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此外,在取水过程,水体中的海洋生物,包括浮游生物、鱼卵、仔稚鱼、幼鱼和仔虾等将被动吸入水泵,或撞击在筛网上,或被水泵叶片高速撞击,最后在突然升(降)温和浓度≦0.2mg/L的余氯水浸泡中死亡[9]。由于取水过程长年进行,有可能对沿海海洋生物和渔业资源形成毁灭性打击,形成大面积无生命的死水区。例如,胶州半岛南岸的荣成、乳山和海阳拟建设三大核电站,其中乳山和海阳靠近,在核电站余氯水和机械卷载作用下,两个电站巨大的取排水量,很可能使这片海域的鱼类产卵场功能及相关生态功能彻底丧失。从以上分析可见,采取工程环保措施,消减取排水过程对海洋环境的影响十分必要。本研究针对取排水工程技术特征,以规模相对较小的上海LNG接收站工程为例,探索这类海洋工程中取排水设施和工艺的环保设计方案。本研究目的不在于设计一个具体的取排水口建筑,而是试图通过研究,给出取排水口环保设计方案的原理和依据,可为环境保护管理部门对工程管理措施的依据。
1材料与方法
计算域以工程区(图1)为中心,东西长24.8km,南北宽19.6km,计算域面积约486km2。在此计算范围内,为精细模拟码头前沿、港池区域的流场变化,工程区模拟空间步长取20m。研究取排水设施和工艺的环保设计方案,首先进行水动力流场模拟,在本研究中,水动力的模拟计算采用不规则三角形单元平面二维数学模型。二维潮流基本方程为[10]:连续方程:ht+Hux+Hvy=0。
运动方程:ut+uux+vuy+ghx-fv+guu2+v槡2C2H=0,vt+uvx+vvy+ghy+fu+gvu2+v槡2C2H=0。式中:h为水位;H为水深;u、v分别是x、y方向的流速分量;f为哥氏力系数;C为谢才系数;t为时间;g为重力加速度。
1.1冷(余氯)排水扩散模拟
冷排水对水环境影响预测采用分析水流模型与水温扩散模式相结合的方法[11],水温扩散模式如下:HTt+HuTx+HvTy=Kx2(HT)x2+Ky2(HT)y2+M-KsT。式中:T为温度差;Kx、Ky分别是x、y方向的扩散系数;Ks为水面综合散热系数=0.02388/H(4.6-0.09T)exp(0.033T);M为冷排水源项。
余氯扩散模型采用2.1分析所用的水流模型与耗散模式相结合的方法[11],耗散模式如下:HCt+HuCx+HvCy=Kx2(HC)x2+Ky2(HC)y2+Sm-Q。式中:C为浓度;Sm为原项(=qC0,q为排放量,C0为排放浓度);Q为耗散项(=KC,K为衰减系数;K=ln2/T1/2,半衰期T1/2取为1h)。
按工程排水量设计,工程平均用海水量为11706m3/h。出水口排水温度低于正常水温5℃;余氯排放浓度为0.2mg/L;计算中以此作为计算源强;排放位置位于本工程东南角(图4)。
1.2渔业资源调查和损失计算
由于这一工程余氯水对渔业资源影响已有分析报道[5],本研究目的主要是工程环保设计原理的研究,为了减少篇幅,本研究渔业资源调查和损失计算将尽可能参考已有文献。补充必要的计算,调查方法和部分计算结果将参考已有的文献[5]。
2结果和讨论
2.1流场的分析
从图2和图3流场分布可见,工程区前沿潮流为往复流,本研究仅仅给出大潮期间的潮流流场图,由于大潮流场中的流速高于小潮流场中的流速。在环保设计上,主要考虑大潮的情况,大潮条件下得到的设计结论同样可以应用于小潮情况。
2.2余氯水和冷排水的扩散
比较图4和图5,可以发现余氯的影响范围要大于温降的影响范围,当潮流从排水口流向取水口时,排水的温降在取水口已经不明显,水中余氯依然存在,余氯水团包络了取水口附近水域。但是,当潮流从取水口流向排水口时,余氯水团完全脱离取水口。此时,取水口的水团是带有海洋生物和渔业资源卵,仔鱼和幼体的新鲜水,取水过程中将带来水体中生物全部死亡,使海洋环境受到伤害。形成大面积的死水。
2.3取排水工程环保设计原理假设
火电厂和核电站建设和海湾水域鱼类产卵场所的保护是任何工程都要兼顾的两个方面。在不影响火电厂和核电站冷却功能前提下,如何减少工程取排水对环境影响,这就是本研究所要探讨的问题。从工程利益而言,现有电厂的取水口和排水口通常尽可能设计成相距较远,避免排水口的温排水尚未降温,就已扩散到取水口并被吸入,增加了能量的损耗,这是电厂设计的工程要求。从生态利益考虑,取水口吸入的水最好是无海洋生物的死水,这就可以减少生物的损失。这是电厂设计的生态保护要求。
核电站排出的有害余氯水具有两重性,一方面污染海洋环境,杀死排水口附近的生物;另一方面,在一定条件下,取水口附近的余氯水可以被利用来阻止海洋生物进一步接近取水口水域,因而具有再次利用的一面。因此火电厂和核电站冷却水的取排水工艺要做到既经济又环保是可能的。其工艺设计原理是:所排出的水降温后又被重复利用,减少取用含有生物的新鲜水。工程设计要求是,只要能够满足工程要求,应最大限度利用从排水口流到取水口的水已被充分降温,无生物的死水。应保障在取水口附近有大量的余氯水存在,形成一个能够阻止海洋生物进入的取水口附近水域的余氯屏障,这样的工程设计也可以满足环保要求。从图4和图5可见,兼顾这两者的利益是有可能的。排水水团在扩散中,首先完成升温过程,完成升温过程的水已经可以被取用。
此外,我国沿海大多数海域具有往复潮流。由于往复潮流运动的结果,当潮流流向为从取水口向排水口向时,从排水口流出的余氯水团将远离取水口(图2和图3),从而使取水口抽取的是包含海洋生物(含鱼卵仔鱼)的新鲜水,当取水口脱离余氯屏障的时间越长,所造成渔业资源和海洋生物的损失越大。所谓取排水口位置的环保设计,不但要尽可能缩小取排水口之间的距离,以建立余氯屏障。对排水口,排水管的形状也要进行重新设计。环保设计的结果,应保证在取水口附近始终维持一个余氯水团,阻止带有海洋生物和鱼卵仔鱼的水团进入这一水域。这样做的结果,可以将取排水对海洋环境的影响限定在余氯扩散到水域的有限范围,从而也终止了带有海洋生物和鱼卵仔鱼的水团不停进入取水口水域的动态过程,避免了大范围的海洋生物和鱼卵仔鱼被过滤致死。这样一来,改进取排水口设计,在取水口附近始终维持一个余氯水团,是解决带有海洋生物和鱼卵仔鱼的水团进入取水口的关键,也是取排水口环保设计方案的核心原理。
