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序論:在您撰寫水質分析論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1.1水質樣品的采集
在對樣品進行采集之前,應對采樣的方法、步驟以及應急的措施等制定詳細的工作計劃,并依據水質分析的指標,將具體的采樣方法步驟等進行設計與細化,并在對比、分析的基礎上就各種采樣方法進行選取。比如,由于各河道的污水匯集后相互反應對設施的處理性能以及成分等會產生相當明顯的影響,因此,在對幾條污水河渠進行水質分析時,從各個河道取單樣分析就不如綜合性取樣更為科學。看似很小的區別,卻對水質分析的質量產生很大的影響。對于一些特定指標和具體條件的采樣,還可以通過自行的設計采集樣本的方法,但是必要的時候還是應該對設計的方法是否會影響到分析結果進行檢驗。
1.2水質樣品的保存與運輸
各種水質的水樣,從采集樣本到分析,由于化學的、物理的以及生物的作用,會導致水質的成分產生不同的改變。這些改變對于水質質量的分析就會產生影響,因此,為將這種影響降至最低,就需要對采集到的樣品進行保護。有關水樣的保存方法有:其一是冷藏或冷凍。通過制冷,可以對微生物的活動起到抑制作用,以減緩水質樣品的化學反應速度;其二是通過加入化學保存劑,所加保存劑的種類由所需要分析的指標決定。盡管對水樣采取了保存的方法,但是水樣采集之后還是應盡快的送回實驗室,并根據采樣點的位置以及每個項目分析前的最長保存時間,選用合適的運輸方式。
2構建完善的水質分析質量保證體系,實現水質分析質量管理基礎
為保證水質分析結果的準確有效,一套完整的、嚴格的、具有可操作性的實驗室質量保證體系是十分必須的。完善的水質分析質量保證體系不僅包含了人員素質、環境條件,同時對于儀器設備、檢測方法依據標準、標準物質、一般化學試劑以及檢測過程的質量管理等都有所涉及。
2.1人員素質——水質分析質量保證體系的首要因素
雖然水質分析是由一定的儀器設備完成的,但是水質樣品的采集、保存與運輸以及儀器的操作等,都是由人工完成的。因此,要實現分析質量的有效控制,最關鍵的就是培養一批具備專業知識的質量管理人員。質量管理人員不僅要具備質量管理工作的基礎知識以及實時操作的技術骨干,還應具備不斷學習、積極充實自己的能力,在實踐的過程中不斷地學習與提高,從而對質量管理工作的有效性進行有效的加強。
2.2儀器設備
在水質分析中,除了人員以外,為保證檢測數據的準確性,儀器設備就成為另外一個具有關鍵性意義的因素。只有確保儀器設備以及標準物質溯源的準確,才能從根本上確保檢測結果的穩定與有效。其一,水質分析實驗室中所采用的常用劑量儀器設備如玻璃量器等,都必須經過檢定或者校準,確保在用的測量儀器設備均符合計量法制的相關規定;其二是對標準物質的控制。只有保證標準物質的溯源性,才能對水質分析的監測結果的可靠性進行有效的保證。同時,由于用基準配置好的標準物質,隨著時間的變化會產生或多或少的變化,因此還應對標準物質進行必要的期間核查,以保證標準物質在水質分析中所具有的可信度。其三是對于經常使用的儀器設備等,為保證結果的準確性,對于未能檢定或校準的儀器設備,可以通過比對、能力驗證或使用有證標準物質等方式提供儀器性能穩定的證據。
2.3環境條件與檢測方法
有了具有較強實力的檢測人員、儀器設備以及標準物質的保證,對于檢測所需環境的條件以及檢測方法進行控制,以保證水質分析的質量。其一,有關水質分析的環境條件,一定要符合檢測的要求,比如對于微生物要設置緩沖間、無菌操作室等,并經一些可能會產生干擾的試劑采取分別存放以免對水質分析的準確性產生不必要的干擾等。對于檢測方法,一般來講主要是依據標準,只有先將檢測的方法確定,對于檢測過程以及檢測結果之間的一致性才能得到有效的保證。
2.4檢測過程的質量管理
樣品的收集階段,樣品的質量是保證水質分析結果可靠性的重要保證,因此,通過制定抽樣的作業指導書,隊抽樣的人員以及樣品驗收人員進行有關水質分析的專業培訓,專業培訓之后進行測試,只有測試合格的人員才能夠擔任抽樣的任務以及驗收工作等,同時對樣品進行唯一性標識,以避免在水質分析的過程中出現因標示有誤而產生質量失效等問題。樣品的收集過程,在此過程中,質量監督員應定期或不定期的對檢測人員的檢測質量進行監督,確保操作的規范性。樣品的分析過程,經唯一性標識后的樣品,隨同檢測任務單分發至檢測人員,檢測人員按指定的檢測方法標準進行分析。樣品的分析與處理階段,按要求于分析現場當時予以記錄,以確保數據的真實性,不得對原始數據任意更改。
3選取有效的水質分析質量管理方法
有了水質分析的質量保證體系,對于水質分析的基本工作質量就有了基本的保障。但是由于水質分析的過程中很容易產生誤差,因此就質量管理的方法還應進行有效的選擇,已實現有效的控制,確保水質分析結果的準確可靠。在實際的水質分析過程中,常用的水質分析質量管理方法主要有:
3.1平行樣分析法
如果樣品較少,為保證水質分析的質量,就可以增加平行樣的測定法。但是,對于能夠促進水質分析質量管理的平行樣測定結果所允許的相對標準偏差限值,則需要依據抽樣的水質的情況以及分析結果的范圍來確定。對于均勻性和穩定性較好的水樣,就應設置較為嚴格的標準偏差限值;反之,當樣品的均勻性以及穩定性較差時,就應設置較為寬松些的偏差限值。
3.2加標回收試驗
加標回收試驗作為檢驗水質分析準確度的一種方式,可以用來對測定過程中是否存在干擾的因素進行了解。但是由于加標回收試驗中涉及的標準量對測定結果產生的結果影響比較大,因此,在真正使用該方法時,需要對標準量的使用進行嚴格的控制,以保證加標后的測定值在方法的最佳測定范圍內。
3.3保存副樣本
為保證水質分析的質量,對于每批發放到檢測人員前的樣品,應抽取出一定數量的樣品進行副樣保存,然后通過進行編碼、標號的形式交給檢測人員進行復查監測,從而對兩次檢測結果的相對偏差進行計算,從而實現對檢查人員產生的隨機誤差進行檢查,以確保水質分析質量的控制效度。
SunZengfeng1ZhengLiyan1WuLibo1
(1.NankaiUniversity,TianJin,300071;
2.GuilinInstituteofTechnology,Guilin,GuangXi,541004;
3.Bei-Da-GangReservoirAdministrationDepartmentalism,TianJin,300270)
Abstract:TheprojectofYellowRiverdivisionforTianjin(alsocalledYin-Huang-Ji-JinProject)isaneffectivemeasuretoresolvetheproblemofwaterresourceshortageinTianjinCity.Bei-Da-gangreservoiristheonlyoneregulatingreservoirforthisproject.Yin-HuangwatergetssaltedduringbeingstoredinBei-Da-GangReservoirandtheCl-concentrationgoesbeyondtheⅢStandardofGroundWaterQualityfinally.Basedonmasstransfertheory,Yin-HuangWatersalinizationmechanismisroundlyanalyzed.ItisconcludedthattheYin-HuangwatersalinizationmechanismismainlyaffectedbythephysicalgeographyandweatherconditioninBei-Da-GangReservoirarea.Someprojecttoretardthespeedofthesalinizationisproposedinthearticle.
