泛绿色设计在大庆油田的应用

泛绿色设计在大庆油田的应用

事实上，通过技术手段方法修复受损生态系统是困难的。此外，生态系统破坏的复杂性和损伤的严重性，促使人们采取新的理念和技术方法来恢复受损生态系统。有学者认为,环境保护问题的关键是设计而非管理问题。泛绿色设计的新理念和技术,已经开始被用来修复大庆油田受损的湿地生态系统。1环境管理的意义泛绿色设计(pangreendesign,PGD)的思想源于现代企业内部对某种产品或工艺进行的绿色设计。绿色设计(greendesign,GD)是指在产品整个生命周期内,不仅考虑产品的商品属性,而且还要考虑产品的环境属性(可拆卸性、可回收性、可维护性和可重复利用性等),并将其作为设计目标,在满足环境目标要求的同时,保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。与绿色设计相配套的工作还有生命周期评价(lifecycleassessment,LCA)和生命周期管理(lifecyclemanagement,LCM),就是对产品从摇篮到坟墓的全生命过程进行全面的环境影响分析、评估、监督与管理。泛绿色设计是指按照绿色设计理论、方法和泛系理论,坚持对人类经济活动的经济效应和环境效应双重考虑的原则,在全社会范围内对人类经济活动的行为方式、内容和准则,进行全方位的修订、规范和重新设计。它不仅包含着企业设计师们狭义的绿色设计,而且具有更广阔、更丰富、更深刻的内涵。在社会结构上,它包括了政府、企业和公民大众等层面;在经济领域,它渗透到第一次产业、第二次产业和第三次产业的各产业领域里;在技术路线上,不仅有工程技术方面的,还有人文、社会和科学方面的手段和方法。泛绿色设计的研究与实施,是因为人类已经到了需要重新全面认识、规范和设计人类经济行为的时候了。在漫长的人类设计史中,工业设计为人类创造了现代生活方式和生活环境的同时,也加速了资源的消耗,并对地球的生态平衡造成了极大的破坏。正如对于绿色设计产生直接影响的美国设计理论家维克多·巴巴纳克(VictorPapanek)提出的:“设计的最大作用并不是创造商业价值,也不是包装和风格方面的竞争,而是一种适当的社会变革过程中的元素。”在这样的社会变革中,仅靠企业中产品或生产工艺的绿色设计是无法真正解决当前人类所面临的生态危机和各种生态环境问题,而必须实行泛绿色设计发展战略。2湖泡退化、缩化大庆油田位于素有“绿色百湖之都”称谓的大庆市区的中心部位,油田区内湖泡众多、湿地广布,形成了湖泡湿地群,构成了“井站连湿地、湿地伴楼区”,生产和生活设施与湿地紧密相连的特殊景观分布格局。目前,大庆油田湿地生态系统存在的主要问题是湿地面积减少、湿地退化和部分湿地受到污染,以及湿地景观类型斑块的破碎化等。据不完全统计,从20世纪80年代至今,油田湿地的总面积已经减少了65%以上。导致这些问题的原因,既有自然因素,又有人为因素,且以人为因素为主。自20世纪70年代以来,大庆地区降水量偏少,且流入大庆的客水(乌裕尔河和双阳河水)也明显减少,在地带性因素和非地带性因素共同影响下,自然地理过程促使湖泡演变,该区湖泡退化、萎缩。油田湖泡湿地群的主要特征是湖泡数量较多、面积较小、湖水较浅,主油田区湖泡面积均在1000hm2以下。这样的湿地生态系统稳定性较差,受到自然干扰或人为干扰时,极易发生变动。大庆油田开发建设50多年来,该区的人地关系愈加复杂,人类活动作用程度愈加强烈,对湿地自然生态系统的干扰愈加严重。石油生产中产生的废液、泥浆、落地原油的冒、漏和各种垃圾、未经处理或处理未达标的生产和生活污水向湿地排放等行为,造成一部分湿地水体的严重污染。基于生产和生活的需要,油田区修建了纵横交错的生产专用公路和油水管线,建立了星罗棋布般的油、水井点、计量间等生产设施以及连片的居民区。这些生产、生活设施的建设需要占用大量土地,其中,就有一部分是湿地。有的湿地因被填埋、占用而消失,也有的湿地被切断、分割而破碎,还有的湿地被阻断水源造成湿地退化与盐碱化。因此,可以说人为干扰是造成油田区湿地生态系统受损的第一位因素。