沙漠區域光伏發電工程水土保持方案設計

□劉小榮

（定西市水土保持科學研究所）

1 項目和項目區概況

1.1 項目概況

武威泰奉新能源公司古浪縣20 MW光伏扶貧配套電站創建在古浪縣百萬千瓦沙漠生態光伏發電基地，和古浪縣有40 km的距離，工程區中的公路通暢，交通非常便利。此項目擬創建20 MVA 規模的100 kV 升壓站，安裝20 MVA 主變壓器。工程建設總體開挖土石方9.06 萬m3，借方3.97 萬m3，填方總量為13.03 萬m。工程總體占地44.42 hm2，臨時占地為0.98 hm2，永久性占地面積為43.44 hm2。工程建成之后，每年可使用的時間為2 888 h，上網電量為2703.80萬kW·h。

1.2 項目區概況

項目區處于古浪縣東北部，屬于騰格里沙漠南緣，沖洪積平原地貌，大部分都是沙漠。表露為沙丘，地勢較為開闊。項目土壤區中包括風沙土、灰棕荒漠土，植被包括半灌木、旱生灌木、超早生灌木等。

2 項目水土流失和防治情況

項目區為荒漠沙丘，半固定沙丘占據整體沙丘區面積85%，此沙丘大部分高度為1.50～2.00 m，渾圓或者壟條狀，部分為波狀沙丘，丘間具備覆沙平底與風蝕溝槽，生長植物包括沙篙、白刺等植物。在沒有擾動的時候具有良好固沙效果，降低風蝕程度，土壤侵蝕大部分都是風力侵蝕，荒漠沙丘區風蝕模式為200 t/（hm2·a）。

導致水土流失的主要原因包括：其一，地形地貌。項目區在古浪縣東北部，為騰格里沙漠南緣，沖洪積平原，大部分都是沙漠。表露沙丘，廠區中表層具備活動性沙丘，厚度為1～5 m，局部稀疏地表覆蓋物與松散的地表物質促進了水土流失。其二，工程建設。開發的建設項目改變了原本的地形地貌，破壞沙生植被，尤其是棄渣、棄土與臨時性堆土，在出現大風或者暴雨的時候就會出現水土流失。其三，氣候。項目區為大陸性干旱沙漠氣候，主要特點就是風大、日照時間比較長、蒸發強烈、干旱雨水少。

3 水土保持方案設計的問題

3.1 項目參與方的不重視

在審查方案的過程中表示，導致水土保持方案無法滿足實際需求的主要目的就是項目參與方對其不重視。水土保持方案指的是行政主管部門出具行政批復基礎，還是建設單位尤為重要的批復，對于方案自身編寫內容、質量和主體工程優化的作用忽視。此情況對編制設計單位方案的工作造成了影響，或者存在抄襲問題。

3.2 水土保持方案章節問題

首先，項目現場情況的介紹問題。由于光伏發電項目要鋪設大面積的太陽能電池板，占地面積比較大。在落地項目持續增加背景下，降低了大量平坦的場地。為了對項目占地與施工工藝內容進行評價，針對項目現場介紹也有所需求。在進行審查的過程中表示，部分方案的情況介紹簡單，沒有有效落實現場的勘察工作，圖紙模糊，坐標點不精準，部分設計單位只是通過建設單位現場照片就能夠編報現場方案，從而使方案的內容和現場情況不同。

其次，水土保持在主體工程可行性研究報告中屬于單獨的章節，編制水土保持方案報告書要對主體報告進行完善。但是通過審查結果表示，建設單位的水土保持方案定位并不精準，無法針對水土保持方案對主體工程進行完善，也無法對其約束。比如：在介紹主體施工方法的過程中缺少優化的建議，從而嚴重破壞了施工過程中的表土資源與地表植被。

然后，工程措施設計問題。工程措施為水土保持工程中的主要內容，還是工程驗收過程中的重點項目。光伏發電項目水土保持工程措施比較單一，排水溝、擋土墻為主要建筑物。因為措施比較簡單，所以在進行審查的過程中還是存在部分問題。部分擋土墻缺乏針對分區與工況的設計，設計的防治分區工程相同，選擇參數不合理，嚴重影響了未來工程的施工與驗收。

最后，報告圖紙繪制問題。在水土保持方案中，圖紙為主要部分，還是工程竣工驗收主要基礎，能夠使審查人員與報告人員在不查看報告文字內容時掌握工程項目。目前圖紙三要素并不規范，典型的措施設計圖和報告設計不對應，圖紙無法使基本需求得到滿足。

4 水土保持方案的設計

4.1 方案編制原則

堅持“誰開發、誰保護，誰導致水土流失，誰治理”的原則；堅持重視生態社會效益和經濟效益的原則；堅持水土保持措施銜接主體工程建設的原則。

工程措施盡量使用當地材料，實現經濟合理、技術可行；重視吸收當地水土保持成功經驗，各種措施合理的配置，統籌兼顧，構成綜合防護體系，重視和周邊景觀的相互協調；在建設過程中重視生態保護，設置臨時防護措施，降低施工過程中的人為擾動和棄土棄渣；基于水土流失預測結果與水土流失防治分區，和施工工藝相互結合，適當的布置防治措施，要求所設置的措施具備經濟性、科學性與可操作性。

