水利工程节能低碳化建设研究

0前言

低碳、减排、绿色、环保已成为世界新的关注点, 气候的变化及其不利影响已是人类共同关心的问题, 我国2007年提出, 要大力发展“低碳经济”, 建立以低能耗、低污染、低排放为基础的“三低”经济模式;2015年, 国家主席习近平在气候变化巴黎大会开幕式发表题为《携手构建合作共赢、公平合理的气候变化治理机制》重要讲话, 强调中国将落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念, 形成人与自然和谐发展现代化建设新格局。我国《环保法》《节约能源法》也有明确, 要采取有利于节约和循环利用资源、保护和改善环境、促进人与自然和谐的经济、技术政策和措施, 使经济社会发展与环境保护相协调;节约能源是指从能源生产到消费的各个环节, 降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费, 有效、合理地利用能源。

1建筑领域高消耗、高排放现状与成因

目前, 我国低碳建设目标有三大重点领域:1) 交通领域;2) 建设领域;3) 生产领域。据统计, “建设领域”能源消耗, 2014年占社会总能耗约33%, 并且建设领域能耗总量逐年上升;建设领域中水利工程每年投资规模庞大。水利部统计:2017年在建水利工程投资规模超过9 000亿, “十三五”水利建设投资初步估算规模为2.43万亿元。这些水利工程投资中, 中小型工程占大多数比例, 在中小型水利项目概算中, 砼工程占建筑工程投资比例约30%, 可见砼投资量每年很大, 而砼主要是由水泥、碎石、黄砂组成。这些砼原材料制造过程也是高能耗、高排放的过程:1) 水泥, 据统计, 全球每年的碳排放中, 5%是在制造水泥的过程中产生的, 我国生产一吨水泥耗标准煤大约235kg, 向大气排放的二氧化碳接近一吨 (以硅酸盐水泥为例, 约940kg) , 另外还排放颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、汞及其化合物、氨等污染物, 污染物排放限值详细见《水泥工业大气污染物排放标准》 (GB 4915-2013) 表1:

据统计, 2016年我国生产水泥总量达到24亿吨, 由此可见生产水泥对能源的高消耗, 对环境污染的严重影响。因此, 在建筑领域节能、减排的意义重大。2) 碎石:从炸山开石, 到破碎分筛, 再运输到施工工地 (平均运距至少50公里) , 对环境的破坏显而易见, 对电能、燃油的消耗必不可少。3) 河沙、河石子:由于受资源, 环保因素的限制, 目前也出现来源地减少、价格上涨的局面。本文作者工作所在地, 六安市老淠河的河沙、河石子属本区域内多年传统开采集中地, 2016年底, 经多年开采资源枯竭和环保限制等多种原因, 已禁止开采近一半料场, 造成采购地点需要到更偏远的地方, 价格也在短短4~5个月时间上涨50%以上的状况。因此, 研究实施低能耗、低污染、低排放的替代材料已是刻不容缓。

2水利工程节能减排及替代化方案建议

目前, 在项目建设过程中, 设计单位在环保方面虽然有《水利水电工程节能设计规范》等约束和要求, 设计文件须包含水土保持方案、环境影响报告书、节能评估等内容, 但是由于设计工期短, 特别是设计工程师结合项目全方位体现环保理念, 进行科学设计还是有很大的差距, 作者在多年水利项目建设实践当中感受到, 是在砼材料替代、减量化方案方面, 实际上国内、国外一些成熟的技术经验完全可以采用, 可以替代。以下是替代方案建议:

1) 粉煤粉超量取代水泥, 《GB/T 50146-2014》粉煤灰混凝土应用技术规范 (表2) 有明确的掺量数据, 最高的掺量达70%, 比较著名的工程:三峡三期围堰掺量55%, 甘肃龙首掺量65%。

2) 建筑垃圾, 建筑垃圾的主要成分是混凝土、石灰、砂石砖、渣土等, 部分具有一定强度和整体性;由于我国经济飞速发展, 城市化进程不断加快, 大量废旧建筑物和新建工程施工产生了大量废弃混凝土, 《我国建筑垃圾资源化产业发展报告 (2014年度) 》指出, 2014年, 我国年建筑垃圾超过15亿吨, 占城市垃圾约为40%。如果这些废旧混凝土通过掩埋进行处理, 不仅浪费了资源, 还将对环境造成污染, 因此废弃混凝土的回收利用, 对于节能减排具有重要意义。作者查阅相关资料, 国内比较著名的项目: (1) 虹桥综合交通枢纽市政配套工程, 建筑渣土用于路基处理; (2) 世博会园区拆除的旧厂房和民居拆迁产生大量的建筑废渣作为路基处理。更进一步的替代方案:国内已尝试将废弃砼破碎、加工成再生骨料, 进而用于配制新的混凝土 (称为再生混凝士) 。目前, 由于农业、水利工程中部分道路标准不高, 砼道路垫层、部分软基处理均可用建筑垃圾中的混凝土块、砂石、石灰、砖块铺垫、碾压夯实。下图是作者工作所在地六安市农业水利建设项目, 软路基处理方案实例图片 (大部分材料来源于附近拆迁废弃材料, 运距相对缩短) :

3) 生态砼护坡替代现浇砼护坡、预制块护坡。水利工程中, 江、河、湖、水库、渠、沟、塘等建设过程中护坡、固坡要求普遍, 而目前砼护坡、预制块护坡作为简单唯一的护坡、固坡选型, 已被习惯性广泛应用。目前比较成熟的替代方案:生态砼护坡 (目前只有城市水利工程建设中应用较多) 替代现浇砼护坡、预制块护坡, 据统计, 可减少砼用量70%~80%, 生态护坡类型主要包括: (1) 人工植草护坡; (2) 生态袋护坡; (3) 网格生态护坡; (4) 模袋砼护坡等类型。它们都是有效的护坡、固坡手段, 对减少资源的剥夺, 对保持水生植物营养和水循环, 对改善人居环境及生态系统有很好的改善作用。

4) 绿化惩罚性补偿。联合国针对全球变暖, 出台《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》两大公约, 并催生出碳交易市场机制。2016年3月, 中央深改组审议通过《关于健全生态保护补偿机制的意见》, 依照《意见》精神, 建议:项目建设碳排放越多, 绿化补偿越多, 并将此作为立项审批重要组成部分, 将有利于促进建设项目全方位、全过程考虑低碳化、低能耗建设, 以彻底改变目前环保意识停在口头宣传上, 环保行动停留在形势上的局面, 将对全国项目建设各参建单位提高环保意识, 促进环保行动切实落实有积极意义。

摘要：概要性的阐述了全世界都关心的低碳、减排、绿色、环保问题;详细介绍了建设领域的高能耗、高排放现状及成因, 说明水利项目全过程建设在低碳化建设方面存在的不足, 特别是在砼原材料水泥、碎石、黄砂替代方案方面, 并建议采用粉煤粉、建筑垃圾、生态砼护坡、绿化补偿等低碳化、低能耗的四种替代方案, 供相关部门参考。

关键词：高能耗,高排放,粉煤粉,建筑垃圾,生态砼护坡,绿化补偿

参考文献

[1] 中华人民共和国环境保护法[Z].

[2] 中华人民共和国节约能源法[Z].

[3] GB 4915-2013, 水泥工业大气污染物排放标准[S].

[4] GB/T 50146-2014, 粉煤灰混凝土应用技术规范[S].

[5] GB/T 50649-2011, 水利水电工程节能设计规范[S].

[6] 携手构建合作共赢、公平合理的气候变化治理机制[Z].

[7] 关于健全生态保护补偿机制的意见[Z].