王露偉 羅鼎

摘要? ? 通過總結(jié)義龍新區(qū)新橋農(nóng)業(yè)光伏電站水土保持工作，分析了項目區(qū)水土流失情況，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持工作在施工前期、施工中期、施工結(jié)束后對土壤的水土流失影響具有不同特點，在生產(chǎn)建設(shè)項目中開展水土保持工作應(yīng)在表土剝離及土方開挖、完善施工設(shè)計、落實“三同時”制度、生態(tài)效益、社會效益等方面重點進(jìn)行。

關(guān)鍵詞? ? 光伏電站;水土保持;措施;貴州義龍新區(qū)

中圖分類號? ? S157? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）22-0149-04? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

太陽能是清潔的可再生能源，開發(fā)利用太陽能不僅符合我國能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，也符合貴州省提出的加快新能源發(fā)展的要求。開發(fā)利用太陽能等清潔能源，對于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減少化石能源資源消耗、緩解能源和環(huán)境壓力、促進(jìn)節(jié)能減排、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。義龍新區(qū)新橋農(nóng)業(yè)光伏電站項目對所在地區(qū)增加能源供應(yīng)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少污染物和溫室氣體排放，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義，對當(dāng)?shù)鼐哂辛己玫纳鐣б妗?/p>

1? ? 研究區(qū)概況與調(diào)查方法

1.1? ? 自然環(huán)境概況

1.1.1? ? 地質(zhì)地貌。義龍新區(qū)新橋農(nóng)業(yè)光伏電站項目位于貴州省黔西南州義龍新區(qū)新橋鎮(zhèn)境內(nèi)。項目所在地大地構(gòu)造處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺—黔北臺隆—六盤水?dāng)嘞荨瞻残o構(gòu)造變形區(qū)南緣，區(qū)域地層單一，以三迭系統(tǒng)關(guān)嶺組地層為主，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定。地層自上而下依次為第四系（Q）紅黏土、三疊系關(guān)嶺組（T2g）三段和二段地層。區(qū)內(nèi)屬低中山地貌，場地內(nèi)地形起伏較小，為自然斜坡，整體呈北高南低態(tài)勢，地面坡度5°～30°，海拔1 315～1 383 m，中部溶溝、溶槽極為發(fā)育。土壤主要為亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候條件下發(fā)育而成的地帶性黃壤、石灰土，富鋁化作用表現(xiàn)強(qiáng)烈，具有明顯的發(fā)生層次，質(zhì)地黏重，有較強(qiáng)的抗侵蝕性和抗沖刷性，土體厚度為40 cm左右，表層厚度0～40 cm，土壤容重從A層至C層逐漸增大，淀積層厚度40～50 cm。

1.1.2? ? 氣象水文。義龍新區(qū)新橋農(nóng)業(yè)光伏電站位于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，無霜期長、雨量充沛，具有雨熱同季、冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑的特點。年平均氣溫15.3 ℃，日極端最高氣溫35.0 ℃，日極端最低氣溫-3.4 ℃，≥10 ℃有效積溫4 638 ℃，年平均日照時數(shù)1 545 h，無霜期308 d。年平均降水量1 256 mm，5—10月為雨季。全年平均風(fēng)速1.9 m/s，風(fēng)向以西南風(fēng)為主。區(qū)內(nèi)無地表水流;周邊未見泉水、井水出露，項目區(qū)地勢相對較高，降水依地勢高低向南排泄。地下水主要以喀斯特裂隙水和喀斯特管道水為主，降雨滲入補(bǔ)給，水量不均勻，季節(jié)變化大。

1.1.3? ? 植被。植被屬亞熱帶常綠闊葉林，荒草地分布廣泛，自山頂向下呈草叢—灌木林過渡，區(qū)內(nèi)適生喬木有杉木、櫟樹等，灌木有算盤子、火棘等，草本有火絨草、茅草、蛇莓等。