3对落后成分的认识不足运用泛绿色设计的思想和理论对大庆油田区受损湿地生态系统进行修复,具有新的内涵。造成油田区湿地受损的人为干扰中,既有人们生产、生活活动中的不科学、不合理行为,又有传统文化和思想观念上落后成分的影响,还有一些不合理政策、制度的误导作用。同时,还必须认识到受损湿地的存在,不仅制约着湿地自身生态系统诸功能的作用,而且还影响着与其共生、伴生和相邻的其他系统的应有生态功能。因此,运用泛绿色设计对受损湿地进行修复,必须以现代生态道德观为指导,坚持“天人合一”的人与自然和谐共处的设计思想,以可持续发展为目标,遵循大庆油田区湿地客观存在自然地理过程和生态演化规律,实行微观技术处理与宏观战略调控相结合、工程技术改造与规范人们行为相结合的技术路线,突出油田区湿地修复工程的整体性、区域性、创新性和综合性。3.1创建绿色作业体系,完善油田生产环境进行生产行为的绿色设计,首先要转变思想观念。过去石油企业在油田上生产活动的传统理念是“地上服从地下,一切为油田生产让路”,把油田用地仅作为工业用地看待,只重视油田地下资源,忽视地表资源,忽视了湿地生态系统的多项生态功能。在这种观念的指导下,只顾生产,不管环境,多年的生产活动造成了湿地被占用、被切割、被破坏,污油、污水随地排放,沟壑纵横、坑丘遍地,导致湿地在消失、萎缩和被污染,湿地水源被阻断,植被被破坏,致使湿地生态系统严重受损。要实现油田的可持续发展,必须转变只顾生产、不管环境的落后观念,树立起油田生产与生态环境和谐共处的新观念。目前,在创建“绿色油田”理念的导向下,已设计出一套比较完善的油田生产“绿色作业”规范体系。绿色作业体系的设计与实施,开辟了湿地受损问题的解决由“末端治理”变为“源头防治”的新途径。如杜绝了随意占用湿地或倾倒建筑垃圾填埋湿地行为;铺设管线挖掘沟槽时,要把地表植被层和底土分别堆放,作业完成后按序填埋、恢复原有的地表植被;生产设施在通过湿地汇水地段时,要设置流向湿地地表径流的通道(桥涵等);在油田区周边已建成3座污水处理厂,其生产规模可保障油田区生产污水和居民区生活污水的全部汇集处理,达标后排入湿地;油田井上和井下作业时,实现含油污水的“零排放”,主要做法是:(1)各作业队加配装有专用工具、器具的“环保作业箱”,作业前先用专用工具将承接含油污水的管子与污油水回收装置连接上,使作业过程中产生的含油污水能够有效回收,再采用二次加压技术将回收的含油污水全部打入输油干线,既防止了对湿地的污染,又回收到一定量的原油和水资源。(2)为了防止落地原油或含油污泥的污染,作业前,在操作现场的地面上铺上相应面积的超强防渗布,将落地原油和含油污泥全部回收后再进行有效成分提取与无害化处理。绿色作业体系的构建,除了制定突出环保意义的详细具体的操作规程外,还有普及环保知识、提高生态道德素质、绿色作业质量的奖惩以及违章作业监督举报等一系列保障监控措施。绿色作业体系是规范油田生产行为绿色设计的一项重要内容,也是大庆油田创建“绿色油田”重要基础工作。3.2油田区湿地的补给源和排水系统大庆油田区湿地生态系统内部结构的突出特征是:以湖泡为中心的若干个同心圆状结构,低处为湖泡的水面,周边为水生植物和湿生植物带,有些严重受损的湖泡湿地多退化为盐沼或盐碱滩裸地;稍高处为相邻的同心圆结构间的小分水岭,地势稍高,土质较好,土壤多为黑钙土、草甸土;两者之间的过渡地带多为苇塘或草甸。这样的结构特征,揭示了湿地生态系统内部演化和自然地理过程的客观规律。对受损湿地的修复,必须遵循这些特征和自然规律进行绿色设计。因此,相应地提出了“高处植树、低处蓄水、过渡地带自繁草苇”的“十六字”生态修复绿色设计方针。高处植树。高处即油田与湿地间的分水岭,是油田生态系统中土质较好的土地类型区,现多建有油田专用公路、油水管线及点状生产设施。在该处宜营造路旁林、风景林、防风林等林带。林分结构应以杨树(Populus)、柳树(Salix)、榆树(Ulmus)、樟子松(Pinussylvestnisvar.)、云杉(PiceaasperataMast.)