趙名彥，李芳然，李如意，劉子輝，霍惠玉

(河北省水利科學(xué)研究院，河北 石家莊 050051)

位于河北省西北部的張家口市張北縣、康?？h、尚義縣、沽源縣及承德市豐寧滿族自治縣(以下簡稱豐安縣)、圍場滿族自治縣(以下簡稱圍場縣)的部分地區(qū)屬于河北省“壩上”地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，張家口市、承德市水土流失面積分別占全省水土流失面積的31.34%和31.0%，是河北省水土流失面積最大的地區(qū)。而位于其中的壩上地區(qū)風(fēng)大沙多、生態(tài)脆弱，是水土流失易發(fā)區(qū)，也是水土流失主要分布區(qū)域。自2010年開始，壩上地區(qū)憑借其得天獨(dú)厚的太陽能、風(fēng)能資源優(yōu)勢，吸引了大批光伏、風(fēng)電企業(yè)入駐建場。以光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、農(nóng)光互補(bǔ)、風(fēng)光互補(bǔ)為代表的新能源項目及依托當(dāng)?shù)刈匀痪坝^的旅游觀光項目等各類生產(chǎn)建設(shè)項目的興起和投建在帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，也給當(dāng)?shù)氐乃亮魇Х乐喂ぷ鲙砹艘欢▔毫Α?/p>

1 水土流失背景因素及現(xiàn)狀

1.1 水土流失背景因素

壩上地區(qū)年平均氣溫-3℃～4.0℃，年均降水量340～470 mm，年均蒸發(fā)量為降水量的4倍左右。年主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)，多年平均風(fēng)速3.7～5.5 m/s，大風(fēng)日數(shù)60～70 d[1-2]。冬季寒冷漫長，夏季涼爽期短，全年干燥少雨且多風(fēng)，干旱、風(fēng)沙和霜凍等自然災(zāi)害頻發(fā)，是我國生態(tài)脆弱地帶之一。土壤多為栗鈣土(張家口壩上地區(qū)地帶性土壤)和棕壤土(承德壩上地區(qū)地帶性土壤)[3]，土壤層薄且結(jié)構(gòu)松散，以沙壤質(zhì)和沙壤土為主，土壤有機(jī)質(zhì)含量極低，植被生長緩慢、覆蓋率低，屬水土流失和土地沙化敏感區(qū)域[4]。大風(fēng)日數(shù)長、年均氣溫低、土壤貧瘠是導(dǎo)致壩上地區(qū)本底水土流失的自然因素。

1.2 水土流失現(xiàn)狀及規(guī)劃

張家口和承德壩上高原分別屬于河北省水土保持分區(qū)的冀西北壩上高原防風(fēng)固沙與生態(tài)維護(hù)區(qū)、燕山北部高原山地水源涵養(yǎng)與防風(fēng)固沙區(qū)，壩上地區(qū)的水土保持始終是一項嚴(yán)峻且重要的任務(wù)。張家口市沽源縣、張北縣、康?？h分別被列為燕山國家級水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)、永定河上游國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)、壩上省級水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)；承德市豐寧縣和圍場縣壩上區(qū)被列為燕山國家級水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)(表1)。壩上地區(qū)為輕度水力與輕度風(fēng)力交錯侵蝕區(qū)，風(fēng)力侵蝕主要發(fā)生在植被稀疏的沙化土地，水力侵蝕主要分布在壩頭荒坡地和坡耕地。據(jù)統(tǒng)計，承德壩上區(qū)域水土流失面積5 074.33 km2，其中水力侵蝕面積4 447.74 km2、風(fēng)力侵蝕面積626.59 km2；張家口壩上區(qū)域水土流失面積6 327.36 km2，其中水力侵蝕面積1 992.98 km2、風(fēng)力侵蝕面積4 334.38 km2。經(jīng)調(diào)查，張家口、承德壩上區(qū)域背景土壤侵蝕強(qiáng)度多為輕度。

