张家口坝上地区风电工程水土保持措施研究

冯永宽

(张家口市水利工程质量监督站，河北 张家口 075000)

1 引言

在解决能源危机中，人们寻找了多种新能源替代方式，其中风力发电是众多新能源发电之一。虽然通过风电工程建设促进了能源供应，但因风电工程建设对周边脆弱的生态环境造成了一定破坏，特别是风力侵蚀地区，长此以往极易形成水土流失，导致土地沙漠化。国内张家口坝上地区是主要风电工程建设区域之一，其周边生态系统水土现状亟需优化完善。因此，本文针对其水土流失情况，提出水土保持措施，这对其风力发电可持续发展具有重要的意义。

2 水土保持概述

2.1 水土保持概念与特点

所谓的水土保持，主要是指对土地生态系统进行合理防治，保障水土资源可以继续提供土地生产力。目前，水土保持包括三种类型的措施：农业水土保持技术措施，森林和水土保持措施土壤和水土保持技术措施。农业水土保持技术措施主要是农业水土保持方法。与农业相结合，在坡地上建造了一块具有一定蓄水能力的临时小土地，例如地区田地，边界田地，种植犁沟和山脊等。此外，水土保持也具有区域特色，不同地区水土流失不尽相同，不同自然条件下影响水土流失的因素也有各自的特点。因此，有必要根据本区域的具体情况和影响因素，制定水土保持工程技术体系和各项措施。

2.2 水土保持的作用

水土保持具有“防灾减灾、保护资源、恢复、调节和改善生态环境活”的功能，不仅能完善周边土地生态环境，还可以为当地经济发展做出一定贡献，因此，做好水土保持和防治水土流失工作是必不可少的手段，是保护和合理利用水土资源，保护和改善生态环境和可持续发展的重要路径。

3 张家口坝上地区风电工程水土流失现状分析

3.1 张家口坝上地区风电工程概述

张家口坝上地区属内蒙古高原南缘，涉及张北县、尚义县、康保县、沽源县和崇礼县5个县及察北和塞北两个管理区，海拔在1300～2130 m之间，北低南高，地势较平坦，草原广阔，多内陆湖泊。其中张北弘泰玉带湾风电一期49.5 MW风电场工程位于其北部约12 km处，该处风电工程装设19台，单机容量为2500 kW的风力发电机组、1台单机容量为2000 kW的风力发电机组，如图1所示为其风电场规划图。

图1 张北弘泰玉带湾风电一期工程规划

尚义石井风电场一期49.5 MW工程地理位置坐标为：E114°13.89′，N41°15.95′。项目区南距尚义县城约35 km，东距张北县城45 km，344省道从风电场场区北侧穿过。该地区风电工程共总占地21.11 hm2，其中永久占地7.55 hm2，临时占地13.56 hm2，占地类型为灌草地。工程占地的详细情况见表1。

表1 尚义石井风电场各分区占地面积 hm2

康保屯垦二期风电场共总占地34.37 hm2，其中永久占地2.21 hm2，临时占地32.16 hm2，占地类型为荒草地，见表2。

表2 康保屯垦二期风电场各分区占地面积 hm2

沽源黄盖淖风电场共总占地131.83 hm2，其中永久占地4.63 hm2，临时占地127.2 hm2，占地类型为灌草地。工程占地的详细情况见表3。

表3 沽源黄盖淖风电场各分区占地面积 hm2

3.2 升压站水土流失现状

在张家口坝上地区，因此地貌相对平坦，在对升压站施工过程中，其水土流失主要是工程人员开挖土方造成。施工区主要为临时堆放砂石、材料和施工扰动引起的水土流失引起。根据调查表明，升压站土方开挖地面堆高约2.1 m，上升约15°。施工结束后，施工场地平整，绿化良好，施工现场施工后，恢复了原有的土壤形态，水土流失则比较轻微。

3.3 风机区水土流失现状

对于风机区而言，该区域是主要的风力通行范围。在张家口坝上地区，风机是线性分布，单台风机的水土流失量较小，但风机数量较多(49.5 MW风电场一般有20多台风机)，水土流失总量大，而且风机相对分散，所以很难防止水土流失。在通风机建造过程中，在通风机周围挖出的土石方堆积，造成轻微的土壤侵蚀。此后，大部分地面工作都被卷起以使风扇反向转动，其余地面工作则在风扇周围完成，以使吊装更加容易。平整，翻滚和驯化后，土壤侵蚀很低。土壤侵蚀的主要部分是爬坡，爬坡通常约为1 m，爬坡通常超过30°。如果下大雨，通道很容易腐蚀。

