水土流失防治體系建設及實例研究

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摘要：山地風電場道路建設具有占地范圍廣、擾動土地面積大、地形地貌復雜、水土流失危害大等特點，本文以江西省華能高龍山風電場道路建設為例，通過表土和植被的保護、道路路基優化設計、截排水設計、邊坡防護、土石方開挖和回填、開挖棄土再利用和集約化處理措施集成一套完整的山地風電場道路建設水土流失防治體系，第一次較為系統的提出了一套完整的生態環保型山地風電場道路建設方案，具有減少植被破壞、占地面積和擾動土地面積小、水土流失防治效果好等的優勢。為山地風電場道路主體設計、道路施工和水土保持設計提供借鑒和參考。

關鍵詞：山地風電場；道路；優化設計；水土保持

1前言

山地風電場的各個風電機組一般呈星點狀分布在山巒的山頂和山脊處，風電場道路則呈線狀分布連接各風電機組，需要從山腳、山腰過度到山頂，其建設具有占地范圍廣、擾動土地面積大、地形地貌復雜、水土流失危害大等的特點[1,2]。做好道路的前期規劃設計、建設期的施工保護以及使用期的安全穩定防護對減少工程建設成本、減少道路占地面積、最大限度的防治水土流失、保護當地生態環境和當地百姓生命財產安全具有重要意義，為發展生態環保型山地風電場起到了良好示范作用。本文在前人研究的基礎上，以江西省華能高龍山風電場道路建設為例，以表土和植被的保護、道路路基優化設計、截排水設計、邊坡防護、土石方開挖和回填、開挖棄土再利用和集約化處理措施集成一套完整的山地風電場道路建設水土流失防治體系，較為系統的提出一套完整的生態環保型山地風電場道路建設設計方案，與傳統的設計方案相比，優化了道路占地、植被保護、水土保持等，具有占地面積和擾動土地面積小、土石方量小、交通便利的特點，有效的緩解了山地風電場道路開發建設對當地生態環境的破壞。

2項目概況

華能高龍山風電場位于江西省吉安市永豐縣與撫州市樂安縣兩縣交界處，屬中亞熱帶季風濕潤氣候區，風電場海拔在585～1063m之間，山體主體呈東西走向，東部區域呈南北走向，山脊較為連續，沿脊背主線行走地勢變化較為平緩。風電場全場分布有可塑性粉質黏土，混少量砂巖碎塊，站址區分布有強風化砂巖。華能高龍山裝機容量為80MW，共安裝36臺單機容量2.2MW/2.3MW的風力發電機組。本風電場道路主要由進場道路、進站道路和場內施工檢修道路三部分組成。

