山東省太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目水土保持分析

李國會(huì)，武佳枚，趙 瑩

（1.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省水資源與水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250014）

太陽能作為安全可靠的清潔能源，近年來，在山東省能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮了重要作用。目前，山東省太陽能光伏發(fā)電的類型主要有：鹽光互補(bǔ)模式、漁光互補(bǔ)模式、綠光一體模式以及農(nóng)光互補(bǔ)模式等。光伏發(fā)電具有良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，但光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)改變了土地利用方式，對(duì)生態(tài)環(huán)境和水土保持功能產(chǎn)生了影響。

1 不同類型發(fā)電項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)

鹽光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)、綠光一體以及農(nóng)光互補(bǔ)4 種不同類型的太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目均由光伏陣列區(qū)、集電線路區(qū)、升壓站區(qū)、道路區(qū)4 個(gè)部分組成。

1.1 鹽光互補(bǔ)模式

鹽光互補(bǔ)是指充分利用臨時(shí)分流區(qū)鹵庫灘涂，在不改變?cè)宣u庫制鹽、鹵蟲養(yǎng)殖等功能的基礎(chǔ)上，架設(shè)太陽能光伏板，實(shí)現(xiàn)“池中制鹽、池上發(fā)電”的模式。

鹽光互補(bǔ)光伏陣列雖然占地面積一般比較大，但布設(shè)在鹽場蒸發(fā)池內(nèi)，基礎(chǔ)施工在水面以下進(jìn)行，不會(huì)造成地表擾動(dòng)，基本不產(chǎn)生水土流失。集電線路區(qū)呈線型分布，占地面積比較分散，占地類型主要為鹽堿灘涂地，塔基和電纜溝的基礎(chǔ)挖填以及鐵塔組裝架線等施工擾動(dòng)，是該區(qū)域產(chǎn)生水土流失的主要因素。升壓站雖然占地面積不大，但建設(shè)內(nèi)容比較多，土石方挖填量大，擾動(dòng)地表頻繁，且鹽光互補(bǔ)模式中升壓站一般建在鹽堿灘涂地，土壤鹽漬化嚴(yán)重，植被稀少，生態(tài)比較脆弱，是產(chǎn)生水土流失的重點(diǎn)區(qū)域，也是治理的重點(diǎn)區(qū)域。道路區(qū)一般利用鹽田已建成的網(wǎng)格狀道路，拓寬后即可滿足消防及運(yùn)營檢修的要求，一般不涉及大量的土方開挖，但施工過程中車輛反復(fù)的碾壓會(huì)對(duì)地表造成嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，是該區(qū)域產(chǎn)生水土流失的主要原因。

1.2 漁光互補(bǔ)模式

漁光互補(bǔ)是指在水產(chǎn)養(yǎng)殖集中且太陽能資源豐富的在河流、湖泊、水庫、坑塘、灘涂等水域，采用“水上發(fā)電、水下養(yǎng)殖”，實(shí)現(xiàn)漁光相互交融的創(chuàng)新模式。

漁光互補(bǔ)光伏陣列占地面積大，但占地類型主要為水域，基礎(chǔ)施工時(shí)無需放水，對(duì)地表不造成擾動(dòng)，基本不產(chǎn)生水土流失。集電線路區(qū)塔基基坑一般采用人工明挖，鐵塔安裝采用分解組塔，線路一般采用架空線路與直埋電纜相結(jié)合的方式，線路架線采用張力架線法。因此，集電線路區(qū)的擾動(dòng)區(qū)域一般比較分散，塔基和電纜溝的挖填以及鐵塔組裝架線等施工擾動(dòng)是該區(qū)域產(chǎn)生水土流失的主要原因。升壓站施工中根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高對(duì)場地進(jìn)行整平以滿足項(xiàng)目區(qū)各建構(gòu)筑物施工需求。施工過程中建筑物基礎(chǔ)施工土石方挖填量大，施工擾動(dòng)頻繁，是產(chǎn)生水土流失的重點(diǎn)區(qū)域。施工期是水土流失產(chǎn)生的主要時(shí)段。道路區(qū)盡量利用養(yǎng)殖區(qū)已有的道路，新修建的道路主要采用機(jī)械和人工施工相結(jié)合的方式。道路區(qū)土石方挖填和路面碾壓是該區(qū)域產(chǎn)生水土流失的主要因素。

