风力发电在提供清洁能源的同时亦带来了一定程度的水土流失和生态环境破坏。本文通过对霞浦沿海已建成的马耳山和浮鹰岛风电场水土流失情况进行总结分析，对风电场场区道路和风机安装平台这两个水土流失突出区域进行探讨并提出对策，以期为闽东沿海风电场建设提供有价值的水土保持经验。
正文
闽东沿海地区位于福建东北沿海，地属中亚热带海洋性季风气候带，受季风和台湾海峡管状效应影响，是福建省风力资源最丰富的地区之一，风能开发潜能巨大。
近些年是该区域风电开发的高峰期，仅霞浦县沿海就建成了大京、盐亭、浮鹰岛、马耳山风电场，装机容量达到200MW，后续还将在沿海建设7座风电场，装机容量222MW。闽东沿海地区雨热条件良好，但由于气候和地形地貌等原因，属于传统的缺水地带，多台风暴雨，水蚀和风蚀并存。
沿海风电场风机多分布于山脊和山顶，工程挖填量大，地表扰动剧烈，植被破坏点多，原有植被破坏后恢复难度较平原地区大，引起的水土流失问题尤为突出，其中道路施工区、风电安装平台是水土流失的重点区域，水土流失问题突出，若水土保持防护和治理措施布设不够科学合理，则水土保持效果不尽人意，对生态环境形成较大隐患。
为此，本文通过分析和总结霞浦马耳山和浮鹰岛风电场建设、运行过程中水土流失特点及水土保持措施防治效果，针对水土流失问题突出的场区道路工程和风电安装平台提出防治对策。
1 项目概况
1. 1 马耳山风电场项目概况
霞浦马耳山风电场位于霞浦县东冲半岛中部长春镇法华村旁，场址中心地理坐标为东经120°04'06″、北纬26°07'34″，风电场址范围面积约6km2，建设规模为40MW，安装20台2MW风力发电机组，与相距4.5km处的盐亭风电场共用一个升压站。
风机沿着村落附近的丘陵布置，机位高程大于海拔218m，风机轮毂高度80m。场区道路总长约13.95km，路面宽度4.50m，路肩宽度0.50m，道路纵坡≤11%，曲线半径≥35m，路面采用泥结碎石结构。
项目于2016年12月30日开工建设，2017年8月中旬首批风机开始并网发电，2018年11月底全部20台风机并网投产发电，总工期20个月，总投资31363万元。
1. 2 浮鹰岛风电场项目概况
霞浦浮鹰岛风电场位于霞浦县东南部的浮鹰岛上，西北距长春镇闾峡村约4n mile，与下浒镇相距9n mile，与西洋岛相距6n mile，场址中心地理坐标为东经120°08'31″、北纬26°34'55″，场址范围面积约3.8km2，建设规模48MW，安装24台2MW风力发电机组，新建1座110kV升压站。
风机沿着整个浮鹰岛的东北－西南走向的丘陵均匀布置，风机轮毂高度80m。场区新建场内道路总长度约19.6km，路面宽度4.50m，路肩宽度0.50m，道路纵坡≤11%，曲线半径≥35m，路面采用泥结碎石结构。
工程于2016年9月27日开工，2018年2月8日全部24台风机安装完成并网投运，总工期为18个月，总投资53073.53万元。
1. 3 项目所在区域气象、地理概况
项目区气候属亚热带海洋性季风气候，春多雨水，夏多台风，冬暖夏凉，霜雪少见。灾害性天气以台风、暴雨为主，有影响的台风年平均出现3次，雨季为4～9月。
根据项目区地、市气象站的统计资料，项目区年均气温19.2℃，极端最高气温39.4℃，极端最低气温－2.4℃，≥10℃积温为5000～7600℃，多年平均降水量1223mm，年平均相对湿度79%，年平均降水日数184d，历年平均大风日数3.3d，年平均雷暴日数49.7d。多年平均风速≥2.2m/s，主导风向NNE、NE，全年有效风能密度≥1950.16W/m2。50年一遇最大风速49.03m/s，极大风速为68.64m/s，全年平均无霜期300d，年平均水面蒸发量为894mm。
地貌类型为沿海海岛丘陵，地势起伏较大，坡度范围15～35°。森林覆盖率72%，原生植被为常绿阔叶林、针阔混交林和次生灌丛。
土壤以红壤为主，表层土主要是花岗岩风化后的红壤土，覆盖厚度较小，一般为0.3～0.5m，具红壤的共性，土质疏松，砂化明显，水分和养分含量少，地表覆盖度较差，部分基岩裸露，抗侵蚀能力低。
2 项目建设中水土流失的突出问题
根据马耳山和浮鹰岛风电场水土保持监测总结报告，其新增水土流失情况如表1、2所示。
