甘肅藏區風電場項目水土流失防治技術探討

杜欣澤，田晉華，高雅玉，吳筱乾

(1.甘肅省水土保持科學研究所，甘肅 蘭州 730000； 2.天祝縣水利建設管理站，甘肅 天祝 733299)

甘肅藏區風電場項目水土流失防治技術探討

杜欣澤1，田晉華1，高雅玉1，吳筱乾2

(1.甘肅省水土保持科學研究所，甘肅 蘭州 730000； 2.天祝縣水利建設管理站，甘肅 天祝 733299)

水土流失；防治分區；技術模式；風電場；甘肅藏區

甘肅藏區主要涉及甘南藏族自治州及天祝藏族自治縣，該區域存在著水土流失加重、水源涵養功能減弱、植被覆蓋度下降和生物多樣性銳減等生態問題。近年來,不斷增加的生產建設項目，對本就處于退化狀態且自我修復能力很差的草原造成了嚴重破壞，產生了大量的水土流失。以甘肅藏區天祝縣境內松山鎮鼎盛松山灘風電場一期工程為例，分析了風電場不同防治分區的水土流失防治技術，重點介紹了草皮剝離、回鋪技術和道路截滲水溝技術在該區應用的特殊性。

甘肅藏區主要涉及甘南藏族自治州及天祝藏族自治縣，是三大高原接壤地帶，物種資源非常豐富，是中國北方野生動物分布“偏高值區”和中國植物區系分區系統的中國-日本、中國-喜馬拉雅及青藏高原三個植物亞區的接壤區。甘肅藏區自然條件惡劣，生態環境脆弱，水土流失逐年增加，生態系統不斷退化，人為不合理的生產建設活動是主要原因之一。近年來，隨著生產建設項目數量和種類的增加，開發建設造成的水土流失不可忽視。基于此，我們以天祝縣境內松山鎮鼎盛松山灘風電場一期工程為例，對甘肅藏區風電場項目水土流失防治技術開展研究。

1 風電場項目水土流失成因和類型分析

風電場風機基礎為多點式開挖，對本就處于退化狀態且自我修復能力很差的草原造成嚴重破壞，產生大量的水土流失。一般風電場的建設流程可以概括為：首先，修建場內道路，平整場地；其次，進行集控中心、箱變及風力發電機組基礎施工，同時還有一些臨時設施需要布設、施工；再次，埋設電纜、架設高壓線、集控中心綠化；最后，風電場投入運行(圖1)。

項目區屬風力與水力復合侵蝕區。對松山鎮鼎盛松山灘風電場的調查研究發現，風電場建設對原地貌破壞和擾動強烈，形成很多基坑、臨時堆土等新的土體結構松散的再塑地貌。開挖表土破壞了原地貌植被，形成大量裸露邊坡和棄渣，地面坡度發生改變，使表層土裸露或形成較為松散的堆積體，破壞了原生植被和地面穩定性，造成土壤結構改變、土壤含水率下降，地表植被遭到嚴重破壞甚至完全消失。

圖1 風電場建設流程

2 風電場不同分區的水土流失程度分析

2.1 占地面積

鼎盛松山灘風電場一期項目總占地63.94 hm2，其中永久占地23.60 hm2、臨時占地50.34 hm2。占地類型中天然牧草地38.40 hm2、其他草地16.86 hm2、旱地4.72 hm2、農村道路3.54 hm2。

將項目區分為風機及箱式變壓器區、集電線路區、道路工程區、集控中心區、施工生產生活等5個防治分區。各防治分區特征見表1。

各防治分區地表擾動面積的比例從大到小為：道路工程區(64.86%)、風機及箱式變壓器區(16.81%)、集電線路區(16.01%)、集控中心區(1.76%)、施工生產生活區(0.56%)，道路工程區和風機及箱式變壓器區施工擾動面積占整個工程施工擾動面積的81.67%(表2)。

2.2 土石方挖填量

從表2可看出，鼎盛松山灘一期風電場建設項目土石方開挖總量29.48萬m3，填方量33.35萬m3，借方量3.58萬m3(均為外購砂石料)。各防治分區挖方量所占比例從大到小為：道路工程區(59.46%)、風機及箱式變壓器區(27.92%)、集控中心區(8.52%)、集電線路區(3.49%)、施工生產生活區(0.61%)。工程建設過程中，風機區和道路區的開挖量占工程總開挖量的87.38%，這兩個區域是產生水土流失的主要區域，同時也是水土保持監測的重點區域。

表1 風電場水土流失防治分區及特征

表2 鼎盛松山灘風電場一期建設項目施工擾動特征及土石方開挖量

3 甘肅藏區風電場水土流失防治技術探析

3.1 不同階段的防治要求

(1)施工階段。在建設過程中應嚴格控制擾動地表范圍，合理有效地配置水土保持措施，積極控制并減少工程建設新增水土流失量，有效保護甘肅藏區生態環境，最終實現區域開發與生態建設的雙贏。在施工階段須注重工程措施與植物措施相結合，永久措施與臨時措施相結合，點、線、面相結合的原則，形成布局合理的水土流失綜合防治體系。防治體系的配置按照系統工程原理，處理好局部與整體、單項與綜合、近期與遠期的關系，力爭做到技術上可行、經濟上合理、可操作性強。在分區布設防護措施時，既要注重各防治分區的水土流失特點、防治重點和要求，又要注重各防治分區的關聯性、系統性和科學性。

