藏北高寒区光伏电站建设期水土流失防治措施简析

罗卫东，雷 江，郭志敏

(成都蜀峰环境科技有限公司,四川 成都 610041)

1 引言

当前，为应对全球化石燃料加速枯竭的能源危机和日益高涨的能源需求，世界各国正大力推动可再生能源的快速发展，太阳能便是一种丰富的可再生清洁能源[1]。青藏高原是西藏的主体，日辐射量高、日照时数长，开发太阳能清洁能源具有独特优势。目前，西藏已建设光伏发电站14座，按照装机容量所发电的环境效益来看，每年减少21万t标煤消耗、减排55万t二氧化碳、2426 t二氧化氮、2333 t二氧化硫，由此可见建设光伏电站对遏制全球气候变暖、保护西藏生态环境具有重大意义[2]。

西藏是国家重要的生态安全屏障，自然环境极为独特又敏感脆弱，光伏电站建设将不可避免地改变项目区原有地形地貌，毁损植被，造成严重水土流失[3～5]。因此，必须因地制宜采取系列水土保持措施加以防治，最大限度减少对生态环境的破坏。本文以藏北高寒区的尼玛县22MWp光伏电站建设项目为例，结合项目区自然环境特征、工程建设特点，简要分析了光伏电站建设过程中主要的水土保持问题、水土流失防治措施配置，以期为藏北高寒区类似生产建设项目水土保持工作开展提供参考。

2 项目区及项目概况

2.1 项目区概况

尼玛县22MWp光伏电站建设项目位于西藏自治区中北部、那曲地区尼玛县县城北侧约4 km处。项目区地貌属高原湖盆地貌，场址海拔4512～4515 m，地形较平坦；气候为高原亚寒带半干旱季风型气候，年日照时数3160 h，年均气温-4 ℃，年无霜期90 d左右，年均降水量150 mm(主要集中在7～8月)，年蒸发量2273.6 mm，年均大风日数200 d，年均风速4.4 m/s，最大风速21 m/s(主要发生在1～6月)；土壤为高山草原土，植被以高山草原植被为主，盖度低于40%。项目区属于西藏自治区人民政府公告的水土流失重点预防保护区，水土流失以冻融侵蚀为主，伴有风力侵蚀，土壤侵蚀模数背景值为2500 t/km2·年。

2.2 项目概况

本项目总装机容量22 MWp，采用265 Wp多晶硅太阳能电池发电，发出的直流电经逆变器和交流汇流箱变流升压为10 kV交流电，经48 MWh储能系统进行储存，再通过10 kV输电线路向尼玛县城供电。本项目由光伏阵列区工程、控制管理区工程、输电线路工程和道路工程所组成，总占地面积43.36 hm2，占地类型为草地和其他土地；工程建设土石总挖方量2.20万m3，总填方量2.20万m3，工程建设不产生弃方。

3 光伏电站建设中主要的水土保持问题

在光伏电站建设过程中，场地开挖填筑、临时堆土堆置、建筑材料堆放及机械碾压等施工活动，破坏了项目区原稳定地貌和植被，扰动了土体结构，降低了土壤抗蚀能力，在大风、降水作用下必将产生新的水土流失。在藏北高寒区光伏电站建设中存在的主要水土保持问题如下。

3.1 水土流失时间较集中，以风力侵蚀为主

光伏电站建设期比较于其他生产建设项目相对较短，土建施工期较为集中。本项目建设周期6个月，其中土建工期4个月，而由于受特殊的气候条件限制，在藏北高寒区适宜土建施工的时间短，主要集中在5～8月，在这段施工期5～6月为大风期、7～8月为降雨集中期，因此，引起土壤侵蚀的外营力与土建施工同期，水土流失时间主要集中在5～8月。

从本项目土建施工不同时段的水土流失来看，施工前半期(5～6月)工程建设一是破坏了大面积地表结皮和植被，导致大面积地表疏松裸露，二是产生了大量临时松散堆土，由于藏北高寒区土壤以粉砂质为主，加之蒸发量大，土体干燥，因此，在同期大风作用下极易产生风力侵蚀，水土流失量约占施工期新增水土流失总量的72%。而在施工后半期(7～8月)随着光伏电站建构筑物建设、地面硬化及临时堆土回填，裸露地表面积和临时堆土量减少，尽管这段时期为藏北高寒区的降雨集中期，但降雨量少，且雨前土壤含水量低，因此降雨不易形成地表径流，由其引起的水力侵蚀以溅蚀、面蚀为主，水土流失量比施工前半期少，约占施工期新增水土流失总量的28%。

