山地風(fēng)電場水土流失特點及防治對策

孫 凱

（上海申能新能源投資有限公司，上海200000）

風(fēng)力發(fā)電作為一種利用可再生能源進行發(fā)電的方式，安全環(huán)保，且經(jīng)過多年的發(fā)展技術(shù)也愈來愈成熟，是現(xiàn)今世界上公認(rèn)的最為清潔的發(fā)電方式之一。近幾年，我國風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模越來越大，到2020年底，風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機容量將達到2.1億千瓦以上，其中海上風(fēng)電并網(wǎng)裝機容量達到500萬千瓦以上；風(fēng)電年發(fā)電量將達到4200億千瓦時，約占全國總發(fā)電量的6%。由于山地海拔高，山地的風(fēng)能資源非常好，因此山地風(fēng)力發(fā)電廠的發(fā)電機組一般安裝在山地的頂端與山脊上。在進行山地風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)過程中，由于山地風(fēng)力發(fā)電場都是建設(shè)在少有人居住的山地，因此在建設(shè)之前需要在山地中修筑道路及建設(shè)最基本的保障工程，在這個過程中不可避免地會對山地的生態(tài)造成破壞，受到夏季的雨水沖刷后會出現(xiàn)水土流失的情況，對山地原有的生態(tài)也將造成破壞?，F(xiàn)今如何采取有效的措施來預(yù)防山地水土流失情況的發(fā)生成為了我們首要的研究任務(wù)。

1 概述

1.1 項目背景

新能源的開發(fā)與利用是國家能源建設(shè)與社會可持續(xù)發(fā)展的需要，也是保護我國生態(tài)環(huán)境最為重要的一項能源工程。風(fēng)力發(fā)電通過將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，利用風(fēng)能這種清潔能源進行發(fā)電，能夠為國家的經(jīng)濟發(fā)展有效降低發(fā)電成本。采用風(fēng)能發(fā)電必將成為我國電力生產(chǎn)中不可或缺的部分。山西省的煤炭等一次性礦石資源雖然總儲量非常豐富，火力發(fā)電場總裝機量也非常大，依靠燃燒煤炭等化石燃料為全國提供了相當(dāng)多的電力，但是由于多年對煤炭的開采、燃燒，使得山西省的生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞。黨的十八大以來，山西省為落實國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，不斷地進行經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，開始大幅度地減少煤炭等資源的開采，且關(guān)閉了許多火力發(fā)電場，但是為了保證山西原有的發(fā)電量，使得風(fēng)力發(fā)電發(fā)展更為迅速。根據(jù)統(tǒng)計，山西省內(nèi)現(xiàn)在有19個風(fēng)力發(fā)電場（已建包括在建），總的裝機規(guī)模已達到240萬千瓦，年發(fā)電量達到46.5億千瓦時，相應(yīng)的需要防治的山地水土流失面積也十分大（1390公頃），風(fēng)力發(fā)電場工程占地達到1000公頃，土石添挖總量790萬方。雖然風(fēng)能資源發(fā)電為清潔能源發(fā)電，但是在風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)過程中，巨大的風(fēng)機平臺的運輸過程及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)都會對山地原有的地貌環(huán)境造成破壞，造成人為的水土流失。

1.2 風(fēng)力發(fā)電及水土保持發(fā)展現(xiàn)狀

由于我國自從改革開放以來，社會發(fā)展十分快速，人民生活的水平不斷提高，相應(yīng)的用電量的需求也越來越大。單單依靠傳統(tǒng)的火力發(fā)電方式對環(huán)境的破壞將越來越大，且像煤炭這種一次性能源也逐漸短缺。迫使著我國的發(fā)電方式急需作出改變。利用風(fēng)能進行發(fā)電在歐美國家早已相當(dāng)普遍。從上世紀(jì)70年代歐美國家爆發(fā)的能源危機開始，歐美國家就開始大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，對風(fēng)力發(fā)電的扶持補貼力度也逐年增加，截止到2018年底全世界風(fēng)力發(fā)電總裝機量達到了1594112兆瓦，其中荷蘭裝機總量達到了22267兆瓦，美國的裝機容量16818千瓦，我國的裝機容量為6050千瓦。在西方的一些發(fā)達國家依靠風(fēng)力發(fā)電占到了國內(nèi)發(fā)電總值的15%左右。

我國海岸線綿長，且中西部山地較多，風(fēng)能資源非常豐富，為發(fā)展風(fēng)力發(fā)電提供了非常好的地理條件，且近年來我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展飛速，為風(fēng)力發(fā)電提供了更有力的技術(shù)支持。同時為保護生態(tài)環(huán)境，自從新中國成立以來，國家相繼出臺了水土保持生態(tài)保護方面的法律法規(guī)，特別是近幾年我國開展了一系列大規(guī)模的水土保持生態(tài)建設(shè)，取得了很大成就。在基礎(chǔ)性研究方面，逐漸摸清了我國不同類型的水土流失方式及規(guī)律；在應(yīng)用研究方面，通過不斷的實驗推廣防治水土流失的措施，也取得了一定的成果。

