分析光伏发电中水土流失的特点和防治对策

张桂华

（四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都 610000）

分析光伏发电中水土流失的特点和防治对策

张桂华

（四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都 610000）

本文主要结合我国某地自然环境特点以及光伏发电项目的具体分区和流程组织构架等进行分析，并重点按照施工设计和施工工艺要求，对光伏发电项目在施工过程中造成的水土流失特点和具体防治对策进行了论述。本文最终认为，通过对表土资源进行合理保护，并采用科学的截、排水措施以及边坡防护措施，能够减少光伏板下缘雨水对碎石的冲刷。

光伏发电；水土流失；特点；防治对策

开发新能源以及可再生资源，是我国经济社会实现可持续发展的重要途径，其也是新常态下，国家能源战略实施的重要要求。本文研究的某一区域属于我国太阳能资源相对丰富的地带。党的十八大以来，该地区在国家“十三五”能源战略计划发展部署中，率先建设了一批光伏发电项目。经过几年的发展运行，逐渐取得了巨大的经济和社会效益。

1.光伏发电项目相关运行情况

某省所兴建的光伏发电项目，主要由办公区以及发电区和施工生产、生活区、集电线路区和道路区等几大主要运行区域构成。因光伏发电区域装配了箱变、光伏阵列和逆变器等设施。因此，几大区域中光伏发电区所占面积较大。再加上当地季节性降水较多，因此长时间连绵的阴雨，会对地质土壤进行冲刷。尽管在长时间的运行中，该光伏发电站取得了明显的成效，但是因工程项目经过道路建设和光伏发电过程，从而对原地貌的表层土壤以及植被造成了严重破坏，加之光伏发电站发电方阵的架设，改变了地表植被的原始生态环境。因此，导致当地水土流失现象非常严重。

2.光伏发电中水土流失的特点

从当地光伏发电水土流失的具体成因类型来看，主要分为重力侵蚀以及水力侵蚀两种类型。

2.1光伏发电中水土流失具有多样性

（1）水力侵蚀主要是在光伏发电站建设施工过程中，产生的开挖面以及临时堆放的土方石，因其孔隙度大、结构松散。因此，在防护措施不能及时实施的情况下，雨水就会对地面进行严重冲刷，从而引发水土流失。

（2）重力侵蚀主要是由于当地地势起伏较大，大面积的纵横沟壑，会使地面植被在水流的重力作用下，逐渐遭到侵蚀，从而引发水土流失。

总之，以上两种形式的水土流失，都会使当地的光伏发电站地面结构遭到严重破坏。

2.2光伏发电中水土流失破坏性严重

除了自然因素的影响与破坏之外，光伏发电站项目施工过程中，人为的项目实施，会导致地表植被遭到严重破坏，从而导致光伏发电站的林草植被覆盖率降低。在此过程中，地表土壤的理化性质以及抗侵蚀能力也会不断下降，从而导致水土流失现象严重。从当地光伏发电中水土流失的实际情况来看，不仅水土流失的形式较多，而且其实际危害性较大。特别是在光伏发电过程中，土石方开挖以及各种施工活动等，都会对原地形、地貌等造成严重的扰动现象，从而改变了当地的地质、地形以及地貌，由此诱发了严重的崩塌以及滑坡等重力侵蚀自然灾害。

2.3光伏发电中水土流失防治难度大

在当地的光伏发电站运行过程中，水土流失还具有点、线以及面共存在的特点。特别是在光伏发电站的方阵支架基础开挖以及回填扰动方面，点状侵蚀相对集中，从而使地表植被严重遭到破坏。尽管该光伏发电站的每一个支架基础施工环节，破坏植被的实际面积不大，但是累计相加的光伏发电站基础方阵支架基础开挖部分的结构破坏力就会很大，从而增大了植被的恢复难度。尤其是在光伏发电站的回填与道路开挖环节，线状侵蚀会使地表径流的方向发生改变，而新形成的结构边坡，容易导致土体下滑以及路基塌陷，从而使整个工程地质结构的支护难度增大。

表1　光伏发电工程场地临时排水沟设计参数

3.光伏发电中水土流失的防治对策

3.1事前防范对策

（1）加强场地平整施工控制

在前期安装施工阶段，要事先进行放坡整地处理，防止后期光伏发电工程在运行时，地表结构遭到剧烈扰动。因此，在工程项目选址时，尽量选择山区丘陵地区，而且要保证光伏板的倾角在35°以下。在山区进行工程项目设计时，要选择坡度角在35°以下的区域进行施工建设，顺坡就势布设相关的光伏设备，从而防止地表扰动，同时便于后期工程设备的运行维护。

