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关键词:光皮树;生物学特性;战略意义;种植管理
于都县位于江西省南部,赣州市东部,贡水中游,东经°′~°.′,北纬°.′~°.′。据~年年资料统计,于都县年均气温.℃,最高气温℃,最低气温-.℃,年均降水量 .mm,年均日照 .h,全年日照百分率%,霜日数.d,平均相对湿度%。全县土地总面积.万hm,其中林业用地面积.万hm,平均海拔.m。赣龙铁路、赣瑞高速以及、国道穿境而过,交通十分便利。雨量充沛、光照充足、气候温和、四季分明、无霜期长,自然条件十分适宜光皮树生长。光皮树较易受霜冻灾害影响,据以上资料可知,于都县霜冻灾害对光皮树种植影响不大,月展叶期需根据气候预测稍作防范。
光皮树生物学特性
光皮树(Cornus wisoniana),山茱萸科??木属,别名光皮??木、斑皮抽水树,为高产木本、多用途油料树种,集中分布于长江流域至西南各地的石灰岩区,以湖南、江西、湖北等省最多(据湖南、江西、广东、广西的不完全统计,石灰岩山地总面积有 万hm,按%面积栽植光皮树,可年产光皮树油 万t),垂直分布在海拔 m以下。喜深厚、排水良好、肥沃而湿润的土壤,深根性,萌芽力强,喜光,耐寒(一般可忍受-~-℃低温),耐旱,在酸性土(pH值.~.之间)及石灰岩土生长良好(微盐、碱性的砂壤土和富含石灰质的粘土中均能正常生长),抗病虫害能力强。花果长在以二年生长枝为基础的一年生枝条顶端。因此,在采果和修剪时注意保护好没有结果的长枝,即第年的结果枝,能提高产量。一年生育周期中,一般月芽萌动,月为展叶期,月下旬至月中旬为开花期,果实月开始成熟,月为成熟盛期,月上旬至翌年月为落叶期。
在~℃条件下,个月可出苗。播种后d左右开始发芽出土。光皮树当年播种苗高可达.~.m,二年生高.~.m,.~.m时开始分枝,栽后~年开始结果(嫁接苗一般~年始果,树体矮化,结果早产量高),年左右进入盛果期,盛果期后,高、粗生长明显下降,结果期年以上,寿命可超过年以上。果实千粒重大于g,其果实(带果皮)含油率%~%,盛果期平均每株产果kg以上(肥沃地平均每株产果kg以上),平均每株产油kg以上(高者可达kg)。
种植光皮树的战略意义
光皮树是重要的生物质能源树种。研究表明,以光皮树油为原料生产的生物柴油可替代#石化柴油,具有性能稳定、品质优良、清洁环保的特点。于都县宽田乡、黄麟乡等乡镇现有集中连片分布光皮树万株,面积近.hm,是全省乃至全国光皮树资源最多、天然分布最集中的区域,为此,于都县被列为国家“林油一体化”生物柴油原料林建设示范基地县,中石油集团公司年已在于都县首期实施.hm,因此,在于都县发展光皮树产业适得其时。大力发展光皮树产业,对调整全县农业产业结构、促进农民脱贫致富、改善全县生态环境、推动县域经济可持续发展将起到积极的作用。
光皮树的主要用途有:一是生产生物柴油。以光皮树油为原料生产的生物柴油与#石化柴油燃烧性能相似,是一种安全、洁净的生物质燃料油。二是生产食用油。光皮树的果肉及种子富含油脂,可供食用及药用,是主要的木本油料树种。三是用作木材。光皮树木材细致均匀,纹理直,坚硬,易干燥,车旋性能好,可供建筑、雕刻和制作家具、农具、胶合板等用。四是酿蜜。光皮树还是良好的蜜源植物,花可供蜜蜂采蜜。五是用作园林观赏。光皮树树姿优美、树冠舒展、干直挺秀、树皮斑斓、叶茂荫浓,初夏满树银花,是理想的行道树、庭荫树。六是用作肥料。榨油后得到的油饼是良好的生物肥料或饲料,可以帮助农民发展畜牧水产业,促进农林牧副业全面发展。
光皮树种植与管理
.林地准备
选择向阳的房前屋后、渠道旁边、溪河两岸、田头地尾、山窝山脚和平原岗地土层深厚、质地疏松、肥沃湿润、排水良好、pH值在.~.之间的土壤栽植。采用大穴整地,穴距m×m,挖穴 个/hm,要求穴大小cm见方,穴深cm。每穴施入厩肥或土杂肥kg、稻草kg、火烧土或草木灰kg、石灰.kg、钙镁磷肥.kg,分层施入并回填表土充分拌匀踩实,覆盖松土c
m高,待其陷实才可栽植。
.起苗种植
早春苗木萌动前,选择阴天或小雨起苗种植,起苗后要防止风吹日晒,并要做到随起随运随栽,每穴栽株,要做到苗根舒展,苗干端正,栽深适度,松土培蔸,如土壤干燥,要浇定根水。
.抚育管理
..中耕除草。栽植当年要松土除草、排除积水、浇水抗旱、盖草保墒;第年要结合中耕除草逐年扩大穴盘,并垦复树盘。
..施用肥料。幼树要结合中耕除草,每年夏秋各施肥次,每株施过磷酸钙和尿素各g,或施入粪尿适量。结实树春季施磷钾肥,夏季施绿肥、石灰,冬季在树冠投影外沿沟施厩肥或土杂肥。
..整形修剪。光皮树萌芽力强,必须及时修剪,以提高通风透光和结实性能,每个主枝留~个侧枝,冬季要剪去徒长枝、纤弱枝、病虫枝、过密枝和枯枝;对于当年采果的枝条可进行重截,以增加第年新枝,即增加第年结果枝从而实现增产的目的。
.虫害防治
关键词: 岩溶;勘察;处理;原则
