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摘要:國內漁光互補項目建設處于起步階段,水土保持設計經驗欠缺,仍存在水土流失防治分區不合理和防治分區內水土保持措施設計不完善的問題,造成后續的水土保持措施實施困難。本文結合工程實例,依據開發建設項目水土保持方案技術審查要點,提出漁光互補發電工程水土流失防治的一般分區原則和分區內的水土保持措施設計方法,為類似工程的水土保持方案設計提供參考。
關鍵詞:漁光互補;水土流失;防治分區;水土保持措施
由于常規能源資源的有限性和環境壓力的增加,世界上更多國家加強了對新能源和可再生能源技術發展的支持。近年來,國際上光伏發電迅猛發展,國內能源結構調整步伐明顯加快,清潔能源開發生產能力日漸提高。漁光互補光伏電站項目采用“板上發電、板下養殖”的漁光互補光伏應用形式,既能實現淺水水面上光伏發電,又能在水下開展水產養殖,高效地利用了水資源和土地,實現了漁光互補。項目不僅有利于環境保護,更能促進太陽能光伏產業的發展,實現經濟、生態和社會效益最大化。但是,工程建設也可能帶來一系列環境問題,例如升壓站、進出站道路、光伏陣列及集電線路溝槽等建設活動,若不采用合理有效的水土流失防治措施,易產生水土流失。泥沙進入周邊道路、海域、水塘及農田等,導致道路交通受阻,甚至使周邊海域及水塘水體內懸浮物含量增高,農田被掩蓋。因此,為防治工程建設過程中可能出現的水土流失,盡可能地降低水土流失危害,必須在工程建設前開展合理有效的水土保持設計。目前,國內漁光互補項目開展處于起步階段,水土保持設計經驗欠缺,仍存在一些突出的問題,如水土流失防治分區不合理,防治分區內水土保持措施設計不完善,給水土保持措施設計及其后續實施造成困難。本文以科太新能源惠來縣岐石鎮50MW漁光互補光伏電站項目一期工程水土保持設計為例,結合相關工程設計經驗,對漁光互補發電工程水土保持設計要點進行分析,為類似工程的水土保持設計提供一定的借鑒和參考。
1項目及項目區概況
科太新能源惠來縣岐石鎮50MW漁光互補光伏電站項目一期工程擬建場址位于揭陽市惠來縣岐石鎮。本工程為光伏電站一期工程,建設規模為26MWp,預計年上網發電量3282.3萬kWh。工程建設內容包括110kV升壓站、光伏陣列、場內檢修道路和集電線路四部分,共布置為1個升壓站、26個光伏陣列、26座逆變升壓室、3km長的場內檢修道路和4.7km(單回電纜線路長度)長的35kV集電線路,共安裝250Wp的多晶硅光伏組件104000塊。工程總投資24700萬元,水土保持總投資107.74萬元,總工期3個月。工程建設總用地面積40.59hm2,其中永久用地1.33hm2,臨時用地39.26hm2;土石方挖方總量1.36萬m3,填方總量4.64萬m3,借方3.90萬m3,棄方0.62萬m3。項目建設場址處于平原地區,地貌類型為水面。場址范圍內地勢總體較為平坦、開闊。項目區屬亞熱帶季風氣候,年平均氣溫為21.9℃,年平均降水量為1810mm。項目區地帶性土壤主要為赤紅壤,植被為亞熱帶常綠闊葉林,場址內林草植被覆蓋率約為30%左右。土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主,水土流失容許值為500t/km2•a。本工程任務及建設內容比較典型,具備了一般漁光互補發電工程的特點,水土保持設計的重點應放在水土保持分析與評價、水土流失防治分區及水土保持措施設置等方面。
2施工組織及方法
2.1施工組織
根據項目實際情況,項目區占地均為蝦塘、魚塘等,無法在紅線范圍內布設施工營造區,因此將施工營造區布置在項目區紅線外較為平坦的荒草地上。在施工期間集中設置1個施工生活區,區內設置混凝土攪拌站、砂石料堆放場、鋼筋加工場,生產用辦公室和生活臨時住房等。光伏電池鋼支架就地組裝,不集中設堆放場地。集電線路沿場內檢修道路一側敷設,施工平臺直接利用場內檢修道路,分段施工,開挖后土方堆于場內檢修道路,電纜架好后盡快回填。
