福建海岸风电场水土流失影响指数研究

肖永强，齐 实

(1.福建省华厦建筑设计院，福建福州 350004;2.北京林业大学，北京 100083)

随着社会经济的发展，风能已经成为世界上开发利用最快的可再生能源之一［1］。我国风能资源丰富，大力发展风电是调整能源结构、实现减排目标的重要能源发展战略。“十一五”期间，我国风电装机容量连年翻倍增长，2010年新增风电装机容量约1 600万kW，接近全球当年新增风电装机容量的一半［2］。

风电项目在建设过程中，将进行基础开挖、道路修建、输电线路敷设等施工活动，破坏地表，容易造成水土流失。准确评价风电项目水土流失影响及其损失和收益是在审查水土保持方案时的一个重要工作内容，而水土流失影响指数是其中的一个主要指标［3］。水土流失影响指数(SWII)是将开发建设项目水土保持损益分析中的关键影响因子进行加权求和，得到用于反映建设项目水土流失影响程度大小的综合指标［3－5］。姜德文(2008)按照水土流失影响指数评价方法，通过统计分析得出了公路、铁路、输油输气管线等12个行业的水土流失影响指数的参考指标，并对公路项目的水土流失影响进行了评价分析［4］;何吉成等(2010)也计算了客运专线的水土流失影响指数［6－7］，其他研究者也在有关领域进行了水土流失影响指数的计算［8］。

近年来，我国风电资源开发发展较快，而此类项目还没有可供使用的水土流失影响指数参数值。研究一套适合于风电项目的参数值，对于量化评估风电项目的水土保持损益有着重要意义。按照风电场的分布区域，可将风电场划分为内陆风电场、海岸风电场和近海风电场三类，其侵蚀机理各不相同，内陆风电场以风力侵蚀为主，海岸风电场以风力与水力混合侵蚀为主，近海风电场以潮汐侵蚀为主。笔者以13个具有明显差异的福建省海岸风电场项目为研究对象，按照水土流失影响指数评价方法，对海岸风电场水土流失影响指数进行分析，进而提出一套适合于分析海岸风电场项目水土流失影响的参数，并对水土流失影响指数研究提出一些探讨意见，以期为该指数的进一步应用提供参考。

1 计算方法、数据获取与处理

1.1 水土流失影响指数计算方法

水土流失影响指数(SWII)计算方法参考姜德文的研究结果，即将该研究成果选定的七项关键影响因子进行加权求和［3－5］。

1.2 数据获取

本次研究共选取了13个海岸风电场，均坐落于台湾海峡东海岸。从规模上看，除葡田石城二期包括42台装机容量0.85 MW的风电机组和7台装机容量2.0 MW机组外，其余项目单台装机容量均为2.0 MW，所有项目均采用目前技术上可行的一般施工工艺。各项目基本情况见表1。

表1 各项目基本情况

根据水土流失影响指数的计算方法，实际统计出的7个影响指标原始值见表2。

2 风电场水土流失影响指数计算和分析

2.1 数据处理

考虑到风电场不同建设规模可能造成的影响并不相同，以单位产能对表2的数据进行折算和修正，修正后各因子的极值见表3。

表2 影响因子原始值

表3 修正后各影响因子的极值

2.2 风电场水土流失影响指数计算

影响因子标准化采用级差标准化［5］，即将各水土流失影响因子去量纲，化为“0～1”之间的数值。

将去量纲的水土流失影响因子加权求和得到水土流失影响指数［3］。经计算，得出风电项目各因子归一化标准值及水土流失影响指数，其中影响指数的平均值、最大值、最小值分别是0.362、0.905、0.176。各项目水土流失影响指数(SWII)见表 4。

表4 水土流失影响指数

2.3 地形因素对风电场水土流失影响指数的影响

从风电场水土流失分析来看，建设期的水土流失主要发生在道路和塔基建设等开挖过程中，而开挖过程受原有地形条件和交通条件制约。从不同地形风电场水土流失影响指数来看(表5)，由大到小依次为山地、丘陵和滩涂，与可能产生的水土流失影响情况基本符合。

表5 不同地形条件风电场水土流失影响指数

山地风电场一般交通不便，需新、改、扩道路工程量大，其工程占地和水土流失总量比较大，如石城二期位于莆田秀屿区埭头镇的大蚶山，地形落差最大，故单位产能产生的水土流失影响最为严重。

