重慶MDI化工區(qū)水土保持措施體系探討

江 東

(重慶市水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，重慶401147)

化工行業(yè)具有易燃、易爆、有毒、有害、腐蝕性強(qiáng)、污染物種類繁多、化學(xué)性質(zhì)復(fù)雜、生產(chǎn)過程易發(fā)生突發(fā)性事故等特點(diǎn)［1］。煤化工項(xiàng)目具有建設(shè)內(nèi)容繁雜、建設(shè)期長(zhǎng)、生產(chǎn)期不斷排放廢渣與廢水的特點(diǎn)，水土保持應(yīng)重視工程建設(shè)中土石方開挖、堆放，運(yùn)行期廢水、廢氣、廢渣對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響［2］。生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的表土剝離利用率、棄渣分類堆放率、土地裸露程度、復(fù)耕率、蓄水措施率、水土流失影響指數(shù)等是其水土保持準(zhǔn)入條件的重要量化指標(biāo)［3］。筆者試在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治十大新理念的基礎(chǔ)上［4］，根據(jù)MDI 化工項(xiàng)目水土保持方案編制實(shí)踐，對(duì)化工項(xiàng)目水土流失時(shí)空特征、主導(dǎo)性影響因素及水土保持措施體系進(jìn)行探討，并對(duì)具有重要水土流失防護(hù)作用的植物措施和臨時(shí)防護(hù)措施典型設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)分析和評(píng)價(jià)，以期能為同類項(xiàng)目水土保持措施配置提供參考。

1 MDI 化工區(qū)概況

MDI 是二苯基甲烷二異氰酸酯的簡(jiǎn)稱，是聚氨酯工業(yè)中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的主要原料之一。重慶MDI 項(xiàng)目由德國(guó)巴斯夫公司在渝獨(dú)資建設(shè)，生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模為40 萬(wàn)t/a MDI，建設(shè)內(nèi)容包括40 萬(wàn)t/a 硝基苯生產(chǎn)裝置、30 萬(wàn)t/a 苯胺生產(chǎn)裝置、40萬(wàn)t/a CMDI 生產(chǎn)裝置、40 萬(wàn)t/a MMDI 精制生產(chǎn)裝置、2 萬(wàn)t/a MDI 預(yù)聚物生產(chǎn)裝置各1 套。項(xiàng)目永久占地面積37．4 hm2，占地性質(zhì)為工業(yè)用地，原土地利用狀況為稀疏荒草地。項(xiàng)目建設(shè)開挖土石方31．61 萬(wàn)m3，填方34．65 萬(wàn)m3，借方(綠化客土)3.04 萬(wàn)m3，挖填方量在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)各分區(qū)之間進(jìn)行平衡，最終無棄方。在項(xiàng)目建設(shè)之初，先建設(shè)了圍墻，所有項(xiàng)目施工均在圍墻內(nèi)進(jìn)行，無廠外工程。

MDI 化工區(qū)位于重慶市長(zhǎng)壽縣境內(nèi)，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫17．4 ℃，多年平均降水量1 158．8 mm，年蒸發(fā)量1 088．2 mm，年均風(fēng)速2．0 m/s，10年一遇24 h 最大降水量56．0 mm。地貌類型為剝蝕丘陵，主要出露地層為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組巨厚層砂巖與中－厚層狀泥巖，且泥巖與砂巖相間組成，部分地段有第四系坡積物及人工填土，區(qū)域穩(wěn)定性好，適宜進(jìn)行工程建設(shè)。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土壤主要為紫色土。

2 MDI 化工區(qū)水土保持措施體系

2．1 水土流失防治責(zé)任范圍及防治分區(qū)

項(xiàng)目區(qū)屬西南土石山區(qū)，以水力侵蝕為主，土壤侵蝕模數(shù)1 724．18 t/(km2·a)，土壤容許侵蝕模數(shù)為500 t/(km2·a)。綜合《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)的規(guī)定、項(xiàng)目主體工程設(shè)計(jì)及可能影響范圍，MDI 化工區(qū)水土流失防治責(zé)任范圍總面積37．87 hm2，可分為項(xiàng)目建設(shè)區(qū)(37．4 hm2)和直接影響區(qū)(0．47 hm2)，各區(qū)的水土流失特點(diǎn)及防治分區(qū)見表1。

