高压输电线路的生态效应影响

高压输电线路的生态效应影响摘要：电力工业是关系国民经济的重要基础产业之一，社会对电力需求日趋增大, 目前正处在输变电工程建设的高峰时期。在高压输电线路的建设过程中, 不可避 免的对线路周围生态环境产生影响。随着环境保护意识的增强，输电线路对生态 影响的问题也日益突出，严重制约了高压输变电工程的建设和发展。文章具体介 绍了高压输电线路对人体以及沿线环境的生态可能产生的影响，并提出相应应对 措施。关键词：输电线路；生态影响；电磁效应；工频电场；保护措施Abstract: Electric power industry is related to one of the important basis of industries for the national economy. The social demand for power is increasing, and it is the peak time for project construction.Along with the environmental protection consciousness to strengthen, transmission lines to ecological impact problem has become more obvious, which Seriously restricted the high-voltage power transmission project construction and development. The paper introduces uhv transmission lines on human and ecological environment along the possible effects,And put forward the corresponding countermeasures.Keywords: transmission lines; ecological influences; electromagnetic effect; industrial frequency electric field; protection measures1、前言电力工业是关系国民经济的重要基础产业之一, 在我国的电力工业中, 国家 电网承担着优化能源资源配置、保障国家能源安全和促进国民经济发展的重要任 务。为了适应我国目前经济持续快速发展、人民生活水平不断提高和电力需求快 速增长的需要, 国家电力公司一直在积极稳妥地进行高压电网的建设 , 以此促 进电网与电源的协调配合, 推动国家电力市场健康有序地发展。随着中国经济的持续快速发展 , 社会对电力需求日趋增大 ,目前正处在输变 电工程建设的高峰时期,超高压、 特高压输变电工程也在积极建设中。输电线路 是电力系统大动脉，担负着城市电力的传输、供应，它提供大量电能，供应人民 的生产、生活。电能的传输,它和变电、配电、用电一起，构成电力系统的整体 功能。通过输电，把相距甚远的发电厂和负荷中心联系起来，使电能的开发和利 用超越地域的限制。和其他能源的传输（如输煤、输油等）相比，输电的损耗小、 效益高、灵活方便、易于调控、环境污染少；输电还可以将不同地点的发电厂连 接起来，实行峰谷调节。输电是电能利用优越性的重要体现，在现代化社会中， 它是重要的能源动脉。输电线路按结构形式可分为架空输电线路和地下输电线路。为达到输送电能 的目的, 一般需要建设架空输电线路。输电线路是从发电厂向消耗电能地区输送 电能和不同电力网之间互送电能的联网渠道 ,它是电力系统组成网络的必要部 分。输电线路一般由绝缘子、杆塔、架空线以及金具等组成。架空线是架空敷设 的输送电能的导线和防雷的架空地线统称。输电电压的高低是输电技术发展水平 的主要标志。到20世纪90年代，世界各国常用输电电压有 220千伏及以下的高 压输电，330765千伏的超高压输电，1000千伏及以上的特高压输电。生态影响是指外力作用于生态系统, 导致其发生结构和功能变化的过程。在 高压输电线路的建设过程中, 不可避免的对线路周围生态环境产生影响。随着环 境保护意识的增强，输电线路对生态影响的问题也日益突出，使得近年来因输变 电工程引发的环境纠纷日益趋多，严重制约了高压输变电工程的建设和发展。2、高压输电线路电磁场生态影响高压输电线路提供大量电能，供应人民的生产、生活，也给线路所经地区的 环境带来电场与磁场。