不同类型区风电场工程建设中水土流失特征及防治措施研究

王志强

(辽宁省凌海市水利事务服务中心，辽宁 锦州 121200)

随着化学能源的枯竭、环境污染的加剧以及科技的不断进步，风力发电越来越引起世界各国的重视。对于风电的研究应用我国起步较晚，风电发展初期主要依赖于国外设备装置、技术援助，在政策支持下我国于1995年开始自主研发风电技术，截止2015年风力发电量达到1 863×108kWh。传统的能源结构正因清洁能源(风力发电)而发生改变，但风电场建设带来的水土资源流失、生态环境破坏等问题不容忽视。针对不同土壤类型、土壤侵蚀条件和气候环境的风场场址，因缺乏针对性和科学性的水土保持防治体系还无法因地制宜的用于风电场项目[1-2]。对此，本文深入探讨了不同类型风电场的土壤侵蚀特点、影响因素、水土保持防治体系及其关键控制要点，以期为风电场水土流失治理和加快我国风电事业发展提供一定指导。

1 风电场工程建设中水土流失典型特征

1.1 水土流失类型复杂

施工过程中风电场项目存在线状、点状工程，其中集电线路与运输道路属线状工程，运输道路工程具有易受水蚀、地形起伏大、施工破坏性强、地表裸露时间长、占地狭长等特点，应作为土壤侵蚀防控的关键点，修建道路时原有植被被破坏，从而导致土壤结构的破坏及其抗蚀性的显著下降；建筑材料堆放、回填土临时堆放、风电机组基础的开挖回电、升压站建设、吊装对土地的扰动点等均属于点状工程，此类工程存在植被破坏严重、破坏扰动范围广的特点[3]。

一般地，风电场具有丰富的风能且建设期横跨雨季和风季。林草植被于建设期间被严重破坏，在大风作用下大范围的临时堆土和裸露面，土壤中直径较小的团聚体和中小颗粒极易流失，从而导致难以修复的植被破坏、土壤退化等问题；此外，风电场多建于地势较高的微地形区，植被破坏后降雨击打裸露的地表，雨滴击溅小颗粒物质使其产生位移，面蚀逐渐向细沟侵蚀发展，并最终形成沟蚀，临时堆土和裸露面受沟道汇集降雨径流冲刷，不仅威胁着项目的施工安全，而且造成的土壤侵蚀降低了土壤质地；由于冬季冻土，部分地区还会形成冻融侵蚀。所以，风电场建设工程存在较为复杂的水土流失类型[4-5]。

1.2 植被恢复难度大

风电场建设地址存在的主要特点包括：(1)地处沿海滩涂、地形险峻的山区或开阔的荒原，其中沿海滩涂土壤对植物耐久性具有较高的要求，如松散的沙地或粘重的滩涂；山区山脊部植被破坏后恢复困难，土壤贫瘠且难以保存水肥；荒原地区植被稀少、降水较低，土壤在植被破坏后极易退化，恢复植被难度较大。(2)建设地址具有丰富的风能资源，土壤受风力侵蚀影响显著。(3)土壤结构受扰动后发生严重破坏，沿线植被类型多样后期管护工作繁重、难度较高。

1.3 水土流失集中

通常要1年时间完成风电场的建设，此期间植被破坏严重、土地扰动范围广，土壤水土保持功能受扰动后基本丧失，施工中形成的松散临时堆积物和大量裸露地表为水土流失易发生体。然而我国降雨时间主要集中于施工建设最为全面的5-9月，此期间外因素干扰强烈且建设活动频繁，以上因素导致水土流失在风电场施工建设期集中的特点。

2 风电场水土流失防治分区和措施分析

2.1 防治分区分析

为了能够对风电场建设所引起的水土流失实施更具针对性、更好的防治措施，结合水土流失防治特点、工程建设时序、生产建设特征、施工工艺和主体工程总平面布置，总体上将项目区划分成5个防治分区，即施工临时占用区、升压站区、风电机组区、集电线路区、运输道路区。根据水土流失发生情况、项目分区和施工时段，对影响水土流失的各类因素进行综合分析，经归纳整理确定分析表1。其中，要重点监测与防治的水土流失区为运输道路，如表2。

表1 水土流失因素分析

表2 运输道路区的水土流失量

2.2 水土流失防治措施

植物、临时和工程措施为组成风电场水土流失防治体系的3大方面，其中植物措施有植被恢复、栽植乔灌木或撒播种草护坡；临时措施有洒水、编织袋拦挡、临时排水沟和临时的堆土苫盖；工程措施有挡土墙、排水沟和土剥离等。

3 不同类型区水土流失防治要点

3.1 风电场Ⅰ区

该区风电场通常存在长期的冻融、风力和水力侵蚀，建设区的地表裸露。土地质量明显下降、土壤表层剥蚀加剧且后期恢复困难，因此建设前要加强植被的保护、防止表层土剥离以及土质下降。考虑到风电场Ⅰ区存在较平缓的地势，在风机架设与运输道路修建时，可以不削平整地及大规模的破坏土壤即可达到建设要求。对于受热量、降水双重因素控制的东北地区，从西北向东南植被种类有递增的趋势，而近些年发展风电集中且建设风电满足基本条件的地区主要有温带干旱草原、草甸草原、森林草原等植被类型，贝加尔针茅、羊草等为主要特征植物，由于垂直分布引起的水热不均使得部分地区的植被类型改变成针落叶混交林，桦树、栎树、樟子松、油松和红松等为特征植物。以乡土树种为主搭配其它易成活的经济树种、草种或耐贫瘠树种恢复植被，如荆条、胡枝子、丁香、野牛草、草木樨和紫穗槐等。在达到水土保持治理要求的情况下，最大程度的满足人们对经济和景观价值的需求。

