水土流失防治体系建设及实例研究

摘要：山地风电场道路建设具有占地范围广、扰动土地面积大、地形地貌复杂、水土流失危害大等特点，本文以江西省华能高龙山风电场道路建设为例，通过表土和植被的保护、道路路基优化设计、截排水设计、边坡防护、土石方开挖和回填、开挖弃土再利用和集约化处理措施集成一套完整的山地风电场道路建设水土流失防治体系，第一次较为系统的提出了一套完整的生态环保型山地风电场道路建设方案，具有减少植被破坏、占地面积和扰动土地面积小、水土流失防治效果好等的优势。为山地风电场道路主体设计、道路施工和水土保持设计提供借鉴和参考。

关键词：山地风电场；道路；优化设计；水土保持

1前言

山地风电场的各个风电机组一般呈星点状分布在山峦的山顶和山脊处，风电场道路则呈线状分布连接各风电机组，需要从山脚、山腰过度到山顶，其建设具有占地范围广、扰动土地面积大、地形地貌复杂、水土流失危害大等的特点[1,2]。做好道路的前期规划设计、建设期的施工保护以及使用期的安全稳定防护对减少工程建设成本、减少道路占地面积、最大限度的防治水土流失、保护当地生态环境和当地百姓生命财产安全具有重要意义，为发展生态环保型山地风电场起到了良好示范作用。本文在前人研究的基础上，以江西省华能高龙山风电场道路建设为例，以表土和植被的保护、道路路基优化设计、截排水设计、边坡防护、土石方开挖和回填、开挖弃土再利用和集约化处理措施集成一套完整的山地风电场道路建设水土流失防治体系，较为系统的提出一套完整的生态环保型山地风电场道路建设设计方案，与传统的设计方案相比，优化了道路占地、植被保护、水土保持等，具有占地面积和扰动土地面积小、土石方量小、交通便利的特点，有效的缓解了山地风电场道路开发建设对当地生态环境的破坏。

2项目概况

华能高龙山风电场位于江西省吉安市永丰县与抚州市乐安县两县交界处，属中亚热带季风湿润气候区，风电场海拔在585～1063m之间，山体主体呈东西走向，东部区域呈南北走向，山脊较为连续，沿脊背主线行走地势变化较为平缓。风电场全场分布有可塑性粉质黏土，混少量砂岩碎块，站址区分布有强风化砂岩。华能高龙山装机容量为80MW，共安装36台单机容量2.2MW/2.3MW的风力发电机组。本风电场道路主要由进场道路、进站道路和场内施工检修道路三部分组成。

