我国西部地区广袤的沙漠蕴含着丰富的风能资源,发展风电对于优化能源结构、推动西部地区经济发展以及实现“双碳”目标具有重要意义。然而,沙漠特殊的自然环境给风电建设及运维带来了诸多岩土工程问题。以下将对这些问题及相应对策进行简要阐述。
1. 地基稳定性问题
沙漠沙土结构松散、承载力低,易导致基础沉降或外露。极端干旱环境下土壤电阻率高达2×10⁵Ω·cm,影响接地系统稳定性。
流沙堆积造成塔基不均匀受力,可能导致塔体倾斜。如科右中旗沙漠线路曾出现3米深的冲刷沟。
2. 风沙侵蚀问题
年风蚀速率可达10cm以上,导致基础外露和接地系统失效。±500千伏线路曾出现基础外露2米以上的险情。
沙尘暴导致绝缘子积污速率提高30%,憎水性下降。
3. 水文地质风险
短时强降水引发水土流失,丘间低地塔基冲刷深度可达3米。
透水性强的沙土易形成地下空洞,增加塌陷风险。
采用草方格+植被固沙:通过1m×1m草方格固定沙丘,播撒白柠条等耐旱植物,植被覆盖率提升至68%。
光伏板辅助固沙:板下植被恢复使地表抗风蚀能力提升40%,同时降低风速30%。
2. 基础加固技术
创新桩基设计:库布齐项目采用深埋螺旋桩,锚固深度达15米,抗拔力提升50%。
防冲刷结构:设置毛石基面固沙层和混凝土防护墙,有效抵御洪水冲刷。
3. 动态监测系统
应用光纤传感器和无人机遥感,实现地基变形毫米级监测。
建立风沙运动数值模型,预警流沙堆积风险。
需建立沙漠沙土-结构相互作用数据库,量化不同湿度、密实度条件下的承载力变化规律。
2. 新型基础结构研发
开发自适应调平基础系统,应对±30cm的不均匀沉降。
研究玻璃钢复合材料基础,耐腐蚀性较传统混凝土提升70%。
3. 生态-工程协同技术
突破光伏-植被协同生长技术,解决板下植被高度控制(<1.2m)与固沙效率的矛盾。
退役叶片资源化利用技术,将玻纤复合材料转化为防沙障,抗弯强度达木质材料的14倍。
4. 智能运维系统
发展基于数字孪生的全生命周期管理系统,集成地质雷达监测和AI预警算法。
这些问题的解决需要多学科交叉创新,建议重点关注沙区地基-结构相互作用机理、抗风蚀智能材料、生态工程协同优化等方向。