浅谈山地风电场项目水土流失防护措施

李 煜

(中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110015)

前言

风能虽然是再生清洁能源，但在风电场工程建设过程中，机组道路、风机平台、集电线路架设、升压站管理房等建设活动，都会改变原有地形地貌、占压土地、扰动地表、破坏大量植被，从而造成人为的水土流失。尤其是山地风电场，每个风电机组、塔基、升压站等均布设在山顶、山脊或半山腰的位置，而且基于主体工程的需要，风机安装场地、升压站均需要进行场地平整，在场地开挖平整过程中扰动土地面积大、水土流失危害大[1,2]，在道路修建过程中也会对地表、植被等造成较大的破坏，引发严重的水土流失。因此，做好山地风电场建设期的水土保持防护措施，对减少施工过程中的扰动面积，最大限度防治水土流失，保护当地居民的生命财产安全具有重大意义，也为发展生态绿色型山地风电场起到全面有效的示范作用。

本文在前人研究的基础上，以辽宁省朝阳县杨树湾风力发电项目为例，提出一套完整的山地风电场建设水土流失防治措施，有效缓解了山地风电场建设对当地生态环境的破坏。

1 项目概况

朝阳县杨树湾风电场位于朝阳县杨树湾乡境内，项目区属于温带大陆性季风气候区，地貌类型属于冀北辽西侵蚀低山丘陵地区，地势由西北向东南倾斜地貌，平均海拔300m，境内丘峦起伏，山脉纵贯，河流冲积形成既有连绵起伏的中低山，又有沟壑低横的丘陵和沿河缓平的冲积平原，地形较为复杂。工程占地范围内地面高程在700～1000m。项目区多年平均气温8.4℃，≥10℃积温为3535℃；多年平均降水量468.10mm，5a一遇最大1h降雨量为63.60mm；多年平均蒸发量1890mm；平均冻土深度1.40m。多年平均无霜期158d。多年平均风速为2.60m·s-1，最大风速21.0m·s-1，全年主导风向为S。项目区土壤类型以褐土、草甸土为主，表土层厚0～15cm。项目区属华北植物区系，植被类型主要为针叶林、针阔混交林、荆条灌丛等。依据项目区土地利用现状，确定项目区林草覆盖率为28.00%。土壤侵蚀类型区为北方土石山区-辽西冀北山地区，土壤侵蚀类型以水蚀为主，侵蚀强度以中度侵蚀为主，容许土壤流失量为200t·km-2·a-1。项目区多年平均侵蚀模数为2600t·km-2·a-1。项目区属于国家级和省级水土流失重点治理区。

朝阳县杨树湾风电场共安装19台发电机组，单机容量为2500kW，装机容量为47.50MW，年上网电量100036.16MWh，年平均等效上网小时数为2106.03h。本风电场工程等别为Ⅳ等，工程规模为小型工程，机组塔架基础级别为2级，结构安全等级为2级，升压站建筑物级别为2级。本工程由发电机组及箱变、升压站、道路系统(机组道路和升压站道路)、集电线路、施工生产生活区共5部分组成。

2 水土流失防护措施

2.1 总体布局

本文针对山地风电场建设过程中的水土流失问题，在分析评价主体工程中具有水土保持功能措施的基础上，确定水土保持措施的总体布局。在总体布局上本着工程措施与植物措施相结合，永久措施与临时措施相结合，点、线、面相结合的原则，形成布局合理的水土保持综合防治体系。防治体系的配置按照系统工程原理，处理好局部与整体、单项与综合、近期与远期的关系，力争做到技术上可行、经济上合理、可操作性强。同时，将主体工程中具有水土保持功能工程纳入到水土保持措施体系当中，使之与新增水土保持措施共同形成一个科学、完整、严密的水土流失防治措施体系。在防治措施具体配置中，充分发挥工程措施速效性和控制性，同时也要发挥植物措施的后续性和生态效应。

表1 水土保持防治措施体系表

2.2 分区措施布设及典型设计

2.2.1 发电机组及箱变

2.2.1.1 石笼挡墙

对发电机组及箱变区平整时会产生堆垫边坡，为防止堆垫区填方顺坡流失，在边坡达到稳定后，在部分风机点位下方坡脚处修建石笼挡墙，规格为0.5m×1.0m×3.0m，棱角边采用直径12～14mm的钢筋焊制而成，编制网孔采用10号镀锌铁丝。为增强石笼挡墙稳定性，设置埋深1.6m防护桩。为增强石笼挡墙的整体性、坚固性，石笼之间再用铁丝加固。