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)22-0104-020 引言
贵州省处于西南云贵高原,其独有的喀斯特地貌享誉全球,在这个美丽的地方,对于工程来说它给造成的困难可不小,岩溶问题就是一个。岩溶是由石灰岩,泥灰岩等可溶性岩石长期受水的化学溶蚀和机械作用而形成的。基岩内有溶洞存在,在附加荷载或振动作用下,会使地基变形塌陷,对建筑来说是一个不小的隐患。本文结合工程实际,依据工程的地质情况、场地的特征,针对不同的地基基础来采用不同的方法处理该岩溶地基,并做了相应的探讨。
1 地质勘探的任务及目的
勘探的目的是为设计和施工提供工程地质依据。首先要弄清建筑场地和地基施工地区的地层结构、构造特征、岩溶发育情况。然后对已产生的和潜在的岩溶问题的发展趋势及其成因、控制因素进行评价,并提出相应的控制、消除、治理和保护的措施与建议。避免或减少损失,提高设计和施工的质量。
勘探的任务是按照工程建筑所处的不同勘察阶段的要求,正确的反映工程地质条件,查明不良工程地质作用和地质灾害,精心勘察,进行分析,提出资料完整,评价正确的勘察报告。工程地质勘察的具体任务有:①查明建筑场地的工程地质条件,对场地的适宜性和稳定性做出评价。②查明工程范围岩土休的分布、性状和地下水活动条件。③分析、研究工程中存在的岩土工程问题,并做出评价结论。④预测工程施工和运营过程中可能出现的问题,提出防治措施和整治建议。
2 岩溶地区地基处理的主要原则措施
由于岩溶地质的不良特殊性构成的岩溶地基常常会引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等不良情况。因此,如果当地基评价不能满足稳定性的要求时,就需要对地基进行适当的处理了。通常对地基稳定性有影响的岩溶洞隙,应根据它的大小、位置、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析,按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)采取下列处理措施:①对洞口较小的洞隙,宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理;②对洞口较大的洞隙,宜采用梁、板和拱等结构跨越,跨越结构应有可靠的支承面,梁式结构在岩石上支承长度应大于梁高的1.5倍,也可采用浆砌块石等堵塞措施;③对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体,可采用灌浆加固和清爆填塞等措施;④对规模较大的间隙,可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。
3 岩溶地区常用的地基处理方法
3.1 红黏土地基处理 红粘土是碳酸盐岩石经风化残积或坡积形成的粘土,它是颜色有红、黄和褐色。矿物成分主要为高岭石,并含一定量的蒙脱石和石英颗粒等,含水率为10%左右,孔隙比为0.5~0.7,干容重为16~17kN/m3,塑性指数为11~16。但是随隧洞开挖其含水率不断增加,一般为15%~22%,甚至有的洞段土体含水率达到塑限,天然压缩系数a1-2=0.09-0.1 MPa-1,饱和压缩系数a1-2-0.1~0.15 MPa-1,自由膨胀率为5%~20%。从上述物理性质指标判别N2红粘土为低至中偏低压缩性、非膨胀性土。从微观角度来说,红黏土的物理力学性质与一般黏土是不相同的,它具有力学性质好、强度高、中低压缩性等特点,适合做地基的填料,但其高塑性、高含水率、高孔隙比、密度低、压实性差等不良物理性质以及具有胀缩性的水理性特征,使之在用做地基填料时,容易造成土体裂隙发育和强度衰减,使土体的完整性和稳定性下降,严重影响地基的稳定性和正常使用。近年来,越来越多的高等级公路和铁路通过红黏土分布区等不良地段,给路堤的填筑带来许多困难。为了降低建设投资,保护耕地,实践中常利用红黏土作为路基填料,因而研究红黏土地基的处理方法具有重要意义。红黏土地基的处理方法主要有换土法、夯实法和土性改良法等,分述如下。
①垫层置换法。它是通过挖出地基中一定范围内的土后,换以砂、石等材料、并分层夯实,必要时设置通气排水管,以作为基础的持力层的地基处理方法,是传统的浅层处理地基的方法。多使用于土层较薄的地段,对于土层较厚是效果就不明显了。若土层较厚时,则应该将该部分的厚土挖去一些,然后用砂石类的土来填充,要注意的是垫层的宽度应大于地基的宽度。
②强夯法。又称动力固结法,顾名思义是强制的施工方式,一般适用于处理砂土、碎石土、与黏性土等地基。一般用重锤或碾压机械击实或碾压地基。对高饱和度的粉土和黏性土的地基可在夯坑内回填石块和碎石,使地基达到最佳的压密状态。对于膨胀性的地基来说,此法需谨慎,施工前应进行试夯,以便确定符合实际的夯击遍数,因为膨胀性的地基随着施工次数的增多,会使它的膨胀压力增大,这会对整个构筑物产生不利的影响。所以这个“度”得掌握,方法可采用静力触探和旁压仪等原位试验或室内试验来检验。
矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类生产资料和生活资料的重要来源。随着宜昌市矿产资源开发规模的增大,矿山地质灾害问题日渐突出,而采矿和选矿作为矿产资源开发过程中的主要活动对矿山地质灾害产生了多方面的影响。
宜昌市是地质灾害的多发地区之一,地质灾害种类多、分布广、影响大、造成损失严重。矿山地质灾害是地质灾害的一个小分支,是人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。特别是宜昌市七八十年代受“有水快流”思想和粗放型开采影响,导致矿山开采环境不断恶化。近年来,虽规范开采,但随着各种矿产开发利用强度增大,各种矿山地质灾害明显上升,该文研究者结合在宜昌市多年矿山勘查的工作经验,详细介绍了矿山各种地质灾害的类型、产生、危害和防治对策,并提出相应的勘查方法。
1 地质灾害诱发因素
1.1 疏干排水
采矿时对地下水必须进行疏干排水,甚至要深降强排,由此而出现了一系列的地质灾害问题。首先是矿井突水事故不断发生。许多煤矿的上覆和下伏地层为含水丰富的石灰岩,特别是北方石炭二叠纪煤系地层,不仅煤系内部有含水性强的地层,其下伏为巨厚的奥陶纪灰岩。这些矿床随着开采的延伸,地下水经深降强排,产生了巨大的水头差,使煤层受到来自下部灰岩地下水高水压的威胁,在一些构造破碎带和隔水薄层的地段发生突水事故,严重地威胁着矿井和职工生命的安全。
1.2 其他因素
矿山地质灾害诱发因素很多,有些是开采过程中难以避免的,如开采深度的增加,使得地应力相应增大引起冒顶、片帮、脱盘甚至岩爆的严重地压灾害;有的是开采中忽视预防或开采不规范、管理不科学导致的,如采空区不及时充填、废渣废水随意排放、水文地质及构造不了解、巷道偏离、盲目指挥、违章作业、私挖乱采等,非稳定因素积聚到一定限度引发各种灾害;有的矿山片面追求经济利益或为摆脱一时的经营危机,摈弃常规,如采富弃贫、求近避远,结果为后期发展埋下灾害隐患;曾一度泛滥的民采风潮掠夺式的开采活动也对部分国有大中型矿山造成严重干扰和资源、环境破坏。
2 主要地质灾害特征和治理措施
2.1 泥石流
泥石流灾害具有很强的破坏性,但人们并不是被动地去接受泥石流灾害,而是通过科学研究,不断认识其成灾机理和成灾规律,提高预测预报水平,加强防御建设,与泥石流灾害进行斗争。矿山建设对泥石流形成条件的影响主要有以下几个方面:(1)产生并加速松散固体物质的积累,露天开采及坑采剥离废石速度较快,产生大量废土,是泥石流源地的主要形成原因。(2)增大了水体补给量。矿山废石堵沟成湖,蓄积了大量的水体;有时在掘进坑道的过程中,掘开了地下水的主要通道,形成地下水突涌,使水体补给量增大。(3)矿山建设改变了地形条件,增强动力条件。
泥石流的治理措施包括工程措施和生物措施:(1)工程措施的治理目的是减少灾害的发生频度,降低灾害的危害程度。一般是拦挡、排导和支护措施。(2)生物措施:生物措施的治理目的一是治理水土流失;二是吸收有害物质,净化土壤。(3)生物措施和工程措施相结合:金属矿围岩一般为较硬的岩石,开采过程中开采堆积物除了上覆土层和风化岩石外,均为较大块的难风化的块状堆积物,易形成的地质灾害为崩塌、滑坡以及泥石流。
2.2 塌陷
当地下矿层被采出之后,采空区的顶板岩层在自身重力和其上覆岩层的压力作用下,产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部所形成的拉张应力超过该层岩层的抗拉强度极限时,直接顶板首先发生断裂和破碎并相继冒落。接着是上覆岩层相继向下弯曲、移动,进而发生断裂和离层。随着采矿工作面的向前推进,受到采动影响的岩层范围不断扩大。当矿层开采的范围扩大到某一时刻,在地表就会形成一个比采空区大得多的塌陷盆地,从而危及地表的各种建筑物和农田等。对矿山采空区塌陷的治理方案很多,但较常用的方法是充填复垦法。这种方法是利用矿区附近的煤矸石、粉煤灰、露天矿剥离物等可供利用的充填材料充填采空塌陷地复田。这种方法多用于有足够的充填材料且充填材料无污染,可经济有效防护治理的地区,因其既解决了塌陷地复垦问题,又解决了矿山固体废弃物的处理问题,所以经济效益最佳。
2.3 滑坡
滑坡活动受多种因素影响,主要发生在雨季。而软硬相间岩层,由于差异风化,坚硬岩体突出,由结构面切割或重力蠕变,坚硬岩体就会产生崩塌、落石。地质构造发育使完整岩石被分割成割裂体,割裂体在诱发因素下失稳而形成崩场,因此构造越发育,岩体越破碎,越易产生崩塌、落石。人为影响主要是开挖坡脚、改变应力场,使坡体内积存的弹性应变能释放而造成应力重新分布,岩体产生卸荷裂隙,它们多张开且平行于边坡面并使原有裂隙扩展和张开,由其所切割的岩体,可能失稳而形成崩塌滑坡。目前露天煤矿、铁矿、采石场所发生的滑坡,大多数是由于违反开采顺序,乱采滥挖而造成的。为了使露天采掘、剥离作业正常进行,采场边坡岩体应该具有一定的稳定性。当工作台阶采掘到最边界时,便形成最终边坡;当最终边坡角过陡时,稳定性差,易滑坡,危及人员和设备的安全,导致停产闭坑;当其过缓时,会降低采矿经济效益。