MDI 化工區(qū)水土流失具有明顯的時(shí)空分布特征，在空間上具有明顯的點(diǎn)狀分布特點(diǎn)，在時(shí)間上具有水土流失主導(dǎo)性影響因素轉(zhuǎn)移的特征。水土流失是在人為因素和自然因素綜合作用下發(fā)生的，人為因素是造成水土流失的主導(dǎo)因素和先期動(dòng)力條件，自然因素是水土流失發(fā)生發(fā)展的潛在因素和后期動(dòng)力條件;隨著項(xiàng)目由建設(shè)期轉(zhuǎn)到運(yùn)行期，人為因素作用強(qiáng)度和范圍逐漸減弱甚至消失，而自然因素作用強(qiáng)度和范圍則逐步增強(qiáng)至起主導(dǎo)性作用。人為因素主要表現(xiàn)在工程施工建設(shè)中短時(shí)期、高強(qiáng)度的土石方開挖、回填活動(dòng)等對(duì)原地貌、原土壤和原地表植被的徹底破壞;自然因素主要表現(xiàn)在該地區(qū)降雨量豐富、降雨強(qiáng)度大，降雨對(duì)地表濺蝕和沖刷能力強(qiáng)，而紫色土由于抗蝕、抗沖及蓄水能力差，極易被沖刷。

根據(jù)建設(shè)工程功能分區(qū)和微地貌單元，MDI 化工區(qū)可分為生產(chǎn)裝置區(qū)、產(chǎn)品存儲(chǔ)區(qū)、罐區(qū)、行政辦公區(qū)及施工生產(chǎn)生活區(qū)，各分區(qū)功能定位明確、生產(chǎn)裝置聯(lián)系緊密、工藝流程順暢、管線短捷。在工程建設(shè)中，水土流失主要來源于各種建構(gòu)筑物施工、道路填筑及管溝開挖等，場(chǎng)地平整過程中開挖面、回填面、臨時(shí)表土堆放面水土流失主要以面蝕和溝蝕為主;在項(xiàng)目運(yùn)行期，化工產(chǎn)品對(duì)工程區(qū)和周邊環(huán)境將帶來不利影響，主要依據(jù)區(qū)域氣候條件、地形地貌及對(duì)類似工程直接影響區(qū)的調(diào)查進(jìn)行綜合確定。

表1 MDI 化工區(qū)水土流失特征及防治分區(qū)

2．2 水土保持措施總體布局

MDI 化工區(qū)水土保持措施布局應(yīng)遵循以下原則:①滿足主體工程設(shè)計(jì)功能與要求的原則。各項(xiàng)水土保持措施應(yīng)在滿足MDI 生產(chǎn)和儲(chǔ)存要求的前提下布設(shè)，滿足安全生產(chǎn)的客觀需要。②注重植物措施多重生態(tài)效應(yīng)的原則。要求植物園林景觀作用、生物降解作用、空間隔離作用、凈化空氣作用等多重生態(tài)功能充分發(fā)揮。③生態(tài)優(yōu)先的原則，在不影響安全生產(chǎn)的條件下，優(yōu)先布設(shè)水土保持植物措施，最大限度地提高項(xiàng)目區(qū)林草覆蓋率。④景觀協(xié)調(diào)的原則。各項(xiàng)水土保持措施設(shè)計(jì)要與化工園區(qū)生態(tài)景觀相一致，水土流失防治與園林綠化相結(jié)合。根據(jù)這些原則，項(xiàng)目區(qū)水土保持措施總體布局(圖1)堅(jiān)持水土保持重點(diǎn)治理和全面防護(hù)相結(jié)合，工程措施與植物措施相結(jié)合，以工程措施和臨時(shí)防護(hù)措施為先導(dǎo)以發(fā)揮其水土保持的速效性和保障作用，以植物措施為重點(diǎn)以發(fā)揮其水土保持的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和園林景觀效應(yīng)。下面，以3 個(gè)防治重點(diǎn)區(qū)域?yàn)槔鲈敿?xì)介紹。

(1)產(chǎn)品儲(chǔ)存區(qū)。占地面積7．99 hm2，包括MDI 成品桶裝儲(chǔ)存區(qū)、產(chǎn)品交易區(qū)和區(qū)內(nèi)道路。水土流失防治措施布局為:在區(qū)域開挖平臺(tái)外側(cè)布設(shè)擋土墻;施工中在貨運(yùn)出入口處布置施工車輛沖洗池，布設(shè)臨時(shí)排水溝，調(diào)控場(chǎng)區(qū)內(nèi)地表徑流，將排水溝接入施工出入口的車輛沖洗池，經(jīng)過濾沉淀后排入外圍道路排水管網(wǎng)。在施工過程中，集中堆放土(料)，在料堆坡腳處采用填土草袋臨時(shí)攔擋，表面用彩條布苫蓋;沿道路兩側(cè)布設(shè)混凝土雨水排泄管網(wǎng)，經(jīng)一級(jí)雨水收集池后排放至園區(qū)雨水管網(wǎng);施工結(jié)束后，在區(qū)內(nèi)道路兩側(cè)栽植行道樹進(jìn)行綠化，在道路邊緣至建筑物空地植草綠化。

