沙漠区域光伏发电工程水土保持方案设计

□刘小荣

（定西市水土保持科学研究所）

1 项目和项目区概况

1.1 项目概况

武威泰奉新能源公司古浪县20 MW光伏扶贫配套电站创建在古浪县百万千瓦沙漠生态光伏发电基地，和古浪县有40 km的距离，工程区中的公路通畅，交通非常便利。此项目拟创建20 MVA 规模的100 kV 升压站，安装20 MVA 主变压器。工程建设总体开挖土石方9.06 万m3，借方3.97 万m3，填方总量为13.03 万m。工程总体占地44.42 hm2，临时占地为0.98 hm2，永久性占地面积为43.44 hm2。工程建成之后，每年可使用的时间为2 888 h，上网电量为2703.80万kW·h。

1.2 项目区概况

项目区处于古浪县东北部，属于腾格里沙漠南缘，冲洪积平原地貌，大部分都是沙漠。表露为沙丘，地势较为开阔。项目土壤区中包括风沙土、灰棕荒漠土，植被包括半灌木、旱生灌木、超早生灌木等。

2 项目水土流失和防治情况

项目区为荒漠沙丘，半固定沙丘占据整体沙丘区面积85%，此沙丘大部分高度为1.50～2.00 m，浑圆或者垄条状，部分为波状沙丘，丘间具备覆沙平底与风蚀沟槽，生长植物包括沙篙、白刺等植物。在没有扰动的时候具有良好固沙效果，降低风蚀程度，土壤侵蚀大部分都是风力侵蚀，荒漠沙丘区风蚀模式为200 t/（hm2·a）。

导致水土流失的主要原因包括：其一，地形地貌。项目区在古浪县东北部，为腾格里沙漠南缘，冲洪积平原，大部分都是沙漠。表露沙丘，厂区中表层具备活动性沙丘，厚度为1～5 m，局部稀疏地表覆盖物与松散的地表物质促进了水土流失。其二，工程建设。开发的建设项目改变了原本的地形地貌，破坏沙生植被，尤其是弃渣、弃土与临时性堆土，在出现大风或者暴雨的时候就会出现水土流失。其三，气候。项目区为大陆性干旱沙漠气候，主要特点就是风大、日照时间比较长、蒸发强烈、干旱雨水少。

3 水土保持方案设计的问题

3.1 项目参与方的不重视

在审查方案的过程中表示，导致水土保持方案无法满足实际需求的主要目的就是项目参与方对其不重视。水土保持方案指的是行政主管部门出具行政批复基础，还是建设单位尤为重要的批复，对于方案自身编写内容、质量和主体工程优化的作用忽视。此情况对编制设计单位方案的工作造成了影响，或者存在抄袭问题。

3.2 水土保持方案章节问题

首先，项目现场情况的介绍问题。由于光伏发电项目要铺设大面积的太阳能电池板，占地面积比较大。在落地项目持续增加背景下，降低了大量平坦的场地。为了对项目占地与施工工艺内容进行评价，针对项目现场介绍也有所需求。在进行审查的过程中表示，部分方案的情况介绍简单，没有有效落实现场的勘察工作，图纸模糊，坐标点不精准，部分设计单位只是通过建设单位现场照片就能够编报现场方案，从而使方案的内容和现场情况不同。

其次，水土保持在主体工程可行性研究报告中属于单独的章节，编制水土保持方案报告书要对主体报告进行完善。但是通过审查结果表示，建设单位的水土保持方案定位并不精准，无法针对水土保持方案对主体工程进行完善，也无法对其约束。比如：在介绍主体施工方法的过程中缺少优化的建议，从而严重破坏了施工过程中的表土资源与地表植被。

然后，工程措施设计问题。工程措施为水土保持工程中的主要内容，还是工程验收过程中的重点项目。光伏发电项目水土保持工程措施比较单一，排水沟、挡土墙为主要建筑物。因为措施比较简单，所以在进行审查的过程中还是存在部分问题。部分挡土墙缺乏针对分区与工况的设计，设计的防治分区工程相同，选择参数不合理，严重影响了未来工程的施工与验收。

最后，报告图纸绘制问题。在水土保持方案中，图纸为主要部分，还是工程竣工验收主要基础，能够使审查人员与报告人员在不查看报告文字内容时掌握工程项目。目前图纸三要素并不规范，典型的措施设计图和报告设计不对应，图纸无法使基本需求得到满足。

4 水土保持方案的设计

4.1 方案编制原则

坚持“谁开发、谁保护，谁导致水土流失，谁治理”的原则；坚持重视生态社会效益和经济效益的原则；坚持水土保持措施衔接主体工程建设的原则。

工程措施尽量使用当地材料，实现经济合理、技术可行；重视吸收当地水土保持成功经验，各种措施合理的配置，统筹兼顾，构成综合防护体系，重视和周边景观的相互协调；在建设过程中重视生态保护，设置临时防护措施，降低施工过程中的人为扰动和弃土弃渣；基于水土流失预测结果与水土流失防治分区，和施工工艺相互结合，适当的布置防治措施，要求所设置的措施具备经济性、科学性与可操作性。

