太阳能光伏发电工程水土流失特点及防治措施

太阳能光伏发电工程水土流失特点及防治措施

王淮亮1，刘凤婵2

1.河北省水资源研究与水利技术试验推广中心，河北 石家庄 050061； 2.保定市水土保持试验站,河北 保定,071000

【摘  要】太阳能光伏发电迅速发展，建设过程中会对土壤和植被造成破坏，加剧人为水土流失。本文通过对不同地区光伏发电项目的工程设计和施工工艺，分析了光伏发电工程在施工过程中造成水土流失的环节和水土流失特点，并提出了具有针对性的防治措施和要求，为光伏发电工程水土保持工作提供参考。

【关键词】光伏发电项目；水土流失；水土保持

开发太阳能是实现可持续发展源战略的一项重要途径[1]。截至2022年上半年，我国光伏装机容量已达到30.88GW，成为我国电力系统重要组成部分。对解决电力供应和带动地方经济发挥了积极作用。光伏发电需要较大的土地资源，光伏发电主要分布在我国环境脆弱的西北地区[2]。建设过程中也对土壤和植被造成一定的破坏[3]，加剧了人为水土流失，有必要对其防治工作进行研究。

1 光伏发电工程特点

1.1 光伏发电项目区自然环境特征

太阳能光伏发电工程占地面积大，主要建设在太阳能资源较丰富、但较干旱的西北高原区、山地，以及土地盐渍化严重的海滨和滩地。场址内大多土壤条件较差，植被低矮、稀少，甚至全部为裸露地表，生态环境脆弱。建设期间若不采取适当的防治措施，地表土壤和植被遭到施工扰动破坏后，短期内很难恢复原有水保功能，增加水土流失。

1.2 光伏发电工程特点及水土流失特征

光伏发电工程多采用架设光伏板的形式，单元模块布置。按照施工特点，光伏发电工程一般可分为光伏发电区、集电线路、升压站，以及必要的施工检修道路和施工生产生活区组成。在光伏发电工程建设的过程中，水土流失具有点、线、面并存的特点。

1.2.1 点状侵蚀

光伏发电面板支架基础点多面广，其挖、填等会对地形结构造成破坏。整个工程数万个支架基础的建设仍会扰动破坏地表，导致土壤丧失或减小原有的防冲固土能力，开挖料又为水土流失提供物质来源，若遇狂风暴雨，极易产生水土流失。另外，光伏板的安装运维也会影响植被的生长。

1.2.2 线状侵蚀

道路建设中路基的开挖与填筑破坏了原地形地貌、植被、地表物质，使其失去原有的防冲固土能力；还会造成边坡等局部作业面地表坡度加大，坡面变的平滑，导致坡面径流速度增加，冲刷力增强，加剧水土流失，使道路沿线极易发生土体下滑、冲沟、路基坍塌等水土流失现象。道路区也是光伏发电工程中，水土流失最大的地区，常常占到整个项目水土流失量的50%以上。

1.2.3 面状侵蚀

施工场地建设和拆除过程中，将损坏、占压或改变原有的地形地貌、植被等，会不同程度地降低、改变其水土保持功能，可能会引起新的水土流失。升压站施工过程中通常会进行大面积的开挖、回填，扰动剧烈会破坏大范围的植被，且在后期由于人员活动，会对原有地表植被造成难以恢复的破坏。

2 光伏发电工程水土流失防治对策

2.1行政主管部门监督管理措施

行政主管部门应加强水土保持相关法律法规的宣传及执行力度，促使建设、施工单位提高水土保持意识。施工前，严格水土保持方案审查，工程建设过程中，发挥监督管理职能，督促水土保持措施落实。完工后，及时核查水土保持验收报备情况[4]。

2.2水土保持措施布置及组织管理

2.2.1优化设计和施工组织

工程设计时，优化布局，减少道路等占地扰动；施工时，建设单位应加强施工组织管理，采用合理的施工方法与工艺，减少对地表和植被的扰动破坏；优化施工工序，尽量避免在大风和暴雨天气施工，减少风蚀水蚀。

2.2.2水土流失防治措施布置

针对项目布局和施工工艺特点，对各类型建设区，因地制宜地布置防治措施[5]。要与主体工程密切配合，形成整体防护体系。植物措施选择适生物种，在事宜季节尽早种植。做好临时遮盖、拦挡和场地洒水抑尘等工作，减少水土流失。

