光伏发电项目水土保持监测实施及结果分析

范鸿磊

（山西省水土保持科学研究所）

随着社会经济的快速发展，我国对能源的需求量呈现出逐年增加的趋势，从目前能源消费结构来看，化石能源仍然占据主体地位[1]。随着生态文明与建设生态友好型社会理念的确立，开发新的清洁型能源并逐步提高其所占比重，减少化石能源消耗量，改善我国长期以来的能源供给结构，对于有效降低环境污染具有重要作用[2]。近几年来，我国国际贸易形势虽然发生了较大变化，但石油的对外依存度仍超过了60%。所以，改善目前的能源结构，发展高效清洁型能源产业，对于保障我国的能源安全和生态安全成为必然。太阳能作为一种重要清洁能源，是我国未来重点开发的潜在能源。大力开发太阳能利用，不仅可以节约大量的化石能源，大大减少我国能源的对外依存度，而且可以逐步改善能源的供给和消费结构[3]，促进社会经济与生态环境持续协调发展。对于以煤炭经济为主导的山西来讲，大力开发太阳能发电项目，不仅可实现电力能源的供给多元化，而且对于实现转型跨越发展、经济社会和谐发展以及生态环境改善，均具有重要的现实意义。本文以阳泉太科光伏电力有限公司新建山西阳泉市采煤沉陷区国家先进技术光伏发电示范基地新庄窝村—簸箕掌50 MW光伏发电项目为例，分析其在工程建设和施工中水土保持监测工作流程以及取得的成效，以期为类似工程建设进行水土保持监测提供理论与实践依据。

1 项目及项目区概况

簸箕掌50MW光伏发电项目，位于阳泉市郊区旧街乡路家庄村附近，为阳泉太科光伏电力有限公司新建项目。总装机容量为50MW，由22个1.6MW多晶硅发电单元、8个1.6MW单晶硅发电单元和1个2MW双玻无框N型双面发电单元组成。项目占地面积122.30 hm2，其中永久占地115.17 hm2，以草地为主；工程挖填方总量11.28万m3，挖填平衡，无弃方。项目总投资42 669.91万元，与水土保持有关的土建投资8 537.75万元，投资回收期10.35 a。项目所在地属于水土保持一级区划的北方土石山区，地表物质主要为淡褐土，表层土壤厚度0.5-2.0 m，有机质含量2.24%，全氮含量0.12%，局部基岩裸露。年均降水量529.9 mm，6-9月降水量占全年的75.3%。项目区内无常年性河流，雨季在沟谷中有短暂水流，雨水汇流进入桃河。项目区植被区划上属暖温带落叶阔叶林区，主要分布着油松、山杨、黄刺玫、虎榛子等天然植物，农作物以玉米和谷子为主，林草覆盖率25%左右。项目区水土流失以轻度水力侵蚀为主，土壤侵蚀模数为每年1 500 t/km2。工程施工会对水土流失产生较为严重的影响。

2 水土保持监测时间及方式

根据《开发建设项目水土保持技术规范》（GB50433-2008），本工程监测时段从施工准备期开始至水土保持方案服务期结束，即2017年7月至2018年11月，共1.42 a。监测区域包括光伏电场防治区、交通道路防治区、输电线路防治区和施工生产生活防治区4个部分[4]。在监测总体布置上，以全面监测为主，突出光伏电场防治区重点部位；在时间选择上，以降雨集中、水土流失严重的6-9月份重点监测为主；在监测方法上，以选择比较有代表性的重点部位和潜在水土流失区域实地监测为主，其他区域开展调查监测，对监测结果进行定性与定量分析；在监测具体落实上，具体负责监测的人员，根据预先确定的监测内容、时间、方法、地点做好准备工作，进行定期监测，并在特殊情况下随时到现场进行不定期的监测和调查，以掌握项目建设区地表扰动、开挖回填、环境整治、植被恢复等情况，及时了解水土流失动态变化数据，并进行详细的记录。

3 水土保持监测具体内容

本工程的水土保持监测，主要依据为《水土保持生态环境监测网络管理办法》及《水土保持监测技术规程》（SL277-2002），同时根据光伏发电项目对水土流失的影响具体情况确定监测内容。主要包括以下几个方面：

3.1 生态环境扰动监测

光伏发电项目建设对局部地形和地貌的影响，建设区域生态环境变化，项目建设造成的地表变化，以及土方工程量、占地面积、林草覆盖率等情况[5]。

3.2 工程建设扰动面积动态监测

因新建工程施工作业对地表变化影响较大，水土流失监测面积也会发生动态变化。所以，在监测实施中，分别按照开挖与回填工作面、施工道路、施工营地占地的动态变化进行监测，随时记录扰动面积及其水土流失状况。

3.3 土壤侵蚀模数与水土流失危害监测

针对不同扰动类型区实时监测土壤流失量，并重点记录人为活动区及其周边的水土流失监测数据，详细分析监测结果。

3.4 水土保持方案实施效果监测

重点监测水土保持方案确定的工程措施、植物措施对水土流失的控制，辅助监测临时措施的防护效果。其中，工程措施主要包括工程建设数量、水土流失防护效果等监测内容[6]；植物措施主要包括栽植植物的成活率、栽培面积、最终保存率、生长情况、覆盖程度及破坏绿地恢复率等内容；临时措施主要包括施工中所采取的临时水土保持措施种类以及拦渣保土效果等监测内容。

