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关键词:地下式污水厂,地面式污水厂,集美污水厂,环境要求
中图分类号:[R123.3] 文献标识码:A 文章编号:
1、引言
近年来,随着我国经济的不断发展,人民生活水平的不断提高,环境污染问题却日趋严重,与此同时人们对环境的要求也越来越高。为解决现在日益尖锐的经济发展与环境保护之间的矛盾,我国出台了一系列环境保护的措施,其中污水处理厂的建设是水环境保护的一条基础措施。故我国近年来为改普水污染的现况, 优化生活与投资环境, 建设了一大批污水处理厂。其工艺组成和建设规模各异。但在建设模式上。绝大多数的污水处理厂均采用地面式随着我国城市化水平和对生活环境要求的不断提高。特别是大型城市,其土地资源短缺及环境污染的问题日益突出,建设占用空间少、节省土地资源、环境污染小,并能与周边环境相协调的地下式污水处理厂将成为大型城市污水治理工程新的发展趋势和发展方向。
2、地面式污水厂存在问题
如今,地上污水处理厂在改善城市生态环境、节约水资源、提高居民生活质量方面发挥了巨大的作用,已经成为市政和环保工作的重要组成部分。但由于其自身的特殊性, 绝大多数地上污水处理厂在净化污水的同时, 又成为新的污染源, 对周边环境造成不同程度的污染,主要表现为恶臭、噪声、污泥和出水不能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的排放标准等方面。这不仅影响了居民的正常生活, 而且在一定程度上制约了周边地区的经济发展, 对商业、房地产业、服务业的影响尤其明显。
恶臭
城市污水处理厂内臭气的主要来源于粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂池、初沉池、生物反应池、污泥浓缩池、贮泥池和污泥脱水机房等构筑物。虽然现各个污水处理厂已考虑各种除臭方案,并在一定程度上解决了恶臭问题,但是除臭工艺会增加污水的处理成本,同时将会影响部分处理工艺的正常运行。
噪声
地上污水处理厂的噪声主要是在污水处理过程中设备、管道和水流所产生的。噪声对人体健康的危害是多方面的, 尤其是对听觉器官的损伤, 长期在强噪声环境下工作可能导致噪声性耳聋,而且对人体中枢神经系统、植物神经及心血管系统方面的损害也非常严重。
占用土地资源
在地面式污水处理厂工程建设中,不仅需考虑污水处理构筑物的基本用地,还需从污水处理厂绿化和防止污水处理厂污染角度考虑,在征地时将设置一些绿化带和隔离带用地。
与自然景观不协调
地面式污水处理厂存在着美观性差的弊端,特别是污水的颜色会带来视觉污染。其外观与周围的自然景观很难融合,对市容、市貌会产生较大的负面影响。随着城市规模的不断扩大,建设在城市郊区的污水处理厂也不断对城市的自然环境构成威胁。
3、地下式污水厂简介
自从1932年芬兰开始建造地下污水处理厂以来,地下污水处理厂得到了缓慢的发展,但是限于当时的技术条件,未能进一步发展,但是在1991年从环境保护、土地资源和经济效益的前提出发,同时又考虑到地下空间开发技术已经比较成熟,芬兰又决定用新建的一座中心地下污水处理厂替换现有的七座地面污水处理厂。1942年瑞典的首都斯德哥尔摩利用当地优越的地质条件和先进的开挖技术,建造了第一座现代化的岩石地下污水处理厂,整个厂区地面布置成为一个公园,地下污水处理厂的进口,采用巧妙的建筑艺术,大大美化了市容,同时又为城市增加了绿化面积,因而引起了全世界的注意。目前在世界的许多国家都在开发地下污水处理厂,如日本、英国、美国等,在这些国家的地下污水处理厂均取得了巨大的经济和社会效益。近年来,我国部分城市,如北京、深圳、广州、合肥、青岛等也相继建成(或拟建)了多座地下式污水处理厂。地下式污水厂相对地面式污水厂有着以下的优缺点:
优点:
占用空间少
在地下式污水处理厂设计中考虑到地下空间和投资的限制,构筑物设计都比较紧凑,技术上也尽量选用占地面积小的处理工艺,而且地下污水处理厂不需考虑绿化及隔离带等要求。