抗滑工程是防止山体滑坡的不可缺少的一部分,尤其对于事关生命、财产安全的矿区坡体来说,意义非同寻常。抗滑工程包括抗滑挡墙、加筋挡墙、锚定板挡墙、预应力锚索挡墙、锚杆挡墙。抗滑桩大截面积排式抗滑单桩、抗滑链、钢管桩、承台式抗滑桩、抗洪桩、桩基挡墙、椅式挡墙、排架式抗滑桩、抗滑刚架桩、板桩抗滑桩和锚固桩。土质改良注浆、微型桩。
3 矿山环境地质灾害问题及其勘查方法研究
3.1 地球信息技术综合方法
遥感技术(RS)主要是针对大面积区域宏观解释,可形成不同比例尺所需要的航卫片解译结果。利用航、卫片进行解译,具有直观、真实、准确、实效性强等特点,可大大提高工作效率和质量。GPS具有全天候、全球覆盖和高精度的优良性能,而且其用户设备无源工作,体积小,重量轻,耗电少,使用方便和价格低廉,因此,GPS的应用越来越广泛。在矿山环境野外调查中,可采用GPS定位仪进行矿山环境三维坐标数据的现场采集工作。矿山地质灾害的许多问题都是由多种空间域因子共同作用的结果,而GIS本身又具有强大的空间分析操作功能和多源多因素信息复合叠加技术,因此GIS完全可以实现对矿山环境和灾害问题进行动态模拟与评价的目的。
3.2 水文地质与岩土力学试验方法
水文地质与岩土力学试验类型很多,是矿山地质灾害调查的重要手段之一,许多调查成果的基础数据和资料,均需水文地质与岩土力学试验而获得。在矿山地质灾害调查工作中,水文地质试验主要包括水质测试、淋滤试验、浸泡试验、含水层吸附试验、含水层顶板渗透性试验、采矿引起周围地层渗透性变化试验、矿石及固体废弃物中有毒有害元素测试试验、土壤污染试验、溶质迁移与富集规律试验等;岩土力学试验主要包括室外原位力学试验和室内岩土物理力学性质试验等。
3.3 地球物理勘查方法
高密度电阻率法是以岩土体导电性差异为基础的一类物探方法,该方法一次即可进行多装置数据采集,既可研究深度方向的电性变化,也可研究水平方向的电性变化,通过参数换算取得更多突出的有效异常的比值参数,利于潜在灾害的埋深、范围等的推断解释。它对不太深的采空区、地下水系、岩石风化层等的勘查十分有效。浅层地震法是由人工手段激发地震波,再通过研究地震波在地层中的传播规律,以查明地下地质小构造及获取地层岩性信息的一种物探方法。其中的浅层反射法,不仅能直观地反映地层界面的起伏变化,而且还能探测地下隐伏断层、空洞、陷落柱以及各种异常物体,是滑坡、断裂面、采空区等潜在地质灾害的有效勘查方法之一。
4 矿山地质灾害的预防
愈演愈烈的矿山灾害、大量潜伏的灾害隐患、日渐恶化的矿山环境说明矿山地质灾害的防治必须上升到政府监管的高度。政府主管部门要加大对矿山环境与灾害源的监管与治理力度,防止新的隐患发生。矿山企业要规范开采行为,合理开发矿产资源,处理好短期经济利益和长远发展的关系,将防灾减灾工作始于矿山设计并延续到闭坑之后。注重矿山地质灾害的防治研究,将其列入矿业领域的基础性研究,把矿山灾害、环保、安全生产统一起来。灾害研究要充分依靠科技进步,采用高新技术,研究灾害的发生机制,建立灾害的监测、预报和评估信息系统。
关键词:可再生;能源;枣庄市
Abstract: the application of the renewable energy work, to the region in renewable energy resources detailed assessments, grasps the area of renewable energy resource types, distribution, reserves and other information, is the precondition of the development application work and security, also be the basis of planning. According to the weather, hydrology geology, look, the industrial and agricultural information, according to the research methods of recognition at home and abroad, to look in the territory of the solar energy, geothermal energy, sewage heat energy, shallow coal mine water heat and biomass energy and other renewable energy resources situation assessment.
