生物質熱電聯產項目水土保持防治措施探討

嚴爾梅，歐陽力，劉建新

(黑龍江省水利科學研究院)

隨著國民經濟的快速發展，能源消耗也隨之迅速增長。國家發改委在《可再生能源發展“十三五”規劃》中指出，要加快發展生物質能。黑龍江省規劃項目布局的市縣內建設農林生物質熱電聯產項目，總裝機規模252.3萬kW，2019年規劃建設尚志、甘南、依安、密山、集賢、綏濱等地生物質熱電聯產項目29個，擬建設項目裝機規模89.3萬kW。本文以依蘭志能祥贏生物質熱電聯產項目為例，闡述生物質熱電聯產項目水土保持方案措施的布設。

1 項目基本情況

依蘭志能祥贏生物質熱電聯產項目位于哈爾濱市依蘭縣依蘭鎮，地理中心坐標：東經129° 35′49″，北緯46°17′48″。建設規模為1×30 MW, 高溫高壓抽汽汽輪發電機組，1×130 t/h 高溫高壓農林生物質鍋爐。年發電量為2.4×108kW·h，供熱量1.05×106GJ。電廠設計燃料為玉米秸稈、水稻秸稈為主，年消耗秸稈29.27 萬t，來源于50 km范圍內農田，燃料打包進廠，由汽車直接進入廠內燃料堆場。廠區北側布置露天料場9處、干料棚1 座，廠內燃料總儲量可滿足電廠鍋爐額定蒸發量27 d的燃料用量。電廠鍋爐除渣采用干式機械除渣方案，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、筑路及生產建筑裝飾材料等，本工程廢渣全部綜合利用，在廠區內設1處臨時灰庫，容量2030 m3，該灰庫可臨時儲存約1 個月的灰渣量。電廠最大用水量為97 m3/h，補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。廠區排水采用雨污分流制，生活污水、生產污水處理后循環利用，無外排，雨水排至市政排水系統。施工期間布置施工生產生活區1 處，臨時堆土場3處，均布設在廠區北側露天料場永久占地區域。工程廠外供水、供電、道路等由當地縣政府負責建設，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任范圍為廠區紅線占地范圍。

項目建設內容主要為建筑物、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，施工結束后用于廠區綠化。工程不涉及拆遷安置工作。

項目區屬中溫帶大陸性季風氣候，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，多年平均風速為3.7 m/s，最大凍深為2.2 m。項目區土壤主要為草甸土。項目區植被類型主要為針闊混交林，林草覆蓋率為40%。項目區屬于國家級水土保持重點治理區，水土保持區劃中屬于東南部山地丘陵水質維護保土區，土壤侵蝕主要為輕度水力侵蝕，土壤侵蝕模數為800 t/km2·a，容許土壤流失量為200 t/km2·a。

2 措施設計原則

2.1 防治分區

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

2.2 防治指標及目標值

根據《黑龍江省水土保持規劃(2015—2030 年)》，項目區屬于國家級水土流失重點治理區，防治標準執行東北黑土區一級標準。水土保持防治指標為：水土流失總治理度97%，土壤流失控制比1.0，渣土防護率97%，表土保護率98%，林草植被恢復率97%，本項目為利用生物質發電項目，廠區內大部分區域為料場，根據防火要求，料場周邊不能栽植林草，根據《秸稈發電廠設計規范》(GB 50762—2012)的規定，林草覆蓋率調整為15%。

3 分區防治措施

3.1 建筑物防治區

建筑物區總面積為1.82 hm2，主要布置有主廠房、汽機房、除氧間、鍋爐房、引風機室、工業消防水池及泵房、自然通風冷卻塔、綜合樓、換熱首站、化水車間、污水處理站及輔助附屬設施等。方案針對施工期間可能產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：考慮到保護表土資源及工程后期綠化用土的需要，新增生產區施工平整場地前將有腐殖質層的區域表土剝離，并集中堆放至臨時堆土場區，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，用于綠化工程區域后期綠化覆土，表土堆置于廠區內臨時堆土場。

