山地风电场水土流失特点及防治对策

孙 凯

（上海申能新能源投资有限公司，上海200000）

风力发电作为一种利用可再生能源进行发电的方式，安全环保，且经过多年的发展技术也愈来愈成熟，是现今世界上公认的最为清洁的发电方式之一。近几年，我国风力发电的规模越来越大，到2020年底，风电累计并网装机容量将达到2.1亿千瓦以上，其中海上风电并网装机容量达到500万千瓦以上；风电年发电量将达到4200亿千瓦时，约占全国总发电量的6%。由于山地海拔高，山地的风能资源非常好，因此山地风力发电厂的发电机组一般安装在山地的顶端与山脊上。在进行山地风力发电场的建设过程中，由于山地风力发电场都是建设在少有人居住的山地，因此在建设之前需要在山地中修筑道路及建设最基本的保障工程，在这个过程中不可避免地会对山地的生态造成破坏，受到夏季的雨水冲刷后会出现水土流失的情况，对山地原有的生态也将造成破坏。现今如何采取有效的措施来预防山地水土流失情况的发生成为了我们首要的研究任务。

1 概述

1.1 项目背景

新能源的开发与利用是国家能源建设与社会可持续发展的需要，也是保护我国生态环境最为重要的一项能源工程。风力发电通过将风能转化为电能，利用风能这种清洁能源进行发电，能够为国家的经济发展有效降低发电成本。采用风能发电必将成为我国电力生产中不可或缺的部分。山西省的煤炭等一次性矿石资源虽然总储量非常丰富，火力发电场总装机量也非常大，依靠燃烧煤炭等化石燃料为全国提供了相当多的电力，但是由于多年对煤炭的开采、燃烧，使得山西省的生态环境遭到了严重破坏。党的十八大以来，山西省为落实国家的可持续发展战略，不断地进行经济转型，开始大幅度地减少煤炭等资源的开采，且关闭了许多火力发电场，但是为了保证山西原有的发电量，使得风力发电发展更为迅速。根据统计，山西省内现在有19个风力发电场（已建包括在建），总的装机规模已达到240万千瓦，年发电量达到46.5亿千瓦时，相应的需要防治的山地水土流失面积也十分大（1390公顷），风力发电场工程占地达到1000公顷，土石添挖总量790万方。虽然风能资源发电为清洁能源发电，但是在风力发电场的建设过程中，巨大的风机平台的运输过程及基础设施的建设都会对山地原有的地貌环境造成破坏，造成人为的水土流失。

1.2 风力发电及水土保持发展现状

由于我国自从改革开放以来，社会发展十分快速，人民生活的水平不断提高，相应的用电量的需求也越来越大。单单依靠传统的火力发电方式对环境的破坏将越来越大，且像煤炭这种一次性能源也逐渐短缺。迫使着我国的发电方式急需作出改变。利用风能进行发电在欧美国家早已相当普遍。从上世纪70年代欧美国家爆发的能源危机开始，欧美国家就开始大力发展风力发电，对风力发电的扶持补贴力度也逐年增加，截止到2018年底全世界风力发电总装机量达到了1594112兆瓦，其中荷兰装机总量达到了22267兆瓦，美国的装机容量16818千瓦，我国的装机容量为6050千瓦。在西方的一些发达国家依靠风力发电占到了国内发电总值的15%左右。

我国海岸线绵长，且中西部山地较多，风能资源非常丰富，为发展风力发电提供了非常好的地理条件，且近年来我国的科学技术发展飞速，为风力发电提供了更有力的技术支持。同时为保护生态环境，自从新中国成立以来，国家相继出台了水土保持生态保护方面的法律法规，特别是近几年我国开展了一系列大规模的水土保持生态建设，取得了很大成就。在基础性研究方面，逐渐摸清了我国不同类型的水土流失方式及规律；在应用研究方面，通过不断的实验推广防治水土流失的措施，也取得了一定的成果。

