某風(fēng)電場水土流失預(yù)測研究

張海娥 張穎

摘 要：本文采用類比法對(duì)天潤金寨朝陽山風(fēng)電場項(xiàng)目確定水土流失預(yù)測參數(shù)，并利用經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算出可能的水土流失量，進(jìn)而得出該工程水土流失的預(yù)測結(jié)論，提出水土流失防治的指導(dǎo)性意見，以期為相關(guān)學(xué)者的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：類比法;水土流失;預(yù)測參數(shù);預(yù)測方法

中圖分類號(hào)：S157 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）01-0155-04

Soil Erosion Prediction about a Wind Power Station

ZHANG Haie1 ZHANG Ying2

（1. Anhui Water Conservancy Technical College，Hefei Anhui 231603;

2.Huanghe Science & Technology College，Zhengzhou Henan 450063）

Abstract： This paper used analogy method to determine the prediction parameters of soil erosion for the Chaoyang Mountain wind farm project in Jinzhai， Tianrun， and calculated the possible amount of soil erosion by using empirical formula method， and then drew the prediction conclusion of soil erosion of the project， and put forward the guiding opinions of soil erosion prevention and control， with a view to providing reference for the research of relevant scholars.

Keywords： analogy; soil and water loss;prediction parameters;prediction method

1 項(xiàng)目概況

天潤金寨朝陽山風(fēng)電場項(xiàng)目位于安徽金寨縣境內(nèi)，工程由升壓站及進(jìn)站道路區(qū)、風(fēng)電機(jī)組及箱變區(qū)、集電線路區(qū)、場內(nèi)道路區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)組成。安徽天潤金寨朝陽山風(fēng)電場項(xiàng)目安裝有50臺(tái)單機(jī)容量2 000kW風(fēng)電機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘繛?00MW。本風(fēng)電場同期建設(shè)1座110kV升壓站，升壓站本期規(guī)模為安裝1×100MVA主變，其電壓比為35/110kV。50臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)每12～13臺(tái)匯成1回35kV集電線路，4回35kV集電線路均接至風(fēng)電場內(nèi)升壓站的35kV母線，風(fēng)場線路全部采用架空線至升壓站圍墻外，再以電纜接入站內(nèi)35kV母線，再通過升壓變升壓至110kV。本站以1回110kV線路接入110kV金寨變[1]。

項(xiàng)目區(qū)位于淮河流域大別山北麓，屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，10年一遇最大24h暴雨量224mm，20年一遇最大24h降水量為241.5mm，多年平均降水量為1 381mm;年平均氣溫17℃，≥10℃積溫4 780℃;常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹E，年平均風(fēng)速為1.7m/s;最大凍土深度15cm。項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕以微度水力侵蝕為主，屬北方土石山區(qū)，土壤流失容許量200t/（km2·a），屬國家公告的大別山桐柏山重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和省政府公告的水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 21010—2007）[2]可知，本工程水土流失防治執(zhí)行建設(shè)類一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目區(qū)土壤以黃棕壤為主，植被屬北亞熱帶常綠落葉混交林，林草覆蓋率約為74.6%。項(xiàng)目區(qū)屬水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，多年平均降水量超過了1 200mm。本工程水土流失防治執(zhí)行建設(shè)類一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。相應(yīng)的6項(xiàng)防治目標(biāo)值計(jì)算詳見表1。

2 水土流失預(yù)測

2.1 預(yù)測范圍和預(yù)測時(shí)段

本工程水土流失防治分區(qū)劃分為風(fēng)電機(jī)組及箱變區(qū)、棄渣場區(qū)、集電線路區(qū)、場內(nèi)道路區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)和升壓站及進(jìn)站道路區(qū)共6個(gè)分區(qū)。

水土流失預(yù)測按具體項(xiàng)目施工經(jīng)歷雨季的時(shí)間，以最不利時(shí)段進(jìn)行預(yù)測。本地區(qū)雨季集中在6～8月（3個(gè)月），為水土流失最不利時(shí)段。預(yù)測時(shí)段根據(jù)施工時(shí)段占整個(gè)雨季的比例計(jì)算，超過雨季長度不足一年的按一年計(jì)算，未超過雨季長度的按占雨季長度的比例計(jì)算。本項(xiàng)目觀測時(shí)段分為施工期1年、自然恢復(fù)期2年，本工程為建設(shè)類項(xiàng)目，運(yùn)行期不需要進(jìn)行水土流失預(yù)測[3]。

