風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響評(píng)估與應(yīng)對(duì)措施

摘要：風(fēng)力發(fā)電是新能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)張對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。基于綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)的系統(tǒng)評(píng)估顯示，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)存在多重環(huán)境問(wèn)題。風(fēng)機(jī)噪聲振動(dòng)超出環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，場(chǎng)區(qū)植被覆蓋度顯著下降，生物多樣性指數(shù)明顯降低，土壤理化性質(zhì)改變導(dǎo)致水文特征變化。有必要采用新型隔音材料，優(yōu)化風(fēng)機(jī)布局，開展生態(tài)修復(fù)，為風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境保護(hù)提供參考。綜合治理后，噪聲顯著降低，鳥類遷徙影響顯著減小，植被覆蓋率顯著提升。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；生態(tài)環(huán)境；影響評(píng)估；應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：X820.3；TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）03-0-03

Assessment and response measures of the impact of wind power generation system on the ecological environment

ZHOU Yuanqing

（Yunnan Transportation Science Research Institute Co.， Ltd.， Kunming 650000， China）

Abstract： Wind power generation is an important development direction in the field of new energy， and its industrial scale expansion has a significant impact on the ecological environment. The systematic evaluation based on the comprehensive evaluation index system and field survey data shows that there are multiple environmental problems in the construction and operation of wind farms. The noise and vibration of the fan exceed the environmental standards， the vegetation coverage in the site area significantly decreases， the biodiversity index significantly decreases， and the changes in soil physical and chemical properties lead to changes in hydrological characteristics. It is necessary to adopt new sound insulation materials， optimize the layout of wind turbines， carry out ecological restoration， and provide reference for environmental protection of wind farms. After comprehensive management， the noise level has significantly decreased， the impact of bird migration has significantly reduced， and the vegetation coverage has significantly increased.

Keywords： wind power generation system; ecological environment; impact assessment; response measures

風(fēng)力發(fā)電清潔環(huán)保，在全球能源轉(zhuǎn)型中扮演重要角色。在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大的背景下，機(jī)組運(yùn)行噪聲振動(dòng)、土壤植被破壞、水環(huán)境改變等環(huán)境問(wèn)題日益突出。準(zhǔn)確評(píng)估風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，采取有效應(yīng)對(duì)措施，對(duì)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。下面以某風(fēng)電場(chǎng)為例，構(gòu)建科學(xué)評(píng)估體系，開展系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，揭示風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)全過(guò)程環(huán)境影響規(guī)律，為風(fēng)電項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)提供理論依據(jù)。其間建立標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估流程，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，完善環(huán)境保護(hù)措施，從而推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。

1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境影響概述

風(fēng)力發(fā)電作為可再生能源利用的重要形式，在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮關(guān)鍵作用。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響日益顯著[1]。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械噪聲、電磁輻射和振動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境及生物群落構(gòu)成持續(xù)影響。風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中，場(chǎng)地平整、道路修筑等工程活動(dòng)改變?cè)械乇頎顩r，影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的完整性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致局部小氣候變化，改變地表徑流格局，并對(duì)土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影響。深入研究風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，建立科學(xué)的評(píng)估體系，對(duì)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。運(yùn)用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和評(píng)估方法，系統(tǒng)分析風(fēng)電場(chǎng)全生命周期的環(huán)境效應(yīng)，可為風(fēng)電項(xiàng)目的選址規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)和環(huán)境保護(hù)措施的制定提供科學(xué)依據(jù)，推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 環(huán)境影響評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 噪聲振動(dòng)監(jiān)測(cè)

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的噪聲振動(dòng)監(jiān)測(cè)采用多點(diǎn)位、多時(shí)段的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方案，通過(guò)部署高精度聲級(jí)計(jì)和振動(dòng)傳感器形成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)噪聲振動(dòng)監(jiān)測(cè)流程為布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)→數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)處理→分析評(píng)估→形成報(bào)告。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)機(jī)葉片、機(jī)艙及塔筒等關(guān)鍵部位[2]。噪聲測(cè)量采用等效連續(xù)A聲級(jí)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合1/3倍頻程分析方法，深入研究風(fēng)機(jī)噪聲的頻譜特性。振動(dòng)監(jiān)測(cè)采用三軸加速度傳感器，通過(guò)頻域分析和模態(tài)識(shí)別技術(shù)準(zhǔn)確捕捉風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程的振動(dòng)特征。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理和統(tǒng)計(jì)分析后，建立噪聲振動(dòng)傳播模型，預(yù)測(cè)不同氣象條件和地形條件下的聲場(chǎng)分布。通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的累積，構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)噪聲振動(dòng)特征數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)環(huán)境影響評(píng)估和優(yōu)化控制提供數(shù)據(jù)支持。

