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甘肃藏区风电场项目水土流失防治技术探讨.doc

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甘肃藏区风电场项目水土流失防治技术探讨.doc
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甘肃藏区风电场项目水土流失防治技术 探讨 杜欣泽 田晋华 高雅玉 吴筱乾 甘肃省水土保持科学研究所 天祝县水利建设管理站 摘 要: 甘肃藏区主要涉及甘南藏族自治州及天祝藏族自治县, 该区域存在着水土流失 加重、水源涵养功能减弱、植被覆盖度下降和生物多样性锐减等生态问题。近年 来, 不断增加的生产建设项目, 对本就处于退化状态且自我修复能力很差的草 原造成了严重破坏, 产生了大量的水土流失。 以甘肃藏区天祝县境内松山镇鼎盛 松山滩风电场一期工程为例, 分析了风电场不同防治分区的水土流失防治技术, 重点介绍了草皮剥离、回铺技术和道路截渗水沟技术在该区应用的特殊性。 关键词: 水土流失; 防治分区; 技术模式; 风电场; 甘肃藏区; 作者简介:杜欣泽 (1978—) , 女, 甘肃临洮县人, 工程师, 学士, 主要从事水 土保持科研工作。 基金:甘肃省水利科研技术推广项目 (甘水科外发[2013]293-8) 甘肃藏区主要涉及甘南藏族自治州及天祝藏族自治县, 是三大高原接壤地带, 物种资源非常丰富, 是中国北方野生动物分布“偏高值区”和中国植物区系分 区系统的中国-日本、中国-喜马拉雅及青藏高原三个植物亚区的接壤区。甘肃藏 区自然条件恶劣, 生态环境脆弱, 水土流失逐年增加, 生态系统不断退化, 人 为不合理的生产建设活动是主要原因之一。 近年来, 随着生产建设项目数量和种 类的增加, 开发建设造成的水土流失不可忽视。 基于此, 我们以天祝县境内松山 镇鼎盛松山滩风电场一期工程为例, 对甘肃藏区风电场项目水土流失防治技术 开展研究。 1 风电场项目水土流失成因和类型分析 风电场风机基础为多点式开挖, 对本就处于退化状态且自我修复能力很差的草 原造成严重破坏, 产生大量的水土流失。一般风电场的建设流程可以概括为:首 先, 修建场内道路, 平整场地;其次, 进行集控中心、箱变及风力发电机组基础施工, 同时还有一些临时设施需要布设、施工;再次, 埋设电缆、架设高压线、 集控中心绿化;最后, 风电场投入运行 (图 1) 。 项目区属风力与水力复合侵蚀区。对松山镇鼎盛松山滩风电场的调查研究发现, 风电场建设对原地貌破坏和扰动强烈, 形成很多基坑、 临时堆土等新的土体结构 松散的再塑地貌。 开挖表土破坏了原地貌植被, 形成大量裸露边坡和弃渣, 地面 坡度发生改变, 使表层土裸露或形成较为松散的堆积体, 破坏了原生植被和地 面稳定性, 造成土壤结构改变、 土壤含水率下降, 地表植被遭到严重破坏甚至完 全消失。 图1 风电场建设流程 下载原图 2 风电场不同分区的水土流失程度分析 2.1 占地面积 鼎盛松山滩风电场一期项目总占地 63.94 hm, 其中永久占地23.60 hm、临时占 地50.34 hm。占地类型中天然牧草地38.40 hm、其他草地16.86 hm、旱地4.72 hm、农村道路 3.54 hm。 将项目区分为风机及箱式变压器区、集电线路区、道路工程区、集控中心区、施 工生产生活等5个防治分区。各防治分区特征见表 1。 各防治分区地表扰动面积的比例从大到小为:道路工程区 (64.86%) 、风机及箱 式变压器区 (16.81%) 、集电线路区 (16.01%) 、集控中心区 (1.76%) 、施工 生产生活区 (0.56%) , 道路工程区和风机及箱式变压器区施工扰动面积占整个 工程施工扰动面积的 81.67% (表2) 。 2.2 土石方挖填量 从表2可看出, 鼎盛松山滩一期风电场建设项目土石方开挖总量29.48万m, 填 方量33.35 万m, 借方量 3.58万m (均为外购砂石料) 。各防治分区挖方量所占 比例从大到小为:道路工程区 (59.46%) 、风机及箱式变压器区 (27.92%) 、集 控中心区 (8.52%) 、集电线路区 (3.49%) 、施工生产生活区 (0.61%) 。工程 建设过程中, 风机区和道路区的开挖量占工程总开挖量的 87.38%, 这两个区域 是产生水土流失的主要区域, 同时也是水土保持监测的重点区域。 