草皮剥离回铺技术在高海拔风电项目中的应用

杨建霞, 尹武君, 杨晓瑞

(四川电力设计咨询有限责任公司，成都　610021)

· 治理技术 ·

草皮剥离回铺技术在高海拔风电项目中的应用

杨建霞, 尹武君, 杨晓瑞

(四川电力设计咨询有限责任公司，成都610021)

分析了风电工程项目区海拔高、风力强、降雨量大、生态脆弱的特点，针对风电场种草恢复植被难度大、周期长、效果差的现状，提出应用草皮剥离回铺技术以快速有效地恢复项目区植被，发挥水土保持功能。

风电工程; 高海拔; 草皮剥离回铺; 水土保持

1　前　言

风电项目的建设能提高可再生能源与化石能源的互补性，改善电网能源结构，并带动地区经济发展。随着国家环保节能和可持续发展政策的贯彻实施，“十二五”规划期间，西南中高山地区利用优越的风能资源，规划建设了多个风电项目。

但是，不可忽视的是风电场建设中的进场道路、吊装平台及风机机位的开挖回填等施工活动对当地脆弱的生态平衡造成扰动，特别是对原生高海拔草甸的破坏，引发剧烈的水土流失，如果不加以有效地治理，会使该区域水土流失状况陷入持续恶化。

本文以凉山州会理长海子49.5MW风电场工程为例，介绍草皮剥离回铺技术在高海拔风电项目中的应用。

2　工程概况

2.1工程建设内容

凉山州会理长海子49.5MW风电场工程场址位于会理县六华乡三岔河东侧附近山脊顶部，地理坐标介于北纬26°58′15′′～27°01′21′′、东经102°29′29′′～102°34′16′′之间，装机容量49.5MW，主要由风力发电机组、箱式变电站、集电线路、交通设施、吊装场地等组成。

2.2自然环境

2.2.1风力强

根据前期风电场测风塔的测试数据，当地50m、70m高度上11月～3 月风速、风功率密度较大，3 月为全年最大，6月～8 月相对较小，具有明显的全年两季风特征；风能集中在9.6m/s～21.5m/s 风速段内，有效风速段小时数基本集中在8327h左右；测风塔风向与风能密度方向主要集中在SW ～WSW 区间。

2.2.2降雨量大

项目区属中亚热带西部湿润气候区，日照多、蒸发旺盛、雨量集中、干湿季分明、气温年较差小、日较差大，属典型的高山气候。一年中5月～10月为雨季，灾害性天气主要有低温、霜冻、绵雨、冰雹等。根据会理县、宁南县气象站气候要素统计，该区域多年平均降水量1150mm， 20年一遇最大1h降水量为57.9mm。

2.2.3海拔高

风电场所处区域，按地貌成因、地貌形态和切割深度划分，属于构造剥蚀中切割中山、高山地貌，场区海拔为3000m～4600m，出露地层第四系为坡残积的黏性土及碎石土，较松散。

2.3面临的主要水土保持问题

风电场工程主要由风力发电机组、箱式变电站、集电线路、交通设施、吊装场地等项目组成。工程占地面积较大，施工周期较长，工程施工地区的生态系统脆弱，自我修复能力低，尤其是高寒草甸、高寒草原等在扰动后很难恢复[1]，容易产生剧烈的水土流失，对当地生态环境造成严重威胁。

2.3.1工程活动不可避免的破坏原有地形地貌和植被

风电场风机占地和施工临时占地将对原地表进行开挖回填或占压扰动，特别是施工道路的修建，由于风电场区域较大，风机分散，且山脊部位人迹罕至，无已建道路可利用，施工道路需全线新建，蜿蜒旖旎，挖填交错，路线长，土石方开挖量大，施工活动将严重破坏地表植被，打破原有生态平衡，使松散土层直接裸露，产生水土流失。

2.3.2大风大雨的自然条件加剧土壤侵蚀

在大风大雨的自然条件背景下，被扰动破坏的地表裸露面以及临时堆存的土石方使该区域的土壤侵蚀量成倍增加。工程区在扰动前为中高山无人区，区域内植被较发育，以草地和灌木为主，植被覆盖率高，水土流失背景值约为200～1700t/km2·a，平均流失强度表现为轻度。工程扰动后的土壤侵蚀模数参考已建德昌风电场各施工单元的测算数值进行对比估算确定，主要是通过对施工期的典型样方进行调查，通过量测侵蚀沟的情况估算水蚀侵蚀量。结合有关研究资料，水力侵蚀中面蚀量与沟蚀量之比约为3∶7，采用的侵蚀模数估算公式如下：

