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    山东莒南风电场水土流失特点及防治措施研究

    时间：2023-06-29 16:50:07来源：百花范文网本文已影响人

    刘景青，李 蔚，刘 真

    (1.涝坡水利服务中心，山东 莒南 276628；

    2.临沂市水文中心，山东 临沂 276037；
    3.日照市水利局，山东 日照 276800)

    随着经济社会的快速发展，电力需求正在不断扩大。目前我国超过60%的电力来自火力发电，火力发电过程中产生大量的污染物，不利于生态环境保护。随着“双碳”目标的提出，未来火力发电占比将不断减少，可再生清洁能源的开发和利用将越发重要。风能作为重要的可再生能源之一，加上我国风能储量丰富，其开发和利用是我国实现“双碳”目标的重要措施之一。然而，风电场建设过程中会造成严重的地表扰动和植被破坏，极易引发水土流失问题。此外，风电场水土流失规律还缺少深入的探索和研究，风电场水土流失防治措施还缺少科学的理论依据。因此，本研究以山东莒南风电场项目为例，分析风电场水土流失特点，探讨风电场水土流失防治措施体系，以期为我国同类地区风电场水土流失防治工作提供参考。

    1.1 项目概况及占地分析

    莒南风电场位于山东省临沂市莒南县涝坡镇凤山区域，项目区常年多风，风力资源蕴藏丰富。项目区属暖温带季风区半湿润过渡性气候区，年均气温12.4 ℃，冬季寒冷干燥、多北风和西北风，夏季炎热多雨、多南风和东南风，春季干燥多风、多东风和东南风，秋季少雨易旱、多西风和西南风。项目区的水源补给主要依靠大气降水，年均降水量840.7 mm，降水年内分配不均，汛期(6—9月)降水量约占全年降水量的75%，极易造成洪涝灾害，且降水年际变化大，历史上常有连涝连旱的情况。

    莒南风电场包括65台风机，总装机容量超过59.3 MW。风电场项目区主要由风力发电机组区、升压站区、输电线路区、场内道路区、临时施工用地区组成。风力发电机组区是风力发电机和发电塔所在的区域，包含了风力发电机及箱式变压器，通常一台风力发电机需要配备一台箱式变压器，同时由于风力发电机需要安装在距离地面近百米的高空，因此风力发电机旁会设置一个吊装场地；
    升压站区是风电场的控制中心，也是风电场管理人员的工作和生活场所，主要包含综合楼、配电楼、附属楼及辅助构筑物等；
    输电线路区是连接风力发电机和升压站的区域；
    场内道路区主要是连接各个建筑物和风力发电机的施工道路，包括进站道路、施工检修道路、施工临时道路等；
    临时施工用地区是在风电场施工过程中建成的生产区或生活区，会在施工完毕后进行设施拆除和地表复原。由表1可知，场内道路区和临时施工用地区是占地面积最大的两个区域，分别占项目区占地面积的44.24%和41.10%。

    表1 莒南风电场项目分区占地情况

    1.2 土石方开挖回填情况

    风电场建设过程中会产生大量的土石方，同时也会产生大量的废渣。由表2可知，大量的土石方开挖、回填工作主要发生在风力发电机组区和场内道路区，会对地表产生较大扰动。

    表2 莒南风电场土石方开挖回填及利用情况

    1.3 水土流失特点

    风电场的水土流失发生在风力发电机组区、场内道路区、输电线路区、临时施工用地区。风力发电机组区在施工准备期需要清除地表覆盖物和平整土地，导致大量土地裸露，易引起水土流失；
    施工期间建筑材料的堆置、土石方的挖填和运输、设备安装时的车辆作业都会造成水土流失。场内道路的使用贯穿整个施工过程及后续运营过程，且道路修建过程中需要路基清理、开挖、填筑等，严重破坏植被，都会引起场内道路区的水土流失。输电线路区塔架和输电线杆的铺设需要土石方的开挖回填、临时施工用地区建筑材料的堆放和运输造成地表土壤和植被的破坏，都会引起水土流失。

    风电场水土流失特点主要包括以下4点：

    (1)点状与线状侵蚀并存。风电场水土流失主要以点状和线状形式存在，点状侵蚀主要集中在风力发电机组区，包括风电机组基础部分、箱式变压器基础部分和临时吊装场地，这些区域的基础开挖会破坏地表土壤结构和植被，易形成风蚀源和水蚀源。此外，泵站、临时施工场地、弃土(渣)场也是点状侵蚀的主要存在区域。线状侵蚀主要集中在场内道路区，设备运输需要在道路上铺设红色玄武岩砾石，导致土壤基质受损、植被恢复困难。相关资料显示，目前莒南风电场水土流失较为严重，在遥感影像中已形成了比较清晰的侵蚀带。