1.3 綠光一體模式

綠光一體光伏發(fā)電模式是在太陽能資源稟賦優(yōu)的荒山荒地、廢舊礦場、廢棄尾礦壩等區(qū)域，架設(shè)太陽能光伏板，結(jié)合生態(tài)環(huán)境整治進(jìn)行光伏發(fā)電的模式。該模式既可以節(jié)省土地資源，又可以很好地修復(fù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“生態(tài)+光伏”有機(jī)結(jié)合。

綠光一體模式中荒山光伏發(fā)電項(xiàng)目的光伏陣列基礎(chǔ)一般采用鋼管螺旋樁基礎(chǔ)，在施工過程中土石方量較少，但為了施工方便，施工單位通常將光伏板區(qū)域的植被全部清除，加之地形起伏較大，在雨季沖刷嚴(yán)重，容易引起水土流失。廢舊礦場和尾礦壩光伏發(fā)電項(xiàng)目的光伏陣列主要分布在回填區(qū)，由于回填區(qū)的植被覆蓋率低、地表裸露大，在降雨集中的季節(jié)極易造成水土流失，且在回填區(qū)常存在高(陡)邊坡，降雨后在重力作用下極易造成邊坡崩塌或者滑坡，是水土流失的重點(diǎn)區(qū)域。集電線路區(qū)一般采用架空線路與直埋電纜相結(jié)合的方式，塔基基坑開挖，鐵塔組裝以及架線均會(huì)對(duì)地表產(chǎn)生擾動(dòng)，造成水土流失。升壓站需根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高對(duì)場地進(jìn)行整平，然后進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)挖填，升壓站建設(shè)土石方量大，施工擾動(dòng)頻繁，是產(chǎn)生水土流失的重點(diǎn)區(qū)域。荒山荒地、廢舊礦場、廢棄尾礦壩等區(qū)域的道路由于地形起伏大，修建道路土石方挖填量大，車輛的頻繁碾壓，加之道路修建在一定程度上破壞了區(qū)域原有的排水流路，降雨沖刷嚴(yán)重，容易造成水土流失。

1.4 農(nóng)光互補(bǔ)模式

農(nóng)光互補(bǔ)光伏發(fā)電也稱光伏農(nóng)業(yè)，是利用太陽能光伏發(fā)電與高科技大棚（包括農(nóng)業(yè)種植大棚和養(yǎng)殖大棚）有機(jī)結(jié)合，在大棚的部分或者全部向陽面鋪設(shè)光伏發(fā)電裝置，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電種植兩不誤的一種模式。

農(nóng)光互補(bǔ)光伏陣列及種植區(qū)多為耕地，光伏陣列下方為大棚，光伏板基礎(chǔ)主要為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，土石方開挖回填量較少，水土流失的主要影響因素為基礎(chǔ)施工和光伏板組裝產(chǎn)生的地表擾動(dòng)。集電線路大部分布置在光伏陣列及種植區(qū)內(nèi)部，集電線路區(qū)塔基基坑開挖，鐵塔組裝以及架線均會(huì)對(duì)地表產(chǎn)生不同程度的擾動(dòng)，造成水土流失。升壓站內(nèi)主要是基礎(chǔ)挖填以及施工擾動(dòng)產(chǎn)生的水土流失。道路區(qū)盡量優(yōu)先利用田間已有道路，新建部分場內(nèi)道路以及對(duì)路面的碾壓是水土流失的主要影響因素。

2 水土保持措施設(shè)計(jì)

2.1 鹽光互補(bǔ)模式設(shè)計(jì)