(2)生產(chǎn)裝置區(qū)。占地面積10．66 hm2，包括苯胺裝置區(qū)、硝基苯裝置區(qū)、MDI 裝置區(qū)、MDA 裝置區(qū)以及輔助生產(chǎn)裝置區(qū)和區(qū)內(nèi)道路。水土流失防治措施布局為:在區(qū)內(nèi)開挖平臺(tái)外側(cè)布設(shè)擋土墻;在各生產(chǎn)裝置區(qū)周圍布設(shè)高15 cm 的圍堤，防止水土流失;施工過程中，在應(yīng)急出入口處布置施工車輛沖洗池;合理布設(shè)臨時(shí)排水溝，有效攔蓄地表徑流，經(jīng)沉沙池沉淀后接入罐區(qū)的臨時(shí)排水管網(wǎng)，管架下面采取礫石覆蓋;沿道路兩側(cè)布設(shè)混凝土雨水排泄管網(wǎng)，經(jīng)一級(jí)雨水收集池后排放至園區(qū)雨水管網(wǎng);施工結(jié)束后，對(duì)各裝置區(qū)內(nèi)空地先平整，再植草綠化，在區(qū)內(nèi)道路兩側(cè)栽植行道樹進(jìn)行綠化。

圖1 MDI 化工區(qū)水土保持措施總體布局

(3)罐區(qū)。占地面積10．41 hm2，包括罐Ⅰ、罐Ⅱ、罐Ⅲ、罐Ⅳ、罐Ⅴ區(qū)域和區(qū)內(nèi)道路。水土流失防治措施布局為:在區(qū)內(nèi)開挖平臺(tái)外側(cè)布設(shè)擋土墻，管架下面采取礫石覆蓋，儲(chǔ)罐周邊采用礫石覆蓋;沿道路兩側(cè)布設(shè)混凝土雨水排泄管網(wǎng)，經(jīng)一級(jí)雨水收集池后排放至園區(qū)雨水管網(wǎng);施工中合理布設(shè)臨時(shí)排水溝，有效攔蓄地表徑流，經(jīng)沉沙池沉淀后與園區(qū)現(xiàn)有排水管網(wǎng)相接;施工中，堆土(料)集中堆放，在料堆坡腳處采用填土草袋臨時(shí)攔擋，表面采用彩條布進(jìn)行苫蓋;施工完成后，對(duì)擾動(dòng)土地進(jìn)行場(chǎng)地平整，在區(qū)內(nèi)主干道兩側(cè)和圍墻內(nèi)側(cè)栽植景觀喬木，在圍墻至主干道邊緣空地建植草坪。

3 MDI 化工區(qū)水土保持措施典型設(shè)計(jì)

3．1 植物措施典型設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)植物措施時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)植物種類多樣化，按照喬、灌、草相結(jié)合的原則，在確保水土資源不流失的前提下，盡可能發(fā)揮植物的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益［5］。工業(yè)場(chǎng)地和生活區(qū)道路綠化應(yīng)具有組織交通、聯(lián)系和分隔生產(chǎn)系統(tǒng)或生活小區(qū)之功能，也應(yīng)具有防塵隔噪、凈化空氣、降低輻射熱、緩和日溫差的作用［6］。考慮到化工項(xiàng)目的特殊性和潛在危險(xiǎn)性，所以在園區(qū)配置植物措施時(shí)要綜合考慮多方面的因素:①注重植物的吸收和降解作用。植物對(duì)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水等污染物應(yīng)具有吸收和降解的作用，對(duì)可能泄漏的污染物和化學(xué)品具有一定的緩沖作用。②注重植被水平結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)的配置。植被具有較明顯的改良小氣候和土壤的作用。園區(qū)所在地多年平均氣溫17．4 ℃，歷年極端最高氣溫40．5 ℃，10年一遇24 h 最大降水量56．0 mm，年均暴雨日27 d，園區(qū)周邊水系發(fā)達(dá)。MDI 在室溫下貯存不穩(wěn)定，應(yīng)在15 ℃以下，最好在冷凍條件下(－5～15 ℃)貯藏和運(yùn)輸，MDI 保質(zhì)期與貯運(yùn)溫度關(guān)系密切。因此，應(yīng)根據(jù)所選植物種的生態(tài)特性，構(gòu)筑合理的水平結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)，以充分發(fā)揮植物的降溫、吸附固液廢物和改良土壤理化性質(zhì)的作用。③植被配置時(shí)考慮當(dāng)?shù)仫L(fēng)向風(fēng)速。園區(qū)所在地全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸北睎|(NNE)，年平均風(fēng)速2．0 m/s，最大風(fēng)速(10 m 高處)22．7 m/s。配置植物措施時(shí)應(yīng)注重發(fā)揮植物的空間隔離作用和對(duì)生產(chǎn)過程中各種粉塵、氣味的吸附作用，將化工生產(chǎn)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響降至最小。綜合以上分析可見，植物措施對(duì)改善項(xiàng)目區(qū)水土保持生態(tài)環(huán)境具有重要作用，宜采用抗逆性能良好且植物地上、地下部分具有強(qiáng)吸附作用的鄉(xiāng)土樹種進(jìn)行喬灌草立體配置。MDI 化工區(qū)植物措施采用的行道樹種有小葉榕、香樟、桂花、龍爪槐、重陽(yáng)木、廣玉蘭等;灌木有紅繼木、金葉女貞、夾竹桃、梔子等;草種有馬尼拉、天堂草、馬蹄金等。各個(gè)水土流失防治分區(qū)的植物種類、配置和典型設(shè)計(jì)見表2。

