風電廠場址的地質(zhì)勘測透析

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摘要：風電廠場址的工程地質(zhì)勘測不但要對地質(zhì)情況進行考察，而且應考察風能資源的情況以及風能、水力對于工程建設和風電廠運行的影響。對于工程地質(zhì)條件不同的復雜場地需要采用不同的勘探方法。勘測報告應當嚴格按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，應做到信息清晰、結(jié)果正確、建議合理。

關(guān)鍵詞：風電廠；地質(zhì)勘查；工程地質(zhì)

當今社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和不可再生能源的過度開采利用迫使人類不得不尋求更為清潔和可持續(xù)利用的能源形式。風能作為太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式，具有可再生、零排放等諸多優(yōu)點，是21世紀最有應用前景的能源。而將風能轉(zhuǎn)化為電能，即風力發(fā)電，是風能利用的最主要方式。我國的風能資源極為豐富，陸地離地面50m高度的風能資源可開發(fā)面積約540000km2，技術(shù)可開發(fā)量約為2680GW；離海岸20km的海域范圍可開發(fā)面積約為37000km2，技術(shù)可開發(fā)量約為180GW，具有極大的商業(yè)化資源條件。[1，2]

隨著風力發(fā)電項目的大力推廣，關(guān)于風力發(fā)電方面的諸多問題也突現(xiàn)出來，如風電場建設、風電并網(wǎng)、風電的電能質(zhì)量等。現(xiàn)結(jié)合筆者自身工作實際，探討風電廠規(guī)劃建設中的工程地質(zhì)勘探問題。

一、風電廠場址地質(zhì)勘探的主要任務

風電廠場址的工程地質(zhì)勘探工作的主要任務是在風電廠場址規(guī)劃選點的基礎上，為已選定的場址以及風電機組、電廠建筑等建筑物的方案布置提供有關(guān)的地形和工程地質(zhì)資料。主要包括五方面工作，即：對場區(qū)的風能資源進行評估；繪制選址所需的區(qū)域地形圖；評價場區(qū)的區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性；查明場區(qū)的工程地質(zhì)條件并對地質(zhì)問題及其可能產(chǎn)生的影響進行評估；根據(jù)需要對可采用的天然建筑材料、施工和生活資料情況進行調(diào)查。

地質(zhì)工作的重點是場區(qū)的區(qū)域結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評價和地質(zhì)問題可能產(chǎn)生影響的評估及建議，其中對于場區(qū)的地質(zhì)條件主要有：地形地貌特征、形狀、類型和特征；地層的成因類型、地質(zhì)年代、巖性巖層、風化程度；土的性質(zhì)、物質(zhì)組成及含量、層次結(jié)構(gòu)和分布狀況；斷層破碎帶的產(chǎn)狀、規(guī)模、性質(zhì)以及延伸、拓展和膠結(jié)情況；不良地質(zhì)作用的情況及可能的影響；地下水的類型和埋藏情況以及是否可能對地基造成不良影響。

二、風電廠場址的地質(zhì)條件分類及勘測

依據(jù)風電廠場址地質(zhì)條件的復雜程度，可將場地劃分為三類，即簡單場地、中等復雜場地和復雜場地。簡單場地是指地層結(jié)構(gòu)單一、無特殊巖土層、地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單、地層穩(wěn)定、地下水埋藏深且對地基無不良影響、地震動峰值加速度不高于0.05g的場地。中等復雜場地是指地層層次較多、有特殊巖土層、巖土性質(zhì)變化較大、巖體風化較強、可能發(fā)生地震液化的場地；或地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復雜、局部有不良地質(zhì)作用存在的場地；或者地下水埋藏較深，對地基可能產(chǎn)生不良影響的場地；地震動峰值加速度為0.1g～0.3g的場地。復雜場地的判定標準為：地層層次較多，巖性不均且?guī)r相變化大，地基以強風化巖體或不均勻的特殊性土層為主；地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，斷層和節(jié)理裂隙發(fā)育，不良地質(zhì)作用發(fā)育；地下水埋藏淺且對地質(zhì)基礎的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響；地震動峰值加速度≥0.4g，滿足上述條件之一即為復雜場地。[3，4]

對于不同復雜程度的場地，采用的地質(zhì)勘探方法也不相同，以勘探點的深度為例來說明。勘探點的深度一般以控制建筑物應力影響的范圍和抗倒覆要求為原則。對于一般場地的勘探深度對比如表1所示，對于基巖場地的勘探深度對比見表2