(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，產生水土流失，在道路旁設置臨時排水溝，以排出雨天場地內的降水。本區的臨時排水溝與施工生產生活區的臨時排水溝相互連通，各個分區內的排水溝互相連通、順接，匯流至項目區的西北側出入口的沉沙池，將經沉沙池沉淀后的雨水排入市政排水管網內，臨時排水溝按3 a一遇24 h降水量設計。施工結束后，拆除沉沙池，拆除臨時排水溝。臨時排水溝為土質梯形排水溝，設計排水溝長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，經計算開挖土方1050 m3。

3.2 道路廣場防治區

電廠共設置兩個出入口，與廠區外側道路連接。廠區道路采用方格式布局。主廠房區和原料棚周圍均設有環形道路，廠內主干道寬度為6～9 m，次要道路寬一般為4 m，車間引道寬3.5～4.0 m。廠內道路總長度2871 m。廠區北側布置露天堆料場9 處、干料棚1座，另外在綜合樓前及生產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。主體工程考慮疏導排水要求設計了排水措施，本方案針對施工期間可能產生的水土流失問題布設新增了表土剝離措施。

(1)表土剝離。本方案考慮到保護表土資源及工程后期廠區綠化用土的需要，新增廠區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，用于廠區后期綠化覆土，表土臨時堆存于廠區內的臨時堆土場。

(2)排水工程。廠區道路兩側設暗溝排水雨水管網，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，雨水暗溝管網總長2871 m。廠區設地下初期雨水收集池(寬6.0 m×長9.0 m×深4.8 m)1 座。永久排水系統在施工期臨時排水溝的基礎上整形后埋設管線。

3.3 綠化防治區

(1)工程措施。施工結束后，存放于臨時堆土場的表土，回填至用于綠化工程區域，表土回覆總量為1.69 萬m3。回覆面積1.51 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：廠區綠化喬木主要設置在道路兩側、圍墻內外，林下栽植灌木和鋪設草坪；在建(構)筑物四周布設灌木；在廠區入口廣場四周布設喬灌木，在綜合辦公樓、綜合生活樓及食堂圍合區域布設園林綠化小區，布設花壇，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：主要對廠區綠化區域進行覆土整治。待施工結束、施工人員全部撤離后，清除綠化區內碎石、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，施工結束后保留。

3.4 施工生產生活防治區

施工場地布置在廠區永久占地中的露天料場區域，占地2.10 hm2，施工結束后，該區域將進行硬化處理。方案針對施工期間可能產生的水土流失問題在施工期間四周道路設置臨時排水溝，沉沙利用建筑物工程區沉沙池。

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

臨時排水溝為土質梯形排水溝，設計排水溝長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，經計算開挖土方385 m3。

3.5 臨時堆土場防治區

臨時堆土場布設再廠區永久占地中的露天料場區域，占地面積1.03 hm2，施工結束后，該區域將進行硬化處理。施工過程中將剝離的表土堆置于本區域內，方案新增施工期間堆土場表面苫蓋和四周攔擋措施。

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

4 效益分析

本期工程建設區面積10.00 hm2，擾動土地總面積10.00 hm2，造成水土流失面積10.00 hm2；對各建設區域分別采取相應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、林草植被建設面積1.51 hm2、減少水土流失量338 t。本期工程建設各類指標面積見表1。

表1 施工期各類工程面積指標表 hm2

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

表2 水土流失防治目標計算表

5 結 語

通過編制合理可行的水土保持方案，可協調開發與保護的關系，落實法律法規的水土流失防治義務；通過對生物質勢電聯產項目水土保持明確建設單位應該承擔的水土流失防治責任范圍，提出適合本項目的水土保持防治對策和防護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引發新的水土流失，將工程建設所造成的水土流失的不利影響減少到最低限度；有效控制工程建設新增水土流失面積，有效治理項目建設區內原有的水土流失，為工程設施的正常運行提供安全保障。