Keywords:Bei-Da-GangReservoir;WaterSalinization;MassTransferTheory;PreventionMeasures
1“引黃水”在北大港水庫蓄存前后鹽度變化情況
“引黃濟津”工程是國家為解決天津市水資源嚴重潰缺問題而實施的一項重要應急措施[1],“南水北調”工程是國家為解決北方缺水問題而制定的一項具有戰略意義的重要決策。北大港水庫作為“引黃濟津”工程和“南水北調”工程東線備用方案的調蓄水庫,研究“引黃”、“引江”的淡水(目前只有“引黃水”)在北大港水庫蓄存期咸化機理有重大的現實意義與深遠的戰略意義。
北大港水庫是位于天津市大港區的一座大型平原水庫。大港區是由退海形成的濱海平原地區。北大港水庫所在地區在歷史上為洪瀝水沖積之古瀉湖、逐漸演變為海進海退鹽堿荒蕪的漬水之地,后經人工圍堰建壩形成現存規模的北大港水庫[2]?!耙S水”在北大港水庫蓄存一段時間后水質與原黃河水水質有很大的差異,特別是其鹽度(本文只考察氯離子濃度)變化很大。由表1可明顯看出,“引黃水”在北大港水庫蓄存一段時間后,氯離子濃度逐步增加。
2傳質理論簡述
質量傳遞是屬于傳遞現象的范疇,傳遞現象是自然界和工程技術中普遍存在的現象。質量傳遞是物系中一個或幾個組分由高濃度區向低濃度區轉移的一種現象,描述質量傳遞現象定律為費克定律[3],表達式如下:
表1引水期間“引黃水”與在北大港水庫中蓄存一段時間后的“引黃水”氯離子濃度比較
Tab.1CompareofCl-Concentrationin“Yin-Huang”WaterbetweentheDrawingWaterPeriodandSomeTimeafterBeingStoriedinBei-Da-GangReservoir
“引黃水”入庫前氯離子濃度(單位:mg/L)
“引黃水”入庫后氯離子濃度(單位:mg/L)
取樣點
取樣日期
氯離子濃度
取樣點
取樣日期
氯離子濃度
南運河九宣閘(“引黃濟津”工程天津市入口)
2003-9-23
2003-10-10
2003-10-21
2003-10-31
2003-11-12
2003-11-21
2003-12-18
2003-12-31
2004-1-5
47.9
97.2
37.7
43.2
47.6
57.4
71.8
76.2
78.1
十號口門(北大港水庫向天津市供水出口)
2003-8-17
2003-10-1
2003-10-31
2003-11-11
2003-12-1
2004-2-2
2004-2-25
2004-4-19
2004-5-11
697
598
184
177
155
155
175
237
258
注:(1)摘自天津市環保局監測中心提供的第八次“引黃濟津”沿線水質監測成果表。
(2)地面飲用水Ⅲ類水質標準中氯離子濃度≤250mg/L。
(3)第八次“引黃濟津”于2003年9月22日“引黃水”進入天津市,于2004年1月6日結束。
(2)
式中:JA—在y方向上相對于質量平均速度的質量,kg/s·m2;
DAB—物質A在物質B中的擴散系數,m2/s;
dρA/dy—在y方向的濃度梯度kg/m3·m。
3“引黃水”水質咸化機理分析
3.1土壤的影響
北大港水庫周邊地區及庫底土壤屬于鹽化土壤,其含鹽量一般在0.2%~1.5%。“引黃水”進入北大港水庫后,必然滲入土壤的孔隙中,形成了土壤水。顯然,土壤水與水庫中“引黃水”是連通的。根據溶解理論,土壤顆粒中所含的鹽分必然溶入土壤水中,這樣在土壤水與水庫中“引黃水”之間就形成了鹽度梯度,根據質量傳遞理論,鹽分將從鹽度高的土壤水中擴散到鹽度低的水庫“引黃水”中,造成“引黃水”鹽度增加。因此,鹽化土壤是“引黃水”水質咸化的一個源(圖1)。
圖1北大港水庫水質咸化機理模型示意圖----蒸發濃縮作用與傳質作用
Fig.1Bei-Da-GangReservoirWaterSalinizationMechanismModelSchetch
aboutEvaporationConcentratingandMassTransfer
3.2水文地質情況的影響
大港區是天津水文地質分區最下游的一個區,其地下水的埋藏條件、富水性及水質等特征,均系最差者。大港區第四系淺層水,水位埋深為0.82~6.02米,水化學類型主要為氯化鈉型水,地下水中氯離子濃度高達1500mg/L[2]。北大港水庫庫區的地下水將會通過土壤孔隙與“引黃水”相連,地下水的含鹽量高于“引黃水”的含鹽量。同樣根據傳質理論,由于存在鹽度梯度,地下水中的鹽將向“引黃水”中擴散,造成“引黃水”鹽度增加。因此,含鹽量高的地下水是“引黃水”水質咸化的另一個源。
3.3氣象條件的影響
大港區瀕臨渤海,處于大陸性與海洋性氣候的過渡帶,屬溫暖帶大陸性季風型氣候,季風顯著,四季分明,春季多風少雨,夏季濕熱多雨,秋季干燥氣爽,冬季寒冷少雪。
3.3.1蒸發量與降雨量的影響
由圖2知,大港區年蒸發量大于年降雨量(年平均差值達1400mm),如果在一年之內沒有補充新的“引黃水”,則庫區水量就會減少。由于蒸發作用只帶走水,不帶走鹽分,則剩下的水體中的鹽的濃度就會增加,這就是蒸發濃縮作用。因此,蒸發濃縮作用是造成“引黃水”水質咸化的另一個原因(圖1)。
圖21974年至2001年大港區年蒸發量與年降雨量對照圖
Fig.2ComparingAnnualEvaporationwithAnnualRainfallfrom1974to2001
3.3.2風的影響
大港區位于季風氣候區,并且由于大港區臨海,幾乎每天都有風。風是引起水體混合的重要因素,當風吹過水面時,對水面產生剪切應力,形成風浪,并產生風吹流,同時形成垂直環流和水平環流[4.5]。由風形成的風浪和環流,對水體產生強烈的攪拌作用,這將會加速鹽從庫底土壤和地下水向“引黃水”中的擴散速度,從而加快“引黃水”水質咸化速度。另外,風的存在還會加快水分蒸發的速度[6],從另一個角度加快“引黃水”水質咸化速度。此外,風還吹起部分水庫周圍的鹽化懸浮土粒進入水庫,也會增加“引黃水”的含鹽量。
3.4“引黃水”入庫前原存水水質及水量的影響
