长江冲积平原区风电场工程水土保持措施研究

邓香平+张晓亮

摘要：指出了随着江西能源结构转变，风能资源开发力度逐渐加大，江西省风电项目不断增多，水土流失问题日益突出，若不及时采取有效的水土保持措施，将会产生严重的水土流失，对周边生态环境造成影响。以江西新洲风电场工程为例，对长江冲积平原风电场建设过程中的水土流失特点进行了分析，提出了水土流失防治分区，以及可行的水土保持措施，以期能对同类工程的水土保持措施设计提供良好的借鉴与参考。

关键词：冲积平原；风电场；水土保持；措施

中图分类号：S157

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）20-0017-04

1 引言

随着人类社会和经济的快速发展，有限储量的一次能源被加速消耗，人类的生存环境和世界经济的可持续发展受到严重影响。在“十一五”规划中强调“把开发可再生能源放到国家能源发展战略的优先地位”，应“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、潮汐能等新能源”。在可再生的新能源开发中，风力发电是该领域中技术较成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一[1]。风能资源丰富的长江冲积平原区成了风电场开发的重要选择地。在风电场的建设过程中不可避免地对地表产生扰动，破坏土壤和植被，从而加剧水土流失，影响生态环境。因地制宜地采取各类水土流失防治措施，使项目建设区内原有的水土流失得到基本治理和有效控制，生态环境得到最大限度的保护成为了风电场工程建设必须要考虑的问题。本文以江西新洲风电场工程为例，对长江冲积平原风电场建设过程中的水土流失特点进行分析，并探讨可行的水土保持措施。本风电场工程的措施设计对于类似风电场水土保持治理具有一定的借鉴意义。

2 项目及项目区概况

2.1 项目概况

江西九江新洲风电场位于江西省九江县江洲镇东部的新洲垦殖场内，处在江心洲岛的最东侧，占地16.82 hm2，其中永久占地10.03 hm2，临时占地6.79 hm2；建设规模为24台单机容量2000 kW的风机，与江洲风电场共用一座220 kV升压站；直埋电缆线路24.00 km；场内检修道路全长18.146 km，其中新修7.678 km，改扩建10.468 km；施工生产生活区1处。工程总投资37673.59万元；年上网电量99581.5 MW·h。

2.2 项目区概况

项目区地处地处中亚热带向北亚热带过渡的湿润季风气候，四季分明，光照充足，气候温和，雨量充沛，无霜期长。多年平均气温17℃，多年平均降水量

1425.5 mm，多年平均风速2.5 m/s，多年平均风速2.5 m/s，最大风速为17 m/s（NE风，1988年3月15日），年风向多为东北（NE）风，7月偏南（S）风。项目区属冲积平原地貌，场址被江心洲堤防封闭，堤内地面高程14.5～16.9 m。成土母质为河湖沉积物，土壤类型为潮土。项目区地带性植被为亚热带常绿阔叶林，海拔低，植被贫乏且低矮，耕地绝大多数为棉田。项目区林草覆盖率约为30%。地处南方红壤丘陵区，土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，容许土壤流失量为500 t/（km2·a），属江西省水土流失重点预防保护区和重点监督区。

3 项目区水土流失特征

根据全国土壤侵蚀类型区划，项目区地处南方红壤丘陵侵蚀区，土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主。根据2013年江西省水土保持公报，项目区所涉九江县现有水土流失总面积99.93 km2，占土地总面积的11.45%，水土流失强度以轻、中度为主（表1）。

根据项目建设区的水土流失踏勘调查，本工程建设区现有水土流失面积0.48 hm2（表2），占项目建设征占地总面积（16.82 hm2）的2.85%，其中：轻度流失面积0.48 hm2，占流失面积的100%。项目区年均土壤侵蚀总量为48.1 t，平均土壤侵蚀模数为290 t/（km2·a）。

