河西走廊光能開發項目水土保持對策*

王曉慶，張文君，楊坤擎

1.甘肅省科學院地質自然災害防治研究所；2.宕昌縣自然資源局

光伏電場工程建設存在占用土地、侵擾植被等問題，有損生態環境，伴隨水土流失現象。在生態可持續發展的理念下，需要優化光伏電場工程的建設方式，探尋水土保持策略，預測因工程建設可能造成的新增水土流失量，提出相應的防治對策和具體的水土保持措施，為工程建設的水土保持工作指出方向、提供技術依據，最大限度地減少水土流失對生態環境的破壞，同時使項目區原有水土流失得到有效治理，生態環境得到改善。設計該工程水土保持對策，對防治因工程建設造成的水土流失，減少工程施工建設過程中和生產過程中對周邊生態環境、水土保持設施造成的破壞，減少對周邊群眾生產、生活造成的影響，保障工程建設和安全運營、促進該地區經濟社會的可持續發展具有重要意義。

一、工程概況

某26兆瓦并網光伏發電項目建設于河西走廊西部，地形平緩，海拔高程1586～1577m，以山前沖洪積荒漠戈壁平原居多。地表發育南北向較小沖溝，寬度0.5～2.0m，地表為砂礫石戈壁，有低矮耐旱植物，水土保持貫穿于本項目建設與運營全過程中，采取科學的水土保持策略勢在必行。

二、項目建設中水土流失的危害

工程建設具有擾動性，原地表土壤和植被遭到破壞，導致植被覆蓋率本就較低的地區存在更大范圍的地表裸露現象，水土流失問題愈發嚴重，不利于當地生態環境的穩定性，工農業生產和周邊居民的日常生活均會受到影響。關于水土流失存在的危害，主要從如下幾方面進行解讀：

（一）擴大侵蝕范圍，加重洪澇災害

項目建設的擾動范圍大，使原本水土流失的區域擴大，水土流失程度加重，缺乏行之有效的治理措施時，水土流失引發的不安全因素激增。例如，若建設中亂挖亂填，將導致原農田灌溉渠系受損。水土流失使得河道的泥沙量逐步增多，河道行洪能力不足，河流行洪安全性降低，洪澇災害的發生率增加，洪澇造成的影響范圍擴寬，周邊居民的人身財產安全將遭到威脅[1]。

（二）破壞地表植被，土壤遭到侵蝕

地表植被受損后，土壤結構發生變化，土壤的抗侵蝕性能減弱。遇強降雨時，穩定性不足的泥沙在雨水的沖刷作用下匯入河道，造成河道堵塞，水流方向異常，不利于下游的安全。對于丘陵溝壑地區，地表植被遭到破壞后，坡面急流將對地埂、田坎產生強烈的沖刷作用，細溝和切溝的數量增加、覆蓋范圍擴寬，逐步演變為沖溝。土壤有機質含量將由于水土流失而降低，土壤肥力下降，農業生產難以獲得優質的自然條件，農作物產量減少、品質降低。可用于耕作的土地資源有限，不利于當地的農業發展。

（三）誘發地質災害，加劇生態環境惡化

水土流失未得到妥善的處置時，可能發生小型地質災害。例如，若原土層結構由于項目建設而出現損壞，將引發滑坡、泄流，溝道的輸沙量增加，下游河道行洪效果變差，生態環境持續惡化。

（四）損壞占壓農田，影響農業耕作

開挖將損壞農田土層結構，即使修復，短期內難以恢復地力，影響當地農業發展。所以在施工過程中必須采取有效的施工組織措施，采用熟土剝離、分別堆放、回填表土、合理恢復的土地整治措施工藝，減少施工過程中造成的農業損失。

（五）沖刷侵蝕，影響安全

在地面坡度較大的切溝地段，暴雨徑流極易匯集成較大山洪或集流，形成沖溝，洪水沖刷使溝谷擴寬，河溝槽下切，可能造成重大的傷亡事故和經濟損失。

（六）損壞基礎設施

工程防護不夠（高開挖邊坡、高填方地段），在暴雨、重力等作用下，產生塌方或泥石流，沖毀道路、水利等基礎設施。

（七）惡化生態環境

林草植被的減少，群落退化，植物生長條件劣化，使項目建設區周邊區域的生態環境遭到破壞。水土流失破壞了水土資源、基礎設施，加劇洪澇災害，不利于生態建設和地區經濟的可持續發展。