电与磁是不可分割的，是相互共存的一种物理现象和物理 能量。它虽然肉眼看不到，但是客观存在，并无时无刻给在这一环境中人们的生 产、生活带来一定的影响。而人是有机体的生物，人体内的生物电场电流在生理 控制的复杂机制中起作用，随着环境保护意识的增强，以及超高压输电线路的大 规模建设，研究外电磁场对人体生态的影响是十分必要的。2.1 人体的电性人体是肌肉、骨骼、血液组成的机体，它像一个蓄电池有一定的导电率和电 容率,人体细胞膜本身就有75mV的内源静电位，体内自发电流密度约为10mA/m2。 这些足以构成和外界输电工频电磁场进行耦合。输电电磁场在其影响范围内对生 态的耦合,它表现在能量转换,如电转磁、磁转热,但耦合微弱,能量转换是有 限的,只有在时间、空间十分集中的状态下才能观察到这些影响,有些长期效应 需要几年、几十年才见影响。理论上将工频电磁场对生态的影响分为暂态电击、 稳态电击与长期效应。2.2 暂态点击暂态电击指人接触电场中受到静电感应的物体瞬间, 原来积累在感应物体上 的电荷通过人体向大地释放所造成的电击。暂态电击的能量为 CU2/2,C 为物体对 地电容, U 为感应电压。高压输电线路下发生的电击,主要表现为暂态电击。高 压交流线路下暂态电击的强弱主要取决于人对地的绝缘电阻及电场强度,绝缘电 阻越大,电场越强,物体表面积累的电荷越多,暂态电击越严重。暂态电击一般不 会对人体带来危险, 主要因为作用时间很短 ,仅为几微秒至十几微秒 ,但会给人 体带来不舒服的感觉。有研究表明,电击能量为 0.1mJ 时, 人可以感觉电击的存 在，电击能量为0.5-1.5町时，将使人产生疼痛感和引起肌肉的不自觉反应;对人 体有危险的暂态电击能量为 25J。2.3 稳态电击稳态电击指人接触电场感应物体后，由于感应物体与高压输电线路的电容耦 合， 产生流过人体的持续工频电流所造成的电击。稳态电击的水平取决于电场强 度、导体的外形尺寸,并与之成正比。外研究表明，当短路电流大于1.1mA，人就 会产生刺痛感，短路电流大于2mA时，会引起肌肉反应。当短路电流达到6- 9mA 时， 就会造成人体伤害，但此时尚能自己摆脱，因而称为摆脱电流。在高压输电线 路下， 避免放置大而长的金属物体或使其接地，能有效避免稳态电击。2.3 长期效应工频电场的长期生态效应主要是从生物学和病理学角度来研究人或动物甚至 植物长期性在高电场强度区的反映。高压输电线路产生的工频电场对周围环境的 生物体是否存在影响及其影响程度， 最为人们所关注。关于工频电场的长期生态 效应，在世界范围内已进行超过30 年的研究，其中美国、意大利、前苏联和日本 等国专门对特高压试验线路下工频电场的生态影响进行了深入研究,一致认为工 频电场对人或动物有确定的有害影响的阀值远高于输电线路下工频电场的限值, 工频电场对动植物无有害影响或仅有轻微影响,动物在 40kV/m 工频电场中时,其 行为表现、血象、生化指标、脏器病理变化等未发现不良影响。3. 高压输电线路可听噪声对人和动物的影响3.1 可听噪声对人的影响噪声对人的影响主要表现在对听力的影响；对交谈的影响和对睡眠的影响。 通常的谈话声音约60dB(A),若噪声超过65dB(A)时会干扰正常谈话。噪声在40 dB(A)以下时，人可以保持正常睡眠，超过50dB(A),约有15%的人正常睡眠受到影 响。城市区域环境噪声平均声级约57.1dB(A), 般办公室的噪声约54dB(A)，人 们已习以为常。我国特高压输电线路的可听噪声限值为55dB(A),晴天时只有35-40dB(A), 这既不会影响人的休息, 也不会影响人的谈话和工作，雨天时电晕噪 声虽然增大, 但是背景噪声也大, 电晕噪声会被雨声淹没。另外, 一般房屋对噪声 的屏蔽约为 15dB, 在房屋内的可听噪声会更小。按前述限值控制特高压输电线 路的可听噪声,不会影响人的正常工作和休息。3.2 可听噪声对动物的影响有研究者研究了噪声高达68dB(A)的线路下动物的行为，结果表明，这一水平 的噪声并不影响动物从线路走廊上穿越或寻食。加拿大对动物活动的研究表明, 一些动物在迁徙过程中不仅不回避输电线路, 还将线下的地方作为通道,并当作 休息的场所。日本电力中央研究所进行过噪声对鸡产蛋率和奶牛产奶影响的实 验。结果表明,鸡的产蛋率、鸡蛋质量和重量,奶牛的泌乳量及乳质量都不受影响。 可见,按照限值控制可听噪声,高压输电线路产生的可听噪声不会对动物造成有 害影响。4. 