规模化奶牛养殖场建设项目选址与设计布局分析

2022-06-16解大伟

南方农业 2022年9期

解大伟

（上海城乡建筑设计院有限公司，上海 200000）

随着人们对膳食营养要求的不断提高，奶业发展日益受到多方关注，而推进奶牛规模化养殖是奶业发展的重要环节之一。规模化养殖是与农户散养相对的养殖生产组织形式，根据研究统计，近年来我国奶牛规模化养殖发展迅速，1 000头以上大型规模养殖发展势头迅猛、增速加快，奶牛规模化养殖已成为奶业发展趋势[1]。在奶牛规模化养殖发展过程中，其场区建设中存在的一些问题也逐渐暴露出来：建设前缺乏充分论证和科学设计，导致养殖场规划选址不当引发项目建设前期不必要的返工，造成时间及其他资源的浪费；场区布局欠妥造成生产效率、卫生防疫、环境保护等方面存在诸多隐患和不足。目前，针对规模化奶牛养殖场进行的研究多集中在畜牧领域，涉及建设的相关问题往往局限于原则性的概略探讨。规划与建筑设计专业领域内对于规模化奶牛养殖场的关注相对较少，针对此类型工程设计缺乏系统的研讨，对相关建设项目落地实施的支撑存在不足。

1 设计与布局纲要

当前，规模化奶牛养殖场工程设计实践中可参照的国家技术标准主要为《标准化奶牛场建设规范》（NY/T 1567—2007）[2]。其中，关于项目选址的指引侧重于建设用地及周边相邻环境条件，而对更大区域范围内对场区建设与后续运营具有潜在影响的要素未有涉及。同时，《标准化奶牛场建设规范》对于场区布局偏向原则性指导，缺少细化的阐述，不利于在设计中进行有效响应和落实。因此，围绕规模化奶牛养殖场建设需要，对影响场区建设项目选址与总平面布局的关键因素和普遍存在的问题进行剖析，梳理有效的应对策略和设计方法，对探究此类型工程设计的有效途径，乃至创建可复制、可推广的高质量标准化示范奶牛养殖场具有十分重要的现实意义。

养殖规模与养殖方式是奶牛规模化养殖场建设过程中具有决定性影响的基础要素，畜牧工艺与工程设计均围绕养殖规模与养殖方式展开。规模化奶牛养殖场规划设计前期必须确定奶牛养殖的规模，并据此进一步确定基础场区（养殖与挤奶作业区、饲料区、粪污处理区）的占地和建设规模。同时，根据拟定的养殖工艺及各项生产要素和参数，在工程设计过程中进行全面有效的响应。

作为生产设施，规模化奶牛养殖场建设的核心是追求高产高效和环境安全。高产高效具体体现为“双创建”：创建舒适的养殖环境，最大限度地营造能发挥奶牛遗传性能和生长潜力的环境；创建流畅的生产管理流程，运行顺畅、高效低耗，实现生产效率的最大化。环境安全具体体现为“三安全”：保证场区卫生防疫安全、消防安全和生态环境安全。规模化奶牛养殖场建设项目选址与总平面布局的研讨均基于“双创建”和“三安全”展开，其中影响规模化奶牛养殖场建设项目选址的因素包括政策引导与限制、产业经济效益、外部交通支撑、环境影响避让、建设用地条件、生态保护与循环农业构建；总平面布局重点侧重于功能分区、交通组织、卫生防疫、消防安全和生态保护。

2 项目选址

2.1 政策引导与限制

规模化奶牛养殖场建设项目选址取决于项目所在区域地方政府关于集中养殖的产业政策，在准入基础上进行初步选址，在鼓励和支持发展的政策措施中研判选址范围。一般而言，针对规模化动物养殖，我国将国土空间按禁止养殖、限制养殖和适度养殖3 类管控标准进行划分：禁止养殖区包括自然保护区、风景名胜区、饮用水源保护区、人群集中居住区和水源涵养区；限制养殖区包括地表水源区、地下水源区及禁止养殖区外围区域等；适度养殖区是指禁止养殖区和限制养殖区之外的区域。规模化奶牛养殖场项目建设需要立足适度养殖区，同时在养殖类型准入和饲养规模可行的基础上注重生态环境保护，结合畜牧业、奶业产业集聚和产业链条分布情况推动项目选点落地，合理控制前期投入可行性研究的时间、成本，规避项目建设风险。

