环鄱阳湖区风电场工程水土流失特征及防治措施体系

作者:佚名    文章来源:中国水土保持    点击数:1550    更新时间:2012/10/1

[关键词]水土流失; 特征; 防治; 风电项目; 鄱阳湖区

[摘要]风能作为一种清洁无污染的可再生能源,已经被广泛运用到电力事业发展中来。江西省风能资源富集于鄱阳湖区域,在风电场建设过程中不可避免地会对土壤及植被造成一定的扰动和破坏,人为加剧水土流失。如何解决好风电项目建设与环境保护的关系,是我们必须面对和解决的问题。概述了风电场工程建设造成水土流失的特点,以吉山风电场工程为例,结合项目区具体特点,分区合理配置工程措施、植物措施和临时措施,有效地防止了水土流失。

[作者]奚同行 林圣玉 张华明 龚长春 章龙飞 王薇薇

[中图分类号]S1572 [文献标识码]C [文章编号]1000 0941(2012) 06 0063 03

随着经济社会的发展,能源需求不断增长,而一次性能源资源已经日趋匮乏和枯竭,过度开发导致的环境问题也日益突出。因此,世界各国都已经开始认识到发展清洁能源的重要性,把目光投向了可再生能源,风力发电以其成熟的技术和最具规模化的开发前景成为人们关注的焦点[1]。江西省风能资源总量约6 000 kW,技术可开发量约230 kW。受地形和气候共同影响,江西省风能资源富集于鄱阳湖区域。

近年来,江西省风力发电发展迅速,都昌老爷庙、湖口皂湖,永修吉山、松门山,庐山区长岭、星子大岭,都昌矶山湖、蒋公岭风电场相继建成并投产应用,“十二五”期间江西省预计将再装机70 多万kW,风力发电将带动和促进鄱阳湖生态经济区相关产业的发展,成为江西能源结构调整的一大亮点。与此同时我们也应看到,在风电项目建设过程中不可避免地会对土壤及植被造成一定的扰动和破坏,如不及时防治会造成入湖泥沙增加、地表沙化加剧等。在大力推进鄱阳湖区风电场建设的同时,如何采取合理有效的防治措施,最大限度地减少和降低工程建设对生态环境的影响,保护好鄱阳湖的一湖清水成为当前必须解决和面对的问题。

1 鄱阳湖区自然条件分析

鄱阳湖是我国最大的淡水湖,承纳江西省境内赣江、抚河、信江、饶河和修水五大河流的雨水和泥沙,调蓄后由湖口注入长江,形成完整的鄱阳湖水系[2]。鄱阳湖是一个吞吐型、季节性的淡水湖泊,南北长约150 km,东西宽约70 km,湖面似葫芦形,以吉山、松门山为界,分为南、北两部分。南部宽阔且较浅,为“五河”汇流的主湖体; 北部窄深,为入江水道区。鄱阳湖区属亚热带湿润季风气候区,气候温和,雨量充沛,阳光充足,四季分明。多年平均气温173左右; 年平均降水量1 4321mm4 6 月为降雨集中期,期间降水量占全年的45% 50%

鄱阳湖两侧均有山体屏障,湖西为庐山、云山、西山等,山体高大,海拔80014 00 m,属九岭山脉之东端; 湖东为大浩山、牛角尖、珍珠山,标高600 860 m,为怀玉山之余脉; 中间是一条从湖口至永修县松门山的长约70 km的入江狭管湖道,最宽处约12 km,最窄处仅3 km,两岸是几十米至百余米的丘陵山地。这种“狭管湖道”的特殊地形产生气候上的狭管效应,使风速大大增加,从湖口至永修县的松门山,沿鄱阳湖两岸以及广阔的水面,形成大风区。鄱阳湖区年平均风速37 m/s 50 年一遇10 m10 min 平均最大风速为265 m/s; 多年风速存在季节性变化,月平均风速9 月至次年3 月较大,夏季盛行偏南风,冬季盛行偏北风,建设风电场具有很大的优势。