Keywords: renewable; Energy; look
中图分类号:P754.1文献标识码:A 文章编号:
1 概述
目前,能源紧张及环境污染是困扰世界的难题,寻找可再生、无污染的能源是实现可持续发展的重大课题。可再生能源是指在自然界中可以不断利用、循环再生的一次能源,主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等,对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。另外,矿井水和城市污水水量大、热容量大,冬暖夏凉,可以作为新型的可再生能源用于作热泵的冷热源为建筑供暖与制冷。
但是,可再生能源并非是“取之不竭,用之不尽”的,如果未进行广泛深入的资源分布、储量等调查,就盲目地进行规模应用,可能会导致应用项目得不到足够的冷热源,效率低下,严重的会对自然环境的造成破坏,将可再生能源变成了不可再生能源。因此,对枣庄市范围内可再生能源进行评估具有重要意义。依据相关规范要求与计算方法,利用统计、计算相结合的方法,对枣庄市范围内的太阳能、浅层地能、矿井水热能和污水热能等资源能源储量进行分析评估如下。
2 太阳能资源
2.1太阳能资源概况
太阳能一般是指太阳光的辐射能量,是基础性的自然资源,浅层地能、风能、生物质能等形式的可再生能源,都可归集到太阳能。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。为了按照各地不同条件更好地利用太阳能,20世纪80年代中国的科研人员根据各地接受太阳总辐射量的多少,将全国划分为4类地区:资源丰富区、资源较富区、资源一般区、资源贫乏区。
2.2太阳能资源评估结果
1.枣庄市属我国内陆城市,纬度为中国中纬度地区,全年日照时数达2345h, 年平均太阳总辐射量5233.6 MJ(m2.a),为太阳能资源一般的Ⅲ类地区,接近Ⅱ类太阳能资源较富地区。
2.枣庄市年日照辐射量受气候影响较大,同时还受其它因素影响如空气质量等。根据历年统计枣庄市可日照时数大于6h的天数为208天,其太阳能资源具有较好的利用价值。
3.枣庄市的太阳能资源相对较稳定,长期统计显示只是在季节方面有明显的日照辐射量差异,在太阳能利用方面应考虑太阳能在少数年份不稳定性所产生的问题,对于使用要求严格的地方需要相应的解决措施,如加大蓄热量与贮电量、使用节能设备、预留辅助设施等采用合适方案解决。
2.3太阳能资源的合理利用及建议
枣庄市太阳能利用现状与我国的太阳能利用有相似之处,户式太阳能热水器使用已比较广泛,目前枣庄市城区太阳能热水器普及率达到90%以上。太阳能照明方面也有了良好的开端,目前枣庄市已在部分交通路口设置了太阳能照明和太阳能信号设施,安装庭院灯、草坪灯、指示牌等,与太阳能热水器比较用量要少的多,其利用存在广阔的空间。
3浅层地热能资源
3.1浅层地热能资源概况
浅层地热能是指地表以下一定深度范围内(一般为恒温带至200m埋深),温度低于25℃,在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。本次评估对枣庄地区内浅层地热能赋存的岩土体,进行调查研究、搜集整理相关资料,查明区域内浅层地热能热储条件、分布及特点,对主要岩土体结构类型进行适宜性分类区划。并根据市内已有的浅层地热能利用深度情况,确定岩土体的调查深度为120.0m,采用体积法估算浅层岩土体中的地热容量,通过对浅层地热容量汇总分析,为枣庄市浅层地热能可持续利用及发展规划提供依据。
3.2浅层地热能资源评估结果
枣庄市地理位置处于北温带季风气候区,日照充足,四季分明,年平均气温13.6℃,地下水温度16-17.8℃,多年平均降雨量815.8mm,地下水地热能可利用量为每年6.31×109kw•h,相当于77.46 万吨标准煤的总发热量,地热能储存量十分可观。岩土体全年温度相对比较稳定,波动小,一般为14.5~16.5℃,温度高于当地的平均气温3~5℃。为此,评估区域内采用浅层地热能进行冬天采暖,夏季空调制冷,非常适宜。
3.2.1地表水蕴含热能
地表水资源量一般是指河流、湖泊等地表水体的动态水量,即天然河川径流量。枣庄市地表水属淮河流域,共分布有24条河流,全市地表水资源量10.49亿m3,多年平均降水量在750~950mm之间,补给充足,是山东省降雨量最充沛的地区之一。该区域水温度适中,夏季水温一般不超过30℃,可以作为水源热泵的冷源,较深的河流、湖泊或水库冬季可以作为水源热泵的热源。
3.2.2地下水蕴含热能