防治的目標為：擾動土壤整治率為95%；攬渣率為95%；水土流失總治理度為82%；林草植被覆蓋率為15%。

4.2 水土流失預測

在預測水土流失過程中，要對不同防治分區水土流失特點進行考慮，使用分區預測。利用數學模型、類比分析與經驗公式等方法對此項目損壞水土保持設施面積進行計算，結果為44.42 hm2，沒有其他的水土保持設施。預測期中的原本地表土壤流失總量為2 931.72 t，擾動之后的土壤流失總量為4 975.04 t，導致新增土壤流失總量為2 043.42 t。圖1 為不同預測時間段新增水土流失量的比例，施工期為工程水土流失重點的防治時間段。

圖1 不同預測時間段新增水土流失量的比例圖

4.3 防治措施

4.3.1 工程措施

在施工過程中表土剝離，完成施工之后回鋪到需要綠化的區域中。部分施工地區具備高陡邊坡，植被恢復和水土的涵養比較困難，可以使用護坡、擋墻等工程措施穩定邊坡，避免出現水土流失的情況。工程建設對于場區中原本自然排水系統并沒有太大的影響，但是太陽能板集雨對于項目區地表具備濺蝕，促進了水土流失，所以可以在每個小匯流面中實現小型截排水溝的設置，截排水溝和道路一側配水溝或者周邊溝道相互連接，排水系統并沒有設置水窖，不僅降低雨水濺蝕，提高徑流入滲，還能夠使所收集雨水應用到太陽能電池板沖洗或者場內植被灌溉中。表1為排水溝設計的特性。

表1 排水溝設計的特性表

4.3.2 植被措施

可以使用人工種植的方法促進植被修復，綜合樓與升壓站的四周在不對輸電影響的基礎上栽種草木，使植被得到恢復。光伏方陣區中除了檢修道路都要種植恢復植被；在施工過程中，臨時多余的土石方要使用合適溝坑進行堆置，并且覆土種草。對于線狀施工區，比如：直埋集電線路、道路邊坡、接地工程等，可以使用植被移植、分段施工等方法使植被得到恢復。

在選擇植被過程中要盡量使用抗寒、抗旱、抗風蝕并且生長迅速的植物，對水蝕、風蝕進行控制的鄉土草種，比如：胡枝子、紫穗槐、沙棘、榆樹等。在光伏板中使用低矮、不能夠遮蓋的太陽能板草種，比如：冰草、早熟禾等。圖2 為植被種植情況。

圖2 植被種植情況圖

4.3.3 臨時和預防保護措施

在建設項目的過程中，優化施工時序與臨時的防護措施能夠影響到水土流失防治效果。所以，基礎和管道溝開挖所產生的土方要能夠即挖即填，在平整場地之后，填方區域灑水夯實。完成局部地表施工之后要及時的恢復植被；定時對施工場內灑水；要苫蓋臨時堆放的物料，遮蓋運輸灰、土的車輛；施工過程中要對水土保持監督、監測與監理的工作進行落實，從而能夠有效保證水土保持措施的落實。

4.3.4 實施分區防治

項目主體設計在場區中設計漿砌石擋土墻、截排水溝、漿砌石護坡等具備水土保持功能措施，不僅能夠穩定主體工程和邊坡，還能夠實現水土流失防治的作用。但是通過產生流失的原因和工程特性方面分析，此措施并沒有完全實現全面防治水土流失目的，尤其是沒有考慮施工前期表土剝離與施工過程臨時防護、施工后期場地清理與植被恢復。所以，后期設計過程中要重點補充此新增水土保持防治措施。文章初步提出各個分區水土保持工程、臨時措施和植物，降低因為施工建設導致的水土流失。表2為不同分區水土保持防治措施。

表2 不同分區水土保持防治措施表

①剝離表土。在施工之前針對原地表土層比較厚的地區實現表土剝離并且集中的堆放，在結束施工之后植被恢復區表層覆土，使植被恢復成活率得到提高，以此提供給植被良好條件。表土剝離使用表土厚度超過0.30 m的占地區域，剝離量以植被恢復措施與后期綠化面積進行確定。②清除硬化層。在結束施工之后要注意清理施工生產生活區的臨時占地施工跡地，包括拆除臨建用房，以此能夠恢復地表，為后期植被恢復打下基礎。③平整土地。為了能夠使各個分區臨時占地與空閑原跡地表得到恢復，避免光伏廠區在建設過程中出現大面積的水土流失情況，在施工后期要平整各個分區臨時占地與空閑地的土地。④臨時措施屬于開發建設項目水土保持方案中的主要構成，能夠避免防治開挖、土石方堆放等導致的水土流失，并且在實際施工過程中容易操作，簡單可行。本工程擬定臨時堆土場周邊外坡腳使用草袋裝土臨時擋護，臨時堆土場容量設計為0.37萬m3，設計長寬為50 m×50 m，土方堆高設計為1.50 m，堆土邊緣放坡，坡度設計成為1∶2，保證土體自然穩定，堆土邊緣使用填土草攔擋措施斷面為梯形界面，結束施工之后袋裝土臨時堆土袋裝就地回填。

5 結語

太陽能光伏發電項目建設過程中所涉及的范圍地域范圍比較大，并且項目建設區域的氣候特點和地質條件比較復雜，所以就要重視項目建設過程中導致的水土流失和環境影響。本工程項目滿足水土保持相應法律法規與技術規范需求，沒有絕對限制性的因素，實施水土保持方案之后能夠對項目區生態環境進行改善。編制沙漠光伏電站水土保持方案過程中，要結合行業工程實際與水土保持標準規范，對防治措施差異性進行考慮，使用針對性措施防護，避免不同分區使用同樣的措施。