2.2 产业经济效益

从奶牛养殖全产业链条的经济效益分析出发，规模化奶牛养殖场选址需要从饲草料与水源供应、粪污消纳和原料奶的销售3 个关键环节进行评估，依据预计养殖规模研判拟建项目周边环境对草料供应、粪污吸纳及原料奶收售的能力和制约条件。根据行业经验，养殖产生的粪肥宜在场区周边20 km 范围内进行还田，饲草料供应控制在周边50 km 范围内，原料奶加工厂距离养殖场不宜超过100 km，以保障奶牛养殖生产的稳定性和经济性。

2.3 外部交通支撑

不同于一般农户散养方式，规模化奶牛养殖场对饲草料供应和原料奶物流交通的可靠性与便利性具有一定要求，以最大限度地减少运输和管理成本。考虑到土地获取途径和成本控制，养殖场建设用地一般设在相对偏僻的乡村。项目选址时，需要模拟在项目建成一段时间内的运营服务路线，据此复核所属区域内骨干交通网络与场区间的联系通道及其中关键节点的支撑能力，如乡村桥梁等，以满足饲草料大规模集中装车运输对路面、桥梁荷载，道路通行宽度、高度的要求，保证对外交通联系的可靠性。

2.4 环境影响避让

根据《动物防疫条件审查办法》要求，动物饲养场（养殖小区）距离城镇居民区、文化教育科研等人口集中区域及公路、铁路等主要交通干线500 m 以上[3]。同时，《动物防疫条件审查办法》明确了养殖场间及养殖场同生活饮用水源地、动物屠宰加工场所、动物和动物产品集贸市场、种畜禽场、动物隔离场所及无害化处理场所等最小间距控制规定，以满足防疫安全需要。规模化奶牛养殖场选址需要保证充足的避让空间，以降低项目建设风险。

2.5 建设用地条件

原国土资源部、原农业部2007年发布的《关于促进规模化畜禽养殖有关用地政策的通知》（国土资发〔2007〕220 号）已经废止，而包含奶牛养殖在内的农业设施供地的条件和具体规定在国家及中央政府层面迄今尚未明确。按各地现行做法，考虑最严格的耕地保护需要，规模化奶牛养殖场项目建设实施大多需要依托建设用地供应。参照《标准化奶牛场建设规范》（NY/T 1567—2007），以存栏奶牛计算，规模化奶牛养殖场的建筑规模取每头成年母牛28～33 m2，总占地面积为总建筑面积的3.5～4.0 倍，通常每100 头奶牛用地面积2 hm2。相关项目设计前期需要在审慎确定养殖规模的基础上充分论证建设用地获取的可行性与供应条件。在落实项目建设用地指标的情况下，养殖场建设用地除满足日照、卫生、防灾、交通等要求外，还需要按每天每头300～500 L 的标准评估供水保障能力，综合确定项目实施建设的用地保障。

2.6 生态保护与循环农业构建

奶牛养殖过程中产生的粪便、污水的处理途径与措施是养殖场建设项目选址时必须预先考虑解决的关键问题。在环保要求不断严格的当下，妥善解决好粪污处理问题是养殖场建设项目的重要环节。养殖粪污处理应优先考虑综合利用，秉持减量化、资源化、无害化和运行费用低廉化的出发点和基本原则。在区域协调机制框架内，建立在市场经济基础上的种养结合越来越多地被大型奶牛养殖场采用。通过与种植业建立紧密联系，在饲草、饲料、肥料3 项物质体系中相互促进与协调，养殖产生的动物粪便通过加工制作成有机肥后实现还田，在防止环境污染的同时又提高了土壤肥力。根据相关研究，中小规模的养殖场粪污处理优先考虑还田利用为主、自然处理为辅的综合利用处理模式[4]。其核心在于围绕拟建养殖场内消纳或处理粪污的土地供应具有保障，还田与自然处理带来的二次污染具有安全可行的处理措施，以及场区周边具备与消纳需求相适应的规模的农田。在还田与自然处理所需土地供应难以保障或者不具备二次污染处理的有效措施的情况下，大型奶牛养殖场应重点考虑工业化处理模式，即引入专业设备、配套建设相应的粪污处理设施，确保对周边环境潜在的污染风险可控。规模化奶牛养殖场建设项目选址过程中有必要根据项目所在区域养殖业与种植业发展状况，结合项目养殖规模与养殖方式，初步评估实施种养结合及循环农业构建的条件与可行性，审慎应对生态环境保护要求，因地制宜确定养殖场粪污处理方式与途径，并根据粪污处理工艺需要合理预留相应用地。

