陳 萍

(重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院，重慶 401120)

我國的火力發(fā)電廠每年產(chǎn)生的粉煤灰約有5.8億t[1]，廢棄1.8億t，廢棄率為31%?；以陂L期堆放的過程中會產(chǎn)生擴散現(xiàn)象，尤其是在南方地區(qū)，灰渣經(jīng)淋溶、雨水沖刷后其中的重金屬擴散到周圍環(huán)境中，嚴重影響著區(qū)域的生態(tài)安全[2]。目前，火電廠排放的灰渣以灰渣場貯存為主[3]，而灰渣場的生態(tài)恢復(fù)是當前生態(tài)學的一個重要研究領(lǐng)域，也是一種較為理想的治理灰渣場的途徑[4]。

目前，國內(nèi)針對灰渣場生態(tài)恢復(fù)研究的工作已積累了一定的成果，王友保等[5]提出人工栽培一些耐貧瘠、抗性強的物種，既可積累有機物，改良灰渣土及其環(huán)境條件而加速渣場植被的恢復(fù)，又會進一步改良渣場，產(chǎn)生良性循環(huán)。有電廠灰渣場選擇沙棗、刺槐、紅柳三個樹種，將灰、渣和沙土摻和種植，也取得良好的效果[2]。鐘飛等[6]認為灰渣場純灰種植不適用于水源缺乏、降雨量少蒸發(fā)量大的干旱地區(qū)，只適用于水資源較豐富或降雨量較多、適合植物生長的地區(qū)。王研明[7]針對灰渣場情況提出水平防滲措施和垂直防滲措施以防止灰渣場由于灰水滲漏導(dǎo)致的環(huán)境污染問題。童玉龍[3]在其研究中提出檉柳和蘆草適宜在灰渣場種植且生長良好，特別是長穗檉柳成活率高達92.5%。李榮等[8]提出對灰渣堆體采取鋪設(shè)草皮等臨時防護措施，以防止灰渣流失對周圍環(huán)境造成危害。徐良驥等[9]在對淮南上窯灰渣場的研究中提出對灰渣場進行覆土復(fù)墾后用作農(nóng)業(yè)用地，輪作種植小麥和黃豆進行植被重建。但是，如何有效治理重慶火電廠灰渣場等類似區(qū)域的環(huán)境問題，還沒有相關(guān)研究可以參考。本研究以重慶南桐低熱值煤發(fā)電廠猶家溝灰渣場為例，提出適合的生態(tài)恢復(fù)模式，以期能夠為重慶市火力發(fā)電廠灰渣場生態(tài)恢復(fù)提供參考及相關(guān)的理論支撐。

1 研究區(qū)域概況

1.1 自然概況

重慶南桐低熱值煤發(fā)電廠猶家溝灰渣場位于重慶市綦江區(qū)萬盛經(jīng)開區(qū)關(guān)壩鎮(zhèn)雙壩村與綦江縣扶歡鎮(zhèn)東升村交界處，處于北緯28°46′～29°06′、東經(jīng)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。猶家溝灰渣場位于三角鎮(zhèn)向斜東翼，為單斜地層，傾角為35°～50°?；以鼒鰠^(qū)屬侵蝕、剝蝕低山溝谷地貌，區(qū)域年平均氣溫18.2 ℃。年平均降水量1 279.2 mm，降雨集中在5—10月，期間降水量占年降水量的76%；年平均蒸發(fā)量1 183.2 mm。多年平均風速0.9 m/s，多年最大風速17.0 m/s?；以鼒龅貙又饕獮橘_系中下統(tǒng)自流井組(J2x)和三疊系上統(tǒng)須家河組(T3xj)，斜坡及地形低洼地帶覆蓋有第四系全新統(tǒng)黏土層。土壤主要為水稻土、紫色土、黃壤?；以鼒龅叵滤愋鸵缘谒南悼紫稘撍突鶐r裂隙水為主，以大氣降水補給為主，以蒸發(fā)和徑流形式排泄。地下水隨季節(jié)變化幅度一般小于2 m?？紫稘撍植加趫龅販瞎鹊貛У谒南档貙又?；基巖裂隙水一般為大氣降水補給，經(jīng)地面滲入，儲存于巖體裂隙和結(jié)構(gòu)面中，透水性不均勻，一般埋藏較深。地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

1.2 灰渣場概況

重慶南桐低熱值煤發(fā)電廠猶家溝灰渣場內(nèi)兩邊山坡較陡，溝底有部分梯田，兩側(cè)山坡植被較好，有柏樹、竹林、雜草等。流域最低處高程約為520 m，最高處約為970 m。灰渣場經(jīng)調(diào)洪及灰場庫容計算，灰渣場堆灰至610 m高程時庫容約為408萬m3，面積約21.70 hm2。猶家溝灰渣場由一條近于南北走向的主溝及數(shù)條小型支溝組成，主溝長約2.5 km，深50～200 m。溝谷兩側(cè)東側(cè)斜坡坡度30°～50°，西側(cè)邊坡坡度10°～30°，自然邊坡穩(wěn)定，成庫條件良好。

2 灰渣場生態(tài)恢復(fù)措施設(shè)計

2.1 工程措施

2.1.1 灰渣場布灰

灰渣場運行前將場內(nèi)樹根等雜物清理干凈。由電廠運來的調(diào)濕灰，運至堆石棱體前，在堆灰點傾倒后，用推土機推平鋪攤、振動碾碾壓密實?；以鼒龆鸦覐亩咽怏w向庫尾逐步推進，運行坡度1∶20，直至灰渣場堆灰達限制貯灰高程，在壓實灰渣面上，用調(diào)濕灰渣分層碾壓填筑形成灰渣子壩貯灰過程中，以排水豎井為中心形成一個高程較低的平臺，在洪水期時能調(diào)蓄洪水并保證灰水沉淀，排走頂部的澄清水。碾壓灰體區(qū)按照設(shè)計要求進行碾壓，灰渣場灰體永久邊坡坡度根據(jù)以往工程經(jīng)驗定為1∶4，以干砌塊石護坡。