由3.1、3.2和3.3的闡述知,在“引黃水”進入水庫前,水庫原存水(或是上次“引黃水”剩余水,或是蓄洪水)的含鹽量必定很高,氯化物含量超過地面水源Ⅲ類標準(表1中2003年8月17日水樣即為2002年“引黃水”剩余水)。另外,由于北大港水庫是一個天然低洼地經人工圍堰形成的水庫,其庫底地形凹凸不平,因此不可能將水庫原存水排盡,這樣原有含鹽量很高的水就會和含鹽量很低的“引黃水”混合,造成“引黃水”水質咸化。通過簡單的計算可知,原存水含鹽量越高,水量越大,在總庫容一定的情況下,混合水水質咸化程度越大。
4減緩“引黃水”水質咸化速度的工程措施建議
由于“引黃濟津”工程要求實施八個月才能解決天津市供水問題,往年由于北大港水庫水質咸化問題到第六或第七個月開始水體中氯離子濃度就超過地表水Ⅲ類水質標準(≤250mg/L),而不得不提前中止供水,浪費了大量的水資源。
根據上述對“引黃水”在北大港水庫蓄存一段時間后水質咸化機理的分析可知,北大港水庫所處的自然地理條件和氣象條件是影響水質咸化的主要因素。當然,我們不能改變這些客觀條件,但我們可以根據質量傳遞理論,對北大港水庫采取一些工程措施,減緩“引黃水”水質咸化的速度,以期達到“引黃濟津”工程要求實施八個月時間內對水質的要求,或者盡量減少廢棄水量、節約水資源。
建議措施一:建議在保證總蓄水庫容的情況下,縮小水庫面積,增加水庫的水深,將有利于減緩“引黃水”水質咸化的速度,理由如下:
(1)假設庫底鹽化土壤土質均勻,則其傳質通量為定值??s小面積可以減少水體與庫底鹽化土壤的接觸面,減少了庫底鹽化土壤傳入水體中鹽的總量,在引黃水總體積一定的情況下,就降低了引黃水中鹽的濃度,也就是減緩水質咸化的速度。
(2)蒸發量是以mm計,但蒸發損失水的體積與水體表面面積成正比。因此,縮小水庫面積可以減少由于蒸發而損失的水量,減輕蒸發濃縮作用造成的水質咸化速度。
建議措施二:整平庫底或在庫內挖掘一些導流溝,盡量將“引黃水”入庫前的原存水排盡。也就是說,在“引黃水”與原存水的混合水水量為定值時(即北大港水庫總庫容為定值),高含鹽量的原存水量越小,則“引黃水”水質咸化的程度越小。
參考文獻:
[1]張勝紅,郭書英,徐向廣.2000年引黃濟津應急調水實施方案研究[J].海河水利,2002(2):10~11.
[2]天津市水利局水利志編纂委員會.天津市水利志—大港區水利志[M].天津:天津科學技術出版社.1998.
[3]陳濤,張國亮.化工傳遞過程基礎[M].北京:化學工業出版社,2002.
[4]王運洪.水庫湖流多負荷數值模擬[J].廣西科學,2001,8(2):118~123.
[論文摘要]染色廢水屬于典型的難生化降解廢水,如何低成本、高效率的對其處理,且保證出水的穩定達標,一直是許多環境保護工作者的研究目標。本文首先對國內外染色廢水處理的技術和研究方向進行了綜合概述,并對各類工藝進行了比較分析,歸納出一般染色廢水的主要處理工藝技術路線。
一、研究背景和意義
紡織工業是我國的傳統支柱工業之一,也是出口創匯較多的行業之一,目前我國占有15%左右的國際市場份額,是世界上最大的紡織品出口國。經過多年建設,紡織工業基本成為一個門類較齊全、布局較合理、原料和設備基本立足于國內、生產技術達到一定水平的工業部門。產業綜合發展能力不斷增強,已形成棉、毛、絲、麻、化纖、服裝、紡織機械等行業較為完整的系列體系。
紡織工業按加工的原料、產品的品種和產品的加工用途等不同,主要分為上游、中游、下游三類產業,紡織工業的上游產業主要指各類纖維生產和加工,如天然纖維的棉花、羊毛和各類化學纖維等生產領域;中游產業指紡紗、織布、染色等生產領域;下游產業主要指服裝加工等生產領域。
染色行業作為紡織工業中的中游行業,在紡織工業中起到承上啟下的作用,即將各類纖維加工制造的坯布,通過染色和印花工藝生產出各類帶色彩和圖案的織物。在染色業中,棉紡染色業是最大的行業。染色行業作為濕法加工行業,其生產過程中用水量較大,據不完全統計。我國染色廢水排放量約為每天300萬~400萬立方米,染色廠每加工100米織物,產生廢水量3~5立方米。而且,染色廢水成份復雜,含有的多種有機染料難降解,色度深,對環境造成非常嚴重的威脅。
隨著工業化的不斷深入,全球性的環境污染日益破壞著地球生物圈幾億年來形成的生態平衡,并對人類自身的生存環境存在威脅。由于逐漸加重的環境壓力,世界各國紛紛制定嚴格的環保法律、法規和各項有力的措施,我國作為世界大國,對環境保護也越來越重視,并向國際社會全球性環境保護公約作出了自己的承諾。
二、廢水處理方法分類
根據使用技術措施的作用原理和去除對象,廢水處理法可分為物理處理法、化學處理法和生物處理法三類。具體如下:
1.廢水的物理處理法
利用物理作用進行廢水處理,主要目的是分離去除廢水中不溶性的懸浮顆粒物。主要工藝有:
(1)格柵和篩網格柵是一組平行金屬柵條制成的有一定間隔的框架。把它豎直或傾斜放置在廢水渠道上,用來去除廢水里粗大的懸浮物和漂浮物,以免后面裝置堵塞。篩網是穿孔濾板或金屬網制成的過濾設備,用以去除較細小的懸浮物。
(2)沉淀法利用重力作用,使廢水中比水重的固體物質下沉,與廢水分離。主要用于(a)在塵砂池中除去無機砂粒(b)在初見沉淀中去除比水重的懸浮狀有機物(c)在二次沉淀中去除生物處理出水中的生物污泥(d)在混凝工藝以后去除混凝形成的絮狀物(e)在污泥濃縮池中分離污泥中的水分,濃縮污泥。此法簡單易行而且效果好。
(3)氣浮法在廢水中通入空氣,產生細小氣泡,附著在細微顆粒污染物上,形成密度小于水的浮體,上浮到水面。主要用來分離密度與水接近或比水小,靠重力無法沉淀的細微顆粒污染物。
(4)離心分離利用離心作用,使質量不同的懸浮物和水體分離。分離設備有施流分離器和離心機。
2.廢水的化學處理法
(1)酸性廢水的中和處理
酸性廢水處理可以用投藥中和法、天然水體及土壤堿度中和法、堿性廢水和廢渣中和法等。藥劑有石灰乳、苛性鈉、石灰石、大理石、白云石等。他的優點是:可處理任何濃度、任何性質的酸性廢水。廢水中允許有較多的懸浮物,對水質水量的波動適用性強,中和劑利用率高,過程容易調節。缺點:勞動條件差、設備多、投資大、泥渣多且脫水難。天然水體及土壤堿度中和法采用時要慎重,應從長遠利益出發,允許排入水體的酸性廢水量應根據水體或土體的中和能力來確定。
(2)堿性廢水和廢渣中和法
