张承地区光伏发电项目水土流失特点及防治措施

赵名彦，崔利强，李芳然，霍惠玉，赵 明，赵亚锋

(1.河北省水利科学研究院，河北 石家庄050000； 2.河北省水利水电第二勘测设计研究院，河北 石家庄050000)

张承地区光伏发电项目水土流失特点及防治措施

赵名彦1，崔利强2，李芳然1，霍惠玉1，赵 明1，赵亚锋1

(1.河北省水利科学研究院，河北 石家庄050000； 2.河北省水利水电第二勘测设计研究院，河北 石家庄050000)

张承地区；光伏发电项目；水土流失；水土保持措施

以河北张承地区15个光伏发电项目为例，介绍了该地区的太阳能资源概况，分析总结了项目建设水土流失特点及防治措施。光伏发电项目水土流失特点表现为点状与线状侵蚀兼有，风蚀与水蚀共存等。适合采取的工程措施主要包括表土剥离和回铺、高陡边坡防护、坡面汇流区截排水沟建设等；植物措施主要是针对不同施工区域选择适宜的乡土树草种进行植被恢复，对线状施工区可采用分段施工、植被移植的方法恢复植被，并且在施工中要合理安排施工时序和施工期临时防护措施。

随着世界经济的快速发展，全球能源短缺，传统的火力发电造成日益严重的负面环境影响，环境安全已成为全世界面临的挑战。在此背景下，太阳能作为清洁、可再生的能源日益受到社会关注，而依托太阳能的光伏发电产业发展也日益得到了国家的重视。

根据《太阳能资源评估方法》(QXT 89—2008)确定的标准，河北省承德市、张家口市(以下简称张承地区)属于太阳能“资源很丰富”区[1]，其丰富的太阳能资源吸引了众多光伏发电项目在此落户。然而，光伏发电项目建设不可避免地会造成水土流失、植被退化等一系列生态问题，而承德市、张家口市又是河北省水土流失最为严重的地区，如何科学合理地在光伏发电项目建设区进行植被恢复，成了急需解决的问题。笔者以张承地区15个光伏发电项目为例，分析了该区的太阳能资源现状，总结了该区光伏发电项目水土流失特点并提出了可行的水土保持措施，以期加快该区光伏发电项目建设区的植被恢复与水土保持工作。

1 张承地区太阳能资源现状

据统计，河北省年均太阳总辐射量4 854～5 981 MJ/m2[1]，大部分地区属于太阳能资源“较丰富带”。调查并总结了近两年在张承地区实施的15个光伏项目所在地的年均日照时数和年均太阳总辐射量(见表1)。

表1 张承地区光伏发电项目所在地太阳能资源

由表1可以看出，张承地区太阳辐射量最多的地方为尚义县八道沟镇和康保县一带，年均太阳总辐射量达5 900 MJ/m2以上；其次为张北县二泉井乡、围场县大草场镇、沽源县黄盖淖镇、丰宁县草原乡、宣化县深井镇和阳原县井儿沟乡，年均太阳总辐射量5 600～5 900 MJ/m2；年均太阳总辐射量在5 300～5 600 MJ/m2之间的有滦平县金沟屯镇、平泉县北五十家子镇、承德县三沟镇。

2 张承地区光伏发电项目分布情况及水土流失特点

张承地区的地貌类型有坝上高原、冀北山地、冀西北黄土丘陵三种，海拔从西北向东南递减。光伏电场在这三种类型区都有分布。张承地区的水土流失面积占全省水土流失面积的62.34%。其中，坝上高原普遍存在严重的风力侵蚀，该地区沙化土地已达129.1万hm2[2]，约占坝上高原区土地总面积的40.9%，该区也因此成了威胁京津地区的重点风沙源之一；冀北山地区是京津冀重要的水源区，其水土、植被资源较好，主要以水力侵蚀为主；冀西北黄土丘陵区风力侵蚀和水力侵蚀并存，地表侵蚀严重，植被退化明显，是河北省水土流失最严重的地区之一。由表2可知，除了康保县康保镇位于国家京津风沙源重点治理区，其他区县都位于燕山国家级水土流失重点预防区和永定河上游国家级水土流失重点治理区。

表2 水土流失分区和土壤侵蚀类型及分布

根据河北省第一次水利普查结果，张承地区的现状水土流失特点之一是水力与风力侵蚀并存。从表2看出，滦平县金沟屯镇、承德县三沟镇、平泉县北五十家子镇为水力侵蚀，其他区县均兼有水力和风力侵蚀。

