某风电场水土流失预测研究

张海娥 张颖

摘 要：本文采用类比法对天润金寨朝阳山风电场项目确定水土流失预测参数，并利用经验公式法计算出可能的水土流失量，进而得出该工程水土流失的预测结论，提出水土流失防治的指导性意见，以期为相关学者的研究提供借鉴。

关键词：类比法;水土流失;预测参数;预测方法

中图分类号：S157 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）01-0155-04

Soil Erosion Prediction about a Wind Power Station

ZHANG Haie1 ZHANG Ying2

（1. Anhui Water Conservancy Technical College，Hefei Anhui 231603;

2.Huanghe Science & Technology College，Zhengzhou Henan 450063）

Abstract： This paper used analogy method to determine the prediction parameters of soil erosion for the Chaoyang Mountain wind farm project in Jinzhai， Tianrun， and calculated the possible amount of soil erosion by using empirical formula method， and then drew the prediction conclusion of soil erosion of the project， and put forward the guiding opinions of soil erosion prevention and control， with a view to providing reference for the research of relevant scholars.

Keywords： analogy; soil and water loss;prediction parameters;prediction method

1 項目概况

天润金寨朝阳山风电场项目位于安徽金寨县境内，工程由升压站及进站道路区、风电机组及箱变区、集电线路区、场内道路区、施工生产生活区组成。安徽天润金寨朝阳山风电场项目安装有50台单机容量2 000kW风电机组，装机总容量为100MW。本风电场同期建设1座110kV升压站，升压站本期规模为安装1×100MVA主变，其电压比为35/110kV。50台风力发电机每12～13台汇成1回35kV集电线路，4回35kV集电线路均接至风电场内升压站的35kV母线，风场线路全部采用架空线至升压站围墙外，再以电缆接入站内35kV母线，再通过升压变升压至110kV。本站以1回110kV线路接入110kV金寨变[1]。

项目区位于淮河流域大别山北麓，属北亚热带湿润季风气候区，10年一遇最大24h暴雨量224mm，20年一遇最大24h降水量为241.5mm，多年平均降水量为1 381mm;年平均气温17℃，≥10℃积温4 780℃;常年主导风向为NE，年平均风速为1.7m/s;最大冻土深度15cm。项目区土壤侵蚀以微度水力侵蚀为主，属北方土石山区，土壤流失容许量200t/（km2·a），属国家公告的大别山桐柏山重点预防区和省政府公告的水土流失重点治理区。根据《土地利用现状分类标准》（GB/T 21010—2007）[2]可知，本工程水土流失防治执行建设类一级标准。项目区土壤以黄棕壤为主，植被属北亚热带常绿落叶混交林，林草覆盖率约为74.6%。项目区属水土流失重点治理区，多年平均降水量超过了1 200mm。本工程水土流失防治执行建设类一级标准，并对相应指标进行调整。相应的6项防治目标值计算详见表1。

2 水土流失预测

2.1 预测范围和预测时段

本工程水土流失防治分区划分为风电机组及箱变区、弃渣场区、集电线路区、场内道路区、施工生产生活区和升压站及进站道路区共6个分区。

水土流失预测按具体项目施工经历雨季的时间，以最不利时段进行预测。本地区雨季集中在6～8月（3个月），为水土流失最不利时段。预测时段根据施工时段占整个雨季的比例计算，超过雨季长度不足一年的按一年计算，未超过雨季长度的按占雨季长度的比例计算。本项目观测时段分为施工期1年、自然恢复期2年，本工程为建设类项目，运行期不需要进行水土流失预测[3]。

2.2 扰动地表面积

本工程总占地69.53hm2，按占地性质划分：永久占地18.75hm2，临时占地50.78hm2;按占地类型分，主要包括灌木林地、荒草地、耕地等，详见表2。项目征占地范围内产生扰动属于损坏水土保持设施范围，故损坏的水土保持设施面积为69.53hm2。

2.3 可能造成的水土流失量

2.3.1 预测方法。本工程水土流失量预测按式（1）进行计算，新增水土流失量按式（2）计算。

[W=j=13i=1nFji×Mji×Tji]                       （1）

[ΔW=j=13i=1nFji×ΔMji×Tji]                     （2）

扰动地表土壤流失量以及扰动地表新增土壤流失量主要与单元的预测面积、单元的土壤侵蚀模数、某时段某单元的新增土壤侵蚀模数、某时段某单元的预测时间有关。

2.3.2 预测基本参数

2.3.2.1 壤侵蚀模数。水土流失预测中，土壤侵蚀模数是一个很重要的参数[4]。经过调查和收集资料，结合本工程区的地貌类型、地质土壤类型、地区的降雨情况、植被覆盖情况、地面组成情况和相应的管理措施，确定项目区土壤侵蚀模数的本底值为100～200t/（km2·a）。