三、水土保持措施

（一）總體布局

立足項目水土流失的特點，遵循因地制宜、因害設防的基本原則，采取分區防治策略，維持各區的水土穩定性，保證項目區整體的水土保持效果。具體分區及相應的水土保持策略，如下：

1.光伏組件區的水土保持

項目施工涉及場地平整、基礎開挖等活動，施工對原地貌產生破壞作用，導致原地面的水土狀態發生異常，有明顯的水土流失問題。根據光伏組件區的施工特點，采取土地整治和臨時防護的策略，施工中安排一次灑水。臨時水土保持措施的覆蓋區域主要為箱逆變一體機和電纜溝，為減少水土流失量，用防塵網覆蓋并用編制袋裝土壓邊[2]。

2.開關站區的水土保持

開關站區基建結束后，以土地整治和壓蓋礫石的方法對該區域進行處理，保持水土穩定。

3.道路區的水土保持

受機械碾壓、開挖、堆墊等工程活動的影響，沿線原地面的水土保持功能欠佳，根據水土保持工作要求，采取灑水降塵的臨時應對措施，并加強土地整治、綠化換土以及路旁防護林建設。

4.施工生產生活區的水土保持

土地結構及土壤肥力易由于施工和現場生活而受到影響，因此及時清理施工垃圾和生活垃圾，聯合采取土地整治、播撒草籽、灑水的措施，盡可能促進植被的快速生長，于較短時間恢復原狀。

5.圍欄空地區的水土保持

施工后整治圍欄等的擾動帶，撒播草籽并灑水，使植物快速生長。部分區域屬于空地區，針對此部分做封育管理。

6.送出線路區的水土保持

對送出路線的擾動帶進行土地整治、撒播草籽。

（二）適地適樹（草）分析

1.基本原則

樹（草）在水土保持方面具有突出作用，設計時遵循的原則主要有：因地制宜、因害設防、整地標準性、防護功能多樣性與景觀協調性等原則。

2.樹（草）種的選擇

以防止水土流失為基本要求選擇樹（草）種，要求根系發達、保水固土效果好，選擇的樹（草）種應易于種植和管理，有效適應現場的土質、氣候等多項自然條件，生長過程中抵御病蟲害的侵襲，在取得水土保持效果的同時提升景觀價值。此外，種植的樹（草）種需要與周邊景觀相協調[3]。

3.植物的配置方式

從各防治區的立地條件和氣候特征出發，根據適應性原則挑選鄉土樹種，適當引入適應于當地環境的樹（草）種，強化水土保持效果和景觀效果。項目區的降雨量少，植被需在灌溉條件下才可成活，因此選擇的是根系發達、耐干旱、耐踐踏、固土作用突出的樹（草）種。集多種類型的樹（草）于一體，提升植物配置的豐富性。具體的樹（草）種以及各自的生物學特性，如表1所示。

表1 植物措施樹（草）種特性表

（三）分區措施布設

1.布設方案

根據分區方式探討針對性的水土保持策略，除了主體工程設計已有的水土保持措施外，本方案以分區的方式增添如下措施：

（1）光伏組件區：土地整治，臨時灑水，防塵網苫蓋并用編織袋裝土壓邊。

（2）開關站區：土地整治，防塵網苫蓋并用編織袋裝土壓邊，礫石鋪蓋。

（3）道路區：土地整治，綠化覆土及臨時灑水。

（4）施工生產生活區：土地整治，撒播草籽及臨時灑水。

（5）圍欄空地區：方法與施工生產生活區一致。

（6）送出線路區：方法與施工生產生活區一致。

2.光伏組件區

（1）土地整治：采取機械和人工相配合的作業方法，機械、人工的整治面積分別為34.34hm2、12.54hm2。時間安排在土方回填完成后，主要在于回填凹坑，使施工擾動面恢復完整、平整的狀態。

（2）防塵網苫蓋：用防塵網覆蓋基礎挖方臨時堆土區域，包含光伏支架、電纜溝、箱逆變器一體機等部分的基礎，防塵網8325m2，壓邊用編織袋裝土進行，數量達到2934個。

（3）臨時灑水：單次灑水量為50m3/hm2，前后共灑水5次，灑水面積34.34hm2。

3.開關站區

（1）土地整治：重點處理對象為站內空閑地塊，聯合采取機械、人工相綜合的方案，整治面積分別為 0.06hm2、0.02hm2，經過土地整治后清理建筑垃圾，使現場保持平整[4-6]。