2.2 擾動(dòng)地表面積

本工程總占地69.53hm2，按占地性質(zhì)劃分：永久占地18.75hm2，臨時(shí)占地50.78hm2;按占地類型分，主要包括灌木林地、荒草地、耕地等，詳見表2。項(xiàng)目征占地范圍內(nèi)產(chǎn)生擾動(dòng)屬于損壞水土保持設(shè)施范圍，故損壞的水土保持設(shè)施面積為69.53hm2。

2.3 可能造成的水土流失量

2.3.1 預(yù)測方法。本工程水土流失量預(yù)測按式（1）進(jìn)行計(jì)算，新增水土流失量按式（2）計(jì)算。

[W=j=13i=1nFji×Mji×Tji]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

[ΔW=j=13i=1nFji×ΔMji×Tji]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

擾動(dòng)地表土壤流失量以及擾動(dòng)地表新增土壤流失量主要與單元的預(yù)測面積、單元的土壤侵蝕模數(shù)、某時(shí)段某單元的新增土壤侵蝕模數(shù)、某時(shí)段某單元的預(yù)測時(shí)間有關(guān)。

2.3.2 預(yù)測基本參數(shù)

2.3.2.1 壤侵蝕模數(shù)。水土流失預(yù)測中，土壤侵蝕模數(shù)是一個(gè)很重要的參數(shù)[4]。經(jīng)過調(diào)查和收集資料，結(jié)合本工程區(qū)的地貌類型、地質(zhì)土壤類型、地區(qū)的降雨情況、植被覆蓋情況、地面組成情況和相應(yīng)的管理措施，確定項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕模數(shù)的本底值為100～200t/（km2·a）。

2.3.2.2 擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)。本項(xiàng)目擾動(dòng)后的侵蝕模數(shù)擬采用類比分析法求得。根據(jù)本工程地形、地貌、降雨、土壤等水土流失影響因子的特性及預(yù)測對(duì)象受擾動(dòng)情況，結(jié)合當(dāng)?shù)叵嗨乒こ痰那治g模數(shù)取值，本項(xiàng)目擾動(dòng)后的侵蝕模數(shù)擬采用類比分析法求得。根據(jù)本工程地形、地貌、降雨、土壤等水土流失影響因子的特性及預(yù)測對(duì)象受擾動(dòng)情況，結(jié)合當(dāng)?shù)叵嗨乒こ痰那治g模數(shù)取值，來安風(fēng)電工程建設(shè)期水土流失預(yù)測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取值詳見表3。

表3 安徽來安龍臥寺49.5MW風(fēng)電項(xiàng)目工程土壤侵蝕模數(shù)

監(jiān)測成果表

[類型區(qū) 侵蝕類型 土壤類型 土壤侵蝕模數(shù)[t/（km2·a）] 原地貌 施工期 自然恢復(fù)期 風(fēng)電機(jī)組及箱變區(qū) 水蝕 黃棕壤 250 1 763 418 集電線路區(qū) 黃棕壤 250 1 375 386 場內(nèi)道路區(qū) 黃棕壤 250 1 727 482 ]

考慮類比工程與本工程所在地形地貌、氣候條件、侵蝕強(qiáng)度等情況略有差別，類比工程監(jiān)測數(shù)據(jù)是在具有部分水保防護(hù)措施的情況下監(jiān)測的，因此，應(yīng)適當(dāng)修正各區(qū)域擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)，修正系數(shù)及擾動(dòng)后土壤侵蝕模數(shù)采用值見表4。

2.3.3 預(yù)測成果。根據(jù)預(yù)測參數(shù)、預(yù)測方法、各施工單元水土流失面積，本工程計(jì)算共可能造成背景水土流失量206t，水土流失總量為3 982t，其中新增水土流失量3 776t。各區(qū)域水土流失量匯總見表5和表6。

2.3.4 可能造成的水土流失危害。由上述預(yù)測可知，建設(shè)期水土流失新增3 776t，總量3 982t。其中，場內(nèi)道路區(qū)2 806t，占70.47%;風(fēng)電機(jī)組及箱變區(qū)450t，占11.31%;集電線路區(qū)309t，占7.75%;施工期3 355t，占84.27%。因此，本工程水土流失重點(diǎn)防治區(qū)為場內(nèi)道路區(qū)、風(fēng)電機(jī)組及箱變區(qū)，也是水土保持監(jiān)測的重點(diǎn)區(qū)域。需要重點(diǎn)防治時(shí)段是施工期，施工期是產(chǎn)生水土流失量及流失強(qiáng)度較大的時(shí)段。