等树种组成的针阔混交林型为主。该林带区是对湿地具有显著生态防护作用的稳定型生态区。低处蓄水。水源补给不足是造成湿地面积减少的重要因素。若要保证低洼地相对稳定蓄存适量的水,必须解决好低洼地的水补给源。为低洼地补水有3个途径:(1)拦蓄雨水。清理、疏通汇聚湿地地表漫流、径流的通道,保障降落在低洼地的雨水大部分汇集、补给到湿地中。并将市区的防洪排涝管线连通到湿地,既补给湿地,又可以为市区防洪排涝。(2)生产生活污水经处理达标后,排入湿地。大庆市每年排放的生产和生活污水超过1×108m3,过去都是未经处理或处理未达标就排放到松花江中,既污染了河流,又浪费了大量水资源。如今,这些污水经处理达标后,大部分被排入湿地,是湿地的重要水补给源。(3)调入适量的客水输入到油田区湿地。大庆市因区内淡水资源不足,为保证生产和生活用水,在黑龙江省政府有计划调拨下,每年都要通过“引嫩工程”引入1.4×108～2.0×108m3的嫩江水。现在还需要增加一部分调入水量,作为生态用水补给到油田区湿地。由于嫩江水水质较好,此举也是改善湿地水质的一个有效措施。过渡地带自繁草苇。过渡地带是油田区湿地中面积较大的区域,也是湿地区的生态敏感区和自然演化区。因人为干扰,有的苇塘退化为盐沼或变为裸地;有的芦苇(Phragmitesaustralis)沼泽因水量不足变为湿草甸或草原。针对油田区湿地存在的不同问题,相应采取技术措施。对于建井场、挖沟渠等作业行为所造成的局部湿地水源阻断、植物枯萎的湿地,要平整地面、推平土埂、疏通水道,救护“干渴濒危”的苇塘;芦苇已经凋亡的湿地,平整地块、引进水源后,采取扦插苇茎或埋栽苇根等人工栽培技术,对苇塘进行生态修复;已经退化为盐沼或盐碱滩裸地的地块,应首先人工栽植耐盐碱、抗逆性强的红柳(Tamarixramosissima)、沙柳(Salixpsammophila)等灌木,通过灌木丛对盐碱土壤的生物改良作用,使其逐步自然演化成草甸灌丛群落。初步实验结果表明,由湿地退化、萎缩形成的盐沼,在缺乏充足水源难以恢复为芦苇沼泽的情况下,通过栽植灌木来自然演化,不失为一种有效的修复途径。3.3土坑治理及盐碱地生态保护对油田受损湿地的修复,需要因地制宜地采取以下生态工程。连湖蓄水工程。大庆油田区众多的湖泡,都是处于由小分水岭分割的互不连通的封闭状态,这种状态不利于水体的流动交换和水质的改善,也无法实施湿地整体水量的宏观调控。因此,需要施以湖泡内外连通工程。内部连通是指各湖泡间修建铺有防渗膜的生态水渠或输水管线,穿透湖泡间的分水岭,将各湖泡串联贯通,并在每个湖泡两侧分别建有进水闸和出水闸,形成可控性的湿地水网体系。外部连通是指油田湿地水网体系与大庆市的引嫩工程和主排水工程相连通,以便缺水时引水补给,水量过多时排放泄洪。同时,还增加了各封闭水体的流动性,提高了水体的水质。油田区湿地的水量缺少会造成湿地的萎缩、退化,而水量过多则会淹没石油生产设施造成经济损失。因此,该工程可实现水量的调控以保障湿地存蓄合适的水量。土坑治理工程。大庆油田在开发建设初期,由于油田生态环境保护与建设缺乏总体规划设计以及环境管理不够严格,社会上有人非法偷土,在油田内部挖土取沙,造成了多处面积较大(4hm2以上)、较深(3～5m)的大土坑。在缺少大量的沙土来填埋这些土坑的情况下,在降水较多的丰水年份,通过排水设施,存蓄市区排涝的洪水,使土坑变为水库、鱼池和蓄水池。土坑治理工程既增加了油田区湿地的总面积,也解决了土坑治理问题。油田作业区的绿化工程。根据油田生产的需要,建设了各类点状和线状的生产设施,占用、损害了一部分草甸草原,减少了绿地面积。由于草甸草原与湿地在空间结构和生态功能上内在的紧密联系性,损害草甸草原的同时也是对湿地的间接干扰。因此,对草甸草原的恢复、繁育也是对湿地的间接修复保育。除了对成片的草甸草原实行禁刈禁牧、自繁自育的保育措施外,对油田作业区自身的绿化也是一项重要内容。