2.4工程环保设计与否渔业资源损失量比较
以上海LNG接收站工程为例,依据工程分析,工程平均用海水量为11706m3/h。假设具有游泳能力的成、幼鱼可以回避因机械卷载造成的死亡,但鱼卵、仔鱼因缺少游泳能力难以回避。依据渔业资源调查结果,工程附近水域鱼卵平均密度为4.38个/m2,仔鱼为5.65个/m2,当地水深为5m计,一年50%时间鱼卵仔鱼出现,年取水时间是8760h。则运营期每年对鱼卵造成的损失量分别11706m3/h×8760×4.38个/m2×50%÷5=2.2×108个/a。仿此可以算得仔鱼损失量为58×108尾/a。按实际长成率计算,鱼卵0.1%长成成鱼,仔鱼1%长成成鱼,鱼卵仔鱼实际形成的损失折合成成鱼尾数,鱼卵折成成鱼为2.2×105尾/a,仔鱼折成成鱼为5.8×106尾/a,以当地鱼类每尾个体长成重50g计,鱼类资源重量损失为,鱼卵折成成鱼重量:2.2×105个/a×50g×10-6=11t/a;仔鱼折成成鱼重量2.9×106个/a×50g×10-6=145t/a,合计156.00t/a。以10元/kg的价格计,每年造成的渔业资源生态损失约人民币156万元。
上述分析说明,一个取水量为1.2×104t/h的LNG接收站,如果取排水口不进行环保设计,将造成每年156万元渔业资源生态损失。对于取水量为324×104t/h的核电站,同样的鱼卵仔鱼密度下,对渔业资源造成的损失可达亿元以上。但是,如果能在取水口附近建立余氯屏障,相当于实现无生命死水的循坏利用,使得上述由于机械卷载形成的物损降至最小。以上仅仅计算了机械卷载损失减少的部分,实际上,从图5可见,在取排水工程不进行环保设计条件下,余氯水水团处于飘移之中,因而增大了余氯水形成的渔业资源损失。若经过环保设计,将余氯水扩散范围锁定在取水口附近,可以减少鱼类资源生态损失重量的一半左右。由此可见,在取排水工程进行环保设计条件下,鱼类资源生态损失仅为无环保设计的1/5。
3讨论
3.1取排水工程环保设计技术现状
目前,国外对核电站排水提出较严格的环保要求[11~15]。对电站工程而言,我国目前对现有取排水口工程环保设计技术和环保设计标准等环保要求还不规范。例如,作者从网上了解到辽宁红沿河核电站、连云港田湾核电站和广东岭澳核电站建设环境评价中,均较少涉及巨量取排水对海洋生态系统的影响预测分析内容。据作者所知,正在编制中的山东乳山核电站、海阳核电站和即墨核电站海洋环境影响报告也没有重视这一问题。可见,目前我国核电站巨量取排水对生态系统和渔场的影响尚未受到各方足够重视。在我国核电站大规模兴建之前,及时制定相关法规,对于及时保护沿海渔场和海洋生态环境具有重要的意义。
3.2取排水工程环保设计主要原理
依据本研究数值模拟的结果,上海LNG工程冷排水水团在扩散中,首先完成升温过程。此时余氯成分尚在,通过2.3分析说明,在满足工程取水要求的前提下,在取水口附近水域建立余氯屏障是可能的。这一结果同样可以推论到核电站海洋取排水工程设计中。也就是说,对于任何核电站、火电厂和LNG接收站工程,首先需要通过数值模拟,分析排水水团降(升)温过程和余氯消散过程。当排水水团降(生)温过程先于余氯消散过程完成,直接调整合适的取排水口相对位置即可。当排水水团降(升)温过程后于余氯消散过程完成,工程排水降温需要附加工程措施。在我国沿海,大多数海洋工程前沿都有往复的潮流,往复流是我国海洋工程所面临最常见的流态。对于往复流条件下工程的环保设计,为了设法在取水口附近水域建立余氯屏障,需要将排水管延伸到取水口周围适当距离,在满足降(升)温过程的条件下,成环形排列,由人工的方法建立余氯屏障。在取水口建立余氯屏障的具体设计,还要根据项目附近的潮流特点具体设计。
3.3取排水口工程环保设计技术方案的应用
(中国水利水电第九工程局有限公司贵州贵阳550008)
【摘要】简述了贵州沙沱水电站人工砂石加工系统的工艺流程和环保工程设计,总结了废水处理、粉尘和噪音污染防治的设计和实施情况,分析了环保工程的实施效果,探索了人工砂石加工系统环保工程的优化工艺。
关键词 砂石系统;环保工程;设计;实施
Artificial aggregate processing system design and implementation of environmental engineering effect Shatuo Hydropower Station
Zhou Zhi-qiang
(China 9 water resources and hydropower engineering co., LTDGuiyangGuizhou550008)
【Abstract】Outlines the process and environmental engineering, Guizhou Shatuo hydropower artificial aggregate processing system, summarizes the design and implementation of wastewater treatment, dust and noise pollution control, and analyzes the effect of the implementation of environmental projects, exploring the artificial sand and gravel processing optimization of process systems engineering and environmental protection.