（2）礫石鋪蓋：對建筑周邊空地鋪壓礫石，根據施工對礫石的質量和數量要求，將適量質量達標的砂石料運至現場，人工和機械聯合攤鋪均勻后，用機械設備碾壓，使攤鋪材料具有密實性與平整性。礫石鋪蓋厚度為5cm，鋪蓋面積0.02hm2，所需礫石方量為10m3。

（3）防塵網苫蓋：覆蓋材料選用防塵網，覆蓋對象為基礎開挖臨時堆土裸露面，需防塵網446m2，用234個編織袋裝土壓邊。

4.道路區

（1）土地整治：場內道路的整平聯合采取人工整治和機械整治的方法，面積分別為0.11hm2、1.81hm2；對進場道路兩側栽植綠化，整治面積為0.02hm2，植物選擇的是耐旱性突出的旱柳。

（2）竹節式聚水溝：于檢修道路兩側修筑，利用竹節式聚水溝攔截場內雨水，此設施的尺寸為長3.43km、寬0.3m、深0.15m。

（3）礫石鋪蓋：用砂礫石鋪壓場內道路和進場道路，鋪蓋面積1.94hm2，需礫石985m3，礫石鋪蓋的方法具有降低風蝕的作用。

（4）栽植苗木：栽植區域為進站道路兩側各1m內，單排栽植，兩棵植株間隔2m，栽種選用旱柳。

（5）臨時灑水：定期對場內道路灑水，撲滅揚塵，改善空氣品質以及減輕揚塵對施工人員身心健康的危害。單次灑水量20m3/hm2，以每日2次的頻率持續灑水3個月，灑水面積1.91hm2，灑水6876m3（遇降雨天氣時無須灑水）。

5.施工生產生活區

（1）土地整治：受施工過程中機械碾壓、人才踩踏等因素的影響，需安排土地整治，清理混凝土、沙礫料等材料，再進行整平[7-8]。土地整治采取機械作業的方法，作業面積達到0.92hm2。

（2）撒播草籽：撒播扁穗冰草，此類植物的生長有利于促進自然恢復進程。播種量為35kg/hm2，撒播面積0.92hm2，所需草籽32.2kg。

（3）臨時灑水：定期對施工生產生活區灑水，撲滅揚塵的同時加快地表結皮，以便自然修復的順利進行。單次灑水量20m3/hm2，以每日2次的頻率持續灑水5個月，灑水面積0.92hm2，灑水5520m3（遇降雨天氣時無須灑水）。

6.圍欄空地區

（1）土地整治：以人工作業的方式進行土地整治，覆蓋范圍為圍欄施工擾動帶，面積為0.60hm2。

（2）撒播草籽：處理范圍為圍欄施工擾動帶，播種量為35kg/hm2，撒播面積0.60hm2，所需草籽21kg。

（3）臨時灑水：定期灑水，撲滅揚塵的同時加快地表結皮，以便自然修復的高效進行。單次灑水量50m3/hm2，土地整治后灑水2次，灑水面積0.60hm2，灑水量60m3。

（4）管護措施：針對未擾動的空地采取管護措施，先界定待管護的范圍，再設置彩旗圍護，以免空地受到外部的影響。以無人機撒播的方法進行草籽的撒播作業，植物的生長可促進植被的恢復。撒播量35kg/hm2，撒播面積2.78hm2，需草籽97.3kg。

7.送出線路區

（1）土地整治：作業范圍為送出線路施工便道和架空電桿施工擾動帶兩處，人工和機械聯合作業，共同進行土地整治，各自的整治面積為0.05hm2、1.71hm2。

（2）撒播草籽：撒播范圍為送出線路施工便道和架空電桿施工擾動帶，撒播扁穗冰草，此類植物的生長有利于促進自然恢復進程。播種量為35kg/hm2，撒播面積1.76hm2，所需草籽61.6kg。

（3）臨時灑水：著重對送出線路便道做灑水處理，撲滅揚塵，改善現場空氣品質，減輕揚塵對人員身心健康的危害。單次灑水量20m3/hm2，以每日2次的頻率持續灑水3個月，灑水面積1.71hm2，灑水6156m3（遇降雨天氣時無須灑水）。

四、結語

綜上所述，光伏工程建設將擾動地表植被及結皮,削弱土壤抗蝕能力,在受到大風吹蝕時極易產生水土流失,為沙塵暴等災害性天氣制造物質源。本文結合具體工程實例，對光能開發項目水土保持對策進行了詳細的研究，以確保水土保持措施的落實到位，減少工程建設造成的水土流失，促進光伏工程可持續發展。