3.1 水土流失特点

项目建设期间，风机基础开挖与回填、安装场地和施工生产生活区的平整、施工道路施工、集电线路管沟开挖、临时设施等施工活动，将改变原有地表、损坏地表植被[2]、土地耕作层和植被生长层被挖损、剥离或压埋，从而使区域内裸地面积增加，降低土壤的抗蚀性，增大水土流失量。施工过程中由于地表植被和表层土壤结构遭到破坏，土质疏松，不仅会产生水蚀，大风天气还会产生扬尘。此外，沥青混凝土拌和、场地平整、道路填筑、材料运输和装卸在2级以上风力作用下也会产生扬尘，其中运输车辆道路扬尘和施工作业扬尘最大，会对下风向的空气造成严重污染，从而直接影响人们的生产生活[3]。

3.2 水土流失量计算

根据类比法确定的江西九江新洲风电场工程不同区域的土壤侵蚀模数、水土流失面积、预测时段等因子，以及扰动地表后土壤侵蚀模数，最终得出项目建设产生的水土流失量（表3）。

从表3可以看出，工程建设可能产生的水土流失总量为3743 t，新增水土流失量为3695 t；其中施工期（含施工准备期）新增水土流失量占新增总量比例为99.97%。可见，施工期（含施工准备期）是新增水土流失的主要时段。道路工程、风电机组区和集电线路是水土流失发生的重点区域，这些区域将作为本方案的水土流失防治重点。

3.3 水土流失危害

水土流失的危害往往具有潜在性，若形成水土流失危害后再实施治理，不但会造成土地资源和土地生产能力的下降，而且导致治理难度增大，费用增高。本工程在建设过程中，由于扰动和破坏了原地貌，加剧了水土流失，如不采取有效的水土保持措施加以防治，将造成一些负面影响。主要表现在：

（1）对土地资源的破坏和影响。项目建设占用土地，改变原有地表，损坏地表植被，土地耕作层和植被生长层被挖损、剥离或压埋，从而使区域内裸地面积增加，降低土壤的抗蚀性，增大水土流失量。工程建设造成土地生产力短期内衰退或丧失，对周边农作物及土地利用、农业生产将造成不利影响，给工程区的植被恢复和土地整治增加难度。

（2）对长江及区域内的水利设施的影响。本项目地处长江附近，施工过程中如不采取及时有效的碾压、拦挡、沉淀、覆盖等措施，松散的土、石、渣在降雨作用下极有可能进入临近水系汇入长江，对长江及其区域内的水利基础设施和水质将造成一定的影响。

4 水土流失防治分区及措施设计

4.1 水土流失防治分区

根据各项目建设特点、主体工程的布局、可能造成的水土流失情况、各建设区域水土流失防治责任以及防治目标，江西九江新洲风电场工程水土流失防治划分为5个防治区：风电机组防治区、升压站防治区、集电线路防治区、道路工程防治区和施工生产生活防治区。

4.2 水土流失防治措施设计

风电场工程水土保持措施根据各防治区的水土流失特点、地貌类型、侵蚀方式及其对环境的危害、防治责任和防治目标，坚持“预防为主，保护优先”的原则，树立人与自然和谐相处的理念，重视周边的绿化与美化，最大程度减少对原地表和植被的破坏。通过合理配置并科学设计水土保持工程措施、植物措施和临时措施，从而形成综合防护体系[4]（表4）。

4.2.1 风电机组防治区

风电机组区包括风机基础、箱式变电站和风机安装场地三部分，水土流失以面蚀为主，可能导致该区域水土流失剧增的原因是，大面积的表土剥离、场地平整、基础土方的开挖和回填等对地面土体造成了严重破坏，降低土壤抗蚀性。结合其水土流失的影响因素和特点，其水土保持措施布置如下：施工前，对区域内的表土进行剥离，剥离20cm厚的表土集中堆置在风机安装场地旁不影响施工区域内，周边用装土草袋进行拦挡，装土草袋挡土墙采用装土草袋堆砌而成，横断面为梯形，断面尺寸为高×顶宽×底宽一般为1.0 m×0.5 m×2.0 m。堆砌时，草袋应相互咬合、搭接，搭接长度不小于草袋长度的1/3。裸露面采用苫布进行覆盖。施工结束后，对风机基础进行撒播狗牙根、假俭草、白三叶等混合草籽绿化，风机安装场地平台按照原有土地利用类型进行复耕。