【Key words】Aggregate system;Environmental engineering;Design;Implementation
1. 概述
(1)沙沱水电站是乌江干流梯级开发方案中的第9级,是乌江干流在贵州省境内的最后一级梯级水电站,总装机容量为1120(4×2800)MW。沙沱水电站大坝属碾压混凝土重力坝,工程混凝土总计270.8万m3,其中常态混凝土119.73万m3,碾压混凝土151.07万m3。
(2)人工砂石加工系统布置在坝址左岸上游500m处,主要承担电站主体工程和主要临建工程混凝土所需砂石料的生产任务,共需制备砂石骨料约635万t,其中碎石413万t,砂222万t。砂石加工系统粗碎车间设计生产能力为1500t/h,成品骨料生产能力为1150t/h,其中成品碎石生产能力为748 t/h(不含特大石),成品砂为402 t/h,能满足沙沱水电站高峰混凝土月浇注强度15万m3的骨料需求量。该系统于2007年4月投产运行,2013年12月完工拆除。
2. 系统生产工艺流程及布置
系统生产工艺流程。
系统工艺流程简述。
(1)沙沱水电站人工砂石加工系统采用半干式制砂工艺进行流程设计。根据半干式制砂“以破代磨” 的工艺技术特点,采用了“两端开路、中间闭路”的人工制砂破碎流程,即粗碎车间和超细碎车间(高速立轴式破碎机)采用开路生产,中碎车间和细碎车间采用闭路生产,各生产车间之间用运输胶带相连接。
(2)加工砂石骨料的原材料来自电站坝址左岸上游直线1.6Km水淹坝渣场回采料和电站坝址左岸上游2.47Km处的蚂蟥湾料场开采料。根据料源的岩性特点和骨料生产的强度及质量要求,采用绿色环保半干式制砂工艺进行系统流程设计。
3. 环保工程设计及实施情况
3.1设计理念和实施目标。
针对人工砂石加工系统生产运行期的主要污染源情况,承包人秉持着“绿色·环保·节省”的理念进行系统环保工程设计,环保工程的实施目标如下:
(1) 生产废水回收利用率80%,排放水质指标达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准。
(2)空气中有害物质的最高允许浓度为:含有10%以上游离二氧化硅的粉尘(石英岩等)最高允许浓度为20mg/m3,游离二氧化硅含量在10%以下的粉尘最高允许浓度为10mg/m3。
(3)系统生产噪音满足《工业企业噪音卫生标准》(试行草案,1979)的规定,生产车间和作业场所的噪音标准为85DB(A)。
3.2环保工程的设计及实施情况。
3.2.1水处理系统情况。
3.2.1.1水处理系统工艺流程设计。
(1)生产废水是人工砂石加工系统的主要污染源,也是人工砂石加工系统环保工程的重点。砂石加工系统产生的废水主要来自生产过程中产生的冲洗水,其主要成分为细砂及泥浆等悬浮物,有机污染物含量为零,因此,人工砂石加工系统废水处理回收工艺和效果受废水含泥量和废水颗粒级配的影响很大。人工砂石加工系统的毛料经破碎筛分冲洗后为成品料,开挖、运输、破碎过程产生的废料经水冲洗后落入水中,废水中的主要杂质为泥渣和石粉。因此,人工砂石加工系统废水处理系统主要构筑物的设计、设备选型的主要技术参数是依据废水量和水中含泥量来确定的。沙沱水电站砂石加工系统水处理系统根据砂石系统生产废水的特性,采用的是“一级回收、两级沉淀、污泥干化”的水处理方案。
(2)沙沱水电站砂石加工系统生产废水处理系统设计规模为1100m3/h,系统主要由一级浓缩池、二级竖流沉淀池和斜管沉淀池、清水池、污泥干化车间等组成,主要水处理设备有螺旋分级机、链板式刮砂机、泥浆净化装置、加药装置、循环水泵、圆盘真空过滤机及卧螺式离心脱泥机等。水处理系统工艺流程见图1。
(3)砂石加工系统生产废水处理的核心是固体沉淀与固液分离,其中固体沉淀又是固液分离的前提,因此,废水处理工艺主要考虑固体沉淀。
(4)废水处理系统的一级回收(细砂回收车间)设置有FG-15型螺旋分级机2台、QC-3型链板式刮砂机1台和ZX250型泥浆净化装置1台;FG-15型螺旋分级机用于回收一筛车间骨料冲洗废水中的细砂,QC-3型链板式刮砂机和ZX250型泥浆净化装置用于回收三筛车间冲洗废水中的细砂。
(5)经一级回收后,仅含少量细砂、石粉,主要含量是泥浆的废水采用两级沉淀池(竖流沉淀池和斜管沉淀池)进行沉淀浓缩,经两级沉淀池进行沉淀浓缩后的高浓度泥浆通过沉淀池排浆底阀排放至污泥干化车间进行固液分离。
(6)二级沉淀(二级浓缩)车间由3座10m×10m×3 m(长×宽×高)的竖流式沉淀池组成,沉淀池的设计处理能力为1000m3/h。经一级回收处理后的废水自流进二级沉淀池,二级沉淀池为竖流式沉淀池,设计沉淀粒径≥0.05mm的污泥。
(7)三级沉淀池为斜管沉淀池,尺寸规格为22m×5.5m(长×宽),设计处理能力为800m3/h。经二级沉淀池处理后的水体自流进三级沉淀池的进水间,处理后的清洁水自设置在沉淀池上的集水槽收集流入清水池,进行回收利用。斜管沉淀池下部废水进入污泥干化车间。
(8)清水池设计容量1200m3,并同时设置清水池加压泵站;清水池加压泵房采用1用1备的设备配置方式,配置流量约400m3的加压泵2台。进入清水池的水,通过加压泵抽到一筛车间进行回收再利用。