噪音污染小
地下污水处理厂的主要处理设备均处于地下,许多机械的噪声和振动将对地面的建筑和居民基本不产生影响,有效地防止了噪音对周围居民生活与工作的影响
臭味污染小
由于处于地下全封闭管理,地下污水处理厂可以对产生的臭气进行全面的处理,对环境和城市居民生活不产生影响。
节省土地资源
地下污水处理厂由于只有部分辅助建筑物建在地面, 占用土地资源很少节省了城市开阔空间,不会使周边土地贬值,对于周边区域的未来发展没有障碍。地下污水处理厂上部空间利用价值亦较高,可用于绿化、公园等公益事业,也可用于商业开发。
温度较恒定
地下污水处理厂由于处于地下,除受进水水质条件的影响以外,基本不受外部环境因素的影响。特别是地下常年温差较地面温差要小,温度比较恒定,有利于各种污水生物处理工艺的稳定运行。
美观性好
由于地下污水处理厂是不可见的,因此既不会对自然景观产生影响。也不会影响到周围建筑的整体视觉效果。
缺点:
需要有较完善的安全措施
由于地下式污水厂处于地下,发生紧急情况时的安全措施将对整个污水厂的事故应急预案有较强的要求,来避免各种事故的发生。
对消防及通风等要求较高
由于地下式污水厂常年处于地下,这样对整个污水厂的消防(需按照地下室消防考虑)及整个场地的通风排气要求较高。
工程造价较高
将整个污水处理厂放在地下将增加整个污水厂的土建费用及施工期间的施工措施费用(如基坑支护等)。
运行费用较地面略高
由于整个污水厂处于地下,对于通风,排气及设备维护费将增加。
4、厦门市集美污水厂布置方案简介
4.1集美污水厂概况
厦门市集美污水处理厂于2000年完成了一期工程建设,厂址位于集美区凤林村,占地面积6.0万m2,一期设计规模4.5万m3/d,污水处理采用二级生物处理改良的orbal氧化沟活性污泥工艺。根据当时的规划,集美污水处理厂总规模为9.0万m3/d,并预留了远期4.5万m3/d的用地方向。在运行期间,根据外部条件的变化及实际运行经验,污水厂将加氯消毒工艺改造成了紫外线消毒工艺,并拟增加了化学除磷的设施。经过现有处理工艺,出水水质各项污染物指标均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准的要求。处理后出水排入同安湾。
由于集美区快速的发展,规划将集美污水厂总规模调整至18.0万m3/d,扩建工程共分为三期,每期扩建规模4.5万m3/d,现即将实施的为扩建一期,其规模为4.5万m3/d。调整后的规划用地面积约158308.541m2,其中已建用地面积为43165.073m2,一期扩建用地面积为40244.689m2,二、三期扩建用地面积为74898.779m2。
4.2集美污水厂周边环境
集美污水厂位于集美区凤林村,处于厦门集美区环东海域海景第一排,西侧即为稀缺自然生态景观红树林,并且紧邻BRT集美第一站,占据集美老城区最优越的地理位置。
正是在如此优越的地理位置的烘托下,形成了集美区环东海域高档居民区,污水厂西侧在售的碧海蓝天售价在1.5万元/平方米以上,周边已建的大学湾、大唐世家、古龙明珠、天鹅美苑等楼盘的二手价格也都在1.0万元/平方米以上。
4.3集美污水厂地面式布置方案
按照常规做法,集美污水厂将沿用已建的布置方式,采用地面式布置。虽然地面式污水厂工程造价较低,运行管理经验丰富,但地上式污水处理厂会在一定程度上影响了周边居民的正常生活。
集美污水厂一期扩建工程规模为4.5万m3/d,处理方案拟采用格栅+预处理池+AAO生化池+辐流式沉淀池;除臭采用生物除臭方案;污泥采用重力浓缩池+板框脱水机脱水+外运进行处理;远期深度处理拟采用活性砂滤池过滤。
地面式图框流程图如下:
4.4集美污水厂地下式方案
考虑到集美污水厂周边对环境要求高,故考虑将集美污水厂建设为地下式污水处理厂:
4.4.1上部公园方案