图1 石笼挡墙设计图

2.2.1.2 三维植被网护坡

本工程风机所在的吊装场地四周边坡较陡，为了更好地保证边坡整体的稳定性和植被的成活率，对部分风机平台边坡采取三维植被网防护措施，即将所需防护的坡面整形后，沿坡面铺设三维植被网，同时采用Φ12mm，L=20cm的“U”型钢筋将网片加固于边坡之上。

2.2.1.3 截水梗

为减少降雨时平台产生的汇水，在风机平台上方沿边缘修筑碎石埂，与平台排水沟相衔接，将平台汇水排出。修筑截水埂断面为梯形，尺寸为顶宽0.80m、底宽1.5m、高0.50m。

2.2.1.4 浆砌砖泄水槽

平台汇水在边缘修筑截水埂的作用下集中汇流至平台最低处，为排出平台汇水，在F02、F03、F04、F05、F07、F08、F11、F12、F13、F15、F16、F17、F18、F19风机平台修筑浆砌砖泄水槽(可与机组道路排水沟相衔接),排出坡面汇水。浆砌砖泄水槽开挖断面尺寸为70cm×88cm(宽×深)，砌砖厚度为24cm，过水断面尺寸为40cm×40cm(宽×深)，砌筑完成后用M10砂浆抹面。

2.2.1.5 土地平整和表土回覆

对发电机组及箱变区域内需要绿化的区域进行土地平整，对19台机组电缆沟、吊装场地的平台进行覆土，对边坡编织袋进行装土。

2.2.1.6 平台及边坡绿化

对部分风机平台边坡进行三维植被网防护后，对挂网区域进行撒播草籽绿化。

2.2.1.7 边坡及临时堆土密目网苫盖

对吊装场地四周边坡及临时堆放的开挖土方进行密目网苫盖。

2.2.2 升压站

2.2.2.1 钢混截排水沟

由于升压站建设在山坡下，为了有效防止降雨后山上来水对升压站造成冲刷，在升压站开挖边坡上方设置截排水沟，将截排水沟与进站道路排水沟相连，最终排入附近沟道内，该截排水沟断面形式为矩形，采用C20清水混凝土(内配单层双向Φ6@200钢筋网)，一次感光压平，截水沟垫层混凝土采用C10素混凝土，断面尺寸为0.50m×0.50m。

2.2.2.2 表土剥离与回覆

对升压站区域及升压站外南侧边坡表土进行剥离，对升压站站内需要绿化的区域和升压站外南侧边坡进行表土回覆。

2.2.2.3 升压站绿化

施工结束后，在升压站空地及附属用房周围布设绿化措施，以美化环境。植物种类选择女贞、紫丁香等，草种选用早熟禾。小灌木采用穴状整地，穴径30cm，深30cm，株行距1m×1m。草种选择草坪型早熟禾，撒播。对升压站外南侧边坡进行撒播草籽绿化，草种选用丛生隐子草。

2.2.3 道路系统-机组道路

2.2.3.1 石质排水沟

为防止路面积水和路基边坡径流对道路的冲刷破坏，根据沿线地形、地势及道路纵横坡，主在路基挖方一侧设置石质排水沟，该排水沟断面形式为V字型，断面尺寸为内深0.30m、顶宽0.80m。

2.2.3.2 浆砌石排水沟

通过现场勘查并结合项目所在位置的地形图，逐一核对主体工程设置的排水沟所在位置，同时针对汇水区域较大的重点路段、路基挖方一侧补充设计浆砌石排水沟，排水沟设计标准为5a一遇1h最大降雨，浆砌石砌筑厚度0.30m，碎石垫层0.10m。排水沟断面为矩形，尺寸为宽0.40m、深0.40m。

2.2.3.3 石笼挡墙和浆砌石挡墙

为了防止道路区填方段产生顺坡水土流失，道路边坡下方为林地、耕地或者边坡高度<5.0m的区域，在边坡达到稳定后，在坡脚设置石笼挡墙，具体规格同发电机组及箱变区；道路边坡下方为林地、耕地或者边坡高度>5.0m的区域，在边坡达到稳定后，在坡脚设置浆砌石挡墙，挡墙高150cm(包括基础)、顶宽40cm、基础宽80cm。