投酸中和法可用藥劑:硫酸、鹽酸、及壓縮二氧化碳(用二氧化碳做中和劑,由于PH值低于6,因此不需要PH值控制裝置)酸性廢水及廢氣中和法如煙道氣中有高達24%的二氧化碳,可用來中和堿性廢水。其優點可把廢水處理與煙道氣除塵結合起來,缺點是處理后的廢水中硫化物、色度和耗氧量均有顯著增加。清洗由污泥消化獲得的沼氣(含25%—35%的二氧化碳氣體)的水也可用于中和堿廢水。
3.生物處理法
利用微生物可以把有機物氧化分解為穩定的無機物的這一功能,經常采用一定人工措施大量繁殖微生物。
(1)好氧生物處理法
應用好氧微生物,在有氧環境下,把廢水中的有機物分解成二氧化碳和水的方法,主要處理工藝有:活性污泥法、生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化等,這種方法處理效率高,應用面廣。
(2)厭氧生物處理法
應用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物,最后生成二氧化碳、甲烷等物質的方法。主要用于有機污泥、高濃度有機工業廢水的處理。如啤酒廠、屠宰廠。
(3)自然生物處理法
應用在自然條件下生長,繁殖的微生物處理廢水的方法。工藝簡單,建設費用和運行成本都比較低,但其凈化功能受自然條件的限制,處理技術有穩定塘和土地處理法。
三、染色污水處理系統的工藝設計
在染色污水處理系統的工藝設計中往往遇到以下問題:(1)工程設計人員大都是僅僅了解廢水水質的情況下,根據自己的工程經驗和直覺進行設計,這樣往往造成工程缺陷,使建成的處理系統處理廢水不能達標排放;(2)在有些設計中,因為對出水的達標要求嚴格,使設計出的工藝建設費用和運行費用偏高;(3)在許多現有的處理系統中,由于所要處理的水質發生改變,原有工藝不能針對目前的水質進行有效的處理。以上的這些都涉及到污水處理系統的優化改造和優化管理運行問題。
如何優化污水處理工藝,降低污水處理成本,提高污水處理效果,對于污水處理有著極其重要的意義。必須指出的是,染色廢水處理系統的優化改造是一個非常錯綜復雜的問題,從目的上它不僅要基于污水水質分析,按照技術和經濟的要求,在條件允許的范圍內,利用各種方法,找出最佳的設計工藝方案,并在設計工況條件下,找出最佳的設施組合和最佳工藝參數,而且還要在污水的成份和水量一定幅度變動的情況下,找出相應的優化運行措施和最少運行成本。而在各染色廢水水質各異、水量大小不一的實際工況下,要求得到一個能嚴格意義上普遍性的染色廢水優化處理系統是不可能的,某一污水處理系統可能對某企業的廢水處理是最優,但它對其他的染色廠可能就并不能做到最優,因此本論文對染色廢水處理系統優化研究只是為提出一個系統優化改造和優化運行的概念和思路,并不是要提出一個能對所有染色廢水有最優處理效果的處理系統。
四、系統工藝改造的總體思路
污水處理廠廢水的水質為含有一定量難生物降解物質和顏色的有機廢水,各染色子行業排放的廢水所含污染物質不同,其相應的治理工藝流程也不同。對染色廢水處理,工程上一般用物化法和生化法或兩種方法相結合的處理方法。物化處理有見效快、水力停留時間短的優勢,但其處理費用高、污泥產量大、污泥處理困難、存在二次污染的隱患。雖然臭氧氧化、活性碳吸附、電解等方法有較好的脫色效果,但它們較高的運行費用卻使廠家無法承受。但前述的幾種方法都具有穩定性好的特點。生物處理因具有處理成本較低,并能大幅度去處有機污染物和一定色度的特性使得染色廢水治理采用生物治理作為主要治理單元己成為共識。但結合園區污水處理廠目前的運行現狀及操作工人素質,為確保污水處理廠處理出水的穩定達標排放,因此改造擴建工藝的設計思想以強化物化處理的原則,以生物處理工藝為重心,盡量提高強化生物處理的作用。鑒于污水處理廠接受的染色廢水綜合性廢水,是典型的難生化降解的有機廢水,水質性質有其特殊性,而且各有關企業生產廢水排放的水質水量的不穩定性,以及污水處理廠的運行成本及運行負荷。因此必須要有針對性的廢水處理工藝,才能達到較好的處理效果。在選擇處理工藝前,應在分析廢水水質及其組成及對廢水所要求的處理程度的基礎上,確定各單元處理方法和改造工藝流程,以驗證改造工藝的有效性。
五、結論
印染生產廢水可生化性差,原污水處理系統又存在著設計、施工不盡合理,管理水平落后等缺陷,從而造成了處理出水污染指標達不到排放標準,運行成本高等后果。染色廢水處理系統的優化改造本身就是一個非常錯綜復雜的問題,而作為集中式染色廢水處理廠的優化就更加困難了。從目的上它不僅要在污水水質分析的基礎上,按照技術和經濟的要求,在條件允許的范圍內,利用各種方法,找出最佳的設計工藝方案。并在設計工況條件下,找出最佳的設施組合和最佳工藝參數,而且,還要在污水的成份和水量大幅度變動的情況下,找出相應的優化運行措施和最少的運行成本。但由于客觀條件的諸多限制,并且各種印染廢水水質各異,水量大小不一的設計情況下,要求得到一個能嚴格意義上普遍性的染色廢水優化方法十分困難,某一污水處理系統可能對某一區域內的廢水處理是最優的,但它對其他的企業可能就并不能做到最優。因此,在加強技術創新和知識創新的同時也要為保護我們僅有的水資源提高人類意識,轉變觀念,為創造一個更好的環境多做努力。
[參考文獻]
論文關鍵詞:主成分分析法,水質評價,扎龍濕地
濕地水環境系統是一個豐富完整的生態系統,是自然界最富生物多樣性的生態景觀和人類最重要的生態環境之一。因此選擇適當的評價方法,對濕地水環境質量進行評價與分析顯得尤為重要。濕地的水環境狀況受多種因素影響和控制,各參數之間相互影響、相互制約,故有必要對其進行多種參數的綜合評價[1]。目前常用的水質評價方法有簡單指數法、綜合污染指數法、模糊數學法等,但不能有效提取現實污染因子[2]。
主成分分析法(Principal component analysis)是將多個指標標準化為少數幾個綜合指標,簡化了統計分析系統的結構,它是在確保不損失原有信息的前提下,將多種影響水質的指標重新組合成一組新的、相互之間無關的、較少的綜合指標,來反映指標的信息環境保護論文環境保護論文,以達到降維、簡化數據和提高分析結果的可靠性的目的[3]。Wenning[4],Battegazzore[5],Voutsa[6]等早于1994年和1995年已經將主成分分析方法廣泛應用于流域水質分析評價中;劉小楠[7],萬金保[8]等人分別利用主成分分析法對河流水質進行評價論文的格式期刊網。然而,在扎龍濕地水質監測評價方面,大多數研究限于湖庫富營養化及單一指標的監測和評價,大多采用某一指標超標率進行報道,對扎龍水環境進行綜合評價,除周林飛等采用灰色聚類法對其水環境質量綜合評價,也未見其他報道。文中采用SPSS軟件,參照主成分分析建模的基本原則和步驟,探究扎龍濕地水環境惡化的主要污染成因和主要污染斷面,以期為扎龍濕地水環境治理提供有力的理論支持。
