山地風電場水土流失特點及防治對策

孫 凱

（上海申能新能源投資有限公司，上海200000）

風力發電作為一種利用可再生能源進行發電的方式，安全環保，且經過多年的發展技術也愈來愈成熟，是現今世界上公認的最為清潔的發電方式之一。近幾年，我國風力發電的規模越來越大，到2020年底，風電累計并網裝機容量將達到2.1億千瓦以上，其中海上風電并網裝機容量達到500萬千瓦以上；風電年發電量將達到4200億千瓦時，約占全國總發電量的6%。由于山地海拔高，山地的風能資源非常好，因此山地風力發電廠的發電機組一般安裝在山地的頂端與山脊上。在進行山地風力發電場的建設過程中，由于山地風力發電場都是建設在少有人居住的山地，因此在建設之前需要在山地中修筑道路及建設最基本的保障工程，在這個過程中不可避免地會對山地的生態造成破壞，受到夏季的雨水沖刷后會出現水土流失的情況，對山地原有的生態也將造成破壞。現今如何采取有效的措施來預防山地水土流失情況的發生成為了我們首要的研究任務。

1 概述

1.1 項目背景

新能源的開發與利用是國家能源建設與社會可持續發展的需要，也是保護我國生態環境最為重要的一項能源工程。風力發電通過將風能轉化為電能，利用風能這種清潔能源進行發電，能夠為國家的經濟發展有效降低發電成本。采用風能發電必將成為我國電力生產中不可或缺的部分。山西省的煤炭等一次性礦石資源雖然總儲量非常豐富，火力發電場總裝機量也非常大，依靠燃燒煤炭等化石燃料為全國提供了相當多的電力，但是由于多年對煤炭的開采、燃燒，使得山西省的生態環境遭到了嚴重破壞。黨的十八大以來，山西省為落實國家的可持續發展戰略，不斷地進行經濟轉型，開始大幅度地減少煤炭等資源的開采，且關閉了許多火力發電場，但是為了保證山西原有的發電量，使得風力發電發展更為迅速。根據統計，山西省內現在有19個風力發電場（已建包括在建），總的裝機規模已達到240萬千瓦，年發電量達到46.5億千瓦時，相應的需要防治的山地水土流失面積也十分大（1390公頃），風力發電場工程占地達到1000公頃，土石添挖總量790萬方。雖然風能資源發電為清潔能源發電，但是在風力發電場的建設過程中，巨大的風機平臺的運輸過程及基礎設施的建設都會對山地原有的地貌環境造成破壞，造成人為的水土流失。

1.2 風力發電及水土保持發展現狀

由于我國自從改革開放以來，社會發展十分快速，人民生活的水平不斷提高，相應的用電量的需求也越來越大。單單依靠傳統的火力發電方式對環境的破壞將越來越大，且像煤炭這種一次性能源也逐漸短缺。迫使著我國的發電方式急需作出改變。利用風能進行發電在歐美國家早已相當普遍。從上世紀70年代歐美國家爆發的能源危機開始，歐美國家就開始大力發展風力發電，對風力發電的扶持補貼力度也逐年增加，截止到2018年底全世界風力發電總裝機量達到了1594112兆瓦，其中荷蘭裝機總量達到了22267兆瓦，美國的裝機容量16818千瓦，我國的裝機容量為6050千瓦。在西方的一些發達國家依靠風力發電占到了國內發電總值的15%左右。

我國海岸線綿長，且中西部山地較多，風能資源非常豐富，為發展風力發電提供了非常好的地理條件，且近年來我國的科學技術發展飛速，為風力發電提供了更有力的技術支持。同時為保護生態環境，自從新中國成立以來，國家相繼出臺了水土保持生態保護方面的法律法規，特別是近幾年我國開展了一系列大規模的水土保持生態建設，取得了很大成就。在基礎性研究方面，逐漸摸清了我國不同類型的水土流失方式及規律；在應用研究方面，通過不斷的實驗推廣防治水土流失的措施，也取得了一定的成果。