防治的目标为：扰动土壤整治率为95%；揽渣率为95%；水土流失总治理度为82%；林草植被覆盖率为15%。

4.2 水土流失预测

在预测水土流失过程中，要对不同防治分区水土流失特点进行考虑，使用分区预测。利用数学模型、类比分析与经验公式等方法对此项目损坏水土保持设施面积进行计算，结果为44.42 hm2，没有其他的水土保持设施。预测期中的原本地表土壤流失总量为2 931.72 t，扰动之后的土壤流失总量为4 975.04 t，导致新增土壤流失总量为2 043.42 t。图1 为不同预测时间段新增水土流失量的比例，施工期为工程水土流失重点的防治时间段。

图1 不同预测时间段新增水土流失量的比例图

4.3 防治措施

4.3.1 工程措施

在施工过程中表土剥离，完成施工之后回铺到需要绿化的区域中。部分施工地区具备高陡边坡，植被恢复和水土的涵养比较困难，可以使用护坡、挡墙等工程措施稳定边坡，避免出现水土流失的情况。工程建设对于场区中原本自然排水系统并没有太大的影响，但是太阳能板集雨对于项目区地表具备溅蚀，促进了水土流失，所以可以在每个小汇流面中实现小型截排水沟的设置，截排水沟和道路一侧配水沟或者周边沟道相互连接，排水系统并没有设置水窖，不仅降低雨水溅蚀，提高径流入渗，还能够使所收集雨水应用到太阳能电池板冲洗或者场内植被灌溉中。表1为排水沟设计的特性。

表1 排水沟设计的特性表

4.3.2 植被措施

可以使用人工种植的方法促进植被修复，综合楼与升压站的四周在不对输电影响的基础上栽种草木，使植被得到恢复。光伏方阵区中除了检修道路都要种植恢复植被；在施工过程中，临时多余的土石方要使用合适沟坑进行堆置，并且覆土种草。对于线状施工区，比如：直埋集电线路、道路边坡、接地工程等，可以使用植被移植、分段施工等方法使植被得到恢复。

在选择植被过程中要尽量使用抗寒、抗旱、抗风蚀并且生长迅速的植物，对水蚀、风蚀进行控制的乡土草种，比如：胡枝子、紫穗槐、沙棘、榆树等。在光伏板中使用低矮、不能够遮盖的太阳能板草种，比如：冰草、早熟禾等。图2 为植被种植情况。

图2 植被种植情况图

4.3.3 临时和预防保护措施

在建设项目的过程中，优化施工时序与临时的防护措施能够影响到水土流失防治效果。所以，基础和管道沟开挖所产生的土方要能够即挖即填，在平整场地之后，填方区域洒水夯实。完成局部地表施工之后要及时的恢复植被；定时对施工场内洒水；要苫盖临时堆放的物料，遮盖运输灰、土的车辆；施工过程中要对水土保持监督、监测与监理的工作进行落实，从而能够有效保证水土保持措施的落实。

4.3.4 实施分区防治

项目主体设计在场区中设计浆砌石挡土墙、截排水沟、浆砌石护坡等具备水土保持功能措施，不仅能够稳定主体工程和边坡，还能够实现水土流失防治的作用。但是通过产生流失的原因和工程特性方面分析，此措施并没有完全实现全面防治水土流失目的，尤其是没有考虑施工前期表土剥离与施工过程临时防护、施工后期场地清理与植被恢复。所以，后期设计过程中要重点补充此新增水土保持防治措施。文章初步提出各个分区水土保持工程、临时措施和植物，降低因为施工建设导致的水土流失。表2为不同分区水土保持防治措施。

表2 不同分区水土保持防治措施表

①剥离表土。在施工之前针对原地表土层比较厚的地区实现表土剥离并且集中的堆放，在结束施工之后植被恢复区表层覆土，使植被恢复成活率得到提高，以此提供给植被良好条件。表土剥离使用表土厚度超过0.30 m的占地区域，剥离量以植被恢复措施与后期绿化面积进行确定。②清除硬化层。在结束施工之后要注意清理施工生产生活区的临时占地施工迹地，包括拆除临建用房，以此能够恢复地表，为后期植被恢复打下基础。③平整土地。为了能够使各个分区临时占地与空闲原迹地表得到恢复，避免光伏厂区在建设过程中出现大面积的水土流失情况，在施工后期要平整各个分区临时占地与空闲地的土地。④临时措施属于开发建设项目水土保持方案中的主要构成，能够避免防治开挖、土石方堆放等导致的水土流失，并且在实际施工过程中容易操作，简单可行。本工程拟定临时堆土场周边外坡脚使用草袋装土临时挡护，临时堆土场容量设计为0.37万m3，设计长宽为50 m×50 m，土方堆高设计为1.50 m，堆土边缘放坡，坡度设计成为1∶2，保证土体自然稳定，堆土边缘使用填土草拦挡措施断面为梯形界面，结束施工之后袋装土临时堆土袋装就地回填。

5 结语

太阳能光伏发电项目建设过程中所涉及的范围地域范围比较大，并且项目建设区域的气候特点和地质条件比较复杂，所以就要重视项目建设过程中导致的水土流失和环境影响。本工程项目满足水土保持相应法律法规与技术规范需求，没有绝对限制性的因素，实施水土保持方案之后能够对项目区生态环境进行改善。编制沙漠光伏电站水土保持方案过程中，要结合行业工程实际与水土保持标准规范，对防治措施差异性进行考虑，使用针对性措施防护，避免不同分区使用同样的措施。