3 总平面布局

3.1 功能分区与总体设计

规模化奶牛养殖场的总体布局重点在于满足高效率组织生产养殖和奶牛健康安全的要求（见图1）。场区的基本组成部分包括生产区、管理区、隔离区3 部分。各区之间需要明确界限，同时保证联系方便和有效隔离。

图1 奶牛养殖场总平面设计图

1）管理区主要满足养殖场内人员办公及配套生活服务的需要，涵盖住宿、餐饮、消毒更衣等，建筑布置需要便于内外交通联系。2）生产区由养殖区、饲草饲料区、粪污处理区组成。养殖区由牛舍、挤奶厅和联系通道组成，占地比例最大且位于场区中心，构成规模化奶牛养殖场建设的主体；其他功能区块围绕养殖区布局以方便场区内部的交通与物料流动。出于产品外运和保障防疫安全的考虑，挤奶厅要求紧密衔接运奶车辆进场道路，奶罐车在挤奶厅前完成鲜奶灌装后即掉头返回，避免其深入场区后与生产区内部交通道路形成交叉。在养殖场区中，饲草饲料区承担着主要的物流压力，其布置需要便于对外交通联系和物流组织，同时需要紧密联系养殖作业区，促使养殖过程中饲料的运输距离处于相对最短的位置。饲草饲料区包含青贮窖、干草棚、精料库和全混合日粮中心（Total Mixed Rations，TMR），通常以TMR 车辆的混合区域为核心布局，沿周边设置干草棚、精料库、青贮窖等设施，便于日常饲料混合搅拌，统筹饲料的存储、运输频率和TMR 装填顺序，缩短饲料车辆的运输距离。粪污处理区围绕奶牛粪尿处理，通常由阳光晾晒棚（用于牛粪干湿分离处理）、废弃物资源利用中心（利用牛粪加工有机肥与牛床垫料）、污水处理站和沼液池组成。粪污处理区优先选取场区内最低处建设，以便于利用地势高差进行粪污的输送。同时，考虑到养殖作业条件，粪污处理区一般位于饲料区对向一侧，临近后勤道路，便于粪污的输送和加工再利用。3）隔离区占地较小，可位于粪污区一侧，与生产区、粪污区通过防护绿地隔离开来。

动物学家研究证明，奶牛是群居动物，而维护稳定健康的社会关系对于牛群养殖具有不容忽视的作用[5]。养殖区内牛舍以外的运动场除满足奶牛保持一定运动和放养活动需要外，也是承载奶牛社会化活动的主要空间载体。但在目前的奶牛养殖场建设中，由于用地条件限制及控制管理成本的考虑，往往出现重视圈舍建设、轻视运动场建设的现象。如条件允许，可考虑利用牛舍之间的空地设置奶牛运动场。

在满足正常生产的基础上，现代化的奶牛养殖场可以有条件地承担科普教育的职能。为避免干扰正常生产及满足防疫要求，可以在场区另行建设对外示范展示为主的科教牛舍，并综合采用拴系式饲养和散栏式饲养。散栏区可采用机器人挤奶、机器人发料，拴系区可采用管道式挤奶机，同时以此为基础设置互动区。科教牛舍与其他区域相互隔离，设有独立通道、独立参观走廊，可以最大限度避免疫病威胁。值得一提的是，在项目用地与周边环境条件允许的情况下，可以在场区周边规划生物安全防护区。区内以牧草种植为主，可满足奶牛部分青饲料供应和粪尿吸纳消化需要，从而将粪污消纳与防护隔离功能融为一体，起到循环利用、绿色环保和隔离、防疫作用，形成复合型生态屏障。