表1 河北省壩上地區(qū)水土保持區(qū)劃

2 生產(chǎn)建設(shè)項目引發(fā)的水土流失因素分析

壩上地區(qū)生態(tài)脆弱，本底水土流失易發(fā)。壩上地區(qū)天然草地作為原生植被，其含水率、有機(jī)質(zhì)含量、空氣動力學(xué)粗糙度均高于退耕地、耕地，地表輸沙量低[5]。不盲目破壞荒草地，順應(yīng)其自然生長狀態(tài)的理念逐步改變壩上地區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項目的施工方式，大規(guī)模場平、削山平整的施工方式逐步被淘汰。生產(chǎn)建設(shè)項目引起的水土流失主要來自于項目建設(shè)過程中場地平整導(dǎo)致的地面和邊坡裸露、基礎(chǔ)開挖產(chǎn)生的臨時松散堆土、施工過程中地表擾動導(dǎo)致地表土壤硬度增加等。以壩上地區(qū)近年來數(shù)量較多、較具代表性的建設(shè)項目——風(fēng)電、光伏電場項目為例進(jìn)行分析。

2.1 建設(shè)特點(diǎn)

壩上地區(qū)地形平坦、壩頭地區(qū)地形起伏緩和，區(qū)域內(nèi)建設(shè)的項目多無須進(jìn)行大規(guī)模土地平整。根據(jù)實地調(diào)查結(jié)果，風(fēng)電場、光伏電場施工擾動范圍主要是施工檢修道路、風(fēng)機(jī)吊裝平臺(光伏板及板間安裝施工場地)、逆變器及箱變、升壓站及其臨時施工生產(chǎn)生活區(qū)。風(fēng)機(jī)、光伏組件基礎(chǔ)，逆變器及箱變基礎(chǔ)、升壓站基礎(chǔ)，直埋集電線路挖填，施工檢修道路平整等產(chǎn)生的土方量小，場地內(nèi)部調(diào)運(yùn)后一般可達(dá)平衡或產(chǎn)生少量棄渣。

風(fēng)電場及光伏場區(qū)實際永久占地少，風(fēng)機(jī)平臺、光伏板間區(qū)域在施工完畢后可實現(xiàn)高恢復(fù)率和高利用率。如康保某100 MW風(fēng)電場項目工程總占地35.59 hm2，其中的升壓站、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、逆變器及箱變、道路區(qū)永久占地僅占到10.81%，而風(fēng)機(jī)平臺基座上方地面區(qū)域仍可實現(xiàn)地表植被恢復(fù)。承德圍場壩上地區(qū)某30 MW光伏發(fā)電項目工程總占地167.8 3hm2，永久占地光伏組件基礎(chǔ)、箱變和逆變器僅占1.09%。

2.2 水土流失分析

(1)“三通一平”階段。壩上較平坦區(qū)無須進(jìn)行全面場平及道路平整，此階段不會造成較明顯水土流失。坡地地帶光伏電場項目一般采取“隨坡就勢”布設(shè)原則和鉆孔灌注樁施工形式，對地表破壞較??；風(fēng)電場項目基礎(chǔ)施工、風(fēng)機(jī)組吊裝施工需進(jìn)行小規(guī)模場地平整，平整后的場地植被破壞，地表裸露，會在風(fēng)力作用下產(chǎn)生風(fēng)蝕。施工平臺及道路“高挖低填”作業(yè)面產(chǎn)生的道路裸露邊坡若不采取適當(dāng)措施，則松散坡面極易在風(fēng)力、水力交錯作用下產(chǎn)生面蝕和溝蝕。