鹽光互補(bǔ)光伏發(fā)電的光伏陣列區(qū)分布在蒸發(fā)池上，基礎(chǔ)施工在水面以下進(jìn)行，不會(huì)對(duì)地表產(chǎn)生擾動(dòng)，基本不產(chǎn)生水土流失，因此本區(qū)域無需布設(shè)水土保持措施。集電線路區(qū)施工前首先要對(duì)施工范圍內(nèi)的表土進(jìn)行剝離并單獨(dú)堆放，及時(shí)采取臨時(shí)攔擋和覆蓋措施，待施工完成后回填表土，土地整治后進(jìn)行復(fù)耕或復(fù)植。植物措施一般采取撒播草籽的方式，草籽要選擇本地耐鹽堿的草種如堿蓬，以保證植物成活率。施工過程中還要注意對(duì)開挖的臨時(shí)堆土進(jìn)行采取覆蓋和攔擋措施，以防止水土流失的產(chǎn)生。升壓站開工前首先進(jìn)行表土剝離，并在站內(nèi)空曠區(qū)域單獨(dú)堆放，做好臨時(shí)覆蓋和攔擋措施。施工過程中，對(duì)臨時(shí)堆土以及綠化區(qū)域的裸露地表要及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)苫蓋，做好站內(nèi)排水措施。施工結(jié)束后，對(duì)站內(nèi)可綠化區(qū)域進(jìn)行景觀綠化，可鋪設(shè)草坪并栽植喬灌木點(diǎn)綴。由于鹽堿灘涂地土壤鹽漬化嚴(yán)重，站內(nèi)綠化需外購種植土回填，并實(shí)施排鹽措施，綠化植物要盡量選擇耐鹽堿的種類，以保證植物成活率。此外，后期應(yīng)注意植物養(yǎng)護(hù)。道路區(qū)要注意對(duì)邊坡的攔擋和防護(hù)，可以考慮對(duì)常水位以上的道路邊坡采取生態(tài)袋內(nèi)裝填種植土進(jìn)行生態(tài)綠化，草籽選擇耐鹽堿的本土草種。

2.2 漁光互補(bǔ)模式設(shè)計(jì)

漁光互補(bǔ)光伏發(fā)電的光伏陣列主要分布在水域，基礎(chǔ)施工在水面以下，對(duì)地表幾乎不造成擾動(dòng)，基本不產(chǎn)生水土流失。因此，該區(qū)域可不考慮水土保持措施。集電線路區(qū)的水土流失主要集中在塔基和電纜溝挖填以及鐵塔組裝場地和牽張場等地表擾動(dòng)區(qū)域。施工前首先進(jìn)行表土剝離，單獨(dú)集中堆放，做好表土和基礎(chǔ)開挖土石方的臨時(shí)攔擋和覆蓋措施。施工結(jié)束后進(jìn)行表土回填，土地整治后恢復(fù)植被。升壓站施工前首先根據(jù)占地類型做好表土剝離和存放。施工過程中對(duì)站內(nèi)臨時(shí)堆土以及綠化區(qū)域的裸露地表要做好臨時(shí)覆蓋，注意站內(nèi)排水措施；施工結(jié)束后進(jìn)行表土回填，土地整治后對(duì)站內(nèi)進(jìn)行景觀綠化美化。新修道路區(qū)在施工前首先進(jìn)行表土剝離，施工過程中做好臨時(shí)排水及臨時(shí)覆蓋等措施，施工結(jié)束后對(duì)道路路基及邊坡回填表土并進(jìn)行撒播種草。

2.3 綠光一體模式設(shè)計(jì)

