高桥风力发电场工程主体工程水土保持分析与评价

张立明

(辽宁省葫芦岛水文局，辽宁 葫芦岛 125000)

建设管理

高桥风力发电场工程主体工程水土保持分析与评价

张立明

(辽宁省葫芦岛水文局，辽宁 葫芦岛 125000)

大唐葫芦岛高桥风力发电场项目在主体工程设计时，从多方面进行了分析论证，对防治水土流失和保证风电机组稳定运行、保障当地居民安全起到了重要作用。该工程无限制项目建设的制约性因素，主体工程采取的一系列防护措施起到了水土流失防治的作用，具备一定的水土保持功能。但在开挖建设过程中，区域水土流失依然严重，因此，必须考虑的水土保持措施主要是针对主体工程的不足进行必要的补充，并将工程措施、植物措施、临时措施结合起来，以全面防治工程施工过程中产生的水土流失，形成完善的水土流失防治体系。

风力发电场；水土保持；分析

1 项目概况

大唐葫芦岛高桥风力发电场位于葫芦岛市连山区高桥镇附近，地理坐标为东经120°57′，北纬40°55′。场地海拔在30～100m之间，场地地形为丘陵。该工程规划装机容量为48MW，工程安装24台V90-2000kW风力发电机组，风力发电机采用35kV升压，场内建设一座66kV升压变电站，同时新建1回66kV线路接至高桥变66kV线路上。该项目由风力发电机组、升压站、输电线路、道路、施工及设备存放场地五个部分组成，共占地22.22hm2，主要占地类型为耕地、荒地及原有道路；该项目无拆迁安置；工程建设期挖方66448m3，填方37501m3，弃方为28947m3(表土回覆)，无永久弃渣。

2 主体工程水土保持分析与评价

2.1 主体工程方案比选及制约性因素分析与评价

2.1.1 主体工程制约性因素分析与评价

葫芦岛市是候鸟从鄱阳湖向西伯利亚迁徙的重要落脚点，是候鸟休息和繁衍过程中的中转站，因此，必须明确该风电项目的建设是否会对葫芦岛市的生物资源造成不良影响[1]。经查证，离项目区较近的自然保护区为虹螺山自然保护区。虹螺山自然保护区位于连山区东北部，属省级保护区，保护区具有生物物种的多样性和森林生态系统的多样性，区内主要植物有98科394种，鸟类17科44种，兽类7科14种，保护区边界与项目区的直线距离在30km以上。项目区不在自然保护区的核心区和缓冲区域内，对保护区内的生物资源影响较小，且项目区不在候鸟迁徙通道上。综上可以认为，项目区不跨越自然保护区，不存在自然保护区方面的制约性因素。

该项目的建设，使地表局部坡度增大，土体结构松散，水土流失的潜在危险增大。在建设过程中，如果采取相应的水土流失防治措施，可使因工程建设而引起的新增水土流失降低到最低程度。工程建成后，虽然会相对增加地表径流量，但因集雨面积不大，并不会产生大量径流对工程造成影响。没有硬覆盖的区域，经种草绿化，形成绿色覆盖后，能有效地降低土壤侵蚀模数。临时占地及时恢复原地貌后，可最大限度地恢复地表植被，因此，该工程在建设时做好水土流失防治工作，落实各项水土保持措施，工程建设产生的水土流失危害可以降低到最低限度。综合以上分析，从水土保持角度认为项目建设不存在制约性因素。

2.1.2 主体工程方案比选水土保持评价

2.1.2.1 输电线路方案比选

根据大唐葫芦岛高桥风电场接入系统设计，该工程选择两个方案对风电场发电进行对外输送。方案一：通过1回66kV线路接入66kV高桥变，采用LGJ-240导线，线路长16.5km，高桥变扩建1个66间隔，并对66kV高桥变电站以及锦高1号、2号线相关电气设备进行校验、更换。方案二：新建220kV塔山开关站一座(15000m2)，通过1回220kV线路接入220kV塔山开关站，选择LGJ-300架空导线，线路长12km(具体方案比选情况见下表)。

