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渔光互补发电项目水土保持设计

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摘要:国内渔光互补项目建设处于起步阶段,水土保持设计经验欠缺,仍存在水土流失防治分区不合理和防治分区内水土保持措施设计不完善的问题,造成后续的水土保持措施实施困难。本文结合工程实例,依据开发建设项目水土保持方案技术审查要点,提出渔光互补发电工程水土流失防治的一般分区原则和分区内的水土保持措施设计方法,为类似工程的水土保持方案设计提供参考。

关键词:渔光互补;水土流失;防治分区;水土保持措施

由于常规能源资源的有限性和环境压力的增加,世界上更多国家加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。近年来,国际上光伏发电迅猛发展,国内能源结构调整步伐明显加快,清洁能源开发生产能力日渐提高。渔光互补光伏电站项目采用“板上发电、板下养殖”的渔光互补光伏应用形式,既能实现浅水水面上光伏发电,又能在水下开展水产养殖,高效地利用了水资源和土地,实现了渔光互补。项目不仅有利于环境保护,更能促进太阳能光伏产业的发展,实现经济、生态和社会效益最大化。但是,工程建设也可能带来一系列环境问题,例如升压站、进出站道路、光伏阵列及集电线路沟槽等建设活动,若不采用合理有效的水土流失防治措施,易产生水土流失。泥沙进入周边道路、海域、水塘及农田等,导致道路交通受阻,甚至使周边海域及水塘水体内悬浮物含量增高,农田被掩盖。因此,为防治工程建设过程中可能出现的水土流失,尽可能地降低水土流失危害,必须在工程建设前开展合理有效的水土保持设计。目前,国内渔光互补项目开展处于起步阶段,水土保持设计经验欠缺,仍存在一些突出的问题,如水土流失防治分区不合理,防治分区内水土保持措施设计不完善,给水土保持措施设计及其后续实施造成困难。本文以科太新能源惠来县岐石镇50MW渔光互补光伏电站项目一期工程水土保持设计为例,结合相关工程设计经验,对渔光互补发电工程水土保持设计要点进行分析,为类似工程的水土保持设计提供一定的借鉴和参考。

1项目及项目区概况

科太新能源惠来县岐石镇50MW渔光互补光伏电站项目一期工程拟建场址位于揭阳市惠来县岐石镇。本工程为光伏电站一期工程,建设规模为26MWp,预计年上网发电量3282.3万kWh。工程建设内容包括110kV升压站、光伏阵列、场内检修道路和集电线路四部分,共布置为1个升压站、26个光伏阵列、26座逆变升压室、3km长的场内检修道路和4.7km(单回电缆线路长度)长的35kV集电线路,共安装250Wp的多晶硅光伏组件104000块。工程总投资24700万元,水土保持总投资107.74万元,总工期3个月。工程建设总用地面积40.59hm2,其中永久用地1.33hm2,临时用地39.26hm2;土石方挖方总量1.36万m3,填方总量4.64万m3,借方3.90万m3,弃方0.62万m3。项目建设场址处于平原地区,地貌类型为水面。场址范围内地势总体较为平坦、开阔。项目区属亚热带季风气候,年平均气温为21.9℃,年平均降水量为1810mm。项目区地带性土壤主要为赤红壤,植被为亚热带常绿阔叶林,场址内林草植被覆盖率约为30%左右。土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主,水土流失容许值为500t/km2•a。本工程任务及建设内容比较典型,具备了一般渔光互补发电工程的特点,水土保持设计的重点应放在水土保持分析与评价、水土流失防治分区及水土保持措施设置等方面。

2施工组织及方法

2.1施工组织

根据项目实际情况,项目区占地均为虾塘、鱼塘等,无法在红线范围内布设施工营造区,因此将施工营造区布置在项目区红线外较为平坦的荒草地上。在施工期间集中设置1个施工生活区,区内设置混凝土搅拌站、砂石料堆放场、钢筋加工场,生产用办公室和生活临时住房等。光伏电池钢支架就地组装,不集中设堆放场地。集电线路沿场内检修道路一侧敷设,施工平台直接利用场内检修道路,分段施工,开挖后土方堆于场内检修道路,电缆架好后尽快回填。

