风电场的水土流失及防治措施体系——以平鲁东平太10万千瓦风电项目为例

（山西省水土保持科学研究所）

风能是一种可再生清洁能源，风力发电可有效利用风能资源，降低对煤炭、石油等传统非再生能源的依赖，拓宽能源供给渠道。近年来，我省风力发电发展很快，正在逐步改变以往的能源结构。但是，风力发电在设施建设时，扰动地表面积与强度均比较大，毁坏生态植被，容易造成较为严重的水土流失，给生态环境带来负面影响[1]。本文以山西华电平鲁新能源有限公司平鲁东平太10万千瓦风电项目为例，分析项目区的水土流失情况，根据项目组成及施工特点，合理布设了工程措施、植物措施与临时措施，以期为同类地区风力发电场的水土保持措施合理布设提供参考。

1 项目概况

山西华电平鲁新能源有限公司平鲁东平太10万千瓦风电项目，位于朔州市平鲁区向阳堡乡东平太村一带，场址中心距平鲁区约23 km，地理坐标为112°16′-112°28′E、39°37′-39°44′N之间。本工程为新建工程，工程等级为Ⅱ级，总装机容量100 MW。主要建设内容，包括：安装31台单机容量为3 200 kW的风力发电机组，并配套箱式变压器；新建220 kV升压站1座；31台风机分4个回路集电，第一回路连接9台风机（F01-F08、F11），第二回路连接7台风机（F12-F18），第三回路连接7台风机（F09、F10、F19-F23），第四回路连接8台风机（F24-F31），集电线路总长度47.50 km，其中单回路39.00 km，双回路8.50 km；施工用电从张小峰村10 kV线路T接，线路总长度630 m，每隔50 m架设一混凝土电杆，将线路引至施工生产生活区内变压器；检修道路总长度43.00 km，其中拓宽原有乡村道路10.00 km，新建道路33.00 km，设计路面宽5.5 m，转弯半径25 m，采用泥结碎石路面；升压站进站道路从附近乡村道路引接，新建道路120 m，设计路面宽5.5 m，采用砂石路面。工程建设总占地面积54.87 hm2，其中永久占地32.49 hm2，临时占地22.38 hm2；占地类型为旱地4.75 hm2，有林地5.12 hm2，其他草地42.50 hm2，农村道路2.50 hm2。工程建设范围内无拆迁及移民安置问题。工程建设共动土石方总量57.44万m3，其中挖方28.72万m3，填方28.72万m3，无弃方。工程于2019年5月初进行施工准备，预计2020年4月底完工并投入试运行，总工期12个月。

2 项目区概况

项目区位于山西中北部多字型构造北端西南边缘，地貌类型属黄土缓坡丘陵区，地形较平坦，地势西高东低，海拔1 465-1 692 m。项目区气候类型属中温带半干旱大陆性气候，气温较低，降水较少，风力较大。据资料：年均气温3.9℃，极端最高气温37.4℃，极端最低气温-29.2℃；年均降水量410.6 mm，主要集中在6-9月，约占年降水量的77.5%；年均蒸发量2 118.4 mm，相当于年降水量的5.16倍；平均风速3.4 m/s，瞬时最大风速23.0 m/s，主导风向为西北风。项目区土壤类型主要为栗钙土，地表植被覆盖率较高，且长势良好。项目区为中度水蚀区，原地貌土壤侵蚀模数4 000 t（/km2·a），土壤容许流失量1 000 t（/km·2a）。

3 项目组成及水土流失情况

项目组成包括风机箱变场区、升压站区、交通道路区、输电线路区和施工生产生活区。项目建设呈现点多面广特征，对地表的扰动以线性破坏为主。项目区的水土流失具有点、线、面侵蚀共存，水蚀与风蚀交替产生的特点。风电场在工程建设过程中，由于开挖、填埋等作业频繁，使原生地表的覆盖物和土壤结构遭受严重破坏，导致土壤抗蚀性降低，而且恢复难度较大[2]。

施工期的水土流失，主要发生于风机箱变场区和交通道路区。由于每台风机位置相对独立，施工点多而分散，在开挖、回填、搬运、安装过程中，如未对扰动地表进行临时防护，易发生严重水蚀和风蚀。项目区属晋北风沙区，原生草地如遭到扰动破坏，风蚀沙化现象尤为突出。为满足运输风机大件需要，需新建较长的施工道路，动用大量的土石方，线状扰动破坏尤其严重。这两个区域，在基础开挖、回填、场地平整等土建工程时，不可避免地要扰动原地貌，损坏原地表土壤与植被，并形成松散土堆及边坡，若未及时采取有效的防护措施，在降雨和地表径流作用下，极易造成新的严重水土流失。据测算，施工期的水土流失情况见表1，各分区的新增土壤侵蚀模数见图1。项目建成投产运行后，场区内大部分建（构）筑物、道路等征占用地将采取硬化或植物绿化等措施，人为水土流失将显著降低。

表1 平鲁东平太10万千瓦风电项目施工期水土流失预测情况表

图1 分区新增土壤侵蚀模数

4 水土保持防治措施体系

根据项目建设总体布局、施工工艺，结合项目区立地条件及水土流失特点，综合运用工程措施、植物措施和临时措施，科学合理地布设防治措施，以形成点、线、面相结合的水土保持措施综合体系（见表2）。