3體系建設及應用

本研究針對風電場道路建設過程中粗放式管理和建設問題，從風電場道路前期建設到后期建成整個過程的優化設計，合理利用資源，從整個風電場道路建設過程控制水土流失，減少開發建設對生態環境的破壞。3.1表土和植被保護。道路、場坪在施工前，將表層營養價值較高的殘坡積覆蓋層土體（表土）剝離，并集中堆放至平地或凹地，采用氈布覆蓋并定期灑水養護，待施工完成后鋪設到表層進行植被恢復，可以有效提高植被或草籽成活率。表土層的剝離厚度為0.3～0.5m。在清表過程中，將適合的、容易成活的樹苗、灌木、花徑或草甸移栽到指定的假植溝槽內，并覆土（草甸除外）、施肥、澆水進行養護，覆土厚度為苗木高度的1/3～2/3；待施工完成后把它移栽到需要的地方，可以快速成活，有效恢復原有植被。在后期的植被恢復過程中，可以以原生態物種鹿角杜鵑、云錦杜鵑、茶樹和楊梅樹等為基礎，搭配其他高山植物進行下邊坡復綠工作。3.2項目區道路路基優化設計。以往的風電場建設中，道路的設計與施工主要從經濟性和工期的角度出發，以挖填平衡為主要措施，同時設置的防護措施較少。對于山地風電場，陡峭山體處的填方難以壓實，且底部攔擋困難，導致現場填方邊坡穩定性較差，大件運輸時無法保證車輛安全，且經過雨水沖刷和重車碾壓，亦使得下邊坡垮塌，造成嚴重水土流失及山體滑坡，山體植被破壞量大，甚至影響下游村莊。因下邊坡滑坡導致的破壞面，其破壞嚴重、破壞面積廣、植被恢復難度大、恢復費用大。本研究根據以往山地風電場道路建設經驗，以盡量減少生態環境破壞為原則，對道路路基優化設計，即：用“全挖”方案替代傳統的“半挖半填”方案道路建設。除山體自然坡度較緩（坡比緩于1:2.5）采用傳統的“半挖半填”設計方案，對自然坡度陡于1:2.5的山體，均采用“全挖”設計方案。圖3-2路基傳統的“半挖半填”向“全挖”改進技術方案設計采用的全挖方路基形式，路基全斷面的承載強度得到保障，從根本上杜絕了半挖半填式路基壓實度不夠導致路基斷裂的問題，進一步提高了大件設備運輸的安全性；最大程度減少下邊坡原有生態環境破壞，且下邊坡無需再設置擋墻及采取綠化恢復措施；全挖方形式路基雖然略微增加道路土石方開挖量及棄方量，但多余的棄方量可采取場內土方調配的方式運送至附近棄土場進行棄土，棄土場在棄土完成后統一進行植被綠化恢復，將道路下邊坡的零散水土保持措施優化為集約式處理措施；風電場道路施工及其影響范圍可得到有效控制，最大限度地避開了林地、國土違法違規占地風險；下邊坡塌方、水土流失等現象基本可以避免；可有效控制對周邊村用水、小水電站等影響。路基的其他設計根據四級公路設計標準和廠礦道路設計規范進行設計[3,4]。3.3截排水設計。本工程路基縱向排水系統根據沿線地形、地勢及道路縱橫坡設置邊溝等排水設施，將水引至路基外。大件運輸結束后，道路全線挖方路段修建邊溝，邊溝采用漿砌片石砌筑，斷面采用矩形斷面，底寬為40cm，溝深為40cm，壁厚為20cm，同時，根據匯水量沿線布置排水圓管涵，以將邊溝水流引至路基外。路面排水系統：本項目路面通過攔水土埂和路拱橫坡（行車道路拱橫坡為2%，土路肩路拱橫坡為3%）將水自然排除到路基范圍外。3.4護坡設計。（1）上邊坡防護風電場高陡上邊坡采用掛網噴播植草、噴混植生護坡、三維排水柔性生態護坡等綠化措施，低矮上邊坡采用客土噴播植草進行植被恢復，緩邊坡則采用撒播草籽結合栽植苗木的方式進行植被恢復，全巖石邊坡則通過坡底種植常青藤和爬山虎等攀爬類植物進行植被恢復。（2）下邊坡防護在路基下邊坡地面橫坡較陡、邊坡放坡較遠且填筑困難時，設置擋土墻，擋土墻采用仰斜式。擋土墻墻體采用M7.5砂漿砌片石，并采用M10水泥砂漿勾縫。擋土墻基礎一般埋置深度在天然地面以下不小于1m。擋土墻基礎開挖后均應對地基承載力進行測定，如擋土墻基底地基承載力不足時，須采取地基加固處理措施。邊坡采用客土噴播植草或撒播草籽進行植被恢復。草種選用狗牙根、假儉草等，要求凈度>95%，發芽率>90%，種播種數量為60kg/hm2。3.5棄土處置。（1）路基填料本工程道路全挖方路基形式為主，存在大量的棄方，路基挖方一般為強風化巖石及少量覆蓋層，可作為路基填料。為減少棄方造成的危害，路基填料采用挖方廢棄的石質和土石混合料。對不符合填筑要求的開山石渣采用碎石機軋制成未篩分碎石分層填筑碾壓。（2）棄土場集約化處理本方案以全挖方斷面為主，除溝壑、道路內彎半徑不滿足大件運輸車輛轉彎半徑等必須要進行回填外，所有余土外運至棄土場，最大限度保護下邊坡原有植被不受擾動，維持下邊坡原有的土壤和植被。棄土場一般選擇在坡度較緩的沖溝地段。本著“少占良田，盡量減少破壞植被、誘發新的地質災害，不影響路基穩定，不破壞生態環境，是工程與環境較為協調”的原則，為防止水土流失，保護生態環境，盡量利用平緩山坡荒地或當地其他廢棄的場地。由于場區道路貫穿整個風電場，為減少運輸距離，特將棄土場分散布置。棄土完成后，對棄土表層進行綠化或復墾，要求棄土場內棄土壓實度達到90%。棄土場下邊坡坡腳處設置格賓石籠擋墻，坡體采用播撒草籽、植物移植、鋪設無紡布等措施加以綠化或防護并做好排水措施，控制棄土場下邊坡穩定的同時也使得棄土場與周邊自然環境協調一致，達到良好的自然生態效果。3.6土石方開挖和回填。（1）土石方開挖a）土方開挖應按圖紙要求自上而下的進行，不得亂挖或超挖。嚴禁用爆破法施工或掏洞取土。當石方量較大時，堅持“高邊坡不爆破，矮邊坡少爆破”的原則，盡量采用炮錘施工。b）施工過程中將“開挖邊線”向山體內側平移，使得路基外側有天然的小土坡攔擋，防止下邊坡溜渣。除溝壑、道路內彎半徑不滿足大件運輸車輛轉彎半徑等必須要進行回填外，所有余土外運至棄土場，最大限度保護下邊坡原有植被不受擾動，維持下邊坡原有生態。c）開挖作業時，挖掘機盡量由邊坡向內開挖，不要平行于邊坡方向開挖，防止渣土向下邊坡滾落。（2）土石方回填（局部溝壑、道路內彎和棄土場處）a）填方路段地面橫坡陡于1:1.5時，應挖成臺階，寬度不小于2.0m，階底應有2-4%的倒坡。b）涵洞頂部和擋土墻背填料應采用碎石或砂礫石作為填料，壓實應采用輕型機具，嚴格控制松鋪厚度并保證滿足壓實度要求。c）在棄土場棄土以及換填路段填土前，應在下邊坡控制紅線邊沿開挖一條緩沖溝，有效控制塊石滾落至緩沖溝內。