1.3 論文研究的主要內容

本文將對山西華電廣靈風力發電有限公司在斗山的風力發電場工程的山地水土流失特點進行分析，以此來研究如何保護山地環境，通過對水土流失進行檢測和分析，探索如何更好地防治山地風電場水土流失。本文主要內容包括以下方面：

（1）從風電場建設施工的角度對造成水土流失的因素進行探討研究。

（2）針對山地風力發電場的特點，對防治區布設不同的防治措施。

（3）采用多種監測手段，針對工程施工時帶來的水土流失情況進行監測，分析其產生的原因，為今后同類型的山地風電場建設提供指導作用。

2 斗山風力發電場工程水土流失情況

斗山風力發電場工程，共安裝18臺單機容量為2兆瓦的風力發電機組，總裝機容量達到47兆瓦，通過變壓裝置將45千伏的電壓升高到110千伏，然后并入廣靈電業局變電站，該項目于2012年8月開始動工，2015年年底竣工并開始投入生產。

2.1 斗山山地風電工程水土流失特點

（1）水利侵蝕為主，因為斗山的山地地貌呈多樣性，山地主體主要以石灰石山體為主，植被覆蓋率非常低，土壤只有覆蓋在山體表面薄薄的一層，斗山山地風力發電場主要建設在山脊與山頂處，在風力發電場建設時不可避免地將破壞斗山山體原本就十分稀少的植被與表層土壤，在夏天雨季到來時，雖然建設過后已經及時將開挖出來的土石回填，但是在雨水和地表流水的沖擊下，還是會將開挖過的土石沖刷出來造成大面積的水土流失。

（2）波及面積比較大。由于斗山山體情況較為復雜，因此導致風力發電機組分布非常分散，基本分布在各個山體的山脊與頂部，用來施工維修發電機組的道路等基礎設施分布也基本沿山脊分布。這些范圍內的山體情況特殊，土石開挖量也比較大，因此可能造成水土流失波及的面積比較大。

2.2 斗山風力發電場工程建設造成水土流失的因素分析

斗山風力發電項目在建設過程中出現水土流失的因素主要包括自然因素與人為因素兩方面。自然因素是指引起水土流失的潛在因素，比如自然降雨導致的山體水土流失；人為因素指因為人類生產活動導致山體水土流失的因素。

根據對斗山風力發電場建設的實地走訪調查，發現在風力發電機組與變壓箱的安裝過程中及道路的修建、建設平整的機組平臺時需要對山體的土石進行開挖，使得斗山原有的地表植被遭到破壞，雖然施工過后對挖出的土石進行了回填處理，但仍然導致斗山山體土體結構松散，改變了其原有的結構，一旦受到外應力的影響，就極易導致山體滑坡的情況出現。同時在外應力的作用下還會加劇水土流失，是造成斗山水土流失的主要原因。具體影響斗山風電場水土流失的因素有以下幾種：

（1）在施工風電機組與箱變區發生水土流失的時期主要在施工準備期，土建時期，設備安裝與調試期；影響的主要因素有:場地清理與平整，機械碾壓等。

（2）廠內道路與集電線路區發生水土流失的主要時期在施工期；影響的主要因素:道路修筑時擾動地表及土層結構，造成植被破壞，集電線路鋪設土石開挖導致地表破損，破壞了原有地貌。

2.3 斗山山地風電場工程運行期水土流失影響因素分析

在風電場建設過程中如果無土石的開挖那么將不會增加山地的水土流失，如果在建設時能夠采用一個科學合理的施工方式進行施工建造，例如在風電場建設完成后積極恢復原有生態植被，使其還能夠恢復其原有的防護功能，那么在風電場設備運行期間自然能夠將山地水土流失維持在一個相對穩定的范圍內。

3 山地風電場工程水土流失防治措施

3.1 工程措施施工要求

3.1.1 土石分離與回填

因為在土石開挖的過程中，人為將山體表面的土壤與下層的石灰石巖石混合在了一起，為了使在后期回填過后更好地繁育山體表面的植被，就需要我們在土石回填前必須將土壤與山石分離，采用人工回填的方式進行回填，且在回填過后應該使用大型機械對回填后的土石進行夯實，同時采取相應防護措施。

