趙陟峰，吳 震，周建海，周 波，張新民

(1.甘肅省水土保持科學(xué)研究所，甘肅蘭州730020;2.交通運(yùn)輸部環(huán)境保護(hù)中心，北京100013;3.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京100083)

在幾千年前，風(fēng)力就是人們生活、生產(chǎn)、航行的重要動力之一。近年來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，人們對風(fēng)能的利用日益關(guān)心。作為可再生能源的風(fēng)力資源以其蘊(yùn)藏量巨大、分布廣泛、無污染等優(yōu)勢而在各國迅速發(fā)展［1］，風(fēng)力發(fā)電是目前最成熟、最具有規(guī)模化開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源技術(shù)之一［2］。我國是世界上風(fēng)力資源較為豐富的國家之一，可開發(fā)風(fēng)能資源總量約為10億kW，主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼上［3］。甘肅的風(fēng)能蘊(yùn)藏豐富，尤其是河西走廊的瓜州素有“風(fēng)庫”之稱［4］，上千公里的狹長河西走廊，其獨(dú)特的地理環(huán)境具有強(qiáng)烈的狹管效應(yīng)，形成了中國乃至世界特有的風(fēng)能資源富聚集帶，開發(fā)前景廣闊［5］。為充分利用河西地區(qū)豐富的風(fēng)能資源，我國在酒泉地區(qū)規(guī)劃建設(shè)了第一座千萬千瓦級風(fēng)電基地。目前，千萬千瓦級風(fēng)電基地建設(shè)已進(jìn)入高速發(fā)展期，預(yù)計到2015年酒泉風(fēng)電基地裝機(jī)容量將達(dá)到1271萬kW，到2020年達(dá)到2000萬kW［6］。河西走廊大部分地方為荒漠、戈壁和草原，戈壁上的礫石層及植被保護(hù)層很容易遭破壞，且恢復(fù)難度大，特別是大型機(jī)械的應(yīng)用更容易對戈壁造成破壞。風(fēng)電場工程的建設(shè)必然要擾動地表，破壞植被，造成水土流失，影響生態(tài)環(huán)境。因此，加強(qiáng)水土流失防治，將生態(tài)破壞影響降到最低點(diǎn)，是建設(shè)風(fēng)電工程首先要考慮的問題。

1 風(fēng)能資源及區(qū)域自然狀況

河西走廊系指甘肅省黃河以西的地區(qū)，在行政區(qū)界上包括武威、金昌、張掖、嘉峪關(guān)、酒泉5個地級市，總面積約21.5萬km2。河西走廊地處祁連山脈以北、合黎山和龍首山以南、烏鞘嶺以西，海拔1100—1500 m，大部分地方為祁連山北麓沖積—洪積扇構(gòu)成的山前傾斜平原。地貌由南到北大致為山地、平原、戈壁，亦有交錯分布，其中戈壁約為683.3萬hm2，占走廊總面積的30%以上。

河西走廊風(fēng)能資源豐富的主要原因是西伯利亞冷高壓形成的冷空氣于冬春季入侵我國的西路、西北路兩條通道，再加南部有青藏高原的阻擋，形成了有利于風(fēng)速加大的地形條件即狹管作用，得天獨(dú)厚的地理條件使得河西走廊長年盛行西北風(fēng)，風(fēng)力強(qiáng)且頻率高。在河西走廊建設(shè)風(fēng)電場具有以下優(yōu)勢:一是年有效發(fā)電時數(shù)長，年有效風(fēng)速時數(shù)在6000 h以上，年滿負(fù)荷發(fā)電在2300 h左右;二是風(fēng)力能量密度大，風(fēng)能富集區(qū)年平均有效風(fēng)功率密度在150 W/m2以上，風(fēng)速年內(nèi)、年際變化小;三是風(fēng)電場的建設(shè)條件好，易開發(fā)建設(shè)的風(fēng)電場大都在荒漠戈壁之中，臨近交通干支線，地勢平坦廣闊，不需占用耕地，投資成本低;四是風(fēng)力發(fā)電的氣候環(huán)境好，極限低溫不低于零下30℃，空氣濕度低，沒有鹽霧、冰凍等自然災(zāi)害，有利于風(fēng)機(jī)壽命的延長［7］。

