河西走廊地區(qū)光伏發(fā)電項目水土流失防治及管理措施優(yōu)化

【摘要】針對國內荒漠區(qū)光伏發(fā)電項目水土流失治理，分析了光伏區(qū)、道路區(qū)、施工營地區(qū)和管理區(qū)治理措施，及目前采用的施工管理、行政監(jiān)督管理及建設單位管理的職責。在此基礎上，分析了目前光伏發(fā)電項目水土流失防治措施的特點與存在的不足，進行了措施分類，考慮水土流失不同時段優(yōu)化防治措施，建議進行二次揚塵總量及濃度的監(jiān)測與定量預測，進一步完善水土流失防治措施設計與效果評價。

【關鍵詞】荒漠區(qū)；光伏發(fā)電；水土流失防治；措施分類

目前，全球光伏發(fā)電總裝機容量約占全球發(fā)電總裝機容量的1%，預計至2030年，可提供全球15%的電能。同時，“板上發(fā)電，板下種植”的光伏發(fā)電與農業(yè)種植配套的立體模式，既能有效治沙，又可實現(xiàn)清潔能源、土地資源的利用，更好地詮釋了沙漠治理、能源產(chǎn)業(yè)和農業(yè)經(jīng)濟“三位一體”的沙產(chǎn)業(yè)新模式。但是，光伏設施引起近地表流場和風沙過程的改變，引起光伏板下地表的強烈掏蝕和板間堆積，侵蝕-堆積平衡狀態(tài)被破壞，直接威脅光伏電站安全運營。

近年來，光伏電站對氣候和環(huán)境影響，尤其是荒漠區(qū)光伏發(fā)電項目水土流失治理的研究日益受到重視。主要采取定位監(jiān)測、調查監(jiān)測相結合的方法，通過設置監(jiān)測點，對不同的水土流失防治重點區(qū)域在施工建設期進行監(jiān)測，監(jiān)測結果與分析水土流失因子，土壤侵蝕模數(shù)，水土流失危害。本文在總結國內荒漠區(qū)光伏發(fā)電項目水土流失治理措施的基礎上，針對不同區(qū)域特點，進行了措施分類和優(yōu)化，提出了效果監(jiān)測與評價指標建議。

1、研究地點概況

河西走廊東起烏鞘嶺，西至星星峽，介于南山（祁連山和阿爾金山）和北山（馬鬃山、合黎山和龍首山）之間，長約900km，寬數(shù)公里至近百公里，為西北—東南走向的狹長平地。地形地貌由山區(qū)河流搬運下來的物質堆積于山前，形成相互毗連的山前傾斜沖積平原。氣候為干旱大陸性氣候，氣候干燥、晝夜溫差大，風大沙多，降水自東而西逐漸漸少，多不足200mm，年均氣溫5.8～9.3℃，日照時數(shù)2550～3500h，光照資源豐富。風電和光電工程集中連片區(qū)域地表均為戈壁礫石及細砂所覆蓋。土壤類型主要有灌淤土、風沙土、灰棕荒漠土、鹽土等土類，表層松散，結構疏松，有機質含量低，抗沖性和抗蝕性差，遇暴雨和大風極易造成水土流失。植被屬荒漠草原植被，覆蓋率大多在4%左右。

2、水土保持措施優(yōu)化

根據(jù)不同地區(qū)環(huán)境及具體工程特點，一般將光伏發(fā)電工程劃分為四個水土流失防治區(qū)，分別為光電池板區(qū)、道路區(qū)、施工營地區(qū)和管理區(qū)，根據(jù)不同區(qū)域的特點布設有針對性的防護措施。

2.1光電池板區(qū)

水土流失的影響主要集中在施工建設期，主體工程施工結束后，對擾動區(qū)域實施全面整治，對陣列間的擾動面采用機械整治，對于光電池板陣列下方等邊角區(qū)域人工整治，對裸露面壓實，可在土地整治的基礎上進行礫石鋪壓；也可在土地整治的基礎上撒播草籽促進植被恢復；施工過程中布設臨時防護措施，臨時堆土集中堆放，表面壓實拍光后用防塵網(wǎng)苫蓋，防塵網(wǎng)四周壓邊，編織袋裝土；水源條件較好施工場地視擾動情況、土壤濕度、風力大小等隨時灑水降塵。

2.2道路區(qū)