(9)污泥干化车间设置1台GP96-8型圆盘真空过滤机及1台KWL-800型的卧螺式离心脱泥机,用于经过两级沉淀浓缩的、富含石粉及泥浆的废水脱泥。脱水后含水率≤30%的石粉及泥浆经螺旋输送机或自落入污泥堆存平台,污泥堆存平台设置在高程EL374m,污泥采用挖掘机或装载机装车、自卸汽车运至弃渣场堆存。污水则运用管道自流到斜管池浓缩进行循环处理(水处理系统主要设备清单见表1)。
3.2.1.2水处理系统实施情况。
(1)沙沱水电站人工砂石加工系统工程于2007年4月投产,通过两个月的试运行,发现废水处理回收系统运行效果较差,主要的问题是废水回收率达不到设计要求,分别表现一级回收率低、两级浓缩池沉淀效果差、进入三级沉淀池中的污泥量大,使三级沉淀池在运行中常出现堵管,淤积在沉淀池底部的污泥无法抽排到污泥干化车间进行干化。
(2)2008年,项目部多次利用砂石骨料生产间隙对水处理系统进行整改,先后增加了盘式真空过滤机、泥浆净化装置、卧式离心脱泥机等设备,整改后效果显著,达到了设计整改方案要求。整改后,废水处理系统实际运行的几个技术指标如下:
A.生产用水循环回收利用率:达到85%以上,实际水处理能力达到1100m3/h;可以连续循环处理达12小时,间隔2小时后可继续回收处理。
B.实现零污染排放目标:处理后的排放水悬浮物浓度低于200mg/L。沉淀的泥和细砂(石粉)配合圆盘式真空过滤机、卧式离心脱泥机进行固液分离处理后,能实现零污染排放。
C.细砂回收效果好:回收砂的细度模数在2.2~2.3之间,提高了成品砂的产量和质量,同时对细度模数和石粉含量都有较大的改善。
D.取得良好的经济和社会效益:经统计,系统投产至2012年3月,共计生产成品砂石骨料554.42万吨,同期共计补充用水193.27万m3, 生产单位砂石骨料平均耗水量为0.35 m3/t,远低于国内制砂行业平均耗用水量,不但节约了生产运行成本,也创造了较好的环保和社会效益。
3.2.2砂石加工系统防尘情况。
3.2.2.1砂石加工系统防尘设计。
根据石料开采场和系统车间布置情况,砂石加工系统在建设时,对防尘做了如下设计:
3.2.2.1.1料场防尘:主要控制毛料开采钻爆及运输车辆的扬尘,钻机穿孔时不允许干法作业,配备洒水车对石料运输道路洒水降尘。
3.2.2.1.2粗碎车间防尘。
粗碎车间加工设备为三台NP1313反击式破碎机,生产过程中会出现大量粉尘,特别是在开机时粉尘最大,主要采取以下几种措施降低粉尘:(1)从料源上控制石料,禁止将含泥量较重的石料进破碎机下料口;(2)自卸车卸料前,对毛料喷水,以减少卸料时的扬尘;(3)在三个破碎机下料口处安装喷淋水装置,以减少在生产过程中的扬尘;(4)在运输胶带机下安装喷淋水管进行冲洗,减少胶带机运输过程中的扬尘;(5)为减少粉尘对周围环境的影响,在车间周围大量植树种草,以改善周围环境。
3.2.2.1.3成品加工及堆存车间防尘。
成品加工及堆存车间是指半成品料仓以下所有加工车间及成品料堆仓,包括一筛车间、中碎车间 、二筛车间、三筛车间、制砂车间、成品料仓等,车间布置集中,生产加工设备众多,主要扬尘点为中碎车间和制砂车间。根据车间布置情况,为降低粉尘,主要采取以下措施:(1)采用先进的半干式制砂工艺技术,灵活控制源料含水量,使料流在整个输送过程中处于最佳含水状态,可有效减少骨料在加工和运输过程中的扬尘;(2)安装气箱脉冲袋式除尘器、远射程风送式喷雾机等除尘、降尘设备;(3)在主要破碎设备上和各条胶带机上安装喷淋水装置以减少扬尘;(4)采用聚氨酯筛网替代钢丝筛网,能大幅减少扬尘;(5)将系统道路和车间地坪硬化,对其他裸露地块进行绿化,并及时洒水清扫,减少地面扬尘;(6)在车间内和周边大量植树种草,减少和降低空气中的尘埃,并定期对树木喷水洗尘。
3.2.2.2砂石加工系统防尘效果情况。
砂石加工系统投产后,系统生产时的扬尘得到有效控制,周边村民就粉尘问题未向承包人、业主和地方环保部门提出任何投诉。
3.2.3砂石加工系统噪音污染防治情况。
根据施工承包合同的要求,砂石加工系统生产车间和作业场所的噪音标准为85DB(A)。经现场多次施测,毛料场开采作业时的噪音瞬间最大值为72 DB(A),满足合同和标准要求,而系统加工时的噪音较大,经施测,中碎车间的噪音瞬间最大值达到了93 DB(A)。经分析,系统生产时的最大噪音主要筛分设备加工时和料流冲击铁件时产生的,针对此情况,承包人通过技术革新,发明了节能降噪砂石骨料输送梭槽,用聚氨脂筛网替代了钢丝筛网等手段,大幅度降低了系统生产时的噪音,后来经过现场施测,砂石系统厂界环境噪声排放均达到《工业企业厂界环境噪声标准(GB12348-2008)》的规定的标准。其中,节能降噪砂石骨料输送梭槽发明取得了国家实用新型发明专利证书(证书号1681528)。
4. 结束语