4結語

江西省華能高龍山風電場道路區通過表土和植被保護、道路路基設計、截排水設計、邊坡防護、土石方開挖和回填、開挖棄土再利用和集約化處理等措施集成一套完整的山地風電場道路建設水土流失防治體系，水土流失治理度97%，土壤流失控制被0.90，渣土防護率95%，表土保護率93%，林草植被恢復率99%，林草覆蓋度27%。本體系可以合理有效的解決風電場道路建設過程中擾動土地面積大、水土流失嚴重等的問題，具有良好的生態環境效益，促進了生態環保型山地風電場建設的發展。（1）合理保護和利用表土和植物資源。（2）大大降低了道路建設過程中的擾動土地面積，減少植被破壞和水土流失。（3）一系列道路排水、攔擋、坡面防護等措施降低了外界環境（主要為強降雨等）對道路的破壞，良好的保障了道路的安全穩定性。

參考文獻：

[1]李曉放,胡皓,熊峰等.江西山地風電場道路工程水土流失防治措施總體布局探討[J].江西水利科技，2015,41(06):433-435.

[2]夏妍,張溯明,劉瑞龍.山區風電場項目道路工程水土流失防護探討[J].安徽農學通報,2019,25(07):119-120+134.

[3]中華人民共和國交通運輸部.中華人民共和國行業標準公路工程技術標準:JTGB01-2014[S].北京:交通運輸部公路局,2014.

[4]中華人民共和國國家計劃委員會.中華人民共和國國家標準廠礦道路設計規范:GBJ22-87[S].中華人民共和國交通運輸部,1987.

作者:肖超群 華錫江 徐昌宏 單位:中國電建集團江西省電力設計院有限公司