水泥熟料生產(chǎn)線改擴(kuò)建水土保持技術(shù)分析研究及應(yīng)用

摘 要：為了解決山東彼那尼榮安水泥有限公司二期擴(kuò)建熟料生產(chǎn)線項(xiàng)目水土保持的難題，通過水土保持預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)等技術(shù)，增加了防治措施，提供了工程的水土流失防治水平，減輕或降低嚴(yán)格限制因素造成的水土流失及危害。對(duì)項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的水文、地貌等情況進(jìn)行了調(diào)查研究。依據(jù)收集的資料提出了，采用防控結(jié)合的水土保持方案。介紹了水土保持技術(shù)的措施關(guān)鍵點(diǎn)。經(jīng)過運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)，證明該方案是正確可行的，可以為以后類似工程借鑒應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水土 保持 監(jiān)測(cè) 措施 遙感 頻次

中圖分類號(hào)：TQ172文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（a）-0101-03

水泥是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)原材料，我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展取得了很大成績(jī)，產(chǎn)量已多年位居世界第一，保障了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。但是，當(dāng)前我國(guó)水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾仍十分突出，主要表現(xiàn)是經(jīng)營(yíng)粗放，生產(chǎn)集中度和勞動(dòng)生產(chǎn)率均比較低，資源和能源消耗高，環(huán)境污染比較嚴(yán)重，特別是立窯、濕法窯、干法中空窯等落后技術(shù)裝備還占相當(dāng)比重，可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。地方各級(jí)人民政府要依法關(guān)停并轉(zhuǎn)規(guī)模小于20萬 t環(huán)?；蛩噘|(zhì)量不達(dá)標(biāo)的企業(yè)。同時(shí)鼓勵(lì)地方和企業(yè)以淘汰落后生產(chǎn)能力方式發(fā)展新型干法水泥，重點(diǎn)支持在有資源的地區(qū)建設(shè)日產(chǎn)4000 t及以上規(guī)模新型干法水泥項(xiàng)目，鼓勵(lì)企業(yè)實(shí)施改善品種、提高質(zhì)量、節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)等方面的技術(shù)改造。

該文結(jié)合了國(guó)內(nèi)、外水土保持的控制技術(shù)，針對(duì)山東彼那尼榮安水泥有限公司二期擴(kuò)建熟料生產(chǎn)線項(xiàng)目的復(fù)雜情況，結(jié)合多種水土保持技術(shù)，深入分析研究，制定了水土保持方案。該方案的成功應(yīng)用，可為水泥廠改擴(kuò)建項(xiàng)目的水土保持提供參考依據(jù)，豐富了工程施工技術(shù)。

1 工程概況

山東彼那尼榮安水泥有限公司二期擴(kuò)建熟料生產(chǎn)線項(xiàng)目位于山東省日照市莒縣，擬建廠址距離東莞鎮(zhèn)政府駐地約3 km左右，西50 m處有一條縣級(jí)公路，與206國(guó)道相連，交通方便。

生產(chǎn)線項(xiàng)目采用新型干法預(yù)分解生產(chǎn)工藝，建設(shè)一條4000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線，年產(chǎn)水泥124萬 t，配套建設(shè)低溫余熱發(fā)電設(shè)施，余熱工程裝機(jī)12 MW，年發(fā)電量約7848萬 kwh，年供電量約7298.6萬 kwh。工程總投資82900萬元，其中土建投資18238萬元。本項(xiàng)目工程特性表見表1。

2 水土流失狀況

根據(jù)文獻(xiàn)[1]并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，廠區(qū)和皮帶輸送區(qū)所在地處于輕度侵蝕范圍，年均土壤侵蝕模數(shù)為1700 t/km2.a，施工期間土壤侵蝕模數(shù)為5760 t/km2·a；礦山工業(yè)場(chǎng)地區(qū)、礦山開采區(qū)屬于中度侵蝕范圍，年均土壤侵蝕模數(shù)為4600 t/km2.a，施工期間土壤侵蝕模數(shù)為7200 t/km2·a。根據(jù)文獻(xiàn)[2]規(guī)定，項(xiàng)目區(qū)水土流失容許值為200 t/km2.a。項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕類型及強(qiáng)度分布見圖1。

3 水土保持工程設(shè)計(jì)措施

工程建設(shè)期間，主體工程設(shè)計(jì)必須保證安全，并采取具有水土保持功能的防護(hù)措施，同時(shí)將施工組織設(shè)計(jì)的水土保持措施并入本案，共同做到水土保持的效果。水土保持設(shè)計(jì)措施主要針對(duì)以下幾方面。

3.1 廠區(qū)