3.2 不同工程建设区水土流失程度各异

根据本项目建设特点，光伏阵列区工程施工扰动区域主要为支架基础开挖区，施工中支架基础采用钢螺旋桩基础架设方式，因此施工仅对占地区地表局部扰动，施工扰动面积约为光伏阵列区占地面积的20%，但从整个项目来看，光伏阵列区占地面积最大(占90%)，因此其施工扰动面积也最大(占66%)，水土流失量大。控制管理区、输电线路、道路工程施工虽对各自占地区全地表扰动，破坏程度大，但在整个项目中占地比例小，因此水土流失量相对较小。通过预测分析项目水土流失量，施工期光伏阵列区、控制管理区、输电线路和道路工程区新增水土流失量分别占新增水土流失总量的66%、26%、3%、5%[6]。

3.3 工程建设对原生植被影响大，生态环境修复难度大

本项目建设施工将不可避免地破坏原有草地植被。在光伏阵列组装完成后，尽管施工对电池板下原有植被直接毁损程度小，但电池板一是遮挡了光照，二是阻挡了降雨，改变了电池板下原有植被的生长环境，其正常生长必定受到抑制，当该区域植被覆盖度逐渐降低后，在大风作用下极易产生水土流失。在控制管理区、输电线路和道路工程施工中，几乎对占地区全地表扰动，植被将遭到严重破坏，由于后期建构筑物建设、地表硬化和表土的流失，部分区域的植被将被永久破坏。本项目区地处羌塘高原腹地，降雨少、蒸发大、气温低、多大风，土壤贫瘠且表土薄，因此在水土流失治理中植被生长存活的立地条件差，脆弱的生态环境一旦破坏将很难修复。

4 光伏电站建设中的水土流失防治措施

4.1 水土流失防治措施配置

针对藏北高寒区自然环境特征、光伏电站建设中存在的主要水土保持问题，在工程施工前，按需剥离扰动区域表土，集中堆放并采用编织布苫盖，以备后期绿化覆土所需；针对场地平整、基础开挖区域的草皮实施剥离并临时集中养护，对施工便道、施工生产场地等临时占地区的草皮采用铁皮或棕垫隔离防护。工程施工过程中，在场地平整、基础开挖产生的临时堆土表面布置编织布苫盖；在道路路基挖方边坡坡脚布设土质排水沟，并及时将剥离草皮移植在排水沟中；同时，为减少施工扬尘，利用洒水车对施工区域实施洒水降尘，为限制施工扰动范围，在施工区范围沿线布置铁丝围栏。施工结束后，在控制管理区综合楼周边区域实施覆土平整、撒播种草，对箱变基础、储能电气设备周边的松散裸露地表布置土地平整、砾石压盖，对集电线路直埋沟填土区、输电线路杆基周边施工扰动区以及各工程区中的临时堆土区采用平整压实进行土地整治。

4.2 水土流失防治措施

4.2.1 工程措施

(1)表土剥离。藏北高寒区土壤瘠薄，表土资源极其珍贵，在场地平整开挖前将工程占地区内的表土剥离并用于后期植被恢复是非常必要的。根据光伏电站建设特点，施工结束后需要回覆表土的区域主要是控制管理区综合楼四周绿化区域。为防止多余表土堆放产生严重水土流失，表土剥离严格遵循“用多少，剥离多少”的原则，仅对原地表土层较厚的部位进行表土剥离并集中临时堆放在施工生产场地内，表土堆放边坡控制在1∶1.5，顶面坡度小于1%并进行压实处理，堆放高度小于2.5 m。

(2)草皮剥离。藏北高寒区生态环境脆弱，原有草地植被一旦破坏后恢复极其困难，在场地平整开挖前将工程占地区内的草皮剥离移植尤为重要。在本项目占地范围内具有一定数量的成片草甸植被，生长良好，适宜进行草皮剥离和移植。为避免草皮剥离时其根系被破坏而无法利用，采用人工稿锹进行剥离，切块尺寸长40 cm、宽30 cm、厚20 cm。草皮剥离时应连同根部土壤一并剥离，尽量保证切割边缘的平整；草皮剥离和运输过程中，要避免根部土壤脱落，要对草皮下的薄层腐殖土集中堆放，用于后期草皮移植的覆土需要。