表1 马耳山风电场新增水土流失表
注:根据霞浦马耳山风电场水土保持监测总结报告，实际施工中，施工场地系租用民房，故施工场地区面积为0；因表土层薄，施工中就近堆放，基础施工结束后随即回填，并进行植树绿化，故临时表土堆场面积为0。
表2 浮鹰岛风电场新增水土流失表
注:根据霞浦浮鹰岛风电场水土保持监测总结报告。
从表1和表2可看出，风电场项目水土流失90%以上发生在场区道路和风机安装平台区域，是风电场水土流失的突出问题所在。
由于风能资源的分布特点，风电场风机一般点状分布在山顶或山脊处，需通过场区道路和集电线路将各风电机组连接升压站和外界，在施工期间通过载重车辆在场区道路上运输风机设备，运行期检修设备时也需通过场区道路；风机安装平台则用于安装风电机组，由于风机塔筒、叶片、机舱设备超长、超重，为保证风电机组顺利吊装，风机安装场地在施工过程中往往大于设计面积。
据统计，沿海风电场场区道路和风机安装平台占地比例一般在80%以上，其工程量在风电项目中占比很大，施工期基本覆盖总工期的4/5以上，是沿海风电场水土流失防治的重中之重。
3 沿海风电场道路和风机安装平台运行期水土流失状况
马耳山和浮鹰岛风电场项目分别于2018年2月和11月全面投入运行，2020年3月初对两个项目进行现场调查，场区道路和风机安装平台均存在一定程度的水土流失，并有持续恶化趋势。
3. 1 场区道路水土流失状况
马耳山风电场道路基本沿山脊布设，道路沿线挖填量小，原地表未破坏区域植被茂密，填挖量较大的边坡植被恢复不佳，上边坡有溜塌现象，下边坡填方坡面植被稀疏，侵蚀沟分布；泥结石路面有雨水冲刷形成的浅层网状侵蚀；排水边沟和沉砂池内泥沙淤积较多，过水有效断面减小。
浮鹰岛风电场道路基本沿山脊线布设，道路沿线开挖上边坡基本没有形成地表覆盖，多处溜塌；下边坡填方地段植被恢复较差，侵蚀沟分布；泥结石路面经雨水冲刷普遍存在浅层网状侵蚀，有发育倾向；排水边沟和沉砂池内泥沙淤积较多，过水有效断面减小；部分边坡陡峭路段，施工时留下的溜塌体侵蚀沟分布，尤其里澳村后山东南侧2个溜塌体纵向高度分别达到104m和89m左右，横向宽度都达到100m左右。
3. 2 风机安装平台水土流失状况
马耳山风电场风机安装平台地表裸露，平台表面水蚀、风蚀明显；挖方边坡基本没能形成地表覆盖，有溜塌现象；填方边坡植被恢复较差，部分风机平台下边坡有溜渣堆积和水蚀冲沟。
浮鹰岛风电场风机安装平台地表裸露，平台表面水蚀、风蚀明显，四周排水沟泥沙淤积；挖方边坡基本没能形成地表覆盖，有溜塌现象；填方边坡下半段植被恢复较好，但尚未形成有效的地表覆盖，坡面水蚀冲沟发育，鼎膠窝处22号风机平台尤其严重。
3. 3 水土流失主要原因
3. 3. 1 闽东沿海地区自然环境及地形地貌
闽东沿海风电场场址地貌类型为沿海丘陵或海岛，地势起伏较大，土壤以红壤为主，表层土主要是花岗岩风化后的红壤土，覆盖厚度较薄，土质疏松，砂化明显，保水保肥和抗侵蚀能力低。
虽然沿海地区水热条件良好，但属于传统的缺水地带，多台风暴雨，水蚀和风蚀并存，原有植被破坏后在沿海气候条件及水蚀和风蚀交替作用下恢复难度较大，尤其是地表草被覆盖恢复缓慢，表面看植被覆盖达标，但实际林下水土流失依然存在和发展，水土保持防治效果难以达到预期。
3. 3. 2 风电场工程特点
沿海风电场风机分布于山脊和山顶，施工期间工程挖填量大，地表扰动剧烈，植被破坏点多，沿线地形坡度较陡，场区道路和风机安装平台基本为半挖半填形成，易形成较大的挖填边坡，由于施工时间短(一般在18个月左右)，自然条件相对恶劣，植被覆盖难以迅速形成，给运行期水土流失的产生埋下隐患。
3. 3. 3 设计和施工上的欠缺
3. 3. 3. 1 从风电场的投资角度看，业主为节省成本，在建设场区道路时通常会尽可能地减少路基、护坡、挡土墙和排水沟的投入，造成设计级别较低，或布设未形成系统；另外由于沿海丘陵植被恢复工艺要求严格且恢复周期长、投资大，实际施工往往达不到主体或水土保持设计要求，实际防护效果难以达到预期。
场区道路坡度大、坡长长且路面无硬化措施，雨季时沿海地区暴雨台风容易形成地表径流，对路面的泥沙形成剧烈的冲刷，造成普遍的水蚀，并逐步发展为侵蚀沟。历经数年冲刷之后，严重的会沿坡面上的风电场道路形成日渐扩大的发育型侵蚀沟，直至形成宽而浅的干谷。
