光伏发电项目的水土保持防治措施

杨继宗

（山西宏志环境工程咨询有限公司，山西太原 030002）

太阳能属可再生能源，光伏发电通过半导体界面的光生伏特效应，将太阳能直接转变为电能。相对于传统发电方式，太阳能光伏发电可降低对煤炭、化石等不可再生能源消耗、减少环境污染、提高土地和资源利用率，具有绿色、低碳、环保等优点。“十四五”期间，在国家能源安全新战略的指引下，山西省积极推进资源转型高质量发展，大力推进光伏发电项目建设，截至2020年底，山西省太阳能并网发电装机容量1 309 万千瓦，光伏发电装机容量占全省总装机容量的12.6%，跻身国内十大太阳能发电装机省份[1]。

光伏电厂在建设过程中，会扰动地表、损毁土壤和植被；同时，光伏发电组件的架设改变了地表植被的原始生态环境，进而产生较为严重的水土流失。本文以东马潘循环经济园区同发东周窑5 兆瓦分布式光伏发电项目为例，根据项目组成及施工内容，分析项目区的水土流失特点，并提出了可行的水土保持防治措施，以期为山西省光伏发电场的水土保持工作提供借鉴。

1 项目概况

东马潘循环经济园区同发东周窑5 兆瓦分布式光伏发电项目，位于山西省大同市左云县张家场乡玉奎堡村附近，场址中心距左云县约13 km，为大同煤矿集团同发东周窑煤业有限公司新建项目。项目由2 个2.5 MWp 发电单元组成、总容量5 MWp，共安装285 Wp 单晶硅组件18 000 块，每30 个光伏组件组成一个光伏组件串，接入集中式逆变器，将光伏方阵输出的直流电压逆变后，接入附近变电站。

项目占地面积14.80 hm2，均为永久占地，占地类型主要为灌木林地和其他草地，其中光伏场区占地14.63hm2，开关站占地0.08hm2，进站道路占地0.09hm2。项目总挖方量1.41 万m3，总填方量为1.41 万m3，无借方，无弃方，建设范围内无拆迁及移民安置，项目于2020年8月进入施工准备，2020年12月底竣工，总工期5 个月。

2 项目区概况

项目区地貌类型为低山丘陵区，地势为东南、西北部高，中部低。项目区属半干旱、半湿润大陆性季风气候，年均气温6℃，年均降水量408 mm，主要集中在6～9月，约占年降水总量的75%，≥10℃活动积温为3 159℃，年均蒸发量2 118.4 mm，年均风速2.7 m/s，主导风向为西北风，最大冻土深度1.8m，无霜期125d。主要土壤类型为黄土质山地沙壤土，抗蚀性较弱，区内主要分布有沙棘、虎榛子、柠条等灌木及蒿类等草本植物，植被覆盖率约为30%。项目区属全国水土保持区划一级区北方土石山区，为水蚀风蚀交错区，土壤侵蚀强度为中度侵蚀；容许土壤流失量为1000t/km2·a，原地貌平均土壤侵蚀模数为2 600 t/km2·a。

3 项目组成及水土流失特点

3.1 项目组成

项目组成包括光伏场区、开关站和进站道路。光伏场区新建光伏支架、场内集电线路与施工生产区，光伏支架基础采用灌注桩与条形配重式两种形式，共配套40 个汇流箱及2 套箱逆变集中设备，场内集电线路采用直埋敷设，开挖宽度1 m、深度2 m，施工生产区位于场区内，包括施工设备仓库、材料设备仓库、设备组装场地、钢木加工厂、施工临时生活区等设施；开关站位于场区中部，属光伏电站的集控中心，其中配电装置区位于站区北侧，生活区位于南侧，道路出口设在西南侧，与站外道路连接，站内为水泥混凝土路面；新建进站道路150 m，路面宽4.0 m。

3.2 项目区水土流失特点

项目区水土流失以点状与线状分布为主、兼有水蚀与风蚀。点状侵蚀主要发生在建设光伏支架、汇流及变电设备基础、开关站和施工生产生活区；线状侵蚀主要分布在场外道路和集电线路区。施工期是产生水土流失的重点时段，场地平整、光伏支架基础开挖、进站道路修建、集电线路开挖等环节，均会扰动原地貌，损毁地表植被和土壤，造成严重水土流失。根据项目区水土流失特点划分为：光伏场区、开关站和进站道路等防治分区。

