戈壁荒漠區風電場建設對水土流失的影響

柴亞凡，馬金珠，周 波，李欣娟，周建海，楊靖文

（1.蘭州大學 西部環境與氣候變化研究院，甘肅 蘭州730000；2.甘肅省水土保持科學研究所，甘肅 蘭州730020）

隨著社會經濟快速發展，開發建設項目的建設規模日益加大，風電場工程在其建設過程中擾動和破壞地表及原生植被，造成水土流失［1－3］。但是其對區域水土流失影響特征及程度方面的研究還較少［4－9］，對造成的水土流失危害程度還認識不足，防治措施也缺乏有效的理論依據［10－12］，有許多關鍵問題亟待解決。水土流失影響指數（SWII）是定量評價、評判開發建設項目水土保持損益的無量綱數值［13］。本研究以甘肅省酒泉市戈壁荒漠區的9個典型風電場為研究對象，通過收集資料與現場監測相結合的方法獲取了該項目的工程性質、占地面積、挖填方量及施工工藝等資料，應用水土流失影響指數計算、分析和評級方法，計算了戈壁荒漠區風電場建設的水土流失影響指數，建立了國內荒漠戈壁區風電場項目的水土流失影響指數眾值范圍，為今后該區域風電場建設的水土流失影響評價提供參考和借鑒。

1 研究區概況

1.1 自然概況

研究區位于甘肅省 河西走廊西端的阿爾金山、祁連山與馬鬃山（北山）之間，位于東經93°—103°，北緯38°—43°之間，海拔1 100～1 500m。氣候屬典型的溫帶大陸性氣候，降水量少，蒸發量大，多大風，降水量由南向北遞減，祁連山區年降水量300mm左右，肅州區為84mm，北部馬鬃山為39mm，年蒸發量在2 000～4 000mm，年日照時數3 033～3 316h，平均無霜期118～159d，具體風況特征詳見表1。土壤類型主要有風沙土和灰棕荒漠土等土類，有機質含量低，結構疏松，抗沖性和抗蝕性弱，遇暴雨和大風極易造成水土流失，植被類型屬荒漠草原植被，植被覆蓋率約為4%。

1.2 風電場工程概況

2010年2月至2012年10月，選取了位于酒泉市荒漠戈壁區的9個典型風電場作為研究對象，其中49.5MW的風電場3個，100MW的風電場1個，200MW風電場5個，這9個風電場分別位于風電場分布集中連片的瓜州干河口片區、瓜州北大橋片區和玉門橋灣及地窩鋪片區。單機容量均為1.5MW，周圍沒有居民分布和工礦企業建筑及道路、水渠等基礎設施，也不涉及拆遷安置。風電場工程的基本概況詳見表2。

表1 酒泉市風況特征

表2 風電場工程基本概況

2 研究方法

2.1 施工擾動面積的測定

通過查閱主體工程設計文件，利用1∶10 000地形圖和工程平面布置圖現場調查，采用手持GPS、激光測距儀和坡度尺等工具，按不同防治分區對主體工程、臨時工程以及配套的服務設施在建設期的擾動地表、占壓土地面積分別進行測量和統計分析。

2.2 開挖、回填和堆土量的測定

通過查閱主體工程設計文件，運用GPS對監測點定位，對工程建設過程中的開挖量、回填量、堆土量和利用率等進行實際測量。

2.3 水土流失影響指數的計算方法及評價標準

水土流失影響指數（SWII）計算方法及評價標準參考姜德文［13］的研究結果。

3 結果與分析

3.1 水土流失影響指數的計算

根據水土流失影響指數的計算方法對所需數據進行了搜集、分析和整理，統計和計算出了的每個風電場的7個影響因子的原始值（表3）。

考慮到風電場不同建設規模可能造成的影響并不相同，因此以單位產能對表3的數據進行折算和修正［14］，得到了7個影響因子的標準值（表4），修正后各因子的極值詳見表5。

將去量綱的水土流失影響因子加權求和得到水土流失影響指數。經計算，得出風電項目各因子歸一化標準值及水土流失影響指數。由表6可以看出，影響指數的最大值、最小值、平均值分別是0.584，0.201，0.314。

表3 風電場水土流失影響因子原始值

表4 風電場水土流失影響因子標準值

表5 風電場水土流失各影響因子的極值

表6 標準化值及水土流失影響指數（SWII）計算結果

3.2 結果分析與評價

從本次計算結果可以看出，49.5MW風電場和100MW風電場的水土流失影響指數遠高于200 MW風電場的水土流失影響指數，這是由于本次選取的3個49.5MW風電場和一個100MW風電場由于設計施工較早，大多于2009年設計施工，2010年完工，由于當地風電基地的配套設施還不完備，導致施工期較長，很多施工工藝及工序未進行優化。而200MW的風電場幾乎都是在2010年下半年開工建設，于2011年陸續完工，借鑒了前期風電場的設計和施工經驗，對施工工藝和工序進行了優化，總體上控制了施工擾動面積和挖填方量，而且風電園區內各項配套設施都相對比較完備，為施工提供了一個良好的環境，因此總體上施工期都較短，而施工期作為水土流失影響指數計算和評價的一個關鍵指標（權重為0.158，占總權重的15.8%），代表了開發建設項目對區域水土流失影響的時間長短，施工期的長短直接影響到水土流失影響指數的大小。因此造成了49.5 MW風電場和100MW風電場的水土流失影響指數遠高于200MW風電場的水土流失影響指數。因此，建議今后在對該區域的風電場建設的水土流失影響指數計算及評價時，以本次200MW的風電場的水土流失影響指數作為標準，對擬建風電場的水土流失影響指數進行對比分析。可恢復程度（水土流失治理度）作為計算水土流失影響指數的一個重要影響指標，其權重為0.205，占總權重的20.5%，可見其對整個水土流失影響指數的貢獻值是非常高，因此，在風電場施工結束后，要對施工擾動區域進行全面的水土流失治理，水土流失治理度越高，其水土流失影響指數也就越小［15］。

4 結論

（1）本次計算的戈壁荒漠區風電場建設的水土流失影響指數（0.314）。

（2）建議今后在對戈壁荒漠區的風電場建設的水土流失影響指數計算及評價時，以本次200MW的風電場的水土流失影響指數平均值（0.210）作為標準，對擬建風電場的水土流失影響指數進行對比分析。

（3）今后在荒漠戈壁區的風電場建設過程中的設計階段，設計者應該根據水土流失影響指數計算評價方法，對該項目的水土流失影響指數進行計算和分析，如果發現水土流失影響指數遠高于本次計算的參考指數，意味著項目對水土流失的影響較大，說明在水土流失影響指標（SWII）的關鍵變量中有超出一般水平或平均水平的因子，設計者應該尋找主導影響因子，對其進行優化，據此可以尋找出項目的差距，用以改進項目的關鍵影響活動，使水土流失影響指標值（SWII）降下來，將其水土流失影響因子控制在合理范圍內。

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