工程措施主要包括廠區(qū)的擋土墻工程、排水工程、防洪溝工程，排水順接工程、集雨池工程、植草磚工程、整地工程；植物措施為新增的廠區(qū)綠化措施、植草磚穴播種草；臨時(shí)措施為臨時(shí)攔擋、臨時(shí)道路和臨時(shí)排水溝措施、臨時(shí)覆蓋等措施。

雨季是水土保持防洪的重要時(shí)期，本工程針對(duì)廠區(qū)防洪溝工程進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)。在廠區(qū)圍墻西側(cè)和南側(cè)新建防洪溝，雨水經(jīng)匯集后，最終排至廠外沖溝。防洪溝總長(zhǎng)度為960 m，斷面為梯形，漿砌石砌筑，厚20 cm，底寬1.5 m，深1.5 m，邊坡1∶0.5，安全超高0.2 m，溝底比降1/1000，糙率0.025。并采用明渠均勻流公式復(fù)核截洪溝的過水能力：

該防洪溝匯水面積F=0.5 km2，徑流系數(shù)k=0.30，其20年一遇，24h清水洪峰流量Qb=0.278kiF=0.278×0.30×58.96×0.5 =2.45 m3/s。設(shè)計(jì)防洪溝輸水能力大于20年一遇排水流量，能夠滿足要求。

3.2 礦山工業(yè)場(chǎng)地區(qū)

工程措施主要有排水工程、排水順接工程、整地工程；植物措施為場(chǎng)地綠化措施；臨時(shí)措施為臨時(shí)攔擋措施、臨時(shí)覆蓋措施。

3.3 礦山開采區(qū)

工程措施主要有截排水工程；臨時(shí)措施為修建臨時(shí)排水溝措施、臨時(shí)擋土埂措施和臨時(shí)覆蓋措施。

3.4 皮帶輸送區(qū)

工程措施為整地工程；植物措施為綠化措施；臨時(shí)措施為臨時(shí)擋土埂措施。

4 水土保持監(jiān)測(cè)及效果

水土保持監(jiān)測(cè)包括工程建設(shè)期水土流失狀況及危害，同時(shí)在運(yùn)行期進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)。主要內(nèi)容包括影響水土流失主要因子監(jiān)測(cè)、水土流失狀況監(jiān)測(cè)、水土流失災(zāi)害監(jiān)測(cè)和水土保持工程效益監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)要緊密結(jié)合6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行，主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括擾動(dòng)地表面積、占?jí)簱p壞的水土保持設(shè)施面積、造成水土流失的面積、水土保持措施防治面積、擾動(dòng)前后及治理后的土壤侵蝕模數(shù)、土石方開挖回填量和棄土棄渣量、林草植被布設(shè)面積、恢復(fù)植被措施總面積等。礦山開采區(qū)監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)內(nèi)容為：包括監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)的降雨量、風(fēng)、地形地貌、地面組成物質(zhì)、植被類型及覆蓋度、水土保持設(shè)施數(shù)量和質(zhì)量等；運(yùn)行期的土壤侵蝕類型、強(qiáng)度、程度、分布和土壤侵蝕總量，以及地表徑流變化等；運(yùn)行期對(duì)周邊地區(qū)的影響等；各項(xiàng)水土流失防治措施控制水土流失的效果、改善生態(tài)環(huán)境的效果等。

4.1 水土保持監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域

本項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)時(shí)段集中于建設(shè)期，監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域?yàn)閺S區(qū)、礦山開采區(qū)等區(qū)域，同時(shí)對(duì)本方案實(shí)施至設(shè)計(jì)水平年期間的水土流失狀況進(jìn)行調(diào)查分析。

4.2 水土保持監(jiān)測(cè)的主要方法

目前，國(guó)內(nèi)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目普遍采取的水土保持監(jiān)測(cè)方法主要包括地面監(jiān)測(cè)方法和調(diào)查監(jiān)測(cè)方法兩種。地面監(jiān)測(cè)法包括小區(qū)觀測(cè)法、典型樣地調(diào)查、控制站觀測(cè)法、簡(jiǎn)易觀測(cè)場(chǎng)法等；調(diào)查監(jiān)測(cè)法包括詢問法、資料收集法、典型調(diào)查法、重點(diǎn)調(diào)查法、普查法和抽樣調(diào)查法等。根據(jù)文獻(xiàn)[3]及本項(xiàng)目特點(diǎn)，本項(xiàng)目后期監(jiān)測(cè)主要采用地面監(jiān)測(cè)法和調(diào)查監(jiān)測(cè)法相結(jié)合的監(jiān)測(cè)方法。本方案前期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用高精度遙感圖像對(duì)比分析法進(jìn)行。

