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)測總站，重慶401147)

化工行業(yè)具有易燃、易爆、有毒、有害、腐蝕性強、污染物種類繁多、化學性質(zhì)復雜、生產(chǎn)過程易發(fā)生突發(fā)性事故等特點［1］。煤化工項目具有建設內(nèi)容繁雜、建設期長、生產(chǎn)期不斷排放廢渣與廢水的特點，水土保持應重視工程建設中土石方開挖、堆放，運行期廢水、廢氣、廢渣對周邊生態(tài)環(huán)境的影響［2］。生產(chǎn)建設項目的表土剝離利用率、棄渣分類堆放率、土地裸露程度、復耕率、蓄水措施率、水土流失影響指數(shù)等是其水土保持準入條件的重要量化指標［3］。筆者試在生產(chǎn)建設項目水土流失防治十大新理念的基礎上［4］，根據(jù)MDI 化工項目水土保持方案編制實踐，對化工項目水土流失時空特征、主導性影響因素及水土保持措施體系進行探討，并對具有重要水土流失防護作用的植物措施和臨時防護措施典型設計進行了重點分析和評價，以期能為同類項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稱，是聚氨酯工業(yè)中產(chǎn)量最大、應用最廣泛的主要原料之一。重慶MDI 項目由德國巴斯夫公司在渝獨資建設，生產(chǎn)建設規(guī)模為40 萬t/a MDI，建設內(nèi)容包括40 萬t/a 硝基苯生產(chǎn)裝置、30 萬t/a 苯胺生產(chǎn)裝置、40萬t/a CMDI 生產(chǎn)裝置、40 萬t/a MMDI 精制生產(chǎn)裝置、2 萬t/a MDI 預聚物生產(chǎn)裝置各1 套。項目永久占地面積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。項目建設開挖土石方31．61 萬m3，填方34．65 萬m3，借方(綠化客土)3.04 萬m3，挖填方量在項目區(qū)內(nèi)各分區(qū)之間進行平衡，最終無棄方。在項目建設之初，先建設了圍墻，所有項目施工均在圍墻內(nèi)進行，無廠外工程。

MDI 化工區(qū)位于重慶市長壽縣境內(nèi)，屬中亞熱帶濕潤季風氣候區(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，適宜進行工程建設。項目區(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 水土流失防治責任范圍及防治分區(qū)

項目區(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)建設項目水土保持技術(shù)規(guī)范》(GB 50433—2008)的規(guī)定、項目主體工程設計及可能影響范圍，MDI 化工區(qū)水土流失防治責任范圍總面積37．87 hm2，可分為項目建設區(qū)(37．4 hm2)和直接影響區(qū)(0．47 hm2)，各區(qū)的水土流失特點及防治分區(qū)見表1。

MDI 化工區(qū)水土流失具有明顯的時空分布特征，在空間上具有明顯的點狀分布特點，在時間上具有水土流失主導性影響因素轉(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因素和先期動力條件，自然因素是水土流失發(fā)生發(fā)展的潛在因素和后期動力條件;隨著項目由建設期轉(zhuǎn)到運行期，人為因素作用強度和范圍逐漸減弱甚至消失，而自然因素作用強度和范圍則逐步增強至起主導性作用。人為因素主要表現(xiàn)在工程施工建設中短時期、高強度的土石方開挖、回填活動等對原地貌、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、降雨強度大，降雨對地表濺蝕和沖刷能力強，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，場地平整過程中開挖面、回填面、臨時表土堆放面水土流失主要以面蝕和溝蝕為主;在項目運行期，化工產(chǎn)品對工程區(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、地形地貌及對類似工程直接影響區(qū)的調(diào)查進行綜合確定。

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遵循以下原則:①滿足主體工程設計功能與要求的原則。各項水土保持措施應在滿足MDI 生產(chǎn)和儲存要求的前提下布設，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)先布設水土保持植物措施，最大限度地提高項目區(qū)林草覆蓋率。④景觀協(xié)調(diào)的原則。各項水土保持措施設計要與化工園區(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，項目區(qū)水土保持措施總體布局(圖1)堅持水土保持重點治理和全面防護相結(jié)合，工程措施與植物措施相結(jié)合，以工程措施和臨時防護措施為先導以發(fā)揮其水土保持的速效性和保障作用，以植物措施為重點以發(fā)揮其水土保持的長期穩(wěn)定性和園林景觀效應。下面，以3 個防治重點區(qū)域為例做詳細介紹。