上部地面建设成一座开放式公园,这样可以从根本上改变人们对污水处理设施的固有不良看法,极大地提升周边土地价值,其社会效益、环境效益和经济效益是十分显著的。地面开放式公园的建设,在为当地市民提供一个优美的休闲环境同时,也最大限度实现该地块原为规划绿地的功能要求,减轻了区域内绿化用地指标要求的压力,可将其它原本需要调整用于绿化建设的用地用于商业开发,产生直接的经济效益。
本地下式污水厂方案布置原则:各功能分区明确,布局合理、紧凑,厂区内外道路交通设计合理,满足生产、生活、消防要求,并与上部开放式公园衔接协调,生产区与公园休闲区能截然分开管理。
提供的休闲公园(体育功能公园)、绿色景观面积约3.70公顷(远期5.28公顷),考虑种植深根型大株热带植物需要,地下式构筑物顶层覆土厚1.5米。
由于集美污水厂采用了地下布置(包括公园方案和商建方案),故建议将已建污水处理厂的构建筑物加盖除臭,并进一步增强景观效果。这样才能使上部环境充分得到优化。
4.4.2上部商建方案
集美污水厂周边有着如此集中的高档居民生活区当中,但环顾周边配套的大型商业配套场所却少之又少,仅有污水厂西南侧的京闵北海湾酒店一座,其他的均至嘉庚体育馆附近才有大型的餐饮休闲娱乐场所(如味友食府及人人乐等)。由此可见将在现状厂址上修建一座大型商业配套场所的经济价值是不可估量的。
考虑到集美污水厂周边环境的要求及本着充分利用土地资源,最大程度的发挥该土地的土地价值及经济价值的原则,将集美污水厂上部靠近原有厂区一小部分作为生产管理建筑物使用,另一部分修建成为多层建筑的商业配套场所及水务科普教育基地。
上部商业配套场所暂考虑修建为4层多层建筑,1~2层做为停车场使用,3~4层均考虑作为大型商业配套的一个综合体。
这样既可以提高该土地的商业价值问题,也可以充分利用厦门集美区环东海域海景第一排的优越地理位置,使环海海域海景及稀缺红树林自然生态景观尽收眼底。同时商业建筑的租金等收入可以对地下式污水厂增加的水处理成本等进行补贴。
4.4.3设计规模
虽然本次集美污水厂扩建规模为4.5万m3/d,但考虑到地下污水厂的整体性、远期扩建的难易度及上部空间的布置,故本次集美污水厂地下式方案土建设计规模按9万m3/d考虑,设备分期安装,并预留远景4.5万m3/d的扩建用地。
污泥处理考虑到已建4.5万m3/d规模,土建按照18万m3/d设计,设备按照9万m3/d安装。
4.4.4处理工艺
现国内多数地下污水厂处理工艺多采用具有出水水质好,节省占地的优点MBR法,但由于目前膜的造价较高,其将会造成建设费用居高不下;而且MBR法的运行电耗较高,膜的使用寿命较短,同时膜使用和更换对管理人员技术水平的要求较高,这将进一步增加MBR的处理成本。故本方案仍然推荐采用改良AAO工艺作为主处理工艺。
处理方案拟采用格栅+预处理池+AAO生化池+平流沉淀池;除臭采用生物除臭方案;污泥采用重力浓缩池+板框脱水机脱水+外运进行处理;远期深度处理拟采用活性砂滤池过滤。
地下式布置流程图如下:
5、地面式与地下式布置形式的方案比较
5.1上部利用空间对比
采用地下式污水厂布置(9万m3/d),地面可节约出约3.70公顷用地,用于地面建筑物修建或用于公园的建设。
远期13.5万m3/d均采用地下布置,地面可节约出约5.28公顷用地,用于地面建筑物修建或用于公园的建设。
5.2运行费用对比
5.2.1能耗分析
从处理流程上看地下式仅将污水提升泵站的位置置于处理流程尾部而已。地下式增加的运行能耗仅为地下空间换气及照明等附属工程的能耗。
地面式污水厂的能耗:年总用电量597.7万kWh,其中二级处理系统年总用电量335.5万kWh。
地下式污水厂的能耗:年总用电量702.8万kWh(其中因换气及照明等附属工程增加的能耗为约120kwh,合105.1万kwh/年)。
5.2.2药剂用量分析
从处理工艺上看地下式与地面式污水厂将采用类似工艺,这将不会增加污水处理中施工的药剂量。
5.2.3设备折旧分析
因为地下污水厂长期处于地下,使用设备容易腐朽,这将增大设备的年折旧费。
