张掖市生物质发电项目水土流失预测及分析评价

高钰婷，高 平

(1.甘肃省水土保持科学研究所，甘肃兰州 730020;2.甘肃省水利水电学校，甘肃兰州 730021)

张掖市生物质发电项目位于张掖市城北的工业园区循环经济示范区，距城区16 km。本项目拟以牛、羊粪等农村废弃物、各类农林废弃物、生产糠醇废弃的糠渣等生物弃料为生物质发电锅炉的燃料，带动一台30 MW的抽凝式汽轮发电机组发电，在对外供电的同时，提供工艺车间及采暖热负荷。最终将锅炉废弃的灰渣作为制肥的原料，实现生物质可再生能源的有效综合利用。项目区北依合黎山，南邻山丹河，属合黎山山前冲积扇与张掖盆地的过渡区，自然地势东北高、西南低，地形开阔平坦，园区海拔1 437—1 505 m，相对高差68 m，地面平均比降约1.4%;土壤类型主要有灰棕荒漠土和砂砾土;植被属荒漠草原植被，主要以旱中生、旱生、超旱生的藜科、蒺藜科、豆科、菊科、禾本科、蓼科等植物为主，覆盖率2%左右;水土流失以风蚀为主。依据水利部《关于划分国家级水土流失重点防治区的公告》，项目区属国家级水土流失重点预防保护区(黑河绿洲预防保护区)。项目占地类型为荒漠戈壁，没有工程建设的限制性因素。工程计划总工期19个月。

1 水土流失预测范围和时段

1.1 预测范围

本项目为能源建设类项目［1］，属国家发展和改革委员会发布的《产业结构调整指导目录》中鼓励类的建设项目。项目建设过程中的土石方开挖、搬运、填筑施工环节，将扰动原地貌、破坏地表结皮、毁坏植被、改变原生地表形态，使土壤失去抗蚀作用，造成地表松散，引发水土流失。该项目产生水土流失的时间和区域相对集中，其预测范围为工程建设直接扰动的区域，对其他未扰动区域不进行预测。根据主体工程设计并结合本工程施工的特点，将项目区划分为材料堆放区、管理区、生产区和场外配套工程区4个水土流失预测单元。

1.2 预测时段

按照《开发建设项目水土保持技术规范》的要求，分施工准备期、施工期和自然恢复期3个时段进行项目水土流失预测。根据本工程施工进度安排及施工特点等实际情况，将施工准备期包含在施工期内进行预测。因此，本方案确定的预测时段包括施工期和自然恢复期，预测时段的单位为年。

1.3 预测内容［2］

根据项目区自然条件、主体工程情况、影响水土流失的因素，确定水土流失预测内容为：①开挖扰动地表面积;②弃土、弃石、弃渣量;③损坏水土保持设施数量;④可能造成的水土流失量及新增水土流失量;⑤可能造成的水土流失危害。预测单元及预测时段详见表1。

表1 预测单元及预测时段

2 水土流失预测方法

项目建设造成的水土流失危害主要从对本区域生态环境、主体工程安全的影响及减轻自然灾害的程度等方面进行分析。主要是通过实地调查、查阅相关资料进行综合分析预测，预测的重点是扰动后可能造成的水土流失量及新增水土流失量。

扰动后可能产生土壤流失量的预测，只对建设区内的扰动面积进行预测，对未产生扰动的区域不进行预测。可能造成的新增土壤流失量的预测包括原地貌土壤流失量、土建施工期土壤流失量和自然恢复期土壤流失量预测三部分。在自然恢复期，预测范围为扣除永久建筑物和硬化区域后仍然可能产生水土流失的区域。土壤流失量预测采用数学模型法。原地貌土壤侵蚀模数背景值根据类比分析并加以修正确定，土建施工期和自然恢复期土壤侵蚀模数采用施工扰动现场调查法确定。

