戈壁荒漠区风电场建设对水土流失的影响

柴亚凡，马金珠，周 波，李欣娟，周建海，杨靖文

（1.兰州大学 西部环境与气候变化研究院，甘肃 兰州730000；2.甘肃省水土保持科学研究所，甘肃 兰州730020）

随着社会经济快速发展，开发建设项目的建设规模日益加大，风电场工程在其建设过程中扰动和破坏地表及原生植被，造成水土流失［1－3］。但是其对区域水土流失影响特征及程度方面的研究还较少［4－9］，对造成的水土流失危害程度还认识不足，防治措施也缺乏有效的理论依据［10－12］，有许多关键问题亟待解决。水土流失影响指数（SWII）是定量评价、评判开发建设项目水土保持损益的无量纲数值［13］。本研究以甘肃省酒泉市戈壁荒漠区的9个典型风电场为研究对象，通过收集资料与现场监测相结合的方法获取了该项目的工程性质、占地面积、挖填方量及施工工艺等资料，应用水土流失影响指数计算、分析和评级方法，计算了戈壁荒漠区风电场建设的水土流失影响指数，建立了国内荒漠戈壁区风电场项目的水土流失影响指数众值范围，为今后该区域风电场建设的水土流失影响评价提供参考和借鉴。

1 研究区概况

1.1 自然概况

研究区位于甘肃省 河西走廊西端的阿尔金山、祁连山与马鬃山（北山）之间，位于东经93°—103°，北纬38°—43°之间，海拔1 100～1 500m。气候属典型的温带大陆性气候，降水量少，蒸发量大，多大风，降水量由南向北递减，祁连山区年降水量300mm左右，肃州区为84mm，北部马鬃山为39mm，年蒸发量在2 000～4 000mm，年日照时数3 033～3 316h，平均无霜期118～159d，具体风况特征详见表1。土壤类型主要有风沙土和灰棕荒漠土等土类，有机质含量低，结构疏松，抗冲性和抗蚀性弱，遇暴雨和大风极易造成水土流失，植被类型属荒漠草原植被，植被覆盖率约为4%。

1.2 风电场工程概况

2010年2月至2012年10月，选取了位于酒泉市荒漠戈壁区的9个典型风电场作为研究对象，其中49.5MW的风电场3个，100MW的风电场1个，200MW风电场5个，这9个风电场分别位于风电场分布集中连片的瓜州干河口片区、瓜州北大桥片区和玉门桥湾及地窝铺片区。单机容量均为1.5MW，周围没有居民分布和工矿企业建筑及道路、水渠等基础设施，也不涉及拆迁安置。风电场工程的基本概况详见表2。

表1 酒泉市风况特征

表2 风电场工程基本概况

2 研究方法

2.1 施工扰动面积的测定

通过查阅主体工程设计文件，利用1∶10 000地形图和工程平面布置图现场调查，采用手持GPS、激光测距仪和坡度尺等工具，按不同防治分区对主体工程、临时工程以及配套的服务设施在建设期的扰动地表、占压土地面积分别进行测量和统计分析。

2.2 开挖、回填和堆土量的测定

通过查阅主体工程设计文件，运用GPS对监测点定位，对工程建设过程中的开挖量、回填量、堆土量和利用率等进行实际测量。

2.3 水土流失影响指数的计算方法及评价标准

水土流失影响指数（SWII）计算方法及评价标准参考姜德文［13］的研究结果。

3 结果与分析

3.1 水土流失影响指数的计算

根据水土流失影响指数的计算方法对所需数据进行了搜集、分析和整理，统计和计算出了的每个风电场的7个影响因子的原始值（表3）。

考虑到风电场不同建设规模可能造成的影响并不相同，因此以单位产能对表3的数据进行折算和修正［14］，得到了7个影响因子的标准值（表4），修正后各因子的极值详见表5。

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。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。由表6可以看出，影响指数的最大值、最小值、平均值分别是0.584，0.201，0.314。

表3 风电场水土流失影响因子原始值

表4 风电场水土流失影响因子标准值

表5 风电场水土流失各影响因子的极值

表6 标准化值及水土流失影响指数（SWII）计算结果

3.2 结果分析与评价

从本次计算结果可以看出，49.5MW风电场和100MW风电场的水土流失影响指数远高于200 MW风电场的水土流失影响指数，这是由于本次选取的3个49.5MW风电场和一个100MW风电场由于设计施工较早，大多于2009年设计施工，2010年完工，由于当地风电基地的配套设施还不完备，导致施工期较长，很多施工工艺及工序未进行优化。而200MW的风电场几乎都是在2010年下半年开工建设，于2011年陆续完工，借鉴了前期风电场的设计和施工经验，对施工工艺和工序进行了优化，总体上控制了施工扰动面积和挖填方量，而且风电园区内各项配套设施都相对比较完备，为施工提供了一个良好的环境，因此总体上施工期都较短，而施工期作为水土流失影响指数计算和评价的一个关键指标（权重为0.158，占总权重的15.8%），代表了开发建设项目对区域水土流失影响的时间长短，施工期的长短直接影响到水土流失影响指数的大小。因此造成了49.5 MW风电场和100MW风电场的水土流失影响指数远高于200MW风电场的水土流失影响指数。因此，建议今后在对该区域的风电场建设的水土流失影响指数计算及评价时，以本次200MW的风电场的水土流失影响指数作为标准，对拟建风电场的水土流失影响指数进行对比分析。可恢复程度（水土流失治理度）作为计算水土流失影响指数的一个重要影响指标，其权重为0.205，占总权重的20.5%，可见其对整个水土流失影响指数的贡献值是非常高，因此，在风电场施工结束后，要对施工扰动区域进行全面的水土流失治理，水土流失治理度越高，其水土流失影响指数也就越小［15］。

4 结论

（1）本次计算的戈壁荒漠区风电场建设的水土流失影响指数（0.314）。

（2）建议今后在对戈壁荒漠区的风电场建设的水土流失影响指数计算及评价时，以本次200MW的风电场的水土流失影响指数平均值（0.210）作为标准，对拟建风电场的水土流失影响指数进行对比分析。

（3）今后在荒漠戈壁区的风电场建设过程中的设计阶段，设计者应该根据水土流失影响指数计算评价方法，对该项目的水土流失影响指数进行计算和分析，如果发现水土流失影响指数远高于本次计算的参考指数，意味着项目对水土流失的影响较大，说明在水土流失影响指标（SWII）的关键变量中有超出一般水平或平均水平的因子，设计者应该寻找主导影响因子，对其进行优化，据此可以寻找出项目的差距，用以改进项目的关键影响活动，使水土流失影响指标值（SWII）降下来，将其水土流失影响因子控制在合理范围内。

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