2.2施工方法簡介
升壓站:升壓站征地按最終規模一次性征地,施工前先進行四周擋墻圍墻的施工,施工圍蔽好后進行場地平整,這樣可減少水土流失的影響范圍。場地平整后,進行站內建筑物基礎施工,再進行站內建構筑物施工。電控樓及生活消防水泵房基槽土方采用機械挖土,預留300mm厚原土,用人工清槽后進行基礎砼澆筑及地下電纜溝墻的砌筑、封蓋及土方回填。升壓站施工采用機械與人工結合的施工方法,采用大型機械施工,土石方基本實現了隨挖、隨運、隨排,避免了施工場地臨時堆放,減少了工藝環節,控制了土石方流失量。光伏陣列:光伏陣列主要布置在魚塘和其他草地上,無需進行場地平整。光伏陣列采用預制管樁基礎,首先進行地基處理,對于占用魚塘和水渠的部分,先抽干水,待塘底晾干后用腳手鋼管搭設防護欄,鋪設3cm的鋼板,吊樁采用一點吊法。陣列支架采用鍍鋅螺栓連接,逆變升壓室基礎施工采用預制管樁加承臺。變壓器、逆變器及相關配套電氣設備采用吊車將逆變器吊到安裝位置進行就位,固定在基礎預埋件上,焊接固定。光伏陣列基礎施工采用預制管樁基礎,其擾動強度小,盡可能地保護了原狀土,整個工程施工中沒有采用爆破等有潛在破壞因素的工藝。集電線路施工:35kV集電線路施工采用機械和人工相結合方式。其中,沿道路敷設的部分電纜在道路施工時已預留管溝,減少了土石方二次挖填,施工平臺直接利用施工(檢修)道路或修建臨時道路兼作施工平臺,電纜架好后盡快回填,利于水土保持;沿荒草地布置的電纜敷設以人工挖填為主,能更好地控制開挖的范圍,避免不必要的開挖和過多的破壞原狀土,開挖土方也基本能夠得以及時回填,減少了基坑暴露時間,利于水土流失的防治。場內檢修道路:場內道路修建主要采用機械和人工相結合,路基修筑主要以壓路機、推土機為主。路基均為填方路基,均利用現有塘埂進行擴建,減少了路基填方,且施工時分段施工,路基填筑好后及時進行漿砌石邊坡的修建,利于水土流失防治和邊坡的穩定。
3工程建設水土流失特點及危害
3.1工程建設水土流失的特點
光伏建設項目水土流失有以下特點:①水土流失呈面狀分布,水土流失面積較大;②升壓站區基礎施工、光伏陣列區基礎施工、檢修道路及檢修道路施工等容易造成水土流失;③水土流失重點在施工建設期;④光伏陣列區是水土流失重點區域。
3.2水土流失危害
光伏建設項目水土流失危害主要表現在以下幾個方面:①工程施工產生的水土流失將可能對征地線外的自然溝道造成堵塞,對該區域的防洪和灌溉造成壓力。②工程施工時可能易導致土方進入行車路面,造成路面污染,影響行車安全。③工程建設將影響村民的生產、生活以及周邊的自然景觀,影響土壤肥力,對耕地造成減產。
4水土流失防治分區及預測
4.1水土流失防治分區
本工程光伏發電布置較集中,占地性質以臨時占地為主,占地類型以坑塘水面為主。本工程中水土流失發生的主要環節為升壓站土石方挖填工程及建構筑物基礎施工、場內檢修道路修筑、光伏支架及逆變升壓室基礎施工、集電電纜線路電纜溝挖填工程等。根據項目建設工程施工特點、施工區水土流失類型和強度來劃分水土流失防治區域,本項目水土流失防治分區劃分為升壓站區、光伏陣列區、場內檢修道路區、電纜線路區和施工營造區等5個一級防治分區。
4.2水土流失預測內容及方法
本工程水土流失預測內容主要包括:擾動原地貌和損壞地表植被面積的預測、損壞水土保持設施數量和面積的預測、棄土棄渣量的預測、可能造成的水土流失量預測以及可能造成的水土流失危害預測。水土流失預測采用定性和定量相結合的方法進行,水土流失背景值通過實地調查確定,水土流失量預測采用類比法。由于廣東省光伏發電項目尚處于起步階段,暫時沒有已驗收并投入運行的光伏項目作為類比工程,經分析和篩選,“500kV韓江輸變電工程”與本工程在地貌特征、氣候特征、土壤性質、植被類型等方面相似,主體工程布置和施工對地表的擾動方式也相同,兩者有較大的可比性,采用該類比工程及綜合調查值作為本項目的土壤侵蝕強度的參考值是合理的。因此,采用“500kV韓江輸變電工程”的地表擾動土壤侵蝕強度進行本項目水土流失預測。
4.3水土流失量預測