3体系建设及应用

本研究针对风电场道路建设过程中粗放式管理和建设问题，从风电场道路前期建设到后期建成整个过程的优化设计，合理利用资源，从整个风电场道路建设过程控制水土流失，减少开发建设对生态环境的破坏。3.1表土和植被保护。道路、场坪在施工前，将表层营养价值较高的残坡积覆盖层土体（表土）剥离，并集中堆放至平地或凹地，采用毡布覆盖并定期洒水养护，待施工完成后铺设到表层进行植被恢复，可以有效提高植被或草籽成活率。表土层的剥离厚度为0.3～0.5m。在清表过程中，将适合的、容易成活的树苗、灌木、花径或草甸移栽到指定的假植沟槽内，并覆土（草甸除外）、施肥、浇水进行养护，覆土厚度为苗木高度的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，有效恢复原有植被。在后期的植被恢复过程中，可以以原生态物种鹿角杜鹃、云锦杜鹃、茶树和杨梅树等为基础，搭配其他高山植物进行下边坡复绿工作。3.2项目区道路路基优化设计。以往的风电场建设中，道路的设计与施工主要从经济性和工期的角度出发，以挖填平衡为主要措施，同时设置的防护措施较少。对于山地风电场，陡峭山体处的填方难以压实，且底部拦挡困难，导致现场填方边坡稳定性较差，大件运输时无法保证车辆安全，且经过雨水冲刷和重车碾压，亦使得下边坡垮塌，造成严重水土流失及山体滑坡，山体植被破坏量大，甚至影响下游村庄。因下边坡滑坡导致的破坏面，其破坏严重、破坏面积广、植被恢复难度大、恢复费用大。本研究根据以往山地风电场道路建设经验，以尽量减少生态环境破坏为原则，对道路路基优化设计，即：用“全挖”方案替代传统的“半挖半填”方案道路建设。除山体自然坡度较缓（坡比缓于1:2.5）采用传统的“半挖半填”设计方案，对自然坡度陡于1:2.5的山体，均采用“全挖”设计方案。图3-2路基传统的“半挖半填”向“全挖”改进技术方案设计采用的全挖方路基形式，路基全断面的承载强度得到保障，从根本上杜绝了半挖半填式路基压实度不够导致路基断裂的问题，进一步提高了大件设备运输的安全性；最大程度减少下边坡原有生态环境破坏，且下边坡无需再设置挡墙及采取绿化恢复措施；全挖方形式路基虽然略微增加道路土石方开挖量及弃方量，但多余的弃方量可采取场内土方调配的方式运送至附近弃土场进行弃土，弃土场在弃土完成后统一进行植被绿化恢复，将道路下边坡的零散水土保持措施优化为集约式处理措施；风电场道路施工及其影响范围可得到有效控制，最大限度地避开了林地、国土违法违规占地风险；下边坡塌方、水土流失等现象基本可以避免；可有效控制对周边村用水、小水电站等影响。路基的其他设计根据四级公路设计标准和厂矿道路设计规范进行设计[3,4]。3.3截排水设计。本工程路基纵向排水系统根据沿线地形、地势及道路纵横坡设置边沟等排水设施，将水引至路基外。大件运输结束后，道路全线挖方路段修建边沟，边沟采用浆砌片石砌筑，断面采用矩形断面，底宽为40cm，沟深为40cm，壁厚为20cm，同时，根据汇水量沿线布置排水圆管涵，以将边沟水流引至路基外。路面排水系统：本项目路面通过拦水土埂和路拱横坡（行车道路拱横坡为2%，土路肩路拱横坡为3%）将水自然排除到路基范围外。3.4护坡设计。（1）上边坡防护风电场高陡上边坡采用挂网喷播植草、喷混植生护坡、三维排水柔性生态护坡等绿化措施，低矮上边坡采用客土喷播植草进行植被恢复，缓边坡则采用撒播草籽结合栽植苗木的方式进行植被恢复，全岩石边坡则通过坡底种植常青藤和爬山虎等攀爬类植物进行植被恢复。（2）下边坡防护在路基下边坡地面横坡较陡、边坡放坡较远且填筑困难时，设置挡土墙，挡土墙采用仰斜式。挡土墙墙体采用M7.5砂浆砌片石，并采用M10水泥砂浆勾缝。挡土墙基础一般埋置深度在天然地面以下不小于1m。挡土墙基础开挖后均应对地基承载力进行测定，如挡土墙基底地基承载力不足时，须采取地基加固处理措施。边坡采用客土喷播植草或撒播草籽进行植被恢复。草种选用狗牙根、假俭草等，要求净度>95%，发芽率>90%，种播种数量为60kg/hm2。3.5弃土处置。（1）路基填料本工程道路全挖方路基形式为主，存在大量的弃方，路基挖方一般为强风化岩石及少量覆盖层，可作为路基填料。为减少弃方造成的危害，路基填料采用挖方废弃的石质和土石混合料。对不符合填筑要求的开山石渣采用碎石机轧制成未筛分碎石分层填筑碾压。（2）弃土场集约化处理本方案以全挖方断面为主，除沟壑、道路内弯半径不满足大件运输车辆转弯半径等必须要进行回填外，所有余土外运至弃土场，最大限度保护下边坡原有植被不受扰动，维持下边坡原有的土壤和植被。弃土场一般选择在坡度较缓的冲沟地段。本着“少占良田，尽量减少破坏植被、诱发新的地质灾害，不影响路基稳定，不破坏生态环境，是工程与环境较为协调”的原则，为防止水土流失，保护生态环境，尽量利用平缓山坡荒地或当地其他废弃的场地。由于场区道路贯穿整个风电场，为减少运输距离，特将弃土场分散布置。弃土完成后，对弃土表层进行绿化或复垦，要求弃土场内弃土压实度达到90%。弃土场下边坡坡脚处设置格宾石笼挡墙，坡体采用播撒草籽、植物移植、铺设无纺布等措施加以绿化或防护并做好排水措施，控制弃土场下边坡稳定的同时也使得弃土场与周边自然环境协调一致，达到良好的自然生态效果。3.6土石方开挖和回填。（1）土石方开挖a）土方开挖应按图纸要求自上而下的进行，不得乱挖或超挖。严禁用爆破法施工或掏洞取土。当石方量较大时，坚持“高边坡不爆破，矮边坡少爆破”的原则，尽量采用炮锤施工。b）施工过程中将“开挖边线”向山体内侧平移，使得路基外侧有天然的小土坡拦挡，防止下边坡溜渣。除沟壑、道路内弯半径不满足大件运输车辆转弯半径等必须要进行回填外，所有余土外运至弃土场，最大限度保护下边坡原有植被不受扰动，维持下边坡原有生态。c）开挖作业时，挖掘机尽量由边坡向内开挖，不要平行于边坡方向开挖，防止渣土向下边坡滚落。（2）土石方回填（局部沟壑、道路内弯和弃土场处）a）填方路段地面横坡陡于1:1.5时，应挖成台阶，宽度不小于2.0m，阶底应有2-4%的倒坡。b）涵洞顶部和挡土墙背填料应采用碎石或砂砾石作为填料，压实应采用轻型机具，严格控制松铺厚度并保证满足压实度要求。c）在弃土场弃土以及换填路段填土前，应在下边坡控制红线边沿开挖一条缓冲沟，有效控制块石滚落至缓冲沟内。