2.1 土壤侵蚀模数背景值的确定

项目区水土流失类型以风蚀为主。经现场调查，荒漠戈壁滩上的植被稀疏，地表土壤颗粒较细，未扰动区地表结皮厚度为3～10 mm，结皮盖度75%左右。根据《甘肃省水土保持区划》、《甘肃省水土流失防治规划》、张掖电厂水土保持监测情况、西气东输管道工程水土保持监测情况、张掖军民合用机场水土保持监测情况等，结合现场调查资料，对照《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)，将项目区土壤侵蚀模数背景值确定为2 600 t/(km2·a)。

工程建设扰动后，地表覆盖的砾石层被破坏，其对风蚀的抑制作用基本丧失，表层下面大量的细粒砂土裸露，在风力作用下侵蚀程度加剧，侵蚀模数成倍增加。根据西气东输张掖段、张掖电厂和张掖机场水土保持监测情况进行类比分析，分析各预测单元施工扰动特点确定加速侵蚀系数，以最终确定各预测单元扰动地貌侵蚀模数，详见表2。

自然恢复期土建施工基本结束，进入设备安装调试阶段，硬化区域不再产生土壤流失，其他区域已处于自然恢复期。根据对本区域已经建设完成的张掖电厂、西气东输等工程项目区的自然恢复状况调查，防治措施布设2～3年后即可基本达到原地貌水保功能。根据类比结果，分析各预测单元施工扰动特点确定加速侵蚀系数，以最终确定各预测单元自然恢复期侵蚀模数，详见表2。

表2 各预测单元土壤侵蚀模数 t/(km2·a)

2.2 土壤流失量预测方法

根据不同防治区域、预测单元、预测时段，采用各区域扰动后侵蚀模数与原地貌侵蚀模数之差值与其扰动面积、预测时段的乘积，计算原地貌扰动后在不采取水保防护措施情况下的新增土壤流失量［2］。

3 预测结果

根据对主体工程可行性研究报告的分析及现场勘察量测，工程建设占压土地、扰动原地表面积共33.29 hm2，全为工业用地。

该项目建筑物基础回填处理后余土被用作场内道路路基填筑和材料堆放区场地平整，没有永久弃土(渣);项目建设不破坏其他人工水土保持设施。

根据前述水土流失预测方法，结合确定的预测参数进行分析，本方案在预测期内共可能造成的土壤流失量为7 721.03 t，可能新增土壤流失量为4 885.86 t，其中在施工期内可能造成的土壤流失量为4 704.77 t，可能新增的土壤流失量为3 605.10 t，占新增土壤流失量的73.79%;自然恢复期可能造成的土壤流失量为3 016.26 t，可能新增的土壤流失量为1 280.76 t，占新增土壤流失量的26.21%。工程建设各单元、各时段土壤流失量及新增土壤流失量预测结果详见表3。

表3 各预测单元、时段土壤流失量及新增流失量预测结果

4 水土流失预测分析评价

(1)由于项目区位于降水稀少、生态环境脆弱的风沙区，而工程建设活动将扰动损坏地表植被及结皮，使土壤失去抗蚀作用，受大风吹蚀极易产生水土流失，为沙尘暴等灾害性天气制造物质源，如果不采取有效防治措施，将导致地表土壤抗蚀能力降低，加剧风蚀发生。

(2)地表持续剥蚀，使本来脆弱的生态环境遭到破坏，恢复困难，该区域环境抗逆能力持续降低。地表结皮是长期以来各方面因素共同作用的结果，对风蚀的抑制效果明显，若遭到破坏，则会使该区域原本脆弱的生态环境的抗逆能力大幅降低。

(3)根据侵蚀预测结果，生产区是产生水土流失的主要部位，该区域的土石方开挖、搬运和填筑等施工环节是产生水土流失的重点环节。因此，控制该部位的水土流失为本方案防治的重点。

(4)本工程水土保持监测的重点部位为生产区，监测的内容主要是水土流失量的变化、水土保持防治措施的到位情况及防治效果等。

［1］李智广.开发建设项目水土保持监测［M］.北京：中国水利水电出版社，2008：24-25.

［2］赵永军.开发建设项目水土保持方案编制技术［M］.北京：中国大地出版社，2007：192-201.