2.1.2 排水措施

(1)灰渣場防排洪。猶家溝灰渣場左岸山坡貯灰高程接近分水嶺，灰渣場洪水主要來自庫尾和右岸，故在灰渣場庫尾及右側(cè)山坡設(shè)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(jié)構(gòu)。用截洪溝將灰渣場外的洪水排至堆石棱體下游的消力池內(nèi)，截洪溝采取分斷面設(shè)計，設(shè)計防洪標準為P=10%，分三個斷面分別計算洪峰流量，三個斷面上游匯水面積分別為0.611 、0.211 、0.266 km2，三段截洪溝最大洪峰流量分別為13.9、18.9、26.9 m3/s，截洪溝采用直角梯形斷面，單側(cè)排水，縱坡3/100，設(shè)計流量分別為14.58、21.58、28.80 m3/s，滿足過流要求，截洪溝采用M7.5漿砌塊石砌筑。在截洪溝每20 m、轉(zhuǎn)彎處及地基巖土變化處設(shè)伸縮縫，縫寬30 mm，縫內(nèi)灌注瀝青砂漿。坡面來水通過截洪溝匯入溝口設(shè)置的消力池后與天然溝道相接。截洪溝斷面見圖1(斷面一至三設(shè)計流量分別為14.58、21.58、28.80 m3/s)。

(2)場內(nèi)排水。庫內(nèi)排水設(shè)施采用管井排水形式?；以鼒鰞?nèi)設(shè)直徑為6.0 m的窗口式排水豎井1座和內(nèi)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(dǎo)入初期堆石棱體下游的消力池中；場內(nèi)堆石棱體前排水豎井不能排走的臨時積水，通過排水盲溝引至堆石棱體下游消力池，排水盲溝設(shè)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，作灰渣場噴灑用水。在灰渣場庫尾和右側(cè)邊坡設(shè)置的截洪溝，可有效攔截坡面洪水進入灰渣場；在灰渣場內(nèi)設(shè)置的排水豎井和排水涵管，將灰渣場內(nèi)部的雨水集中排放到初期堆石棱體下游的消力池中，場內(nèi)還設(shè)置有排水盲溝用于排泄排水豎井不能排走的臨時積水。

圖1 猶家溝灰渣場截洪溝典型斷面(單位：mm)

2.1.3 防滲措施

為防止灰渣場運行初期灰水滲入地下造成地下水污染，庫底采用的防滲措施如下：表層為土層的直接設(shè)土工防滲膜；在基巖露頭且裂隙發(fā)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一般采用干砌塊石防護，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(huán)境的角度出發(fā)，對灰體形成的永久邊坡采用漿砌塊石框格種草護坡?？蚋癯叽鐬?.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(nèi)覆土綠化。

2.1.5 抑塵措施

灰渣場在運行過程中，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(huán)境，要保持灰面的濕潤，并及時綠化；定期噴灑灰面，調(diào)整灰渣含水量；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(huán)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渣場周邊環(huán)境，在灰渣場周邊征地范圍內(nèi)布置防護林。防護林采用喬、灌、草相結(jié)合的方式，形成高、中、低3個層次錯落有致的植被形式。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(jié)縷草、紫花苜蓿等。

2.2.2 堆灰平臺及邊坡綠化

灰渣場堆灰平臺覆土后，在堆灰平臺上采用喬、灌、草混種的方式進行綠化。喬灌木均采用坑植，喬木按0.6 m×0.4 m(徑×深)進行整地，樹種選用小葉榕、刺槐、泡桐等，株行距為3 m×4 m；灌木按0.4 m×0.3 m(徑×深)進行整地，樹種選用馬桑、芭茅等，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(jié)縷草、葦狀羊茅等。堆灰邊坡撒播草籽進行綠化，草種選用狗牙根、結(jié)縷草、紫花苜蓿等。

2.2.3 灰渣場管理站綠化

在灰渣場西側(cè)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(jié)縷草、紫花苜蓿等。

通過對研究區(qū)植物種類的典型抽樣調(diào)查，對植物種類組成及重要值進行了初步研究。重要值是在計算、評估物種多樣性時的重要指標，以綜合數(shù)值表示植物種在群落中的相對重要性[10]。猶家溝灰渣場植物種類、習性及重要值見表1。

表1 猶家溝灰渣場植物種類、習性及重要值

3 結(jié) 語

對重慶南桐低熱值煤發(fā)電廠猶家溝灰渣場采取一系列措施進行生態(tài)恢復(fù)，效果明顯。排水、防滲等工程措施有效地控制了水土流失，保護地下水不受污染，增強了區(qū)域防御自然災(zāi)害的能力。植物措施可有效減少粉煤灰的二次污染，使風起灰場狀況得到有效控制，同時可以吸收空氣中的有害物質(zhì)，使生態(tài)環(huán)境得到更好的恢復(fù)。通過對植物種類的典型抽樣調(diào)查得知，該區(qū)域喬木主要為刺槐和小葉榕，草種以狗牙根為主。對灰渣場的生態(tài)恢復(fù)不僅僅局限于灰渣場內(nèi)部，對灰渣場周邊采取相應(yīng)的措施也十分重要。