值得注意的是，壩上地區(qū)坡度緩和，部分工程本著以生態(tài)環(huán)境為先的原則和理念，規(guī)劃好施工檢修路線后不再對道路進(jìn)行規(guī)?；秸?，實現(xiàn)了在滿足施工條件要求下擾動最小化。以康?？h某風(fēng)電場為例，該風(fēng)電場于2018年完工至今，次要施工檢修道路僅兩行車輪裸露面，周邊植被生長旺盛，未出現(xiàn)土壤沙化或流失現(xiàn)象，較通常的4 m寬施工檢修道路土壤流失量年均減少0.7 t/km2。實地調(diào)查表明，這種環(huán)境為本、因地制宜的施工方式在施工過程及施工結(jié)束后產(chǎn)生的水土流失量極小。

(2)主體施工、建設(shè)階段。該階段主要是升壓站基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)施工、光伏樁基礎(chǔ)施工及組件安裝、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工及風(fēng)機(jī)組裝和吊裝、逆變器及箱變基礎(chǔ)施工和整機(jī)安裝、集電線路施工。主體施工水土流失重點(diǎn)因素為基礎(chǔ)施工、線路管溝開挖產(chǎn)生的臨時堆土或棄渣、作業(yè)面施工擾動導(dǎo)致的表層土體結(jié)構(gòu)破壞。開挖出的土體結(jié)構(gòu)松散、黏度小，抗水蝕、風(fēng)蝕能力差；機(jī)械運(yùn)輸碾壓、人為施工活動后作業(yè)面表土層變得松散、土壤粒度變小，加之表土層厚度薄，粉塵釋放量增大。因此，施工過程中水土流失重點(diǎn)區(qū)域為臨時堆土、臨時施工擾動的地表區(qū)域。根據(jù)壩上地區(qū)風(fēng)電、光伏項目建設(shè)期多年監(jiān)測經(jīng)驗，施工建設(shè)期是水土流失重點(diǎn)時段。施工期各建設(shè)區(qū)的防治重點(diǎn)見表2。

表2 施工建設(shè)期水土流失因素(以風(fēng)電、光伏場區(qū)為例)

(3)施工結(jié)束后自然恢復(fù)期。施工結(jié)束后升壓站內(nèi)綠化區(qū)、施工臨時生產(chǎn)區(qū)、風(fēng)機(jī)平臺、光伏板間空地是水土流失重點(diǎn)區(qū)域。施工結(jié)束后的水土流失量與施工時序密切相關(guān)，歸根結(jié)底取決于植被恢復(fù)速率和生長狀況。對于風(fēng)電、光伏建設(shè)項目，風(fēng)機(jī)單座平臺、光伏單兆發(fā)電單元，已完成的在停止人為擾動后可利用表層土中發(fā)達(dá)的種子庫完成植被自然恢復(fù)，并產(chǎn)生較好的水土保持效果?？当５貐^(qū)風(fēng)電場項目實地勘查結(jié)果表明，風(fēng)機(jī)平臺的植被覆蓋度與施工完成時間呈明顯相關(guān)性，自然恢復(fù)的灌草(針茅、黃花蒿、百里香、益母草、車前草、野燕麥等)生長優(yōu)勢較人工種植(早熟禾、沙棘)更為明顯，覆蓋度可達(dá)到60%以上。施工生產(chǎn)區(qū)、升壓站、裸露的風(fēng)機(jī)平臺及光伏板間區(qū)域完工時若處于4—5月份，適時進(jìn)行植物種植、栽植，在時節(jié)、氣候適宜的條件下，植被在雨季可初步發(fā)揮作用，植被生長狀況良好、地表覆蓋度增大、根系發(fā)達(dá)固土能力增強(qiáng)，風(fēng)季也可呈現(xiàn)顯著的抗風(fēng)蝕能力。反之，完工時間若錯過了植被恢復(fù)、種植期，則這些地帶的水土流失量會大大增加。