在建设项目的环境影响中,与工业项目相比,水利水电工程的环境影响具有明显的特征,首先是环境影响的空间范围大,通常包括库区及坝下几公里、几十公里甚至数百公里的河段,以及渣场、料场、施工道路和移民安置区等;其次,主要的环境影响是生态环境和水环境的影响;第三,运行期不产生污染物,但“淹没、阻隔和径流调节”作用对环境的影响深远且不可逆转;第四,因工程任务不同和建设地点不同,环境影响的程度和范围差异较大,水利工程特别是引调水工程比水电工程影响更为复杂。从20世纪60年代开始,我国就已经认识到水利水电工程建设将对环境造成不可逆转的不利影响,并在重要水利工程如葛州坝工程和三峡工程立项论证过程中,较为深入地研究了工程建设对水环境、陆生生态、水生态和移民等多方面的影响,并较为系统地提出了相应的对策措施。但相对而言2000年以前一般水利水电工程的环境保护措施主要集中在施工期环境保护上,且投资相对较小,约占工程总投资的0.3%左右。随着我国经济社会的快速发展,水利水电工程的环境与生态保护越来越受到重视,进入21世纪以来,特别是环评函〔2006〕4号实行以来,水利水电工程环境保护事业有了长足进步,环境影响报告书更加关注工程运行期生态环境的长期影响。充分注意到筑坝河流脱水断流问题、高坝大库低温水下泄问题和洄游鱼类通道被阻隔问题。目前水利水电工程在常规的施工期“三废”处理和防治措施基础上,普遍增加了运行期环境保护措施,通过坝下埋管或发电小机组布置了最小生态基流泄放设施;对于水温稳定分层型水库,底层取泄水产生低温水影响的高坝均采取分层取水;对于影响鱼类洄游的闸、坝工程,有条件的均布置鱼道,并建设鱼类增殖放流站;对于在水库、河道引水工程的取水口均布置拦鱼设施;对于不适宜建设鱼道的水库、水电站亦在研究建设人工捕捞过坝、升鱼机等措施。近年完工的项目如广西长洲水电站、浙江曹娥江大闸工程均建设了鱼道,吉林老龙口枢纽、新疆恰甫其海枢纽等建设了鱼类增殖站。目前,最小生态基流泄放措施、鱼道、增殖放流站、水库分层取水等设施已经成为水利水电工程环境保护措施的标准配置。目前在工程的环境保护措施落实方面,总体特征表现为,国家立项的大型项目好于地方立项的中小型项目;发达地区的项目好于欠发达地区;水电项目好于水利项目。其中水利项目中落实较差的主要原因之一是环保投资不足。为适应环境保护的发展和更好的落实环境保护措施,水利部《水利工程设计概(估)算编制规定》(水总〔2002〕116号)规定,环境保护工程投资作为工程总投资的组成部分,从主体工程投资中分离出来单独编制,并配套了《水利水电工程环境保护投资概估算编制规程》(SL359-2006)。其后又出台《水利水电工程环境保护设计规范》(SL492-2011)。这些规程和规范的实施为环境保护措施设计、投资编制提供了基础性依据。
2环保措施落实过程存在的资金保障问题及其原因分析
水利和水电工程立项审批程序不完全一致,一般来说水利项目立项实行审批制,水电项目实行核准制,水利项目审查环节相对更多一些。本节以国家审查的大型水利项目为例重点讨论环境保护措施落实过程的资金保障机制。尽管水利部门从法律法规、政策、标准等方面,为环境保护措施设计与实施建立了较完善的基本保障体系。但是,较突出的问题是环境保护投资难以得到完全保障,其主要原因如下。
2.1技术因素对环境保护投资估算的影响
2.1.1工程设计深度不够项目建议书、可行性研究和初步设计各阶段环境保护设计深度均要求与主体工程设计深度一致,但一般设计深度与要求有一定差距,表现在项目建议书、可行性研究阶段和初步设计阶段深浅不一。
(1)项目建议书阶段。项目建议书阶段设计深度不够主要表现为,这一阶段仅编制环境影响篇章,没有独立的环境影响报告书,不开展环境现状的实际调查。因此,环境影响篇章中环境保护目标不明确、环境保护措施针对性差,甚至漏项。在这一阶段,设计人员往往类比其它工程或按工程总投资比例计列环保投资。现状情况是项目建议书阶段的投资一般偏少,“包不住”可行研究阶段的环保投资。解决这一问题的途径是,制定相应的技术规范,提高本阶段的设计水平;在项目建议书阶段开展环境现状调查,基本明确环境保护目标;根据环境保护目标初拟环境保护措施。
(2)可行性研究阶段。可行性研究阶段编制环境影响报告书,基本满足可行性研究阶段深度要求,但环境影响评价人员不掌握投资估算的编制方法,也不能正确估算环保投资。因此环境影响评价人员采用较多的方法也是照搬其他环境影响评价文件中的环保投资,这样即便环保措施合适,投资不一定合理,同样会在审查或评估时被取消或大幅核减。
(3)初步设计阶段。本阶段环保工程选址大部分落实不了,无法进行工程布置,设计方案空泛。初步设计阶段环保设计仍停留在可研阶段深度,致使工程量和投资与实际情况相差较大。概算投资以照搬可行性研究阶段估算投资的情况较多,这就不能将可研阶段漏计的投资找补回来,也就失去了在初步设计阶段进一步落实环保投资的作用。工程设计深度不够,导致环境保护措施空泛,投资误差大。设计深度不够的问题直接影响环境保护投资概估算的准确性,进而影响到环境保护措施的落实。
2.1.2环境保护投资概估算编制体系不完善
水利水电工程环境保护投资概估算编制的依据是《水利水电工程环境保护投资概估算编制规程》(SL359-2006),规程划分的环境保护费用包括工程措施费、非工程措施费、独立费用、预备费、建设期融资利息,但是没有相应的概算定额,使得投资编制人员仍然不能很好地应用这一规程。此外,无论是水利水电设计院的环境保护设计人员,还是环境影响报告书编制单位的专业人员,大部分人缺乏概预算方面的专门知识,不熟悉投资概估算的编制方法。也正由于这两方面的原因环境保护投资估算过程中常常采用类比方法,类比其他工程的环境保护措施,进而得到相应的环保投资概估算。但是水利水电工程的环境影响具有因工程建设位置不同,环境影响也不同的特点,类比的环保措施和投资往往与实际存在较大差异。另外,还有一种常用的方法是,按主体工程总投资的比例估算环境保护投资,这在一定程度上属于“拍脑袋”性质,更加不切合实际。由于环保投资编制中存在的这些技术问题,在工程管理部门评估及批复时,很容易误导评估及批复人员,认为措施必要性不大,或投资不合理而被大幅度削减或砍掉,进而导致环境保护措施无法完全落实。另外,过鱼设施和分层取水的投资通常列入主体工程投资中容易被忽视而不利于落实。