4.2.1 高精度遙感圖像對(duì)比分析法

本方案由于已經(jīng)施工，前期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用高精度遙感圖像對(duì)比分析法進(jìn)行分析，主要是通過購買08年～10年的高精度遙感圖像分析得出監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

4.2.2 地面監(jiān)測(cè)方法

本項(xiàng)目后期監(jiān)測(cè)主要采取的地面監(jiān)測(cè)方法包括簡(jiǎn)易水土流失觀測(cè)場(chǎng)法和沉沙池觀測(cè)法。

（1）簡(jiǎn)易水土流失觀測(cè)場(chǎng)法：在土石方開挖、填筑、臨時(shí)剝離表土等不同土（石）質(zhì)類型、不同坡度等坡面上設(shè)簡(jiǎn)易觀測(cè)場(chǎng)，在場(chǎng)內(nèi)將直徑0.5～1.0 cm，長(zhǎng)50～150 cm的鋼釬按“品”字形間隔一定距離（視坡面面積而定），分上坡、中坡、下坡，左側(cè)、居中、右側(cè)縱橫各三排（共九條）沿鉛垂方向打入地下，釘帽與地面齊平，并在釘帽上涂上紅漆，編號(hào)登記上冊(cè)。坡面面積較大時(shí)，為提高精度，可將鋼釬密度加大。觀測(cè)頻率以每10 d觀測(cè)一次為準(zhǔn)，24 h降雨量超過50 mm或風(fēng)速大于10.8 m/s的大風(fēng)日加測(cè)。觀測(cè)釘帽出露地面的高度變化，計(jì)算土壤侵蝕深度和土壤侵蝕量，計(jì)算公式如下：

A=ZS/1000cosθ

式中：A—— 土壤侵蝕量，m3；

Z—— 侵蝕厚度；

S—— 水平投影面積，m2；

θ—— 斜坡坡度，度。

（2）沉沙池觀測(cè)法：在路基排水邊溝處修建沉沙池，安裝自計(jì)水位計(jì)、水樣采集、分析設(shè)備和烘干設(shè)備。主要觀測(cè)項(xiàng)目有雨量、水位和流量、泥沙含量等。通過測(cè)量沉沙池的輸沙量和淤積量，推算匯流面積的施工期土壤侵蝕模數(shù)。

4.2.3 調(diào)查監(jiān)測(cè)方法

地面調(diào)查主要用于項(xiàng)目施工期的擾動(dòng)地表面積、破壞林草植被面積、損壞水土保持設(shè)施情況及水土保持設(shè)施的運(yùn)行情況；自然恢復(fù)期水土保持措施保存、運(yùn)行情況及水土流失危害監(jiān)測(cè)。調(diào)查監(jiān)測(cè)是指定期采取全區(qū)域調(diào)查的方式，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè)，采用GPS定位儀結(jié)合1∶5000地形圖、全站儀、照相機(jī)、標(biāo)桿、尺子等工具，按不同工程擾動(dòng)類型分類測(cè)定擾動(dòng)面積。填表記錄每個(gè)分項(xiàng)工程區(qū)的基本特征（特別是開挖面坡長(zhǎng)、坡度、巖石類型等）及水土保持措施（工程措施、植物措施、臨時(shí)措施等）實(shí)施效果情況。主要有抽樣調(diào)查法和巡查法。對(duì)于項(xiàng)目區(qū)水土流失影響因子，建議和當(dāng)?shù)貧庀?、水利部門合作，以資料收集為主。在項(xiàng)目建設(shè)過程中，還要采用詢問法對(duì)周邊群眾咨詢，掌握本項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)的影響和危害情況。監(jiān)測(cè)要緊密結(jié)合六項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行，各指標(biāo)的監(jiān)測(cè)方法、內(nèi)容及點(diǎn)位設(shè)計(jì)均應(yīng)符合規(guī)范要求。

4.3 水土保持監(jiān)測(cè)的時(shí)間和頻次

由于各監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)容的重點(diǎn)、監(jiān)測(cè)因子的特點(diǎn)互不相同，因此，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)頻次也略有不同，一般來說，正式實(shí)施的水土保持措施建設(shè)情況至少每10 d監(jiān)測(cè)記錄一次，擾動(dòng)地表面積、水土保持工程措施攔擋效果至少每1個(gè)月監(jiān)測(cè)記錄一次，主體工程建設(shè)進(jìn)度、水土流失影響因子、水土保持植物措施生長(zhǎng)情況等至少每3個(gè)月監(jiān)測(cè)記錄一次。遇暴雨、大風(fēng)等情況應(yīng)及時(shí)加測(cè)。水土流失災(zāi)害事件發(fā)生后1周內(nèi)完成監(jiān)測(cè)。

