分析光伏發電中水土流失的特點和防治對策

張桂華

（四川電力設計咨詢有限責任公司，四川 成都 610000）

分析光伏發電中水土流失的特點和防治對策

張桂華

（四川電力設計咨詢有限責任公司，四川 成都 610000）

本文主要結合我國某地自然環境特點以及光伏發電項目的具體分區和流程組織構架等進行分析，并重點按照施工設計和施工工藝要求，對光伏發電項目在施工過程中造成的水土流失特點和具體防治對策進行了論述。本文最終認為，通過對表土資源進行合理保護，并采用科學的截、排水措施以及邊坡防護措施，能夠減少光伏板下緣雨水對碎石的沖刷。

光伏發電；水土流失；特點；防治對策

開發新能源以及可再生資源，是我國經濟社會實現可持續發展的重要途徑，其也是新常態下，國家能源戰略實施的重要要求。本文研究的某一區域屬于我國太陽能資源相對豐富的地帶。黨的十八大以來，該地區在國家“十三五”能源戰略計劃發展部署中，率先建設了一批光伏發電項目。經過幾年的發展運行，逐漸取得了巨大的經濟和社會效益。

1.光伏發電項目相關運行情況

某省所興建的光伏發電項目，主要由辦公區以及發電區和施工生產、生活區、集電線路區和道路區等幾大主要運行區域構成。因光伏發電區域裝配了箱變、光伏陣列和逆變器等設施。因此，幾大區域中光伏發電區所占面積較大。再加上當地季節性降水較多，因此長時間連綿的陰雨，會對地質土壤進行沖刷。盡管在長時間的運行中，該光伏發電站取得了明顯的成效，但是因工程項目經過道路建設和光伏發電過程，從而對原地貌的表層土壤以及植被造成了嚴重破壞，加之光伏發電站發電方陣的架設，改變了地表植被的原始生態環境。因此，導致當地水土流失現象非常嚴重。

2.光伏發電中水土流失的特點

從當地光伏發電水土流失的具體成因類型來看，主要分為重力侵蝕以及水力侵蝕兩種類型。

2.1光伏發電中水土流失具有多樣性

（1）水力侵蝕主要是在光伏發電站建設施工過程中，產生的開挖面以及臨時堆放的土方石，因其孔隙度大、結構松散。因此，在防護措施不能及時實施的情況下，雨水就會對地面進行嚴重沖刷，從而引發水土流失。

（2）重力侵蝕主要是由于當地地勢起伏較大，大面積的縱橫溝壑，會使地面植被在水流的重力作用下，逐漸遭到侵蝕，從而引發水土流失。

總之，以上兩種形式的水土流失，都會使當地的光伏發電站地面結構遭到嚴重破壞。

2.2光伏發電中水土流失破壞性嚴重

除了自然因素的影響與破壞之外，光伏發電站項目施工過程中，人為的項目實施，會導致地表植被遭到嚴重破壞，從而導致光伏發電站的林草植被覆蓋率降低。在此過程中，地表土壤的理化性質以及抗侵蝕能力也會不斷下降，從而導致水土流失現象嚴重。從當地光伏發電中水土流失的實際情況來看，不僅水土流失的形式較多，而且其實際危害性較大。特別是在光伏發電過程中，土石方開挖以及各種施工活動等，都會對原地形、地貌等造成嚴重的擾動現象，從而改變了當地的地質、地形以及地貌，由此誘發了嚴重的崩塌以及滑坡等重力侵蝕自然災害。

2.3光伏發電中水土流失防治難度大

在當地的光伏發電站運行過程中，水土流失還具有點、線以及面共存在的特點。特別是在光伏發電站的方陣支架基礎開挖以及回填擾動方面，點狀侵蝕相對集中，從而使地表植被嚴重遭到破壞。盡管該光伏發電站的每一個支架基礎施工環節，破壞植被的實際面積不大，但是累計相加的光伏發電站基礎方陣支架基礎開挖部分的結構破壞力就會很大，從而增大了植被的恢復難度。尤其是在光伏發電站的回填與道路開挖環節，線狀侵蝕會使地表徑流的方向發生改變，而新形成的結構邊坡，容易導致土體下滑以及路基塌陷，從而使整個工程地質結構的支護難度增大。

表1　光伏發電工程場地臨時排水溝設計參數

3.光伏發電中水土流失的防治對策

3.1事前防范對策

（1）加強場地平整施工控制

在前期安裝施工階段，要事先進行放坡整地處理，防止后期光伏發電工程在運行時，地表結構遭到劇烈擾動。因此，在工程項目選址時，盡量選擇山區丘陵地區，而且要保證光伏板的傾角在35°以下。在山區進行工程項目設計時，要選擇坡度角在35°以下的區域進行施工建設，順坡就勢布設相關的光伏設備，從而防止地表擾動，同時便于后期工程設備的運行維護。

