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耕耘科技沃土 呵護綠水青山——黨的十九大以來部天科院推動綠色交通發展綜述
來源:馬士茹 諶業良 日期:2019-06-20

編者按

黨的十九大作出了建設創新型國家、交通強國的重大決策部署,并把生態文明建設提升到了前所未有的新高度。習近平總書記在考察天津港時指出,要志在萬里,努力打造世界一流的智慧港口、綠色港口。綠色發展成為高質量發展的必然要求,港口與航道的綠色智慧發展已成為全球廣泛共識。

然而,我國港口與航道快速發展的同時,也面臨著一些生態環境問題。“交通運輸結構有待優化,污染防治有待加強,岸線資源集約化利用有待提升,生態保護屏障建設迫在眉睫。”交通運輸部天津水運工程科學研究院(簡稱部天科院)院長張華勤表示。

近年來,部天科院以高質量發展為主題,以綠色智慧發展為主攻方向,持續推動“傳統專業+綠色”轉型升級和結構調整,在港口與船舶大氣污染防治、生態港口建設、內河綠色航道建設、高原公路生態環境保護、污染土治理與修復、人工沙灘建設、國際合作等方面持續發力,為行業綠色發展提供多元化、全鏈條、全過程的技術咨詢與服務,取得了豐碩的技術創新成果和顯著的社會效益。

港口航道 空氣更清新

在秦皇島港煤炭碼頭堆場,一道道氣勢宏偉的防塵(風)網矗立在藍天、碧海和碼頭堆場之間,構成了護衛秦皇島港環境的“鋼鐵長城”。

粉塵污染防治是我國港口區域當前面臨的重要環保課題之一。

多年來,部天科院致力于大氣粉塵污染防治、港口粉塵污染設施、粉塵污染智能化監測及控制技術等相關研究,對提升行業污染防治水平、推動建立綠色港口、打好大氣污染防治攻堅戰等作出重要貢獻。部天科院開創性通過風洞試驗和數值模擬等技術手段,為堆場防塵(風)網工程安全設計提供了技術保障,目前已參與了我國90%以上的沿海大型散貨港口的防塵(風)網工程研究或設計工作。

一直以來,河北黃驊港是我國北方重要的煤炭下水港,近年來煤炭吞吐量穩步增長的同時,粉塵污染問題也逐漸凸顯。隨著堆取料機、裝卸船機等各種大型機械的應用和裝卸工藝的改進、新型環保設施的增加,以前在此建立起的粉塵排放估算模型已無法適應今日港口發展現狀,重建一套新的模型迫在眉睫。

2018年4月,部天科院緊跟國家環保政策大方向,組織業務骨干和核心技術人員成立干散貨港口粉塵排放總量測算模式研究科研團隊深入黃驊港,以現場監測為基礎,分析黃驊港煤炭散貨粉塵在靜態堆存及動態作業條件下的污染特征及港區各環保措施綜合抑塵效率。

“我們利用風洞試驗、粉塵源解析、數模軟件等技術手段,為港口粉塵排放總量測算及排污許可工作提供理論基礎和技術支持。”部天科院環境科技發展(天津)有限公司(簡稱環科公司)總經理周斌介紹,研究團隊先后出動監測人員270人次,完成了近30種煤炭粒徑分布分析,共獲得TSP、PM10和PM2.5粉塵樣品2200余個,為下一步港口排污許可管理工作、港口環保事業打下堅實基礎。

除了港口粉塵污染治理,船舶大氣污染治理也成為綠色水運發展的一個關鍵。

早在2016年年初,部天科院開展了船舶尾氣監測研究,經過不斷探索試驗,已成功研制出船舶尾氣遙測儀,并通過長時間連續監測掌握了該方法的適用條件,提出了適應不同航道與環境條件的橋、岸、船、機4種解決方案,取得了一系列發明專利。

目前,該院與江蘇恒澄交科信息科技股份有限公司建立了產業化合作關系,通過專利授權的成果轉化方式,聯合研制出了基于嗅探法原理的船舶尾氣遙測儀,開發了船舶尾氣遙測大數據分析平臺。