3.2 交通组织

规模化奶牛养殖场内的交通组织围绕养殖作业分为生产区和辅助区两部分，如图2 所示。其中，生产区交通由挤奶流线、饲喂路线和粪污流线组成；辅助区交通由管理流线、生活服务流线、公众参观流线及后勤服务流线组成。生产区和辅助区交通要求各自独立，互不干扰，不同区域间的交通接口需要设置防疫管控设施。在外部交通衔接条件允许的情况下，规模化奶牛养殖场宜至少设置3 处独立的出入口，分别满足主要人员/奶产品出入、饲草饲料和粪污运输需要。从日常管理角度出发，主要出入口和饲料供应入口均应设置门卫、消毒池和地磅，方便车辆消毒和称重。其中，饲料入口处需满足饲料车的转弯半径（一般的饲料运输车轴距在20 m 左右）。一般而言，养殖场限制外来车辆深入场区，在不影响正常对外联系的情况下保证防疫安全。场区道路及出入口设计需要同时满足生产保障、消防与防疫安全的要求，避免清洁道与污物道的交叉。根据养殖生产需要，规模化奶牛养殖场的场区道路宽度应保证不小于4 m 并以6 m 宽为宜，最小转弯半径为9 m，以满足粪污车、奶罐车和日粮饲喂车及紧急情况下消防车的通行需要。

图2 奶牛养殖场交通设计图

3.3 卫生防疫

卫生防疫的原则是“预防为主，防治结合，防重于治”，将防疫工程措施与非工程措施相结合。规模化奶牛养殖场的防疫重点依次是奶罐车、饲料车、来访人员与场内人员；场区布局结合区域主导风向，自上风向到下风向，依次布局管理区、饲料区、养殖区、粪污处理区、隔离区。管理区处于养殖场的上风向以保证良好的卫生条件。管理区连接生产区的入口处设置更衣消毒室，场内人员需经过消毒更衣室的一系列消毒程序后方可进入场区内部作业。生产区内清洁道、污染道应分设并规划单向生产作业流程，避免交叉或者回流。根据《奶牛场卫生规范》（GB/T 16568—2006）[6]要求，净道与污道彼此彻底隔绝，净道位于上风向处，污道位于下风向处。饲料区位于管理区的下风向、养殖区的上风向。饲料车进入饲料区需经过门卫、消毒池等设施，由管理人员监督完成卸料作业后原路返回，不经过也不进入养殖区，最大限度避免外来疫病威胁。养殖区是养殖场的主体，应设立独立的围栏设施与管理区、饲料区、粪污处理区、隔离区严格隔离。养殖区内各养殖栋舍之间距离需保持在5 m 以上或者设置有效的隔离设施。粪污处理区设在养殖区主导风向下风向处或侧风区且地势相对低处布置。如用地条件允许，宜与生产区保持300 m 以上的卫生间距，减少对场内其他区域的影响。隔离区位于养殖场的下风向处，内设动物尸体无害化处理设施并连接粪污通道。

3.4 消防安全

规模化奶牛养殖场总平面消防设计主要参照《建筑设计防火规范（2018 年版）》（GB 50016—2014[7]。管理区建筑一般按民用建筑执行消防安全规定，生产区和隔离区多为厂房和仓库，主要建筑分类及其耐火等级见表1。牛舍与牛舍外墙间距、牛舍与仓库外墙间距、牛舍或仓库与公共建筑的间距均不小于10 m，通达各建筑单体，同时满足消防车通行和技术要求的场区道路可兼做消防车道。

表1 规模化奶牛养殖场主要建筑火灾危险性分类及耐火等级汇总

3.5 环境保护

据文献报道，一头奶牛日均排鲜粪量和尿量分别达25 kg和30 kg。参考国内外的成熟经验，规模化奶牛养殖场考虑区位环境条件、养殖规模及政府政策导向，大致可以采用3种模式处理粪污：1）通过预处理、厌氧好氧处理和后处理等手段进行简单堆肥，保证污水达标排放的简单处理模式；2）在简单处理模式的基础上，以厌氧发酵制取沼气为核心开发粪污资源，满足环保要求并延伸提供能源供应；3）从生态循环农业系统构建的角度出发，利用生态工程技术对粪污资源进行综合开发利用，实现“清洁化生产、减量化投入、资源化利用”。根据粪污处理模式的选择，场区需要安排相应的配套设施并在场区总平面布局中予以落实。