5.3工程造价对比
1、地面式污水厂的布置形式(4.5万m3/d,1级B方案):
工程总投资11120.22万元,其中工程费用8950.48万元;单位总成本0.90元/m3;单位运行成本0.58元/m3。
2、地下式污水厂的布置形式(1级B处理土建按9万m3/d设计,设备分期安装):
上部为公园:工程总投资3.35亿 ,污水厂部分为2.75亿,公园部分为0.60亿,本方案较原有地面式方案增加投资2.455亿元
上部为商建:工程总投资4.07亿 ,污水厂部分为2.75亿,商建部分为1.32亿,本方案较原有地面式方案增加投资3.175亿元
单位运行成本(公园与商建相同)为:0.73元/m3,本方案较原有地面式方案运行成本增加0.15元/m3
集美污水厂布置方式对比表
6、结论
由以上分析可知,虽然将集美污水厂建成地下式污水厂工程费用及运行费用会增加,但建成后的集美污水厂不仅可以改变城市面貌,而且还会增加城市绿化面积或直接产生一定的经济利益,具有较好的社会效益和经济效益,故将集美污水厂建成地下式污水厂是可行的。
参考文献:
1 包太, 朱可善,刘新荣。国内外城市地下污水处理厂概况浅析。地下空间,2003,23(3):335—340;
【关键词】水污染现状;防治对策;防治成效
水是人类赖以生存和发展的最重要的资源之一,然而随着人口的增长和经济的发展,水资源紧缺和水污染已经成了全世界需要共同面对的问题,特别是水污染问题,已经严重威胁到了人类的健康和生存。我国近年来由于经济的快速发展及水资源的短缺,致水污染问题日益严重,已经成为制约发展的主要因素之一。
水污染是由有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失,污染环境的水。污水中的酸、碱、氧化剂,以及铜、镉、汞、砷等化合物,苯、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物,会毒死水生生物,影响饮用水源、风景区景观。污水中的有机物被微生物分解时消耗水中的氧,影响水生生物的生命,水中溶解氧耗尽后,有机物进行厌氧分解,产生硫化氢、硫醇等难闻气体,使水质进一步恶化。
一、陕西省水污染现状与防治对策
陕西省位于中国西北地区东部的黄河中游,东隔黄河与山西相望,西连甘肃、宁夏,邻内蒙古,南连四川、重庆,东南与河南、湖北接壤。全省地域南北长、东西窄,南北长约880公里,东西宽约160~490公里,面积19万多平方千米。按地理方位划分属于西北地区,北部地区位于黄土高坡,南部有关中平原,渭河谷地,属于温带季风气候,夏季高温,冬季寒冷干燥,全年降水比较少。
西北地区黄河干流水质污染相当严重,而内蒙古段是黄河干流污染最严重的一段。黄河经内蒙古出境进入陕西、山西的界河段,由于沿岸,由于没有大的排污口汇入,水质基本能达到Ⅲ类。黄河干流兰州段,延河入黄断面石油污染严重,超标均在7倍以上。渭河干流污染严重,生态功能已经丧失。渭河上游大量引水,致使渭河径流量大为减少,水环境容量丧失殆尽。渭河2000年19个有监测数据的水质断面中,仅有1个断面达到Ⅳ类,其它断面均为Ⅴ类和劣于Ⅴ类,已经丧失了水生态功能,城市附近河段普遍污染严重,部分城镇河段已经变成了排污沟。
2013年3月18日至4月17日,陕西省环保执法局对新河、皂河、Y河流域及西咸新区范围内排污企业进行了专项执法检查。据称,新河、皂河、Y河是关中汇入渭河中,污染最严重的三条河流。在检查的176家企业中,执法人员发现有146家企业存在环境违法问题。
科技部在“九五”期间,组织实施了“西北地区水资源的开发利用与生态环境研究”项目。该项目深入开展了西北地区的水资源现状调查,摸清了水资源的家底,进行了水资源合理配置的方案研究,并通过计算当地水资源的承载能力,提出了必须保障水资源总量的三分之一作为生态用水,发展节水型生态经济的总体战略,为西北地区在西部大开发中实现经济社会的可持续发展,解决经济建设和水资源紧缺的矛盾打下了坚实的基础。