1 水質評價中的主成分分析
主成分分析法是一種數學變換方法,它把給定的一組相關變量通過線性變換,轉化為一組不相關的變量(兩兩相關系數為0的隨機變量),在這種變換中通過保持變量的總方差不變,同時使新變量具有最大方差,稱為第一主成分;具有次大方差,稱為第二主成分。依次進行,原來有M個變量就可以轉換出M個主成分,方差逐漸減小且與此前的主成分都不相關[9-10]。原始變量:X1, X2 , X3 環境保護論文環境保護論文,X4,…,Xm; 主成份:Z1, Z2 , Z3 ,Z4,…,Zn,則各因子與原始向量的關系可表達成[11]:
X1=B11Z1+B12Z2+B13Z3…B1nZn+e1
X2 =B21Z1+B22Z2+B23Z3…B2nZn+e2
X3 =B31Z1+B32Z2+B33Z3…B3nZn+e3
…
Xm=Bm1Z1+Bm2Z2+Bm3Z3…BmnZn +en
寫成矩陣形式:X=BZ+E
主成分分析法在水質評價中主要體現在以下兩個方面:一是建立綜合評價指標,評價各采樣點間的相對污染程度,并對各采樣點的污染程度進行分級;二是評價各單項指標在綜合指標中所起的作用,指導刪除那些次要的指標,確定造成污染的主要成分[7]。
假設有n個水體樣本,每個樣本共有m個監測指標,則可構成n×m的數據矩陣(n<m):
具體分析步驟如下:
a)將各變量χnm標準化以消除量綱影響。
b)在標準化數據矩陣的基礎上計算原始指標相關系數矩陣R。
c)求相關系數矩陣R的特征根和特征向量,確定主成分。
d)確定主成分的個數。
e)確定綜合評價函數。
2 扎龍濕地水質評價
2.1 樣本點及監測指標的確定
扎龍濕地位于松嫩平原烏裕爾河和雙陽河下游,黑龍江西部,地跨齊齊哈爾市、大慶市、富??h、林甸縣、泰來縣,地標為 E:123°51′-124°37′,N:46°48′-47°31′。該濕地面積2,100 km2環境保護論文環境保護論文,屬于中溫帶大陸性季風性氣候,年均氣溫2℃-4.2℃,1月極端最低氣溫-43.3℃, 7月極端最高氣溫39.0℃,年均降水量402.7 mm。典型沼澤植被為蘆葦、苔草,其中蘆葦濕地面積占80-90%[12]論文的格式期刊網。扎龍濕地是我國最大的以鶴類等大型水禽為主體的珍稀鳥類國家級自然保護區,丹頂鶴最重要的集中繁殖棲息地。近年來,旅游開發及濕地周邊工業廢水和生活廢水的排放,天然降雨量與上游來水量減少等諸多原因導致扎龍生態系統遭到破壞,因此綜合系統評價扎龍濕地的水質對丹頂鶴的繁衍保護,及創造人類良好的生活環境尤為重要。
依據地表水監測采樣斷面布設原則,于扎龍濕地流域布設代表性水質監測8個斷面,選取Mn、Pb、Zn、Cu、SS、硫酸根、總磷、磷酸根、酚、TOC、總氮、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮共14項監測指標進行監測評價。監測斷面信息如表1所示:
表1 監測斷面信息
Tab.1 sampling information
序號
名稱
地標
季節
Temp/(℃)
DO/(mg/l)
Ph
A
龍安橋
E:124°22.791′, N:47°21.752′
夏
20.2
12.39
7.63
B
東升水庫
E:124°29.826′, N:47°18.025′
夏
19.02
11.5
8.5
C
龍湖
E:124°12.750′, N:47°10.796′
夏
17.39
12.52
8.96
D
仙鶴湖
E:124°13.950′, N:47°11.727′
夏
19.05
7.88
8.36
E
克欽湖
E:124°18.793′, N:47°20.187′
夏
17.94
13.08
8.44
F
特勒橋
E:124°00.790′, N:47°00.202′
夏
20.06
13.21
8.54
G
林甸排污口
E:124°50.214′, N:47°10.487′
夏
20.69
6.96
8
H
翁海排干
E :124°13.813′, N:47°15.281′
夏
20.04
關鍵詞:標準支出稅、前后納方式、現代支出稅
一.支出稅(ExpenditureTax)的概述
(一)支出稅的歷史
耶魯大學的歐文•費雪(Fisher)于20世紀初發表的資本所得理論中最早涉及到支出稅相關理論。1942年美國財政部曾提議導入支出稅,但遭反對沒能實施。1955年英國經濟學家劍橋大學尼古拉斯•卡爾多(N•Kaldor)發表了《支出稅》一書,分析了支出稅在公平與效率方面優于所得稅,并提出了具體設計和導入方法,受到了空前重視。幾年后在印度和斯里蘭卡導入了支出稅,但因實際操作的不可行性很快停止了實施,標準支出稅存在理論脫離實際的缺點。上世紀70年代未,美國學者提出以“前后納方式”彌補標準支出稅缺陷的方案,為支出稅實施尋找到突破口,支出稅一度又成為發達國家稅制改革的中心議題。
(二)支出稅的特征
支出稅的特征可以從以下角度把握:(1)支出稅以消費為稅基??煞Q為消費型所得稅,或現金流量型所得稅。支出稅是以消費稅基優勢論為理論基礎,為彌補所得稅缺陷而設計的所得稅替代稅;(2)稅基比所得稅簡明。以水池比喻,稅基采用流出量而不是流入量,是市場評價的消費額,是實際消費能力而不是潛在消費能力;(3)注重效用。評價公平的基準應該是效用而不是收入,因為即使是等量收入也因人而異不能保證效用的同一性,消費稅基比收入稅基更能表明效用;(4)終生規劃。消費稅基優勢論著眼于以利率為媒介進行長期的消費或儲蓄的決定構造。是以人一生的合理消費計劃,即將現在所得的一部份儲蓄起來(節約現在的消費)確保未來的消費,或相反將未來所得的一部分以擔保形式借入(節約將來的消費),以確?,F在消費的行為作為對象。支出稅稅基研究的是人一生超長期的所得、消費和稅負,與只關注一定期間(一般為一年)的所得和稅負的所得稅形成鮮明對比。