2.2 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)采用地面調(diào)查與遙感監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法，構(gòu)建多尺度、多要素的監(jiān)測(cè)體系。地面監(jiān)測(cè)以樣方法為主，定期調(diào)查植被群落結(jié)構(gòu)、土壤性質(zhì)和生物多樣性。采用高分辨率衛(wèi)星遙感影像和無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)，獲取研究區(qū)的植被覆蓋度、地表溫度等生態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)。生物多樣性監(jiān)測(cè)方面，采用紅外相機(jī)、聲學(xué)監(jiān)測(cè)等設(shè)備，記錄風(fēng)電場(chǎng)野生動(dòng)物活動(dòng)規(guī)律。土壤監(jiān)測(cè)通過(guò)設(shè)置固定樣點(diǎn)，采集表層及垂直剖面樣品，分析土壤理化性質(zhì)變化。結(jié)合氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)，建立生態(tài)環(huán)境要素動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)的全面監(jiān)測(cè)。通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)測(cè)流程和質(zhì)量控制體系，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和代表性。

2.3 環(huán)境質(zhì)量評(píng)估

基于多源數(shù)據(jù)融合和系統(tǒng)分析方法，構(gòu)建環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)估體系。評(píng)估過(guò)程采用層次分析法確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論建立評(píng)價(jià)模型。采用加權(quán)綜合模型，根據(jù)式（1）計(jì)算環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)估指數(shù)。其間采用層次分析法，根據(jù)式（2）計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。評(píng)估指標(biāo)體系涵蓋噪聲、振動(dòng)等物理因素與土壤、水質(zhì)等環(huán)境要素，全面反映風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)對(duì)環(huán)境的影響。評(píng)估結(jié)果可采用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行空間可視化分析，結(jié)合時(shí)間序列方法揭示環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化[3]。建立標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)估流程，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警區(qū)域環(huán)境質(zhì)量，可以為風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境管理決策提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)為環(huán)境影響評(píng)價(jià)和后續(xù)監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

（1）

（2）

式中：Ei為環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)估指數(shù)；Wi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；Ci為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值；Si為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值；aij為判斷矩陣中第i行、第j列的值；n為指標(biāo)總數(shù)。

3 生態(tài)環(huán)境影響分析

3.1 噪聲振動(dòng)影響

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲主要包括機(jī)械噪聲和空氣動(dòng)力學(xué)噪聲。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在額定風(fēng)速下，距離風(fēng)機(jī)（功率2.5 MW）150 m處的等效連續(xù)A聲級(jí)為45～50 dB（A），超過(guò)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008）的夜間限值。噪聲隨距離衰減的規(guī)律符合球面波擴(kuò)散模型，距離每增加1倍，噪聲降低6 dB（A）。風(fēng)機(jī)振動(dòng)通過(guò)地基傳遞至地表，在800 m范圍內(nèi)引起地表振動(dòng)，對(duì)地表建筑物產(chǎn)生不同程度的影響。風(fēng)速變化導(dǎo)致的振動(dòng)頻率變化范圍為0.5～2.5 Hz，與部分建筑物自振頻率接近，易產(chǎn)生共振現(xiàn)象。長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，噪聲振動(dòng)影響具有明顯的季節(jié)性和晝夜差異，冬季夜間影響最為顯著，對(duì)周邊居民生活質(zhì)量和野生動(dòng)物棲息環(huán)境造成持續(xù)干擾。

3.2 生物多樣性影響

風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)對(duì)區(qū)域生物多樣性的影響主要體現(xiàn)在植被群落結(jié)構(gòu)改變和野生動(dòng)物活動(dòng)模式變化兩個(gè)方面[4]。植被調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)電場(chǎng)植被覆蓋率平均降低15.8%，群落物種豐富度指數(shù)從2.85降至2.43。鳥類紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，風(fēng)電場(chǎng)投運(yùn)后遷徙鳥類種群數(shù)量減少23.6%，部分鳥類改變傳統(tǒng)遷徙路線。地表植被的片段化導(dǎo)致小型哺乳動(dòng)物種群密度下降，調(diào)查區(qū)域內(nèi)嚙齒類動(dòng)物種群數(shù)量較建設(shè)前減少31.2%。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)布局密集區(qū)域的生物多樣性指數(shù)顯著低于邊緣區(qū)域，表明風(fēng)機(jī)群的聚集效應(yīng)加劇生態(tài)系統(tǒng)的破碎化。植被恢復(fù)措施實(shí)施后，局部區(qū)域生物多樣性呈現(xiàn)緩慢恢復(fù)趨勢(shì)，但仍未達(dá)到建設(shè)前水平。

