生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目水土保持防治措施探討

嚴(yán)爾梅，歐陽力，劉建新

(黑龍江省水利科學(xué)研究院)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源消耗也隨之迅速增長。國家發(fā)改委在《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中指出，要加快發(fā)展生物質(zhì)能。黑龍江省規(guī)劃項目布局的市縣內(nèi)建設(shè)農(nóng)林生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目，總裝機(jī)規(guī)模252.3萬kW，2019年規(guī)劃建設(shè)尚志、甘南、依安、密山、集賢、綏濱等地生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目29個，擬建設(shè)項目裝機(jī)規(guī)模89.3萬kW。本文以依蘭志能祥贏生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目為例，闡述生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目水土保持方案措施的布設(shè)。

1 項目基本情況

依蘭志能祥贏生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目位于哈爾濱市依蘭縣依蘭鎮(zhèn)，地理中心坐標(biāo)：東經(jīng)129° 35′49″，北緯46°17′48″。建設(shè)規(guī)模為1×30 MW, 高溫高壓抽汽汽輪發(fā)電機(jī)組，1×130 t/h 高溫高壓農(nóng)林生物質(zhì)鍋爐。年發(fā)電量為2.4×108kW·h，供熱量1.05×106GJ。電廠設(shè)計燃料為玉米秸稈、水稻秸稈為主，年消耗秸稈29.27 萬t，來源于50 km范圍內(nèi)農(nóng)田，燃料打包進(jìn)廠，由汽車直接進(jìn)入廠內(nèi)燃料堆場。廠區(qū)北側(cè)布置露天料場9處、干料棚1 座，廠內(nèi)燃料總儲量可滿足電廠鍋爐額定蒸發(fā)量27 d的燃料用量。電廠鍋爐除渣采用干式機(jī)械除渣方案，除灰采用氣力輸送方案，年排灰、渣和石膏3.3 萬t。由于生物質(zhì)電廠廢渣用途廣泛，可以用于制磚，作為水泥摻和料、筑路及生產(chǎn)建筑裝飾材料等，本工程廢渣全部綜合利用，在廠區(qū)內(nèi)設(shè)1處臨時灰?guī)欤萘?030 m3，該灰?guī)炜膳R時儲存約1 個月的灰渣量。電廠最大用水量為97 m3/h，補(bǔ)給水水源為依蘭縣污水處理廠處理后的中水，生活飲用水源城市自來水。廠區(qū)排水采用雨污分流制，生活污水、生產(chǎn)污水處理后循環(huán)利用，無外排，雨水排至市政排水系統(tǒng)。施工期間布置施工生產(chǎn)生活區(qū)1 處，臨時堆土場3處，均布設(shè)在廠區(qū)北側(cè)露天料場永久占地區(qū)域。工程廠外供水、供電、道路等由當(dāng)?shù)乜h政府負(fù)責(zé)建設(shè)，單獨立項單獨編制水土保持方案。因此，本項目水土流失防治責(zé)任范圍為廠區(qū)紅線占地范圍。

項目建設(shè)內(nèi)容主要為建筑物、道路廣場及綠化工程三部分，總占地面積為10.00 hm2，占地性質(zhì)為永久占地，占地類型為耕地、草地。工程動用土石方總量為6.18 萬m3，其中表土剝離1.69 萬m3，施工期堆放于臨時堆土場，施工結(jié)束后用于廠區(qū)綠化。工程不涉及拆遷安置工作。

項目區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫為3.1 ℃，極端最高氣溫40.5 ℃，極端最低氣溫-40.2 ℃，無霜期135 d，多年平均降水量為553 mm，集中在6—9月份，多年平均風(fēng)速為3.7 m/s，最大凍深為2.2 m。項目區(qū)土壤主要為草甸土。項目區(qū)植被類型主要為針闊混交林，林草覆蓋率為40%。項目區(qū)屬于國家級水土保持重點治理區(qū)，水土保持區(qū)劃中屬于東南部山地丘陵水質(zhì)維護(hù)保土區(qū)，土壤侵蝕主要為輕度水力侵蝕，土壤侵蝕模數(shù)為800 t/km2·a，容許土壤流失量為200 t/km2·a。

2 措施設(shè)計原則

2.1 防治分區(qū)

根據(jù)工程布局、施工時序、產(chǎn)生水土流失特點等將主體工程劃分為5 個防治分區(qū)，分別為：(1)建筑物防治區(qū)、(2)道路廣場防治區(qū)、(3)綠化防治區(qū)、(4)施工生產(chǎn)生活防治區(qū)、(5)臨時堆土場防治區(qū)。

2.2 防治指標(biāo)及目標(biāo)值

根據(jù)《黑龍江省水土保持規(guī)劃(2015—2030 年)》，項目區(qū)屬于國家級水土流失重點治理區(qū)，防治標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行東北黑土區(qū)一級標(biāo)準(zhǔn)。水土保持防治指標(biāo)為：水土流失總治理度97%，土壤流失控制比1.0，渣土防護(hù)率97%，表土保護(hù)率98%，林草植被恢復(fù)率97%，本項目為利用生物質(zhì)發(fā)電項目，廠區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域為料場，根據(jù)防火要求，料場周邊不能栽植林草，根據(jù)《秸稈發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》(GB 50762—2012)的規(guī)定，林草覆蓋率調(diào)整為15%。