表1 风电场水土流失防治分区及特征 下载原表 表2 鼎盛松山滩风电场一期建设项目施工扰动特征及土石方开挖量 下载 原表 3 甘肃藏区风电场水土流失防治技术探析 3.1 不同阶段的防治要求 (1) 施工阶段。 在建设过程中应严格控制扰动地表范围, 合理有效地配置水土保 持措施, 积极控制并减少工程建设新增水土流失量, 有效保护甘肃藏区生态环 境, 最终实现区域开发与生态建设的双赢。 在施工阶段须注重工程措施与植物措 施相结合, 永久措施与临时措施相结合, 点、线、面相结合的原则, 形成布局合 理的水土流失综合防治体系。 防治体系的配置按照系统工程原理, 处理好局部与 整体、单项与综合、近期与远期的关系, 力争做到技术上可行、经济上合理、可 操作性强。在分区布设防护措施时, 既要注重各防治分区的水土流失特点、防治 重点和要求, 又要注重各防治分区的关联性、系统性和科学性。 (2) 运行阶段。 风电场运行期间, 应注重原生态环境保护, 此时布设的水土保持 措施都已开始发挥效益, 应避免对这些区域的二次扰动;甘肃藏区地势相对平坦 开阔, 应该严格控制各种车辆的行车路线, 避免车辆肆意行驶, 破坏草原;对各 项水土保持措施定期巡查, 发现问题及时处理, 确保各项水土保持措施发挥效 益。 3.2 不同防治分区的水土流失防治措施 3.2.1 风机及箱式变压器区 风机基础开挖时, 应避免切坡开挖, 尽量不在雨季、 风季开挖基础, 严格按照规 范要求先将表层腐殖土和表层植被剥离, 剥离厚度控制在 30 cm。把剥离的腐殖 土和表层植被先期分层堆放在风机吊装场地, 施工期进行洒水养护。 风机基础施 工结束后在周边扰动破坏较为严重的区域和原来植被覆盖较稀疏的区域, 撒播 草籽促进风机区植被恢复。剥离表土全部采取机械剥离的方式。遇强降雨时应停 止施工, 避免松散土体崩塌对施工人员安全造成威胁。做好风机周边场地的截、 排水, 避免风机场地下部被掏空, 影响基础的稳定性。 对施工期每个风电机组区 临时堆放的土方, 采用苫布或草帘满铺覆盖的方式防止雨水冲刷或大风造成水 土流失。 3.2.2 集控中心区 集控中心区一般都会选择建在地势比较平坦的区域, 土石方挖填基本平衡。 集控 中心在建设期间需修建围墙, 这样能有效防止外部的雨水流入场内;集控中心建 成后, 除建筑物外, 内部道路及广场全部硬化, 以防止裸露空地水土流失。 施工期集控中心基础开挖产生的临时堆土, 用彩条布苫盖, 四周用装土编织袋进行 拦挡。施工期末采取乔灌草结合方式进行绿化美化。 3.2.3 集电线路区 集电线路区扰动地表面积不大但分散。 集电线路基础施工时, 混凝土基础占据了 基坑的大部分, 使基坑回填后产生一定量的余土。 由于草原区集电线路所处位置 地势较平坦, 且余土量较小, 因此可将余土堆积在塔腿之间和线杆四周, 并夯 实压固, 以备沉降。待集电线路区塔架架设完成后, 对塔架下方进行土地整治, 不会对环境造成影响。 施工期在主体集电线路塔架、 混凝土线杆埋设施工过程中, 对挖方临时堆土表面用防护网苫盖, 并在土堆的坡角处用装土草袋进行压边, 考虑到本工程集电线路比较长, 因此装土草袋可以循环利用。 施工期末撒播适生 草籽促进植被修复。 3.2.4 场内道路区 风电场施工时, 原则上应尽量利用原有道路, 将原有道路进行拓宽和平整, 减 少对原地貌的破坏。对挖、填方边坡的处理既可以减少道路边坡水土流失, 又可 以更好地加固路基边坡。 在道路两侧修筑排水沟, 将坡面径流和路面积水直接排 入道路旁的排水沟内, 保证径流能顺畅排走。 施工期在道路区还需对临时堆土进 行苫盖和用装土草袋进行拦挡, 施工结束后清理场地并对道路影响区进行土地 整治。施工期末撒播适生草籽促进植被修复。 3.2.5 施工生产生活区 施工生产生活区地势较平坦, 挖填基本平衡, 几乎不产生弃方。 施工结束后, 拆 除施工临时建筑物, 进行土地整治。施工期需要对临时堆土、沙料表面苫盖防护 网, 并在土堆的四周用石头或砖压边。施工期末撒播适生草籽促进植被修复。 4 甘肃藏区风电场水土流失防治技术的特殊性 风电场建设中进场道路、 吊装平台及风机机位等的开挖回填和其他施工活动会对 当地脆弱的生态环境造成扰动, 特别是对原生湿地和草甸的破坏, 会引发剧烈 的水土流失, 如果不加以有效治理, 那么会使该区域水土流失状况持续恶化。 甘 肃藏区所处区域的特殊性决定了其水土流失防治技术也有自身的特殊性。 