张承地区光伏发电项目的水土流失形式是风力侵蚀、水力侵蚀兼有。光伏发电项目建设期不长，但一般仍会跨越一年四季。张家口市和承德市大部分属半干旱大陆性季风气候区，地貌复杂，高山丘陵交错起伏，川谷纵横，总的气候特点是春冬季风大干旱、夏季雨量集中充沛，日照充足，昼夜温差大。坝上地区位于北方季风主风道，全年大风频繁，年8级以上大风日数65～70 d，年平均风速4.5～5.0 m/s，频繁而强劲的大风是坝上地区光伏发电项目造成水土流失的主要营力[3]。而夏季的雨水对地表的冲刷也会造成水土流失，特别是光伏电场大多建在山坡地上，施工中的堆土、坡面土壤极易随着地表径流的冲刷而流失。冀西北黄土丘陵区因雨水冲刷而造成的地面切割破碎，地表侵蚀严重，植被退化明显，已成为新的风蚀源地。

光伏发电项目水土流失以点状与线状分布为主。点状侵蚀集中于光伏支架、箱式变压器基础、升压站、施工生产生活区等。线状侵蚀则发生于道路区和直埋集电线路区，道路系统在建设初期的水土流失量大。另外，该类项目发生水土流失的重点时段是施工建设期。施工建设期内的场地平整、升压站施工、道路修建、光伏支架基础开挖、接地工程施工、集电线路开挖等环节，均会大量扰动原地貌，损坏植被，造成严重水土流失。据资料，张承地区光伏发电项目施工建设期的土壤侵蚀模数为2 000～4 000 t/(km2·a)；建设后期侵蚀模数逐渐降低，经过2～4年的自然恢复土壤侵蚀模数降为1 000～1 500 t/(km2·a)，水土流失逐渐趋于稳定。

3 光伏发电项目水土保持措施

(1)工程措施。丘陵地区表土较薄，表土资源珍贵，施工过程应尽量进行表土剥离，施工完毕回铺于需要绿化的区域。部分施工地区存在高陡边坡，植被恢复与水土涵养困难，可采用挡墙、护坡等工程措施保证边坡的稳定，避免水土流失。工程建设对场内原有自然排水系统的影响较小，但是太阳能板集雨面对项目区地表产生一定的溅蚀，加剧了水土流失，建议在每个小汇流面下设置小型截排水沟，截排水沟与道路一侧的排水沟或周边沟道相连，排水系统末端设置水窖，既减弱雨水溅蚀，增加径流入渗，又可以将收集的雨水用于太阳能电池板冲洗或场内植被灌溉。

(2)植物措施。可以采取人工种植方式加速植被修复进程。升压站和综合楼四周在不影响输电前提下应栽树种草，恢复植被；光伏方阵区内除检修道路外均应种草恢复植被；施工期的临时多余土石方选择合适沟坑堆置，并覆土种草。对线状施工区例如道路边坡、直埋集电线路、接地工程等可采用分段施工、植被移植的方法恢复植被。

在植物种的选用上，尽量选择耐旱、抗寒，抗风蚀、生长迅速、管理粗放，能有效控制风蚀和水蚀的乡土树草种。适合该区的乔木有榆树、油松、樟子松等；灌木有柠条、沙棘、紫穗槐、小叶锦鸡儿、胡枝子等；草本有沙打旺、紫花苜蓿、草木樨等。光伏板下选择低矮、不遮盖太阳能板的草种，如草地早熟禾、冰草、披碱草等[4]。

(3)临时及预防保护措施。在项目建设过程中，施工时序优化调整和临时防护措施合理使用对水土流失的防治效果影响很大。因此，基础与管道沟开挖产生的土方应尽量做到即挖即填，场地平整后，填方区域要洒水夯实；局部地表施工完成后，及时恢复植被；临时堆放的物料要进行苫盖，运输土、灰的车辆要进行遮盖、冲洗；施工场内定期洒水；施工中应落实水土保持监督、监理和监测工作，保证水土保持措施落实到位。

4 结 语

张承地区具有丰富的太阳能资源，随着众多光伏发电项目在此落户，光伏项目建设引发的水土流失问题也随之而来。该地区光伏发电项目造成的水土流失有点状与线状并存、风蚀与水蚀兼有等特点。适合采取的工程措施主要包括表土剥离和回铺、高陡边坡防护、坡面汇流区截排水沟建设等；植物措施主要是针对不同施工区域选择适宜的乡土树草种恢复植被，对线状施工区可采用分段施工、植被移植的方法恢复植被，并且在施工中要合理安排施工时序和施工期临时防护措施。

[1] QX/T 89—2008,太阳能资源评估方法[S].

[2] 王玉忠.河北省京津风沙源区生态建设存在的问题与发展对策[J].河北林业科技,2013(6):29-31.

[3] 海春兴.河北坝上土地利用与土壤风蚀的动力学过程研究[D].北京:北京师范大学,2003：22-24.

[4] 董智，贾志军，李红丽，等.河北省坝上风电场建设区水土流失特点与植被恢复途径[J].中国水土保持科学，2009，7(5):82-86.

(责任编辑 孙占锋)

S157.2

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1000-0941(2015)05-0032-03

赵名彦(1982—)，女，内蒙古呼和浩特市人，工程师，博士，主要研究方向为水土保持和水资源综合利用。

2014-12-02