背景值:根據現場調查分析,本項目場址現狀水土流失現象輕微,侵蝕強度屬微度侵蝕區,因此,確定本項目區土壤侵蝕背景值為200t/km2.a。擾動后土壤侵蝕模數:本項目升壓站區施工期的侵蝕模數采用類比工程變電站區施工期的監測值,光伏陣列區、場內檢修道路區及電纜線路區施工期的土壤侵蝕模數采用類比工程塔基及施工場地區施工期的監測值,施工營造區施工期的侵蝕模數采用類比工程牽張場區施工期的監測值。自然恢復期土壤侵蝕模數:類比工程監測總結報告確定自然恢復期土壤侵蝕模數為1000t/km2.a,因此本項目自然恢復期侵蝕模數也取為1000t/km2.a。采用類比法確定的各預測分區的侵蝕模數后,根據各預測分區的面積和產生水土流失的歷時,經測算,本工程建設可能造成水土流失總量為1148t,其中施工期1132.4t、自然恢復期15.5t;可能新增水土流失量為1099.6t,其中施工期1091.7t、自然恢復期7.9t。
5水土保持措施設計
針對光伏發電比較集中、場內地貌主要為魚塘地貌、區內地形平坦、占地面積較大的特點,本工程水土流失防治應注重攔護、植被恢復等措施,并采用植物與工程措施相結合的防治方法,根據各防治分區的水土流失特點進行措施布置。
5.1升壓站區
升壓站選址于一魚塘內,因此升壓站施工前需進行清淤并進行土方回填,施工前先進行四周擋墻圍墻的修建,施工過程中設置圍墻內側及進站道路兩側的臨時排水及沉沙等措施,以排導升壓站施工期的匯水,施工后期布置站址綠化、漿砌片石護坡、混凝土排水溝及漿砌石排水溝等防護措施。
5.2光伏陣列區
工程建設期光伏陣列區是新增流失量最大的區域,應是重點水土流失防治區。光伏陣列區占地內主要為魚塘、蝦塘及鹽田等用地,施工過程中塘底已晾干,且周邊有塘埂攔擋,但是塘埂及邊坡容易在機械施工擾動地表的情況下產生水土流失,為防止施工期間水土流失,在魚塘塘埂坡腳和逆變升壓室四周修建編織土袋擋墻,并對魚塘塘埂邊坡進行臨時覆蓋,施工結束后,魚塘、蝦塘等繼續恢復使用,占用的鹽田無需進行處理,僅對塘埂進行全面整地和鋪植草皮等植被恢復措施。
5.3電纜線路區
電纜線路區占用地類為其他草地,表層土為比較肥沃的腐殖土,為了滿足后期綠化土的需求,電纜線路開挖土方前先進行表土剝離,電纜線路開挖土方需臨時堆于施工平臺上,為防止臨時堆土的流失,用編織土袋在臨時堆土一側進行臨時攔擋,采用塑料彩條布覆蓋保護堆土邊坡,電纜施工結束后進行表土回填、全面整地和鋪植草皮等植被恢復措施。
5.4場內檢修道路區
場內檢修道路主要滿足施工期施工車輛通行及光伏組件運輸的需要,光伏陣列集中布置,并且主體設計盡可能結合了現有村道和塘埂布置,施工檢修道路施工過程中,為防止施工時土方向下邊坡滑落,在道路填方邊坡坡腳修建編織土袋擋墻,編織土袋擋墻外側布置臨時排水溝,并對裸露填方邊坡進行臨時覆蓋,施工結束后對道路兩側布置漿砌片石護坡等防護措施,因施工期間電纜溝回填土方需臨時堆放于該區,需補充施工期間臨時堆土的臨時攔擋、覆蓋等防護措施。
5.5施工營造區
根據項目實際情況,施工營造區布置在項目區紅線外較為平坦的荒草地上。場地平整后,沿施工營造區四周修筑臨時排水溝,阻止周邊匯水及排導區內匯水,施工結束后拆除施工營造區,進行全面整地和撒播草籽等植被恢復措施。
6結語
6.1漁光互補電站項目采用“板上發電、板下養殖”的漁光互補光伏應用形式,實現漁光互補,發揮綜合效益的同時,應開展水土保持工作,避免給周邊環境帶來負面影響。
6.2水土保持設計應考慮施工方法和工序帶來的水土流失可能性,綜合水土保持基本理論,采用合理的水土保持措施。
6.3在水土保持分區中,宜采用升壓站區、光伏陣列區、電纜線路區、檢修道路區及施工營地區等分區方法。6.4采用的水土保持措施要結合原地形地貌特點,優化布置,使水土保持措施經濟高效。
參考文獻
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作者:寇小華1;李玉偉2 單位:1.廣東省水利電力勘測設計研究院,2.中水珠江規劃勘測設計有限公司