其中：A—土壤侵蚀模数(t/km2·a)；

V—样方内侵蚀沟的体积(m3)；

r—土壤容重(1.30t/m3)；

S—样方面积(m2)；

a—水土流失年限(a)。

德昌风电场各预测单元典型样方调查及侵蚀模数估算如表1所示。

表1　德昌风电场施工扰动后各预测分区侵蚀模数

由表1可以看出，风电场各施工单元在施工活动的扰动下，水土流失强度表现为极强烈、剧烈。

2.3.3人工植草恢复植被的难度大

由于工程区海拔较高，土层较薄，植被以高山草甸为主，原生植物种类较少，主要有禾草科羊茅、百合科藜芦及矮小灌木杜鹃等，破坏后人工恢复难度较大，主要是因为草种选择面窄，易遭冻害旱害，播种成活率低，恢复周期长，恢复效果差等[2]。

3　技术应用与实施

鉴于工程区施工建设扰动范围大，风力强，降雨量大，海拔高，自然生态环境原始、脆弱、独特的实际情况，需要在施工过程中尽量减小开挖扰动范围，避开大风大雨时段，尽快恢复施工裸露区的植被覆盖，减少水土流失。

根据高山草甸多年生植被根深叶浅的自身特性，以及高山天气多变、日有四季的气候环境条件，对工程开挖占压区域原有草皮进行合理剥离和养护，待施工完成后进行草皮回铺，利用多年生高山植被独有的高山适应特性，使恢复后的植被能迅速适应高山恶劣的气候环境，能经受住低温严寒、大雪暴雨、冰冻狂风的冲击，从而达到恢复高山植被、保护生态环境的目的[3]。相比较于恢复效果不佳的人工撒草恢复植被，这种利用既有植被进行水土流失防护的方法既充分利用了场地开挖的表层草土资源，又大大节省了植被的自然恢复期时间，使工程区以最快的速度恢复到扰动前的状态，最大限度的控制土壤侵蚀模数的增加幅度，减少工程区水土流失。

3.1施工规划

施工准备期先做好施工规划，确定需要开挖、占压的区域范围，确定区域内可剥离草皮的数量及施工结束后需要绿化恢复的面积，并根据工程区实际情况确认可剥离的草皮下垫面腐殖土厚度和面积，做好草甸及表土的供需平衡，精确划定剥离及回铺的范围和数量。

3.2草皮剥离

草皮剥离首先注意季节的选择，尽量选择气候较湿润、降雨较丰富的季节，一般为每年的5～8 月之间。这个时段通常是草地植物的分蘖期与结实期，即草地植物贮藏的营养物质含量相对较高的时期，该季节的植被具有最长的生命力[4]，同时气候温暖，植物免受冻害、旱害，易于成活。

其次，草皮剥离时应严格控制好开挖的深度，必须开挖到根系层以下并保留3～5cm的裕度，以保证根系完整并与土壤良好结合，确保草皮具有足够的养分来源。根据高山草甸的根系深度估算，开挖的深度控制在30cm左右。

再次，草皮剥离时严格控制其分块大小，其最小边长不应小于25cm ，防止分块过小切断植物根系导致草皮枯死；同时为便于搬运，其最大边长尽量控制在50cm以内。草皮剥离后，下层有机土对植被的回植成活十分重要，应将其清理集中堆放，以便回植草皮时使用[5]。

3.3草皮临时堆存防护

为保证草皮的活性，草皮剥离季节一般选择在春夏季节，不容忽视的是，该季节正是当地降雨量最大的季节，草皮和表土的剥离如果不加以完善的临时防护，将给水土流失以可乘之机，造成严重的土壤侵蚀。

3.3.1防风

草皮临时堆存时，应尽量选择背风面、地势平坦的地段，项目区主风向为SW，即西南方向，选择在西南主风方向设置土袋临时挡墙，草皮表面以防风透气的密目网进行覆盖，避免大风带走草皮蓄含水分，保证草皮存活；表土堆表面以防雨布进行全面覆盖遮挡，避免风力扬沙。

3.3.2水分控制

在草皮临时堆存区域洒水，保持土壤湿润，区域周围设置水沟，及时补充供水，保证草皮的需水量，并可将大雨时段的多余降水及时排走，避免草皮长期处于淹没状态而腐烂死亡。必要的时候，可在水中添加草皮生长所需的肥料，帮助草皮渡过脆弱的“假植”期间。

3.3.3养护时间

施工时，尽量缩短草皮的养护时间，一方面可提高剥离草皮的成活率；另一方面也可避免因上层草皮长期占压覆盖导致原地表未剥离的草皮死亡。

3.4草皮回铺

草皮回铺时，先回填有机土层，并保证回铺平顺，使草皮根部与土壤无缝衔接；草皮回铺后，草隙用腐植土填塞密实；回铺和填缝均为人工操作，可将草皮轻轻拍实，防止翘角和鼓包。在大风大雨季节，还应采取竹制或木制梢钉对草皮加以固定，防止草皮随下部土层流失而发生位移。