3. 3. 3. 2 施工单位为降低施工成本，场内土建施工时清表工作通常实施不到位，表土资源没有得到有效保护，随道路开挖的土方一并清运，造成新增水土流失区域后期恢复植被时缺少绿化覆土，新种植被生长速度慢，影响复绿效果。
3. 3. 3. 3 风电场道路路基填方边坡坡率一般不大于1∶1.5，挖方边坡坡率不大于1∶0.75，道路顺地势盘山而上。施工单位在施工过程中往往未能按照施工图首先实施下边坡拦挡措施再进行开挖，且在土石方开挖时通常采用大药量、深孔爆破，容易造成大块块石挂渣；
同时，爆破形成的土石方往往直接采用推土机推向道路下边坡，在下边坡方向形成大量的浮渣挂坡现象，并且在边坡上形成了大量的孤石，后期清理难度较大，水土保持措施布设困难。
3. 3. 4 监督管理上的欠缺
水土保持监理单位往往在工程开工后才介入，工程前期施工的道路边坡已经形成水土流失，只能提出整改要求，形成先破坏后治理的局面。临时措施未与主体工程同步落实，且部分临时排水、沉沙措施落实不够，数量不够，施工过程中道路的截排水设施常常被填埋或损坏，未及时修复，没能起到截流效果；植被恢复措施未在当年及时落实，导致施工破坏的土地裸露时间较长，水土流失未能及时得到遏制。
4 防治对策及建议
4. 1 土建工程主体设计
要充分采纳水土保持专家及部门意见，选择有利于水土保持的建设方案，坚持预防为主、保护优先的方针。在场区道路设计时，提高路基下边坡防护标准；充分考虑闽东沿海地区气候特点，完善截排水、沉砂池等截排水系统，强化排水能力；对坡度大、坡长长的路段，应考虑设置路面截水沟，道路路面可向排水边沟一侧倾斜2%左右，以利于路面径流向排水边沟汇流，减小坡面径流对路基的冲刷。
4. 2 植被措施物种的选择
应遵循因地制宜、适地适树的原则。场区道路内侧开挖边坡，坡度大，稳定性差，从风电项目的经济角度考虑宜采用坡脚挖穴客土或种植槽种植爬山虎、葛藤等攀援类植物进行固土和绿化。
建设完成后，可适当减小路面宽度，道路外侧路肩种植冠幅较小的松栎科乔灌木，两侧地表撒播狗牙根等草类，减小雨季地表径流对下坡面的冲刷，旱季则起到防风固沙的作用；长坡路段可考虑直接分段撒播草籽绿化，形成生态路面，增加地表水拦截；道路外侧下边坡以土质或土石质缓坡为主，可在覆土压实后种植灌草，恢复地表覆盖。风机平台日常海风较大，在不影响风机运行的情况下，可考虑在平台四周种植小乔木，结合灌草，形成防护林，起到防水蚀风蚀的效果。
根据沿海地区夏秋季易受台风影响的气候特点和工程立地条件，推荐植被以贴地、耐干旱贫瘠、抗风性强的灌草种为主，比如耐贫瘠、耐干旱、根系发达、栽植技术简单的胡枝子。据测定，2年生直播胡枝子干叶量达5745kg/hm2，形成的枯枝落叶覆盖层能有效地减小降雨对地表的溅蚀和冲刷，旱季能减少地表水蒸发，增加地表蓄水量36.75m3/hm2，提高土壤有机质，极大地改善侵蚀劣地的水肥条件，有利于侵蚀土壤的肥力恢复和建设，是适合闽东沿海缺水干旱地区不可多得的先锋灌木。常用乔灌草种可参考表3。
表3 福建省风电项目绿化常用树草种
4. 3 规范施工，落实防护措施
工程施工前期要做好表土资源保护，施工过程中要严格按照设计要求规范施工，遵循简易拦挡、覆盖等临时措施先行，永久拦挡、植被护坡及时跟进的思路，做好边坡防护，减小水土流失危害。工程监理要及时到位，监督落实临时防护措施。
4. 4 加强水土保持设施日常管护
由于闽东沿海地区雨季暴雨台风频繁，项目运行初期，边坡等部位的植被尚未完全恢复，实际土壤侵蚀量依然较大，每次降雨常会产生冲刷、滑溜、坍塌等危害；风电场场区道路和风机平台地表容易侵蚀，需要及时修整和清理截排水系统淤积的泥沙，避免截排水系统失效，造成更大的侵蚀破坏，故需要业主制定水土保持日常管护制度，维护、完善水土保持等防护设施功能。
4. 5 运行期水土流失后治理
水土保持方案实施后，扰动的原地貌得到一定的恢复，保水保土功能有所提高。但方案设计与实际施工有一定的距离，水土流失治理效果不尽人意。风电场运行过程中，因水土流失造成塌方、道路损毁，甚至危及风机安全，影响项目运行，将是困扰业主单位的一大问题。
所以针对风电场水土流失重点区域存在问题进行监测和有效的再治理，是解决风电场运行期水土流失，保证安全生产的最好方法。
