山东省太阳能光伏发电项目水土保持分析

2024-01-01李国会武佳枚

山东水利 2023年9期

李国会，武佳枚，赵莹

（1.山东省水利科学研究院，山东济南 250014；2.山东省水资源与水环境重点实验室，山东济南 250014）

太阳能作为安全可靠的清洁能源，近年来，在山东省能源结构调整中发挥了重要作用。目前，山东省太阳能光伏发电的类型主要有：盐光互补模式、渔光互补模式、绿光一体模式以及农光互补模式等。光伏发电具有良好的经济和生态效益，但光伏发电项目的建设改变了土地利用方式，对生态环境和水土保持功能产生了影响。

1 不同类型发电项目水土流失特点

盐光互补、渔光互补、绿光一体以及农光互补4 种不同类型的太阳能光伏发电项目均由光伏阵列区、集电线路区、升压站区、道路区4 个部分组成。

1.1 盐光互补模式

盐光互补是指充分利用临时分流区卤库滩涂，在不改变原有卤库制盐、卤虫养殖等功能的基础上，架设太阳能光伏板，实现“池中制盐、池上发电”的模式。

盐光互补光伏阵列虽然占地面积一般比较大，但布设在盐场蒸发池内，基础施工在水面以下进行，不会造成地表扰动，基本不产生水土流失。集电线路区呈线型分布，占地面积比较分散，占地类型主要为盐碱滩涂地，塔基和电缆沟的基础挖填以及铁塔组装架线等施工扰动，是该区域产生水土流失的主要因素。升压站虽然占地面积不大，但建设内容比较多，土石方挖填量大，扰动地表频繁，且盐光互补模式中升压站一般建在盐碱滩涂地，土壤盐渍化严重，植被稀少，生态比较脆弱，是产生水土流失的重点区域，也是治理的重点区域。道路区一般利用盐田已建成的网格状道路，拓宽后即可满足消防及运营检修的要求，一般不涉及大量的土方开挖，但施工过程中车辆反复的碾压会对地表造成严重扰动，是该区域产生水土流失的主要原因。

1.2 渔光互补模式

渔光互补是指在水产养殖集中且太阳能资源丰富的在河流、湖泊、水库、坑塘、滩涂等水域，采用“水上发电、水下养殖”，实现渔光相互交融的创新模式。

渔光互补光伏阵列占地面积大，但占地类型主要为水域，基础施工时无需放水，对地表不造成扰动，基本不产生水土流失。集电线路区塔基基坑一般采用人工明挖，铁塔安装采用分解组塔，线路一般采用架空线路与直埋电缆相结合的方式，线路架线采用张力架线法。因此，集电线路区的扰动区域一般比较分散，塔基和电缆沟的挖填以及铁塔组装架线等施工扰动是该区域产生水土流失的主要原因。升压站施工中根据设计标高对场地进行整平以满足项目区各建构筑物施工需求。施工过程中建筑物基础施工土石方挖填量大，施工扰动频繁，是产生水土流失的重点区域。施工期是水土流失产生的主要时段。道路区尽量利用养殖区已有的道路，新修建的道路主要采用机械和人工施工相结合的方式。道路区土石方挖填和路面碾压是该区域产生水土流失的主要因素。

1.3 绿光一体模式

绿光一体光伏发电模式是在太阳能资源禀赋优的荒山荒地、废旧矿场、废弃尾矿坝等区域，架设太阳能光伏板，结合生态环境整治进行光伏发电的模式。该模式既可以节省土地资源，又可以很好地修复生态环境，实现“生态+光伏”有机结合。

绿光一体模式中荒山光伏发电项目的光伏阵列基础一般采用钢管螺旋桩基础，在施工过程中土石方量较少，但为了施工方便，施工单位通常将光伏板区域的植被全部清除，加之地形起伏较大，在雨季冲刷严重，容易引起水土流失。废旧矿场和尾矿坝光伏发电项目的光伏阵列主要分布在回填区，由于回填区的植被覆盖率低、地表裸露大，在降雨集中的季节极易造成水土流失，且在回填区常存在高(陡)边坡，降雨后在重力作用下极易造成边坡崩塌或者滑坡，是水土流失的重点区域。集电线路区一般采用架空线路与直埋电缆相结合的方式，塔基基坑开挖，铁塔组装以及架线均会对地表产生扰动，造成水土流失。升压站需根据设计标高对场地进行整平，然后进行建筑物基础挖填，升压站建设土石方量大，施工扰动频繁，是产生水土流失的重点区域。荒山荒地、废旧矿场、废弃尾矿坝等区域的道路由于地形起伏大，修建道路土石方挖填量大，车辆的频繁碾压，加之道路修建在一定程度上破坏了区域原有的排水流路，降雨冲刷严重，容易造成水土流失。

1.4 农光互补模式

农光互补光伏发电也称光伏农业，是利用太阳能光伏发电与高科技大棚（包括农业种植大棚和养殖大棚）有机结合，在大棚的部分或者全部向阳面铺设光伏发电装置，从而实现发电种植两不误的一种模式。

农光互补光伏阵列及种植区多为耕地，光伏阵列下方为大棚，光伏板基础主要为预应力钢筋混凝土管桩，土石方开挖回填量较少，水土流失的主要影响因素为基础施工和光伏板组装产生的地表扰动。集电线路大部分布置在光伏阵列及种植区内部，集电线路区塔基基坑开挖，铁塔组装以及架线均会对地表产生不同程度的扰动，造成水土流失。升压站内主要是基础挖填以及施工扰动产生的水土流失。道路区尽量优先利用田间已有道路，新建部分场内道路以及对路面的碾压是水土流失的主要影响因素。