（2）严格控制光伏支架基础施工和光伏板安装施工

光伏支架分为钻孔灌注桩基础以及条形基础和螺旋钢桩基础三种类型。因条形基础安装形式对地面的扰动较大。因此，在安装施工时，要尽量选择钻孔灌注桩基础施工，通过打桩机进行打孔操作，使孔深和直径分别控制在0.6m～1.2m以及0.15m左右，然后将锚固材料加注于钻孔内，再采用二次灌浆技术进行结构固定。而采用螺旋钢桩基础进行施工作业时，应通过手提电钻进行钻孔作业，然后采用地螺栓，对光伏发电站的支架进行科学固定。因以上这两种基础施工作业方式对地表的扰动力较小，而且不会在施工作业中大量开挖地表以及回填作业，从而基本不会产生弃土方，因此能够有效防止水土流失现象发生。

（3）道路施工过程管控

在对光伏发电站的施工道路进行施工时，通常按照工程项目实施需要以及运输检修机械的具体特点，科学确定道路具体结构形式，因此一般采用泥结碎石路面进行道路修筑。在丘陵地区修筑道路时，需沿着地势的等高线进行修建，从而减少道路施工过程中的挖方量。

（4）相关构筑物和设备的安装控制

光伏发电站的相关构筑物，主要包括逆变器室以及办公区等相关基础设施。因此，在作业之前，首先需要对工程场地进行平整处理，然后注意对施工场地地表中的表土资源进行合理保护。在对工程场地进行平整处理时，尽量要在原场地中进行移挖和作填，从而尽可能减少作业过程中的挖土量。在基础施工过程中，要以机械施工为主，光伏电站设备的安装以及基建施工，需要严格按照流水线作业方式进行操作，从而减少施工过程中地表的扰动量。必要时，可以在施工场地周围增设防护设备以及防护支架，从而防止地表土方在风力作用下遭受侵蚀。

（5）科学清洗光伏板

光伏发电板中沉积杂物后，会对发电效率产生影响。因此，通常需采用湿抹布进行人工擦拭以及采用冲水方式进行清洗。从水土保持方面来讲，采用人工擦拭方式能够节省水力，而且不容易对地表土层造成冲蚀。

3.2事中防治对策

（1）表土资源保护措施

在土层较为薄弱的地区，要重点加强植被种植保护，特别是道路以及构筑物和相关基建工程施工时，尽可能剥离地表土，然后土壤要集中存放。为了保持水土，要对剥离的地表土进行洒水，当全部施工工序结束之后，再对施工场地进行植被恢复平整处理。

（2）工程场地边坡防护和排水措施

由于该地光伏发电站工程场地高低不平，因此为了更好地排水，需在工程场地的相关部位设置科学的排水沟，或者通过截水沟引导洪水，以此防止其对工程场地地表植被严重冲刷，从而造成水土流失现象。由于当地水文资料10年一遇24h最大降雨强度为140mm，因此经过科学分析，本光伏发电工程地表排水沟具体按照表1参数进行布设。

（3）光伏板下缘地表植被土壤保护措施

为了避免雨水对地表造成冲刷，需在光伏板的下缘地表中铺设碎石。同时，也可将雨水收集槽悬挂于光伏板下缘，通过将光伏板中的雨水集中收集，然后再将其集中排放至指定位置。

3.3事后防治对策

全部施工任务结束后，要对地表生态植被进行恢复，尽量选择耐寒以及抗寒、抗风蚀的乡土树种，可种草或采用乔灌草相结合的方式，全面恢复光伏发电站地表已被严重破坏的生态植被。在此过程中，应建立以工程措施、生物措施、临时措施相结合的防治体系，严格对光伏发电工程场地建设期的扰动面积进行控制，重点加强水土保持和监测管理；科学对光伏发电场各功能分区进行合理布局。

结语

总之，光伏发电是一种高效、节能、环保的新型发电形式。在新环境保护法的推动下，我国能源结构得到了优化，新技术、新手段及新方法逐渐被应用到发电过程中。但是，因当地地质环境条件较差，而且植被覆盖稀少，再加上光伏发电项目实际占地面积较大。所以，导致水土流失现象非常严重。对此，本文重点结合了具体的光伏发电项目，对当地水土流失的特点和相关防范对策进行了探讨，以期提高综合发电效益，改善生态环境。

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