主体工程方案比选表

从方案比选结果中可以看出：线路占地面积、土石方量及工程投资，方案一均小于方案二。因此，经过对主体工程比选方案的水土保持分析与评价，建议主体工程选择方案一。

2.1.2.2 风机方案比选

根据该工程建设任务及规模，主体工程设计初步选择了四种不同机型的风力发电机进行比较。四种机型分别为FL-1500/77、JF-1500/77、V90-2000、G87-2000。采用2000kW的风力发电机组安装24台；采用1500kW的风力发电机组安装33台。由于单机容量不同，安装台数的差异，加之风机的塔架及箱式变电站等联网设备配置不同，直接导致工程设计中风机组的排列、占地情况也有所不同。选用2000kW的风电机组，无论发电功率、发电量方面，还是经营期度电成本方面都优于1500kW的风电机组。单机容量相同的机型安装台数相同、风电机组排列相近，故主体工程方案比选的水土保持评价只需对两种不同的单机容量方案进行分析。从方案比选结果中可以看出，采用2000kW的风电机组，无论占地面积，还是挖填土石方量均优于采用1500kW的风电机组。而在两款2000kW机型中，V90-2000型风力发电机自身的经济技术指标要优由于G87-2000型风力发电机，且根据风机的生产及运行等实际情况，维斯塔斯V90-2000风机机型具有较高的可靠性和经济性。

2.2 工程占地的分析与评价

该工程总占地面积22.22hm2。从工程占地类型上看，风电场规划范围内土地利用类型主要以耕地、原有路面为主，其间零星分布有少量的荒地。在交通方面，工程充分利用了现有的道路网络框架，需要新建和扩建的道路也尽量利用原有的道路路面，减少对植被良好区域的征占。因此，该工程通过各功能区的合理布局，很大程度上减少了工程占地面积和对地表植被的破坏。工程永久占地包括风电机组基础、升压站、输电线路塔基基础、永久检修道路等。吊装场地、电缆沟道、临时道路、临时堆土场、施工及设备存放场地等均为临时占地。这部分临时占地在工程结束后均要恢复其原有植被或进行绿化，部分荒草地能够得到进一步的治理，项目区内的植被覆盖率不会受到大的影响。

2.3 土石方平衡的分析与评价

工程土石方开挖主要为风电机组基础、升压站基础、道路、输电线路塔基等开挖。根据主体工程设计，基础开挖土方以砂砾、碎石为主，能够满足道路的填筑要求。修筑道路开挖的土方分类回填，表层熟土可用于道路两侧临时占地的绿化覆土。对升压站围墙内表土进行剥离，用于终期绿化，其他剩余土方用于该区回填。施工及设备存放场地在场区内就地平整。经过调配，工程无永久弃渣，也不需大规模土料，因此，从水土保持角度分析，工程充分利用土石方平整场地、填筑道路，避免永久弃渣占地，符合综合利用、合理调配的原则，较大程度地减少了水土流失。但该工程风电机组基础和道路的挖填方量较大，对地表扰动剧烈，因此要求施工单位严格按照规范施工，避免在雨季施工[1]。

2.4 施工组织与施工工艺的分析与评价

2.4.1 施工组织

2.4.1.1 施工布置

根据风电场建设投资大、高空作业多、建设地点分散等特点，根据工程区地形地貌条件，施工利用现有的各等级道路和新建的场内道路，又减少了水土流失。施工过程中，建筑材料均集中堆放于施工场地内，对区域外无扰动。施工总体布置基本符合水土保持要求。

2.4.1.2 施工用水

风电场施工现场生产、生活、消防用水量为150m3/d。所需用水均由用水车运送，并在施工现场设蓄水池一座。这样的供水方式既减少了占用土地的数量，也避免了因敷设输水管线而引起的扰动地表、土方堆弃。

2.4.1.3 施工用电

施工用电由施工现场附近的10kV农电供电线路上引接，距离约为5km。采用线杆接入，距离短，占地面积小，可忽略不计。

2.4.2 施工工艺

2.4.2.1 风电机组基础施工

基础施工及电缆敷设时，将0～30cm的表层土单独堆存，回填时仍恢复地表土质。

2.4.2.2 道路填筑

场内道路施工期路面宽度为6m，路基宽7m，筑路的主要材料为碎石，场内道路施工过程中不会对征地范围外造成太大的影响，路面及时碾压，不会产生太大的水土流失。

2.4.2.3 发电机组安装工艺

一方面，根据主体工程施工工艺，安装吊车采用拆装换位的方法安装风机，可以减轻大型器械整装运输对项目区的扰动；另一方面，风电机组塔架设备吊装调试分两批进行，第一批机组吊装时间为4个月，第二批机组吊装时间为3个月，每安装一台风机约耗时7～8天左右。因此通过合理的施工组织，基本能够保证在现有工艺条件下的整体进度安排。由于施工工艺与水土保持关系较大，该方案对主体工程施工工艺提出以下几点要求及建议：