3 預(yù)測結(jié)論及綜合分析

本項(xiàng)目的水土流失總預(yù)測時(shí)段為建設(shè)期。從預(yù)測結(jié)果來看，水土流失主要發(fā)生在施工期，尤其是施工期路基土石方，路基開挖及填筑形成裸露邊坡以及棄渣場棄渣的時(shí)段，這些時(shí)段是水土流失量及流失強(qiáng)度較大的時(shí)段，需要重點(diǎn)防治。

通過水土流失預(yù)測分析，對(duì)本項(xiàng)目水土流失的防治及水土保持監(jiān)測提出以下指導(dǎo)意見。

3.1 對(duì)水土流失防治的指導(dǎo)性意見

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，產(chǎn)生新增水土流失量較大的區(qū)域是建設(shè)期道路區(qū)。在水土保持措施布設(shè)時(shí)，應(yīng)以這個(gè)區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的氣候和地形特點(diǎn)，本區(qū)土壤侵蝕類型為水蝕，水蝕較為嚴(yán)重，應(yīng)根據(jù)立地條件、周圍地形、植被狀況實(shí)施相應(yīng)工程措施和植物措施。除了要做好邊坡防護(hù)外，還應(yīng)對(duì)臨時(shí)堆土做好防風(fēng)、排水、沉沙措施。此外，還要合理安排水土保持措施實(shí)施進(jìn)度，盡量縮短地表裸露時(shí)間[5]。

3.2 對(duì)工程占地的指導(dǎo)性意見

本項(xiàng)目建設(shè)方案綜合考慮了風(fēng)力資源、沿線城鎮(zhèn)規(guī)劃及項(xiàng)目沿線的村鎮(zhèn)居點(diǎn)等選擇的制約因素，50座風(fēng)電機(jī)組由專門軟件進(jìn)行了發(fā)電量的優(yōu)化計(jì)算確定，基本布置在山頂上;場內(nèi)道路布局應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐匦螚l件，盡可能避免大開挖、大回填，以減少新增水土流失。

在滿足項(xiàng)目基本需要的前提下，場內(nèi)道路采用泥結(jié)碎石簡易道路，路面材料采用石渣，盡可能利用已開挖的土石方，做到土石方綜合利用。風(fēng)電場施工完成后，根據(jù)主體設(shè)計(jì)，場內(nèi)道路保留3.5m寬作為終期風(fēng)電場檢修道路，并鋪設(shè)水泥路面，場內(nèi)道路區(qū)終期路基束窄后，剩余的裸露地面根據(jù)土壤富集情況盡可能恢復(fù)植被，減少人為造成的水土流失;施工場地力求精簡，后期根據(jù)土地利用方向，進(jìn)行土地整治、交還當(dāng)?shù)?，從而減少占用、擾動(dòng)及損壞水土保持設(shè)施面積，有效減少因工程建設(shè)造成的水土流失。

3.3 對(duì)水土保持監(jiān)測的指導(dǎo)性意見

本項(xiàng)目監(jiān)測范圍為水土流失防治責(zé)任范圍，監(jiān)測重點(diǎn)區(qū)域?yàn)閳鰞?nèi)道路區(qū)。本項(xiàng)目監(jiān)測時(shí)段從施工準(zhǔn)備期開始，至設(shè)計(jì)水平年結(jié)束。主體工程建設(shè)進(jìn)度、水土流失影響因子、水土保持植物措施生長情況等至少每3個(gè)月監(jiān)測記錄1次;擾動(dòng)地表面積、水土保持工程措施攔擋等至少每月監(jiān)測記錄1次;臨時(shí)堆土水土保持措施建設(shè)情況等至少每10d監(jiān)測記錄1次;遇暴雨、大風(fēng)等情況應(yīng)及時(shí)加測。共設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)6處，采用沉沙池法，并輔以調(diào)查。在定點(diǎn)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，應(yīng)制定并完善調(diào)查和巡查制度，擴(kuò)大監(jiān)測覆蓋面，并作為上述監(jiān)測點(diǎn)的補(bǔ)充，加大巡查頻率。

參考文獻(xiàn)：

[1]王禮先.中國水利百科全書——水土保持分冊[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 21010—2007[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2007.

[3]中華人民共和國水利部.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范：GB 50433—2008[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2008.

[4]中華人民共和國水利部.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)：GB 50434—2008[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2008.

[5]安徽省水利廳.安徽省水土保持監(jiān)測公報(bào)[R/OL].[2018-12-01].https：//jz.docin.com/p-1243565288.html.