河西走廊雖然風(fēng)力資源豐富，但同時氣候異常、生態(tài)脆弱，大部分地方為荒漠和戈壁，地形平坦開闊，植被稀疏，降水少，蒸發(fā)量大，大風(fēng)日數(shù)多。工程建設(shè)擾動破壞了原地貌的表層結(jié)皮及植被，造成表層土壤結(jié)構(gòu)松散，使得地表抵御風(fēng)蝕的能力大大降低，極易被風(fēng)吹動造成水土流失。從對已實(shí)施的部分風(fēng)電項目的調(diào)查來看，由于施工過程中治理不及時和自然條件等原因造成的水土流失比較嚴(yán)重，對生態(tài)環(huán)境影響比較突出。

2 風(fēng)電場建設(shè)的水土流失及其特點(diǎn)分析

2.1 風(fēng)電場建設(shè)引發(fā)的水土流失

2.1.1 建設(shè)期的水土流失

風(fēng)電場建設(shè)期包括施工準(zhǔn)備期和施工期。施工準(zhǔn)備期由于施工及設(shè)備存放場區(qū)需要進(jìn)行場地平整，擾動地表，降低了原地貌的土壤抗蝕能力，引發(fā)水土流失 風(fēng)機(jī)及箱式變壓器基礎(chǔ)的開挖與回填、架空電纜塔桿基礎(chǔ)和地埋電纜溝的開挖與回填、升壓站建設(shè)、吊裝場地平整等破壞植被，嚴(yán)重破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成水土流失;場區(qū)內(nèi)檢修道路及改擴(kuò)建施工道路擾動面積大、土方量大，大面積的原地表土壤結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致水土流失大大加劇，是產(chǎn)生土壤侵蝕的重點(diǎn)部位;臨時設(shè)施的建設(shè)會破壞地表引起新的水土流失，如臨建宿舍及辦公室、砂石料堆放場、材料設(shè)備倉庫、生產(chǎn)生活用品倉庫和機(jī)械停放、材料鋼筋加工廠內(nèi)設(shè)置機(jī)械修配廠及綜合加工系統(tǒng)等［9］。此外，施工材料和臨時堆土的保護(hù)不到位，生產(chǎn)生活垃圾和污水的傾倒、排放不到位，也會產(chǎn)生水土流失;工程施工過程中會較大面積地擾動原地貌，損毀地表植被，產(chǎn)生水土流失，在春秋季，工程建設(shè)形成大面積裸露面，運(yùn)輸車輛道路揚(yáng)塵、施工作業(yè)揚(yáng)塵等在頻繁而強(qiáng)勁的大風(fēng)作用下將造成風(fēng)力侵蝕，在雨季，工程建設(shè)改變地表形態(tài)和徑流匯集方向，降水形成地表徑流，沖刷裸露地面造成水力侵蝕。

2.1.2 自然恢復(fù)期的水土流失

自然恢復(fù)期各建設(shè)類工程已全部完工，擾動區(qū)域被建筑物覆蓋或被硬化、綠化等措施所保護(hù)，水土流失量逐漸減少［10］。但在自然恢復(fù)期內(nèi)植物措施充分發(fā)揮作用仍需一段時間，水土流失還會有一定時間的延續(xù)［11］。因此，水土流失防治的重點(diǎn)為風(fēng)機(jī)場地、安裝平臺、電纜敷設(shè)區(qū)域、道路兩側(cè)、升壓站等采取措施但尚未完全恢復(fù)的區(qū)域。

2.2 河西走廊風(fēng)電場建設(shè)的水土流失特點(diǎn)

2.2.1 特殊的自然條件容易產(chǎn)生水土流失

風(fēng)能資源豐富、風(fēng)力能量密度大、地勢平坦廣闊等特殊的自然條件是河西走廊建設(shè)風(fēng)電場的優(yōu)勢，同時也使得該區(qū)極易產(chǎn)生水土流失。河西走廊大部分地方為荒漠和戈壁，植被覆蓋度低，不能形成地表有效保護(hù)層。地表多為戈壁礫石及細(xì)砂所覆蓋，人為擾動后地表礫石及土壤覆蓋結(jié)皮遭到破壞，顆粒細(xì)小的土壤極易被風(fēng)吹蝕。原地表土壤結(jié)皮遭到破壞后，由大風(fēng)吹拂造成的土壤侵蝕將大大加劇。風(fēng)電場地處地勢較為平緩的沖洪積傾斜戈壁平原，無障礙物阻擋降低風(fēng)速，因而有利于風(fēng)蝕的產(chǎn)生和加劇。

