黑龙江山区风电场工程水土流失特点及防治措施

史彦林，贾洪纪，张 利，单洪伟，严尔梅，鞠 伟，周 宁

(黑龙江省水土保持科学研究所，黑龙江 宾县 150400)

由于常规能源开发利用对环境的严重污染及其引发的生态问题，加上频繁爆发的能源危机，使得众多国家都在积极发展新型能源，以满足日益增长的能源需求，同时改善生态环境[1]。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到各国的重视，我国的风力资源丰富，可开发利用的陆地风能储量为2.5亿 k W[2]，具有规模化开发条件，发展前景广阔。截至 2009年年底，我国风电装机容量达 2268万k W，并以每年翻倍的速度迅速增长。风能的利用对改善区域经济状况、发展国民经济具有重要意义，但与此同时，在风电场建设过程中，风机及箱变基础开挖、吊装场地平整、运输道路挖填施工、电缆敷设、临时堆土等，都会不可避免地扰动原地貌、损坏植被，加剧或诱发水土流失。笔者结合风电场工程水土保持方案编制和验收技术评估工作实践，以黑龙江省10个已建山区风电场为例，探讨黑龙江省山区风电场工程水土流失特点及防治措施。

1 风电场工程建设及其水土流失特点

1.1 植被破坏点多面广、恢复难度大

山区风电场占地主要以林地和草地为主，尽管每个风电机组基础施工破坏植被的面积不大，但一座风电场一般有风机33台或 58台，甚至更多，且风机间通过道路系统连接，道路系统施工也会造成植被的破坏，因此风电场的植被破坏呈现出点多面广的特征。经调查统计，富锦乌尔古力山、伊春大白山等10个风电场总占地面积 458.01hm2，其中林地、草地面积346.53hm2。黑龙江省山区风电场工程多处于东北黑土区范围内，土壤以黑土为主，但是山区风电场建设区域一般海拔相对较高，土壤贫瘠，表土层薄，厚度只有10～20cm，若在施工过程中不注重表土保护，则后期植被恢复难度较大。

1.2 施工作业面分散、扰动强度差异显著

风电场施工作业面分散，各区域水土流失强度差异较大。采用类比分析的方法，对风电场各建设区域的土壤侵蚀状况进行预测，结果为:黑龙江省的10个山区风电场水土流失总量为30217 t，其中运输道路区扰动面积最大，土壤侵蚀强度和流失量也最大，流失量占总流失量的 53%，风电机组区流失量占总流失量的 20%，输电线路区占总流失量的 24%，施工生产生活区和升压站区水土流失轻微，流失量分别占总流失量的 2%和1%。

在调查的10个风电场中，运输道路区水土流失量占总流失量比例的最小值为34%(尚志平顶山风电场)，最大值为82%(桦南长寿山风电场)，平均值为53%，见表1。运输道路一般宽 8～10m，后期多改为永久性检修道路，由于施工时间短，产生水土流失的主要环节为路基土石方挖填环节，因此应将此环节作为水土流失防治的重点，并有针对性地布设防治措施。

表1 运输道路区水土流失量

1.3 建设周期短

风电场的建设周期一般为8～12个月，土建期为6个月左右，相对于煤矿、铁矿、火电、公路等其他开发建设项目建设周期较短。在风电场工程建设期内因施工建设活动等干扰会造成水土资源的破坏和损失及土地生产力的下降;在自然恢复期，松散裸露面逐渐稳定，植被自然恢复，地表抗蚀抗冲能力逐渐增强，水土流失逐渐减弱。因此，水土流失的重点时段为施工建设期。

1.4 风力、水力侵蚀共存

经调查统计，富锦乌尔古力山、伊春大白山等10个风电场多年平均风速在3.5m/s以上，年有效风速时数在 6000h以上。在春秋季，工程建设形成大面积裸露面和临时堆土，在频繁而强劲的大风作用下将造成扬尘，产生水土流失;在雨季，降水形成地表径流，冲刷裸露坡面或临时堆土，也将形成水土流失，特别是弃渣及清理的表土，若防护不当则极易随着地表径流而流失。

1.5 点、线、面侵蚀并存

风电场工程建设水土流失具有点、线、面侵蚀并存的特点。点状侵蚀集中于风电机组区，风电机组、箱式变电站基础开挖、回填，将扰动原地貌，破坏地表植被，改变土层结构;吊装场地碾压、占用土地资源，均产生水土流失，特别是临时土石方的堆放，为水土流失提供了物源。面状侵蚀集中于施工生产生活区、升压站区，机械碾压、施工材料堆放等均扰动原地貌、损坏地表植被。线状侵蚀则发生于运输道路和输电线路区，山区风电场运输道路线路较长，地形起伏大，需要采取削高填低的土方开挖和填筑措施，这些施工活动会扰动原地貌，破坏地表植被，造成水土流失。

2 水土流失防治分区及防治措施

根据主体工程布局、施工布置及时序，结合项目区地形地貌、水土流失特点，将黑龙江省山区风电场工程划分为风电机组区、输电线路区、升压站区、运输道路区和施工生产生活区 5个水土流失防治分区，将运输道路区和各区域临时堆土场作为防治的重点。根据水土流失防治分区、水土流失预测结果等，将水土保持工程措施、植物措施、临时措施有机结合，因地制宜地采取拦挡、护坡、排水、土地整治、绿化等各项水土流失防治措施，形成点、线、面结合的水土保持措施防治体系，实现良好的水土保持防治效果。水土流失防治措施体系见表 2。

