集電線路比選的水土保持分析評價

趙丹萍

（江西省修江水利電力勘察設計有限責任公司，江西 南昌 330000）

1 前言

修水眉毛山風電場項目位于江西省九江市修水縣黃坳鄉、黃沙鎮境內。場址位于九江市西南面約145 km 處，修水縣城東面約20 km 處，修水縣黃沙鎮北面約10 km 處，黃坳鄉西面約9 km 處。風場范圍主要為一條南北走勢的山脊以及一條東西走向的山脊，山脊長約為24 km，整個山脊海拔介于800 m～1227 m 之間，屬山地風電場。本工程總裝機容量50.6 MW，擬安裝16 臺風力發電機組，新建220 kV 升壓站1 座，所有風力發電機組通過3 回集電線路接入升壓站35 kV 側。

根據《江西省水土保持規劃》（2016-2030 年）附表2“江西省省級水土流失重點防治區復核劃分成果表”，修水縣屬省級水土流失重點治理區。

集電線路架設呈線狀分布，在施工過程中，不可避免地擾動原地貌、損壞土地和植被，造成水土流失，若不采取切實有效的水土保持措施進行防治，將對項目區及其周邊生態環境造成一定的不利影響。本工程建設內容中主體設計共考慮了兩個集電線路敷設方案，通過對兩個方案水土保持效果的分析評價，選出有利于減少地表擾動和植被損害范圍、有效控制水土流失的集電線路實施方案。

2 集電線路比選及水土流失量預測

主體工程初步設計考慮風電機組和箱式變電站的布置、地形、35 kV 集電線路走向等因素，16 臺風電機組共分為三組。集電線路設置了兩個比較方案，分別為架空線方案、直埋電纜方案。

2.1 主體工程設計中的方案比選

方案一：架空線方案。架空線線路總長12.86 km，全線單回架設，占地面積0.40 hm2，均為永久占地。

方案二：直埋電纜方案。線路總長13.50 km，全線單根電纜敷設。電纜敷設占地1.32 hm2，除54 m2電纜接頭井占地外均為臨時占地。

集電線路兩個方案主要技術經濟指標見表1。

表1 集電線路架設方案技術經濟比較表

根據國網江西電力冰區分布圖，線路所在區域屬于重冰區，且山體高差大，山勢陡峭，相應的鐵塔基礎開挖量大，需設計出防護的塔位較多，勢必造成成本及施工難度的增加，且運行條件艱苦，架空線路可靠性較低，受季節影響較大，特別在冬季冰雪天易發生線路覆冰，覆冰嚴重時易出現折桿、斷線、倒塔等事故，影響供電可靠性，后期維護工作量較大；直埋電纜方案受惡劣氣候影響小，電纜沿風場道路敷設，大大降低了施工難度，縮短施工工期，且日常檢修維護工作量較小，總體造價、單公里造價皆低于架空方案。從線路的安全性、可靠性、經濟性、施工情況和維護工作量的難易程度綜合考慮，主體設計初設階段將方案二作為推薦方案。

2.2 集電線路水土流失量預測

2.2.1 土壤侵蝕背景值的確定

土壤侵蝕背景值也就是擾動前的土壤侵蝕模數，本工程集電線路架設土壤侵蝕背景值是根據區域土壤侵蝕背景資料、水土保持規劃資料、并結合項目區地形地貌、土地利用類型、氣象資料、土壤母質、植被覆蓋等進行綜合分析，經現場踏勘、調查并咨詢當地水保專家意見綜合確定[1]。集電線路架設的土壤侵蝕背景值采用水土流失現狀確定的數據：集電線路兩種架設方案的土壤侵蝕模數分別為257 t/（km2·a）和272 t/（km2·a），具體見表2。