4.2.2 升压站防治区

升压站与江洲风电场共用，只占用江州风电场预留的升压设备用地，共新增3台35kV风机进线开关柜，一台35kV母联柜，升压站内其余主要设备（220kV配电装置，无功补偿装置，站用电等）采用与江洲风电场共用方式。因此，升压站只需做好施工过程中的临时排水、沉沙。在升压站场地四周设置临时排水沟，出口处设置沉沙池，雨水经排水沟收集，经沉沙池沉淀后，排入附近沟渠。排水沟断面为梯形，坡比为1∶1.0，宽30 cm、深30 cm，为土质排水沟。沉沙池的池厢横断面采用梯形断面，池厢深度为80 cm，坡比1∶1.0，池厢工作宽度为100 cm、长度为200 cm。

4.2.3 集电线路防治区

集电线路沿施工及检修道路布设，管沟开挖作业面利用施工及检修道路。管沟开挖的土方遇降雨容易造成水土流失，结合其施工特点，布置如下水土保持措施：施工前，先将区域内的表土进行剥离，剥离的表土堆置在道路工程区；施工结束后对集电线路区进行复耕。

4.2.4 道路工程防治区

道路工程为场内施工及检修道路，包含扩建道路和新建道路。其中扩建道路在原有路面的基础上进行两侧拓宽，均采用10%水泥稳定卵石（碎石）路面。道路工程路基土方的开挖与回填，也会扰动和破坏了原地貌，加剧了水土流失。因此，根据其施工特点，其水土保持措施布置如下：施工前，先将区域内的表土进行剥离。剥离20～50 cm厚的表土集中堆放在道路旁平缓处，在表土堆下方设置装土草袋挡土墙进行拦挡，裸露面用苫布进行覆盖。施工时，先在道路一边布设排水沟，在其位置上先行开挖、夯实，做为临时排水设施，土石方工程结束后修整、衬砌形成永久性排水沟，排水沟出口处设置沉沙池。施工结束后，道路两侧将形成的挖填方边坡，一般采用撒播草籽进行边坡防护。排水沟为矩形断面，深40 cm、宽40 cm，为浆砌石排水沟；沉沙池的池厢横断面采用梯形断面，池厢深度为80 cm，坡比1∶1.0，池厢工作宽度为100 cm、长度为200 cm。

4.2.5 施工生产生活防治区

本项目为江州风电场二期，施工生产生活区一期已利用，场地平整也易造成水土流失。因此，施工过程中，在场地四周设置临时排水沟，出口处设置沉沙池，雨水经排水沟收集，经沉沙池沉淀后，排入附近沟渠。施工结束后，对施工生产生活区产生的硬化层进行清除和破碎处理，清除的硬化层就近用于附近道路平整。并根据施工生产生活区的质量条件和原有的土地进行复耕。

5 结语

江西九江新洲风电场工程合理有效地采取以上防治措施，到设计水平年，可实现扰动土地整治率为98.9%，水土流失总治理度为97.8%，拦渣率为95.7%，土壤流失控制比1.0，林草类植被恢复率为99.2%，林草覆盖率为3.6%，六项水土流失防治指标达到或优于确定的水土流失防治目标；可治理水土流失面积8.08 hm2，整治扰动土地面积8.26 hm2，建设林草面积0.61 hm2，可减少水土流失量3657 t，防治责任范围内的水土流失得到全面、系统的治理[5]，可有效控制因工程建设引发的水土流失。其他长江冲积平原风电场工程可参考借鉴上述水土保持措施，同时根据工程和所在项目区具体情况，因地制宜，科学合理地设计好水土流失防治措施，形成工程措施、植物措施、临时措施相结合的综合防护体系，达到有效防治水土流失的目的。

参考文献：

[1]张凯锋，丘保芳.电场水土保持探讨—以珠海横琴岛风电场为例[ J].广东水利电力职业技术学院学报，2012，10 （1）：26～27.

[2]王彦龙.某风电场水土流失特点及防治措施 [J]. 黑龙江水利科技，2012，40（3）：258～259.

[3]王帅杰.扬尘污染防治理论初探[J].安全与环境工程，2006，13（3）：9～12.

[4]任建锋.黄河冲积平原区清风湖风电场项目水土保持措施初探[J].中国水利，2016（6）：42～43.

[5]孙厚才，赵永军.我国开发建设项目水土保持现状及发展趋势[J].中国水土保持，2007（1） ： 50～52.