王 莉,尚佰曉,張 輝,王宇飛,張 爽
(1.鐵嶺市水土保持技術服務部,遼寧鐵嶺 112000;2.鐵嶺市環(huán)境保護科學研究院,遼寧鐵嶺 112000)
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,風能已經(jīng)成為世界上開發(fā)利用最快的可再生資源之一[1]。風力發(fā)電項目在建設過程中,將進行基礎開挖、道路及吊裝場地修建、輸電線路敷設等施工活動,破壞地表,極易造成水土流失。鐵嶺市以低山丘陵地貌為主,風能資源豐富,2006年至今已建設25個風力發(fā)電項目,風電建設項目主要分布在昌圖縣、調兵山市、鐵嶺縣和開原市,涉及水土流失防治責任范圍1 332.5 hm2。根據(jù)鐵嶺市風力發(fā)電發(fā)展規(guī)劃,未來5年內,風力發(fā)電項目的數(shù)量會迅速增加,由此造成的水土流失面積將呈上升趨勢,生態(tài)環(huán)境面臨著巨大壓力。為減少水土流失和保護生態(tài)環(huán)境,除了要加強風電項目水土保持的監(jiān)督管理外,還要在建設過程中加強水土保持監(jiān)測,準確掌握風電場內水土流失狀況,為項目區(qū)水土保持工作的開展提供數(shù)據(jù)支持。
為準確掌握和實時監(jiān)控風電場水土流失情況和水土保持措施實施情況,科學評價水土流失防治效益,2006年至今,鐵嶺市85%以上的風電項目已經(jīng)落實了水土保持監(jiān)測工作,并有8個項目通過了水土保持設施專項驗收。
鐵嶺風電項目同時具有線狀和點狀工程的建設特點,場內水蝕、風蝕和凍融侵蝕并存。因此,風電項目建設對水土保持監(jiān)測的要求更為嚴格,在實際開展水土保持監(jiān)測工作中需要注意和考慮的問題諸多,必須因地、因時而宜,合理選擇監(jiān)測指標,科學布設監(jiān)測點位,綜合使用各類監(jiān)測方法,才能取得準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。但從監(jiān)測效果來看,目前已開展監(jiān)測工作的風電場均難以按照水土保持法及水土保持監(jiān)測技術規(guī)程的要求,開展水土保持監(jiān)測工作。在開展風電項目水土保持監(jiān)測時,監(jiān)測方法單一、可操作性差;只重視施工期監(jiān)測,忽略了施工準備期水土流失背景值監(jiān)測及生態(tài)恢復期水保措施防治效果監(jiān)測;監(jiān)測中往往把重點放在坡面及臨時棄土的水蝕和風蝕上,忽視了道路路面及吊裝場地作業(yè)面的水蝕和風蝕,另外還忽視了對凍融侵蝕的監(jiān)測。
造成該現(xiàn)狀的主要原因是:建設單位在項目施工過程中缺少有效的監(jiān)督管理,水土保持監(jiān)測意識淡薄,難以重視水土保持監(jiān)測工作;開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測尚處于起步階段,水土保持監(jiān)測單位缺少先進的監(jiān)測設備,部分監(jiān)測人員缺少水土保持監(jiān)測的專業(yè)知識;監(jiān)測單位在開展水土保持監(jiān)測過程中缺少有效的監(jiān)督管理,通常都無法高標準地完成監(jiān)測任務,監(jiān)測成果也不能達到預期的質量。
近年來,鐵嶺市風電項目水土保持監(jiān)測工作開展得比較順利,正步入正規(guī)化、規(guī)范化軌道。然而,由于開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測工作起步較晚,社會對其重要性及必要性認識還不夠,監(jiān)測技術也不完善,導致風電項目水土保持監(jiān)測體系還存在諸多問題。
我國水土保持監(jiān)測事業(yè)起始于20世紀30年代,但開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測起步較晚[2],社會對其重要性及必要性認識不足,尤其是項目建設單位,只注重水保方案的審批,目的是為了項目能順利通過各個職能部門的審查,盡快開展建設工作,而對水土保持監(jiān)測工作認識較淺。很多風電項目的建設單位認為在施工過程中,只要在水土保持監(jiān)理人員和環(huán)境監(jiān)理人員的監(jiān)督指導下,按照項目水土保持方案落實各項措施,就能滿足水土保持的相關要求,水土保持監(jiān)測工作沒有必要實施。一些建設單位只有在水土保持監(jiān)督部門的督促下,到工程建設中后期才開始監(jiān)測工作。
風電項目建設單位之所以對水土保持監(jiān)測工作認識較淺,主要是他們沒有了解水土保持監(jiān)測的兩個重要目的:一是風電項目水土保持監(jiān)測可以對施工過程中風電場內的水土流失進行實時監(jiān)測和監(jiān)控,了解水土保持方案的實施情況,掌握風電場施工過程中水土流失的發(fā)生時段和強度等,并及時采取相應的防護措施,最大限度地減少水土流失;二是對風電場項目施工過程實施水土保持監(jiān)測,可以對項目水土保持方案擬定的防治措施進行實地檢驗,完善防治措施。