1.3 論文研究的主要內(nèi)容

本文將對山西華電廣靈風(fēng)力發(fā)電有限公司在斗山的風(fēng)力發(fā)電場工程的山地水土流失特點進行分析，以此來研究如何保護山地環(huán)境，通過對水土流失進行檢測和分析，探索如何更好地防治山地風(fēng)電場水土流失。本文主要內(nèi)容包括以下方面：

（1）從風(fēng)電場建設(shè)施工的角度對造成水土流失的因素進行探討研究。

（2）針對山地風(fēng)力發(fā)電場的特點，對防治區(qū)布設(shè)不同的防治措施。

（3）采用多種監(jiān)測手段，針對工程施工時帶來的水土流失情況進行監(jiān)測，分析其產(chǎn)生的原因，為今后同類型的山地風(fēng)電場建設(shè)提供指導(dǎo)作用。

2 斗山風(fēng)力發(fā)電場工程水土流失情況

斗山風(fēng)力發(fā)電場工程，共安裝18臺單機容量為2兆瓦的風(fēng)力發(fā)電機組，總裝機容量達到47兆瓦，通過變壓裝置將45千伏的電壓升高到110千伏，然后并入廣靈電業(yè)局變電站，該項目于2012年8月開始動工，2015年年底竣工并開始投入生產(chǎn)。

2.1 斗山山地風(fēng)電工程水土流失特點

（1）水利侵蝕為主，因為斗山的山地地貌呈多樣性，山地主體主要以石灰石山體為主，植被覆蓋率非常低，土壤只有覆蓋在山體表面薄薄的一層，斗山山地風(fēng)力發(fā)電場主要建設(shè)在山脊與山頂處，在風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)時不可避免地將破壞斗山山體原本就十分稀少的植被與表層土壤，在夏天雨季到來時，雖然建設(shè)過后已經(jīng)及時將開挖出來的土石回填，但是在雨水和地表流水的沖擊下，還是會將開挖過的土石沖刷出來造成大面積的水土流失。

（2）波及面積比較大。由于斗山山體情況較為復(fù)雜，因此導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機組分布非常分散，基本分布在各個山體的山脊與頂部，用來施工維修發(fā)電機組的道路等基礎(chǔ)設(shè)施分布也基本沿山脊分布。這些范圍內(nèi)的山體情況特殊，土石開挖量也比較大，因此可能造成水土流失波及的面積比較大。

2.2 斗山風(fēng)力發(fā)電場工程建設(shè)造成水土流失的因素分析

斗山風(fēng)力發(fā)電項目在建設(shè)過程中出現(xiàn)水土流失的因素主要包括自然因素與人為因素兩方面。自然因素是指引起水土流失的潛在因素，比如自然降雨導(dǎo)致的山體水土流失；人為因素指因為人類生產(chǎn)活動導(dǎo)致山體水土流失的因素。

根據(jù)對斗山風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)的實地走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機組與變壓箱的安裝過程中及道路的修建、建設(shè)平整的機組平臺時需要對山體的土石進行開挖，使得斗山原有的地表植被遭到破壞，雖然施工過后對挖出的土石進行了回填處理，但仍然導(dǎo)致斗山山體土體結(jié)構(gòu)松散，改變了其原有的結(jié)構(gòu)，一旦受到外應(yīng)力的影響，就極易導(dǎo)致山體滑坡的情況出現(xiàn)。同時在外應(yīng)力的作用下還會加劇水土流失，是造成斗山水土流失的主要原因。具體影響斗山風(fēng)電場水土流失的因素有以下幾種：

（1）在施工風(fēng)電機組與箱變區(qū)發(fā)生水土流失的時期主要在施工準(zhǔn)備期，土建時期，設(shè)備安裝與調(diào)試期；影響的主要因素有:場地清理與平整，機械碾壓等。

（2）廠內(nèi)道路與集電線路區(qū)發(fā)生水土流失的主要時期在施工期；影響的主要因素:道路修筑時擾動地表及土層結(jié)構(gòu)，造成植被破壞，集電線路鋪設(shè)土石開挖導(dǎo)致地表破損，破壞了原有地貌。

2.3 斗山山地風(fēng)電場工程運行期水土流失影響因素分析

在風(fēng)電場建設(shè)過程中如果無土石的開挖那么將不會增加山地的水土流失，如果在建設(shè)時能夠采用一個科學(xué)合理的施工方式進行施工建造，例如在風(fēng)電場建設(shè)完成后積極恢復(fù)原有生態(tài)植被，使其還能夠恢復(fù)其原有的防護功能，那么在風(fēng)電場設(shè)備運行期間自然能夠?qū)⑸降厮亮魇ЬS持在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