3 分區(qū)防治措施

3.1 建筑物防治區(qū)

建筑物區(qū)總面積為1.82 hm2，主要布置有主廠房、汽機(jī)房、除氧間、鍋爐房、引風(fēng)機(jī)室、工業(yè)消防水池及泵房、自然通風(fēng)冷卻塔、綜合樓、換熱首站、化水車間、污水處理站及輔助附屬設(shè)施等。方案針對施工期間可能產(chǎn)生的水土流失問題新增了表土剝離措施，截排水措施。

(1)工程措施。表土剝離：考慮到保護(hù)表土資源及工程后期綠化用土的需要，新增生產(chǎn)區(qū)施工平整場地前將有腐殖質(zhì)層的區(qū)域表土剝離，并集中堆放至臨時堆土場區(qū)，剝離面積為建筑物占地面積1.82 hm2，平均剝離厚度20 cm，剝離表土0.36 萬m3，用于綠化工程區(qū)域后期綠化覆土，表土堆置于廠區(qū)內(nèi)臨時堆土場。

(2)臨時措施。臨時排水及沉沙池：施工期間為防止地表徑流沖刷地表，產(chǎn)生水土流失，在道路旁設(shè)置臨時排水溝，以排出雨天場地內(nèi)的降水。本區(qū)的臨時排水溝與施工生產(chǎn)生活區(qū)的臨時排水溝相互連通，各個分區(qū)內(nèi)的排水溝互相連通、順接，匯流至項目區(qū)的西北側(cè)出入口的沉沙池，將經(jīng)沉沙池沉淀后的雨水排入市政排水管網(wǎng)內(nèi)，臨時排水溝按3 a一遇24 h降水量設(shè)計。施工結(jié)束后，拆除沉沙池，拆除臨時排水溝。臨時排水溝為土質(zhì)梯形排水溝，設(shè)計排水溝長2100 m，斷面尺寸為頂寬1.5 m，底寬0.5 m，深0.5 m，邊坡1∶1的梯形斷面，經(jīng)計算開挖土方1050 m3。

3.2 道路廣場防治區(qū)

電廠共設(shè)置兩個出入口，與廠區(qū)外側(cè)道路連接。廠區(qū)道路采用方格式布局。主廠房區(qū)和原料棚周圍均設(shè)有環(huán)形道路，廠內(nèi)主干道寬度為6～9 m，次要道路寬一般為4 m，車間引道寬3.5～4.0 m。廠內(nèi)道路總長度2871 m。廠區(qū)北側(cè)布置露天堆料場9 處、干料棚1座，另外在綜合樓前及生產(chǎn)車間周圍布置有停車場，均采用水泥混凝土硬化。道路廣場占地面積6.67 hm2。主體工程考慮疏導(dǎo)排水要求設(shè)計了排水措施，本方案針對施工期間可能產(chǎn)生的水土流失問題布設(shè)新增了表土剝離措施。

(1)表土剝離。本方案考慮到保護(hù)表土資源及工程后期廠區(qū)綠化用土的需要，新增廠區(qū)施工平整場地前將表層土剝離集中堆放，剝離面積6.67 hm2，平均剝離厚度20 cm，剝離表土1.33 萬m3，用于廠區(qū)后期綠化覆土，表土臨時堆存于廠區(qū)內(nèi)的臨時堆土場。

(2)排水工程。廠區(qū)道路兩側(cè)設(shè)暗溝排水雨水管網(wǎng)，雨水排水管線管徑DN500，采用PE 管，開挖底寬1 m，深1 m，上口寬1 m，沿著道路直埋敷設(shè)，雨水暗溝管網(wǎng)總長2871 m。廠區(qū)設(shè)地下初期雨水收集池(寬6.0 m×長9.0 m×深4.8 m)1 座。永久排水系統(tǒng)在施工期臨時排水溝的基礎(chǔ)上整形后埋設(shè)管線。

3.3 綠化防治區(qū)

(1)工程措施。施工結(jié)束后，存放于臨時堆土場的表土，回填至用于綠化工程區(qū)域，表土回覆總量為1.69 萬m3?；馗裁娣e1.51 hm2。

(2)植物措施。植物措施包括園林綠化、全面整地、散播種草三種措施。

園林綠化：廠區(qū)綠化喬木主要設(shè)置在道路兩側(cè)、圍墻內(nèi)外，林下栽植灌木和鋪設(shè)草坪；在建(構(gòu))筑物四周布設(shè)灌木；在廠區(qū)入口廣場四周布設(shè)喬灌木，在綜合辦公樓、綜合生活樓及食堂圍合區(qū)域布設(shè)園林綠化小區(qū)，布設(shè)花壇，觀賞喬灌木等。喬木可選擇紅皮云杉、銀中楊、白樺、山杏和紅冠柳等；灌木可選擇紅端木、丁香、榆葉梅、連翹、桃葉衛(wèi)矛、山桃稠李、茶條槭、接骨木等。綠化面積1.51 hm2。