4.1 草皮剥离、回铺技术 草皮剥离技术重点包含开挖区域表土剥离技术、堆放点草皮保育技术和再造技 术。 草皮剥离阶段要尽量避免对土壤结构的破坏;草皮保育是剥离的关键和重点, 重点防止堆放过程中产生土体滑坡、雨后冲蚀和坍塌、草皮结构破坏, 以保证施 工期末回铺;草皮再造重点是将剥离的草皮进行回铺, 恢复原有的水土保持功能, 合理使用工程措施和生物措施, 使草皮回铺后达到最佳的生长状态。 4.1.1 草皮剥离 草皮剥离首先注意季节的选择, 尽量选择气候较湿润、 降雨较丰富的季节, 一般 为每年的5—8月。此时段通常是草地植物的分蘖期与结实期, 即草地植物贮藏 的营养物质含量相对较高的时期, 该季节植被生命力最强, 同时气候温暖, 植 物免受冻害、旱害, 易于成活。其次, 剥离时应严格控制好开挖的深度, 必须开 挖到根系层以下并保留 3~5 cm 的裕度, 以保证根系完整并与土壤良好结合, 确 保草皮具有足够的养分来源。 根据甘肃藏区草甸的根系深度估算, 开挖的深度控 制在30 cm左右。 再次, 草皮剥离时严格控制分块大小, 最小边长不应小于25 cm, 防止分块过小切断植物根系导致草皮枯死, 同时为便于搬运, 其最大边长尽量 控制在50 cm以内。草皮剥离后, 下层有机土对植被的回植成活十分重要, 应将 其清理集中堆放, 以便回植草皮时使用。 4.1.2 草皮临时堆存防护 为保证草皮的活性, 草皮剥离季节一般选择在春夏季节, 不容忽视的是, 该季 节正是当地雨季, 剥离的草皮和表土若不加以防护, 将发生严重的水土流失。 草皮临时堆存时, 应尽量选择背风且地势平坦地段。 项目区主风向为西北和东南 方向, 选择在西北和东南主风方向设置土袋临时挡墙, 草皮表面以防风透气的 密目网进行覆盖, 避免大风带走草皮蓄含水分, 保证草皮存活;表土堆表面用防 雨布进行全面覆盖遮挡, 避免风力扬沙。 为了减少坡面来水对地表造成冲刷, 在 上游侧土袋挡墙周边0.5~1.0 m的范围内布置临时排水沟, 临时排水沟采用梯形 断面, 底宽 0.3 m、深 0.3m, 坡比为1∶0.5, 开挖完成后需进行过流面夯实。 临时排水沟通往临时沉沙池, 临时沉沙池顺接至自然沟道内或地势低洼处 (图 2) 。在草皮临时堆存区域洒水, 保持土壤湿润, 区域周围设置水沟, 保证草皮 的需水量, 并可将降水及时排走, 避免草皮长期处于淹没状态而腐烂死亡。 必要 的时候, 可在水中添加草皮生长所需的肥料, 帮助草皮度过脆弱的“假植”期。 施工时, 尽量缩短草皮的临时堆存时间, 一方面可提高剥离草皮的成活率, 另 一方面也可避免因上层草皮长期占压覆盖导致原地表未剥离的草皮死亡。 图2 表土堆存防风、防水示意 下载原图 4.1.3 草皮回铺 回铺草皮时, 先回填有机土层, 并保证回铺平顺, 使草皮根部与土壤无缝衔接; 草皮回铺后, 草隙用腐殖土填塞密实;回铺和填缝均为人工操作, 可将草皮轻轻 拍实, 防止翘角和鼓包。 在大风大雨季节, 还应采取竹制或木制梢钉对草皮加以 固定, 防止草皮随下部土层流失而发生位移。 4.1.4 草皮植后养护 根据实际环境条件和回铺草皮生长发育的季节需要, 适时对其进行施肥、 浇水养 护, 以满足其对养分和水分的需要。 回铺后的草皮比较脆弱, 需要一段时间才能 与底层土壤结合, 因此在草皮回铺后 10天内, 尽量减少对回铺草皮区域的人为 或外力扰动, 草皮恢复较差区域需要相应延长养护期限。 上层草皮回铺后, 及时 清除下层原生植被上洒落的腐殖土, 恢复原有植被的生长环境, 促使其及时返 青。 4.2 道路截渗水沟技术 土质截渗水沟不适宜在进场道路段布设, 进场道路为永久路面, 修建土质排水 沟不利于进场道路运行安全, 同时将增加进场道路占地。 土质截水沟适宜布设在 场内检修道路, 开挖边坡比按 1∶1.5, 开挖后排水沟上口宽大于 1.2 m。项目区 地貌类型属山前冲洪积平原, 海拔2 750~2 950 m, 相对高差200 m, 山势平缓, 沟谷较少, 场内道路坡面汇水面积不大, 但考虑到短时强降雨形成的汇流对道 路路基会产生一定的冲刷, 对施工期车辆行驶及运行期检修造成不便, 因此应 该在道路迎水面一侧开挖土质截水沟。 截水沟会将雨水排至低洼处, 因此修筑截 水沟时, 应因地制宜, 顺接道路两侧自然沟道或者将截水沟接至场内地势低洼 处。
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