從表1、表2可知，對于不同復雜程度的場地采取的物探深度不同。此外，對于復雜程度高的場地采用的勘探點間距也應縮小，以能控制場區(qū)的地層分層、性狀、斷層破碎帶的分布和不良地質(zhì)作用的范圍為標準。因此各種地貌特征的部分、各種地層、主要的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、各個不良地質(zhì)作用點均應布置勘探點，且應依據(jù)勘探結(jié)果考慮是否加深或增加勘探點。

三、勘測報告

勘測報告對勘測工作進行總結(jié)，并對工程的施工建設提出建議和要求，應予以特別重視。《風電場場址工程地質(zhì)勘查技術(shù)規(guī)定》的要求是：“在預可行性研究階段，風電場場址工程地質(zhì)勘察報告應包括正文、附圖和附件。正文應包括緒言、區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性、場地基本地質(zhì)條件、場地工程地質(zhì)評價、結(jié)論與建議。附圖包括工程地質(zhì)平面圖、工程地質(zhì)縱、橫剖面圖。”

勘測報告的編制應包含對項目規(guī)劃審定的結(jié)論以及預可行性研究成果。與地質(zhì)勘測有關(guān)的項目主要有：體現(xiàn)長期測站氣象資料、災害情況，其中包含長期測站自身的基本情況，近30年歷年各月平均風速、歷年最大風速和極大風速以及與整年逐時風速、風向資料；場址處收集到的至少連續(xù)一年的現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和已有的風能資源評估資料，有效數(shù)據(jù)完整率大于90%；風電廠邊界及其外延10km范圍內(nèi)1∶50000地形圖、風電場邊界及其外延1～2km范圍內(nèi)1∶10000或1∶5000地形圖，如有可能還應包含風電場范圍內(nèi)1∶2000地形圖；場址區(qū)工程地質(zhì)勘察成果及資料；風電場所在地的地區(qū)社會經(jīng)濟現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃、電力概況及發(fā)展規(guī)劃、電網(wǎng)地理接線圖和土地利用規(guī)劃等。[5]

風能資源的勘察結(jié)果應在勘測報告中細致體現(xiàn)出來，首先應說明風電廠所在地區(qū)內(nèi)的區(qū)域風能資源概況，其次應說明所收集的長期測站和風電場同期完成年逐時風速、風向等風能資料。對于風能資料，應按照文獻[6][7]的要求，將驗證后的風電場各測量站各個高度所測數(shù)據(jù)修訂為一套反映風電場長期水平的代表性數(shù)據(jù)，計算后表征為各測站不同高度平均風速、平均風功率密度值。將數(shù)據(jù)處理成評估風電場風能資源所需要的各種參數(shù)，參數(shù)應包括不同時段的平均風速、風功率密度，以及風速、風能、風向、風能密度方向分布等，并將處理好的各種參數(shù)繪制成便于查看的圖形材料。

對場址的工程地質(zhì)評價是報告的重要部分，又是地質(zhì)工作者應予以重點關(guān)注的部分。對于工程地質(zhì)的評價應包含：對場址區(qū)域的承載能力、不均勻沉降、濕陷性、抗滑穩(wěn)定、地震液化以及場地邊坡穩(wěn)定、地下水對基礎的影響等主要工程地質(zhì)問題進行評價；對建設工程場地遭受地質(zhì)災害危害的可能性、工程建設期間以及建成后風電場運行期間發(fā)生地質(zhì)災害的可能性進行評價，并在必要時提出相應的預防治理措施。

四、總結(jié)

對于風電廠場址的工程地質(zhì)勘測，不應僅限于對地質(zhì)情況的考察，還應充分考慮到風能資源的情況以及風能、水力對于工程建設和風電廠運行階段的影響。對于工程地質(zhì)條件不同復雜的場地需要采用不同的勘探方法。對于勘測報告，應當嚴格按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，保證材料的真實、細致，保證結(jié)果和建議的準確性，為工程的順利實施做好準備工作。

參考文獻：

[1]李俊峰.世界風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀概述[EB/OL].www.fenglifadian.

com/fengdianzhishi/295F96H1.html.

[2]中國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究項目組.中國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究叢書:風能卷[M].北京:中國電力出版社,2008.

[3]林敏.風電勘測設計中的水文氣象工作[J].電力勘探,1998,(3).

[4]王民浩.中國風電場工程建設標準與成果匯編[M].北京:中國水利水電出版社,2010.

[5]電力工業(yè)部水利水電規(guī)劃設計總院.DC/T5067-1996風力發(fā)電廠項目可行性研究報告編制規(guī)程[S].

[6]GB/T18710-2002風電場風能資源評估方法[S].

[7]風電場風能資源測量和評估技術(shù)規(guī)定(發(fā)改能源[2003]140號)[S].