（2）嚴格控制光伏支架基礎施工和光伏板安裝施工

光伏支架分為鉆孔灌注樁基礎以及條形基礎和螺旋鋼樁基礎三種類型。因條形基礎安裝形式對地面的擾動較大。因此，在安裝施工時，要盡量選擇鉆孔灌注樁基礎施工，通過打樁機進行打孔操作，使孔深和直徑分別控制在0.6m～1.2m以及0.15m左右，然后將錨固材料加注于鉆孔內，再采用二次灌漿技術進行結構固定。而采用螺旋鋼樁基礎進行施工作業時，應通過手提電鉆進行鉆孔作業，然后采用地螺栓，對光伏發電站的支架進行科學固定。因以上這兩種基礎施工作業方式對地表的擾動力較小，而且不會在施工作業中大量開挖地表以及回填作業，從而基本不會產生棄土方，因此能夠有效防止水土流失現象發生。

（3）道路施工過程管控

在對光伏發電站的施工道路進行施工時，通常按照工程項目實施需要以及運輸檢修機械的具體特點，科學確定道路具體結構形式，因此一般采用泥結碎石路面進行道路修筑。在丘陵地區修筑道路時，需沿著地勢的等高線進行修建，從而減少道路施工過程中的挖方量。

（4）相關構筑物和設備的安裝控制

光伏發電站的相關構筑物，主要包括逆變器室以及辦公區等相關基礎設施。因此，在作業之前，首先需要對工程場地進行平整處理，然后注意對施工場地地表中的表土資源進行合理保護。在對工程場地進行平整處理時，盡量要在原場地中進行移挖和作填，從而盡可能減少作業過程中的挖土量。在基礎施工過程中，要以機械施工為主，光伏電站設備的安裝以及基建施工，需要嚴格按照流水線作業方式進行操作，從而減少施工過程中地表的擾動量。必要時，可以在施工場地周圍增設防護設備以及防護支架，從而防止地表土方在風力作用下遭受侵蝕。

（5）科學清洗光伏板

光伏發電板中沉積雜物后，會對發電效率產生影響。因此，通常需采用濕抹布進行人工擦拭以及采用沖水方式進行清洗。從水土保持方面來講，采用人工擦拭方式能夠節省水力，而且不容易對地表土層造成沖蝕。

3.2事中防治對策

（1）表土資源保護措施

在土層較為薄弱的地區，要重點加強植被種植保護，特別是道路以及構筑物和相關基建工程施工時，盡可能剝離地表土，然后土壤要集中存放。為了保持水土，要對剝離的地表土進行灑水，當全部施工工序結束之后，再對施工場地進行植被恢復平整處理。

（2）工程場地邊坡防護和排水措施

由于該地光伏發電站工程場地高低不平，因此為了更好地排水，需在工程場地的相關部位設置科學的排水溝，或者通過截水溝引導洪水，以此防止其對工程場地地表植被嚴重沖刷，從而造成水土流失現象。由于當地水文資料10年一遇24h最大降雨強度為140mm，因此經過科學分析，本光伏發電工程地表排水溝具體按照表1參數進行布設。

（3）光伏板下緣地表植被土壤保護措施

為了避免雨水對地表造成沖刷，需在光伏板的下緣地表中鋪設碎石。同時，也可將雨水收集槽懸掛于光伏板下緣，通過將光伏板中的雨水集中收集，然后再將其集中排放至指定位置。

3.3事后防治對策

全部施工任務結束后，要對地表生態植被進行恢復，盡量選擇耐寒以及抗寒、抗風蝕的鄉土樹種，可種草或采用喬灌草相結合的方式，全面恢復光伏發電站地表已被嚴重破壞的生態植被。在此過程中，應建立以工程措施、生物措施、臨時措施相結合的防治體系，嚴格對光伏發電工程場地建設期的擾動面積進行控制，重點加強水土保持和監測管理；科學對光伏發電場各功能分區進行合理布局。

結語

總之，光伏發電是一種高效、節能、環保的新型發電形式。在新環境保護法的推動下，我國能源結構得到了優化，新技術、新手段及新方法逐漸被應用到發電過程中。但是，因當地地質環境條件較差，而且植被覆蓋稀少，再加上光伏發電項目實際占地面積較大。所以，導致水土流失現象非常嚴重。對此，本文重點結合了具體的光伏發電項目，對當地水土流失的特點和相關防范對策進行了探討，以期提高綜合發電效益，改善生態環境。

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