(三)支出稅取代所得稅的理由
根據以下理由,可以認為支出稅優于所得稅,也比較容易導入支出稅。(1)所得稅的高稅率和資產所得稅不利于儲蓄;(2)所得稅的儲蓄課稅影響人們對一生的消費進行規劃,而支出稅允許扣除投資和儲蓄,有利于人們合理安排一生的消費。在高齡化社會下,人們有必要根據自己一生的收入能力安排青年、中年和老年三個時期的儲蓄和消費;(3)支出稅可以緩和及消除所得稅制存在的固有缺陷;(4)現行所得稅的一些課稅要素與支出稅相同,導入支出稅障礙小。
二.支出稅的類別與稅基
根據計算稅基的不同,支出稅分類為標準支出稅、勞動所得稅型支出稅(前后納方式)和現代支出稅。勞動所得稅型支出稅是為了解決標準支出稅缺陷而產生的,現代支出稅是標準與前后納方式結合運用型。
表1支出稅與所得稅的稅基比較
稅類別
稅基構成標準支出稅
(標準方式)前后納方式
(勞動所得稅)綜合所得稅
勞動所得算入算入算入
資產
(儲蓄)資產購入(儲蓄)
資產所得:
資產轉讓:原值
利得扣除
算入
算入
算入扣除不可
不算入
不算入
不算入扣除不可
算入
不算入
算入
負債借入
返還:本金
支付利息算入
扣除
扣除不算入
扣除不可
扣除不可不算入
扣除不可
扣除
資產購入:包括銀行儲蓄
資產所得:利息、股紅、租賃收入
資產轉讓:包括取出儲蓄
(一)標準支出稅
支出稅稅基是消費的資金泉源,而不是消費支出。稅基=資金流入-非消費資金流出,既將現金資產作為消費資金源泉,稅基包括工薪收入、資產和負債三方面(參考表1),計算采用資金流量法,比較容易理解。標準支出稅稅基計算:(1)工薪所得算入稅基;(2)收入存入銀行時可以扣除,取出儲蓄時算入;(3)購入資產可以扣除,賣出資產變現時算入。避開了現行個人所得稅的資本利得課稅的通貨膨脹調整、折舊等復雜性;(4)資產所得算入;(5)如果規定住宅等耐久固定資產作為資產處理的話(也有主張住宅應該歸類為消費),在取出存款(或借入資金)作為購買資金時算入,購買了住宅后可以扣除,算入與扣除剛好抵消,避免了稅基異常膨脹;(6)負債在借入時算入稅基,償還時可以扣除。如果借入資金用于購買資產可以扣除,算入和扣除抵消,稅基不會過分膨脹。(二)前后納方式
標準支出稅理論上容易接受,但實施困難。(1)稅務機關必須掌握納稅人的資產(儲蓄)和負債信息,如果得不到金融等機構和納稅人的配合就無法實施;(2)資產(儲蓄)和負債的變動性極高,泉源征收難度大,需要依靠納稅人申報;(3)評估住宅等耐久財產的非現金推定所得十分困難。針對標準支出稅的缺陷,1974年美國稅法學者W.D.Andrews提出:即使將資產(儲蓄)和負債項目從支出稅中去除,稅基(稅負)也不會發生實質性變化。所謂去除并不是非課稅,而是將資產(儲蓄)和借入的稅基計算改成恰好與標準方式相反的前后納方式(參考表1)。前納的意思是提前納稅。在前后納方式下購入資產(包括儲蓄)改成扣除不可,相應資產所得和資產轉讓收入(包括取出儲蓄)改成不算入。與標準方式相比,購入資產(或儲蓄)時稅基增大,等于提前納稅。負債的計算也與標準方式相反。借入資金變成不算入,同時償還本金和利息變成扣除不可(等于后納稅)。采納前后納方式可以避開上面提出的三點實施困難。
前后納方式可以避免納稅過分集中。比如在前后納方式下,儲蓄不能扣除,分期儲蓄購房資金(集中性消費還包括:大額醫療費用支出、大學入學費等)等于分期納稅,防止稅負過于集中,而從銀行取出的購房資金不再算入稅基,等于自動實現稅負分散化。另外,購房貸款不算入,但償還資金不得扣除,等于過后納稅,因償還債務多是分期逐步償還,所以后納方式也可以分割稅負。這種自動分割稅負的功能,在累進稅率下具有重要意義。
前后納方式對資產(儲蓄)和負債無需記錄、申報和監督,具有構造簡明,征稅成本低,維護納稅人穩私權等優點,使支出稅有了實施可行性?,F代支出稅導入了前后納方式,是標準與前后納方式的混合型。
與綜合所得稅對比,前后納方式處理資產所得和債務利息支出的方法與綜合所得稅相反,不將資產所得納入稅基,也不允許扣除債務利率支出,所以前后納方式已經不是所得稅,只能稱為勞動所得稅或前后納方式支出稅。與標準支出稅相比,前后納方式完全脫離了支出稅形式,僅在終生勞動所得等于終生消費上相同。前后納方式是為了提高實施可能性,是標準支出稅的特別措施。在前后納方式下,納稅與消費之間存在時間上的不對稱。比如工資存入銀行未作為消費資金時,標準方式可以扣除,而前后納方式不能扣除。從消費與納稅的時間不對稱性看,全面采用前后納方式的勞動所得稅與標準支出稅屬不同類的稅,但根據前后納方式的產生理由,可以認為勞動所得稅是標準支出稅的變種,至少是與綜合所得稅不同性質的稅。
(三)現代支出稅
現代支出稅導入了前后納方式,是標準與前后納的混合型。前后納方式使支出稅具有了實施可能性,但如果完全采用前后納方式,就變成了勞動所得稅,而現代支出稅并不完全導入前后納方式,因為標準支出稅的一些重要基本要素應該保留。哪些項目應該保留,或改為前后納方式,或干脆讓納稅人自由選擇成為現代支出稅的核心問題。目前現代支出稅對選擇前后納方式的提案大約分為兩類,一是不予限制,可以自由選擇;二是給予限制,規定項目。前者可以順利實施支出稅,但存在公平問題,而后者在實施可能性上存在問題。
三.現代支出稅的分析
(一)避稅與反避稅
現代支出稅如果允許納稅人在標準支出稅的基礎上自由選擇前后納項目,容易產生避稅機會,影響垂直公平。
1.避稅分析
支出稅存在以下避稅機會:(1)資本收益避稅。標準方式因財產轉讓收入全額算入稅基,財產產生的收益也自動算入了稅基,不存在所得稅課征資本收益稅的復雜性。但前后納方式因財產轉讓收入不算入稅基,財產收益就沒納入稅基,如果納稅人在資產項目上選擇前納方式的話,股份、不動產等財產收益就能避稅;(2)利用稅率預測避稅。如果現在稅率較高,未來稅率還有降低空間時,轉讓資產(或從銀行取出存款)采取在標準方式下購入資產(或用前后納方式借入)可以扣除,如果將來轉讓時稅率下調了就能減輕稅負。相反如預測未來稅率上升,采用前后納方式購入資產(或用標準方式借入),現在納稅比未來納稅的負擔輕;(3)納稅期限內兩方式交叉交易避稅。富裕階層可以利用前后納方式的短期資產操作減少避稅。比如在標準方式下100工資算入稅基,選擇前后納方式購入100資產(扣除不可)短期升值后賣出105(不算入),再以標準方式購入資產105(可以扣除),資產收益5避開了稅收。當然只能是擁有高儲蓄和借入能力的富裕階層利用之法避稅。