1.2? ? 項目概況

1.2.1? ? 項目組成。根據(jù)資料及現(xiàn)場踏勘情況，項目主要包括光伏陣列、逆變器、箱式隔離升壓變壓器、場內(nèi)道路、改擴(kuò)建道路、集電線路、升壓站、臨時施工場地及供水、供電設(shè)施等（表1），總占地面積62.70 hm2。

1.2.2? ? 前期土石方開挖。根據(jù)項目前期設(shè)計，共計土石方開挖量為63 570 m3（表2），回填量為56 650 m3，廢棄6 920 m3。

項目建設(shè)將擾動地表面積50.11 hm2，原地表水土流失量為1 298.49 t，在不采取水土保持措施情況下，施工期水土流失總量為3 039.42 t，新增水土流失量為1 740.93 t，自然恢復(fù)期水土流失量為4 514.71 t，施工期為項目水土流失重點防治時段[1-3]。水土流失危害主要是開挖后渣料順坡滑落侵入周邊土地，破壞周邊土地資源和生態(tài)環(huán)境;施工未對表土進(jìn)行剝離留存及養(yǎng)護(hù)，會導(dǎo)致后期植被恢復(fù)所需土料不足，還將另尋來源，造成裸露地表不能及時進(jìn)行恢復(fù)，增加水土流失，影響后期生態(tài)的恢復(fù);堆放的土石方棄渣若不進(jìn)行攔擋，將會對周邊設(shè)施、生態(tài)造成危害[4-6]。

1.2.3? ? 社會經(jīng)濟(jì)概況。項目所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)國土面積113.4 km2，轄8個村、1個居委會、102個村民組;總?cè)丝?4 472人，其中，農(nóng)業(yè)人口24 116人，非農(nóng)業(yè)人口356人。全鎮(zhèn)耕地面積999.33 hm2，農(nóng)民人均耕地0.11 hm2。GDP達(dá)89 000萬元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值9 000萬元。農(nóng)民人均純收入達(dá)4 723元。

1.2.4? ? 土地利用現(xiàn)狀。新橋鎮(zhèn)土地總面積為11 340 hm2，其中耕地2 440.11 hm2、園地73.38 hm2、林地3 401.11 hm2、牧草地2 670.38 hm2、其他農(nóng)用地359.67 hm2、住宅用地298.43 hm2、交通運(yùn)輸用地38.24 hm2、水利設(shè)施用地68 hm2、其他建設(shè)用地50.45 hm2、未利用土地1 863.31 hm2、其他土地76.93 hm2。

1.2.5? ? 水土流失現(xiàn)狀。水土流失面積中，輕度侵蝕占9.68%，中度侵蝕占8.52%，強(qiáng)烈侵蝕占1.95%，極強(qiáng)烈侵蝕占1.21%;劇烈侵蝕占1.48%。年平均土壤侵蝕模數(shù)1 436 t/km2，屬輕度侵蝕;光伏電站區(qū)容許年土壤侵蝕模數(shù)500 t/km2。

1.3? ? 調(diào)查方法

1.3.1? ? 擾動地表面積。根據(jù)設(shè)計資料，對項目區(qū)進(jìn)行了實地調(diào)查，經(jīng)統(tǒng)計分析確定實際擾動的地表面積。

1.3.2? ? 棄渣量。通過設(shè)計資料、開挖回填量，結(jié)合施工組織設(shè)計、土石方平衡分析等，對各分區(qū)產(chǎn)生的棄渣量進(jìn)行調(diào)查分析。

1.3.3? ? 水土流失量。水土流失量采用侵蝕模數(shù)法進(jìn)行水土流失分析。計算公式如下：

式中：W—土壤流失量（t）;ΔW—新增土壤流失量（t）;Fji—某時段某單元的預(yù)測面積（km2）;Mji—某時段某單元的土壤侵蝕模數(shù)[t/（km2·a）];ΔMji—某時段某單元的新增土壤侵蝕模數(shù)[t/（km2·a）]，只計正值，負(fù)值按0計;Tji—某時段某單元的預(yù)測時間（a）。i—預(yù)測單元，1，2，……n;j—預(yù)測時段，1、2、3分別指施工準(zhǔn)備期、施工期、自然恢復(fù)期。