3.3 環(huán)境要素影響

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)環(huán)境要素的影響涉及土壤、水文和局地氣候等方面。土壤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)周邊0～20 cm土層結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，容重增加18.3%，孔隙度降低12.5%，影響土壤水分入滲和養(yǎng)分循環(huán)。地表徑流格局改變導(dǎo)致區(qū)域水文特征發(fā)生變化，小型水體面積減少15.6%，地下水位平均下降0.8 m。微氣象觀測(cè)表明，風(fēng)機(jī)運(yùn)行引起局地氣流改變，導(dǎo)致近地面溫度年均差異增大0.6 ℃，相對(duì)濕度降低4.2%。土壤理化性質(zhì)變化引起植被生長(zhǎng)狀況改變，葉面積指數(shù)較周邊未擾動(dòng)區(qū)域降低21.3%。環(huán)境要素的變化呈現(xiàn)明顯的空間異質(zhì)性，風(fēng)機(jī)群布局區(qū)域的影響程度顯著高于單體風(fēng)機(jī)影響區(qū)域，表明規(guī)模效應(yīng)在環(huán)境影響中起重要作用。

4 環(huán)境保護(hù)優(yōu)化方案

4.1 噪聲防控措施

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)噪聲防控采用源頭控制與傳播阻隔相結(jié)合的綜合治理方案。在設(shè)備選型階段，優(yōu)先采用低噪聲風(fēng)機(jī)，并優(yōu)化設(shè)計(jì)其空氣動(dòng)力學(xué)性能，改進(jìn)葉片外形，降低尾緣噪聲[5]。機(jī)械噪聲控制通過(guò)改進(jìn)齒輪箱結(jié)構(gòu)，采用彈性支撐和阻尼減振裝置，有效降低傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)。在機(jī)艙內(nèi)壁安裝多層復(fù)合隔聲材料，綜合運(yùn)用吸聲、隔聲和阻尼原理，可使整機(jī)噪聲降低8～12 dB（A）。針對(duì)低頻噪聲，設(shè)計(jì)微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，在125 Hz頻段的吸聲系數(shù)達(dá)到0.85。在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)置隔振溝，采用彈性波阻抗材料，可有效阻斷振動(dòng)向地下傳播，實(shí)測(cè)表明，傳播衰減量可達(dá)15 dB（A）。建立智能噪聲監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境噪聲實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，確保噪聲控制效果。

4.2 生態(tài)保護(hù)措施

生態(tài)保護(hù)方案以維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)完整性為核心，構(gòu)建多層次保護(hù)體系。通過(guò)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)敏感性分析，科學(xué)劃定保護(hù)紅線，避開野生動(dòng)物棲息地和遷徙通道。施工采用定向鉆進(jìn)技術(shù)，最大限度減少地表擾動(dòng)。建立生物多樣性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，利用紅外相機(jī)和聲學(xué)設(shè)備跟蹤野生動(dòng)物活動(dòng)。在風(fēng)機(jī)葉片安裝超聲波驅(qū)鳥裝置，降低鳥類撞擊率。設(shè)計(jì)生態(tài)廊道，確保風(fēng)機(jī)間預(yù)留充足的生態(tài)通道。植被保護(hù)選用適應(yīng)性強(qiáng)的本地物種，提高恢復(fù)成功率。

4.3 環(huán)境修復(fù)方案

環(huán)境修復(fù)采用分區(qū)治理與整體恢復(fù)相結(jié)合的方法。土壤修復(fù)運(yùn)用物理-生物聯(lián)合技術(shù)，通過(guò)改良劑調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)，在受污染區(qū)采用耐污植物重建植被。水環(huán)境修復(fù)構(gòu)建人工濕地系統(tǒng)，利用植物和微生物協(xié)同作用提升水體自凈能力。施工擾動(dòng)區(qū)域采用生態(tài)臺(tái)階技術(shù)控制水土流失。建立修復(fù)效果評(píng)估體系，定期監(jiān)測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)，并引入自適應(yīng)管理機(jī)制，動(dòng)態(tài)調(diào)整修復(fù)策略，確保措施長(zhǎng)期有效。

5 結(jié)論

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以影響周邊生態(tài)環(huán)境，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程的環(huán)境影響不容忽視。研究證實(shí)，科學(xué)選址規(guī)劃與開展環(huán)境保護(hù)能有效降低風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。優(yōu)化風(fēng)機(jī)布局方案可以保證發(fā)電效率，同時(shí)最大限度保護(hù)野生動(dòng)物棲息地。新型隔音技術(shù)的應(yīng)用與生態(tài)修復(fù)措施的實(shí)施推動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)與自然環(huán)境和諧發(fā)展。評(píng)估結(jié)果對(duì)完善風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、制定行業(yè)技術(shù)規(guī)范具有重要指導(dǎo)作用，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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