“現在,利用船舶尾氣遙測平臺,海事執法人員可實時追蹤船舶生成的二氧化碳和二氧化硫數據,當二氧化硫曲線波峰異常高值時,意味著‘捕捉’到了一條不滿足排放船舶污染物控制區標準的‘嫌疑船只’。”部天科院環境保護技術研究中心(簡稱環科中心)主任彭士濤向記者介紹,作為部天科院船舶尾氣遙測的全國首個應用試點,江蘇蘇通長江大橋目前已成功監測到高硫油船舶近400艘次。

今年,部天科院船舶尾氣遙測又建立了上海港洋山港區、黃浦江口、東莞坭洲航標等多處試點。基于之前的成功經驗,部天科院先后為江蘇省、上海市、廣東省、重慶市編制了有關建設船舶大氣污染物排放遙測站點的規劃或項目建議書,逐步在船舶排放控制區內推廣應用。


水清岸綠沙灘美

2016年1月5日,習近平總書記在推動長江經濟帶發展座談會上指出,推動長江經濟帶發展必須從中華民族長遠利益考慮,走生態優先、綠色發展之路。要把修復長江生態環境擺在壓倒性位置,共抓大保護,不搞大開發。

近年來,我國沿海各省市紛紛加大臨港產業布局力度,利用港口優勢發展了一批各具特色的臨港產業聚集區,但高強度的資源開發打破了原有海岸帶的生態平衡,港口生態環境問題日益凸顯。

“生態港口建設目前包含5個方面內容。”張華勤介紹,一是港口生態環境整治與功能優化提升;二是生態港口規劃與布置,在港口規劃層面就將生態理念融入;三是親水性、娛樂性港口景觀設計,例如人工沙灘、港口公園等;四是生態水工建筑物的研發與建設,例如生態海岸、生態護岸等;五是生態修復,通過增殖放流和投放人工魚礁恢復底棲和魚類等生物。

在港口生態環境整治與功能優化提升方面,部天科院圍繞生態港口建設、長江經濟帶生態優先等目標,以科技創新為動力,開展了大量前瞻性、基礎性、公益性研究。

近兩年,部天科院海岸與海洋資源利用研究中心與天津、河北兩地多級政府及行業主管部門聯合攻關,陸續展開了《唐山市曹妃甸區海洋生態建設規劃》《天津市海岸帶開發保護規劃》等海洋領域發展的頂層設計和智力支持,以生態文明理念破解發展與保護間的難題,為各大港口聚集區謀劃可持續發展的道路。

萬古奔騰的長江,孕育著源遠流長的中華文明。如何讓中華民族母親河永葆生機活力?部天科院人貢獻著一份力量。2018年,部天科院環科中心承擔了長江重慶長壽段港口碼頭功能提升及臨港產業規劃,重點開展了生態港口綜合整治、老舊碼頭功能整合優化改造提升、臨港產業轉型升級與先進物流產業發展等規劃工作,為深入推動長江經濟帶發展做好頂層設計與智庫支持。

生態港口建設除了著眼港口環境的可持續發展,還在人與自然和諧共處,整合開發港口旅游資源、娛樂功能等方面有著諸多拓展。

人工沙灘作為海岸整治修復中的重要內容,其技術開發意義重大,具有極強的實際需求。然而,由于我國海岸泥沙環境極為復雜,分布著大量淤泥質、粉沙質和沙泥混合質海岸,灘沙的侵蝕和泥化風險并存。如何實現“保沙防泥”?這對人工沙灘建設技術提出巨大挑戰。

“我們到了現場后,就看到一條沙、一條泥的帶狀景象。”部天科院海岸河口工程研究中心研究員解鳴曉介紹,江蘇連云港贛榆沙灘是典型的淤泥質海岸沙灘,研究難度大,為了更好地調查清楚這種特殊現象背后的原理,調研團隊除了現場勘查,還特意跑到上海請教了華東師范大學的退休老教授,對比了1996年的現場照片。