1.4? ? 預(yù)測方法

1.4.1? ? 擾動地表面積的預(yù)測方法。根據(jù)施工用地規(guī)劃圖、施工平面布置圖、施工組織設(shè)計，結(jié)合野外測量、調(diào)查，對工程施工過程中各種施工活動可能造成的開挖擾動地表面積、占壓土地及破壞林草植被面積等進(jìn)行測算、統(tǒng)計[7-9]。

1.4.2? ? 棄土棄渣量預(yù)測方法。根據(jù)對應(yīng)階段的工程設(shè)計資料，對工程各部位的開挖渣料、工程所需的填筑料的質(zhì)和量進(jìn)行分析，得出各部位的有用開挖料、無用開挖料、填筑料，再對開挖渣料的開挖和利用時段進(jìn)行分析，最后得出工程開挖渣料的利用量和棄渣量[10-11]。

1.4.3? ? 水土流失量預(yù)測方法。水土流失量的預(yù)測采用侵蝕模數(shù)法，公式如下：

式中：W—擾動地表土壤流失量（t）;ΔW—擾動地表新增土壤流失量（t）;i—預(yù)測單元（1，2，……，n-1，n）;k—預(yù)測時段（1，2），指施工期和自然恢復(fù)期;Fi—第i個預(yù)測單元的面積（km2）;Mik—擾動后不同預(yù)測單元不同時段的土壤侵蝕模數(shù)[t/km2·a）];ΔMik—不同單元各時段新增土壤侵蝕模數(shù)[t/km2·a）];Mi0—擾動前不同預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)[t/（km2·a）];Tik—預(yù)測時段長度，即擾動時段長度（a）。

1.5? ? 水土保持措施布局

1.5.1? ? 防治措施布設(shè)分區(qū)。

（1）分區(qū)。為了合理布設(shè)水土流失防治措施，應(yīng)科學(xué)進(jìn)行分區(qū)[12-13]。由于造成的水土流失絕大部分發(fā)生在施工期，故在項目水土流失防治分區(qū)的劃分過程中充分考慮工程布局和各類工程活動的特點和時序，同時結(jié)合本工程水土流失初步分析結(jié)果，將時序基本相同、功能接近、工程布局相對集中的工區(qū)劃分為水土流失防治一級區(qū)，之后根據(jù)項目工程特征、施工工藝、施工組織等劃分二級區(qū)。根據(jù)差異性原則、相似性原則、整體性原則、系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性原則將區(qū)域水土保持防治劃分為光伏場區(qū)、升壓站區(qū)、臨時施工場地區(qū)、集電線路區(qū)、道路區(qū)、附屬系統(tǒng)等6個水土流失防治一級區(qū)，并根據(jù)實際情況劃分5個二級區(qū)，其中，光伏場區(qū)劃分為光伏陣列區(qū)、箱變區(qū)、未擾動區(qū)等3個二級區(qū)，附屬系統(tǒng)區(qū)劃分為施工用水區(qū)、施工用電區(qū)等2個二級區(qū)（表3）。