全省地下水污染防治规划实施方案(2012-2020年)我省将总体规划实施期为2012-2020年,分两个阶段实施。到2015年前,我省全面掌握地下水污染状况,启动地下水污染修复示范项目,初步遏制地下水水质恶化趋势,初步建立地下水环境监管体系,城镇集中式地下水饮用水水源水质得到基本保障。到2020年,全省地下水环境质量明显改善,乡镇地下水饮用水水源水质安全得到基本保障,开展农村分散式水源的保护,建立农村地区地下水饮用水水源安全保障体系。对典型地下水污染源实现全面监控,全省地下水污染防治监管和风险防范体系基本建成。
我省将严格控制地下水饮用水水源补给区农业面源污染。通过工程技术、生态补偿等综合措施,在水源补给区内科学合理使用化肥和农药,积极发展生态及有机农业。
针对地下水污染物来源复杂、有机污染日益凸显、污染总体状况不清的现状,开展全省地下水污染状况调查。在国土、水利及环保等部门已有的地下水监测工作基础上,整合并优化地下水环境监测布设点位,完善地下水环境监测网络,实现地下水环境监测信息共享。
目前,我省共有74个城镇集中式地下水饮用水水源地,我省将优先保障地下水饮用水水源环境安全,建立地下水饮用水水源风险评估和防范机制。未经稳定化处理且含水率超过60%的城镇污水厂污泥不得进入生活垃圾填埋场填埋,我省将完成未划分集中式地下水饮用水水源保护区划分审批工作,并推进饮用水水源保护区内的退耕还林还草,开展农业面源污染地下水监控试点示范。
二、陕西渭河流域水污染防治成效
2015年5月6日,陕西省人民政府新闻办举行会,陕西省环保厅总工程师郝彦伟介绍了渭河流域水污染防治三年行动方案的实施情况。
省委、省政府从2012年开始,每年将渭河水质改善情况纳入省市目标责任考核体系。三年来,在省委、省政府的坚强领导以及人大、省政协的监督支持下,渭河流域水污染治理工作顺利进行,渭河流域水质基本达到预期目标。
三年行动实施以来,干流主要污染物平均浓度大幅度下降。2014年,干流化学需氧量平均浓度较2011年下降32.9%,氨氮下降45.2%。其中化学需氧量浓度全程达到了III类水质。渭河干流水质综合评价由2011年的重度污染、2013年的中度污染变为2014年第四季度的轻度污染。
三年行动方案对4条污染严重的渭河支流:小韦河(宝鸡)、皂河(西安)、新河(源于西安经咸阳入渭)、尤河(渭南)效果明显。新河、尤河、小韦河水质目标提前半年(即2014年7月起)达到水质目标,皂河2014年底实现水质目标。17条主要支流化学需氧量平均浓度较2011年下降48.9%,氨氮下降37.9%。沣河、涝河、临河、灞河等支流达到IV类水质。其它支流基本达到水功能区划标准。
沿渭河各市(区)水质目标完成情况如下:宝鸡市、杨凌示范区:渭河干流出境断面达到III类水质。咸阳市、西安市:渭河干流出境断面基本达到IV类水质。渭南市:渭河干流华县以上断面基本达到IV类水质。铜川市:石川河出市境断面水质达到地表水标准。
(一)加大淘汰力度,优化产业结构
严格执行国家和省相关行业准入条件。严格执行国家产业政策,加大落后产能和工艺设备的淘汰力度。优化产业结构,对现有涉重企业进行整合、搬迁、合并,走集中治理之路。加大新技术、新设备、新工艺推广力度,对含重金属废水、废气进行有效治理,废水处理后部分回用,实现重金属污染物持续削减的目的。
(二)加大执法力度,强化监督管理
组织开展全市涉重企业专项执法检查,进一步掌握全市重金属污染情况。对存在环境违法行为的企业立案查处;对不能稳定达标排放的企业责令限期改正;对存在突出环境问题的企业提请市政府予以限期治理,督促其迅速落实治理方案,筹措治理资金,按期通过验收。逾期不通过验收,依法予以关闭。加强含涉重危险废物环境管理,规范危险废物收集、处置。定期排金属企业环境隐患,对发现的环境隐患,要求企业及时整改。
(三)推进技术进步,推行清洁生产