功夫不負有心人。依托10余項國家級、省部級基礎科學研究項目,結合10余個實際工程需求,部天科院相關團隊攻克了多重、復雜泥沙環境下人工沙灘工程的基礎理論,發展了國際領先的數值、物理模擬技術,研發了沙灘防侵蝕、防泥化等一系列整治養護措施與裝置,最終形成了工程建設的理論與成套關鍵技術。

在青海省海南藏族自治州貴德縣尕讓鄉松巴村,時下不少慕名而來的游客都選擇乘船而入。黃河在村落旁邊日夜奔流,永無止歇,為村子帶來了天然的水路優勢。河道悠悠碧水旁,是潔白細碎卵石鋪成的護岸,綠色的柳枝夾雜其中,一派水清、岸綠、魚游、鳥飛自然和諧景象。

2018年,部天科院在黃河青海尼那至李家峽段生態航道建設中遵循“還河流以空間”的生態建設理念,從河岸、河中兩方面入手,在穩定河岸的同時,兼顧河流的橫向連通;開辟航線的同時,在河道中留出水生生物棲息的空間。

“由于項目位于黃河上游,生態系統相對較為脆弱,在航道資源開發利用時,我們打造了基于植被型生態混凝土、土壤生物工程護岸及鋼絲網石籠墊等技術的生態航道,做到航運開發與河道生態治理相協調。”部天科院副院長兼總工程師張華慶介紹。

與此同時,從2007年開始,部天科院就已對長江航道開展了格賓石籠、三維土工網墊和綠化混凝土結構的工程適用性研究,提出了兼具“通航—生態”功能的整治壩體和生態護岸、護灘結構新結構,并獲得專利授權。在治理廣西右江那吉庫區生態航道時,提出了航道土質岸坡生態治理理論,建立生態護岸斷面防護分區理論,該研究成果獲得中國航海學會科技一等獎。

目前,相關研究成果已得到國際航運協會內河專委會生態護岸工作組專家的肯定和認可。針對已建成的杭甬運河寧波段航道,部天科院聚焦航道后期運營、維護和管理,進行了生態航道標準研究;主持編寫《內河航道生態建設技術指南》;內河港航工程研究中心研究員馬殿光,作為國際航運協會內河專委會工作組成員,參與《內河生態航道評估》國際標準制定和生態航道設計方法總結。

港口含油污水、化學品洗艙水、生活污水與含塵污水“港口四水”近年來備受關注。國家對港口含油污水治理給予高度重視和政策支撐,沿海規模以上港口已建成污水處理設施超500套。部天科院在2008年就承擔了天津港南疆污水處理中心油污水處理系統改造完善工程,將港口油污水處理后回用于港區抑塵用水,有效提高了港口污水的回用比例。

而對于港口散貨堆場降雨條件下產生的含塵污水,部天科院通過收集處理回用工藝,用于港區綠化用水,助力實現港區內污水“零排放”。目前,部天科院已參與實施多項雨污水分流改造,實現了港口雨污水的清污分流、雨污分流、分類收集、分質處理,有效杜絕生活污水直排入江海。


踏遍高原為筑生態路

說起“世界屋脊”青藏高原,不少人都會心弛神往。在部天科院有一支團隊,他們不為美景駐足,不畏缺氧險境,足跡遍布青藏高原。

部天科院環科公司青藏高原綠色公路科研團隊長期專注于青藏高原的交通環保領域,主要從事高原環境保護技術、生態修復技術、野生動物保護技術等工作。目前,他們已主持編制了《西藏自治區公路建設生態環境保護技術指南(試行)》《西藏自治區綠色交通發展規劃(2018—2025年)》,正承擔《三江源地區道路工程對野生動物阻隔影響評價研究》《青藏高原公路施工場站大氣污染物排放源強及管控技術研究》等課題。

今年4月28日,青藏高原交通建設生態效應與生態安全保障協同創新平臺項目“三江源地區公路建設經濟社會與生態環境影響后評價研究”在青海省交通運輸廳通過驗收。

一年時間內,部天科院環科中心項目組在三江源首次量化評價了公路建設對沿線區域經濟社會發展作出的貢獻,并根據所獲的公路建設對植被、濕地、野生動物、凍土、碳排放等方面大量一手調研數據,探索回答“三江源地區公路建設究竟對社會經濟產生何種貢獻,對生態環境產生多大影響”的難題。