2 风电场工程建设中的水土流失特点

鄱阳湖区具有特殊的自然地理,是一个生态经济区域,风能资源较丰富的区域多为滨湖风沙区,地貌类型主要为风成沙丘,土壤以沙土为主。沙土主要成分是石英、云母,根据土壤的取样和试验分析,有机质、全氮、全磷含量分别为12 420. 05 013007 014 g /kg。土壤结构松散,保水保肥能力差,抗冲抗蚀能力弱,地表植被一旦遭到破坏,恢复难度将很大。

经调查统计,都昌老爷庙、湖口皂风、永修吉山等风电场风速大于35 m/s 的小时数全年累计均在5 000 h 以上。在风季(9 月至次年3 ),工程建设形成大片裸露面和临时堆土,在频繁而强劲的大风作用下,将造成严重的风力侵蚀; 在雨季(46),丰富的降雨和较频繁的暴雨剧烈冲刷裸露地表,也将造成严重的水土流失,特别是工程弃渣及剥离表土,若防护不当则极易随着地表径流汇入鄱阳湖。

风电场建设内容主要包括风电机组及箱式变电站、风机安装场地、升压站、集电线路、场内道路、弃土场和施工场地等。工程呈点、线状分布,对地表的扰动和破坏呈现出点多面广的特征。点状侵蚀主要集中于风电机组、风机安装场地和升压站区,风机机组布点范围大而分散,在风机基础开挖、安装场地平整过程中,将不可避免地扰动原地貌、破坏地表植被,改变土层结构,造成水土流失; 线状侵蚀集中于检修道路、进站道路和集电线路区,特别是连接各风机的检修道路,具有线路长,地形起伏大的特点,路基土石方开挖与填筑等施工活动将扰动原地貌,破坏地表植被和微地形,造成土壤结构的破坏和肥力的下降,导致新的水土流失产生。

风电场建设区域地貌类型主要为低丘岗地,地形起伏较大,土石方调配后,弃方数量较多。风电机组一般沿山脊布置,场地平整及检修道路路基修筑后会形成大量挖、填边坡,在水力、风力共同影响下,极易造成严重的水土流失。

3 吉山风电场水土保持防治措施体系

吉山风电场位于九江市永修县吴城镇吉山岛北部沙丘,风场长72 km、宽02 2 km,区域面积约6 km2。建设内容包括沿岸布置24 台单机容量为2 000 kW 风力发电机组,并配备安装24 台箱式变压器,设风机安装场地24 ; 在风场中部建1 10 kV 升压变电站; 进场道路05 km,施工及检修道路832km,斜坡码头1 ; 场内设35 kV 集电线路将各风机发电引入110 kV 变电站,电缆长96 km; 设弃土场3 处,施工用水管线0. 6 km。该工程建设占地总面积3400 hm2,其中永久占地19. 07 hm2、临时占地1493 hm2,占地类型为荒地、林地,土壤以沙土为主,现状植被类型有针阔叶混交林和灌木林等,树种主要有蔓荆子、湿地松、樟树等。区域内水力侵蚀、风力侵蚀并存,土壤侵蚀强度以中度为主。

风电场建设具有工期紧、建设地点分散、施工场地移动频繁等特点。在主体工程设计中,除满足施工工艺和规范要求外,为减少可能造成的水土流失,遵循了保持水土的理念: 一是尽量缩短地表扰动时间。采用路通为先、分期分段施工原则,首先开通风场区通向外界的码头与道路,再修建风力发电机组之间的支路,最后进行机组安装,施工由中心区域向两侧或一侧延伸。二是尽量节约用地。混凝土搅拌站、砂石料堆放场、施工机械设备停放场等临建设施及施工临时住宅、办公室,都集中布置在升压站内,不另增临时用地。

31 水土流失防治分区及防治重点

根据风电项目的工程布局和建设特点,以及可能造成的水土流失情况,将吉山风电场项目区划分为风电机组、升压变电站、道路工程、管线工程和弃土场5 个水土流失防治区。

(1) 风电机组防治区。该区建设内容包括风电机组及箱式变压站24 台,风机安装场地24 处,总占地面积827 hm2。水土流失防治的重点是: 在安装场地平整前,先对其范围内的表土进行剥离、集中堆置并采用临时措施加以防护。施工时,及时对风机安装场周边形成的挖填边坡进行防护,对安装场地用碎石覆盖; 在安装场地挖方边坡坡脚设排水沟。施工结束后,对风机基础及安装场地区进行整治,撒播草种或种植灌木,绿化时在风机基础通往检修道路之间需留一定面积的硬化路面,为以后风机检修车辆进出提供方便。

