“双碳”背景下山区农业光伏电站项目水土流失防治措施探讨

［关键词］ 农业光伏电站；建设项目；水土流失；防治措施；碳汇；山区；贵州省

［摘 要］ 在全球碳中和加速推进的过程中，储能技术的不断创新已成为全球制造业必争高地。贵州省大力发展光伏等新能源项目，推出了“光伏+农业”模式，逐渐打造出绿色能源技术与传统农业融合发展的新业态。以普定县鸡场坡农业光伏电站项目为例，对项目建设水土流失特点、土壤流失量、水土保持措施设计及配置等进行了分析，结果表明：①项目建设对地表植被和原地貌破坏大，光伏设备安装后影响原地貌保水保土功能，迹地恢复面积大、范围广、难度高；②经预测，项目建设可能产生的土壤流失总量为2 297.54 t，其中新增土壤流失量1 276.53 t，光伏阵列区新增量最多，为1 145.10 t，占总新增量的89.70%，光伏阵列区是项目水土流失重点防治区；③配置水土保持措施时，要强化“预防为主、保护优先”的水土保持理念、加强表土综合利用规划、注重项目施工管理、以生态为主，分区施策，因地制宜；④做好山区农业光伏电站项目水土流失防治工作，既可助力碳中和目标实现，又可促进当地生态、经济、社会协同共进、融合发展。

［中图分类号］ S157.2 "［文献标识码］ B "DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.10.009

［引用格式］ 杨梅，罗松平.“双碳”背景下山区农业光伏电站项目水土流失防治措施探讨：以普定县鸡场坡农业光伏电站项目为例［J］.中国水土保持，2024（10）：29-32.

2020年9月22日，我国在联合国大会上宣布，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。然而我国是世界第一大碳排放国家，实现碳达峰、碳中和的首要问题是减排，核心问题是能源。2021年10月，国务院印发了《2030年前碳达峰行动方案》，明确指出要大力发展新能源，全面推进风电、太阳能发电大规模开发和高质量发展，坚持集中式与分布式并举，加快建设风电和光伏发电基地；加快智能光伏产业创新升级和特色应用，创新“光伏+”模式，推进光伏发电多元布局。由此可见，贵州省大力发展光伏等新能源项目，既符合国家能源发展战略，也是优化地方能源结构、促进当地经济社会发展的重要举措。但受限于贵州省独特的喀斯特山区环境，农业光伏电站项目建设产生的水土流失风险和生态环境破坏问题也不容忽视。本研究以普定县鸡场坡农业光伏电站项目（以下简称“鸡场坡光伏项目”）为例，对山区农业光伏电站项目建设水土流失特点、土壤流失量、水土保持措施设计及配置等进行分析，探索此类项目水土保持减蚀、减排路径，以充分挖掘和提升水土保持碳汇潜力，在国家“双碳”战略中贡献水土保持担当，助力国家实现“双碳”目标。

1 项目及项目区概况

鸡场坡光伏项目位于贵州省安顺市普定县鸡场坡镇西南部，属于典型的喀斯特山区农业光伏电站项目。鸡场坡光伏项目共设置26个光伏方阵，装机容量80 MW，配套建设1座110 kV升压站；集电线路采用桥架结合的架空方式敷设，总长18.9 km；新建进站道路41 m、施工道路5.31 km、检修道路3.22 km，改建道路3.27 km。项目占地面积为148.52 hm2，挖方68 933 m3，填方68 933 m3，无废弃土石方。

项目区地理坐标26.351°N、105.553°E，属扬子准地台黔北台隆六盘水断陷普安旋扭构造变形区，低中山地貌，多为山地地形。区内属亚热带季风性湿润气候区，气候温和，冬无严寒，夏无酷暑，年均气温15.4 ℃，年均降水量1 311.9 mm，雨量充沛，雨季为5—10月，年均相对湿度85%，年均蒸发量1 051.0 mm，年均无霜期301 d，年均日照时数1 164.9 h。土壤类型以黄壤为主，土层厚0.1～0.8 m。植被区系属亚热带常绿阔叶林带。

2 水土流失特点

1）征占地面积大，对地表植被和原地貌破坏大。农业光伏电站项目建设征占地面积普遍较大，从几十公顷到几百公顷不等，若全部采用大开挖、台阶式整地方式建设，则对地表植被和原地貌破坏非常大，会造成严重的水土流失

［1］。项目光伏场区占地多为荒草地（岩石裸露面积达80%左右），石漠化较严重，一旦原地表植被被破坏，短时期内难以恢复原有生态功能。

2）光伏设备安装后，影响原地貌保水保土功能。项目区属长江流域乌江水系，在全国土壤侵蚀类型区划中属以水力侵蚀为主的西南岩溶区，容许土壤流失量为500 t/（km2·a）。项目区土壤侵蚀模数平均背景值为965 t/（km2·a），属轻度侵蚀。光伏设备看似只有支架直接接触地面，但大量的光伏板改变了原地貌的光照、水流等自然特征，一方面可能导致土壤固结，降低土壤的保水能力和生产力，另一方面可能产生新的土壤污染［1］。