2.2.2 水土流失形式多樣、地表恢復(fù)難度大

河西走廊風(fēng)電場工程水土流失以風(fēng)力侵蝕為主，兼有水力侵蝕。在春秋季，工程建設(shè)對地表的擾動和臨時堆土，為水土流失提供了物源，在頻繁而強(qiáng)勁的大風(fēng)作用下將造成揚(yáng)塵，產(chǎn)生水土流失;在雨季，降水形成地表徑流，也將形成水土流失。風(fēng)電場工程施工作業(yè)面分散，水土流失具有點(diǎn)、線、面侵蝕并存的特點(diǎn)。點(diǎn)狀侵蝕集中于風(fēng)電機(jī)組區(qū)，風(fēng)電機(jī)組、箱式變電站基礎(chǔ)開挖、回填擾動原地貌，破壞地表土層結(jié)構(gòu)，盡管每個風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)施工破壞植被的面積不大，但一座風(fēng)電場一般有風(fēng)機(jī)33臺或58臺，甚至更多;線狀侵蝕則發(fā)生于道路系統(tǒng)和輸電線路區(qū)，運(yùn)輸車輛道路揚(yáng)塵及輸電線路的開挖、回填會造成水土流失;面狀侵蝕集中于施工生產(chǎn)生活區(qū)、升壓站區(qū)，機(jī)械碾壓、施工材料堆放等均擾動原地貌、損壞地表植被。河西走廊的自然條件非常不利于植被恢復(fù)，而擾動地表重新形成土壤結(jié)皮的周期較長，若在施工過程中不注重表土保護(hù)則后期植被恢復(fù)難度會很大。

3 水土流失防治對策

3.1 嚴(yán)把項目的準(zhǔn)入關(guān)，確保水土保持方案落到實(shí)處

各級水行政主管部門應(yīng)對申報建設(shè)的風(fēng)電場項目嚴(yán)格審查，要確保風(fēng)電場項目嚴(yán)格貫徹落實(shí)水土保持法的規(guī)定，嚴(yán)把準(zhǔn)入關(guān)。水行政主管部門還應(yīng)嚴(yán)格風(fēng)電場項目的水土保持方案審批工作，保證風(fēng)電場建設(shè)過程嚴(yán)格貫徹水土保持法的相關(guān)規(guī)定，依法編制切合實(shí)際、可操作性強(qiáng)、高質(zhì)量的水土保持方案。在項目施工建設(shè)過程中，水行政主管部門要發(fā)揮指導(dǎo)作用，讓建設(shè)單位明確工程項目水土流失防治責(zé)任范圍、損壞水土保持設(shè)施須繳納的補(bǔ)償費(fèi)及工程建設(shè)中需要采取的水土保持措施。此外，水行政主管部門應(yīng)強(qiáng)化依法行政，督促建設(shè)單位按照水土保持“三同時”制度實(shí)施建設(shè)，確保方案得到落實(shí)。在項目建設(shè)過程中適時進(jìn)行水土流失治理，以開發(fā)促治理，以治理保開發(fā)，形成水行政主管部門監(jiān)督管理、相關(guān)部門積極配合、開發(fā)建設(shè)單位各負(fù)其責(zé)共同防治水土流失的局面，保障自然資源的可持續(xù)利用和區(qū)域生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。