2 水土保持措施设计

2.1 盐光互补模式设计

盐光互补光伏发电的光伏阵列区分布在蒸发池上，基础施工在水面以下进行，不会对地表产生扰动，基本不产生水土流失，因此本区域无需布设水土保持措施。集电线路区施工前首先要对施工范围内的表土进行剥离并单独堆放，及时采取临时拦挡和覆盖措施，待施工完成后回填表土，土地整治后进行复耕或复植。植物措施一般采取撒播草籽的方式，草籽要选择本地耐盐碱的草种如碱蓬，以保证植物成活率。施工过程中还要注意对开挖的临时堆土进行采取覆盖和拦挡措施，以防止水土流失的产生。升压站开工前首先进行表土剥离，并在站内空旷区域单独堆放，做好临时覆盖和拦挡措施。施工过程中，对临时堆土以及绿化区域的裸露地表要及时进行临时苫盖，做好站内排水措施。施工结束后，对站内可绿化区域进行景观绿化，可铺设草坪并栽植乔灌木点缀。由于盐碱滩涂地土壤盐渍化严重，站内绿化需外购种植土回填，并实施排盐措施，绿化植物要尽量选择耐盐碱的种类，以保证植物成活率。此外，后期应注意植物养护。道路区要注意对边坡的拦挡和防护，可以考虑对常水位以上的道路边坡采取生态袋内装填种植土进行生态绿化，草籽选择耐盐碱的本土草种。

2.2 渔光互补模式设计

渔光互补光伏发电的光伏阵列主要分布在水域，基础施工在水面以下，对地表几乎不造成扰动，基本不产生水土流失。因此，该区域可不考虑水土保持措施。集电线路区的水土流失主要集中在塔基和电缆沟挖填以及铁塔组装场地和牵张场等地表扰动区域。施工前首先进行表土剥离，单独集中堆放，做好表土和基础开挖土石方的临时拦挡和覆盖措施。施工结束后进行表土回填，土地整治后恢复植被。升压站施工前首先根据占地类型做好表土剥离和存放。施工过程中对站内临时堆土以及绿化区域的裸露地表要做好临时覆盖，注意站内排水措施；施工结束后进行表土回填，土地整治后对站内进行景观绿化美化。新修道路区在施工前首先进行表土剥离，施工过程中做好临时排水及临时覆盖等措施，施工结束后对道路路基及边坡回填表土并进行撒播种草。

2.3 绿光一体模式设计

对于分布在荒山荒坡地的光伏阵列区，施工前首先对占用的林地、草地等区域进行表土剥离，单独集中堆放，对临时堆放的表土和基础挖方分别做好临时拦挡和临时覆盖措施。根据光伏阵列区的地形条件及排水流向在场地上方设置截水沟，在光伏板间沿等高线方向设置横向排水沟，在光伏阵列单元间布设纵向排水沟，并在排水沟末端布置沉沙池，以减少水土流失。施工结束后要回填表土、撒播种草，以达到荒山治理的目的。对于分布在回填区的光伏阵列区：首先要进行土地平整治理，既有利于光伏发电项目的建设质量，又可以减少因场地凹凸不平导致的冲沟及水土流失；其次要布设截排水沟、急流槽等用以疏导、排泄地表径流。采矿回填区内存在许多高（陡）边坡，要注意进行边坡治理。为了减少降水对地表的冲蚀，可以再在光伏板流水边缘的下方撒铺碎石。施工结束后进行土壤改良或者采取客土措施回填表土，以达到土地适宜种植的效果，之后进行绿化或者耕作。集电线路区施工前进行表土剥离，单独集中堆放，并对表土和基础开挖的土方分别做好临时拦挡和临时覆盖措施。施工结束后回填表土，恢复植被。对于荒山荒坡地的升压站，开工前要做好表土剥离与存放，根据永临结合的原则，做好站内排水，如果升压站存在高边坡，应加强边坡防护，建筑物完成后进行升压站内景观绿化。对于矿区回填区的升压站，在进行景观绿化前要先进行土壤改良或客土回填表土，做好站内排水。绿光一体模式新修道路较多，要根据地形和排水条件，布设路边排水沟，在道路排水沟的尽头布设沉沙池，在道路边坡和两侧撒播种草，对施工过程中的裸露地表以及边坡做好临时拦挡和覆盖。

2.4 农光互补模式设计

农光互补光伏阵列区占地多为耕地，施工前要先剥离表土，并采取临时拦挡和临时覆盖等防护措施。在光伏阵列周边布设排水沟和沉沙池，施工结束后回填表土，复耕，因为占用的耕地，所以不需要布设植物措施。集电线路区施工前首先对占用的耕地、林地、园地、草地等区域进行表土剥离，施工中要做好对堆土的临时拦挡和临时覆盖，施工结束后回填表土，土地整治后恢复植被。升压站施工前做好表土剥离和存放，施工中根据永临结合的原则布设站内排水，建筑物建完后在绿化区域回填表土，土地整治后进行绿化美化。农光互补模式的道路首先考虑利用田间已有道路，新修道路首先要剥离表土并做好临时防护，道路一侧布设排水沟，施工中对路面和边坡采取临时覆盖措施，施工完成后回填表土，做好道路两侧和边坡的绿化。