据测算，该光伏发电项目施工期，水力侵蚀模数为5 200～6 260 t/km2·a、年均新增侵蚀量537.72 t；风力侵蚀模数为1 800～2 200 t/km2·a、年均新增侵蚀量286.48 t；建设后期侵蚀模数逐渐降低，预计水力侵蚀模数为2 700 t/km2·a、年均新增侵蚀量252.84 t；风力侵蚀模数为1 000 t/km2·a、年均新增侵蚀量93.02 t。经过5年的自然恢复期，土壤侵蚀模数和年新增土壤侵蚀量显著降低，水土流失得到有效控制。

4 水土保持防治措施

根据工程实际情况，针对各防治分区的施工内容及水土流失特点，合理布设以工程、植物与临时措施相结合的水土保持防治措施，严格控制建设期工程场区内的扰动土地面积，重点加强水土保持和监测管理工作，施工结束后，要优先选择抗逆性强的乡土树种，及时对地表植被进行恢复。

4.1 工程措施

项目区表土资源稀缺，施工前，对占地范围内的部分地表进行表层耕植土的剥离。光伏场区电缆沟施工前表土剥离0.046 hm2，剥离厚度0.3 m，剥离量140 m3，堆存在汇流及变电设备基础周围及电缆沟一侧空地，施工结束后，将剥离的表土回覆至植被恢复区。

为了排除场内雨水，设计布设截排水沟580 m，分段排雨水至附近自然沟道，采用梯形断面，底宽0.4 m，深0.4 m，壁厚0.3 m，开挖土方435 m3，浆砌石量313 m3；进站道路两侧布设M7.5 浆砌石排水沟，长300 m，采用矩形断面，底宽0.4 m，深0.4 m，壁厚0.3 m，开挖土方242 m3，浆砌石187 m3。

施工结束后，对建设扰动的施工迹地及时进行清理，清除地表垃圾，进行坑洼回填，范围较窄的区域可采用人工平整。

4.2 植物措施

施工后期重视场区植被建设，设计采取人工种植方式，对除光伏支架基础、汇流及变电设备基础、排水沟之外的扰动区域及时进行绿化，面积4.96 hm2。由于光伏板支架距地面较近，为充分利用太阳光能，避免高大乔木、灌木遮挡，采用撒播草籽方式恢复植被，草种选择品质优良无芒雀麦和白羊草一级种，采用1∶1混合方式进行混播，播种密度80 kg/hm2，需撒播无芒雀麦和白羊草各198.40 kg，需草籽量各202.37 kg。

为提高植被建设成活率，乡土树种与草种为首选，其具有较强的固土护坡功能，根系发达、抗逆性强，对土壤气候条件有较强的适应性，病虫危害较轻，栽后易管理等特点；据调查，项目区适宜种植的主要乔木树种有杨树、落叶松、云杉、油松等；灌木树种有沙棘、虎榛子、柠条等；草类主要有无芒雀麦、披碱草和白羊草等。

4.3 临时防护措施

剥离的表土，经过人为扰动更加疏松，容易被水蚀和风蚀，所以要合理地集中堆放，在暂时堆存期间，为了防止发生侵蚀，应在四周设障隔离，堆土周围用编织袋装土护砌，顶部进行苫盖[2]。施工生产生活区利用场区内空地，施工前应平整场地、在其四周开挖临时土质排水沟，以排除生产和生活用水；施工结束后需及时拆除临建设施，清除地表杂物，进行土地整治，便于后期绿化。

5 结语

太阳能光伏发电场建设周期短，投资成本较低，发电形式便捷，在通信、交通、工业、农业等领域广泛应用。但是，在项目施工期，建设光伏支架基础、汇流及变电设备基础、开关站、道路工程挖填及集电线路沟槽开挖等施工活动会对地表扰动和破坏，特别是在降雨、大风等多重外营力的作用下，极易产生水土流失。因此，建设单位要优化施工工艺、落实水土保持监测制度，及时掌握建设期新增水土流失情况，按照各分区主体工程施工组织设计，优化水土流失防治措施，特别要重视对表土资源的保护与利用，施工后期，要及时对地表植被进行恢复，保护水土资源，改善项目区生态环境，实现光伏电场与生态建设协调发展。