荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)總圖設(shè)計

胡軍鋒

(西安有色冶金設(shè)計研究院)

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荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)總圖設(shè)計

胡軍鋒

(西安有色冶金設(shè)計研究院)

摘要結(jié)合工程實例，介紹了荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)總圖設(shè)計要點。就總平面布置、豎向設(shè)計、道路設(shè)計、防風(fēng)固沙、生態(tài)保護等方面進行了分析，并提出了相應(yīng)的技術(shù)措施，供荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)總圖設(shè)計參考。

關(guān)鍵詞荒漠礦區(qū)總圖設(shè)計防風(fēng)固沙生態(tài)保護

近年來，許多位于荒漠地區(qū)的廠礦企業(yè)，在項目總圖設(shè)計中，遇到了不同于常規(guī)地區(qū)的問題。本文結(jié)合荒漠地區(qū)工程實例，探討了荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)總圖設(shè)計的要點，并提出相應(yīng)的技術(shù)方法，為荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)總圖設(shè)計提供借鑒。

根據(jù)地理學(xué)上的定義，荒漠是“降水稀少，植物很稀疏，因此限制了人類活動的干旱區(qū)”。本文中的荒漠地區(qū)特指沙漠、戈壁分布的地區(qū)，主要分布在我國西北地區(qū)。其特點為：①終年少雨或無雨，年降水量一般少于250mm，且多為陣雨型，愈向荒漠中心愈少；②氣溫、地溫的日差和年差大，多晴天，日照時間長；③風(fēng)沙活動頻繁，地表干燥，裸露，沙礫易被吹揚，常形成沙暴，冬季更多；④部分戈壁灘地區(qū)，地表下滲能力弱，大范圍暴雨易引發(fā)洪水，位于高山地區(qū)的荒漠，上游存在雪山時，春夏季易引發(fā)融雪洪水；⑤荒漠地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)具有脆弱性，且有其特有的生物多樣性；⑥周邊工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，協(xié)作條件差；⑦交通條件差，物料運輸困難，多以汽車運輸為主。

1　荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)總圖設(shè)計

結(jié)合荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)建設(shè)的自然條件、社會協(xié)作條件及經(jīng)驗，荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)總圖設(shè)計應(yīng)該在總平面布置、豎向設(shè)計、廠外道路設(shè)計、防沙固沙、生態(tài)保護等方面給予足夠重視。

1.1總平面布置

總平面布置的優(yōu)劣直接影響到企業(yè)建設(shè)投資及運營成本，而且建成后較難改變布置形態(tài)，對企業(yè)有較長遠的影響，應(yīng)引起足夠重視。荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)總平面布置除了要滿足工藝流程需求、確保廠內(nèi)物流順暢外，還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項l件，做出針對性的總平面布置[1]。

(1)采光。我國荒漠多處西部及北方地區(qū)，冬季十分寒冷，往往還伴有大風(fēng)揚沙天氣，良好的采光對生產(chǎn)非常重要。無論是從節(jié)能還是環(huán)保角度來說，自然采光設(shè)計都有重要意義。因此為自然采光創(chuàng)造有利條件，總平面布置中建筑物宜南向、南東向或南西向，除有良好的朝向外，建筑物之間還應(yīng)保持一定的日照間距。

(2)防風(fēng)。建筑物長軸應(yīng)盡量平行常年主導(dǎo)風(fēng)向，尤其是冬季主導(dǎo)風(fēng)向，減少風(fēng)沙及冬季寒風(fēng)侵襲。在總平面布置中對機加工車間、維修間、倉庫等受工藝流程約束較小的車間，可采取“四合院”式的圍合布置形式。在滿足重要建筑的采光基礎(chǔ)上，廠前區(qū)也可采用聯(lián)合建筑，健身和文娛活動設(shè)施應(yīng)盡量放置在室內(nèi)。各分區(qū)及建筑之間可通過便捷的交通廊道聯(lián)系，夏季防暑遮蔭，冬季防風(fēng)防沙。廠前區(qū)宜布置多層建筑，且建筑高度不宜過高，建筑外形應(yīng)以流線型為主，防止風(fēng)沙堆積和夏季雷雨的干擾。

(3)間距。對于沙漠地區(qū)建廠，應(yīng)特別注意總平面設(shè)計中各類間距的選取。由于沙子具有易塌落、流動等特性，沙漠地區(qū)總平面設(shè)計過程中，對于建構(gòu)筑物之間的間距選取應(yīng)充分考慮到這些因素，避免建設(shè)中期或后期維護開挖而影響基礎(chǔ)穩(wěn)定。

另外，廠區(qū)通道寬度設(shè)置也應(yīng)考慮這一因素。以利于廠區(qū)管線敷設(shè)。對于管線復(fù)雜的廠區(qū)，盡可能選用綜合管溝和綜合管架敷設(shè)，以便于管線施工和維護。