1.3 论文研究的主要内容

本文将对山西华电广灵风力发电有限公司在斗山的风力发电场工程的山地水土流失特点进行分析，以此来研究如何保护山地环境，通过对水土流失进行检测和分析，探索如何更好地防治山地风电场水土流失。本文主要内容包括以下方面：

（1）从风电场建设施工的角度对造成水土流失的因素进行探讨研究。

（2）针对山地风力发电场的特点，对防治区布设不同的防治措施。

（3）采用多种监测手段，针对工程施工时带来的水土流失情况进行监测，分析其产生的原因，为今后同类型的山地风电场建设提供指导作用。

2 斗山风力发电场工程水土流失情况

斗山风力发电场工程，共安装18台单机容量为2兆瓦的风力发电机组，总装机容量达到47兆瓦，通过变压装置将45千伏的电压升高到110千伏，然后并入广灵电业局变电站，该项目于2012年8月开始动工，2015年年底竣工并开始投入生产。

2.1 斗山山地风电工程水土流失特点

（1）水利侵蚀为主，因为斗山的山地地貌呈多样性，山地主体主要以石灰石山体为主，植被覆盖率非常低，土壤只有覆盖在山体表面薄薄的一层，斗山山地风力发电场主要建设在山脊与山顶处，在风力发电场建设时不可避免地将破坏斗山山体原本就十分稀少的植被与表层土壤，在夏天雨季到来时，虽然建设过后已经及时将开挖出来的土石回填，但是在雨水和地表流水的冲击下，还是会将开挖过的土石冲刷出来造成大面积的水土流失。

（2）波及面积比较大。由于斗山山体情况较为复杂，因此导致风力发电机组分布非常分散，基本分布在各个山体的山脊与顶部，用来施工维修发电机组的道路等基础设施分布也基本沿山脊分布。这些范围内的山体情况特殊，土石开挖量也比较大，因此可能造成水土流失波及的面积比较大。

2.2 斗山风力发电场工程建设造成水土流失的因素分析

斗山风力发电项目在建设过程中出现水土流失的因素主要包括自然因素与人为因素两方面。自然因素是指引起水土流失的潜在因素，比如自然降雨导致的山体水土流失；人为因素指因为人类生产活动导致山体水土流失的因素。

根据对斗山风力发电场建设的实地走访调查，发现在风力发电机组与变压箱的安装过程中及道路的修建、建设平整的机组平台时需要对山体的土石进行开挖，使得斗山原有的地表植被遭到破坏，虽然施工过后对挖出的土石进行了回填处理，但仍然导致斗山山体土体结构松散，改变了其原有的结构，一旦受到外应力的影响，就极易导致山体滑坡的情况出现。同时在外应力的作用下还会加剧水土流失，是造成斗山水土流失的主要原因。具体影响斗山风电场水土流失的因素有以下几种：

（1）在施工风电机组与箱变区发生水土流失的时期主要在施工准备期，土建时期，设备安装与调试期；影响的主要因素有:场地清理与平整，机械碾压等。

（2）厂内道路与集电线路区发生水土流失的主要时期在施工期；影响的主要因素:道路修筑时扰动地表及土层结构，造成植被破坏，集电线路铺设土石开挖导致地表破损，破坏了原有地貌。

2.3 斗山山地风电场工程运行期水土流失影响因素分析

在风电场建设过程中如果无土石的开挖那么将不会增加山地的水土流失，如果在建设时能够采用一个科学合理的施工方式进行施工建造，例如在风电场建设完成后积极恢复原有生态植被，使其还能够恢复其原有的防护功能，那么在风电场设备运行期间自然能够将山地水土流失维持在一个相对稳定的范围内。

3 山地风电场工程水土流失防治措施

3.1 工程措施施工要求

3.1.1 土石分离与回填

因为在土石开挖的过程中，人为将山体表面的土壤与下层的石灰石岩石混合在了一起，为了使在后期回填过后更好地繁育山体表面的植被，就需要我们在土石回填前必须将土壤与山石分离，采用人工回填的方式进行回填，且在回填过后应该使用大型机械对回填后的土石进行夯实，同时采取相应防护措施。