2.2管理部门审批对环境保护投资的影响
根据我国的管理体制,水利部门承担环境保护措施的设计、管理与审查工作;环保部负责环境影响评价文件的批复和环境保护设施的监督管理;而发改委负责环境保护措施设计评估与投资的批复。这种管理体制意味着经水利管理部门审查认定的环境保护措施和投资,包括可行性研究阶段环境保护行政主管部门批复的环境保护措施,都要经过发改委的批复。在三部门的审查中,不同的审查部门聘请不同的专家,不同专家对环境保护措施的认识不完全相同,以可行性研究阶段的审查为例,有的工程在水利部门预审后,环保部审查时认为采取的环境保护措施还不够,而发改委审查时又认为不必要。表2列出了近年来不同部门审查的部分工程环境保护措施和投资变化情况,由表2可以看出不同部门审查对环境保护投资有一定的影响,投资的变化反映了不同部门管理职责的差异。这种不同部门审查影响环保投资的现象是由我国管理体制所决定,也是必然和客观存在的。
3环保措施落实的保障机制
3.1制定完善的标准体系,加强环保投资编制人员的培训
水利部于2007年2月了《水利水电工程环境保护投资概估算编制规程》(SL359),2011年1月了《水利水电工程环境保护设计规范》(SL492),《水利水电工程项目建议书编制规程》、《水利水电工程可行性研究报告编制规程》和《水利水电工程初步设计报告编制规程》经修订后也即将。但还需要制定相应的概算定额,尽快完善概估算编制体系,将SL359规程纳入概预算范畴,首先让各部门都认同该规定。三阶段编制规程是规范各阶段设计深度的标准,建议尽快实施。同时要加强环保投资编制人员的培训,使得专业人员了解和掌握这些标准和规范。针对目前环境保护设计深度普遍达不到相应阶段的技术要求,重点培训环保设计人员在项目建议书、可行性研究和初步设计三阶段的环境保护部分内容和深度。通过培训让工程设计人员提高环保意识,了解项目建议书阶段环境影响篇章重要性,明确环境保护目标和开展环境现状调查的必要性。对于从事水利水电工程环境影响评价人员和环保设计人员,还应宣贯水利水电工程设计规程规范主要内容和水利水电工程环境保护投资概估算编制,重点培训环保投资项目划分、费用组成、基础单价和工程单价及独立费用编制方法等。鉴于部分从事水利水电工程环境影响评价人员不属于水利水电行业,环境保护投资编制的培训可委托水利工程环境专业委员会组织实施。要提高设计质量,水利工程设计单位还需加强环境保护设计质量管理,严格按照各设计阶段的深度进行设计,准确计算工程量和投资,为环境保护措施与投资批复提供依据。
3.2过鱼与分层取水设施投资
从主体工程中分离投资较大的鱼道及分层取水设施从主体工程投资中分离出来,列为环保投资,有利于其投资的批复。首先,鱼道及分层取水设施作为环境保护措施按规定其投资应该纳入环保投资,这样做也可提升环境保护的重视度;其次,对于主体工程而言,鱼道及分层取水设施为小规模措施,隐藏在庞大的主体工程中,在进行投资审查时,容易被忽视而被砍去。
3.3各部门之间加强沟通,保障措施的落实
鉴于目前水利工程的环境保护多部门分管制度,水利部、环保部、发改委在加强本部门的职责外,需要建立沟通机制,相互信任,共同促进环境保护措施的实施。发改委在评估与批复过程中充分吸纳水利与环保部门的意见,保障环境保护措施与投资的批复和落实,使水利水电工程以最小的环境和生态代价而健康发展。
4结论
通过以上分析,可以得到以下几点认识:
(1)在提倡环境保护、生态文明,人与自然和谐的新形势下,建设鱼道、鱼类增殖放流站,分层取水等环保措施,已成为闸、坝等拦河水利水电工程环境保护的必备措施。
(2)在技术上,相关部门需尽快制定水利水电环境保护投资概算定额,完善概估算编制技术标准体系;尽快三阶段编制规程。加强已有规程规范的宣传,系统开展环境保护人员环保设计与概估算编制的技术培训。环保投资概估算应有理、有据、翔实可信,经得住各部门的审查。
关键词:水利水电工程;生态环境;影响对策
关于地球的自然生态环境,曾经有无数的环境研究者人工创造出一片模拟的地球环境生态系统,他们期望能够从其中得到令大家都满意的答案。模拟的地球生态环境系统,纵然有了人类认为的所有的必须物质,例如:光、水、绿色植物等,还是不堪一击。可见,生态环境系统的复杂性、脆弱性。对此,我们更加要好好地保护地球自然的生态环境系统,努力地将各种生活垃圾破坏降至环境自净化的能力之下。
1 生态环境的介绍
1.1 生态环境的定义
当年的科学技术还不很发达的时候,人们很期待工业化的社会,很向往那种全自动化的社会。对此,当人类热衷于工业技术的开发时,却忽略了周边环境的保护。以至于出现了很多因自然报复而造成惨剧的现象。当人类的破坏越来越严重的时候,达到自然所能够忍耐的极限时,人类所受到的伤害也越大。对此,人们开始关注于自身环境的保护,开始期望建立一个和谐的生活环境。“生态”这一概念也就被随之提出。生态指的就是地球上的有机体能够和自然和谐相处,共同分享地球的一切。生态的概念随着不同的国家民族文化,理解有些偏差。但是总体来说,人们的美好愿望都是一样的,都是希望人类社会能够和谐地进步、发展。
1.2 生态环境的作用