光伏發(fā)電工程的道路主要包括檢修道路和除塵道路。盡量順應場址區(qū)域的自然走向和坡度設計，減少挖填。合理設計路網(wǎng)，減小占地和植被破壞。根據(jù)場內檢修道路面寬度進行礫石鋪壓。除塵道路進行土地整治或也鋪壓礫石。在施工過程中不定時灑水，以抑制揚塵，臨時堆土密目網(wǎng)苫蓋，或設置防塵網(wǎng)，編織袋裝土。

2.3施工營地區(qū)

施工營地區(qū)作為施工人員的工作和生活區(qū)，待工程施工結束全部拆除后，對擾動區(qū)域進行全面土地整治；對于原地表植被覆蓋度高的區(qū)域還可以考慮播撒草籽促進植被恢復；施工期該工程區(qū)由于人員活動密集，應不定時臨時灑水，以抑制揚塵。進行土地平整并布設棄土整形、編織代裝土鋪蓋等。

2.4管理區(qū)

管理區(qū)人員活動密集，施工結束后，對于邊角區(qū)域進行土地整治，對裸露區(qū)域鋪壓礫石或硬化。對施工過程中產(chǎn)生的臨時堆土集中堆放，采取防塵網(wǎng)苫蓋等臨時防護措施。

3、施工過程中的管理措施

目前，水土保持監(jiān)督管理措施主要體現(xiàn)在行政主管部門監(jiān)督建設單位、建設單位監(jiān)管施工單位的施工過程中。為有效落實水土保持措施，還應加強建設監(jiān)理、監(jiān)測工作。工程完工后及時進行水土保持設施驗收。

建設單位按照水土保持“三同時”制度要求，將水土保持方案中確定的水土保持措施、防治責任落實到工程初步設計、招標合同和施工過程中，主動與地方行政主管部門聯(lián)系，自覺接受監(jiān)督檢查，定期匯報水土保持工作實施情況。監(jiān)理單位建立健全管理機制、監(jiān)理制度、監(jiān)督機制，對水土保持措施實施進度、質量與資金進行監(jiān)控管理，確保水土保持工程建設質量和進度。

（1） 施工單位合理安排施工工序，盡量減少臨時堆土（渣）的堆放時間。應盡量避免大風等極端天氣施工，特別是土方開挖、回填等作業(yè)。表層定期噴水，形成結皮形成，以防止風蝕。

（2） 規(guī)劃施工活動范圍，安排好交通車輛，運輸車輛及重型機械的行車和管理范圍由專人負責，嚴格控制，以盡可能減少對地表的擾動。

（3） 施工結束后，做好施工跡地的恢復工作，保證工程建設區(qū)景觀與周圍環(huán)境協(xié)調。

4、結論與討論

（1）光伏發(fā)電站在工程實施過程中采取水土流失防治措施積累了實踐經(jīng)驗，成果較為顯著，但依然需要根據(jù)實際情況進行分析探討，目前采取的水土流失防治措施基本根據(jù)相關規(guī)范、規(guī)程進行，經(jīng)驗性偏多，定量研究和理論分析較少。

（2）應根據(jù)建設期、運行期及服務期滿后三個時段的水土流失特點綜合防護。光伏電板下的綠化和如何綠化是同類項目水土保持植物措施設計的重點和難點，建議進行相應的研究和有針對性的設計。

（3）根據(jù)現(xiàn)場實際，分析建設期土方挖填、地基基礎施工造成的植被破壞，監(jiān)測與定量預測水土流失。同時包括施工場，汽車運輸過程，翻斗車、自卸車裝卸工程中受到風力作用產(chǎn)生的二次揚塵。

（4）部分已建成的光伏發(fā)電項目，為了改變生活和工作環(huán)境，投入財力、物力對管理區(qū)實施綠化美化，但是部分區(qū)域土壤有機質含量極低，潛在鹽漬化程度高。再加上降水量少，蒸發(fā)量大，地下水部分水質指標（氟化物、硫酸鹽、氯化物和總硬度等）超標，不能滿足綠化需水標準，不建議布設植物措施。

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基金項目：甘肅省水利科研計劃項目（2016-76-6）

作者簡介：王喜君（1967— ），女，甘肅蘭州市人，高級工程師，學士，主要從事戈壁荒漠區(qū)生產(chǎn)建設項目水土保持研究工作。