3 針對性防治措施

(1)從施工方式、施工時序入手，做好臨時防護(hù)，從源頭控制水土流失。先破壞再治理的建設(shè)方式在壩上地區(qū)尤其需摒棄，因其不僅會造成不可逆的水土流失、生態(tài)破壞，還將大大增加后期治理成本。壩上地區(qū)施工地形條件相對較好，切忌為達(dá)到施工便利目的而大面積場平。采用先進(jìn)的施工方式與施工器械，如光伏基礎(chǔ)施工采用鉆孔灌注樁，風(fēng)機(jī)采用新式吊裝設(shè)備，盡量減少施工過程臨時擾動；施工過程中做到土方先擋后堆，裸露的地面及堆土邊坡做好臨時遮蓋防護(hù)；合理安排施工時序，基礎(chǔ)施工、管溝開挖盡量避開雨季，不能避開則密切關(guān)注天氣變化，合理安排工期，提前做好臨時排水、攔擋等防護(hù)措施；合理安排綠化時段，有條件的區(qū)域及時綠化，避免地表長時間裸露。

(2)保護(hù)表土，注重植物措施。表土是植被賴以生長的介質(zhì)，其中更蘊(yùn)含豐富的種子庫，對壩上地區(qū)荒草地的表層土壤進(jìn)行采樣檢測結(jié)果顯示，0～10 cm土層種子萌發(fā)數(shù)占78.2 %～88.5 %，10～20 cm土層的占8.9 % ～15.7 %，20～30 cm土層的占2.6 %～7.1%[6]。壩上地區(qū)表層土薄，表土資源寶貴，做好表土“應(yīng)剝盡剝”、分層剝離與堆放，充分保存、利用好表土資源對于后期植被恢復(fù)尤為關(guān)鍵。在相對緩和的地形條件下，植物措施是綠色、有效、必要的防護(hù)方式，可采取人工種植植被與自然恢復(fù)相結(jié)合的方式。壩上地區(qū)原生植被具有耐寒、抗旱、抗風(fēng)蝕、生長速度快的優(yōu)良特性，利用土壤中的種子庫恢復(fù)植被可加快植物防護(hù)屏障的構(gòu)建。對于植被恢復(fù)緩慢、站場區(qū)、道路等需人工綠化的區(qū)域要選取當(dāng)?shù)剡m生的優(yōu)勢草本、灌木、喬木，并加強(qiáng)后期的管護(hù)、封育。

(3)做好工程措施，實現(xiàn)全面防護(hù)。以風(fēng)電、光伏場區(qū)為例，升壓站區(qū)、道路、平臺等高挖低填區(qū)域形成的邊坡需借助工程措施形成全面的防治體系。為利排水，升壓站一般會采取地基填高方式，在升壓站周邊布設(shè)漿砌石排水溝、放坡設(shè)置植草磚護(hù)坡或工程護(hù)坡，防止雨水對基礎(chǔ)沖刷，同時實現(xiàn)美觀、整潔；升壓站內(nèi)變壓器周邊、道路兩側(cè)以碎石子、透水磚代替硬化地面，實現(xiàn)站內(nèi)水源涵養(yǎng)；電場區(qū)平臺、道路邊坡防護(hù)采用漿砌石、干砌石、植生袋防護(hù)，有條件時可就地取材。

(4)改變效益、效率至上的傳統(tǒng)思路，打造全流程清潔環(huán)保、注重景觀和諧、維護(hù)水土資源、確保生態(tài)良好型的精品工程項目。從主體設(shè)計、水土保持、環(huán)境影響評價等各環(huán)節(jié)嚴(yán)格把控、優(yōu)化創(chuàng)新、保障落實，使項目入駐發(fā)揮改善生態(tài)環(huán)境、提升水土保持的正向助推作用。將生產(chǎn)建設(shè)項目與壩上地區(qū)優(yōu)美的自然風(fēng)光融為一體，在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時，發(fā)展+旅游觀光模式，帶動第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。依托青山草原，最大限度地保護(hù)好一草一木，真正實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。