依据有关规定,对涉重企业实行强制清洁生产,督促企业开展清洁生产审核,不断降低企业能耗、物耗,减少污染排放。所有审核企业应达到国家相关行业清洁生产技术要求的二级要求,对达不到要求或超标排放的企业逐步淘汰。组织对企业清洁生产实施情况开展评估验收,将通过评估验收作为企业申请污染治理补助资金的前提条件,未通过评估验收的要限期整改,对拒不改正的企业加大处罚力度。
(四)加强环境监测,保障群众健康
建立和完善定期监测和公告制度,环境监测站要按规定频次对涉重企业污染源、排污口水质、厂界无组织排放及敏感区域进行监督性监测。重金属排放企业比较集中的地区还要定期对地表水及地下水和土壤进行跟踪监测,掌握当地环境质量。重金属排放企业要将年度重金属排放和环境管理情况向社会,建立对重金属污染物例行监测制度。逐步推进重金属污染源自动监控系统的建设,建立重金属监测长效监管体系,防范环境风险。
1.1地质灾害。地质灾害就是人们在进行活动或者工作时,对当地的地质环境造成破环作用或者对自然地质的破坏,例如工程建造以及工业发电等活动,这些因素造成的地质灾害会直接或者间接的对人类的安全造成危害。例如火山的爆发、土地沙化、煤层自燃、崩塌和泥石流等地质灾害,对社会和人类的生命安全都会造成危害。
1.2地质灾害的防治。随着我国社会经济的飞速发展,造成的地质灾害时常发生,所以为了减少地质灾害的发生,防治工作就越来越重要。地质灾害的防治工作要实行防和治相结合的模式,事前预防为主,结合后期治理,从而实现保护自然生态以及人类生命安全的目的。
二、地质灾害监测中测量技术的应用
2.1GIS在地质灾害监测中的应用。GIS技术就是常说的地理信息系统,是由地理科学、空间技术以及测绘科学与计算机技术相结合的综合学科,是用来采集和存储以及后期的管理分析和描述地球的表面或者某个部位空间和地理的有关数据的空间系统。它的特点就是具有空间性,时间性和专题性的特征。其主要的功能就是对空间数据的分析,预测预报以及做出辅助决策等。地理数据库包括专题数据库、声音库、文件库、图像库以及地图数据库,该技术的重点就是支持空间的数据分析和辅助决策,以及地理数据库模拟库和知识库。在地质灾害中应用GIS成功的解决对大量数据的记录和计算等难题,同时实现了空间和属性数据的输入矢量化,编辑和建库,利用数据库成功的实现了对大量数据的管理,对数据多层次的大范围检索、地质符号绘制、图幅间的衔接处理以及符号大小和位置选择等方面技术难题。利用系统中的功能实现编绘比例尺不同的专题图件,比例尺更小的基础地质信息库,和空间的分析定点。
2.2GPS在地质灾害监测中的应用。GPS定位技术就是利用接受来自卫星的信号测距进行定位的技术,这种定位技术的特点是观测的时间短,并可连续的进行动态的观测,采用的是静态相对的定位技术,不需要观测站之间的通视,定位的精度高,可高达毫米级别。由于检测站点之间不需要通视,极大的减少了工作难度和工作量。在实际的使用过程中,利用现代化的无线通讯技术就能把观测到的数据传到数据处理中心,从而轻松的实现远程的检测。目前GPS定位技术已经在滑坡,地裂缝和地震等地质灾害的监测工作中广泛的被应用。同时GPS定位技术还能在同一时间测定点的三维立体坐标数据,具有不需通视、自动化、全天候同时不需要进行高程转换等优点。GPS定位技术在工程测量中已经得到了肯定以及在广泛的被使用,其精确度也已经到达了0.1~1ppm甚至更高的级别。
三、灾害防治中的测绘技术的绘测内容
3.1详勘阶段的测绘详勘阶段的绘测主要就是对致灾体进行测算,其中包括对水源的测量和物源的测量。水源的测量内容主要是对该地区的流域和泥石流域的堰塘、水库、天然堆石坝等地表的水位和流量以及坝体的稳定性、堤坝渗漏水量和病害情况进行测算;物源的测算主要是包括观察裂缝的宽度测算和对形成区的松散土层的堆积分布和体积的测算。
3.2施工图设计阶段的测绘监控方法的选择和监控要素的实施都要针对不同的地质灾害的类型和具体的灾害情况进行设定,根据监测技术的要求设计最优化的实施方案,建立监测网点的空间布置模式。