(2)運行階段。風電場運行期間，應注重原生態環境保護，此時布設的水土保持措施都已開始發揮效益，應避免對這些區域的二次擾動；甘肅藏區地勢相對平坦開闊，應該嚴格控制各種車輛的行車路線，避免車輛肆意行駛，破壞草原；對各項水土保持措施定期巡查，發現問題及時處理，確保各項水土保持措施發揮效益。

3.2 不同防治分區的水土流失防治措施

3.2.1 風機及箱式變壓器區

風機基礎開挖時，應避免切坡開挖，盡量不在雨季、風季開挖基礎，嚴格按照規范要求先將表層腐殖土和表層植被剝離，剝離厚度控制在30 cm。把剝離的腐殖土和表層植被先期分層堆放在風機吊裝場地，施工期進行灑水養護。風機基礎施工結束后在周邊擾動破壞較為嚴重的區域和原來植被覆蓋較稀疏的區域，撒播草籽促進風機區植被恢復。剝離表土全部采取機械剝離的方式。遇強降雨時應停止施工，避免松散土體崩塌對施工人員安全造成威脅。做好風機周邊場地的截、排水，避免風機場地下部被掏空，影響基礎的穩定性。對施工期每個風電機組區臨時堆放的土方，采用苫布或草簾滿鋪覆蓋的方式防止雨水沖刷或大風造成水土流失。

3.2.2 集控中心區

集控中心區一般都會選擇建在地勢比較平坦的區域，土石方挖填基本平衡。集控中心在建設期間需修建圍墻，這樣能有效防止外部的雨水流入場內；集控中心建成后，除建筑物外，內部道路及廣場全部硬化，以防止裸露空地水土流失。施工期集控中心基礎開挖產生的臨時堆土，用彩條布苫蓋，四周用裝土編織袋進行攔擋。施工期末采取喬灌草結合方式進行綠化美化。

3.2.3 集電線路區

集電線路區擾動地表面積不大但分散。集電線路基礎施工時，混凝土基礎占據了基坑的大部分，使基坑回填后產生一定量的余土。由于草原區集電線路所處位置地勢較平坦，且余土量較小，因此可將余土堆積在塔腿之間和線桿四周，并夯實壓固，以備沉降。待集電線路區塔架架設完成后，對塔架下方進行土地整治，不會對環境造成影響。施工期在主體集電線路塔架、混凝土線桿埋設施工過程中，對挖方臨時堆土表面用防護網苫蓋，并在土堆的坡角處用裝土草袋進行壓邊，考慮到本工程集電線路比較長，因此裝土草袋可以循環利用。施工期末撒播適生草籽促進植被修復。

3.2.4 場內道路區

風電場施工時，原則上應盡量利用原有道路，將原有道路進行拓寬和平整，減少對原地貌的破壞。對挖、填方邊坡的處理既可以減少道路邊坡水土流失，又可以更好地加固路基邊坡。在道路兩側修筑排水溝，將坡面徑流和路面積水直接排入道路旁的排水溝內，保證徑流能順暢排走。施工期在道路區還需對臨時堆土進行苫蓋和用裝土草袋進行攔擋，施工結束后清理場地并對道路影響區進行土地整治。施工期末撒播適生草籽促進植被修復。

3.2.5 施工生產生活區

施工生產生活區地勢較平坦，挖填基本平衡，幾乎不產生棄方。施工結束后，拆除施工臨時建筑物，進行土地整治。施工期需要對臨時堆土、沙料表面苫蓋防護網，并在土堆的四周用石頭或磚壓邊。施工期末撒播適生草籽促進植被修復。

4 甘肅藏區風電場水土流失防治技術的特殊性

風電場建設中進場道路、吊裝平臺及風機機位等的開挖回填和其他施工活動會對當地脆弱的生態環境造成擾動，特別是對原生濕地和草甸的破壞，會引發劇烈的水土流失，如果不加以有效治理，那么會使該區域水土流失狀況持續惡化。甘肅藏區所處區域的特殊性決定了其水土流失防治技術也有自身的特殊性。

4.1 草皮剝離、回鋪技術

草皮剝離技術重點包含開挖區域表土剝離技術、堆放點草皮保育技術和再造技術。草皮剝離階段要盡量避免對土壤結構的破壞；草皮保育是剝離的關鍵和重點，重點防止堆放過程中產生土體滑坡、雨后沖蝕和坍塌、草皮結構破壞，以保證施工期末回鋪；草皮再造重點是將剝離的草皮進行回鋪，恢復原有的水土保持功能，合理使用工程措施和生物措施，使草皮回鋪后達到最佳的生長狀態。