(2) 升压变电站防治区。该区建设内容包括1 110 kV升压变电站,总占地面积138 hm2。水土流失防治的重点是:场地平整前,先做好周边排水; 场地平整后,在其外侧挖方边坡坡顶布置截洪沟,坡脚设置排水沟,坡面采用浆砌石骨架护坡;站内及时布设雨水管网,并在砂石料堆放场地周边设置袋装土挡墙进行拦挡。施工结束后,对办公楼周边区域进行绿化,屋外配电装置区铺碎石固沙。

(3) 道路工程防治区。该区建设内容包括进场道路,施工及检修道路和1 座斜坡码头,总占地面积1685 hm2。水土流失防治的重点是: 在路基施工前,先对其范围内的表土进行剥离,并采用临时措施防护。施工时,在道路两侧先行开挖排水沟,每隔200 m设一沉沙池,排水沟出口处设消力坎; 边施工边对裸露边坡进行防护。施工结束后,在道路两侧种植行道树和绿篱。

(4) 管线工程防治区。该区建设内容包括集电线路和施工用水管线,总占地面积为300 hm2。水土流失防治的重点是:做好施工过程中的临时覆盖措施,施工结束后进行土地整治、植被恢复。

(5) 弃土场防治区。该区建设内容包括弃土场3 处,总占地面积为450 hm2。水土流失防治的重点是: 弃土堆置前,先做好拦挡工程; 弃土堆置时,及时修筑排水系统; 弃土堆置结束后,进行土地整治和植被恢复。

32 水土保持防治措施体系

根据各防治区的水土流失特点和防治重点,结合区域自然条件和可能造成的水土流失危害,遵循治理与防护相结合,植物措施、工程措施与临时措施相结合,治理水土流失与绿化美化环境相结合的原则,统筹布局水土保持措施,以期形成完整的水土流失防治体系,实现良好的水土保持防治效果。吉山风电场工程水土保持防治措施体系见表1

321 风电机组防治区

工程措施: 风电机组区场平后,为减少沙土吹扬,并满足施工的要求,在安装场地铺20 cm厚碎石防风固沙; 对风机安装场地周边形成的少量灰岩类挖填边坡分别采用植生袋护坡和干砌石护坡进行防护,提高防护效果; 安装场地采用自然排水方式,在挖方边坡坡脚设浆砌石排水沟,沟深04 m、底宽04 m,边坡坡率1 05,雨水经排水沟收集后排入周边水系。施工结束后,覆盖表土(表土来自安装场地和道路工程区剥离表土),在风机基础周边3 m区域铺植草砖。

植物措施: 以撒播草种、种植灌木为主。选用当地适生的蔓荆子、丝兰、紫穗槐、狗牙根、狗尾草等树草种,合理配置,在满足水土流失防治的同时,尽量营造一个错落有致的景观效果。

临时措施: 对其范围内堆置的剥离表土进行防护,表土堆置高度不大于30 m,周边采用袋装土挡墙拦挡,裸露面采用苫布进行覆盖。袋装土挡墙由编织袋堆砌而成,横断面为梯形。

322 压变电站防治区

工程措施: 升压站场地平整后形成少量挖方边坡,为截断坡面的雨水,在坡面上方5 m处布置浆砌石截洪沟,沟深06m、底宽06 m,边坡坡率1 02; 在坡脚处设置浆砌石排水沟,沟深04 m、宽06 m,矩形断面; 坡面采用方格网浆砌石骨架护坡。在站内场地周边及道路单侧布设排水管、雨水口及检查井,形成雨水管网,在排水管出口处布设消力坎。场内屋外配电装置区及空地采用铺碎石覆盖,防风固沙; 绿化区域回填表土(表土来自道路工程区剥离表土)