2.2.3.4 三维植被网护坡

本工程机组道路多布设于山脊(或邻近山脊)处，道路填方段边坡较陡，为了更好地保证边坡整体的稳定性和植被的成活率，对机组道路沿线边坡较陡的区域采取三维植被网防护措施，具体布设方式见图2。

图2 三维植被网护坡设计图

2.2.3.5 混凝土连锁块护坡

在部分风电机组道路与平台衔接处的边坡区域采取混凝土连锁块护坡防护措施，即将所需防护的坡面整形后，用砂浆找平，之后铺设10cm厚的混凝土连锁块(后期连锁块内可覆土)。

2.2.3.6 截水梗

为减少降雨产生的汇水冲刷道路边坡，在布设排水沟的道路外边坡沿边缘修筑碎石埂。尺寸为顶宽0.80m、底宽1.5m、高0.50m。

2.2.3.7 土地平整及表土回覆

待工程施工结束，对机组道路填方一侧绿化区域和临时占用的0.5m宽道路进行土地平整和表土回覆，为绿化做准备。

2.2.3.8 绿化

施工结束后，对机组道路填方一侧栽植行道树。对机组道路边坡进行编织袋装土栽植紫穗槐，编织袋规格同发电机组及箱变区。

2.2.4 道路系统-升压站道路

2.2.4.1 浆砌石排水沟

为了使升压站区雨水能够顺畅排出站区，在升压站道路靠升压站挡墙一侧修建浆砌石排水沟，将汇入的雨水排至附近的沟道中，保证升压站区及进站道路的雨水能够顺利排出。排水沟采用矩形断面，底宽0.40m、深0.40m，浆砌石厚度0.30m，碎石垫层0.10m。

2.2.4.2 浆砌石挡渣墙

为了防止水土流失，在升压站道路填方路段位置的边坡下方修建浆砌石挡渣墙，采用M10浆砌石重力式结构，挡墙高150cm(包括基础)、顶宽40cm、基础宽80cm。

2.2.4.3 表土回覆和绿化

在主体工程对升压站道路边坡修整稳定后，对其边坡进行覆土。对升压站道路边坡采取撒播草籽绿化，草种选择丛生隐子草。

2.2.5 集电线路

2.2.5.1 土地平整和表土回覆

对集电线路区需要绿化的区域进行土地平整和表土回覆。

2.2.5.2 绿化

施工结束后，对塔基下方空地采取撒播草籽绿化；对临时堆土区、施工便道和电缆沟等临时占地区域全部采取撒播草籽绿化。

2.2.5.3 临时堆土防护

在每个塔基附近均设置1处临时堆土场，用于堆存塔基基础开挖产生的土石，由于堆土存放时间较短，塔基打桩结束后就进行土方回填，因此仅采用密目网苫盖防护。

2.2.6 施工生产生活区

本项目施工生产生活区共布设3处，其中1处在村级公路旁边，升压站东南侧600m处，场地内分布有施工材料加工场、钢筋存放场、现场办公场所等；另外2处在距离升压站东南方向约10km处，用于堆放风机叶片的场地，施工生产生活区占地类型全部为旱地。因此，对该区域新增的措施主要为废弃建筑材料的清运和全面整地，以备复耕。

3 结语

综上所述，本文结合实例对山地风电场水土保持防护措施进行了全面的探究，通过对该项目水土保持防护措施的梳理，基本可集成一套完整的山地风电场项目水土保持防护措施体系，有效防止及避免因工程建设产生的水土流失，保护了水土资源，使工程占地区水土流失得到了很好的控制，合理有效地解决了山地风电场施工过程中产生的各种水土流失问题，从而促进了生态环保型山地风电场的建设和发展。

4 建议

为了保证山地风电场各项水土保持防治措施的实施，提出如下建议。

建设单位设专职部门管理，派专人管理负责工程建设中的水土保持措施的落实与施工。为此，建设单位应做好水土保持、保护生态的宣传工作，严格要求施工单位按照方案设计的水土保持防治措施、进度安排、技术标准进行施工，保质保量地完成水土保持各项防治措施。

工程建设过程中的水土流失主要由施工单位的施工活动造成，施工单位的施工活动是否按照规程、规范进行，是否做到文明施工，很大程度上决定着造成水土流失量的多少。因此，在工程整个建设期都要加强对施工单位的管理，发现问题及时进行整改。

施工单位要严格将施工期的各项临时防护措施落实到位。建设单位应严格要求施工单位在水土流失防治责任范围内进行施工活动，不得随意在范围以外扰动地表，破坏项目区周边植被。