2.3.2.2 扰动后侵蚀模数。本项目扰动后的侵蚀模数拟采用类比分析法求得。根据本工程地形、地貌、降雨、土壤等水土流失影响因子的特性及预测对象受扰动情况，结合当地相似工程的侵蚀模数取值，本项目扰动后的侵蚀模数拟采用类比分析法求得。根据本工程地形、地貌、降雨、土壤等水土流失影响因子的特性及预测对象受扰动情况，结合当地相似工程的侵蚀模数取值，来安风电工程建设期水土流失预测基础数据取值详见表3。

表3 安徽来安龙卧寺49.5MW风电项目工程土壤侵蚀模数

监测成果表

[类型区 侵蚀类型 土壤类型 土壤侵蚀模数[t/（km2·a）] 原地貌 施工期 自然恢复期 风电机组及箱变区 水蚀 黄棕壤 250 1 763 418 集电线路区 黄棕壤 250 1 375 386 场内道路区 黄棕壤 250 1 727 482 ]

考虑类比工程与本工程所在地形地貌、气候条件、侵蚀强度等情况略有差别，类比工程监测数据是在具有部分水保防护措施的情况下监测的，因此，应适当修正各区域扰动后土壤侵蚀模数，修正系数及扰动后土壤侵蚀模数采用值见表4。

2.3.3 预测成果。根据预测参数、预测方法、各施工单元水土流失面积，本工程计算共可能造成背景水土流失量206t，水土流失总量为3 982t，其中新增水土流失量3 776t。各区域水土流失量汇总见表5和表6。

2.3.4 可能造成的水土流失危害。由上述预测可知，建设期水土流失新增3 776t，总量3 982t。其中，场内道路区2 806t，占70.47%;风电机组及箱变区450t，占11.31%;集电线路区309t，占7.75%;施工期3 355t，占84.27%。因此，本工程水土流失重点防治区为场内道路区、風电机组及箱变区，也是水土保持监测的重点区域。需要重点防治时段是施工期，施工期是产生水土流失量及流失强度较大的时段。

3 预测结论及综合分析

本项目的水土流失总预测时段为建设期。从预测结果来看，水土流失主要发生在施工期，尤其是施工期路基土石方，路基开挖及填筑形成裸露边坡以及弃渣场弃渣的时段，这些时段是水土流失量及流失强度较大的时段，需要重点防治。

通过水土流失预测分析，对本项目水土流失的防治及水土保持监测提出以下指导意见。

3.1 对水土流失防治的指导性意见

根据预测结果，产生新增水土流失量较大的区域是建设期道路区。在水土保持措施布设时，应以这个区域为重点。根据项目区的气候和地形特点，本区土壤侵蚀类型为水蚀，水蚀较为严重，应根据立地条件、周围地形、植被状况实施相应工程措施和植物措施。除了要做好边坡防护外，还应对临时堆土做好防风、排水、沉沙措施。此外，还要合理安排水土保持措施实施进度，尽量缩短地表裸露时间[5]。

3.2 对工程占地的指导性意见

本项目建设方案综合考虑了风力资源、沿线城镇规划及项目沿线的村镇居点等选择的制约因素，50座风电机组由专门软件进行了发电量的优化计算确定，基本布置在山顶上;场内道路布局应充分考虑当地地形条件，尽可能避免大开挖、大回填，以减少新增水土流失。

在满足项目基本需要的前提下，场内道路采用泥结碎石简易道路，路面材料采用石渣，尽可能利用已开挖的土石方，做到土石方综合利用。风电场施工完成后，根据主体设计，场内道路保留3.5m宽作为终期风电场检修道路，并铺设水泥路面，场内道路区终期路基束窄后，剩余的裸露地面根据土壤富集情况尽可能恢复植被，减少人为造成的水土流失;施工场地力求精简，后期根据土地利用方向，进行土地整治、交还当地，从而减少占用、扰动及损坏水土保持设施面积，有效减少因工程建设造成的水土流失。

3.3 对水土保持监测的指导性意见

本项目监测范围为水土流失防治责任范围，监测重点区域为场内道路区。本项目监测时段从施工准备期开始，至设计水平年结束。主体工程建设进度、水土流失影响因子、水土保持植物措施生长情况等至少每3个月监测记录1次;扰动地表面积、水土保持工程措施拦挡等至少每月监测记录1次;临时堆土水土保持措施建设情况等至少每10d监测记录1次;遇暴雨、大风等情况应及时加测。共设置监测点6处，采用沉沙池法，并辅以调查。在定点监测的基础上，应制定并完善调查和巡查制度，扩大监测覆盖面，并作为上述监测点的补充，加大巡查频率。

参考文献：

[1]王礼先.中国水利百科全书——水土保持分册[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[2]中华人民共和国国家标准化委员会.土地利用现状分类标准：GB/T 21010—2007[S].北京：中国计划出版社，2007.

[3]中华人民共和国水利部.开发建设项目水土保持技术规范：GB 50433—2008[S].北京：中国计划出版社，2008.

[4]中华人民共和国水利部.开发建设项目水土流失防治标准：GB 50434—2008[S].北京：中国计划出版社，2008.

[5]安徽省水利厅.安徽省水土保持监测公报[R/OL].[2018-12-01].https：//jz.docin.com/p-1243565288.html.