目前遼寧省的監(jiān)測單位和持有水土保持監(jiān)測上崗證的人員相對較多,但各監(jiān)測單位中既具有扎實的專業(yè)基礎知識,又具有豐富的水土保持監(jiān)測實踐經(jīng)驗的人員卻極少,無法滿足全省開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測工作的需求。鐵嶺地區(qū)的風電項目建設特點及施工場地復雜多樣,場內監(jiān)測點多分布在人工開挖或填筑形成的高陡邊坡上,監(jiān)測點分散,監(jiān)測難度大,對監(jiān)測人員的技術水平要求高,而現(xiàn)有的監(jiān)測人員很難滿足風電項目開展水土保持監(jiān)測工作的需要,要想做好監(jiān)測工作就更加困難。
鐵嶺市位于遼寧省最北部,年平均降水量約700 mm,雨量集中,年平均氣溫6.3℃,年平均風速4.5 m/s。鐵嶺地區(qū)風電項目多位于低山丘陵區(qū),受氣候及地貌的影響,風電場內水蝕多發(fā)生在7—9月,風蝕集中在5—11月,而凍融侵蝕主要發(fā)生在冬末春初。在風電項目水土保持監(jiān)測過程中,由于監(jiān)測人員的專業(yè)知識、業(yè)務素質及監(jiān)測技術水平相對較低,加之缺乏先進的監(jiān)測設備,監(jiān)測設施不完善等,導致監(jiān)測人員不能采用適宜的監(jiān)測方法并合理布設點位,往往忽視了對道路路面、吊裝場地作業(yè)面在車輛來回碾壓下造成的嚴重風蝕及雨季造成水蝕的監(jiān)測,同時忽略了對風電場內人為擾動形成的高陡邊坡凍融侵蝕監(jiān)測,從而無法獲得風電場準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
與傳統(tǒng)意義上的水土保持監(jiān)測相比,風電項目水土保持監(jiān)測的技術還不成熟。常用的水土保持監(jiān)測方法有徑流小區(qū)法、測釬法、簡易坡面量測法等[3]。然而,在建設過程中,風電項目存在基礎開挖回填量大、施工期短等特點,地貌變化迅速,有時無法布設小區(qū)觀測設施。測釬法和簡易坡面量測法人工測量誤差大,且多數(shù)測量場地受人為的強烈干擾,基本上無法形成尺度相同、標準一致的連續(xù)測量數(shù)據(jù)系列,對統(tǒng)計分析土壤侵蝕量和土壤侵蝕強度有重要影響。風電項目建設周期短,建設過程中各種工序交織進行,人為開挖、堆填現(xiàn)象頻繁,對水土保持監(jiān)測設施的干擾比較嚴重,給水土保持監(jiān)測點位的布設及監(jiān)測頻率設置增加了難度。如何布設水土保持監(jiān)測點位,選擇什么樣的監(jiān)測頻率采用何種監(jiān)測方法來保證監(jiān)測精度,這是最為困擾風電項目水土保持監(jiān)測工作的問題,也是監(jiān)測技術上的一個難點。
另外,在風電項目建設中,風電場內因人工開挖或填筑而形成許多不同高度和坡度的土質、巖質及巖土混合質松散邊坡。鐵嶺風電場內邊坡在冰雪消融過程中會造成相對嚴重的凍融侵蝕,在重力作用下整塊土體及巖石會產(chǎn)生滑動。凍脹引起坡肩處的裂隙加大、增多,影響整塊土體的穩(wěn)定性,對坡面雨季發(fā)生滑坡、坍塌等造成影響。但是對于開發(fā)建設項目凍融侵蝕的監(jiān)測目前尚無既準確又方便操作的技術或方法,加之低山丘陵區(qū)風電項目各監(jiān)測點位分散,冰雪天氣現(xiàn)場巡視、監(jiān)測困難,凍融侵蝕監(jiān)測往往被忽視。凍融侵蝕作為北方地區(qū)開發(fā)建設項目建設過程中侵蝕類型的一種,也應該作為監(jiān)測的重點內容之一,除采取現(xiàn)場巡視調查監(jiān)測掌握相關數(shù)據(jù)外,還應該積極采用先進的監(jiān)測技術,如全站儀測量、三維激光掃描測量法等,同時探索更為方便實用的監(jiān)測技術或設備,以全面、準確地指導開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測工作。
建設單位一般不會主動開展水土保持監(jiān)測工作,大多是在水土保持監(jiān)督管理部門的督促下或者為了應付驗收工作而開展監(jiān)測工作。而實際上,多數(shù)風電項目在施工前期造成的水土流失更嚴重,特別是在集中進行場內“五通一平”施工階段,機械化程度高,施工速度快,采、挖、填、棄、平等工序往往集中在短時期內進行,對原地貌的擾動強度大,水土保持設施破壞嚴重,水土流失強度在短時期內成倍增加;在施工后期開展水土保持監(jiān)測,只能對水土保持措施及其防治效果進行監(jiān)測,對于其前期、中期造成的水土流失情況根本無法監(jiān)測,也說不清楚。因此,對項目缺乏全過程的有效監(jiān)測,是造成所取得的監(jiān)測數(shù)據(jù)不能動態(tài)反映全過程水土流失真實情況的原因所在。