（2）分區(qū)措施。光伏陣列區(qū)：根據(jù)設(shè)計要求，采用農(nóng)光互補(bǔ)模式，建設(shè)完畢后，光伏板下方區(qū)域種植三葉青和油用牡丹。箱變周邊開挖后綠化，在建設(shè)完畢后進(jìn)行土地整治。升壓站區(qū)：新增土石方開挖區(qū)域的周邊土袋臨時攔擋;沿圍墻內(nèi)側(cè)及道路設(shè)置排水溝，建設(shè)完畢后進(jìn)行土地整治。臨時施工場地區(qū)：新增外圍和內(nèi)部水流集中處布設(shè)臨時排水溝，臨時排水溝末端設(shè)置臨時沉沙池;臨時措施利用完畢后進(jìn)行土地整治，并撒播草種。集電線路區(qū)：新增建設(shè)完畢后占地范圍內(nèi)土地整治，撒播草種，用無紡布覆蓋上方。道路區(qū)：新增沿道路內(nèi)側(cè)路基邊坡下設(shè)置排水溝，在需橫穿道路的區(qū)域布設(shè)排水管，在排水溝的末端出口處和排水管前段進(jìn)口處設(shè)置沉沙池;道路建成后對兩側(cè)邊坡進(jìn)行土地整治、撒播草種;撒播草種完成后，采用無紡布覆蓋上方。附屬系統(tǒng)區(qū)：施工完畢后在占地范圍內(nèi)撒播草種。

1.5.2? ? 監(jiān)測措施布設(shè)。采取調(diào)查和現(xiàn)場巡查監(jiān)測相結(jié)合的方法，監(jiān)測的主要內(nèi)容包括建設(shè)進(jìn)度、建設(shè)擾動土地面積、水土流失災(zāi)害隱患、水土流失及造成的危害、水土保持工程建設(shè)情況、水土流失防治效果、植物生長狀況以及水土保持管理等方面的情況。光伏場區(qū)設(shè)3個監(jiān)測點，升壓站區(qū)設(shè)1個監(jiān)測點，道路區(qū)設(shè)2個監(jiān)測點，共計6個監(jiān)測點。

1.5.3? ? 防治措施體系。根據(jù)設(shè)計的水土保持分析評價、主體工程總體布置和施工特點以及項目建設(shè)區(qū)的水土流失預(yù)測結(jié)果和防治目標(biāo)，結(jié)合項目區(qū)的地形地貌、地質(zhì)、氣候、土壤條件等，補(bǔ)充、完善和細(xì)化防治措施，與原設(shè)計的水土保持工程共同組成本項目水土流失防治措施體系。該防治體系以項目建設(shè)區(qū)為重點防治區(qū)域，臨時措施與永久措施相結(jié)合、工程措施與植物措施相結(jié)合，共同防治工程建設(shè)產(chǎn)生的水土流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境[14]。具體措施可分為工程措施、植物措施、臨時措施。新增土地整治、排水溝、排水管、沉沙池、撒播草種、布設(shè)置臨時苫蓋等具體措施。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 項目區(qū)水土流失及用地對比分析

通過調(diào)查與計算得出，項目區(qū)水土流失面積和水土流失侵蝕量（表4）。施工期水土流失預(yù)測：工程施工期侵蝕面積為50.11 hm2，原地表水土流失量為1 298.49 t，施工期水土流失總量為3 039.42 t，新增水土流失量為1 740.92 t。

自然恢復(fù)期水土流失預(yù)測：自然恢復(fù)期水土流失面積為46.95 hm2，自然恢復(fù)期原地表水土流失量為4 514.71 t。若對工程水土流失進(jìn)行治理，根據(jù)自然恢復(fù)，則在自然恢復(fù)期水土流失量為3 281.40 t，未產(chǎn)生新的水土流失。

光伏電站占地面積為62.76 hm2，其中原設(shè)計占地面積為62.7 hm2，增占地0.6 hm2。建設(shè)區(qū)占地類型主要為建設(shè)用地，施工期間會造成當(dāng)?shù)氐闹脖桓采w率下降，短時期內(nèi)會增加水土流失發(fā)生的危險性。因此，施工期須采取措施防治水土流失，并且開挖結(jié)束后須對擾動土地進(jìn)行植被恢復(fù)，以減小項目區(qū)的水土流失[15-16]。項目施工對項目區(qū)林草覆蓋率的影響是時段性的，針對其破壞的水土保持設(shè)施，在施工結(jié)束后采取植物措施予以恢復(fù)，因而對生物多樣性和生態(tài)環(huán)境的影響較小。