输电线路建设对沿途生态环境的影响高压输电线路的大规模建设对沿途生态环境具有重大影响，其主要表现在如 下几个方面：4.1 对土地利用的影响输电线路建设对土地的利用包括临时占用和永久占用两类 , 两类用地对土 地利用类型和土地功能的影响不同：(1) 输电线路施工期临时占地对土地利用的影响分析。在输电线路建设工程中, 临时占地只发生在输电线路施工期间。这些临时占地如发生在作物生长期, 则可 能会毁掉一部分农作物、林地和灌丛, 对农林业生产带来一定损失, 也会使其它 自然植被遭到一定程度的破坏。但工程结束后, 临时占地均可恢复原有功能, 土 地利用类型不会发生改变。所以, 临时占用地对土地利用类型的影响是短期的。(2) 输电线路运行期永久占地对土地利用的影响分析。输电线路永久占地主要 指输电线路塔基占地。由于单个塔基占用土地较少，一般不大于50m2,所以，输 电线路永久占地对土地利用类型的影响不大。4.2 对沿途植被的影响输电线路建设过程中， 会破坏沿线施工位置的植被， 同时为保证建成后线路 的安全运行，输电线路与线下树木垂直距离小于4.5m时，线下的树木需要砍伐, 因此， 输电线路在建设时将砍伐一定数量的树木， 使林草植被遭到一定程度的破 坏， 对当地林业生产带来一定损失。现阶段 220kV 的输电线路在设计和施工过程 中一般会对树木采用高塔跨越的方式进行，也就是在有树木的地方增加塔高， 尽 量少砍伐树木， 以减小生态影响。4.3 对沿途动物的影响由于建设项目永久占地很小，不会影响到野生动物的栖息环境，主要是施工操 作及其施工人员对野生动物的惊扰 ， 随着施工的结束和临时占地植被的恢复而 缓解、消失。而输电线路建成后， 对沿线动物影响主要体现在对鸟类的影响。当鸟类在飞 行中遇到输电线或着落于输电塔时会造成死亡或受伤。大型水鸟和食肉鸟类最易 受到影响。但在多数情况下， 输电线引起的鸟类死亡可能性较小。如果输电线穿 过鸟类主要的迁徙路径， 则影响较大。减轻输电线对鸟类影响的措施有: (1)为 各种类型的输电铁塔尽可能装设防护设施， (2)研究当地的鸟类栖息情况， 尽量 根据其食物类型及捕猎现状， 减少输电线路对其的影响， (3)将输电线路设于地形 较低的地区， 减少鸟类通过输电线路的几率，降低死亡率。同时，必须结合电力生 产、输送及环境保护等进行仔细的观察、分析，制定妥善的解决措施。4.4 对保护区的影响在高压输电线路建设过程中，如遇生态保护区，则对其有较大的影响。其金 属构架破坏生态区整体景观，也会对生态区中的动植物产生较大影响，不利于生 态区的保护。因此，在建设过程中，要深入研究，极力避开生态区或远离生态区 建设。保护自然景观。5. 改善高压输变电电磁场生态影响措施5.1 隔距保持合理隔距是避免电磁场生态效应的根本办法，只有在不得已情况下，可 以用其他方法。隔距只能是指满足一定水平和垂直距离情况下，使输变电设备电 磁环境内的影响值在标准值以内。5.2 调整导线布置方式由于高压交流输电线路产生的工频电场强度有其特殊性质，采用增加导线对 地高度、合理布置导线、架设架空屏蔽线、减小相间距、减小导线分裂间距及减 少分裂导线根数等方式，均能减少线下工频电场强度，减轻高压交流输电线路可 能产生的工频电场短期生态效应影响。5.3 屏蔽线、低压线架设屏蔽线可以降低输电线下的场强，国内有成熟经验，架设低压线，也可 降低静电场强，国外已有运用，但接地良好的屏蔽线对降低磁感应强度更加有效。5.4 房屋屏蔽输电线下的房屋，实践证明有良好的屏蔽价值，一系列测量数据证明，在房 屋内的电场强度可降低到无房屋时的 110。所以因静电场而拆除房屋是不必要 的。5.5 避免放置对地绝缘导体为保护电力走廊，输电线路走廊区域应尽量避免放置对地绝缘导体，同时也 应尽量减少其尺寸，对于不可避免的导体应有效地实施接地，以减少导体发生静 电感应的可能性，有效防止人体接触时可能出现的点击现象。6. 高压输电线路对沿途生态影响的保护措施6.1线路水土保持措施 输电线路塔基施工具有沿线路布点分散及单个塔基开挖弃土量较小的特点 , 建设过程中应合理组织施工,尽量利用现有田间道路,减少占用临时施工用地。(1) 合理选定塔位。 在山区线路的选线和定位时,尽量避开陡坡和易发生塌方、滑坡、冲沟或其他 地质灾害的不良地质段。对地质不良低端尽量采用直线转角塔,以避开原直线上 恶劣的地质地形,减少土石方开挖,减少水土流失发生的可能性。(2) 采用全方位高低腿铁塔。 