表2 擾動前項目區水土流失現狀表

2.2.2 擾動后土壤侵蝕模數的確定

本項目集電線路架設擾動地表后土壤侵蝕模數采用類比法確定，類比工程選用本省已驗收的，與本項目同類型、自然條件相近且水土流失特點相似的江西華能蔣公嶺風電場工程。江西華能蔣公嶺風電場工程位于江西省九江市都昌縣境內，2013 年9 月開工建設，2014 年12 月建成，總工期為15 個月九江綠野環境工程咨詢有限公司采用樁釘法、坡面侵蝕溝量測法和簡易徑流小區觀測法等對風電場開展水土流失動態監測，測算出風電機組區、輸變電工程區等集電線路架設區域的土壤侵蝕模數。根據類比條件分析可知，本項目集電線路架設與類比工程自然條件相近，施工內容相似，因此本項目集電線路架設擾動后的土壤侵蝕模數采用蔣公嶺風電場工程類似的實測數據，并在此基礎上加以修正。由于本項目集電線路直埋電纜所經區域海拔較高，地勢起伏較大，局部坡度較陡，且降水量更大，因此修正系數取1.1。得出本項目集電線路架設土壤侵蝕模數見表3。

表3 集電線路架設擾動后侵蝕模數一覽表 單位：t/（km2·a）

2.2.3 水土流失量計算

可能造成的水土流失量包括損壞土地和植被造成的水土流失量、棄土棄渣產生的水土流失量。其中損壞土地和植被造成的水土流失量預測內容包括原地貌侵蝕量、新增流失量和水土流失總量。

水土流失總量按下式計算：

新增水土流失量按下式計算：

式中：W 為擾動地表土壤流失量，t；ΔW 為擾動地表新增土壤流失量，t；n 為預測單元，n=1、2、3、……、n-1、n；K 為預測時段，K=1，2，3，分別代表施工準備期、施工期和自然恢復期；Fi為第i個預測單元的面積（km2）；Mik為擾動后不同預測單元不同時段的土壤侵蝕模數，t/（km2·a）；ΔMik為不同各時段新增土壤侵蝕模數，t/（km2·a）；Mi0為擾動前不同預測單元的土壤侵蝕模數，t/（km2·a）；Ti為預測時段（擾動地段），a。

根據以上確定的預測時段、預測分區及預測方法，本工程集電線路架設方案二即直埋電纜方案可能造成的水土流失量為172 t，新增水土流失量為163 t，比方案一架空線路方案預測水土流失量4.3 t 和新增水土流失量16.79 t 大，見表4。

表4 集電線路直埋電纜可能造成的水土流失量計算表

3 集電線路方案比選的水土保持評價

根據主體工程初設階段設計方案，主要從土石方平衡、擾動地表面積、損壞水土保持設施面積、可能造成水土流失量等方面進行水土保持分析與評價。集電線路兩個方案主要水土保持指標見表5。

表5 集電線路主要水土保持指標比較表

經分析，從表5 可以看出，主體設計考慮的方案二占地面積更大、土石方工程量更多，因此造成了更大面積的地表擾動及水土保持設施破壞，方案二各項指標均比方案一略差。但主體設計主要從線路可靠性、維護工作量的難易程度等方面綜合考慮，為避免出現因架空線路覆冰而發生折桿、斷線、倒塔等事故，減少運行期的維護管理費用，因此確定方案二為推薦方案，綜合考慮主體設計論證的結果，考慮到兩方案均無明顯的水土保持制約性因素，且方案二基本為臨時占地，施工完成后均可恢復植被，從水土保持角度考慮，基本同意主體工程將直埋電纜方案（方案二）作為推薦方案。下一步主體設計中應減少地表擾動和植被損害范圍，提高防護標準，加強保護和治理。

4 結論

修水眉毛山風電場項目集電線路直埋電纜方案土石方挖方填方數量較大，所以其所造成的水土流失影響要比架空線方案大。如果僅從水土流失量角度考慮，顯然直埋電纜方案不如架空線方案，但是本工程并未采用，也就是說，對于集電線路主體設計方案的選擇，必須綜合考慮方案實施的技術、經濟、環境可行性，而不能只考慮環境因素，放棄技術經濟可行的較優方案。在方案一實施后，本工程必須積極采取切實可行的水土保持方案，以有效解決集電線路直埋電纜實施所帶來的水土流失及環境損失。