在我国沿海低山丘陵区分布的Ⅰ区补充区较Ⅰ区具有更加充沛的降水，在脱硅富铁铝化风化过程和旺盛的中亚热带生物富集的影响下，形成的融让具有显著的地域性特征。Ⅰ型补充区的水土保持措施布设较黑土区存在一定差异，即要求布设完善的排水系统，可以将经济价值或景观价值较高的树种用于植被修复。

3.2 风电场Ⅱ区

风电场Ⅱ区大多分布于以低山丘陵顶部，若边坡植被覆盖度在风电场修建完成后较差，可以将间距4～6 m的截水沟沿边坡等高线修筑，结合实际集水面积、当地暴雨雨量合理设计截水沟规格。沿等高线在道路边坡或风机人工边坡的坡脚、坡中布设简易拦挡措施，通常以宽0.5～1.0 m的简易篱笆作为拦挡，制作材料以乔灌木枝杈为主。恢复林草植被时，这种缺乏水资源的地区多选择中旱生、旱生物种，以此发挥物种的耐旱优势。种苗优选过程中，要详细了解植被生长特性以及充分调研当地天然植被，充分考虑演化因素、水源条件和气候环境维护干旱半干旱区植被岩体。乔木小苗、大苗和灌木的植穴以60～80 cm、100 cm以上、40～60 cm为宜，为进一步提升植物成活率，栽植或播种后要考虑实际情况实行科学抚育。此外，考虑到该地区具有较为发达的畜牧业，林草植被受牛羊啃食以及蹄印的损坏较大，因此要在修复前期实行封育治理，以尽量降低人为干扰快速恢复受损植被。

3.3 风电场Ⅲ区

将风电场修建于Ⅲ区时需要破坏地表土壤和原有植被，这种人为破坏作用极易导致沙漠化。根据不同的土壤质地条件，应在建设初期划分斑块，对于存在较好覆盖度的地区实行草皮剥离，而对于存在较差覆盖度且土壤质地松散的地区实行表土剥离。苫盖剥离后的表土与草皮，并对草皮定期喷水确保其生长活力，该条件下能够维持80%～90%的成活率。针对侵占的灌木林地或林地要在苗圃中假植原生植株，并在完成建设后将其移植到相似地类，并实施封育管理。土壤质地松散且植被覆盖极少的地区，为防止建设过程中产生扬尘要定期洒水，并对运输过程中弃渣弃土车辆实行苫盖。工程结束后在扰动的地区覆盖剩余的砾石，此外土壤结皮属于荒漠地区抵抗土壤风蚀的有效屏障，所以在基本建设完成后还可以利用丝状蓝藻、荒漠藻类、土壤微生物混合液喷洒至扰动去，以此为土壤生物结皮提供有利的条件。

3.4 风电场Ⅳ区

风电场建设于Ⅳ区时通常与主风向垂直，并且大多数沿山脊而建，从上至下按海拔高度分布的植物带有无植被带、高山垫状植被带、高山草原带、灌丛草甸带、落叶针叶林与暗针叶林带、阔叶林带，因干旱条件有些地区也会出现缺带的现象。与山麓相比山脊通常存在较低的植被演替程度，若发生破坏极易导致水土流失，且恢复流失后的土壤具有较大难度。水力侵蚀为主要的土壤侵蚀类型，所以在进场道路修建时要求将临时排水沟按基线设置，还要将沉砂池、消力池修筑在坡陡较陡的地区；部分地区应增设跌水坎和修建涵管排水处。经过挖填和渣料堆砌后的风机平台边坡、道路边坡，若存在过高的边坡角度还应采取削坡开级工程，对坡度超过1:1.5的边坡实行砌石护坡或喷播植生型混凝土，对易出现泻溜处实行挡护。以乡土树种搭配常见的水土保持树种进行植被修复，草本、灌木和豆科植物为首选，乔木、和其他植物为辅。由于受破坏后立地质量明显下降、山地土体更加贫瘠，植物应选择坡生性好、耐旱和耐贫瘠的类型。例如，浙江地区的藤本植物以常春藤、爬山虎等为主，草本以黑麦草、狗牙根为主，乔木以胡枝子、黄连木、紫薇、紫穗槐、红叶石楠为主；福建沿海山区有东方乌毛蕨、芒萁骨、桃金娘、狗脊、芒草等原生植物。

3.5 风电场Ⅴ区

从水土保持的角度将风电场建于Ⅴ区时，要求具有完善的排水系统，这不仅能够有效防止台风、强降雨等可能引起风机平台和运输道路的不稳定，而且可以为不耐水湿的大部分植物提供适宜的生存条件。部分地区还要求修建围堰，对减少施工中的水土流失和提供有利的施工条件具有积极作用。在恢复植被时，沼泽土质地紧密且多呈酸性，土壤质地经过施工后出现一定的改变，在立地条件符合要求的情况下可以栽植经济作物，如柑橘等，因海水侵蚀或地下水位高盐碱地可以栽植耐盐、耐水湿植物，如蓉草、香茅、白茅、苇状羊茅和巴拉草等。

4 结语

本文将风电场工程按照水土流失防治特点、工程建设时序、生产建设特征、施工工艺和主体工程总平面布置划分成5个防治分区，不同类型分区的地形地貌、植被类型、土壤侵蚀防治和土壤类型特点不同，并结合工程实践经验提出布设临时、植物、工程措施时应考虑的问题，在此基础上给出合理化建议，为水土流失防治以及风电场工程建设提供技术支持。