4 水土保持监测方法

依据《水土保持监测技术规程》，建设生产项目的水土保持监测方法较多，例如地面观测、调查监测、遥感监测、实地巡查等，但是在实际监测工作中并非全部使用，一般都是根据实际监测内容来选择适宜的监测方法。综合本项目建设特点以及水土流失特点，确定采用地面定位观测和场地巡查相结合的方法进行监测。在地面水土流失监测中，采用定位观测方式，建设期场地实施地面观测，监测内容为坡面水土流失情况[7]。在具体观测上，选择边坡设置简易观测场，采用钢钎法进行监测，每个监测点用0.5-1 m的钢钎9根，钢钎沿铅直方向打入坡面，钉帽与坡面齐平。每次产生径流时，观测钉帽距地面高度，计算土壤侵蚀厚度和土壤侵蚀量。场地巡查服务于调查监测，属辅助手段，对重点监测区域依据施工进度安排，进行定期或不定期的重点巡查，每次巡查均要对发现的问题和水土流失情况做好记录。

5 水土保持监测点位与频次

5.1 水土保持监测点位设置

监测点位布设主要依据水土保持目标和防治分区进行确定。

5.1.1 光伏电场防治区

在光伏电场内的道路边坡设置1个地面监测点，监测水土流失情况；在绿化区域选择具有代表性的地段布设1个植被监测点，监测植被生长情况及成活率。

5.1.2 交通道路防治区

在交通道路排水口布设1个地面监测点，监测水土流失情况；在绿化区域选择具有代表性的地段布设1个植被监测点，监测植被生长情况及成活率。

5.1.3 输电线路防治区

在植被恢复绿化区选择具有代表性的地段布设1个植被监测点，监测植被生长情况及成活率。

5.1.4 施工生产生活防治区

在施工生产生活植被绿化恢复区选择具有代表性的地段布设1个植被监测点，监测植被生长情况及成活率。

5.2 水土保持监测频次

本项目的水土保持监测频次，结合项目所在地的水土流失情况，主要按照不同的监测内容进行具体确定。

5.2.1 建设初期地表水土流失动态监测

重点监测扰动地表面积变化情况，每10 d调查和记录一次，用以分析建设施工初期地表扰动对水土流失的影响。

5.2.2 水土保持工程措施监测

实施中的水土保持工程措施，每周监测和记录一次；扰动地表面积、水土保持工程具体效果在6-9月份每10 d监测一次，其余月份每个月监测一次。

5.2.3 水土保持植物措施监测

主体工程施工期间的植物生长期，每月调查一次；主体工程施工完成后的植被恢复期间，每15 d监测一次。

5.2.4 水土流失危害监测

每次遇到强降水、大风等水土流失灾害性天气，在7 d内完成监测。

5.2.5 水土保持调查监测

在项目工程施工前、施工中期、完工后全面开展调查监测一次。

6 监测结果与分析

6.1 扰动土地整治率

根据监测数据，工程建设期扰动地表面积122.30 hm2，其中光伏电场扰动面积110.09 hm2，交通道路5.87 hm2，输电线路6.14 hm2，施工生产生活区0.20 hm2，竣工验收时基础设施、硬化固化和水土保持措施面积共计120.70 hm2，扰动土地整治率达到98.69%。

6.2 水土流失总治理度

除基础设施占地外，造成的人为水土流失面积为83.77 hm2，实施水土保持林草和工程措施面积为82.32 hm2，水土流失总治理度达98.27%。

6.3 土壤流失控制比

项目区位于土石山区，年土壤允许流失量为200 t/km2。实施水土保持措施后，根据有关研究成果，加权平均计算项目区的年土壤侵蚀模数为180 t/km2。经计算，土壤流失控制比为1.11。

6.4 拦渣率

本项目土石方挖填平衡无弃方，故拦渣率达100%。

6.5 林草植被恢复率

根据监测资料，项目区宜于恢复营造植被的面积为80.93 hm2，实际造林种草面积为80.75 hm2，林草植被恢复率达99.78%。

6.6 林草覆盖率

项目占地面积122.30 hm2，实际造林种草面积为80.75 hm2，林草覆盖率达66.03%。

项目区地处国家太行山水土保持重点工程区，从上述6项目指标的监测计算结果看，达到了一级防治标准。

7 结论

从光伏发电项目工程建设过程来看，基本上做到了主体工程与水土保持方案实施同步推进，仅仅在光伏电场区域存在水土流失发生的概率，同时有可能会对周边的生态环境产生影响[8]。水土保持方案提出的防治措施，基本落实到位。从水土保持监测结果分析来看，各项指标均达到了预期的防治目标，符合建设类项目水土流失防治一级标准要求。从生态效益和社会效益角度来看，水土保持方案实施后：项目区的水土流失得到了有效控制，主体工程安全运营更有保障；项目区的林草植被覆盖率大为提高，生态环境明显改善，对当地及周边的社会、经济、生态持续发展具有重要作用；同时，提高了项目建设单位的水土保持生态保护意识，塑造了工程建设生态优先、社会经济可持续发展的良好形象。