生态环境的功用,身处其境的人们都感受到。对于如今的一些人来说,年岁将他们变老、变丑,但是他们也感受到了,我们人类自己将自身的环境变脏、变臭。当他们感叹在河水中嬉戏、吵闹的日子不再时,也在无奈清幽见底地河水也不再了。2013年闹的纷纷攘攘的雾霾天气,着实让大家吃了不少环境的亏。一些发达国家很早以前就制定了相关的环境保护法,以阻挡环境恶化的进程。生活的许多垃圾,许多废物,需要大家的共同的努力才可以将其清理干净。
1.3 水利水电工程对生态环境的影响
1.3.1 国内研究现状
要说我们国内的研究现象之前,不得不提下,我们国家研究环境的背景环境是怎么样的。对于那些生活于大城市中的人们来说,沙尘暴、四季温差、雾霾、酸雨等天气原因已经告诉了他们现今的生活环境现状。中国的母亲河黄河的水土流失现象,还是在不断地日益加重。对于这些环境受到污染、破坏很重的区域,如果没有我们人工的干涉,是很难让其得到恢复的。黄河区域的水土流失的严重性会影响到生活其中的水生生物、陆地生物的生活的。建设一个合理的水利水电工程,调节当地的环境系统,还大家一个健康的生态环境。
1.3.2 国外研究现状
世界是一个很大、很大的国家。中国以外的世界,还存在着许多不知道的奇迹。国外的人们对于环境的关注一点也不亚于中国人民。而且国外一些国家的水利水电工程环境保护法、生态环境的评价标准比我们更细、更精准。特别是在现今的卫星技术发达,我们很容易从卫星所提供的数据中,了解更全面的地球环境信息。并且已经是有很多的学者将自己的一生都投入到了环境的研究工作中。在现今的环境分支中,还存在着一种景观环境学,新生的环境学科也没有降低对于保护标准。利用现今发达技术所建造的水利水电工程将会考虑到陆生、水生生物的生长,不再单单地局限于植物、动物。
2 水利水电工程环境的保护
既然要想保护好水电工程的环境,那么就得知道其环境破坏因子存在于哪些方面。水利水电工程兴修之后,毫无疑问地是,下游的河水流量将会大大地减少,这些河水流量的减少,会不会影响下游生物的生存?我国现在的地震灾害也不容忽视。我国现在的地震灾害诱因中,其中有一项就是水库地震。水库地震的发生,也许会发生文物、生命、名胜古迹的破坏。对此,我们需要格外的关注水利水电工程建设中,建成后的环境变化。
2.1 水利水电工程所牵扯的环境因素
一个水利工程兴修之后,可能会影响到周边居民的居住问题。例如我们的三峡水利工程兴修时,就严重影响到周边居民的生活起居。另外,还有可能因为水库蓄水
者防水等潮水影响,而导致河水周边的生物活动情况。因为水库蓄水而导致的环境因素可能会有:导致一些区域的河水稀释能力下降,进而富营养化;导致水温发生变化,也许会影响下游农作物的生长,另外因为蓄水而带来的水位差,也会使得土地盐碱化。因为水库放水而带来的环境影响有:可能会导致水库末端出现淤泥,对下游的河道冲刷力道过大。而且水利水电工程在进行施工的过程中,也需要进行全面的环境监理工作。环境监理的内容包括:地表、地下水资源保护;施工区生活供水灭菌消毒的监测与检查;生活污水和生产废水的处理,排污口及水质监测; 粉尘及有毒、有害气体的控制和大气监测; 噪声污染控制和监测;固体废弃物的处理; 水土流失的防治与植被恢复;人群健康保护;文物保护;环保设施的建设。
2.2 制定可靠的水利水电环境因素评价系统
要正确地对水利水电工程作出环境影响评价,必须首先弄清环境影响评价的范围,明确工程性质、规模及地理位置等,考虑的范围不仅仅局限于本工程直接影响的区域,还要包括一定范围的邻近地区,甚至全流域。不同的工程性质,由于工程目的、作用及所处的地理位置、环境条件不同,对环境影响的主要方面是千差万别的,因此,在选择环境影响评价参数之前,必须在弄清全部工程设计的同时,要对环境现状作全面调查,摸清家底,从而选择主要评价参数,一般应从自然环境、社会环境、生态环境等诸方面综合考虑。通过分析计算,明确工程对环境参数的有利影响和不利影响及其影响程度,并分析不同设计方案间存在的环境问题的区别,从而提出选择方案建议。
2.3 加强后期的水利工程环境保护措施
为对在水利水电工程环境影响评价和环保设计中提出的对策措施的作用与效果做出评价,同时对工程有利影响进行评估,有必要在工程运行若干年后,对工程进行环境影响评估。加强水利水电工程环境影响后评价工作,对于有条件的工程,将其作为工程竣工验收的一部分同时验收,对条件尚不成熟的工程,可在工程总投资中扣出部分资金,用于环境影响后评价,这样既可复核工程环境评价的正确性、客观性,又能为以后的环境评价积累经验,有利于水利水电环境影响评价工作向纵深方向发展。在进行回顾评价时,应根据环境影响评价结论,对工程建设后的环境状况进行调查。在此基础上,对工程建设前后出现的主要环境问题进行分析,特别是在环境影响报告书中提出的对不利影响的对策措施。
3 结束语
如今的大坝似乎已经成为了人类与水进行交流的一种不能缺少的工具。水利水电工程具有很强的社会公益性,它的出现最为主要的目标还是为人类服务的。水利水电工程在施工过程中会使用到的各种垃圾、以及对于自然环境的改造都会造成环境的一定破坏。关于水利水电工程的环境影响因素还有很多需要考究的地方。究竟要利用什么方案来进行修整,来进行保护,还是需要下一场很大的功夫的。
参考文献
[1]王博为,郭培源.三峡库区资源环境决策支持系统应用研究[j].北京工商大学学报(自然科学版),2009,27(5):47-53.