首先,将星罗棋布的油井井台四周由原来的陡坎型修成漫坡型,再植以草皮,使原来的裸地井场变为草地井场;此外,对一些水渠、水池堤坝的外坡、土坝式油水管线的两坡、陡坎式湖泡湿地的岸坡等地段,也将其修成漫坡型,再植以草皮;采用同样的技术,对油田其他设施周围的裸地或退化草地,也进行因地制宜的绿化。在植草绿化的同时,凡是适宜植树的地块,均植以适当数量的乔木或灌木。据初步统计,该项工程的实施,可以使油田区绿地面积增加12×104hm2以上。总之,采用植树、植草技术,对油田区进行绿色包装,最大限度地提高油田区绿地面积。“人工—天然复合湿地”污水处理工程。净化污水是湿地固有的生态功能之一,复合湿地污水处理系统就是进一步强化该项功能。人工湿地污水处理系统主要由预处理单元和人工湿地单元组成。预处理单元主要是先将污水中的粗颗粒去除及降低有机负荷,再进入人工湿地单元进一步处理。复合湿地生态系统的建设,是采用成型的人工湿地建设技术,在天然湿地的基础上进行嫁接式的建设。复合湿地与单纯的人工湿地相比较,在建设上节省了人工湿地单元的工程费用。大庆油田拥有大面积的天然湿地,为复合湿地建设提供了有利的基础条件,发展复合湿地潜力很大。建设复合湿地,首先选择条件较好的天然湿地(如苇塘),在其外围建设预处理单元,主要构筑物有双层沉淀池、化粪池、稳定塘或初级沉淀池等;在预处理单元与水体之间的空间铺设砾石、砂、土壤等特定的填料,形成填料床,对水域内已有的水生植物[芦苇、蒲草(Typhaangustifolia)等]进行人工增植和人工抚育,使其发育成良好的水生植物群落;同时在水生植物的根际进行人工增殖好氧和厌氧微生物种群。城市的各种污水首先经过预处理后,通过填料床的物理净化在填料床体表面和填料缝隙中自由流动,再经过水生植物的吸收及根际多种微生物的分解、转化等生物化学净化作用,使水质得到净化,汇聚到湿地中部较深水域中。复合湿地运转起来后,还可以在填料床上进行人工栽植水生植物,进一步增强净化能力。在复合湿地的外围,还应进行道路和花草、树木等设施的建设,使其成为交通便利、空气清新、环境幽雅的休闲、娱乐和旅游的良好去处。污染湿地的治理工程。由于过去受到落地原油、泥浆、含油污水的污染,有些湿地的水质较差,严重的甚至为Ⅳ类、Ⅴ类水体。对受污染水体净化治理是对受损湿地修复的又一项重要内容。具体的工程措施如下:在湿地四周边缘地带人工种植植物、培育微生物等物种,进行生物吸收、分解和净化;向污染水域投放适量的生物油污水处理剂,利用生物制成的药品来降解水面漂浮的油污;通过连湖蓄水工程,使“死水”变“活水”,提高水体的溶解氧值;通过引水工程引入客水,换掉一部分污染严重的水体。3.4油田区湿地公园的设计大庆市龙凤湿地是中国大陆上面积最大的城中湿地,以其面积广阔、位置特殊而闻名遐迩。然而,目前还鲜为人知的是大庆油田湿地群,其比龙凤湿地更接近城市市区,更加凸现城市的“绿心”位置和作用。在油田区湿地修复过程中,实施城市湿地公园的绿色设计,具有更重要的现实意义和战略意义。城市湿地公园的设计思想是,参照哈尔滨群力新区已建成的中国首个“雨洪公园”工程体系,突出休闲游乐的文化功能和防洪排涝的生态功能。一是观光娱乐公园设计。油田区湿地群紧邻城市居民区的特殊位置(有些湿地距离居民区仅几十米),极便于城市居民及外来游客的休闲、观光、游憩和娱乐。因此,要充分发挥该湿地群的城市“绿心”作用,在前述湿地绿化工程的基础上,增加美化工程建设。以油田专用公路为主干,向两侧铺设适当的非机动车道路或公园绿地中的甬道,以获得“曲径通幽”之美感;在绿地上点缀设立花坛、花圃、凉亭、喷水池等观赏景点;在适宜的湖泊湿地上设立栈桥、拱桥、曲桥、亭台水榭和钓鱼平台等游览娱乐设施。二是“雨洪公园”设计。近年来,由于夏季暴雨出现的频率增多,大庆市也和国内的其他城市一样,常遭受城市涝灾之苦。因此,按照“雨洪公园”的框架结构,进步加强和完善市区防洪排水设施与油田区湿地群间的连接工程和调控装置,充分发挥湿地群防洪蓄水的功能。3.5特殊藻类生产生物柴油的研究湿地是具有多种功能的生态系统。大庆油田湿地群除了上述功能的开发利用外,还可以作为生物质能生产基地,来进行开发利用。因此,在对该受损湿地进行泛绿色设计修复的过程中,生