3.3施工阶段的测绘对施工阶段的绘测工作要充分的把施工的特点,当地的灾害情况以及施工方案考虑进去,针对具体情况建立合适的施工控制网,并作为定线放样的基础。然后根据实际的施工需求选则合适的放样方法,将图纸中德设计方案直接的转入实地。在地质灾害的防治工作中,一般来说都有土方工程,需要对土方进行计算,高程放样,在施工的最后还要进行工程验收的绘测工作。
四、应用实例
4.1某矿山变形监测概况。对某矿山在河北省邯郸市峰峰,其交通极其便利,原始的地形地貌属于丘陵地,但是目前该地区的地貌已经被破坏,现场地平整。
4.2矿区周边环境。此矿区周边条件复杂,被众多丘陵环绕,一公里外有一村庄,约有200户人家。
4.3监测目的。通过对此矿区和周围环境的变形监测,分析反馈的信息数据,有效的发现矿区周边以及村庄的安全隐患,把现场监测到的数据和预警值进行对比,通过对比分析针对实际的情况及时的采取相应的措施,实现对矿区周边以及村庄的安全隐患的消除以及保护。对道路和地下管道的检测,防治施工过程中的损害,为矿区的正常继续开采提供数据依据。
4.4监测内容及项目。
4.4.1监测内容。监测的内容包括:地下水状况,矿区底部及周边,土体周边重要的道路,支护结构,周边村庄,周边管线及设施,以及其他应监测的对象。
4.4.2监测项目。需要监测的项目包括:土体的深层水平位移监测,锚杆内力监测,土钉拉力监测,周边建筑物的倾斜监测,地下水位监测,周边地表的沉降监测,矿井支护结构,邻近建筑物的水平位移,邻近建筑物的沉降等监测。
4.5监测点的保护。在检测点的附近树立较为明显,容易观察到的标志,注明“监测点,注意保护”,用来告知矿区开采方对监测点的保护,对容易在开采的过程中遭到破坏的监测点进行有必要的强调。要成立巡查小组,对监测点周边进行巡查工作,提醒周边路人对监测点的保护,及时的发现被破坏的监测点并立即对其进行修复。
4.6监测方法。监测的方法有很多,如煤矿井底的支护结构垂直与水平位移监测,地下水位的监测,地表裂缝的观测,周边地表垂直位移监测,土体的深层水平位移监测,周边建筑倾斜监测等。
4.7监测数据处理与信息反馈。对监测资料的处理要迅速及时,如果数据出现异常要立即通知相关的部门,并通过分析采取对应的措施。在对原始的数据进行严格的审查后进行计算分析,在监测工作完成后及时的编写监测报告。
五、结论
[关键词]滑坡防治 支挡结构 工程措施
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-9-332-2
1概述
随着机械化程度的不断提高,人类活动日益频繁,人类对自然的破坏力度不断加大,我国的地质灾害问题也日渐凸显出来[1]。近20年来,我国每年由于地址灾害造成的经济损失高达数200亿人民币[2]。就陕西安康市而言,2010年“7.18”特大暴雨洪灾引发新的滑坡泥石流就多达1900处,造成直接经济损失8.8亿元;2014年9月,西康高速汉滨区境内一处隧道口塌方,严重阻碍了交通;2014年11月,安康旬阳县一处山体滑坡,致使正在运行的货运火车脱轨,造成人员伤亡;这些地质灾害的发生给人们的生产生活造成了巨大的损失,因此,滑坡治理是我国地质灾害治理的最重要任务。
2滑坡防治措施
滑坡防治是一项系统而复杂的过程,包括预防和治理。“预防”是指针对可能发生的滑坡提前进行防治,以免造成大的不必要的损失。“治理”是指针对已经严重变形和破坏,已经造成或者即将造成损失的斜坡进行防治。一方面要加强地质环境的保护,预防滑坡的发生,另一方面要加强前期勘察和研究,妥善治理已经发生的滑坡,以免造成二次滑坡,引起更多不必要的损失。张倬元[3]指出滑坡的有效整治既要基于对滑坡形成条件、发生原因、变形破坏机制、运动过程稳定现状等的正确认识,又要通过各种可能采用的整治方案的技术经济比选,论证各种方案的可行性并选择处理方案。本文以汉滨区牛蹄集镇滑坡治理方案为例,对滑坡防治工程的实施方案探讨和研究。
2.1牛蹄滑坡概况