根据山区塔位实际地形来调节四条塔腿的全方位高低 ,避免大面积土石方开 挖,从根本上消除滚坡的源头,大幅度减少滚坡面积。(3) 基面排水。 通畅良好的基面排水有利于基面挖方边坡及基础保护范围外的土地稳定。塔 位有坡度时,要在塔位上坡侧,山势设置环状排水沟,以拦截和排除周围山坡汇水 面内的地表水。(4) 护坡及挡土墙。 在山区塔位的土石方开挖破坏原有山体的稳定平衡状态,同时产生余土堆积, 造成滚坡隐患,给下山坡植被和自然环境带来潜在危害。因此,对塔基周围土质松 散,无植被或植被稀疏的地区,须砌挡土墙或护坡。(5) 保护线路走廊内的天然植被。 天然植被对于水土保持具有非常重要的作用。线路通过林区和其他经济作物 区,多数采用跨越方式,避免砍伐。6.2 对生态环境影响的避免措施(1) 施工期尽量选择在非生产季节,即选择在秋收后至播种前,这样可以避免 对农作物的破坏。(2) 在线路跨越林地和灌丛时,尽量采用高塔跨越的方式 ,对临时占地,应以 尽量不砍树为原则。(3) 工程结束后,要把表土覆在地表,进行植被恢复,保证土壤质量不受影响， 恢复土地原有功能。6.3 对生态环境影响的减缓措施(1) 为尽量减少输电线路对农业生产的影响 ,对线路进行优化 ,尽量使塔位不 落入农田,或尽量在农田边缘立塔,以减少占用农田。(2) 为减少对林地的砍伐,建议在设计塔基定位时,要尽量绕过林地,或选择森 林覆盖率较低的区域通过,或采取加高塔身方式跨越。在山地建立杆塔,应根据地 形地貌,采用主柱加高基础,结合铁塔全方位高低腿使用,尽量减少对地表植被的 破坏。(3) 在施工期,尤其在山区施工时,要重视用火安全,严禁由于用火不当引发森 林火灾。7. 结论对于输变电设备电磁场对生态的影响，这是客观存在的，关键是应该有一个 国家的、行业的或公认的标准限值，限值以下的电磁场影响是十分微弱的，工程 上可以按影响略去不计处理。目前我国仅有电场标准，国际有曝露电磁场导则。 同时，输电设计要尽可能在隔距上保持低于标准限值的距离，实在有困难时，可 通过加屏蔽、接地等措施，减小电磁场强度。要做好科普宣传。使公众正确了解 电磁场的影响。对于沿途生态环境的影响应做到早预测、早防备，事先采取各项 技术措施，尽量避免或者减缓对沿途动植物和土地利用的影响。随着科技的发展和人类的进步,人们越来越重视生态环境的保护。在进一步推 动电力可持续发展的同时,更要加强输变电建设项目的规范化管理 ,严格依法履 行环保与水土保持审批手续。因输变电工程建成后,再发现问题,很难解决,所以 在工程设计阶段就要综合考虑工程建设对环境与生态的影响,提前做好防护设计 与防护措施, 同时在施工过程中要尽可能的减少对自然生态的破坏 ,以更好的保 护生态环境。参考文献：1 杨新村，沈江，等输变电设施的电场、磁场及其环境影响M.中国电力出版社,20072 邬雄.电场、磁场和电磁场的环境问题J.电力环境保护，2007, 23(4): 8-3 Knave- B. Electric and Magnetic Fields and Health Outcomes - an overview J. Scand-J-Work-Environ-Health,1994(20):78-79.4 粟福珩高压输电的环境保护M.北京:水力水电出版社，1988:34-61.5 李顺元. 500 千伏直流输电线路电场效应及人体感受的研究 J. 电网技 术，1991(2): 25- 31.6 美国邦维尔电力管理局生态研究工作组 . 输电线路的电效应和生态效应 R 北京: 水利电力部电力科学研究院，1987.7 输电线路反事敌技术措施实施细则及条文说明， 中国电力出版社 2004 年版。8 张格红， 韩耀霞等. 高压交流输电线路电场生态效应研究 J. 四川电力 技术， 2010， 33(4).9 柳明. 高压输电线路建设对沿途生态影响的综述 J. 科技资讯，2009，5.10 高云， 张文革. 超高压输电线路工程对生态环境的影响以包北至呼东 500KV 输电线路工程为例. 内蒙古科技与经济， 2008.11 吕平海， 张格红等. 高压交流输电线路电场短期生态效应研究. 研究与分 析， 2009.12 1000KV 级输电工程对生态环境影响研究综述. 中国电力 ， 2006， 39(10):15-19.13 孙雪峰， 袁春成. 基于生态保护的输电线路防鸟害技术初探. 2005.14 黄少锋， 王兴国， 刘千宽. 一种基于固有频率的长距离输电线路保护方案J. 电 力系统自动化， 2008， 32(8): 59- 63.