枣庄市属于鲁西北平原松散岩类水文地质区冲积洪积平原淡水水文地亚区和鲁中南中低山丘陵碳酸盐岩类为主水文地质区邹城-枣庄单斜断陷水文地质亚区。枣庄市多年平均地下水资源量7.68亿m3(含山前侧渗),山丘区多年平均地下水资源量4.81亿m3,平原区多年平均地下水资源量2.87亿m3。全市大部分区域单位涌水量大于500m3/(d.m),局部富水区域大于1000m3/(d.m),水质条件较好,比较适宜采用水源热泵系统。
3.2.3土壤及岩石中蕴含热能
枣庄市处于山东地台南缘,地层属华北陆台型,地质体条件较好,大部分地区第四系较厚,岩层以石灰岩为主,可钻性较强,成孔工艺简单,成本低,换热情况较好,大部分区域较适宜地埋管(垂直)换热形式。
3.3浅层地热能的合理利用
近几年枣庄市浅层地热能开发利用发展较迅速,先后完成了枣庄监狱、枣庄四十四中学、邹坞镇中学等一大批浅层地热能项目,到目前开发利用和在建的建设项目建筑面积近50万m2。但在浅层地热能开发利用上存在盲目性,缺乏规范性和专项研究,对地下岩土体结构、热储条件缺乏地质技术方面的研究没有形成很好的合理开发利用方案,没有系统的浅层地热能利用的环境评价和经济评价。
4 矿井水资源
4.1矿井水资源概况
矿井水是矿井开采过程中产生的地下涌水。为了保障矿井生产和安全,矿山企业投入大量人力物力将矿井水排出地面,矿井水在开采过程中会受到粉尘和岩尘的污染,是煤矿和其他矿山具有行业特点的废水,这部分废水经过处理后,可作为生产生活和生态用水。
4.2矿井水资源评估结果
1.水量稳定、温度适宜、水温在应用季节相对稳定,能够很好的满足水源热泵的使用要求,用作水源热泵的冷/热源是完全可行的。
2.目前,枣庄市境内煤矿年排放矿井水3040万吨,每天8.33万吨。每天矿井水中赋存的可利用冷量为1.08×106kw•h,可供冷面积为22.5万m2矿井水中赋存的可利用热量为1.75×106 kw•h,冬季可供暖面积27.65万m2。
3.枣庄市煤矿矿井水冬季热能利用总量约为9.0×107kw•h,即每年仅冬季利用就可节约标准煤1.1万吨以上,减少CO2的排放量2.5万吨以上,减少SO2的排放量70吨以上,减少NOx的排放量60吨以上,节能减排效益显著。
4.3矿井水资源的合理利用
为更好地开发利用矿井水资源,国内外均开始采用水源热泵系统开发地热资源,使矿井水循环利用。矿井水水温恒定,受外界环境变化幅度小,作为一种稳定的热源,矿井水的特性可以很好地满足水源热泵系统的稳定、高效运行的需要。矿井水水量稳定,流量大,可使水源热泵机组运行稳定,正常发挥机组的工作性能,有较好的节能效果。
5 城市污水资源
5.1城市污水资源概况
城市污水是排入城镇污水系统的污水的统称,在合流制排水系统中,还包括生产废水和截留的雨水。近年来,城市污水因一年四季温度变化较小、数量稳定,具有冬暖夏凉的温度特征,且赋存的热量较大、易于通过现有的城市污水管道进行收集,而且随着城市规模的扩大而呈逐年递增的趋势,引起了人们的广泛关注。将水源热泵系统技术与城市污水结合起来回收污水中的热能,不仅是城市污水资源净化的新方法,更是改善我国供暖以煤为主的能源消费结构现状的有效途径,同时也为可再生能源的应用和发展拓展了新的空间。
5.2城市污水资源评估结果
1.枣庄市城市污水水量稳定、温度适宜、水温在应用季节相对稳定,能够很好的满足水源热泵的使用要求,用作水源热泵的冷/热源是完全可行的。
2.目前,枣庄市城市污水处理厂处理量按33万吨/天计算,在夏季赋存的可利用冷量为3.27×106kW•h,可供冷面积为68.1万m2。在冬季,每天城市污水中赋存的可利用热量为3.67×106kW•h,可供热面积为57.99万m2。
3. 枣庄市城市污水在整个冬季可提供热能为1.888×108kW•h,即每年冬季利用就可节约标准煤2.3万吨,减少CO2的排放量5万吨以上,减少SO2的排放量200吨以上,减少NOx的排放量150吨以上,节能减排效益显著。
6 生物质能
6.1生物质能概况
生物质能,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一的可再生的碳源。依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
6.2生物质能评估结果
枣庄市可利用的生物质能资源主要为作物秸秆、人畜粪便和城市垃圾和废水等。枣庄市每年秸秆资源实物量约205万吨,充分利用后,可相当于标煤55万吨,可用于发展沼气;人畜粪便量可以供给约60万个沼气池,充分利用后每年可相当于标准煤 12万吨;污水排放总量为每年15000万吨。计算可产生的理论沼气量为4080万m3,折合标煤28560吨。
6.3生物质能利用
一、边坡破坏的主要型式与机理