汗水澆灌出碩果。數據分析結果顯示,三江源地區公路建設產生了巨大的社會效益和經濟效益。雖然三江源地區公路建設生態環境影響客觀存在,但科學施策后影響基本可控,而堅持以生態保護為前提下建設三江源地區公路是具有正效益的。

“研究無止境,要靠數據說話,解決當前藏區出行難的‘卡脖子’問題!”部天科院副院長、青海省交通運輸廳副廳長(掛職)張鐵軍說。


“生態石頭”大顯身手

土壤污染,對于很多人來說是個陌生的詞匯。與大氣污染不同,土壤污染隱蔽,且具有累積、不均勻分布和長期存在等特點,治理修復技術難度高、成本投入大、實施周期長。

近年來,部天科院緊密圍繞污染土的治理及生態修復開展研究工作,形成了成套的污染土資源化利用技術體系,實現了污染土的生態化處理、資源化利用,為土地資源的綠色、可持續發展提供了有力的理論支撐和技術保障。

“我們通過自制固化劑與污染土反應,使污染土快速脫水成型,包裹吸附土中的重金屬等污染成分,阻止其浸出,達到‘鎖住’效果。”巖土中心博士劉曉強介紹,目前這些土體經過處理,已普遍變廢為寶,廣泛用于道路路基填料、航道護坡護岸等工程中。

近年來,巖土中心科研人員在長江沿岸地區調研中,發現航道工程建設面臨工程石料短缺、價格上漲過快等問題。同時,部分地區疏浚過程中產生的疏浚土可能含有一定的污染成分,不能得到有效利用。是否可以利用科研的手段,將污染疏浚土固化形成航道工程中所需的石材?

通過大量的試驗研究,不斷的嘗試、探索,部天科院終于研究出一種自制固化劑,能將污染疏浚土固化成高強度的塊石——“生態石頭”,其強度是一般普通土的100多倍,將有效解決航道石料短缺等問題。

看著眼前這些花花綠綠、造型各異的石塊,巖土中心相關負責人介紹,下一步,部天科院將在長江沿岸等地進行“生態石頭”航道建設工程示范。同時,他們將繼續拓展應用領域,聚焦天津及長江地區以外的污染疏浚土治理,實現更多層次污染土處理及利用。


國際“朋友圈”越來越大

仲夏的天津港自動化碼頭,炙熱的陽光烘烤著大地。部天科院節能測試工程團隊隊員身著高壓防護用品,登上了40多米高的岸橋,在巨型鋼纜卷筒巨大噪聲和設備移動晃動的環境下,進行著自動化設備運行數據的檢測與記錄。這是部天科院基于港口集裝箱碼頭自動化能源利用情況,與德國弗勞恩霍夫研究所共同進行的課題研究。

近年來,部天科院綠色發展的腳步從未停歇,依托水路綠色建設與災害防治國際科技合作基地與各國開展了廣泛的交流與合作。通過與德國聯邦水文研究所合作,提出了長航航道與航運適應氣候變化的關鍵技術;與美國休斯敦大學合作,開展了“港灣突發性溢油應急及生態修復技術合作研發”項目研究,降低溢油事故對我國港灣生態環境的影響。

時間回到2017年,部天科院牽頭,聯合國內科研單位、相關企業和印尼萬隆理工大學、荷蘭埃因霍芬理工大學,一同申請了“國際化綠色港口樞紐及多式聯運關鍵支撐系統合作研發”合作項目。據了解,該國際合作由部天科院黨委書記兼副院長易振國任項目負責人,是國家重點研發計劃戰略性國際科技創新合作項目,對推動“一帶一路”互聯互通,落實綠色發展具有重要意義。

目前,該項目基于堆取料裝備挖掘阻力技術研究研發了港口散貨裝卸作業節能高效關鍵裝備,并在海外開展應用驗證;構建了基于能耗的港口生產優化模型和港口散貨裝卸作業粉塵精準控制模型,正在開發港口能耗在線監測分析系統和港口散貨裝卸作業精準抑塵控制系統。


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