安康市汉滨区牛蹄镇集镇滑坡位于牛蹄镇政府后侧紧邻居民聚集点及学校,滑坡所在斜坡走向为25°,滑坡坡体前缓后陡,相对高差75m,主滑方向302°。滑坡平面呈圈椅状,坡体后缘出现小规模拉张裂缝,裂缝宽度约5cm;前缘地形较缓,鼓张裂缝发育,裂缝宽度约3cm。滑坡体纵长130m,横宽140m,平面面积约15500m2,滑体最大厚度9.8m,平均滑体厚度约6.5m,体积约10.10×104m3。该滑坡滑体为第四系全更新统坡洪积粉质粘土,属膨胀土,滑带主要位于粉质粘土与下层接触带,具有一定的扰动特征,局部具有磨擦擦痕。
2.2滑坡防治工程遵循的原则
滑坡防治工程应当遵循的原则:(1)以防为主、防治结合、除害兴利的原则;(2)因地制宜、就地取材、综合治理的原则;(3)全面规划、突出重点的原则;(4)投资省、效益好、技术可行的原则;(5)工程措施与当地行政规划相结合的原则;(6)遵循滑坡破坏失稳的特点和规律的原则;(7)美化环境、恢复生态的原则。
2.3滑坡防治工程具体措施
目前,国内外在整治地质灾害实践中积累了丰富的经验,总结了一套整治灾害的有效措施。归纳起来可概括为“避、排、挡、减、固、植”[4]。
(1)“避”―改线绕避。即在选址时避开地质灾害的影响。针对牛蹄滑坡而言,其位于牛蹄镇政府后侧紧邻居民聚集点及学校,由于该城镇地理条件限制,重新规划牛蹄镇的行政区域是不现实的,因此,该滑坡对于牛蹄镇村民而言,是不可避免的。
(2)“排”―排水导流。截、排、引导地表水和地下水。地下水通常是诱发滑坡的主要因素,排除有害的地下水、尤其是滑带水,成为治理滑坡的一项有效措施。采用多种形式的截水沟、排水沟、急流槽来拦截和排引地表水,使水不再进入或停留在滑坡范围内,以增加滑坡的稳定性。
针对牛蹄集镇滑坡,沿滑坡区上部边界设计一条截水沟,用以截排疏导地表水,沿滑坡区边界两侧及坡脚挡土墙墙趾处设计排水沟。截水沟自然延伸至两侧坡体排水沟,排水沟汇交于坡底,在坡脚西南部以涵管形式通过道路以跌水形式与下部地形自然衔接延伸至牛蹄河。
(3)“挡”―抗滑支挡。在斜坡体前缘设置各种形式的支挡结构,以阻挡坡体的滑动,这是一种对稳定坡体有长久作用的有效措施。目前的支挡结构有多种形式,如抗滑挡墙、抗滑桩、锚索抗滑桩、格构锚杆、锚杆挡墙等等。
针对牛蹄滑坡,我们采取的支挡结构主要有抗滑桩以及挡土墙。
抗滑桩:在滑坡中部设置一排抗滑桩,增加滑坡前缘阻滑力,提高变化稳定性,抗滑桩截面尺寸采用1.5m×1.8m,间距5m,桩长采用L=15m和20m,锚固段埋深7m~10m,共布置37根。桩顶高出地面5m~8m,桩后按1:1.25坡率回填碎块石土。桩间均布置C30现浇钢筋砼挡板防止桩间土体挤出,板厚30cm,板后设置30cm厚卵石滤水层。在挡板表面进行美化装饰。
挡土墙:滑坡剪出口处设置挡土墙,纵向长202.4 m,墙身高6.0 m,顶宽1.2m;面坡倾斜坡度1:0.15,背坡倾斜坡度:1:0.2,墙底倾斜坡率0.1:1;基础埋深1.5m。
(4)“减”―减重反压。就是减重,将坡体上部主滑段的土石挖去,填在坡体下部的抗滑地段,反压阻滑,以提高滑坡的稳定性,这是经常用来整治滑坡的一种简便办法。
考虑到牛蹄坡体坡体下部采用反压,一方面受地形条件的影响,另一方面会占有过多场地,因而这一方案也是不可行的;减重也不适用于该坡体,但是由于该滑坡西北部坡脚处边坡为强风化岩边坡,威胁施工安全,因此对于该边坡局部适当进行修整,清理掉破碎的松散岩石碎块。
(5)“固”―土层固化。就是利用化学加固,改变滑动带的土石性质,提高它的强度,从而达到稳定滑坡的目的。
这一方法由于造价较高,且对施工有着特殊的要求,因而在牛蹄滑坡中没有采用。
(6)“植”―植树绿化。采用绿化山坡,种树植被等措施来稳定坡体。针对牛蹄滑坡,我们在挡土墙与抗滑桩之间坡体C15混凝土格构中进行覆土植草绿化,覆土0.15m,草籽选择紫花苜蓿。
3结论
滑坡治理经过这么多年的发展,可以得出以下结论:
(1)“排”与“挡”相互结合的措施是经济合理、安全可靠的整治不稳定斜坡发生失稳的方法;