3）迹地恢复面积大、范围广、难度高。项目区位于喀斯特石漠化山区，原生态环境脆弱，开展迹地恢复的难度较大，费用成本高，因此施工期间应尽可能控制扰动范围，减少对地表的破坏，控制人为水土流失。

3 土壤流失量预测

3.1 预测方法

项目土壤流失量按下式预测：

W=∑2j=1∑ni=1FjiMjiTji（1）

式中：W为地表扰动时土壤流失量，单位t；i为预测单元，i=1，2，3，…，n；j为预测时段，施工期取值1，自然恢复期取值2；Fji为第j预测时段第i个预测单元的占地面积，单位km2；Mji为第j预测时段第i个预测单元的土壤侵蚀模数，单位t/（km2·a）；Tji为第j预测时段第i个预测单元的预测时段长度（扰动时长），单位a。

3.2 预测结果

鸡场坡光伏项目区主要由光伏阵列区、升压站区、集电线路区、连接道路区和施工营地区组成，由此划分为5个水土流失防治分区，各分区占地面积和扰动地表面积见表1。由表1可知，光伏场区占地面积最大，为142.58 hm2，占总占地面积的96.00%；其扰动面积也最大，为35.65 hm2，占总扰动面积的85.72%。项目开挖土石方68 933 m3，其中开挖表土930 m3，一般土方14 546 m3、石方53 457 m3，全部回填利用。

依据式（1）计算，各预测单元（防治分区）土壤流失量见表2。由表2可知，项目建设期（包括施工期和自然恢复期）可能产生的土壤流失总量为2 297.54 t，其中新增土壤流失量1 276.53 t，占总量的55.56%。从各防治分区来看，整个项目建设期光伏阵列区新增水土流失量最多，为1 145.10 t，占总新增量的89.70%；其次是连接道路区，新增水土流失量116.04 t，占总增量的9.09%。因此，光伏阵列区是项目水土流失重点防治区，连接道路区也需做好水土流失防护。

4 水土保持措施设计

4.1 设计原则

项目建设中虽动用土石方总量不多，但项目占地面积大，扰动区域点多面广，土石开挖、各种材料运输和堆存、集电线路埋设及道路新（改）建等活动都极易产生水土流失。因此，在进行水土保持措施设计时，应遵循以下原则：

1）强化“预防为主、保护优先”的水土保持理念。贵州属于山区省份，地形起伏较大，工程建设的施工条件普遍较差，特别是农业光伏电站项目，大多数布设在较为偏远的农村地区，项目占地面积较大，工程建设对地表扰动范围广，地表植被一旦被破坏就难以自然恢复。这就要求项目在主体设计阶段，要深入贯彻“预防为主、保护优先”的水土保持理念，优先选择对地表破坏扰动小的施工工艺和建设方式。如：采用小型机械钻孔、高低腿支架、柔性支架等方式安装光伏板，避免台阶式大规模整地；集电线路的布设采用桥架敷设或与道路共同埋设的方式，以减少地表扰动；充分利用原有道路和光伏阵列区内部便道，以避免新建道路。

2）加强表土综合利用规划。表土是珍贵的自然资源，特别是在西南山区，土层较为瘠薄，一旦被破坏，基本上就没有可替代的。目前贵州省内绝大部分新能源项目为农业光伏项目，在实现光伏发电的同时，保护好光伏阵列区内的表土资源是一项重点工作。对可剥离表土区要做到“应剥尽剥”，光伏阵列区可不集中剥离表土，就近分散剥离和回覆使用；其他区域表土可集中剥离、堆放和利用。另外，建设单位应按照水土保持方案要求，把表土资源的保护和利用列入合同约定。

3）注重项目施工管理。在施工组织设计中需明确施工土石方调配要求及水土保持要求，合理安排施工进度、施工工艺和时序。施工单位应在指定的地点、范围开展施工，光伏阵列区要注意对地表植被和表土的保护，清表时不能清除植物根系，并采用苫盖等措施保护地表；新建道路区要严格控制在施工红线范围内，严禁乱挖乱弃，重点做好下边坡的拦挡，可采取砌石、彩钢桩、竹串片板等拦挡方式，避免顺坡溜渣。

