火力發電廠灰場生態恢復措施探討

陳 萍

(重慶市水利電力建筑勘測設計研究院，重慶 401120)

火力發電廠灰場生態恢復措施探討

陳 萍

(重慶市水利電力建筑勘測設計研究院，重慶 401120)

灰場；生態恢復；綠化；火力發電廠

在長期堆放的過程中，火力發電廠灰渣會擴散到周圍環境中，嚴重影響區域生態環境。目前，火電廠排放的灰渣以灰場貯存為主，而灰場的生態恢復是當前生態學的一個重要研究領域，也是一種較為理想的治理灰場的途徑。以重慶南桐低熱值煤發電廠猶家溝灰場為例，探討了火力發電廠灰場生態恢復問題，結果表明，綜合運用排水、防滲、抑塵等工程措施與植物措施形成整體恢復體系，可保護地下水不受污染，增強區域防御自然災害的能力，生態效益顯著。

我國的火力發電廠每年產生的粉煤灰約有5.8億t[1]，廢棄1.8億t，廢棄率為31%。歷年排放未加利用的粉煤灰總量已超過25億t[2]，并呈逐年遞增的態勢。灰渣在長期堆放的過程中會產生擴散現象，尤其是在南方地區經淋溶、雨水沖刷后灰渣中的重金屬逸散到周圍環境中，嚴重影響區域的生態安全[3]。目前，火電廠排放的灰渣以灰場貯存為主[4]，而灰場的生態恢復是當前生態學的一個重要研究領域，也是一種較為理想的治理灰場的途徑[5]。

目前，國內有關灰場生態恢復的研究工作已積累了一定的成果，王友保等[6]提出人工栽培一些耐貧瘠、抗性強的物種，如狗牙根、羊蹄、獨行菜等既可積累有機物，改良灰渣土及其環境條件，加速渣場植被恢復，又會進一步改良灰渣場，產生良性循環。甘肅靖遠電廠灰場選擇沙棗、刺槐、紅柳三個樹種，將灰、渣和沙土摻和種植樹木，也取得良好的效果[2]。鐘飛等[7]認為灰場純灰種植不適用于水資源缺乏、降水量少且蒸發量大的干旱地區，只適用于水資源較豐富或降水量較多、適合植物生長的地區。王研明[8]針對灰場情況布設水平防滲措施和垂直防滲措施以防止灰場由于灰水滲漏導致的環境污染問題。童玉龍[4]在研究中提出檉柳和蘆草適宜灰場種植且生長良好，特別是長穗檉柳成活率高達92.5%。李榮等[9]提出對灰渣體采取鋪設草皮等臨時防護措施，以防止灰渣產生流失對周邊環境造成危害。徐良驥等[10]在對淮南上窯灰場的研究中提出對灰場進行覆土復墾后用作農業用地，輪作種植小麥和黃豆。但是，如何有效治理重慶火電廠灰場等類似區域的環境問題，還沒有相關研究結果可以參考。本文以重慶南桐低熱值煤發電廠猶家溝灰場為例，提出適合的生態恢復模式，以期能夠為重慶市火力發電廠灰場生態恢復提供參考及相關的理論支撐。

1 研究區域概況

1.1 自然概況

重慶南桐低熱值煤發電廠猶家溝灰場位于重慶市綦江區萬盛經開區關壩鎮雙壩村與綦江縣扶歡鎮東升村交界處，處于北緯28°46′～29°06′、東經106°45′～107°03′之間，屬四川沉降帶東緣，即川東褶皺帶與川鄂湘隆起褶皺帶西緣交界部。猶家溝灰場位于三角鎮向斜東翼，為單斜地層，巖層產狀傾向西北270°～300°，傾角35°～50°。灰場區屬侵蝕、剝蝕低山溝谷地貌區，區域年平均氣溫18.2 ℃，≥10 ℃積溫為5 893 ℃，全年無霜期339.2 d，極端最低和最高氣溫分別為-3.6和44.3 ℃。年平均降水量1 279.2 mm，多年最大和最小降水量分別為1 566.5和795.4 mm，多年最大1 h降水量75.3 mm，最大日降水量204.1 mm；降水集中在5—10月，期間降水量占全年的76%， 11月至次年4月降水量較少。年平均蒸發量1 183.2 mm。多年平均風速0.9 m/s，最大風速17.0 m/s。灰場地層主要為侏羅系中下統自流井組和三疊系上統須家河組，斜坡及地形低洼地帶覆蓋有第四系全新統黏土層。土壤主要為水稻土、紫色土、黃壤。灰場地下水以第四系孔隙潛水和基巖裂隙水為主，以大氣降水補給為主，以蒸發和徑流形式排泄。地下水隨季節變化幅度一般小于2 m。孔隙潛水分布于場地溝谷地帶第四系地層中；基巖裂隙水一般為大氣降水補給，儲存于巖體裂隙和結構面中，一般埋藏較深。地下水對鋼筋具有微腐蝕性。