a. 风电场施工需委托设备充足、经验丰富的施工队伍。通过统筹安排，合理组织风机安装次序，在采用安装吊车拆装换位施工工艺条件下，能够保证在有限的施工工期内顺利完成施工任务。同时可采用增加安装吊车数量或配备备用安装吊车的方法进行施工，严格执行安装吊车拆装换位施工工艺，控制施工道路边界，不得随意扩大对施工道路的占用[2]。

b. 基础土方开挖采用1m3反铲挖掘机挖至距设计标高0.3m处后，尽量用人工清槽，避免对原状土的扰动。

c. 表土剥离宜采用100kW推土机将表层土壤挖松、聚堆，用0.80m3挖掘机挖土，运至堆放点，然后人工配合休整边角，边坡要根据堆放高度确定。

d. 临时道路填筑时采用推土机清除基面，首先填筑到低洼或陡坡处，以降低坡度。

e. 施工过程中的粉尘、二次扬尘，将造成局部区域的空气颗粒悬浮物含量升高。应及时洒水除尘，频率根据天气而定，一般2h一次，干燥季节可适当缩减。施工中尽可能选择带有吸尘、收尘装置的施工设备。

f. 施工期废水、污水若直接排放将污染环境，应进行处理，待达标后排放。可开挖一组简易隔油沉淀池，处理生产废水。施工废水经明沟收集，含油废水经隔油池进行油水分离后，直接排到站外。

2.5 主体工程设计的水土保持分析与评价

2.5.1 风电机组

根据工程地质条件，风电机组为天然地基，采用钢筋混凝土基础型式，下设100mm厚的C10混凝土垫层，这些均满足了建筑物稳定及抗冲刷要求，具有相应的水土保持功能。表土剥离留存为熟土的综合利用奠定了基础。风电机组在施工过程中，大、中型设备较多，对地表碾压破坏比较严重。该工程施工建设期间临时堆放的回填土和表土没有采取水土保持措施，同时缺少施工期末吊装场地的复垦及植被恢复措施。

2.5.2 升压站

升压站所在区域较平缓，升压站场区周围采用实体围墙，围墙下为毛石砌筑挡土墙，墙外砌筑毛石截水沟和排水沟。升压站内排水采取散排和有组织排水相结合的方式。站内修建污水排放管道，生活污水由各排放点汇集后排入设在站内的地埋式污水处理装置中，经处理后排出站外。升压站地势较高，且项目区属于干旱少雨地区，年降水量较小，不会发生内涝。站内道路为混凝土路面，电气设备下铺设水泥方砖，与电缆槽一起构成巡视小路，未利用空地均设计为绿化用地，从而有效地防止了裸露空地的水土流失。上述设计在满足主体工程运行需求的同时，也具有良好的水土保持功能[3]。

2.5.3 输电线路

输电线路为架空线路。发电机组与集电线路通过电缆连接，此部分电缆为地埋，需挖长度1.20km的电缆沟道。电缆敷设及架空线路基础施工工期较短，有少量临时堆土。输电线路施工结束后，需要将永久占地绿化，临时占地将绿化或恢复原有的土地利用类型。

2.5.4 道路

场内道路长17.49km，砂石路面，施工期路面宽6m，路基宽7m，转弯半径30m。施工结束后保留3.50m宽路面作为永久检修道路，路基宽4.50m。进站道路为罗仁线，其路面宽5m，现为沥青路面，局部破损，施工期间对破损路面进行修整即可满足运输要求。道路的碾压与硬化能够有效地减少水土流失的发生。场内的施工道路改造为永久检修道路，做到了临时占地与永久占地的相结合，基本符合水土保持要求。

2.5.5 施工及设备存放场地

由于施工场地分散，该工程在升压站南侧设立一个集中的场地，分别设置风力发电机组设备转运站、混凝土集中搅拌站、施工材料加工场、施工单位临建等设施，以满足施工的要求[4]。这可避免施工机械设备随意放置、频繁流动对地表造成更大的扰动。