关键词:电力生产的主要形式 电力系统自动化
爱迪生发明了电灯,自此之后,电力已经成为人们生活中不可或缺的一部分了,偶尔的停电也会让我们生活变得不知所措,电已经与我们的生活密不可分了。现如今,电力技术不断发展,生产形式越来越多样化,自动化技术也已经出现,并在不断完善,生活、工业用电都变得越来越方便,随之也就越来越重要。电力系统是一个非常复杂的大系统,电力系统自动化能够保证供电的电能质量,也可以使系统运行更加安全可靠,经济效益不断提高,管理效能更加优化。
一、电力生产的主要形式
电力生产形式有很多种,我们最常见的方式有火力发电、风力发电、水力发电和核能发电,接下来详细介绍一下这些方式。
1、火力发电
火力发电就是利用煤、石油、天然气等燃料燃烧时所产生的热能,通过发电装置转化成电力。火力发电站的主要设备包括:燃料供给系统(以锅炉为核心)、给水系统、蒸汽系统(给水加热器、凝汽器和管道以及水冷壁)、冷却系统和电气系统(汽轮发电机和主变压器)等等[1]。火力发电的优点是燃料比较丰富,容易获取,所以现在仍然是主要的发电方式。但是,面对新能源的冲击,火力发电也确实受到了很大的影响。
我们都知道,火力发电有很大弊端,首先煤炭、石油和天然气的燃烧会排放大量的二氧化硫等酸性气体,造成空气污染,导致一系列的环境问题。煤炭的燃烧与堆放会造成粉尘污染,对环境造成极大影响,影响人们生活。同时也会造成非常严重的资源消耗,因为在火力发电环节中,冷却主要用的是水,因此不仅会消耗大量燃料,也会消耗很大的水资源。
对于出现的问题,我们要想办法解决,可以采用新技术来提高发电的效率,减少资源的浪费,同时也可以对燃料脱硫除尘,也可以建立一个循环系统,将燃烧中产生的废气废水等回收利用,在冷却方面也可以把汽轮机改为空气冷却。
表一 近年来火电发电的能源消耗[2]
表二 火电机组供电煤耗统计机组容量
2、风力发电
风能是一种清洁的可再生能源,因此风力发电是一种环保清洁的发电方式,风能发电主要通过风车来实现,风力发电机组主要包括三部分,风轮、发电机和铁塔[3]。它的原理是利用风力让风车叶片转动,在使用增速机将旋转的速度加快,来使发电机发电。风能发电机主要的优点就是清洁和可再生,它的弊端是风量不稳定,因此需要把电能转化为化学能,然后在转化成电能,来保持稳定使用。
3、水力发电
水力发电是利用河流、湖泊等位于高出且有位能的水流流至低处,然后将位能转化为水轮机的动能,然后推动发电机产生电能。它也是一种清洁可再生能源,水力发电分为不同的种类,有堤坝式水电厂、引水式水电厂、混合式水电厂、潮汐水电厂和抽水蓄能电厂等等[4]。水力发电是水资源综合开发、治理、利用系统的一个重要组成部分,是应该要大力推广的。但是,它有地理限制,必须要有位能的河流或湖泊。
4、核能发电
核能发电是利用核反应堆核裂变所产生的热能进行发电的方式。核能发电是一种新技术,也是实现低碳发电的一种重要方式[5],而且核能在地球上的储量也比较大,而且核能发电成本较低。核电站不会造成空气污染,但是,核电站一旦泄露,它里边的放射性物质将会对周围环境造成很大辐射,例如,前几年发生的福岛核电站的泄漏事件。
二、电力生产的自动化技术
电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护,系统生产的自动调度,网络信息的自动传输和企业的自动化经济管理。它的主要目标是保证供电的电能质量,也可以保证系统安全可靠地运行,提高经济效益。
上面所介绍的各种电力生产形式都可以采用自动化技术,建立自己的自动化发电厂,这个就是按照电能的生产分配过程划分的,电力系统自动化包括电网调度自动化、火力、水力发电站综合自动化和电力系统信息自动传输系统等等,并形成分层分次的自动化系统。分为三层、最低层次、中间层次和最高层次。最高层次由总调度中心构成,中间层次由省调度中心、枢纽变电站和直属电厂,最低层次由区域调度中心、区域变电站和区域性电厂[6]。
自动化技术最离不开的就是计算机,通过设定计算机程序,对这些程序进行编程处理,他的管理都通过计算机来实现。
三、结语
电在我们的生活中起着至关重要的作用,在工业生产中,也是不可缺少的,电力自动化技术也是一个重要的系统,对于电力生产的效率提高有着很重要的作用,对于保障电力生产安全也有着至关重要的作用。
参考文献
[1]余良甫 电力自动化系统现代通信技术研究 哈尔滨工程大学硕士学位论文
[2]盛寿麟 电力系统远程监控原理 中国电力出版社 1998
[3]辛耀中 电力系统数据通信协议体系 电力系统自动化 1999.01
[4]谭文恕 电力系统无缝通信系统体系 电力自动化设备 2001.11