2.反避稅的思考
針對以上避稅方式,提出以下反避稅思考:(1)盡可能縮小納稅人自由選擇前后納方式的范圍,將可產生收益的資產列在標準方式之下;(2)將前后納方式下的資產收益算入相反的稅基;(3)對不得不列入前后納方式下的資產,如:古董、美術品等資產設置特別資本收益課稅制度;(4)對前后納方式下的借入設置上限。
(二)遺產和贈與的外理
以上討論是假定為終生所得等于終生消費,將儲蓄也視為消費,但現實存在遺產和贈與,忽略資產轉移有失稅收公平??梢栽O置資產轉移稅或取消資產轉移扣除加以解決。從常理看,遺產和贈與屬消費資金來源,應該算入繼承人的稅基,而財產轉移人等于放棄了消費,應該可以扣除。但如果允許扣除,可產生避稅機會。因為在標準方式下購入的資產(或儲蓄)可以扣除,如果該資產作為遺產或贈與轉移時又可扣除,一代代轉移下去,財產可以永遠非課稅化。為了防止避稅,應該設置資產轉移稅或取消轉移者扣除。
(三)支出稅的特別優惠措施
支出稅必須繼承現行所得稅的優惠措施,否則得不到納稅人支持。比如一些國家為了發展資本市場,將股份收益作為非課稅優惠對象。導入支出稅后,即使納稅人購入股份時選用了標準方式(可以扣除),在出售時(應該算入)也必須給予減稅優惠,如果不將股份投資收益區別于其他金融資產收益,就不能體現政府扶持直接金融市場的政策意圖。另外所得稅實施的社會保障支出非課稅以及支持產業發展的稅收優惠措施必須繼續實施??梢姡瑸榱藦浹a所得稅的缺陷而產生的支出稅在現實條件制約下,仍然得保留所得稅的“不公平”措施。如此一來,現代支出稅方案也許仍是非現實性的。
(四)支出稅的征管和避稅
支出稅不專門設置資本收益稅,也就不存在折舊、通脹調整等麻煩,稅收成本相應也減少,符合征稅簡明低成本原則。但在資產和借入上,支出稅比所得稅的征管更細。擴大前后納方式范圍,雖然可以減化稅務,但為了減少避稅現象,征管成本仍會增高,也就不見得優于所得稅了。
因為支出稅將資產買賣(儲蓄的存?。┖徒枞雰斶€都列入稅基,納稅人的申報量比所得稅高,工薪所得的泉源征收幾乎失去意義,征稅越依靠納稅人申報,逃稅的可能性自然也越高。另外,支出稅稅基明顯比所得稅狹,為了獲取等量稅收,稅率設置應該高于所得稅,高稅率會增強逃稅心理。但不可否認支出稅能將一部分“地下經濟”納入了稅基,所以也許不需要提高稅率也能取得等量的財政收入。
作者單位:廣西大學商學院財政金融系
參考文獻:
關鍵詞:工程勘察;水文地質;危害
實踐證明,在工程勘察、設計和施工過程中,水文地質問題始終是一個極為重要但也是一個易于被忽視的問題。之所以重要,是因為水文地質和工程地質二者關系極為密切,互相聯系和互相作用,地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體工程特性,又是基礎工程的環境,影響建筑物的穩定性和耐久性。至于容易被忽視,是在實際的勘察工作中,在勘探成果內因為很少直接涉及水文參數的利用,水文地質問題往往只被認為是象征性的工作,在勘察中大多只是簡單地對天然狀態下的水文地質條件作一般性評價。在一些水文地質條件較復雜的地區,由于工程勘察中對水文地質問題研究不深人,設計中又忽視了水文地質問題,經常發生由地下水引發的各種巖土工程危害問題,令勘察和設計處于難堪的境地。為提高工程勘察質量,在勘察中加強水文地質問題的研究是十分必要的,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關的水文地質問題,評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響,更要提出預防及治理措施的建議,為設計和施工提供必要的水文地質資料,以消除或減少地下水對巖土工程的危害。
1、工程地質勘察中水文地質評價內容
在以往的工程勘察報告中,由于缺少結合基礎設計和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害,總結以往的經驗和教訓,我們認為今后在工程勘察中,對水文地質問題的評價,主要應考慮以下內容:
(1)應重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預測可能產生的巖土工程危害,提出防治措施。
(2)工程勘察中還應密切結合建筑物地基基礎類型的需要,查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料。
(3)不僅要查明地下水的天然狀態和天然條件下的影響,更重要的是分析預測在人為工程活動中地下水的變化情況,及對巖土體和建筑物的反作用。
(4)應從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應當著重評價的地質問題。
2、重視巖土水理性質的測試和研究
巖土水理性質是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖土重要的工程地質性質。巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質還直接影響到建筑物的穩定性。以往在勘察中對巖土的物理力學性質的測試比較重視,對巖土的水理性質卻有所忽視,因而對巖土工程地質性質的評價是不夠全面的。
巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,而地下水在巖土中有不同的賦存方式,不同形式的地下水對巖土水理性質的影響程度有所不同,而且影響程度又與巖土類型有關。
結合水是地下水在粘性土中的主要賦存形式,在砂土中含量甚微。結合水尤其是弱結合水與粘性土相互作用時顯示出來的性質如可塑性、膨脹性、收縮性等歸為粘性土的物理力學性質,因其受強力束縛,活動范圍極為有限,對巖土的動態水理性質影響較小。