3.1.2 土地平整

土地平整主要是指在山地风电场建设完成后，应及时对施工遗留下的痕迹进行一个综合的处理，清除施工遗留的建筑垃圾，进行坑挖回填，可以使用65千瓦的土地平整机平整大范围的地面，对于机械无法施工的地段，也应该采用人工作业的方式进行处理。

3.2 植物措施施工要求

（1）施工前期准备。在施工建设风力发电场时要进行一个全面的现场勘查，要充分了解具体的施工地段的各种地理因素与特点。例如斗山风力发电场建设时，在施工前期时工作人员对斗山山地表面覆盖的植被及土壤进行了细致的勘察，提前准备了施工完成后需要种植的树苗及草种，用以保障后期植被恢复使用。

（2）整地。在整地前首先要清理建造山地风力发电场所遗留下来的建筑垃圾，细致地清理石块、石砾。并采用机械进行一个初平，将表层土壤进行覆土回填，用以改善土壤条件，在整地过后，需要按照科学的种植方式合理地搭配植物，最大程度地利用植物来防治山地水土流失。

（3）季节选择。因为山地温差较大，环境条件也比较特殊，所以在进行植被恢复的季节尽量选择春季用以提高植被的成活率。

（4）抚育管理。抚育植物一般采用人工抚育的方式进行，抚育的主要内容应包括:植被的松土，植被的施肥，浇水以及对植被的修剪过程。对植被的抚育过程一般在盛夏时节开展，在抚育过程中如果发现植被部分死亡应及时进行补种，并落实好植被管理与抚育责任。

3.3 具体的水土保持措施进度安排

（1）水土保持措施进度安排原则。应遵循“三同时”制度，坚持积极稳妥、尽快发挥效益的原则，落实水土保持分区措施布设、施工的季节性、施工顺序、工程质量和施工安全，保证水土保持施工资金、材料和机械设备等资源的有效配置，合理安排，分期实施，确保工程按期完成。

（2）工程措施和植物措施的安排顺序。应先工程措施再植物措施，工程措施应安排在非汛期，大的土方工程宜避开汛期。植物措施应以春季、秋季为主。施工建设中，应按“先拦后弃”的原则，先期安排水土保持措施的实施。

3.4 临时施工要求

在山地风力发电场建设过程中，临时施工要求设置临时排水渠、泥土挡板等，临时排水渠的建造方法应与永久排水渠的建造方法相同且尽可能与后期永久建造工程相配套，后期如果能配套使用的设备将不用拆除，减少对山体的二次破坏。不能用的则应该及时拆除，且将拆除后产生的垃圾进行及时处理。

4 山地风电场项目工程水土治理效果

在山地风电场建设时难免会造成一定的水土流失，如果不加治理随着时间的迁移将会导致水土流失情况愈发严重，对施工建造项目区内的生态造成不可逆转的损伤。但只要认真落实在项目建造前期制定的保护防治山体水土流失的策略，就能取得良好的效果。例如山西广灵空中草原风电场由于在建设初期就十分注重项目的水土流失防治，现今山体植被早已恢复，且也发展成为了一个旅游点，实现了风力发电与环境生态保护的双赢。

5 结束语

山地风电场建设施工结束后，没有及时对施工过程中破坏的山地生态环境进行保护，对整个山地风力发电项目区的环境破坏将非常严重，如果水土流失的问题非常严重，则会影响风力发电场的正常运行。因此，山地风电场在建设的过程中可能造成的水土流失问题不能忽视，需要我们加大力度迫切地去治理。本文旨在通过对山西省斗山风力发电站建成后的水土流失问题研究，提出关于山地风电场水土流失防治的具体措施，为今后我国山地风电场建设防治水土流失提供了宝贵的经验。