對(duì)于分布在荒山荒坡地的光伏陣列區(qū)，施工前首先對(duì)占用的林地、草地等區(qū)域進(jìn)行表土剝離，單獨(dú)集中堆放，對(duì)臨時(shí)堆放的表土和基礎(chǔ)挖方分別做好臨時(shí)攔擋和臨時(shí)覆蓋措施。根據(jù)光伏陣列區(qū)的地形條件及排水流向在場地上方設(shè)置截水溝，在光伏板間沿等高線方向設(shè)置橫向排水溝，在光伏陣列單元間布設(shè)縱向排水溝，并在排水溝末端布置沉沙池，以減少水土流失。施工結(jié)束后要回填表土、撒播種草，以達(dá)到荒山治理的目的。對(duì)于分布在回填區(qū)的光伏陣列區(qū)：首先要進(jìn)行土地平整治理，既有利于光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量，又可以減少因場地凹凸不平導(dǎo)致的沖溝及水土流失；其次要布設(shè)截排水溝、急流槽等用以疏導(dǎo)、排泄地表徑流。采礦回填區(qū)內(nèi)存在許多高（陡）邊坡，要注意進(jìn)行邊坡治理。為了減少降水對(duì)地表的沖蝕，可以再在光伏板流水邊緣的下方撒鋪碎石。施工結(jié)束后進(jìn)行土壤改良或者采取客土措施回填表土，以達(dá)到土地適宜種植的效果，之后進(jìn)行綠化或者耕作。集電線路區(qū)施工前進(jìn)行表土剝離，單獨(dú)集中堆放，并對(duì)表土和基礎(chǔ)開挖的土方分別做好臨時(shí)攔擋和臨時(shí)覆蓋措施。施工結(jié)束后回填表土，恢復(fù)植被。對(duì)于荒山荒坡地的升壓站，開工前要做好表土剝離與存放，根據(jù)永臨結(jié)合的原則，做好站內(nèi)排水，如果升壓站存在高邊坡，應(yīng)加強(qiáng)邊坡防護(hù)，建筑物完成后進(jìn)行升壓站內(nèi)景觀綠化。對(duì)于礦區(qū)回填區(qū)的升壓站，在進(jìn)行景觀綠化前要先進(jìn)行土壤改良或客土回填表土，做好站內(nèi)排水。綠光一體模式新修道路較多，要根據(jù)地形和排水條件，布設(shè)路邊排水溝，在道路排水溝的盡頭布設(shè)沉沙池，在道路邊坡和兩側(cè)撒播種草，對(duì)施工過程中的裸露地表以及邊坡做好臨時(shí)攔擋和覆蓋。

2.4 農(nóng)光互補(bǔ)模式設(shè)計(jì)

農(nóng)光互補(bǔ)光伏陣列區(qū)占地多為耕地，施工前要先剝離表土，并采取臨時(shí)攔擋和臨時(shí)覆蓋等防護(hù)措施。在光伏陣列周邊布設(shè)排水溝和沉沙池，施工結(jié)束后回填表土，復(fù)耕，因?yàn)檎加玫母?，所以不需要布設(shè)植物措施。集電線路區(qū)施工前首先對(duì)占用的耕地、林地、園地、草地等區(qū)域進(jìn)行表土剝離，施工中要做好對(duì)堆土的臨時(shí)攔擋和臨時(shí)覆蓋，施工結(jié)束后回填表土，土地整治后恢復(fù)植被。升壓站施工前做好表土剝離和存放，施工中根據(jù)永臨結(jié)合的原則布設(shè)站內(nèi)排水，建筑物建完后在綠化區(qū)域回填表土，土地整治后進(jìn)行綠化美化。農(nóng)光互補(bǔ)模式的道路首先考慮利用田間已有道路，新修道路首先要?jiǎng)冸x表土并做好臨時(shí)防護(hù)，道路一側(cè)布設(shè)排水溝，施工中對(duì)路面和邊坡采取臨時(shí)覆蓋措施，施工完成后回填表土，做好道路兩側(cè)和邊坡的綠化。

3 結(jié)語

不同類型光伏發(fā)電項(xiàng)目水土流失特點(diǎn)不同，水土流失的重點(diǎn)區(qū)域也不盡相同。布設(shè)水土保持措施時(shí)要做到因地制宜，構(gòu)建工程措施、植物措施和臨時(shí)措施相結(jié)合的綜合防護(hù)體系。