(1) 道路区水土流失防治措施布置

道路修筑时根据地形和地基承载力，采用直接碾压或半挖半填的方式。对原地表的表土和植被尽可能的剥存，并洒水养护，用作施工结束后道路边坡及其他扰动区的覆土绿化。还应对道路区裸露地表进行洒水降尘，减少风力侵蚀。

山地丘陵区道路在建设过程中常形成挖方和填方边坡，需要视地形修建工程或植物护坡、挡墙，同时考虑道路排水，还应在挖方侧修建路边排水沟，跨沟路段敷设泄水涵管等，确保道路路基及边坡稳定，减少水土流失。干旱区可结合道路排水系统修建水窖、蓄水池等集蓄雨水，用于植被养护和光伏板清洗。

 (2) 光伏发电区水土流失防治措施布置

施工前需将项目区内原有的高大乔灌木移出光伏发电区，应做好这类树木的保护利用。光伏板架设后，局部场地平整破坏严重的裸露地表需人工种草恢复植被（光伏板下植被恢复适宜选择披碱草等低矮、耐阴草种），光伏板之间的空闲地避免扰动，植被可以自然恢复。

降雨沿光伏板下沿泻至松散地表，易造成击溅侵蚀。对此，可以在下缘裸露地表布设碎石以减弱雨水对地表的冲刷。还可考虑在光伏板下缘悬挂雨水收集槽等方法，既可收集利用雨水，又可减弱雨滴击溅侵蚀。

逆变器室和箱变、电缆沟等土方开挖回填区扰动程度较大，应采取表土剥存、覆土平整并恢复植被的措施，山坡处采取必要的截排水和边坡防护措施（难以恢复植被的地区可考虑采取砾石压盖等措施），减少土壤侵蚀。

(3) 升压站和施工生产生活区水土流失防治措施布置

升压站安全标准高，主体设计站内道路和广场硬化、边坡挡墙和护坡、站内外截排水措施以及办公区绿化等均比较完善。建议尽可能依地势进行建造，减少挖填方。施工前应对原地表植被较好的地段进行表土剥存和植被移栽。广场可采用透水砖或植草砖铺设，增加降雨入渗；并修建雨水集蓄设施，用于植被养护，减少流失。规模较大的工程护坡、挡墙等还可栽植攀缘植物进行绿化美化。

施工结束后及时拆除施工生产生活区临建设施，建筑材料合理处置，场地平整后回覆表土，重建植被。

施工过程中，临时堆放的松散土方、灰、沙料及其运输车辆等需要进行临时遮盖，场地内定期洒水，减少水土流失和环境污染。

2.3 建设单位应做好的工作

（1）应建立健全管理机制和监督机制，保证资金，按照“三同时”要求，保质保量落实水保方案措施。

（2）自行或委托具有相应水平的第三方单位，开展项目水土保持监测工作，为落实水保方案措施和水土流失防治效果的提高及完善提供保障。

（3）工程完工后及时组织水土保持设施自主验收和报备工作，并做好运行期管护。

3 总结

开发太阳能资源是新能源战略的重要内容，我国积极推进大量光伏发电项目的建设。为保护项目区的水土资源，需要从行政管理和工程设计施工的各个方面着手，减少光伏工程建设可能造成的地表扰动破坏，并因地制宜的采取土地整治和植被恢复等水土保持措施，防治工程建设造成的水土流失。另外，还应充分利用光伏区土地资源和光伏板集雨功能，发展光伏发电与农牧业相结合的立体经济，增加单位土地产出，实现健康可持续发展。

参考文献：

[1] 胡云岩,张瑞英,王军.中国太阳能光伏发电的发展现状及前景[J].河北科技大学学报,2014,35(1):69-72

[2] 2015-2019年中国太阳能光伏发电产业投资分析及前景预测报告，中国投资咨询网,2014.12.8

[3] 陈诺夫,白一呜.光伏发电与资源环境[J].电力技术,2010(2):17-25

[4] 周英,田园,王勇.云南省太阳能光伏发电项目水土流失特点和防治对策[J].中国水土保持,2013(5):34-35

[5] 邢晓光,贾志军,王淮亮,等.河北省光伏发电项目水土流失特点及防治措施分析[J].中国水土保持,2014(8):20-21