4.1 风机箱变场防治区

风机箱变场在基础开挖与场地平整阶段易发生水土流失。风机机组多位于山坡、山脊部位，土层较薄，土壤贫瘠，植被恢复难度大。施工前要对其进行表土剥离、保存，并对剥离的表土进行拦挡、苫盖，以用于后期的植被恢复；施工过程中，为避免因降雨、大风引起基础开挖临时堆土产生水土流失，采取临时挡护和苫盖措施；为了增加场地地基及边坡的稳定性，对部分风机箱变场吊装场地坡脚采用植生袋堆筑的方式进行防护；施工后期，将表土回覆至风机箱变场绿化区域，对风机箱变场吊装平台临时占地进行全面整地，采取乔草结合方式恢复植被。

4.2 升压站防治区

升压站位于地势较为平缓的山坡上，主体工程已设计采用浆砌石矩形断面排水沟与乔、灌、草相结合的植被绿化措施，新增表土剥离、临时拦挡、苫盖等措施。施工前需要进行表土剥离、保存，并对其进行拦挡、苫盖；施工后期，将表土回覆至绿化区域，以用于植被恢复。

表2 分区水土保持防治措施体系表

4.3 交通道路防治区

交通道路防治区是水土流失重点区域，该工程道路尽量利用原有道路拓宽使用，以减少对地表的扰动，同时需新建部分道路。该工程交通道路包括风机箱变场检修道路和升压站进站道路。根据沿线地形将检修道路分为3类，分别是A类（半挖半填段）、B类（宽梁上段/平地段）和C类（窄梁上段）。

施工前，对道路永久占地范围内的表土进行剥离，就近堆放于交通道路绿化带区域，并对剥离的表土采取彩条布苫盖的方式进行防护；施工后期，将表土回覆至风机箱变场检修道路绿化区域。

A类风机箱变场检修道路：边坡高度大于3 m下边坡（10 m宽）填方段采用分层填筑，每4 m宽设置一马道，马道宽2 m，每层（共2层）填土边坡坡脚采用单排植生袋（带草籽）拦挡；边坡高度小于或等于3 m下边坡段，坡脚处只采用单排植生袋拦挡。

为了有效拦截和引导路面径流排泄，在A类风机箱变场检修道路靠山体一侧修筑排水沟，与自然沟道衔接。边坡高度大于3 m上边坡段，修筑浆砌石骨架护坡；施工结束后，对道路绿化带进行全面整地并植树种草。

在A类风机箱变场检修道路边坡高度大于3 m段绿化带、边坡高度小于等于3 m段远离山体一侧绿化带和B类风机箱变场检修道路绿化带，种植单排樟子松，樟子松间隔撒播种草；在A类风机箱变场检修道路边坡高度小于等于3 m段靠山体一侧绿化带，种植单排爬山虎，间隔撒播种草；在浆砌石骨架护坡内、A类风机箱变场检修道路下边坡施工临时占地和C类风机箱变场检修道路施工临时占地，采取灌草结合种植方式恢复植被。

在升压站进站道路绿化带，种植单排樟子松，樟子松间隔撒播种草。

4.4 输电线路防治区

输电线路区施工中对地表扰动较轻，水土流失规模相对较小。该区域施工前不需要剥离收集表土，以减小地表扰动程度和表土堆存期间可能产生的水土流失。但是，需要注意土方开挖堆存及回填工序，使原有表土回铺后仍处于表层。施工过程中，对塔基基础开挖临时堆土采取彩条布苫盖的方式进行防护；施工结束后对施工临时占地，占地类型为旱地的进行全面整地后复耕，对其他扰动地表采用栽植灌木的方式恢复植被。

4.5 施工生产生活防治区

施工生产生活场地占地面积较小，占地类型为旱地。施工前，对其进行表土剥离，并对剥离的表土进行拦挡、苫盖；施工过程中，对其采用彩钢板临时拦挡；施工结束后，将收集起来的表土回覆后进行全面整地复耕。

5 结语

山丘区风电场项目，建设周期短，水土流失时段主要集中在施工期，风机箱变场区和交通道路施工区是水土流失的重点区域。由于建设区立地条件不佳，后期植被恢复难度大。因此，工程建设期要特别重视对表土的剥离、保存与利用。在地表开挖或回填施工区域，施工前进行表土剥离，施工后期将表土回覆到绿化或复耕区域，适地适树选择乡土树种，并持续做好植被后期恢复的管护工作。施工中不可避免地要扰动原地貌，产生大量的松散堆积物，如不采取有效防护，在大风和暴雨侵扰下，松散堆积物和开挖面极易产生水土流失。建议施工单位优化施工工艺，尽量做到土石方挖填平衡，减少地表扰动范围，并做好临时堆土（渣）的拦挡、苫盖防护措施。总之，建设单位要提高对水土保持重要性的认识，严格落实水土保持“三同时”制度，按照各分区主体工程施工组织设计，合理安排各项防治措施实施，有效减少因工程建设所产生的人为水土流失，保障风电与生态建设协调发展。