2.2? ? 土石方平衡分析

2.2.1? ? 土石方量合理性分析。根據(jù)實際挖填情況并結(jié)合施工時序，從水土保持角度分析認(rèn)為，前期設(shè)計的土石方挖填量合理，但項目缺少道路區(qū)、臨時施工場地區(qū)和附屬系統(tǒng)區(qū)的土石方量，同時未考慮表土剝離量及保存，不利于土壤資源的綜合利用，會導(dǎo)致后期植被恢復(fù)所需土料不足，還將另尋來源。因此，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場土壤情況，增加表土剝離，并對土石方平衡進(jìn)行優(yōu)化。

2.2.2? ? 項目土石方優(yōu)化分析。根據(jù)前期設(shè)計，項目開挖主要包括樁基基礎(chǔ)、電纜溝開挖、場內(nèi)道路開挖、升壓站及逆變基礎(chǔ)等開挖。共計開挖量為63 570 m3，回填量為56 650 m3，廢棄6 920 m3，其中廢棄土石方為逆變器基礎(chǔ)、箱式升壓變壓基礎(chǔ)、升壓站區(qū)域開挖回填后僅剩余少量土石方。根據(jù)地形地貌，并結(jié)合項目的施工工藝，在保證雨水順流排出場區(qū)的同時盡量考慮項目土石方內(nèi)部平衡。優(yōu)化后總挖方75 560 m3（土方52 982 m3、石方22 578 m3），回填78 300 m3（表土2 740 m3、土方52 982 m3、石方22 578 m3），無廢棄土石方。

2.3? ? 工藝分析

采用混凝土灌注樁作為固定支架基礎(chǔ)，逆變器及箱式變電站均采用天然地基的淺基礎(chǔ)，土方平整采用挖土機(jī)、推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)配合進(jìn)行。在平整過程中要交錯用壓路機(jī)壓實，組件安裝采用人工結(jié)合機(jī)械進(jìn)行，渣料回填為人工回填夯實。道路在路基開挖之前，根據(jù)控制網(wǎng)放灰線、道路中心線以及路基高程，并經(jīng)過復(fù)測準(zhǔn)確無誤后開始進(jìn)行道路基槽的開挖，避免產(chǎn)生大量棄渣;各區(qū)域施工前，先剝離表土資源，并做好相應(yīng)的攔擋防護(hù)，先實施排水措施后開挖，先實施攔擋措施后棄渣。

2.4? ? 項目建設(shè)和運(yùn)行對水土流失的影響分析

2.4.1? ? 光伏組件基礎(chǔ)施工對水土流失的影響。光伏組件支架基礎(chǔ)施工要進(jìn)行樁基基礎(chǔ)的開挖，將對原地表造成一定的破壞，降低林草覆蓋率，可能對周邊土地造成影響，破壞土壤結(jié)構(gòu)，原有的防沖固土能力喪失或減小，開挖料又為水土流失提供了物質(zhì)來源，若遇暴雨極易產(chǎn)生水土流失。

2.4.2? ? 升壓站、施工臨時場地建設(shè)對水土流失的影響。升壓站及臨時施工場地建設(shè)過程中，將損壞、占壓或改變原有的地形地貌、植被等，會不同程度地降低、改變其水土保持功能，并可能引起新的水土流失。

2.4.3? ? 集電線路區(qū)建設(shè)對水土流失的影響。集電線路采用直埋電纜的方式。其中需開挖溝槽和地基，將破壞占地區(qū)內(nèi)的植被，降低林草覆蓋率;開挖的土石方就堆放場區(qū)一側(cè)，待電纜鋪設(shè)結(jié)束后回填本區(qū)，前期開挖的土石方較為松散，會為水土流失提供物質(zhì)來源。如不加強(qiáng)防護(hù)，遇暴雨極易產(chǎn)生水土流失。

