豆科、菊科、禾本科、蓼科等植物為主，覆蓋率2%左右;水土流失以風蝕為主。依據水利部《關于劃分國家級水土流失重點防治區的公告》，項目區屬國家級水土流失重點預防保護區(黑河綠洲預防保護區)。項目占地類型為荒漠戈壁，沒有工程建設的限制性因素。工程計劃總工期19個月。

1 水土流失預測范圍和時段

1.1 預測范圍

本項目為能源建設類項目［1］，屬國家發展和改革委員會發布的《產業結構調整指導目錄》中鼓勵類的建設項目。項目建設過程中的土石方開挖、搬運、填筑施工環節，將擾動原地貌、破壞地表結皮、毀壞植被、改變原生地表形態，使土壤失去抗蝕作用，造成地表松散，引發水土流失。該項目產生水土流失的時間和區域相對集中，其預測范圍為工程建設直接擾動的區域，對其他未擾動區域不進行預測。根據主體工程設計并結合本工程施工的特點，將項目區劃分為材料堆放區、管理區、生產區和場外配套工程區4個水土流失預測單元。

1.2 預測時段

按照《開發建設項目水土保持技術規范》的要求，分施工準備期、施工期和自然恢復期3個時段進行項目水土流失預測。根據本工程施工進度安排及施工特點等實際情況，將施工準備期包含在施工期內進行預測。因此，本方案確定的預測時段包括施工期和自然恢復期，預測時段的單位為年。

1.3 預測內容［2］

根據項目區自然條件、主體工程情況、影響水土流失的因素，確定水土流失預測內容為：①開挖擾動地表面積;②棄土、棄石、棄渣量;③損壞水土保持設施數量;④可能造成的水土流失量及新增水土流失量;⑤可能造成的水土流失危害。預測單元及預測時段詳見表1。

表1 預測單元及預測時段

2 水土流失預測方法

項目建設造成的水土流失危害主要從對本區域生態環境、主體工程安全的影響及減輕自然災害的程度等方面進行分析。主要是通過實地調查、查閱相關資料進行綜合分析預測，預測的重點是擾動后可能造成的水土流失量及新增水土流失量。

擾動后可能產生土壤流失量的預測，只對建設區內的擾動面積進行預測，對未產生擾動的區域不進行預測?？赡茉斐傻男略鐾寥懒魇Я康念A測包括原地貌土壤流失量、土建施工期土壤流失量和自然恢復期土壤流失量預測三部分。在自然恢復期，預測范圍為扣除永久建筑物和硬化區域后仍然可能產生水土流失的區域。土壤流失量預測采用數學模型法。原地貌土壤侵蝕模數背景值根據類比分析并加以修正確定，土建施工期和自然恢復期土壤侵蝕模數采用施工擾動現場調查法確定。

2.1 土壤侵蝕模數背景值的確定

項目區水土流失類型以風蝕為主。經現場調查，荒漠戈壁灘上的植被稀疏，地表土壤顆粒較細，未擾動區地表結皮厚度為3～10 mm，結皮蓋度75%左右。根據《甘肅省水土保持區劃》、《甘肅省水土流失防治規劃》、張掖電廠水土保持監測情況、西氣東輸管道工程水土保持監測情況、張掖軍民合用機場水土保持監測情況等，結合現場調查資料，對照《土壤侵蝕分類分級標準》(SL 190—2007)，將項目區土壤侵蝕模數背景值確定為2 600 t/(km2·a)。

工程建設擾動后，地表覆蓋的礫石層被破壞，其對風蝕的抑制作用基本喪失，表層下面大量的細粒砂土裸露，在風力作用下侵蝕程度加劇，侵蝕模數成倍增加。根據西氣東輸張掖段、張掖電廠和張掖機場水土保持監測情況進行類比分析，分析各預測單元施工擾動特點確定加速侵蝕系數，以最終確定各預測單元擾動地貌侵蝕模數，詳見表2。

自然恢復期土建施工基本結束，進入設備安裝調試階段，硬化區域不再產生土壤流失，其他區域已處于自然恢復期。根據對本區域已經建設完成的張掖電廠、西氣東輸等工程項目區的自然恢復狀況調查，防治措施布設2～3年后即可基本達到原地貌水保功能。根據類比結果，分析各預測單元施工擾動特點確定加速侵蝕系數，以最終確定各預測單元自然恢復期侵蝕模數，詳見表2。

表2 各預測單元土壤侵蝕模數 t/(km2·a)

2.2 土壤流失量預測方法

根據不同防治區域、預測單元、預測時段，采用各區域擾動后侵蝕模數與原地貌侵蝕模數之差值與其擾動面積、預測時段的乘積，計算原地貌擾動后在不采取水保防護措施情況下的新增土壤流失量［2］。

3 預測結果

根據對主體工程可行性研究報告的分析及現場勘察量測，工程建設占壓土地、擾動原地表面積共33.29 hm2，全為工業用地。

該項目建筑物基礎回填處理后余土被用作場內道路路基填筑和材料堆放區場地平整，沒有永久棄土(渣);項目建設不破壞其他人工水土保持設施。

根據前述水土流失預測方法，結合確定的預測參數進行分析，本方案在預測期內共可能造成的土壤流失量為7 721.03 t，可能新增土壤流失量為4 885.86 t，其中在施工期內可能造成的土壤流失量為4 704.77 t，可能新增的土壤流失量為3 605.10 t，占新增土壤流失量的73.79%;自然恢復期可能造成的土壤流失量為3 016.26 t，可能新增的土壤流失量為1 280.76 t，占新增土壤流失量的26.21%。工程建設各單元、各時段土壤流失量及新增土壤流失量預測結果詳見表3。

表3 各預測單元、時段土壤流失量及新增流失量預測結果

4 水土流失預測分析評價

(1)由于項目區位于降水稀少、生態環境脆弱的風沙區，而工程建設活動將擾動損壞地表植被及結皮，使土壤失去抗蝕作用，受大風吹蝕極易產生水土流失，為沙塵暴等災害性天氣制造物質源，如果不采取有效防治措施，將導致地表土壤抗蝕能力降低，加劇風蝕發生。

(2)地表持續剝蝕，使本來脆弱的生態環境遭到破壞，恢復困難，該區域環境抗逆能力持續降低。地表結皮是長期以來各方面因素共同作用的結果，對風蝕的抑制效果明顯，若遭到破壞，則會使該區域原本脆弱的生態環境的抗逆能力大幅降低。

(3)根據侵蝕預測結果，生產區是產生水土流失的主要部位，該區域的土石方開挖、搬運和填筑等施工環節是產生水土流失的重點環節。因此，控制該部位的水土流失為本方案防治的重點。

(4)本工程水土保持監測的重點部位為生產區，監測的內容主要是水土流失量的變化、水土保持防治措施的到位情況及防治效果等。

［1］李智廣.開發建設項目水土保持監測［M］.北京：中國水利水電出版社，2008：24-25.

［2］趙永軍.開發建設項目水土保持方案編制技術［M］.北京：中國大地出版社，2007：192-201.