4.1.1 草皮剝離

草皮剝離首先注意季節的選擇，盡量選擇氣候較濕潤、降雨較豐富的季節，一般為每年的5—8月。此時段通常是草地植物的分蘗期與結實期，即草地植物貯藏的營養物質含量相對較高的時期，該季節植被生命力最強，同時氣候溫暖，植物免受凍害、旱害，易于成活。其次，剝離時應嚴格控制好開挖的深度，必須開挖到根系層以下并保留3～5 cm的裕度，以保證根系完整并與土壤良好結合，確保草皮具有足夠的養分來源。根據甘肅藏區草甸的根系深度估算，開挖的深度控制在30 cm左右。再次，草皮剝離時嚴格控制分塊大小，最小邊長不應小于25 cm，防止分塊過小切斷植物根系導致草皮枯死，同時為便于搬運，其最大邊長盡量控制在50 cm以內。草皮剝離后，下層有機土對植被的回植成活十分重要，應將其清理集中堆放，以便回植草皮時使用。

4.1.2 草皮臨時堆存防護

為保證草皮的活性，草皮剝離季節一般選擇在春夏季節，不容忽視的是，該季節正是當地雨季，剝離的草皮和表土若不加以防護，將發生嚴重的水土流失。

草皮臨時堆存時，應盡量選擇背風且地勢平坦地段。項目區主風向為西北和東南方向，選擇在西北和東南主風方向設置土袋臨時擋墻，草皮表面以防風透氣的密目網進行覆蓋，避免大風帶走草皮蓄含水分，保證草皮存活；表土堆表面用防雨布進行全面覆蓋遮擋，避免風力揚沙。為了減少坡面來水對地表造成沖刷，在上游側土袋擋墻周邊0.5～1.0 m的范圍內布置臨時排水溝，臨時排水溝采用梯形斷面，底寬0.3 m、深0.3 m，坡比為1∶0.5，開挖完成后需進行過流面夯實。臨時排水溝通往臨時沉沙池，臨時沉沙池順接至自然溝道內或地勢低洼處(圖2)。在草皮臨時堆存區域灑水，保持土壤濕潤，區域周圍設置水溝，保證草皮的需水量，并可將降水及時排走，避免草皮長期處于淹沒狀態而腐爛死亡。必要的時候，可在水中添加草皮生長所需的肥料，幫助草皮度過脆弱的“假植”期。施工時，盡量縮短草皮的臨時堆存時間，一方面可提高剝離草皮的成活率，另一方面也可避免因上層草皮長期占壓覆蓋導致原地表未剝離的草皮死亡。

圖2 表土堆存防風、防水示意

4.1.3 草皮回鋪

回鋪草皮時，先回填有機土層，并保證回鋪平順，使草皮根部與土壤無縫銜接；草皮回鋪后，草隙用腐殖土填塞密實；回鋪和填縫均為人工操作，可將草皮輕輕拍實，防止翹角和鼓包。在大風大雨季節，還應采取竹制或木制梢釘對草皮加以固定，防止草皮隨下部土層流失而發生位移。

4.1.4 草皮植后養護

根據實際環境條件和回鋪草皮生長發育的季節需要，適時對其進行施肥、澆水養護，以滿足其對養分和水分的需要。回鋪后的草皮比較脆弱，需要一段時間才能與底層土壤結合，因此在草皮回鋪后10天內，盡量減少對回鋪草皮區域的人為或外力擾動，草皮恢復較差區域需要相應延長養護期限。上層草皮回鋪后，及時清除下層原生植被上灑落的腐殖土，恢復原有植被的生長環境，促使其及時返青。

4.2 道路截滲水溝技術

土質截滲水溝不適宜在進場道路段布設，進場道路為永久路面，修建土質排水溝不利于進場道路運行安全，同時將增加進場道路占地。土質截水溝適宜布設在場內檢修道路，開挖邊坡比按1∶1.5，開挖后排水溝上口寬大于1.2 m。項目區地貌類型屬山前沖洪積平原，海拔2 750～2 950 m，相對高差200 m，山勢平緩，溝谷較少，場內道路坡面匯水面積不大，但考慮到短時強降雨形成的匯流對道路路基會產生一定的沖刷，對施工期車輛行駛及運行期檢修造成不便，因此應該在道路迎水面一側開挖土質截水溝。截水溝會將雨水排至低洼處，因此修筑截水溝時，應因地制宜，順接道路兩側自然溝道或者將截水溝接至場內地勢低洼處。

(責任編輯 孫占鋒)

甘肅省水利科研技術推廣項目(甘水科外發〔2013〕293-8)；隴原青年創新人才扶持計劃項目(甘組通字〔2014〕93號)；甘肅省科技支撐計劃項目(1204NKCA087)

S157.2

C

1000-0941(2017)07-0022-04

杜欣澤(1978—)，女，甘肅臨洮縣人，工程師，學士，主要從事水土保持科研工作。

2016-05-10