表2 风电场工程水土流失防治措施体系

2.1 风电机组区

(1)工程措施。在施工前清理场地表面杂物后，对风电机组基础占地范围内的表土进行剥离，堆放于吊装场地，待施工结束后用于植被恢复。

(2)植物措施。土建结束后，需对临时用地进行全面整治，回覆剥离的表层土，恢复原地类。风电机组区的植被恢复应以种草为主，也可适当栽植灌木，可选择耐寒耐旱、容易适应贫瘠土壤的草木樨、羊草、野牛草，紫穗槐、丁香、胡枝子等。

(3)临时措施。剥离的表土和回填土方，集中堆放于吊装场地，在堆土场四周设置装土草袋防护围堰，表面用苫布防护，防止水土流失。

(4)基础余土余渣处置。风电机组基础施工时，由于混凝土占据基坑，故而基坑回填后会产生一定量的余土，每个风机区约300m3，若单独设弃渣场堆放余土，则不仅增加资金投入，而且会产生更大的水土流失，因此建议把基础开挖回填剩余弃方平整至吊装场地，或调运至运输道路区合理利用。

2.2 输电线路区

输电线路区土石方挖填基本平衡，扰动地表面积不大但较分散。在输电线路塔架、混凝土线杆埋设、电缆沟挖填施工过程中，应对挖方临时堆土表面用苫布进行防护，并在土堆的坡角处用装土草袋进行拦挡防护。在输电线路区塔架架设完成后，翻松表土层恢复原有地表状态，在临时占地为林地、草地的区域栽植灌草进行防护，耕地区域经全面整地后恢复耕地。

2.3 升压站区

(1)工程措施。施工前剥离表土并集中堆放。在升压站围墙外坡面设截水沟，以防止外部的雨水流入站区内。站内雨水经集水井收集后，利用主干道路排水沟或排水管排至站外，排水沟可采用浆砌片石衬砌或混凝土抹面。

(2)植物措施。升压站建成后站内道路及广场要全部硬化，以防止裸露空地水土流失。建设过程中所形成的裸露地及道路管线架设等工程区需进行绿化，站内绿化以保持水土、增加林草覆盖为原则，灌、草相结合，花、形、色兼备，以营造出生动活泼的观赏空间及视觉效果。

(3)临时措施。升压站一般建在地势平坦地段，土石方挖填基本平衡。在基础开挖前剥离的表土应集中堆放于升压站内一角，待升压站施工结束回覆表土进行站区绿化。在表土堆放区的周围用装土草袋筑坎进行临时拦挡，为防止大风扬尘，表面还需用苫布进行防护。

2.4 运输道路区

(1)工程措施。施工前剥离表土并集中堆放。在运输道路路基两侧设土质截排水沟，可根据汇流面积确定排水沟断面尺寸。沿道路走向在低洼处和填、挖方量较大的路段设急流槽，急流槽下方设消力池，消力池接排水沟。这样布设有利于雨水沿自然坡度排到道路两侧的沟道中，避免雨水对路基及边坡产生冲刷。

(2)植物措施。在路基两侧营造乔木防护林带，可选择小叶杨、樟子松等。在地形起伏较大的地段，由于开挖土石方量较大，会形成路堑、路基边坡，故而可采用灌草结合的方式进行防护，灌木可选择紫穗槐、胡枝子、沙棘等，草本可选择野牛草等。

(3)临时措施。将剥离的表土集中堆放，在堆土场四周设置填装土草袋防护围堰，表面用苫布进行防护，防止流失。

2.5 施工生产生活区

(1)工程措施。使用前先对施工生产生活区进行表土清理，待施工结束回覆表土，用于植被恢复。

(2)植物措施。整治后在原占地类型为荒草地、林地的区域栽植乔灌草以恢复植被。本着适地适树的原则选择乔、灌、草种，乔木可选用小叶杨、樟子松、落叶松等，株行距1.5m×1.5m;灌木选用紫穗槐、胡枝子，株行距0.5m×0.5m;草本选用羊草、野牛草等。对原占地类型为耕地的经全面整地后恢复耕地。

(3)临时措施。施工建设期，在施工生产生活区周围设计临时土质排水沟，减少因降雨径流对场地的冲刷，在排水沟末端设沉沙池。

3 结 论

黑龙江省山区风电场工程建设周期短、扰动强度差异显著、植被破坏点多面广、植被恢复难度大，具有点线面侵蚀并存、风蚀与水蚀共存的水土流失特点，其中产生水土流失的主要区域是运输道路区，是水土流失防治和监测的重点部位。施工中，将风电机组基础开挖回填的剩余土方平整于吊装场地，或调运至运输道路区，用于路基边坡护坡;不设永久弃渣场、减少征地，既可有效防止因弃渣堆放破坏植被，减少水土流失，又可节约建设资金。黑龙江省山区风电场工程建设区域表土层薄，土壤贫瘠，施工过程中充分注重表土保护是恢复植被的关键。

[1]杨丹青，张峰，武文一.风电场工程项目水土保持措施配置研究[J].水土保持通报，2008，28(4):116-120.

[2]施鹏飞.从世界发展趋势展望我国风力发电前景[J].中国电力，2007，36(9):54-62.