全面整地：主要對廠區(qū)綠化區(qū)域進(jìn)行覆土整治。待施工結(jié)束、施工人員全部撤離后，清除綠化區(qū)內(nèi)碎石、磚塊、施工殘留物等各種不利于植物生長的雜物等。施工方式采用拖拉機(jī)牽引鏵犁翻地，人工輔助清理場地，整地工程量為1.51 hm2。

撒播種草：在綠化工程施工前，全面整地后撒播種草恢復(fù)植被，減少施工期間水土流失，草籽選用早熟禾、羊草、白三葉按5∶3∶2 比例混播，混播量80 kg/hm2，撒播面積1.51 hm2，需草籽120.8 kg，施工結(jié)束后保留。

3.4 施工生產(chǎn)生活防治區(qū)

施工場地布置在廠區(qū)永久占地中的露天料場區(qū)域，占地2.10 hm2，施工結(jié)束后，該區(qū)域?qū)⑦M(jìn)行硬化處理。方案針對施工期間可能產(chǎn)生的水土流失問題在施工期間四周道路設(shè)置臨時排水溝，沉沙利用建筑物工程區(qū)沉沙池。

施工期間為防止地表徑流沖刷地表，產(chǎn)生水土流失，在道路旁設(shè)置臨時排水溝，以排出雨天場地內(nèi)的降水。本區(qū)的臨時排水溝與建筑物區(qū)的臨時排水溝相互連通，各個分區(qū)內(nèi)的排水溝互相連通、順接，匯流至項目區(qū)的西北側(cè)出入口建筑物工程區(qū)的沉沙池，將經(jīng)沉沙池沉淀后的雨水排入市政排水管網(wǎng)內(nèi)，臨時排水溝按3 a一遇24 h降水量設(shè)計。施工結(jié)束后，臨時排水溝建設(shè)為永久雨水管網(wǎng)。

臨時排水溝為土質(zhì)梯形排水溝，設(shè)計排水溝長770.0 m，斷面尺寸為頂寬1.5 m，底寬0.5 m，深0.5 m，邊坡1∶1 的梯形斷面，經(jīng)計算開挖土方385 m3。

3.5 臨時堆土場防治區(qū)

臨時堆土場布設(shè)再廠區(qū)永久占地中的露天料場區(qū)域，占地面積1.03 hm2，施工結(jié)束后，該區(qū)域?qū)⑦M(jìn)行硬化處理。施工過程中將剝離的表土堆置于本區(qū)域內(nèi)，方案新增施工期間堆土場表面苫蓋和四周攔擋措施。

主體工程設(shè)計缺少對施工期間水土流失的臨時防護(hù)措施，在工程施工過程中，基礎(chǔ)開挖臨時堆土、剝離表土集中堆放于規(guī)劃的臨時堆土場，堆放期間表面采用密目網(wǎng)覆蓋，需密目網(wǎng)11 800 m2；臨時堆土周邊坡腳采用編織袋裝土擋護(hù)，斷面為梯形，臨時堆土場需要編織袋裝土攔擋676 m。施工結(jié)束后，拆除攔擋和密目網(wǎng)，表土回填于綠化區(qū)域。

4 效益分析

本期工程建設(shè)區(qū)面積10.00 hm2，擾動土地總面積10.00 hm2，造成水土流失面積10.00 hm2；對各建設(shè)區(qū)域分別采取相應(yīng)的水土流失治理措施后，水土保持措施防治面積1.51 hm2(均為植物措施)。整治土地面積9.94 hm2、林草植被建設(shè)面積1.51 hm2、減少水土流失量338 t。本期工程建設(shè)各類指標(biāo)面積見表1。

表1 施工期各類工程面積指標(biāo)表 hm2

通過測算，本水保方案實施后，水土保持措施面積1.51 hm2。林草植被建設(shè)面積1.51 hm2、減少水土流失量393t。對工程建設(shè)引起的水土流失總治理度可達(dá)99.40%，土壤流失控制比為1.0，渣土防護(hù)率達(dá)到98%，表土保護(hù)率達(dá)到100%，林草植被恢復(fù)率達(dá)100%，林草覆蓋率達(dá)15.1%，均能達(dá)到目標(biāo)要求。

表2 水土流失防治目標(biāo)計算表

5 結(jié) 語

通過編制合理可行的水土保持方案，可協(xié)調(diào)開發(fā)與保護(hù)的關(guān)系，落實法律法規(guī)的水土流失防治義務(wù)；通過對生物質(zhì)勢電聯(lián)產(chǎn)項目水土保持明確建設(shè)單位應(yīng)該承擔(dān)的水土流失防治責(zé)任范圍，提出適合本項目的水土保持防治對策和防護(hù)措施并合理布置水土保持工程措施和植物措施；防止因主體工程建設(shè)引發(fā)新的水土流失，將工程建設(shè)所造成的水土流失的不利影響減少到最低限度；有效控制工程建設(shè)新增水土流失面積，有效治理項目建設(shè)區(qū)內(nèi)原有的水土流失，為工程設(shè)施的正常運行提供安全保障。