3 工程建设对水土流失的影响因素分析

对工程建设过程中可能引起水土流失因素的分析，以及对水土流失的一些敏感工程单元的确定，是决定水土保持方案成败的关键[5]。该工程对水土流失的影响主要发生在建设期。结合工程的布置与施工工艺，不同区域的水土流失主要有以下环节。

3.1 风力发电机组

在施工准备期，将首先进行各发电机组场地的平整，容易导致水土流失[6]。在设备安装及调试期，由于发电机组等设备的运输、吊装和组装，仍对地面有一定程度的扰动，因此该时段仍有水土流失发生，但强度相对较小。

3.2 升压站

该区域水土流失影响主要集中在土建施工期间，包括场地平整、建筑物地基开挖、站内道路建设等，造成不同程度的地表扰动和再塑。开挖形成的裸露面在水力和风力作用下极易发生较强的水土流失[7]。

3.3 输电线路区

施工期间，埋设塔架，开挖电缆沟，沿线塔架基础地表的开挖、临时堆土与回填及塔架组立、牵张放线等活动均会扰动原地表植被，为水土流失的发生创造条件。

3.4 道路区

道路修建过程中的临时堆土场用于堆放道路区剥离的表土，若防护不当，遇降雨或大风天气比较容易产生水土流失[8]。

3.5 施工及设备存放场地

施工准备期间，临建房屋的搭建、材料的堆放等均占压地表、践踏植被，使地面抗蚀能力减弱，易引起水土流失，但强度不大。施工期间在设备组装、机组安装及机组测试期，施工及设备存放场地大部分被设备和建筑材料占压，对地表扰动程度不大，引起的水土流失较轻微。

4 结 语

该工程属可再生能源项目，工程建设在增加葫芦岛市用电保障的同时，也提高了当地清洁能源的比例，对保护环境具有积极的意义。该工程布局紧凑，不占用基本农田，无拆迁，项目没有水土保持制约性因素，场地选择符合水土保持制约性规定。工程运行期间水土流失现象将有所减轻。结合水土流失及水土保持现状，根据工程建设期间可能产生的水土流失量预测结果，采取有针对性的水土保持措施，施工期间产生的水土流失基本得到控制。从水土保持角度综合分析，该工程产生的水土流失通过有效的水土保持措施能够控制在最低范围内，经论证，该工程的建设是可行的。

[1] 曹忠杰，高云彪. 辽宁省土壤侵蚀分布特点及其防治对策[J]. 水利建设与管理，2001(S1)：90-92.

[2] 董凤新.开发建设项目主体工程水土保持分析与评价[J].水利技术监督，2015(5)：41-43.

[3] 吴国新.乌金塘水源地湿地工程水土流失影响分析与评价[J].黑龙江水利科技，2014(11)：89-91.

[4] 林晓静.杨郊乡缸窑村联合采石场水土保持方案分析[J].黑龙江水利科技，2014(11)：119-121.

[5] 董志恒.缸窑村联合采石场主体工程水土保持分析与评价[J].黑龙江水利科技，2014(9)：162-164.

[6] 周国富.开发建设项目主体工程水土保持分析与评价探讨[J].中国水土保持，2012(8)：18-20.

[7] 马永.生产建设项目水土保持方案编制存在的问题及建议[J].中国水土保持，2014(3)：50-53.

[8] 董婷婷.辽宁省市际以上界河信息调查与成果分析[J]. 中国水能及电气化,2016,(5):30-32.

Analysis and Evaluation on Conservation of Water and Soil in Main Body Project of Gaoqiao Wind Power Plant

ZHANG Liming

(LiaoningHuludaoWaterConservancyBureau,Huludao125000,China)

When doing main body project designing of Datang Huludao Gaoqiao Wind Power Plant Project, it conducts analysis verification on multiple aspects, which displays important effects concerning prevention of water and soil loss, guarantee of steady operation of wind turbine generators units and guarantee of safety of local residents. Due to constraint effects for building of unrestricted project, the main body project adopts a series of prevention measures to display the effect of water and soil loss prevention. It has conservation function of water and soil. But during the excavation and construction process, the region still witnesses serious water and soil loss, so measures to be considered for conservation of water and soil should be necessary supplementation for defects of main body projects and combine engineering measures, plantation measures and tentative moves so as to form an integrated water and soil loss prevention system for water and soil loss incurred during comprehensive prevention project.

wind power plant; water and soil conservation; analysis

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.05.012

S157

B

1673-8241(2017)05- 0028- 05