1.2 灰場概況

重慶南桐低熱值煤發電廠猶家溝灰場為矩形，灰場內兩邊山坡較陡，溝底有部分梯田，兩側山坡植被較好，有柏樹、竹林、雜草等。灰場東南側山坡上有一個名為礦洞灣的小水庫。流域最低處高程約520 m，最高處高程約970 m。經調洪及庫容計算，灰場堆灰至610 m高程時庫容約為408萬m3，面積約為21.70 hm2。猶家溝灰場由一條近于南北走向的主溝及數條小型支溝組成，主溝長約2.5 km、深50～200 m。溝谷東側邊坡坡度30°～50°，西側邊坡坡度10°～30°，自然邊坡穩定，成庫條件良好。

2 灰場生態恢復措施設計

2.1 工程措施

2.1.1 灰場布灰

灰場運行前將場內樹根等雜物清理干凈。由電廠運來的調濕灰，用汽車經場內運灰道路運至堆石棱體前，在堆灰點傾倒后，用推土機推平，振動碾碾壓密實。灰場堆灰從堆石棱體向庫尾逐步推進，運行坡度1∶20，直至灰場堆灰達限制高程。在貯灰過程中，以排水豎井為中心形成一個高程較低的平臺，在洪水期能調蓄洪水并保證灰水沉淀，排走頂部的澄清水。碾壓灰體區按照設計要求進行碾壓，灰場灰體永久邊坡坡度根據以往工程經驗定為1∶4，以干砌塊石護坡。

2.1.2 排水措施

(1)灰場防排洪。猶家溝灰場左岸山坡貯灰高程接近分水嶺，灰場洪水主要來自庫尾和右岸，故在灰場庫尾及右側山坡設置截洪溝。截洪溝采用漿砌石砌筑，在陡坡地段，跌水、消力池采用鋼筋混凝土結構。截洪溝將灰場外的洪水排至堆石棱體下游的消力池。截洪溝采用梯形斷面，單側排水，縱坡3/100，每隔20 m或在轉彎處及地基巖土變化處設伸縮縫，縫寬30 mm，縫內灌注瀝青砂漿。坡面來水通過截洪溝匯入溝口設置的消力池后與天然溝道相接。

(2)場內排水。庫內排水采用管井排水形式。灰場內設直徑為6.0 m的窗口式排水豎井1座和內徑為2.5 m的排水涵管。排水豎井中的雨水通過排水涵管導入堆石棱體下游的消力池中；場內堆石棱體前排水豎井不能排走的臨時積水，通過排水盲溝引出，排水盲溝設有400 g/m2土工布過濾層，透過盲溝排出的水為澄清水，進入滲水回收泵房，作灰場噴灑用水。在灰場庫尾和右側邊坡設置的截洪溝，能有效攔截坡面洪水進入灰場；排水豎井和排水涵管，將灰場內部的雨水集中排放到堆石棱體下游的消力池中；排水盲溝用于排泄排水豎井不能排走的臨時積水。

2.1.3 防滲措施

為防止灰場運行初期灰水滲入地下造成地下水污染，庫底采用防滲措施：表層為土層的直接設土工防滲膜；在基巖露頭且裂隙發育、巖性完整性較差的地方采用水泥砂漿或混凝土封閉處理，然后再鋪土工膜防滲，防滲膜采用隨堆隨鋪原則。

2.1.4 堆灰體防護措施

堆灰體形成的永久邊坡采用干砌塊石防護，考慮到灰體的堆灰邊坡比較緩(邊坡為1∶4)，且干砌石護坡略顯生硬，從美化環境的角度出發，對灰體形成的永久邊坡采用漿砌塊石框格種草護坡。框格尺寸為2.0 m×2.0 m，框條尺寸為0.3 m×0.3 m，采用M7.5漿砌塊石砌筑，框格內覆土種草。

另外，灰場在運行的過程中，表層粉煤灰被自然風吹動會造成飛灰污染。為了防止飛灰污染環境，要定期噴灑灰面以保持灰面濕潤；灰渣的運輸車輛采用密閉式，防止運輸過程中灰渣飛揚污染環境。