丘陵地区风电场一般可利用部分乡村道路，改、扩建道路工程相对较少，产生的水土流失影响一般。如高山风电一、二期工程位于福清高山镇北侧，均沿乡村公路布设，利用现有道路即可，大大节省了道路建设用地，减少了土石工程量，故水土流失影响较轻微。

滩涂地区风电场分布在盐田、养殖水面以及农田的周边，道路较完善，经过适当改造即可达到施工要求，故水土流失影响较轻。如平潭长江澳二期工程位于平潭岛东北部滨海沙滩上，周边有旅游区分布，现有交通便利，且装机容量最大，单位产能产生的水土流失影响最轻。

2.4 不同地形风电场水土流失影响分析与方案评价

从水土流失影响指数来看，部分风电场水土流失影响指数大于平均值(0.362)，在进行评价时，既要考虑行业平均值，还要参照地形平均值，根据具体情况对其水土保持方案进行修正。

2.4.1 山 区

从石城二期风电项目来看，其水土流失影响指数为0.905，远高于样本平均值(0.362)，为行业最大值。水土流失影响因素分析见表6。

本项目水土流失影响较为严重，其他可调控的措施主要有：①改进运输工艺，减少超长件(风机叶片)、超重件(机身)的道路运输，可考虑空中运输，从而减少新、改、扩道路数量，降低水土流失量。②石城二期选择的单机容量(0.85 MW)比国内常用的机组容量(2.0 MW)小，应选择单机容量较大机组，进而提高风电场规模。从实际情况和可行性来看，考虑到当前工艺水平，建议采用措施二。

表6 石城二期风电项目水土流失影响要素分析

2.4.2 丘陵区

以石井二期风电项目为例，其水土流失影响指数为0.388，接近统计样本平均值(0.362)，高于丘陵类型区平均值(0.334)。水土流失影响要素分析见表7。

表7 石井二期风电项目水土流失影响要素分析

石井二期风电的水土流失影响指数较大的原因在于施工道路两侧为农田，未采取植被恢复措施，故未恢复面积率最高。此外，其装机容量最小，规划施工时间与其他项目相同，但单位装机容量造成水土流失时间最长，表明集约化程度不高，可通过缩短规划施工期时间，从而降低水土流失影响。

2.4.3 滩涂区

以莆田后海风电项目为例，其水土流失影响指数为0.337，低于统计样本平均值(0.362)，但高于滩涂类型区平均值(0.248)。水土流失影响要素分析见表8。

从总体来看，后海风电水土流失影响较轻，其水土流失影响指数大于滩涂平均值的主要原因是未恢复面积比例(Y7)较高，这主要是因为必须的施工及巡视道路占地未能恢复，因此应在施工后及时恢复。

表8 后海风电项目水土流失影响要素分析

3 结语

以福建13座海岸风电场项目为例，考虑项目建设规模对水土流失影响指数的影响，以单位产能修正得出的海岸风电场水土流失影响指数及影响指数关键因子极值，能够体现集约化、规模化的效益。同时，也为其他行业水土流失影响指数研究提供了参考。地形因素对海岸风电场水土流失影响指数影响较大，建议在今后的评价中，进一步考虑地形因子的作用。

［1］裴哲义，董存，辛耀中.我国风电并网运行最新进展［J］.中国电力，2010，43(11)：78 －82.

［2］费智，符平.我国风电发展的态势分析与对策建议［J］.科技进步与对策，2011(10)：65 －68.

［3］姜德文，郭索彦，赵永军，等.生产建设项目水土保持准入条件研究内容与方法［J］.中国水土保持科学，2010，8(3)：38－42.

［4］姜德文.开发建设项目水土保持损益分析研究［M］.北京：中国水利水电出版社，2008：131－155.

［5］姜德文.运用水土流失影响指数评价主体工程设计及水土保持方案［J］.中国水土保持，2010(12)：4 －6.

［6］何吉成，徐雨晴，刘兰华.我国长大客运专线建设工程的水土流失影响指数比较［J］.水土保持研究，2010，17(6)：35 －38，43.

［7］何吉成，李耀增，徐雨晴.武广客运专线建设工程的水土流失影响程度分析［J］.亚热带水土保持，2010，22(4)：18 －21.

［8］史彦林.高速公路建设项目水土流失影响分析评价［J］.黑龙江水专学报，2010，37(1)：75 －76.