山地風(fēng)電場棄渣場選址與設(shè)計探討

溫林子

(中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

目前，我國風(fēng)電開發(fā)依舊保持迅猛的發(fā)展勢頭，根據(jù)風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃，到2020年底，風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機容量達到2.1億kW以上，風(fēng)能作為清潔能源將是未來一段時間新能源發(fā)展的重點。從現(xiàn)有的開發(fā)技術(shù)和經(jīng)濟性看，風(fēng)能開發(fā)具有一定的優(yōu)勢。隨著風(fēng)電機組國產(chǎn)化進程加快，風(fēng)電機組的價格將進一步降低，風(fēng)電的競爭力將進一步增強。開發(fā)風(fēng)電是降低國家石化資源消耗比重的重要措施，有利于改善能源結(jié)構(gòu)，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

然而風(fēng)電建設(shè)過程中存在棄渣問題，由于山地風(fēng)電場工程土石方開挖量大，棄渣量大，若處理不當(dāng)，容易導(dǎo)致水土流失，環(huán)境遭受破壞等問題，影響風(fēng)電場行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此，選擇合理的棄渣場位置、對棄渣場采取有效的處理措施顯得尤為重要。

1 棄渣場選址原則

風(fēng)電場棄渣場位置的選擇主要考慮以下方面：

(1)應(yīng)結(jié)合工程實際和項目區(qū)水土流失現(xiàn)狀，因地制宜、因害設(shè)防、防治結(jié)合、全面布局、科學(xué)配置。

(2)減少對原地表和植被的破壞，合理布設(shè)施工場地，同時對砂石料、棄土采取分類集中堆放。

(3)在施工棄渣過程中減小渣土的運距，節(jié)約施工費用，做到切實經(jīng)濟可行。

(4)避開居民點、公路、重要建構(gòu)筑物及環(huán)保敏感點。

(5)根據(jù)地質(zhì)情況，判定渣場的地質(zhì)穩(wěn)定性，同時考慮堆渣后的穩(wěn)定性。

2 棄渣特點

(1)棄渣量大。風(fēng)資源豐富區(qū)域一般位于山頂或山脊處，風(fēng)機吊裝平臺的平整工程將產(chǎn)生大量棄渣。同時，在風(fēng)電場道路施工中，不可避免產(chǎn)生大量的棄土棄渣。

(2)選址困難。山地風(fēng)電場所處地形起伏大，地面坡度較大，溝道狹窄、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，溝道匯水面積大，棄渣場選址較為困難。

(3)水土流失危害較大。山地風(fēng)電場工程棄渣的特殊性，決定了其危害性。一方面，棄渣堆放壓蓋了原有植被，而且渣體松散，破壞原有坡面穩(wěn)定性和原有生態(tài)景觀。另一方面，在工程建設(shè)過程中，大量棄渣若不注意防護，則可能在暴雨洪水的作用下形成坍塌，甚至可能會產(chǎn)生泥石流災(zāi)害，對渣場下游居民區(qū)和公共設(shè)施的安全構(gòu)成威脅。

(4)植被恢復(fù)難度大。山地風(fēng)電場區(qū)域植被覆蓋良好，但由于建設(shè)過程施工活動改變了原有地形地貌，改變了土壤結(jié)構(gòu)，破壞了原有植被，適合植被生長的腐殖層表土易流失，植被恢復(fù)難度增大。

(5)水土流失嚴重。山地風(fēng)電場主要水土流失時段主要集中在施工期，棄渣場區(qū)是水土流失防治重點區(qū)域之一。棄渣場水土流失特點呈點狀，水土流失類型屬水力侵蝕范疇，以面蝕為主，在部分地區(qū)兼有溝蝕。因此，風(fēng)電場工程棄渣應(yīng)合理堆放，確保堆渣穩(wěn)定，并采取適當(dāng)水土保持措施進行有效防護。

3 棄渣場的防護設(shè)計

把棄渣場看成各自獨立的系統(tǒng)，堆渣體作為主要建筑物，周邊排水、擋渣設(shè)施等為次要永久建筑物，堆渣前在各渣場溝口布置擋渣墻、周邊布設(shè)排水設(shè)施，堆渣完畢后，對渣面采取植物措施進行防護，以確保各渣場的穩(wěn)定，減少水土流失，避免對渣場下游造成危害。棄渣場防護遵循“先攔后棄，集中堆放”的原則。根據(jù)各渣場容量、堆渣高度、可能對周邊環(huán)境造成的危害等情況，本著經(jīng)濟合理和安全可靠的原則，分別確定各渣場的建筑等級，從而確定建筑物的洪水標準和整體穩(wěn)定要求。在堆渣前先行施工截水溝及擋渣墻，截水溝及擋渣墻施工完畢后方可進行堆渣。堆渣應(yīng)先上游后下游，同一區(qū)域堆放要“中間高、兩邊低”，以利于排水，在前一段區(qū)的渣料堆放達到設(shè)計高程時，即實施相應(yīng)的水保措施，然后再進行下一區(qū)域堆渣，以免棄土裸露時間過長，造成大的水土流失。