    (2)受风力和水力侵蚀的共同作用。莒南风电场处于风能资源丰富的区域，当地气象数据显示，项目区年均风速达4～4.3 m/s，每年风力在7级以上的大风天气天数达60～65 d。在大风天气影响下，风电场施工过程中受到较大的风力影响，地表植被破坏、土石方裸露堆置都会引起严重的水土流失。此外，项目区汛期降水集中，易发生洪涝灾害，弃土(渣)场和坡面的风电设备安装易发生水力侵蚀。莒南风电场风力和水力侵蚀的发生时间比较有规律性，冬、春季以风力侵蚀为主，夏季以水力侵蚀为主。

    (3)植被破坏点多且面积广。风力发电机虽然占地面积较小，但每一个风力发电机需要由道路进行连接，以方便后期维护检修，导致植被破坏点多且破坏面积较大，也增加了植被恢复的难度。

    (4)水土流失主要发生在施工期间。目前，我国高度重视开发建设项目的生态环境影响，项目竣工后会有严格的环保验收环节，其中包括水土保持设施验收，因此项目竣工后基本不会发生较大的水土流失问题。然而，在风电场施工过程中，各种建设活动对地表土壤和植被的破坏比较严重，加上水土保持监管不到位，导致水土流失严重，同时施工期间也是水土流失防治的重点时段。

    2.1 工程措施

    风电场水土流失防治措施中的工程措施主要包括表土工程和排水工程。表土是长期形成的熟化土壤，具有较好的土壤肥力，可以为后续植被恢复提供充足的营养，因此表土剥离后的保护工作至关重要。莒南风电场位于风力较大的丘陵区，表土层较薄，应将施工之前和施工过程中剥离的表土集中保存，在施工结束后进行恢复。莒南风电场施工时间较长，横跨冬、春、夏3个季节，由于夏季雨水较多，因此做好排水工作十分重要。排水措施需要依据路基情况和地形地势进行设置，由于风电场的道路通常不是平直建设，而是沿着山脊进行布线，且建设路基时通常采用半挖半填的方式，因此对于一侧开挖另一侧填充的路基，应在挖方侧依据地形特征、施工情况，采用永久排水沟和临时排水沟相结合的方式修建排水设施；
    对于中间开挖两侧填充的路基，依据道路旁纵坡的深度、宽度、角度修建排水沟，若该路段处于地形平缓的区域，则可在取得相关专家意见后不修建排水沟。

    2.2 植物措施

    植物措施是风电场水土流失防治的重要手段。风力发电机组区是水土流失防治的重点区域，尤其是施工结束后在风力发电机组区会形成一个直径4～6 m的圆形混凝土基座，基座外均为裸露土壤，需要种植植被以防治水土流失。此外，升压站区、场内道路区也是实施植物措施的重点区域。场内道路区需要将剥离的表层腐殖土堆放在道路旁并妥善保存，施工结束后清理道路上的浮土进行腐殖土回填，再在腐殖土上种植植被。

    植物措施的实施主要包括4个方面：①做好“三禁”工作，即禁止随意扩宽风电场连接道路、禁止随意扩张点状施工项目、禁止随意堆放废土废渣，可以最大程度减少施工过程对地表和植被的破坏；
    ②采用自然恢复加人工种植的方式加速植被修复，在植被破坏较小的区域采取自然恢复的方式，在植被破坏严重的区域采取人工种植的方式；
    ③植物种类的选择要做到适应当地气候、土壤、地形等条件，尽量选择当地原有的树种和草种，选择抗风沙、抗寒且生长周期短、生长速度快、不需要精细管理的植物种类，可以保证植物的正常生长且避免外来物种入侵；
    ④依据不同项目分区的实际情况选择种植不同的植被类型，风力发电机组区选择种植抗风沙的多年生苜蓿、沙打旺等，升压站区以铺设草坪为主，同时种植抗寒、抗风沙的小型灌木和花卉，场内道路区种植沙棘、胡枝子等低矮灌木。

    2.3 临时措施

    风电场的土石方临时堆放区需要做好临时防护措施，主要包括在土石方堆放区附近设置挡土设施、铺设防尘网等，同时在堆放时间较长的土石方堆放区种植草坪。此外，临时施工用地区原土地利用类型为荒草地的区域，需要在施工结束后人工播撒草籽恢复为草地，原土地利用类型为耕地的区域需要在施工结束后恢复为原土地利用类型。

    随着未来能源结构的转型发展，风能作为可再生能源，其开发和利用的重要性将不断突显。然而，风电场一般位于自然环境恶劣、生态系统脆弱的地区，风电场建设带来的水土流失问题应引起高度重视。风电场水土流失防治是一项系统性的工作，应坚持因地制宜、因害设防的原则，针对项目区实际情况制定科学、合理、有效、全面的水土流失防治措施体系，提高风电场的运行安全性，在实现经济效益稳步增长的同时实现水土资源和自然环境的保护。

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