4结语

江西省华能高龙山风电场道路区通过表土和植被保护、道路路基设计、截排水设计、边坡防护、土石方开挖和回填、开挖弃土再利用和集约化处理等措施集成一套完整的山地风电场道路建设水土流失防治体系，水土流失治理度97%，土壤流失控制被0.90，渣土防护率95%，表土保护率93%，林草植被恢复率99%，林草覆盖度27%。本体系可以合理有效的解决风电场道路建设过程中扰动土地面积大、水土流失严重等的问题，具有良好的生态环境效益，促进了生态环保型山地风电场建设的发展。（1）合理保护和利用表土和植物资源。（2）大大降低了道路建设过程中的扰动土地面积，减少植被破坏和水土流失。（3）一系列道路排水、拦挡、坡面防护等措施降低了外界环境（主要为强降雨等）对道路的破坏，良好的保障了道路的安全稳定性。

参考文献：

[1]李晓放,胡皓,熊峰等.江西山地风电场道路工程水土流失防治措施总体布局探讨[J].江西水利科技，2015,41(06):433-435.

[2]夏妍,张溯明,刘瑞龙.山区风电场项目道路工程水土流失防护探讨[J].安徽农学通报,2019,25(07):119-120+134.

[3]中华人民共和国交通运输部.中华人民共和国行业标准公路工程技术标准:JTGB01-2014[S].北京:交通运输部公路局,2014.

[4]中华人民共和国国家计划委员会.中华人民共和国国家标准厂矿道路设计规范:GBJ22-87[S].中华人民共和国交通运输部,1987.

作者:肖超群 华锡江 徐昌宏 单位:中国电建集团江西省电力设计院有限公司