針對其他行業(yè)對水土保持監(jiān)測工作了解甚少的現(xiàn)狀,積極宣傳開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測的重要性和必要性,印制宣傳材料,發(fā)給建設單位。水行政主管部門在方案審查和審批時,明確提出工程施工前要落實好水土保持監(jiān)測、監(jiān)理工作,并聯(lián)合當?shù)厮1O(jiān)督部門及時檢查督促,使建設單位在工程開工前認真落實水土保持監(jiān)測工作。
水土保持監(jiān)測是一項技術性很強的工作,需要對監(jiān)測人員進行長期的技術培訓,不斷擴大監(jiān)測隊伍,提高監(jiān)測人員素質。一方面,監(jiān)測人員需要經(jīng)過專門的技術培訓,取得水利部頒發(fā)的水土保持監(jiān)測人員上崗證書,實行持證上崗;另一方面,持證上崗人員也要經(jīng)常參加研討班和交流會,吸取別人的監(jiān)測經(jīng)驗、方法、技術和手段,逐步提高監(jiān)測成果的準確性與可靠性。同時監(jiān)測人員要在監(jiān)測工作實踐中不斷探索和總結,摸索適合各行業(yè)、各地區(qū)的開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測方法,尤其是探索北方地區(qū)開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測工作中易被忽視的凍融侵蝕監(jiān)測技術,提高開發(fā)建設項目水土保持監(jiān)測的技術水平。
目前風電項目水土保持監(jiān)測中使用的一些監(jiān)測方法、手段比較落后,工作效率低,加之水土保持監(jiān)測野外工作量大,周期長,不能滿足快速監(jiān)測的需要,更不能適應水土保持監(jiān)測自動化的發(fā)展趨勢,所以必須積極探索開發(fā)“簡易、實用、快速、準確”的監(jiān)測技術與儀器。從目前的監(jiān)測實踐看,測釬法較適用于臨時堆土坡面流失量監(jiān)測,而徑流場卻不容易實現(xiàn),可以嘗試制作移動式鐵皮徑流小區(qū);手持式GPS測量是一種適用于面積監(jiān)測的方法,但其精度低,需要獲得相對準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)時,該方法需要慎重使用。在風電項目建設過程中,造成土壤侵蝕的因素復雜多樣,監(jiān)測時可采用多種監(jiān)測方法配合使用的形式,以取得相對準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。對于已建、在建項目必須重視調查監(jiān)測方法,查閱相關文字資料及影像資料等,或者根據(jù)氣象資料,采用人工模擬試驗法盡可能準確地獲取項目區(qū)水土流失情況。
在對風電項目進行水土保持監(jiān)測過程中,要通過不斷探討和總結,找到既符合規(guī)范要求又能滿足監(jiān)測結果需要的技術方法,才能應對監(jiān)測工作的突發(fā)性和易變性,提升水土保持監(jiān)測的水平。
鐵嶺市水土保持監(jiān)督管理部門在檢查中發(fā)現(xiàn),很多風力發(fā)電建設項目在施工準備階段,大量擾動地表、破壞植被,造成了較為嚴重的水土流失,而多數(shù)建設單位在此階段并不落實水土保持監(jiān)測工作。因此,水土保持監(jiān)督管理部門應將水土保持監(jiān)測工作作為檢查的一項重要內容,讓建設單位必須在項目前期就開展水土保持監(jiān)測工作,以提高監(jiān)測效果。在項目竣工驗收時,水行政主管部門要把水土保持監(jiān)測作為驗收的一個重要條件,否則不予驗收,以切實提高水土保持監(jiān)測率。
根據(jù)水利部《關于劃分國家級水土流失重點防治區(qū)的公告》及《遼寧省人民政府關于確定水土流失重點防治區(qū)的公告》,鐵嶺市風力發(fā)電項目均位于國家級水土流失重點治理區(qū)及遼寧省水土流失重點監(jiān)督區(qū)。隨著鐵嶺市風電項目的不斷增加,加強風電項目水土保持監(jiān)測工作非常必要。鐵嶺市風電場場區(qū)地形復雜,侵蝕類型多樣,水土保持監(jiān)測工作開展困難,場區(qū)監(jiān)測尚存在諸多問題。因此,還需培養(yǎng)一批既懂得專業(yè)知識又具備豐富監(jiān)測經(jīng)驗的人才,提高水土保持監(jiān)測隊伍的整體素質;采用合理的監(jiān)測技術方法,監(jiān)測冰凍期風電場擾動區(qū)的凍融侵蝕,提高水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和準確性;水土保持監(jiān)督管理部門必須加強對建設單位的監(jiān)督檢查,指導風電場建設單位認真落實水土保持監(jiān)測工作。通過水土保持監(jiān)測及時掌握風電項目建設生產(chǎn)過程中的水土流失,向建設單位提出存在的問題和建議并及時采取措施,使水土流失降低到最小程度。
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