1、公路下边坡:路基下边坡一般为填土路堤。受力稳定的路堤边坡的破坏,主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷。坡面冲刷主要来自大气降水对边坡的直接冲刷和坡面径流的冲刷,使路基边坡沿坡面流水方向形成冲沟,冲沟不断发展导致路基发生破坏;沿河路堤及修筑在河滩上、滞洪区内的路堤,还要受到洪水的威胁,这种威胁表现为冲毁路堤坡脚导致边坡破坏。
边坡破坏还与路基填料的性质、路基边坡高度、路基压实度有关系。一般地,砂性土边坡较粘性土边坡易于遭受冲刷而破坏,较高的路基边坡较较低的路基边坡更容易遭受坡面流水冲刷,压实度较好的边坡,比压实度较低的边坡耐冲刷。
2、公路上边坡
上边坡是人工开挖的斜坡,其强度应满足稳定边坡的要求,这样的稳定边坡在降雨、融雪、冻胀,及其它形式的风化等作用下,边坡主要破坏形式为冲刷、崩坍等。
冲刷破坏一般发生于较缓的土质边坡,如砂性土边坡、亚粘土边坡、黄土边坡等,在大气降水的作用下,沿坡面径流方向形成许多小冲沟,如不采取任何防护措施,有逐年扩大的趋势;在边坡坡脚,冬季往往发生积雪,造成坡脚湿软,强度降低,上部土体失去支撑,发生破坏;同时,高速行驶的汽车溅起的雨雪水,也冲刷坡脚。总之,土质边坡的坡脚部位,是边坡的最薄弱环节。
边坡的崩坍,一般分为三类:落石型、滑坡型、流动形,有时在一次崩坍中会同时具有这三种形式。
落石型一般指较陡的岩石边坡,易产生落石的岩层必然是节理、层理、或断层影响下裂隙发育,被大小不一的裂面分割成软弱的断块,这些裂面宽而平滑,有方向性。落石和岩石滑动易沿陡的裂面发生。裂隙张开的程度用肉眼不一定就能识别,但能渗水,由于反复冻融,长时间的微小移动,裂缝逐渐扩大,由于降雨,裂缝中充满水,产生侧向静水压力作用,造成崩坍。一般裂隙发育岩体,更易发生落石现象,此外硬岩下卧软弱层时,也会发生这种现象。此类破坏型式必须严格控制,崩坍滚落的岩石极易对行车构成威胁。
滑坡型崩坍,指岩层在外力作用下剪断,沿层间软岩发生顺层滑动,多发生于倾向于路基、层间有软弱夹层的岩体中。另外,当基岩上伏岩屑层、岩堆等松散的堆积物时,堆积物也易沿岩层的层理面、节理面或断层面发生崩坍。
大雨时的崩坍多属于流动型,砂、岩屑、页岩风化土等松散沉积土,多会受水的影响而产生流动型崩坍,流动型崩坍没有明显的剪切滑动面。
很显然,边坡高度大时,以上边坡破坏的类型都较低边坡容易发生。
由上面的分析可知在边坡的防护设计中,既要做好坡面防护设计、排水防水设计、控制好水的问题,又要根据地质条件、岩体性质、岩层产状、边坡高度做好边坡坡面设计。
二、要防护措施
目前河北省内公路主要有以下几种防护措施:
1、植物防护
采用植物防护,就是利用植被对边坡的覆盖作用、植物根系对边坡的加固作用,保护路基边坡免受大气降水与地表径流的冲刷。
采用植物防护,增加植被面积,减少地表径流,可从根本上减少路基的水土流失。植物覆盖对于地表径流和水土冲刷有极大的减缓作用。枝叶繁茂的树冠能够截留一部分降水量,庞大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分,还可稳定地表土层。而没有植被覆盖的地方,降水量全部落在地表面,形成径流,造成水土侵蚀和冲刷。植被的根系能与土层密切地结合,根系与根系的盘根错节,使地表层土壤形成不同深度的、牢固的稳定层,从而有效地稳定土层,固定沟坡,阻挡冲刷和塌陷,有机械的防护作用。
在我国温暖多雨的南方地区,植物防护已较多地用于土质上下边坡的防护中,既保护了边坡,又美化了环境。在北方地区,植物防护措施还仅限于下边坡的防护,上边坡经常干旱缺水,不易养护,况且坡度较陡不利于植物生长。在西北黄土地区,黄土路堑边坡往往陡于1:0.75,边坡较高时才放缓到1:1.在河北,土质边坡坡度一般采用1:1,靠边坡自然降水维持植物生长往往比较困难,因坡面较陡,水分难以保持,植被成活率较低。
近年来有不少绿化专家试图在北方较陡的上边坡搞公路的绿化防护,采用三维土工网等措施,但没有在公路上大面积推广。因此,上边坡植物防护问题仍需进一步研究,给北方地区光秃秃的上边坡披上绿装。
植物防护包括在边坡上种草、植草皮、植树等。在河北,由于一般地区供挖取使用的草皮缺乏,所以,种草、植树更便利一些。种草一般选取多年生、耐寒、耐旱、根系发达的草种,植树优选容易成活的树种(包括灌木)。
黑麦、小冠花均是耐寒、耐旱植物。黑麦、小冠花联合种植技术在北方较寒冷、干旱的一些地区获得了成功,较适用于北方地区的气候条件。黑麦生长快,当年就能长成,但其扎根较浅,适宜短期防护;小冠花生长慢,一年以后才能长成,但扎根较深,尤其耐旱,并且其蔓延繁殖能力强,适合于路基边坡的长期防护,二者结合起来就能达到短期防护与长期防护相结合的目的。
在植树方面,河北省多年来在多条公路边坡上栽种紫穗槐,已经取得了许多宝贵的经验,比如京石高速公路、大秦铁路唐山段、石黄高速公路等,都采用了这种防护措施,并取得了成功,既防护了边坡,又美化绿化了公路。
2、框格防护