植物措施: 绿化区域主要为升压站入口及综合楼周边,以铺设草皮为主,在草皮上点缀抗逆性较强、消声除尘、观赏效果好的乔灌木,如杜英、冬青、杨梅、红叶李、桂花、山茶、海桐、金叶女贞等,为值班人员创造良好的生产、工作环境。

临时措施: 施工场地布置在升压变电站内,施工前用袋装土挡墙对砂石料堆放场地周边进行拦挡。

323 道路工程防治区

工程措施: 为收集和排放路面及道路两侧边坡的雨水,在道路两侧布设浆砌石排水沟,每200 m布置1 座沉沙池,在排水沟的出口处布设消力坎,雨水经消力坎消能后排入周边水系。斜坡码头采用干砌石护坡; 受地形地质条件限制路段挖填边坡,分别采用植生袋护坡和干砌石护坡。

植物措施: 路基挖填边坡采用灌草护坡; 为美化道路的行车环境,减少风沙的影响,在道路两侧排水沟外侧种植两排行道树,在挖方边坡坡脚栽植绿篱,拦截坡面泥沙,阻止泥沙进入排水沟。树草种选用湿地松、苦楝、刺槐、蔓荆子、紫穗槐、胡枝子、狗牙根、狗尾草等。

临时措施: 对区域内的剥离表土,分堆集中堆放在道路两侧,周边用袋装土挡墙进行拦挡,裸露面用苫布进行覆盖。

324 管线工程防治区

工程措施: 电缆采取分段施工方式,做到边开挖、边回填夯实等,以减少松散土的临时堆放时间。当电缆途经边坡较陡的地段时,为防止边坡失稳并减少水土流失的产生,采用方格网浆砌石护坡。

植物措施: 电缆敷设结束后,在管线工程区撒播草种、栽植灌木恢复植被,灌草种可选用紫穗槐、胡枝子、狗牙根、狗尾草等。

临时措施: 电缆敷设沟开挖时,将表土和深层土分开堆放,并采用苫布对临时性堆土进行覆盖。

325 弃土场防治区

工程措施: 在弃土堆积边坡坡脚先修建拦挡工程,根据弃土量及其堆放位置与地形特点采用生态环保的绿色加筋格宾挡墙,增加绿化效果。为排放和收集弃土场内的雨水,在弃土场四周布设浆砌石排水沟和急流槽,在急流槽的出口处设置消力坎,雨水经消力坎消能后排放到周边水系中。

植物措施: 弃土场弃土结束后,对堆积边坡和台面撒播草种、种植灌木。灌草种可选用蔓荆子、紫穗槐、丝兰、狗牙根、狗尾草等。

4 结语

鄱阳湖滨湖风沙区风力资源丰富,但生态环境脆弱,植被一旦遭到破坏则恢复难度将非常大。经过多年的积极治理和保护,滨湖风沙情况得到了有效改善,水土流失得到了有效控制,但生态环境依然脆弱,水土流失防治工作仍需继续加强。从对已实施的部分风电项目的调查情况来看,在施工过程中由于治理不及时和自然条件等原因造成的水土流失比较严重,对生态环境影响比较突出,需要长期治理才能恢复。因此,在风电场建设过程中,必须将水土保持理念渗透到风电建设的各个环节当中去。

风电场工程呈点、线状分布,风电机组布点范围大而分散,对地表的扰动和破坏点多面广,且水力侵蚀、风力侵蚀兼而有之。在项目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,充分注重表土的保护与利用,采用当地适生的沙地树草品种,积极控制并减少工程建设新增水土流失量,有效保护鄱阳湖区生态环境,最终实现区域开发与生态建设的双赢。

[参考文献]

[1]杨丹青,张峰,武文一.风电场工程项目水土保持措施配置研究[J].水土保持通报, 2008 28(4) : 116 120

[2]周跃龙,汪怀建,姚丽文,等.鄱阳湖区生态环境分析与综合治理对策[J].环境污染与防治, 2004 26(2) : 159

[作者简介]奚同行(1968),男,江西南康市人,高级工程师,副所长,从事水土保持科学研究、规划设计、方案

编制、监测评估工作; 通信作者林圣玉(1968-),女,江苏句容市人,高级工程师,从事水土保持科研、规划设计、方案编制工作。

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