3.1.2 土地平整

土地平整主要是指在山地風電場建設完成后，應及時對施工遺留下的痕跡進行一個綜合的處理，清除施工遺留的建筑垃圾，進行坑挖回填，可以使用65千瓦的土地平整機平整大范圍的地面，對于機械無法施工的地段，也應該采用人工作業的方式進行處理。

3.2 植物措施施工要求

（1）施工前期準備。在施工建設風力發電場時要進行一個全面的現場勘查，要充分了解具體的施工地段的各種地理因素與特點。例如斗山風力發電場建設時，在施工前期時工作人員對斗山山地表面覆蓋的植被及土壤進行了細致的勘察，提前準備了施工完成后需要種植的樹苗及草種，用以保障后期植被恢復使用。

（2）整地。在整地前首先要清理建造山地風力發電場所遺留下來的建筑垃圾，細致地清理石塊、石礫。并采用機械進行一個初平，將表層土壤進行覆土回填，用以改善土壤條件，在整地過后，需要按照科學的種植方式合理地搭配植物，最大程度地利用植物來防治山地水土流失。

（3）季節選擇。因為山地溫差較大，環境條件也比較特殊，所以在進行植被恢復的季節盡量選擇春季用以提高植被的成活率。

（4）撫育管理。撫育植物一般采用人工撫育的方式進行，撫育的主要內容應包括:植被的松土，植被的施肥，澆水以及對植被的修剪過程。對植被的撫育過程一般在盛夏時節開展，在撫育過程中如果發現植被部分死亡應及時進行補種，并落實好植被管理與撫育責任。

3.3 具體的水土保持措施進度安排

（1）水土保持措施進度安排原則。應遵循“三同時”制度，堅持積極穩妥、盡快發揮效益的原則，落實水土保持分區措施布設、施工的季節性、施工順序、工程質量和施工安全，保證水土保持施工資金、材料和機械設備等資源的有效配置，合理安排，分期實施，確保工程按期完成。

（2）工程措施和植物措施的安排順序。應先工程措施再植物措施，工程措施應安排在非汛期，大的土方工程宜避開汛期。植物措施應以春季、秋季為主。施工建設中，應按“先攔后棄”的原則，先期安排水土保持措施的實施。

3.4 臨時施工要求

在山地風力發電場建設過程中，臨時施工要求設置臨時排水渠、泥土擋板等，臨時排水渠的建造方法應與永久排水渠的建造方法相同且盡可能與后期永久建造工程相配套，后期如果能配套使用的設備將不用拆除，減少對山體的二次破壞。不能用的則應該及時拆除，且將拆除后產生的垃圾進行及時處理。

4 山地風電場項目工程水土治理效果

在山地風電場建設時難免會造成一定的水土流失，如果不加治理隨著時間的遷移將會導致水土流失情況愈發嚴重，對施工建造項目區內的生態造成不可逆轉的損傷。但只要認真落實在項目建造前期制定的保護防治山體水土流失的策略，就能取得良好的效果。例如山西廣靈空中草原風電場由于在建設初期就十分注重項目的水土流失防治，現今山體植被早已恢復，且也發展成為了一個旅游點，實現了風力發電與環境生態保護的雙贏。

5 結束語

山地風電場建設施工結束后，沒有及時對施工過程中破壞的山地生態環境進行保護，對整個山地風力發電項目區的環境破壞將非常嚴重，如果水土流失的問題非常嚴重，則會影響風力發電場的正常運行。因此，山地風電場在建設的過程中可能造成的水土流失問題不能忽視，需要我們加大力度迫切地去治理。本文旨在通過對山西省斗山風力發電站建成后的水土流失問題研究，提出關于山地風電場水土流失防治的具體措施，為今后我國山地風電場建設防治水土流失提供了寶貴的經驗。