2.2施工方法简介

升压站:升压站征地按最终规模一次性征地,施工前先进行四周挡墙围墙的施工,施工围蔽好后进行场地平整,这样可减少水土流失的影响范围。场地平整后,进行站内建筑物基础施工,再进行站内建构筑物施工。电控楼及生活消防水泵房基槽土方采用机械挖土,预留300mm厚原土,用人工清槽后进行基础砼浇筑及地下电缆沟墙的砌筑、封盖及土方回填。升压站施工采用机械与人工结合的施工方法,采用大型机械施工,土石方基本实现了随挖、随运、随排,避免了施工场地临时堆放,减少了工艺环节,控制了土石方流失量。光伏阵列:光伏阵列主要布置在鱼塘和其他草地上,无需进行场地平整。光伏阵列采用预制管桩基础,首先进行地基处理,对于占用鱼塘和水渠的部分,先抽干水,待塘底晾干后用脚手钢管搭设防护栏,铺设3cm的钢板,吊桩采用一点吊法。阵列支架采用镀锌螺栓连接,逆变升压室基础施工采用预制管桩加承台。变压器、逆变器及相关配套电气设备采用吊车将逆变器吊到安装位置进行就位,固定在基础预埋件上,焊接固定。光伏阵列基础施工采用预制管桩基础,其扰动强度小,尽可能地保护了原状土,整个工程施工中没有采用爆破等有潜在破坏因素的工艺。集电线路施工:35kV集电线路施工采用机械和人工相结合方式。其中,沿道路敷设的部分电缆在道路施工时已预留管沟,减少了土石方二次挖填,施工平台直接利用施工(检修)道路或修建临时道路兼作施工平台,电缆架好后尽快回填,利于水土保持;沿荒草地布置的电缆敷设以人工挖填为主,能更好地控制开挖的范围,避免不必要的开挖和过多的破坏原状土,开挖土方也基本能够得以及时回填,减少了基坑暴露时间,利于水土流失的防治。场内检修道路:场内道路修建主要采用机械和人工相结合,路基修筑主要以压路机、推土机为主。路基均为填方路基,均利用现有塘埂进行扩建,减少了路基填方,且施工时分段施工,路基填筑好后及时进行浆砌石边坡的修建,利于水土流失防治和边坡的稳定。

3工程建设水土流失特点及危害

3.1工程建设水土流失的特点

光伏建设项目水土流失有以下特点:①水土流失呈面状分布,水土流失面积较大;②升压站区基础施工、光伏阵列区基础施工、检修道路及检修道路施工等容易造成水土流失;③水土流失重点在施工建设期;④光伏阵列区是水土流失重点区域。

3.2水土流失危害

光伏建设项目水土流失危害主要表现在以下几个方面:①工程施工产生的水土流失将可能对征地线外的自然沟道造成堵塞,对该区域的防洪和灌溉造成压力。②工程施工时可能易导致土方进入行车路面,造成路面污染,影响行车安全。③工程建设将影响村民的生产、生活以及周边的自然景观,影响土壤肥力,对耕地造成减产。

4水土流失防治分区及预测

4.1水土流失防治分区

本工程光伏发电布置较集中,占地性质以临时占地为主,占地类型以坑塘水面为主。本工程中水土流失发生的主要环节为升压站土石方挖填工程及建构筑物基础施工、场内检修道路修筑、光伏支架及逆变升压室基础施工、集电电缆线路电缆沟挖填工程等。根据项目建设工程施工特点、施工区水土流失类型和强度来划分水土流失防治区域,本项目水土流失防治分区划分为升压站区、光伏阵列区、场内检修道路区、电缆线路区和施工营造区等5个一级防治分区。

4.2水土流失预测内容及方法

本工程水土流失预测内容主要包括:扰动原地貌和损坏地表植被面积的预测、损坏水土保持设施数量和面积的预测、弃土弃渣量的预测、可能造成的水土流失量预测以及可能造成的水土流失危害预测。水土流失预测采用定性和定量相结合的方法进行,水土流失背景值通过实地调查确定,水土流失量预测采用类比法。由于广东省光伏发电项目尚处于起步阶段,暂时没有已验收并投入运行的光伏项目作为类比工程,经分析和筛选,“500kV韩江输变电工程”与本工程在地貌特征、气候特征、土壤性质、植被类型等方面相似,主体工程布置和施工对地表的扰动方式也相同,两者有较大的可比性,采用该类比工程及综合调查值作为本项目的土壤侵蚀强度的参考值是合理的。因此,采用“500kV韩江输变电工程”的地表扰动土壤侵蚀强度进行本项目水土流失预测。