4）以生态为主。山区农业光伏电站项目区自然地貌复杂多样，项目建设时除了影响主体工程安全的区域，其余区域应以绿色工程、生态工程、低碳工程为主；植物措施以草灌为主，有条件的区域可采取乔灌草搭配的方式，同时做好生态防护，以形成立体的水土流失防治措施体系；树草种宜选择当地的乡土树草种，尽可能恢复原有的生态环境。

4.2 措施配置

按照《生产建设项目水土流失防治标准》（GB/T 50434—2018），鸡场坡光伏项目水土流失防治标准执行西南岩溶区一级标准。结合项目区地质地理条件、水土流失状况及工程建设特点，分区施策，因地制宜为各防治分区配置水土保持措施（见表3），以合理控制项目建设引起的水土流失，减少项目建设对区域生态环境产生的影响。

1）光伏阵列区。该区占地面积142.71 hm2，水土流失防治重点是做好预防保护，尽量减少施工扰动及优化施工工艺等。在山坡安装光伏阵列时，采用小型机械或人工方式打钻孔，避免对场地进行全面开挖和平整；阵列基础采用直径300 mm的钢筋混凝土灌注桩基础，结合无人机运送施工材料，可减少项目建设对原地表的扰动。光伏阵列区水土保持措施布置：①根据地形地貌和上游汇水情况，沿该区上游和原汇流沟道设置截排水沟134 m；②施工结束后，在打孔桩附近、材料堆放区域和运输区域就地翻松、平整、改良土壤，共整治土地23.32 hm2；③在扰动区域撒播绿肥草种23.32 hm2，以恢复地表植被，并为后期光伏板下农业项目开展创造良好的种植条件。

2）升压站区。该区占地面积0.46 hm2，占地面积不大且施工简单，产生的水土流失较少，采取的水土保持措施为：①施工前剥离表土0.12 hm2，集中堆存和临时苫盖；②在周边和区内设置截排水沟、排水管200 m，设置雨水检查井10座；③对开挖或填方边坡进行综合防护，综合护坡783 m2；④施工结束后土地整治，回覆表土，植树种草，绿化美化。

3）集电线路区。该区占地面积0.12 hm2，集电线路采用桥架结合的架空方式敷设，其水土流失防治重点是做好施工过程的土石方管理，防止乱挖乱弃；施工结束后对施工迹地进行土地整治，就地翻松和平整土壤，按原土地利用类型恢复植被。该区综合治理面积约0.03 hm2。

4）连接道路区。该区占地面积5.05 hm2，水土流失防治重点是施工过程中的土石方管理和边坡防护。其水土保持措施布置：①施工中做好下边坡临时拦挡，设置各类临时拦挡约200 m，以防止顺坡溜渣；②沿道路内侧和边坡上沿设置截排水沟7 029 m、坡脚挡墙926 m，同时配套排水涵管、沉沙池；③在高陡边坡区域设置种植槽，种植攀缘植物，综合防护面积约0.30 hm2；④临时堆土处、开挖边坡采取临时苫盖措施，以减少扬尘和雨水冲刷。

5）施工营地区。该区占地面积小，为0.18 hm2，主要用于材料临时堆放，新增水土流失量较小。其水土保持措施布置：①施工前剥离表土，集中堆存和临时苫盖；②在营地周边布置临时排水沟和拦挡措施；③施工结束后，对施工迹地进行土地整治，就地翻松和平整土壤，回覆表土，并按原土地利用类型恢复植被。该区综合治理面积约0.18 hm2。

5 结束语

实现“双碳”目标的关键是有效进行碳减排［2］。在全球碳中和加速推进的过程中，储能技术的不断创新已成为全球制造业必争高地。随着光伏产业从平原地带转向光照资源更丰富的山地，贵州省加大了推动光伏电站项目建设的力度，推出了“光伏+农业”模式，探索了“农光互补”产业应用的途径，逐渐打造出绿色能源技术与传统农业融合发展的新业态。因此，做好山区农业光伏电站项目水土流失防治工作，既可让水土保持措施充分发挥保碳、减排、增汇的碳汇作用，助力碳中和目标实现，又可减少工程建设对当地农业生产及生态环境造成的负面影响，促进当地生态、经济、社会协同共进，融合发展。

［参考文献］

［1］ 黄志军.山地光伏发电项目的水土治理防治措施［J］.中国高新科技，2023（18）：145-147.

［2］ 何李丽，张恒.“双碳”目标下我国能源转型路径［J］.上海节能，2023（9）：1285-1294.

收稿日期： 2024-06-22

基金项目： 贵州省水利科技经费项目（KT202331）

第一作者： 杨梅（1988—），女，贵州贵阳人，工程师，学士，主要从事水土保持监测、规划、设计等工作。

通信作者： 罗松平（1983—），女，贵州铜仁人，高级工程师，博士，主要从事水土保持与生态修复等工作。

E-mail： 10574053@qq.com

（责任编辑 张绪兰）