在監(jiān)測(cè)時(shí)間上，建設(shè)期監(jiān)測(cè)時(shí)間從現(xiàn)在（編制水保方案時(shí)間）開始至設(shè)計(jì)水平年（2012年）結(jié)束，當(dāng)?shù)赝寥狼治g類型主要為水力侵蝕，監(jiān)測(cè)頻次必須達(dá)到文獻(xiàn)[4]的要求。運(yùn)行期監(jiān)測(cè)時(shí)段為首采區(qū)的服務(wù)年限即兩年，監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域?yàn)榈V山開采區(qū)，監(jiān)測(cè)的方法采用巡查法。

4.4 水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

本項(xiàng)目后期水土保持監(jiān)測(cè)共設(shè)5個(gè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中，廠區(qū)2個(gè)、礦山工業(yè)場(chǎng)地區(qū)1個(gè)、礦山開采區(qū)1個(gè)、皮帶輸送區(qū)1個(gè)。

廠區(qū)的水土流失量、水土流失災(zāi)害及水土保持效果監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)在沉砂池和簡(jiǎn)易徑流場(chǎng)，并對(duì)廠區(qū)內(nèi)的植被恢復(fù)狀況進(jìn)行樣地調(diào)查；礦山開采區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇流域匯水出水口處，并對(duì)植被狀況采取樣地調(diào)查。

5 水土保持監(jiān)測(cè)成果及效果

水土保持監(jiān)測(cè)成果應(yīng)包括水土保持監(jiān)測(cè)報(bào)告、監(jiān)測(cè)表格及相關(guān)的監(jiān)測(cè)土建等。

通過本方案進(jìn)行的水土保持監(jiān)測(cè)，在施工建設(shè)過程中的水土流失進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，掌握建設(shè)生產(chǎn)過程中水土流失發(fā)生的時(shí)段、強(qiáng)度等情況，反映項(xiàng)目建設(shè)過程中引起的水土流失危害，正確分析評(píng)價(jià)水土流失綜合防治措施實(shí)施的效果，并依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)補(bǔ)充和完善相應(yīng)的水土流失防治措施，最大限度地減少水土流失。

6 結(jié)語

本方案結(jié)合主體工程已經(jīng)開始施工的特點(diǎn)，從分析主體工程組成入手，通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的水土流失因素分析、水土流失量調(diào)查及預(yù)測(cè)，明確項(xiàng)目建設(shè)造成水土流失的重點(diǎn)區(qū)域和重點(diǎn)時(shí)段，結(jié)合主體工程設(shè)計(jì)及施工組織設(shè)計(jì)中的水土流失防治措施設(shè)計(jì)情況，新增部分水土流失防治措施，構(gòu)建了水土流失綜合防治體系，并根據(jù)防治措施的工程量進(jìn)行投資概算和效益分析。方案還就后期水土流失的重點(diǎn)區(qū)域和重點(diǎn)時(shí)段設(shè)計(jì)了可行的水土流失監(jiān)測(cè)方案，提出了方案實(shí)施的保證保障措施等。

本方案根據(jù)項(xiàng)目目前的設(shè)計(jì)情況，從水土保持角度分析，不存在絕對(duì)限制性因素，并且主體工程建設(shè)用地的選取也滿足盡量少占水土保持設(shè)施的要求，項(xiàng)目的建設(shè)具有可行性。

本方案實(shí)施后，建設(shè)期和運(yùn)行期水土流失將得到有效控制，設(shè)計(jì)水平年時(shí)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域擾動(dòng)土地整治率達(dá)到99.74%，水土流失總治理度達(dá)到99.13%，攔渣率達(dá)到98.36%，土壤流失控制比達(dá)到1.0，植被恢復(fù)指數(shù)達(dá)到99.13%，林草覆蓋率達(dá)到29.98%。水土流失防治各項(xiàng)效果均達(dá)到或超過了水土流失防治目標(biāo)值，有效地遏制了區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的惡化，生態(tài)效益顯著。綜上所述，從水土保持角度評(píng)價(jià)和實(shí)施效果分析，本項(xiàng)目建設(shè)是可行的，可為以后類似工程借鑒提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]莒縣人民政府.莒縣水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃.1999.

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[3]中華人民共和國(guó)水利部，SL277-2002，水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].北京：水利水電出版社，2002.

[4]中華人民共和國(guó)水利部，水保【2009】187號(hào)關(guān)于規(guī)范生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)工作的意見[S].2009.