3.2 加強(qiáng)施工管理，落實(shí)水土流失防治措施

風(fēng)電場建設(shè)項目施工中，要優(yōu)化建設(shè)時序、合理安排工期。風(fēng)機(jī)基坑、建筑物基礎(chǔ)和線纜埋設(shè)溝開挖等工序產(chǎn)生疏松裸露的開挖面和臨時堆土點(diǎn)較多，應(yīng)集中力量，加快施工速度，縮短強(qiáng)度流失時段，避免在水蝕或風(fēng)蝕強(qiáng)度較大的雨天或大風(fēng)天施工，減少水土流失。在項目區(qū)合理布置施工場地、施工道路，盡量減少施工占地，減少破壞地表植被面積，保護(hù)地表原生植被和結(jié)皮。加強(qiáng)施工管理，在規(guī)劃用地紅線范圍內(nèi)設(shè)置警示牌，防止施工車輛、人員隨意碾壓、踐踏、破壞施工范圍以外的原地表;加強(qiáng)對施工運(yùn)輸車輛的管理，禁止在戈壁上隨意開辟道路行駛，減少對植被的碾壓破壞;在道路施工時，要嚴(yán)格按照設(shè)計的寬度和范圍修筑，盡量利用原有道路;通過合理調(diào)配，提高土石方開挖利用率，將棄渣量減少到最低程度。另外，施工結(jié)束后要及時進(jìn)行覆土平整和植被恢復(fù)。

結(jié)合風(fēng)電場建設(shè)工程的特點(diǎn)、區(qū)域自然條件及工程的功能分區(qū)等，將水土保持工程措施、臨時措施和植物措施有機(jī)結(jié)合，合理布局，形成完整的水土保持防護(hù)體系。施工道路路面應(yīng)用礫石壓蓋或混凝土硬化處理，以減少施工過程中的揚(yáng)塵和碾壓破壞后造成的水土流失。大風(fēng)天氣要對容易起沙的場所，如各施工便道、建筑材料堆放區(qū)、機(jī)械和人為活動擾動頻繁區(qū)域，采取遮蓋、灑水等抑塵措施;臨時堆放的土石料和運(yùn)輸車應(yīng)遮蓋;施工過程中的臨時堆土應(yīng)遵循“先攔后棄”的原則，用裝土草袋擋墻攔擋，裸露面及時用防塵網(wǎng)苫蓋。對施工機(jī)械碾壓、人員踐踏和土方臨時堆放占壓等造成破壞程度較輕的區(qū)域，可依靠自然的修復(fù)能力對生態(tài)進(jìn)行自然恢復(fù)，極干旱的荒漠區(qū)無法恢復(fù)植被的，應(yīng)采取砂礫石覆蓋;植被恢復(fù)時選擇旱生的植物種，以灌木和草本植物為主，在水分條件好的地段可適當(dāng)考慮喬木樹種，有條件的地區(qū)還可以在坡面路旁設(shè)置雨水集蓄工程，蓄集雨水供植被利用。

3.3 及時進(jìn)行水土保持監(jiān)測，完善后續(xù)措施

開發(fā)建設(shè)項目水土保持監(jiān)測是驗(yàn)證項目水土保持方案、水土保持措施實(shí)施情況及效果的根本手段，為水土保持設(shè)施驗(yàn)收提供基本依據(jù)。監(jiān)測的內(nèi)容主要有水土流失因子監(jiān)測、水土流失狀況監(jiān)測、水土保持措施防治效果監(jiān)測等。監(jiān)測人員必須及時對施工過程中的擾動范圍、擾動程度、水土流失等進(jìn)行監(jiān)測，因?yàn)閷?shí)時、準(zhǔn)確和翔實(shí)全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)是保證水土保持措施進(jìn)行科學(xué)布設(shè)的前提。通過對風(fēng)電場項目建設(shè)全過程進(jìn)行水土保持監(jiān)測，評價項目各環(huán)節(jié)的水土流失防治效果，判別是否達(dá)到國家規(guī)定的防治標(biāo)準(zhǔn)和水土保持方案確定的防治目標(biāo)，為水土保持專項驗(yàn)收提供依據(jù)。通過統(tǒng)計、計算和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確掌握建設(shè)項目水土流失動態(tài)變化和水土保持措施效果，以便發(fā)現(xiàn)問題及時采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，確保各項水土保持措施能正常發(fā)揮作用，減少人為水土流失;及時發(fā)現(xiàn)重大水土流失危害隱患，并提出防治對策建議，以便補(bǔ)充和完善相應(yīng)的水土保持設(shè)施和措施，保障工程安全運(yùn)行;同時，提供水土保持監(jiān)督管理技術(shù)依據(jù)和公眾監(jiān)督基礎(chǔ)信息，對項目區(qū)生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)和及時恢復(fù)具有一定促進(jìn)作用。

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