框格防护是用混凝土、浆砌块(片)石等材料,在边坡上形成骨架,能有效地防止路基边坡在坡面水冲刷下形成冲沟,同时,提高了边坡表面地表粗度系数,减缓了水流速度。一般冲刷仅限于框格内局部范围,采用框格防护与种草防护结合起来的方法,提高了防护效果,同时美化了环境。
框格防护多用于路基下边坡,是一种辅的防护措施,除具有对路基边坡的一定防护作用外,还有对路容的美化效果,尤其在互通立交范围内边坡应用最多,近年来人们越来越重视公路对环境的影响,重视路容美化,因此往往采用这种防护形式。
框格形状可根据人们的想象,人们对美的追求,做出各式各样的造型,如斜45度大框格,六角形混凝土预制块防护,浆砌片石拱形防护,浆砌片石或预制块做成的麦穗型等。
沪宁高速公路部分路段和目前既将竣工通车的贵阳至黄果树高速公路下边坡均采用了浆砌片石拱形防护,北京八达岭高速公路下边坡部分路段采用大45度框格内镶六角形混凝土预制块的小框格,河北省石黄高速公路部分路段的麦穗型,都给人以美的享受。
框格防护措施同时可用于土质上边坡防护,既增加美的效果,并可防止边坡出现冲刷,但由于框格需在上边坡中嵌槽镶进,施工难度大,仅在重要景点使用,一般较少采用。
3、护坡
在稳定的边坡上铺砌(浆砌或干砌)片石、块石或混凝土预制块等材料以防止地表径流或坡面水流对边坡的冲刷称之为护坡。铺砌方式一般采用浆砌,冲刷轻微时,可采用干砌。
位于河滩或滞洪区内的路基,往往处于洪水的直接威胁之下,因此必须采用护坡防护措施,防护高度应至少在路基设计洪水位加浪高、壅水高及0.5米安全值以上。另外当路基沿溪,路基边坡侵占河道时,也要采取护坡防护措施。
在软土地基上的路堤护坡,无水流冲刷影响时,可采用干砌片石护坡,以适应地基沉降引起的路堤边坡变形。
4、封面
封面包括抹面、捶面、喷浆、喷射混凝土等防护形式。
1)、抹面防护、捶面防护由于其使用年限较短,各等级公路上使用较少,尤其在高速公路的边坡上尚未采用过这样防护措施,笔者认为,当路基较低时采用抹面防护合理掺加草籽,既能起到建设初期的防护作用,又能起到运营期的防护与绿化作用,在今后的建设中可做尝试。
2)、喷浆防护与喷射混凝土防护
喷浆防护和喷射混凝土防护适用于边坡易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石边坡,其主要作用是封闭边坡岩石裂隙,阻止大气降水及坡面流水侵入,从而阻止裂隙中侧向水压和冰裂,防止边坡岩石继续风化,保护边坡不发生落石崩坍。
在公路上广泛采用的封面防护措施是喷射混凝土,该防护要求在混凝土内设置菱形金属网或高强度聚合物土工格栅,并通过锚杆或锚固墩固定于边坡上,这主要是为防止混凝土硬化收缩产生裂缝或剥落。在河北石太高速公路及山西太旧高速公路上处理裂隙发育岩石边坡,效果很好,尤其是河北用于处理蚀变安山岩边坡,非常成功,处理后,落石崩坍不再发生。但在某段坡体采用喷射混凝土防护,亦产生了剥落现象。该岩体为全风化石灰岩,新喷射混凝土与之结合不好,接触不均匀,局部强度很低,加之喷射混凝土未加设金属网或土工格栅,整体性不好,从而在内部与外界双重因素作用下,产生局部剥落。
由此,在施工喷射混凝土防护前,坡面不应有风化碎渣、风化土层;全风化岩石不宜采用喷射混凝土防护措施;为防止喷射混凝土硬化收缩产生裂缝或剥落,加设防裂金属网或高强聚合物土工格栅是必要的。当岩体具有沿倾向路面的岩层顺层滑动的潜在危险时还应采取加抗剪锚杆的锚固措施。
5、护面墙
为了覆盖各种软质岩层和较破碎岩石的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡,免受大气影响而修建的墙,称为护面墙。
护面墙多用于易风化的云母片岩、绿泥片岩、泥质灰岩、千枚岩及其它风化严重的软质岩层和较破碎的岩石地段,以防止继续风化。可以有效地防止边坡冲刷,防止滑动型、流动型及落石型边坡崩坍,是上边坡最常见的一种防护型式。
护面墙除自重外,不担负其它荷载,亦不承受墙后土压力,因此护面墙所防护的挖方边坡坡度应符合极限稳定边坡的要求。
护面墙有实体护面墙、孔窗式护面墙、拱式护面墙等。实体护面墙用于一般土质及破碎岩石边坡;孔窗式护面墙用于坡度缓于1:0.75的边坡,孔窗内可捶面(坡面干燥时)或干砌片石;拱式护面墙用于边坡下部岩层较完整而需要防护上部边坡者。用护面墙防护的挖方边坡不宜陡于1:0.5。
为增强护面墙的稳定性,在护面墙较高时应分级砌筑,视断面上基岩的好坏,每6~10米高作为一级,并在墙顶设≥1米的平台;墙背每4~6米高设一耳墙,耳墙宽0.5~1米。
护面墙顶部应用原土夯实或铺砌,以免边坡水流冲刷,渗入墙后引起破坏。修筑护面墙前,对所防护的边坡应清除松动岩石、松散土层。对风化迅速的岩层如云母岩、绿泥片岩等边坡,清挖出新鲜岩面后,应立即修筑护面墙。