1.2豎向設(shè)計

荒漠地區(qū)廠礦企業(yè)建設(shè)場地多平緩，往往廠區(qū)內(nèi)地形起伏不明顯，且坡向多變不易辨別總體坡勢。加之荒漠地區(qū)干旱少雨，設(shè)計者往往不重視豎向設(shè)計。荒漠地區(qū)雖然年降水量少，但變率大，一次暴雨的降水量可占全年降雨總量的1/3或更多。地表來不及滲透，便形成漫流，并在低洼處匯流形成洪水。如在格爾木某企業(yè)現(xiàn)場踏勘時，一場暴雨過后，在廠外道路途經(jīng)的沙漠地區(qū)，洪水將道路沖斷，地面被沖刷出5m多深的大沖溝；在哈密地區(qū)某金礦的工業(yè)場地選址中，有一廠址方案靠近匯流谷線，每隔幾年該區(qū)域內(nèi)就會發(fā)生一次洪水，防洪難度較大，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后排除了該方案。因此，在荒漠地區(qū)重視豎向設(shè)計，無論是從降低投資費用，還是廠區(qū)安全等因素考慮，都有其重要意義。做好荒漠地區(qū)豎向設(shè)計應(yīng)采取以下措施：

(1)重視項目選址，避免將項目選址在易受洪水威脅地段。當(dāng)受到客觀條件限制時，通過技術(shù)經(jīng)濟比較后可選址于受威脅較小地段。如何分析廠址受威脅程度，可在踏勘的基礎(chǔ)上依據(jù)當(dāng)?shù)卮蠓秶匦螆D，利用計算機軟件分析生成坡向分析圖，對流域進行分析，計算流域洪水量和洪水位。當(dāng)無法獲得當(dāng)?shù)卮蠓秶匦螆D時，也可利用谷歌地球軟件，獲得該區(qū)域衛(wèi)星照片及高程數(shù)據(jù)進行分析。

(2)對于上游匯流面積較小的場地，可在場地上游沿有利地形設(shè)置防洪堤墻，將上游洪水引導(dǎo)至受保護區(qū)域外。防洪堤墻可采用鉛絲石籠建設(shè)，并應(yīng)保證一定基礎(chǔ)深度，避免洪水掏空基礎(chǔ)。防洪堤墻應(yīng)高出計算洪水位0.5m以上。

(3)對于地勢較平緩，甚至稍有低洼的場地，除了考慮土方工程量優(yōu)化外，還需保證場地匯水能順利排出場地外，避免場地內(nèi)積水。為了取得合理設(shè)計標(biāo)高，可借助計算機軟件生成不同高度范圍的投影面加以分析，最終結(jié)合土方工程量綜合分析，確定場地合理設(shè)計標(biāo)高[2]。

1.3道路設(shè)計

荒漠地區(qū)由于路網(wǎng)欠發(fā)達，往往需要修建較長的廠外道路連接至公路。由于風(fēng)的作用，路基易遭到風(fēng)蝕，路面易受到砂埋，從而降低了路基的穩(wěn)定性及路面的通過性。為了保障企業(yè)外部運輸，在設(shè)計中要充分考慮特定自然因素，同時采取防治措施[3]。

(1)廠外道路選線。荒漠地區(qū)廠外道路路線設(shè)計除了滿足一般的線路設(shè)計要求外，還需根據(jù)荒漠公路自然區(qū)域特點、地形地貌特性、風(fēng)力與風(fēng)向，合理選線。充分考慮風(fēng)沙自然災(zāi)害，并注意環(huán)境保護，做到路域與自然環(huán)境及宏觀地貌相協(xié)調(diào)，盡可能使原地面自然狀態(tài)的變化程度減至最小。合理繞避或直穿不良區(qū)域，盡量使路線方向與主導(dǎo)風(fēng)向平行或銳角相交，使沙害程度減至最小。選線時應(yīng)盡量避開有可能受到洪水威脅的區(qū)域，無法避開時盡可能減少受威脅的路段長度。

(2)廠外道路路基設(shè)計。路基是路面的基礎(chǔ)，路基工程應(yīng)具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性。在沙漠地區(qū)筑路應(yīng)調(diào)查當(dāng)?shù)刂紊辰?jīng)驗，結(jié)合不同的沙漠類型和道路工程特點，根據(jù)風(fēng)沙地貌特點，風(fēng)沙運動特征，風(fēng)向、風(fēng)力、路線與風(fēng)向的關(guān)系，選擇合理的路基斷面形式及防止路基被風(fēng)沙吹蝕和積沙掩埋的工程或生物防護措施。

戈壁地區(qū)的路基填料可利用當(dāng)?shù)靥烊患壟涞纳暗[。沙漠地區(qū)的路基填料中若粉黏粒含量超過30%，其強度會驟減，可采用化學(xué)加固或敷設(shè)土工布的方式，增加路基強度及穩(wěn)定性。沙漠地區(qū)路基應(yīng)優(yōu)先采用路堤式，采用合理的路堤高度和邊坡坡度，以盡可能減少沙埋和風(fēng)蝕。

荒漠地區(qū)降雨稀少，路邊溝和排洪涵洞容易被沙埋，一般情況可不設(shè)排水設(shè)施，但在有大流域匯水的路段要考慮排水。可將路面設(shè)置為過水路面，并在上游設(shè)置擋水堤墻，合理引導(dǎo)雨水通過過水路面。