3.5草皮植后养护

根据实际环境条件和回铺草皮生长发育的季节需要，适时对其进行施肥、浇水养护，以满足植被对营养和水分的需要。回铺后的草皮比较脆弱，需要一段时间才能与底层土壤结合，因此，在草皮回铺后10天之内，尽量减少对回铺草皮区域的人为或外力扰动，草皮恢复较差区域需相应延长养护期限，使其恢复生长。

上层草皮回铺后，及时清除下层原生植被上的洒落腐植土，恢复其原有的生长环境，促使其及时返青。

4　应用效果

目前，长海子风电场工程在分段施工的进场道路边坡植被恢复中采取了部分草皮回铺技术，见下图。长海子风电场的施工道路采用矿山三级道路标准设计，施工时采用1～2km分段流水施工，单段施工时间段约15天左右，施工前将开挖区域草甸剥离堆存在临时防护区，15天后路段施工完成将草皮回铺至两侧边坡，就地取材，快速的恢复了施工道路的植被绿化，也节约了外购草种的成本。

图　施工道路区草皮回铺Fig.　Laying the removed turf back in temporary road area

由于施工道路沿山脊走线，道路上坡面水土流失情况可通过对施工道路内侧布设的排水沟和沉沙池底部淤积情况进行观测，初步统计计算坡面土壤侵蚀模数。观测期为道路施工期至草皮回铺后3个月，共持续3.5个月，为雨季的6月中旬至9月；观测对象选择为施工道路和山脊之间坡面，位于4#、5#风机之间，路段为K0+881-K0+995，长度114m，海拔3450～3456m，坡面平均坡长2.1m，坡度10°，排水沟沿道路内侧坡线底端布设，沉沙池设置于排水沟3450m高程端，尺寸为1500(长)×1000(宽)×1000(高)。通过对草皮回铺初、1个月、3个月后的沉沙池内淤积泥沙进行计量，得出该区域坡面土壤侵蚀模数见表2。由此可见，草皮回铺技术能快速降低地表土壤侵蚀模数，控制水土流失。

表2　草皮剥离回铺后施工道路区土壤侵蚀模数

5　结　语

在自然环境条件恶劣、生态脆弱的中高山地区，风电场项目采用草皮剥离回铺技术恢复植被的优势主要体现在能就地取材，借用当地已有植被资源快速恢复该区域植被，有效控制扰动区域水土流失量，尽快降低和消除人类活动对生态环境的影响。同时，该技术也有其局限性，主要是因为高海拔地区草甸养护期自然条件恶劣，草皮难以长时间保持活性，对施工道路、集电线路等可分段施工、单段施工期较短的区域比较适用，相对而言，对风力发电机组区、吊装场地区等施工期较长的区域使用起来具有一定难度，且该技术中草皮剥离、养护及回铺均需要人工操作，需投入更多的工程量和投资，在实施推广中存在成本较高的局限性。

[1]李志斌,冯再福.无人机遥感系统在电力工程环保水保中的应用[J]. 电力勘测设计, 2013,(5):37-39.

[2]潘树荣.草皮在青藏铁路多年冻土地区路基工程中的应用[J].路基工程,1997,(4):10-11.

[3]周建春.高原高寒地区草皮移植回铺技术研究与运用[J].资源与环境,2006,(19):137-139.

[4]宁佐春,黄洁.高原铁路草皮移植施工技术[J].西藏科技,2006,(8):53-55.

[5]张育红.植被移植回铺技术在青藏铁路施工中的应用[J].建筑科学,2006,(34):53-54.

[6]钱卫兵,单鹏飞. 特高压工程中环评水保信息化研究[J].电力勘测设计,2013,(2):70-76.

Application of Turf Removing and Returfing Technology in High Altitude Wind Power Project

YANG Jian-xia，YIN Wu-jun，YANG Xiao-rui

(SichuanElectricPowerDesignConsultingCo.,Ltd.,Chengdu610021,China)

This paper analyzed the characteristic of the wind power projects area with high altitude, strong wind, heavy precipitation and fragile ecological. Based on current status that the vegetation is difficult to restore, the recovery period is long and the effect is not satisfactory, turf removing and returfing technology is proposed which can quickly and effectively recover the vegetation in project area and conserve soil and water.

Wind power station; high altitude; turf removing and returfing; soil and water conservation

2014-09-04

杨建霞(1983-)，女，重庆忠县人，2008年毕业于四川大学水利水电工程专业，硕士,工程师。研究方向为水土保持。

X773

A

1001-3644(2015)02-0076-04