4.3水土流失量预测

背景值:根据现场调查分析,本项目场址现状水土流失现象轻微,侵蚀强度属微度侵蚀区,因此,确定本项目区土壤侵蚀背景值为200t/km2.a。扰动后土壤侵蚀模数:本项目升压站区施工期的侵蚀模数采用类比工程变电站区施工期的监测值,光伏阵列区、场内检修道路区及电缆线路区施工期的土壤侵蚀模数采用类比工程塔基及施工场地区施工期的监测值,施工营造区施工期的侵蚀模数采用类比工程牵张场区施工期的监测值。自然恢复期土壤侵蚀模数:类比工程监测总结报告确定自然恢复期土壤侵蚀模数为1000t/km2.a,因此本项目自然恢复期侵蚀模数也取为1000t/km2.a。采用类比法确定的各预测分区的侵蚀模数后,根据各预测分区的面积和产生水土流失的历时,经测算,本工程建设可能造成水土流失总量为1148t,其中施工期1132.4t、自然恢复期15.5t;可能新增水土流失量为1099.6t,其中施工期1091.7t、自然恢复期7.9t。

5水土保持措施设计

针对光伏发电比较集中、场内地貌主要为鱼塘地貌、区内地形平坦、占地面积较大的特点,本工程水土流失防治应注重拦护、植被恢复等措施,并采用植物与工程措施相结合的防治方法,根据各防治分区的水土流失特点进行措施布置。

5.1升压站区

升压站选址于一鱼塘内,因此升压站施工前需进行清淤并进行土方回填,施工前先进行四周挡墙围墙的修建,施工过程中设置围墙内侧及进站道路两侧的临时排水及沉沙等措施,以排导升压站施工期的汇水,施工后期布置站址绿化、浆砌片石护坡、混凝土排水沟及浆砌石排水沟等防护措施。

5.2光伏阵列区

工程建设期光伏阵列区是新增流失量最大的区域,应是重点水土流失防治区。光伏阵列区占地内主要为鱼塘、虾塘及盐田等用地,施工过程中塘底已晾干,且周边有塘埂拦挡,但是塘埂及边坡容易在机械施工扰动地表的情况下产生水土流失,为防止施工期间水土流失,在鱼塘塘埂坡脚和逆变升压室四周修建编织土袋挡墙,并对鱼塘塘埂边坡进行临时覆盖,施工结束后,鱼塘、虾塘等继续恢复使用,占用的盐田无需进行处理,仅对塘埂进行全面整地和铺植草皮等植被恢复措施。

5.3电缆线路区

电缆线路区占用地类为其他草地,表层土为比较肥沃的腐殖土,为了满足后期绿化土的需求,电缆线路开挖土方前先进行表土剥离,电缆线路开挖土方需临时堆于施工平台上,为防止临时堆土的流失,用编织土袋在临时堆土一侧进行临时拦挡,采用塑料彩条布覆盖保护堆土边坡,电缆施工结束后进行表土回填、全面整地和铺植草皮等植被恢复措施。

5.4场内检修道路区

场内检修道路主要满足施工期施工车辆通行及光伏组件运输的需要,光伏阵列集中布置,并且主体设计尽可能结合了现有村道和塘埂布置,施工检修道路施工过程中,为防止施工时土方向下边坡滑落,在道路填方边坡坡脚修建编织土袋挡墙,编织土袋挡墙外侧布置临时排水沟,并对裸露填方边坡进行临时覆盖,施工结束后对道路两侧布置浆砌片石护坡等防护措施,因施工期间电缆沟回填土方需临时堆放于该区,需补充施工期间临时堆土的临时拦挡、覆盖等防护措施。

5.5施工营造区

根据项目实际情况,施工营造区布置在项目区红线外较为平坦的荒草地上。场地平整后,沿施工营造区四周修筑临时排水沟,阻止周边汇水及排导区内汇水,施工结束后拆除施工营造区,进行全面整地和撒播草籽等植被恢复措施。

6结语

6.1渔光互补电站项目采用“板上发电、板下养殖”的渔光互补光伏应用形式,实现渔光互补,发挥综合效益的同时,应开展水土保持工作,避免给周边环境带来负面影响。

6.2水土保持设计应考虑施工方法和工序带来的水土流失可能性,综合水土保持基本理论,采用合理的水土保持措施。

6.3在水土保持分区中,宜采用升压站区、光伏阵列区、电缆线路区、检修道路区及施工营地区等分区方法。6.4采用的水土保持措施要结合原地形地貌特点,优化布置,使水土保持措施经济高效。

参考文献

[1]李海涛,林炬,陈荣,等.渔光互补型光伏电站对生态环境影响的探究[J].城市地理,2016(20):76~79

[2]姚娜,吴薇,程艳辉,等.光伏电场水土保持措施配置初探———以郧西县光伏发电工程为例[J].亚热带水土保持,2014(1):52~55

[3]景立新.光伏发电项目水土保持措施体系设计与实施方案[J].中国水土保持,2016(11):42-43.

作者:寇小华1;李玉伟2 单位:1.广东省水利电力勘测设计研究院,2.中水珠江规划勘测设计有限公司

渔光互补发电项目水土保持设计责任编辑:张雨    阅读:人次
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