2.2 植物措施

2.2.1 堆灰體周邊綠化

為防治水土流失和改善灰場周邊環境，在灰場周邊征地范圍內營造防護林。喬灌草相結合，喬灌木均采用坑植，喬木選用刺槐、小葉榕等，株行距為3 m×4 m；灌木選用馬桑、黃荊、紫薇等，株行距為1.5 m×2 m；草籽采用撒播，草種選用狗牙根、結縷草、紫花苜蓿等。

2.2.2 堆灰平臺及邊坡綠化

灰場堆灰平臺覆土后，采用喬灌草混種的方式對平臺進行綠化。喬灌木均采用坑植，喬木種植坑0.6 m×0.6 m×0.4 m，樹種選用小葉榕、刺槐、泡桐等，株行距為3 m×4 m；灌木種植坑0.4 m×0.4 m×0.3 m，樹種選用馬桑等，株行距為1.5 m×2 m；草籽采用撒播，草種選用狗牙根、龍須草、顯子草、結縷草、葦狀羊茅等。堆灰邊坡種草綠化，草種選用狗牙根、結縷草、紫花苜蓿等。

2.2.3 灰場管理站綠化

在灰場管理站周邊裸地植樹綠化，考慮到臨近公路，喬木選用香樟、柏樹等，株行距為3 m×4 m；灌木選用紫薇、迎春花等，株行距為1.5 m×2 m。草籽采用撒播，草種選用狗牙根、結縷草、紫花苜蓿等。

通過對項目區植物種類的典型抽樣調查，對其植物種類組成及重要值進行了初步研究。重要值是計算、評估物種多樣性的重要指標，以綜合數值表示植物種在群落中的相對重要性[11]。猶家溝灰場植物種類、習性及重要值見表1。

3 結 語

重慶南桐低熱值煤發電廠猶家溝灰場采取一系列工程措施和植物措施進行生態恢復，效果明顯。工程措施有排水、防滲、抑塵等，有效地控制了水土流失，保護地下水不受污染，增強區域防御自然災害的能力。植物措施可有效減少粉煤灰的二次污染，同時可以吸收空氣中的有害物質，凈化空氣，使生態環境得到更好的恢復。通過對植物種類的調查得知，該區域喬木主要為刺槐和小葉榕，其重要值位于前列，草種以狗牙根為主。對灰場的生態恢復不僅僅局限于灰場內部，灰場周邊的恢復也十分重要。

表1 猶家溝灰場植物種類、習性及重要值

[1] 中國資源綜合利用年度報告(2014)[J].再生資源與循環經濟，2014(10):3-8.

[2] 楊利香，施鐘毅.“十一五”我國粉煤灰綜合利用成效及其未來技術方向和發展趨勢[J].粉煤灰，2012(4):4-9.

[3] 張曉亮，張華明，龔長春，等.工業廢棄地植被恢復與重建——以江西粉煤灰場植被恢復研究為例[C]//中國水土保持學會水土保持規劃設計專業委員會2015年年會論文集.北京:中國水土保持學會，2015：50-53.

[4] 童玉龍.灰場綠化覆蓋研究[J].寧夏農林科技，2013(12):27-28.

[5] 張莉，王友保.火力發電廠灰渣場的植物分布[J].安徽師范大學學報：自然科學版，2002(3):274-276.

[6] 王友保，張莉，劉登義.火力發電廠灰渣場地理化性質對植物生長的影響[J].農村生態環境，2002(4):27-30.

[7] 鐘飛，黃濤.戈壁灘干灰場防風抑塵研究[J].科技風，2013(24):145-146.

[8] 王研明.燃煤電廠灰場設計與環境保護技術研究[C]// 2009年火電廠環境保護綜合治理技術研討會論文集.洛陽: 中國電機工程學會，2009:20-23.

[9] 李榮，劉玉杰，王海燕.熱電廠貯灰場水土流失防治措施初探[J].現代農業，2005(7):32.

[10] 徐良驥，許善文，楊秀芳，等.粉煤灰充填復墾地理化特性與重金屬分布特征研究——以淮南洛河電廠粉煤灰復墾地為例[J].農業環境科學學報，2012(12):2352-2360.

[11] 邵彬，鄧坤枚.長白山北坡亞高山云冷杉林的植物種類組成及重要值[J].自然資源學報，2000，15(1):66-73.

(責任編輯 孫占鋒)

S157.2

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陳萍(1981—)，女，貴州遵義市人，工程師，學士，主要從事水土保持方案編制、水土保持監測等工作。

2017-02-10