3.4 电缆沟及道路水土流失现状

电缆沟的施工周期相对较短，在临时打桩期间，开挖的土壤会产生一定程度的水土流失。一旦电缆被埋入地下，土壤便被回填和拉平，并且土壤不再受到建筑的干扰，即使不采取保护措施，土壤侵蚀也相对减少。在风力发电项目中，道路是水土流失最严重的部分。在施工过程中，其表面会被机械和运输工具连续压碎和损坏。在大雨期间，它们容易发生沟渠侵蚀，并导致沿斜坡的土壤侵蚀。开挖形式斜坡的长度各不相同，最长可达20 m，斜坡通常大于40°，表层土壤疏松且非常不稳定。但由于道路的陡坡和运营期间大修车辆的大修，水土流失仍然很严重。则在大雨中它甚至可能变成沟壑侵蚀，这将影响风电场的日常维护。

4 张家口坝上地区风电工程水土保持措施

4.1 升压站水土保持工程与植被措施

4.1.1 工程措施

在张家口坝上地区，对于升压站的建设主要是在平缓地区。因此，在对其水土保持措施中，可以半挖半填。应逐步开挖，并在所有8.5 m处设置2 m宽的护墙板，这些坑必须与斜坡内的坑相连，以便连接。此外，通常会考虑升压站的排水，场地周围和便道两侧设置排水沟在一般矩形截面，采用M7.5砂浆或砖墙，切口尺寸根据当地降水量计算确定。

4.1.2 植被措施

在升压站中，可以采用的植被措施主要是种植花草树木。在张家口坝上地区，可以在进场道路两侧种植行道树，树种可采用云杉、油松、杨树，灌木可选用沙棘、柠条等，草可从披碱草、苜蓿等中选择，或者铺设一些草坪等。人工植被恢复面积0.2 hm2，种植有果树8棵，杨树22颗，披碱草、沙打旺草籽6 kg，植被生长情况较好。

4.2 风机区水土保持工程与植被措施

4.2.1 工程措施

一般情况下，侧开挖仅放置在开挖边坡的底部，为了节省土地，矩形或U形截面委员会矩形排水室一般用M7.5砂浆砌成，U形排水室一般采用预制混凝土。断面尺寸根据当地降水量计算确定，同时，调整沉砂池和通往现场的管道。

4.2.2 植物措施

在张家口坝上地区风电工程的风机区，其道路通常按照四层道路标准进行设计，以运输风力涡轮机并进行后续维护。主要设计通常不考虑工地平台侧坡的绿化，但从水土保持的角度来看，项目施工所形成的裸露表面应为植被减少水土流失。如果是风化的土壤或坚硬的石质斜坡和陡峭的斜坡，则可以使用悬挂式网喷方法重新绿化。采取人工种草(柠条)方式进行植被恢复。风机吊装场地穴植柠条5200株，绿化面积约为2.5 hm2。

4.3 电缆沟及道路水土保持工程与植被措施

4.3.1 工程措施

在对电缆沟及道路水土保持措施中，可以先进行场内道路永久排水边沟的土质沟槽开挖，作为施工期间临时排水沟，排导路基汇水。结合地形，沉积盆地应为小型矩形结构，可以选择砖石或砂浆砌筑。在施工过程中，应定期清除沉淀池中的沉积物，以确保水土保持设施的正常运行。

4.3.2 植物措施

在张家口坝上地区，对于电缆沟及道路的水土保持，使用植物速生当地适宜的乔、灌、草为主，辅以必要的土壤处理措施，促进林草生长，尽快覆盖，发挥治理水土流失的作用。例如使用云杉，油松，杨树等，道路边坡一般栽植沙棘、柠条等，施工道路两侧、集电线路塔基基础和施工生产生活区进行种草绿化(柠条)，面积共7.42 hm2。并对种植的植物进行了2年的抚育。

4.4 其他临时措施

如果道路沿线有零星的弃石，应根据当地材料和密度，对沿途的石材景观进行建设。结合道路两侧的行道树，既能防止水土流失的发生，又能创造较好的土壤景观，同时也可以提高沿线乡村的艺术影响，对于位置条件较好的养护道路，可修建树液灌溉和植草场，防止水土流失，并与周围景观相协调。

5 结语

随着对能源需求的不断增长，张家口坝上地区的风电工程对社会经济发展具有重要的意义。因此，本文在分析水土保持相关概念后，重点分析张家口坝上地区风电工程水土流失现状，然后针对现状提出了升压站水土保持工程与植被措施、风机区水土保持工程与植被措施、电缆沟及道路水土保持工程与植被措施以及其他临时措施，以期对张家口坝上地区的风电工程水土流失防治有所帮助。