(3)排水沟。藏北高寒区降雨量少但降雨集中，为减少降雨对道路的冲刷，同时为保证剥离草皮的存活提供适宜生长环境，在道路路基挖方边坡坡脚布设土质排水沟，并将剥离草皮回铺在排水沟沟底、沟壁上。排水沟为梯形断面，底宽0.7 m，深0.3 m，边坡1∶1，沟底纵坡不小于1.5%，排水沟出口与自然沟道顺接。

(4)砾石压盖。藏北高寒区大风日数多，风蚀严重，加之植被恢复困难，因此结合光伏电站建设特点，在箱变基础、储能电气设备周边的松散裸露地表布置砾石压盖，以减少和控制场内风蚀。碎石铺盖厚度不小于6 cm，碎石粒径不大于3 cm，铺盖碎石前平整压实地表。

(5)土地整治。土建施工结束后，在控制管理区综合楼四周需绿化的区域平整地表、回覆剥离表土(覆土厚0.15 m以上)，为撒播种草创造良好立地条件。在集电线路直埋沟填土区、输电线路杆基周边施工扰动区、以及各工程区中的临时堆土区采用平整压实进行土地整治，防治风蚀。

4.2.2 植物措施

(1)撒播种草。为提高项目区植被覆盖率，施工结束后在控制管理区综合楼周边区域撒播种草恢复植被。草种选择“适地适草”，根据项目区气候特点和施工迹地的立地条件，本项目选择高山蒿草和紫花针茅作为植被恢复草种。撒播种草之前疏松平整地表，松土厚度15 cm左右；于春季土温稳定通过3 ℃以上撒播；播种后覆土1～2 cm并镇压；播种翌年对缺苗处补播，防止表土冲刷；根据降水及草地墒情适时灌溉3～5次。

(2)草皮移植。藏北高寒区气候寒冷干旱、降雨少，为保证移植草皮存活，本项目将剥离的草皮移植于道路土质排水沟中。草皮移植前先清理整平排水沟地表，疏松土层(厚度大于15cm)，利于移植草皮的根系向下延生；草皮移植时直接满铺种植于排水沟道内，草皮顶面要求平顺，草皮块厚度不一时，用表土找平，草皮块间距5cm，块间缝隙用细土填塞，起到根部保湿的作用；草皮移植后管护期间洒水养护，提高成活率。

4.2.3 临时措施

(1)编织布苫盖。光伏电场工程区的临时堆土主要来源于光伏阵列区内集电线路直埋沟、箱变基础开挖和管理区内建构筑物基础开挖的土石方。为防治水土流失，在临时堆土表面用编织布进行苫盖，在编织布周边用编织袋装土压盖以防止编织布被风吹起，临时堆土使用结束后对编织布和编织袋进行回收利用。

(2)棕垫或铁皮隔离防护。本项目区地形平坦，施工车辆、机械可直接通行，施工便道不需修筑路基；施工机械以小型履带推土机、搅拌机、牵张机为主，对施工场地压占少，因此为减轻施工车辆、机械和人员通行对地表尤其是草甸植被的扰动破坏，减少水土流失，施工便道、施工场地使用时，采取在地表表面铺设棕垫或铁皮进行隔离防护，施工便道、场地使用结束后回收棕垫或铁皮。

(3)草皮临时养护。剥离的草皮在移植于土质排水沟之前，临时集中移铺到周边平整的土面区，并进行专门的洒水养护管理，草皮铺放成5 m×5 m的区块，不重叠堆放，用腐殖土填塞缝隙，各区块之间留0.3 m的小道便于工作人员通行。

(4)洒水车洒水。藏北高寒区大风日数多，土壤以粉砂质为主，工程建设扰动破坏了草被、地表结皮，在大风作用下极易产生扬尘。为防沙降尘，施工过程中每天利用洒水车对施工道路、施工生产场地等区域洒水降尘。

(5)铁丝围栏。为防止施工车辆和人员进入施工区以外区域，加大扰动面积，加剧水土流失。在施工区范围线每隔5m设置立柱一根，立柱规格为120 cm×8 cm×8 cm，打入地下30 cm，立柱上拉16#镀锌铁丝(ø=1.6 mm)两道，并在铁丝上挂上彩色布条或者彩色塑料薄膜等明显标志物，施工结束后拆除和回收所有围栏材料。