2.4.4? ? 道路建設(shè)對水土流失的影響。道路建設(shè)中路基的開挖與填筑破壞了原地形地貌、植被、地表物質(zhì)，使其失去原有的防沖固土能力;而且造成局部作業(yè)面地表坡度加大、坡面變得平滑，導(dǎo)致坡面徑流速度增加、沖刷力增強(qiáng)，從而加劇了水土流失。道路建設(shè)施工用地面積大，若不在施工中加強(qiáng)管理，隨意棄渣將加大擾動面;道路建成后，局部挖方地段形成較高的邊坡，若不加以防護(hù)，容易產(chǎn)生沖刷、滑坡、崩塌等現(xiàn)象;填方路段因堆積物質(zhì)相對較松散，易發(fā)生小規(guī)?；?，引起新的水土流失。

2.4.5? ? 項目運(yùn)行對水土流失的影響。工程運(yùn)行期沒有對地表擾動的活動，無土石方開挖、回填及棄渣行為，不會對水土流失產(chǎn)生影響。工程建設(shè)活動和工程運(yùn)行的初步分析表明，工程對水土流失影響較大的施工活動主要有道路建設(shè)、升壓站建設(shè)、集電線路等。

3? ? 結(jié)論與討論

項目在建設(shè)過程中通過提高防治標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化施工工藝、減少地表擾動和植被損壞范圍，可以有效控制可能造成的水土流失。項目區(qū)在土石方平衡、施工工藝方面存在不合理之處。由于項目處于西南喀斯特區(qū)，應(yīng)做好表土的剝離與利用，恢復(fù)植被，以確保后期植被的恢復(fù)。

（1）建設(shè)項目中在施工期間應(yīng)對表土進(jìn)行妥善保管，用于后期表土回覆。盡量減少施工用地，減小對地表的擾動，合理調(diào)配土石方，將工程建設(shè)的水土流失減少到最低限度。建立規(guī)章制度，嚴(yán)格控制工程建設(shè)的擾動范圍和臨時堆土石的堆放，施工過程盡可能保護(hù)地表植被免遭破壞。

（2）開展水土保持措施初步設(shè)計、施工圖設(shè)計，應(yīng)細(xì)化水土保持工程措施的設(shè)計;加強(qiáng)工程施工期臨時防護(hù)措施的設(shè)計，如臨時堆料的防護(hù)、臨時排水等。施工不能避開暴雨天氣時，應(yīng)及時采取臨時防護(hù)措施，減輕水土流失。

（3）嚴(yán)格落實“三同時”制度。如果未嚴(yán)格執(zhí)行水土保持“三同時”制度，會造成更多的水土流失，難以體現(xiàn)“三同時”制度的優(yōu)勢。

（5）原生草本和灌木通過前期剝離保存及后期綜合利用節(jié)約了水土保持植物投資，使項目區(qū)植被恢復(fù)速度加快、水土流失減少，并且施工過程中和施工結(jié)束后區(qū)內(nèi)的地表植被得到恢復(fù)、環(huán)境質(zhì)量得到提高。植被的根系對改善土壤結(jié)構(gòu)、理化性狀具有積極的作用，能夠使土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比例加大，從而使得土壤的雨水入滲能力和持水能力提高，進(jìn)一步改善植被生長的立地條件，形成生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

（6）水土保持設(shè)施的有效實施使項目建設(shè)中可能造成的水土流失得到有效預(yù)防和治理。對開挖邊坡等進(jìn)行防護(hù)，可使項目區(qū)邊坡穩(wěn)定，消除安全隱患;項目區(qū)水土流失的治理也將有助于減少對下游村莊的危害，減少下游泥沙淤積。

4? ? 參考文獻(xiàn)

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