4 工程案例分析

4.1 風(fēng)電場的基本情況

貴州某風(fēng)電場裝機容量為48 MW，擬安裝24臺單機容量為2 000 kW的風(fēng)電機組。場址區(qū)總體呈近北東向展布，長約11 km，寬約2 km，場址面積約29.6 km2，場區(qū)大部分地區(qū)海拔高程在900～1 370 m之間，相對高差大，地形復(fù)雜，地貌總體屬侵蝕、溶蝕中低山～低中山地貌，該風(fēng)電場屬典型的山地風(fēng)電場。

該風(fēng)電場工程土石方開挖量主要來源為場區(qū)場內(nèi)道路、吊裝平臺、風(fēng)機基礎(chǔ)、升壓站等區(qū)域。為節(jié)約投資，主線、支線道路及吊裝平臺施工盡量保持挖填平衡，多余的挖方按棄渣處理。土石方挖填平衡成果表見表1。

表1 風(fēng)電場土石方挖填平衡成果

該風(fēng)電場工程土石方開挖總量為73.92萬m3，回填總量為37.61萬m3，棄渣量為36.31萬m3，對平衡不掉的土石方，考慮在風(fēng)電場內(nèi)設(shè)置棄渣場堆存，棄渣場需進行排水措施設(shè)計與綠化，以防止水土流失。

4.2 棄渣場布置情況

風(fēng)電場棄渣場布置以“分散棄渣、相對集中、安全穩(wěn)定、便于運棄”為原則，在該風(fēng)電場整個區(qū)域布置了4個棄渣場，以滿足風(fēng)電場棄渣的需要。1號棄渣場位于5號風(fēng)機的東北面約140 m，2號棄渣場位于13號風(fēng)機的北面約190 m，3號棄渣場位于14號風(fēng)機的西北面約330 m，4號棄渣場位于20號風(fēng)機的北面約240 m，占地類型主要為荒草地。棄渣場位置如圖1所示。

通過Civi 3D軟件計算得出1號棄渣場容量約14.26萬m3，2號棄渣場容量約11.5萬m3，3號棄渣場容量約9.78萬m3，4號棄渣場容量約4.07萬m3，4個棄渣場總?cè)萘考s39.61萬m3，根據(jù)土石方挖填平衡成果表，該風(fēng)電場總棄渣量約36.31萬m3，由此可見，容量能滿足風(fēng)電場棄渣需求。

4.3 施工要求

(1)棄渣場棄渣前需清除原植被，對地面進行整平清除表層不少于50 cm的軟弱土層，斜坡地段要順坡面挖臺階，臺階寬度不小于2.0 m。

(2)棄渣填筑邊界邊坡坡率不得陡于1∶2，分級平臺不得小于2 m，棄渣場最大填筑邊坡高度不得大于30 m，坡面可進行鋪土種草綠化。

圖1 棄渣場位置示意

(3)渣場周邊砌筑漿砌片石截水溝，截水溝排水坡度大于15%時，需設(shè)置跌坎，跌坎高0.3～0.6 m。

(4)棄渣場表面和邊坡采用清淤棄土或清除的地表種植土、表土等覆蓋，覆土厚度不少于0.5 m，復(fù)耕或撒播草籽、喬灌結(jié)合綠化。

5 結(jié) 語

隨著我國風(fēng)電建設(shè)的加快，風(fēng)電場建設(shè)產(chǎn)生的棄渣及其水土流失造成的環(huán)境破壞已經(jīng)引起高度重視。必須堅持“預(yù)防為主、保護優(yōu)先、全面規(guī)劃、綜合治理、因地制宜、突出重點、科學(xué)管理、注重效益”的方針，加強風(fēng)電場棄渣場的科學(xué)選址，通過采取有效的工程措施和植物措施，高標準地實現(xiàn)表土保護、排水、棄渣完成后的全面整地和植被恢復(fù)，確保風(fēng)電建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。