3 山地風(fēng)電場工程水土流失防治措施

3.1 工程措施施工要求

3.1.1 土石分離與回填

因為在土石開挖的過程中，人為將山體表面的土壤與下層的石灰石巖石混合在了一起，為了使在后期回填過后更好地繁育山體表面的植被，就需要我們在土石回填前必須將土壤與山石分離，采用人工回填的方式進行回填，且在回填過后應(yīng)該使用大型機械對回填后的土石進行夯實，同時采取相應(yīng)防護措施。

3.1.2 土地平整

土地平整主要是指在山地風(fēng)電場建設(shè)完成后，應(yīng)及時對施工遺留下的痕跡進行一個綜合的處理，清除施工遺留的建筑垃圾，進行坑挖回填，可以使用65千瓦的土地平整機平整大范圍的地面，對于機械無法施工的地段，也應(yīng)該采用人工作業(yè)的方式進行處理。

3.2 植物措施施工要求

（1）施工前期準(zhǔn)備。在施工建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場時要進行一個全面的現(xiàn)場勘查，要充分了解具體的施工地段的各種地理因素與特點。例如斗山風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)時，在施工前期時工作人員對斗山山地表面覆蓋的植被及土壤進行了細(xì)致的勘察，提前準(zhǔn)備了施工完成后需要種植的樹苗及草種，用以保障后期植被恢復(fù)使用。

（2）整地。在整地前首先要清理建造山地風(fēng)力發(fā)電場所遺留下來的建筑垃圾，細(xì)致地清理石塊、石礫。并采用機械進行一個初平，將表層土壤進行覆土回填，用以改善土壤條件，在整地過后，需要按照科學(xué)的種植方式合理地搭配植物，最大程度地利用植物來防治山地水土流失。

（3）季節(jié)選擇。因為山地溫差較大，環(huán)境條件也比較特殊，所以在進行植被恢復(fù)的季節(jié)盡量選擇春季用以提高植被的成活率。

（4）撫育管理。撫育植物一般采用人工撫育的方式進行，撫育的主要內(nèi)容應(yīng)包括:植被的松土，植被的施肥，澆水以及對植被的修剪過程。對植被的撫育過程一般在盛夏時節(jié)開展，在撫育過程中如果發(fā)現(xiàn)植被部分死亡應(yīng)及時進行補種，并落實好植被管理與撫育責(zé)任。

3.3 具體的水土保持措施進度安排

（1）水土保持措施進度安排原則。應(yīng)遵循“三同時”制度，堅持積極穩(wěn)妥、盡快發(fā)揮效益的原則，落實水土保持分區(qū)措施布設(shè)、施工的季節(jié)性、施工順序、工程質(zhì)量和施工安全，保證水土保持施工資金、材料和機械設(shè)備等資源的有效配置，合理安排，分期實施，確保工程按期完成。

（2）工程措施和植物措施的安排順序。應(yīng)先工程措施再植物措施，工程措施應(yīng)安排在非汛期，大的土方工程宜避開汛期。植物措施應(yīng)以春季、秋季為主。施工建設(shè)中，應(yīng)按“先攔后棄”的原則，先期安排水土保持措施的實施。

3.4 臨時施工要求

在山地風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)過程中，臨時施工要求設(shè)置臨時排水渠、泥土擋板等，臨時排水渠的建造方法應(yīng)與永久排水渠的建造方法相同且盡可能與后期永久建造工程相配套，后期如果能配套使用的設(shè)備將不用拆除，減少對山體的二次破壞。不能用的則應(yīng)該及時拆除，且將拆除后產(chǎn)生的垃圾進行及時處理。

4 山地風(fēng)電場項目工程水土治理效果

在山地風(fēng)電場建設(shè)時難免會造成一定的水土流失，如果不加治理隨著時間的遷移將會導(dǎo)致水土流失情況愈發(fā)嚴(yán)重，對施工建造項目區(qū)內(nèi)的生態(tài)造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷。但只要認(rèn)真落實在項目建造前期制定的保護防治山體水土流失的策略，就能取得良好的效果。例如山西廣靈空中草原風(fēng)電場由于在建設(shè)初期就十分注重項目的水土流失防治，現(xiàn)今山體植被早已恢復(fù)，且也發(fā)展成為了一個旅游點，實現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電與環(huán)境生態(tài)保護的雙贏。

5 結(jié)束語

山地風(fēng)電場建設(shè)施工結(jié)束后，沒有及時對施工過程中破壞的山地生態(tài)環(huán)境進行保護，對整個山地風(fēng)力發(fā)電項目區(qū)的環(huán)境破壞將非常嚴(yán)重，如果水土流失的問題非常嚴(yán)重，則會影響風(fēng)力發(fā)電場的正常運行。因此，山地風(fēng)電場在建設(shè)的過程中可能造成的水土流失問題不能忽視，需要我們加大力度迫切地去治理。本文旨在通過對山西省斗山風(fēng)力發(fā)電站建成后的水土流失問題研究，提出關(guān)于山地風(fēng)電場水土流失防治的具體措施，為今后我國山地風(fēng)電場建設(shè)防治水土流失提供了寶貴的經(jīng)驗。