(1)產(chǎn)品儲存區(qū)。占地面積7．99 hm2，包括MDI 成品桶裝儲存區(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)域開挖平臺外側(cè)布設擋土墻;施工中在貨運出入口處布置施工車輛沖洗池，布設臨時排水溝，調(diào)控場區(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攔擋，表面用彩條布苫蓋;沿道路兩側(cè)布設混凝土雨水排泄管網(wǎng)，經(jīng)一級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)開挖平臺外側(cè)布設擋土墻;在各生產(chǎn)裝置區(qū)周圍布設高15 cm 的圍堤，防止水土流失;施工過程中，在應急出入口處布置施工車輛沖洗池;合理布設臨時排水溝，有效攔蓄地表徑流，經(jīng)沉沙池沉淀后接入罐區(qū)的臨時排水管網(wǎng)，管架下面采取礫石覆蓋;沿道路兩側(cè)布設混凝土雨水排泄管網(wǎng)，經(jīng)一級雨水收集池后排放至園區(qū)雨水管網(wǎng);施工結(jié)束后，對各裝置區(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)開挖平臺外側(cè)布設擋土墻，管架下面采取礫石覆蓋，儲罐周邊采用礫石覆蓋;沿道路兩側(cè)布設混凝土雨水排泄管網(wǎng)，經(jīng)一級雨水收集池后排放至園區(qū)雨水管網(wǎng);施工中合理布設臨時排水溝，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攔擋，表面采用彩條布進行苫蓋;施工完成后，對擾動土地進行場地平整，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計

3．1 植物措施典型設計

在設計植物措施時應強調(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)濟效益［5］。工業(yè)場地和生活區(qū)道路綠化應具有組織交通、聯(lián)系和分隔生產(chǎn)系統(tǒng)或生活小區(qū)之功能，也應具有防塵隔噪、凈化空氣、降低輻射熱、緩和日溫差的作用［6］?？紤]到化工項目的特殊性和潛在危險性，所以在園區(qū)配置植物措施時要綜合考慮多方面的因素:①注重植物的吸收和降解作用。植物對生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水等污染物應具有吸收和降解的作用，對可能泄漏的污染物和化學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。MDI 在室溫下貯存不穩(wěn)定，應在15 ℃以下，最好在冷凍條件下(－5～15 ℃)貯藏和運輸，MDI 保質(zhì)期與貯運溫度關(guān)系密切。因此，應根據(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植被配置時考慮當?shù)仫L向風速。園區(qū)所在地全年主導風向為北北東(NNE)，年平均風速2．0 m/s，最大風速(10 m 高處)22．7 m/s。配置植物措施時應注重發(fā)揮植物的空間隔離作用和對生產(chǎn)過程中各種粉塵、氣味的吸附作用，將化工生產(chǎn)對周邊生態(tài)環(huán)境的影響降至最小。綜合以上分析可見，植物措施對改善項目區(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、地下部分具有強吸附作用的鄉(xiāng)土樹種進行喬灌草立體配置。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。各個水土流失防治分區(qū)的植物種類、配置和典型設計見表2。

表2 MDI 化工區(qū)植物措施典型設計

3．2 臨時水土保持措施典型設計

臨時防護措施是開發(fā)建設項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)建設項目對水土資源的破壞及影響不同，所以臨時防護措施的配置方法也有很大差異［6］。MDI化工區(qū)雖然在建設前已設置圍墻與周圍環(huán)境進行了空間隔離，但在施工中，土體開挖、填筑、堆置等活動會形成大量的祼露面，大量剝離表土用作園區(qū)綠化土壤;項目建成后有很長的生產(chǎn)運行期，對水、土資源質(zhì)量保護有很高要求。因此，在園區(qū)施工建設中，針對地表徑流和表土的各種臨時性防護措施尤其重要。應設計各種臨時覆蓋、攔擋等措施以減小坡面裸露面積，縮短裸露時間;對各種建設區(qū)的剝離表土應分層堆放、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)臨時措施體系包括臨時排水系統(tǒng)、臨時表土防護、臨時覆蓋和攔擋等。

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

表土臨時堆置在指定區(qū)域，在土堆坡腳設置臨時裝土草袋攔擋，防止臨時堆土場周邊雨水沖刷土堆坡腳和堆土場受降雨影響產(chǎn)生水土流失;對臨時堆置表土進行覆蓋，防止在降雨作用下表土細粒成分、有機質(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。

臨時覆蓋和攔擋措施主要是針對道路、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)作好臨時排水系統(tǒng)和土袋擋墻防護，施工結(jié)束后及時進行土地整治，為園區(qū)綠化創(chuàng)造條件。

4 結(jié) 語

MDI 化工區(qū)水土流失在空間上呈點狀分布，可劃分為行政辦公防治區(qū)、產(chǎn)品存儲防治區(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)，防治重點為產(chǎn)品存儲區(qū)、生產(chǎn)裝置區(qū)和罐區(qū)，水土流失防治重點期為建設期，防治措施體系由工程措施、植物措施、臨時性措施組成。臨時性措施和工程措施在項目建設期發(fā)揮主要的水土流失防護作用，而在項目運行期，植物措施可在水土流失防護、空間隔離、污染物吸附降解等方面發(fā)揮多重防護效應。在化工項目實施中，應注重植物措施和臨時性措施的結(jié)合應用。

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