1.4防風(fēng)固沙

荒漠區(qū)防風(fēng)固沙工程包括工程防治和植物防治。重點防護治理區(qū)域為工業(yè)場地外圍及廠外道路兩側(cè)區(qū)域，具體措施如下：

(1)當(dāng)廠外道路穿過風(fēng)口時，應(yīng)采取固砂與阻沙相結(jié)合的防治措施，即采取上風(fēng)側(cè)較遠處阻沙，固沙寬度為50～100m，路基兩側(cè)阻沙范圍為5m。

(2)道路防沙固沙最常用的方法是草方格防沙，通常在路基上風(fēng)口一側(cè)沿路線選擇50～100m、下風(fēng)口一側(cè)沿路線選擇30～50m設(shè)置草方格。草方格防沙一般為1m方格網(wǎng)，路基邊坡處一般為1m×0.5m方格網(wǎng)。若礦山企業(yè)距礦山較近，也可利用礦山廢石布置方格網(wǎng)。

(3)企業(yè)在廠址選擇時應(yīng)盡量避開不利區(qū)域，以減少防治難度及工程量，廠區(qū)宜在四周設(shè)置固沙帶，固沙寬度為50～100m。

(4)一般能在荒漠地區(qū)建廠，其廠區(qū)周邊基本都有可靠充足的水源，因此可考慮在廠區(qū)外圍改善土壤環(huán)境，設(shè)置綠化防風(fēng)沙帶，必要時在外圍配合草方格防沙。

1.5荒漠地區(qū)生態(tài)保護方面的要求

(1)荒漠地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)脆弱，如果利用不合理，很容易導(dǎo)致土地沙化嚴重、土壤次生鹽漬化等一系列的生態(tài)問題。項目選址時應(yīng)避免毀壞綠洲及植被生長較好的區(qū)域，盡量將工程建設(shè)對自然的不利影響降到最低。

(2)保護荒漠地區(qū)特有的生物多樣性。特殊的自然條件造就了荒漠地區(qū)特殊的動植物種類。我國荒漠地區(qū)的珍稀植物有綿刺、裸果木、蒙古沙冬青等，珍稀動物有蒙古野驢、野駱駝、詹蘭羚羊和捷爾倫羚等。在項目選址和建設(shè)中亦應(yīng)充分考慮到工程對區(qū)域內(nèi)動植物的影響，并采取保護措施。

(3)合理利用水資源，保護綠洲。在荒漠地區(qū)，水是最主要的限制因子，而綠洲農(nóng)業(yè)是荒漠地區(qū)人類生存的最基本條件，因此，合理利用水資源，保護綠洲是荒漠地區(qū)發(fā)展的關(guān)鍵。水資源的不合理利用可能導(dǎo)致綠洲向荒漠轉(zhuǎn)化。

2　實例分析

某有色金屬冶煉廠位于內(nèi)蒙古騰格里沙漠邊緣區(qū)域，項目用地區(qū)域內(nèi)沙子覆蓋厚度達數(shù)十米，但因其具有較好的供水、供電、供煤及其他原料供應(yīng)條件，當(dāng)?shù)卣诖嗽O(shè)立工業(yè)園區(qū)。整個項目在園區(qū)總體規(guī)劃，各分區(qū)總平面布置、場地平整、風(fēng)沙防治，包括建筑物基礎(chǔ)處理方案等方面，充分考慮到沙漠地區(qū)建設(shè)特點，并給于針對性設(shè)計。目前該廠已建成生產(chǎn)，取得了不錯的效果。

青海格爾木某鐵礦，地處高原戈壁灘地區(qū)，項目充分考慮區(qū)域匯流及周圍雪山融雪洪水對廠址的影響，合理選址，并采取相應(yīng)防洪措施。總平面布置保證主要建筑物有較好的朝向，又盡量避免寒風(fēng)侵襲。還利用生活區(qū)附近空地規(guī)劃有溫室大棚，為職工提供新鮮瓜果蔬菜，改善了職工生活水平，受到建設(shè)方好評。

3　結(jié)　論

總圖設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，尤其在荒漠地區(qū)，面對惡劣的自然環(huán)境，需要考慮的因素也隨之增加。通過荒漠地區(qū)總圖設(shè)計實踐，作者認為，在總平面布置、豎向設(shè)計、道路設(shè)計、防風(fēng)固沙、生態(tài)保護等方面，應(yīng)結(jié)合荒漠地區(qū)自然特點，有針對性的進行設(shè)計，為企業(yè)節(jié)省投資，確保安全生產(chǎn)，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，同時也在生態(tài)保護方面積極踐行國家政策。

參考文獻

[1]雷明.工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1998.

[2]劉勇強，林斯平.平坦沙丘地形場地豎向設(shè)計特點探討[J].煤炭工程，2015，47(8):16-18．

[3]《有色冶金企業(yè)總圖運輸設(shè)計參考資料》編寫組.有色冶金企業(yè)總圖運輸設(shè)計參考資料[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1981.

(收稿日期2016-04-27)

胡軍鋒(1982—)，男，工程師，710001 陜西省西安市南大街10號。