表2 MDI 化工區(qū)植物措施典型設(shè)計(jì)

3．2 臨時(shí)水土保持措施典型設(shè)計(jì)

臨時(shí)防護(hù)措施是開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持措施體系的重要組成部分，由于不同類型開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)水土資源的破壞及影響不同，所以臨時(shí)防護(hù)措施的配置方法也有很大差異［6］。MDI化工區(qū)雖然在建設(shè)前已設(shè)置圍墻與周圍環(huán)境進(jìn)行了空間隔離，但在施工中，土體開挖、填筑、堆置等活動(dòng)會(huì)形成大量的祼露面，大量剝離表土用作園區(qū)綠化土壤;項(xiàng)目建成后有很長(zhǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行期，對(duì)水、土資源質(zhì)量保護(hù)有很高要求。因此，在園區(qū)施工建設(shè)中，針對(duì)地表徑流和表土的各種臨時(shí)性防護(hù)措施尤其重要。應(yīng)設(shè)計(jì)各種臨時(shí)覆蓋、攔擋等措施以減小坡面裸露面積，縮短裸露時(shí)間;對(duì)各種建設(shè)區(qū)的剝離表土應(yīng)分層堆放、分層回填，做好表土覆蓋工作以減少施工過程中因降雨可能產(chǎn)生的水土流失。MDI 化工區(qū)臨時(shí)措施體系包括臨時(shí)排水系統(tǒng)、臨時(shí)表土防護(hù)、臨時(shí)覆蓋和攔擋等。

臨時(shí)排水系統(tǒng)是針對(duì)開挖坡面、開挖地基和表土堆置區(qū)設(shè)置的，可以將地表徑流集中排放以減少對(duì)開挖坡面等的沖刷，減少堆置表土細(xì)粒成分和土壤養(yǎng)分的流失。該類防護(hù)措施以土質(zhì)臨時(shí)性截排水工程為主，根據(jù)多年平均24 h 暴雨標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算斷面尺寸等。

表土臨時(shí)堆置在指定區(qū)域，在土堆坡腳設(shè)置臨時(shí)裝土草袋攔擋，防止臨時(shí)堆土場(chǎng)周邊雨水沖刷土堆坡腳和堆土場(chǎng)受降雨影響產(chǎn)生水土流失;對(duì)臨時(shí)堆置表土進(jìn)行覆蓋，防止在降雨作用下表土細(xì)粒成分、有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分流失，為植物措施布置提供良好的土壤條件。

臨時(shí)覆蓋和攔擋措施主要是針對(duì)道路、供水、供電等工程區(qū)積極采取裝土草袋攔擋、土工布苫蓋等措施來防治施工中產(chǎn)生的水土流失;在施工生產(chǎn)生活區(qū)作好臨時(shí)排水系統(tǒng)和土袋擋墻防護(hù)，施工結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行土地整治，為園區(qū)綠化創(chuàng)造條件。

4 結(jié) 語(yǔ)

MDI 化工區(qū)水土流失在空間上呈點(diǎn)狀分布，可劃分為行政辦公防治區(qū)、產(chǎn)品存儲(chǔ)防治區(qū)、生產(chǎn)裝置防治區(qū)、罐區(qū)防治區(qū)、施工生產(chǎn)生活防治區(qū)，防治重點(diǎn)為產(chǎn)品存儲(chǔ)區(qū)、生產(chǎn)裝置區(qū)和罐區(qū)，水土流失防治重點(diǎn)期為建設(shè)期，防治措施體系由工程措施、植物措施、臨時(shí)性措施組成。臨時(shí)性措施和工程措施在項(xiàng)目建設(shè)期發(fā)揮主要的水土流失防護(hù)作用，而在項(xiàng)目運(yùn)行期，植物措施可在水土流失防護(hù)、空間隔離、污染物吸附降解等方面發(fā)揮多重防護(hù)效應(yīng)。在化工項(xiàng)目實(shí)施中，應(yīng)注重植物措施和臨時(shí)性措施的結(jié)合應(yīng)用。

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