3、全面了解地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當地下水位的變化達到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式:
(1)水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結果。
①土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強。
②斜坡、河岸等巖土產生滑移、崩塌等不良地質現象。
③一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化。
④引起粉細砂及粉土飽和液化、出現流砂、管涌等現象。
⑤地下洞室充水淹沒,基礎上浮、建筑物失穩。
(2)地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降,常常誘發地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環境問題,對巖土體、建筑物的穩定性和人類自身的居住環境造成很大威脅。
(3)地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。
地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形,當地下水升降頻繁時,不僅使巖土的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。
地下水在天然狀態下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關的工程地質文獻中已有較詳細的論述,這里不再重復。
水文地質工作在建筑物持力層選擇、基礎設計、工程地質災害防治等方面都起著重要的作用,隨著工程勘察的發展,其必將受到越來越廣泛的重視,切實做好水文地質工作將對勘察水平的提高起著極大的推動作用。
主要參考文獻:
1.1水泥混凝土路面結構層水的來源水毀的防治,必須先了解積水產生原因,切斷積水的產生渠道,及時處理、排除積水,增強對水的抵抗力,就能達到防治的目的,混凝土路面結構層水的來源主要有以下幾方面:①冬、春季節地下水位升高,路面設計標高較低;②路面水從路面“三帶”、接縫和裂縫中滲入;③毛細管中的水位上升或相互連通水膜中水的垂直運動;④路肩、綠化帶水的滲入。
1.2路面積水原因
1.2.1機非隔離墩機非隔離墩施工埋設時,兩側砂漿封閉不嚴、質量不合格,泄水孔標高不準,日久封閉口松動漏水;養護時泄水孔疏通不及時,造成積水。
1.2.2非機動車道施工時,非機動車道橫坡控制不好形成反坡;通車后,機動車道沉降量大于非機動車道,導致非機動車道偏高,產生積水。
1.2.3接縫滲水填縫料剝落,導致路面雨水滲入基層。
1.3路面結構層處于水飽和狀態,在重載頻繁作用下,基層條件惡化實踐和研究表明,路面過早的破壞在很大程度上是由于水滲入路面結構層引起的。水滲入路面結構層,得不到及時有效排除和處理,就會使得路面結構層長期處于水飽和狀態,這是引起路面早期破壞的主要原因。
受綜合因素、環境、氣候等的影響,使得混凝土路面基層條件惡化,導致面層唧泥、裂縫、斷板、錯臺、拱起等各種病害的發生,進而造成混凝土路面破壞,失去其應有的功能。
路面結構層長期處于水飽和狀態,在重載、水泥混凝土板塊收縮應力、翹曲應力等重復作用下,使得路基發生唧泥、凍融現象,路基土不均勻膨脹和沉降,細粒材料的沖刷及流失,導致基層脫空,使混凝土板塊支承條件惡化。
1.3.1唧泥作用在路基基層處于水飽和狀態時,重載壓低了受彎的路面板邊緣,重復作用就會產生唧泥現象。在重載車輛的作用下,車輪使得后板回彈時形成真空,這種負壓進一步將水泵入業已形成的原始空隙中,車輛載荷再一次作用,擠出空隙中的水和粒料,這就是唧泥現象。唧泥使得細粒材料發生沖刷、流失、移動等產生唧泥病害。細粒材料移動積存在路面板的末端,導致路面的錯臺、不均勻支撐以及路面板破壞、斷裂。細粒材料沖刷、流失,使路面板底沿橫向接縫位置脫空,路面板受彎產生橫向裂縫;沿路面外邊緣位置脫空,使路面板產生縱向扭距而產生縱向裂縫;板角位置脫空,產生板角斷裂縫、沉陷等。
1.3.2凍融作用路基基層在凍融作用下松散、破碎,失去支撐能力,從而產生各種病害。
1.3.3水沖刷路堤作用一側為溝、渠的高填方路堤,由于溝、渠中的水對路堤浸蝕坡腳,造成邊坡下滑,基層失穩,引起路面縱向裂縫、側移等病害。
1.3.4基層失穩護規范中提到的常見水泥混凝土路面破壞形式,根據其原因分析基層失穩是板破壞的一個重要原因,而水的作用則是造成基層失穩的一個重要原因。
2具體的防治措施
水毀原因特別復雜,要想有效防治,必須從設計、施工、養護三個環節入手,加強重視。
2.1設計階段
2.1.1橫斷面為了保證路面水能夠及時排除,機非隔離墩最好不要設置,即使設置也應采取放在路表面的隔離體系。非機動車道路面標高要比機動車道標高低5cm為宜,因為通車多年后,機動車道沉降量大于非機動車道約3cm左右。非機動車道橫坡要大,以3%為宜,目前橫坡設計多為1.5%~2%,由于下沉和施工等原因,常出現平坡甚而反坡現象。
2.1.2排水體系路面下排水不足是引起路面性能不佳和路面早期破壞的主要原因。所以,設計時應考慮一個合理有效、切實可行的排水體系來及時排除路表、路面下各層次的水,以及切斷地下水浸入。
2.1.3接縫必須選用滿足功能要求的密封、接縫材料,選擇合理的接縫構造尺寸,以切斷路面水的浸入。
2.1.4基層為了增強對水的抵抗力,提高結構的整體效能,必須設計合適的基層體系,提高基層的水穩性。
2.2施工階段
2.2.1把好“四關”施工過程中,要嚴格把好原材料進場關、施工工藝關、現場旁站監理關、各環節驗收檢測關,必須嚴格按照公路有關規范、標準要求施工,必須嚴格按照設計要求施工。
2.2.2接縫施工必須做好接縫的清洗和表面處理工作。一方面,低質量的密封材料受熱時流淌,受冷時脆裂、粘結性低,使接縫喪失防水性。另一方面,施工不當也會使密封材料的性能降低,甚至喪失防水作用。如果接縫壁上粘附有水泥漿、灰塵或潮濕,即使性能好的密封材料也難以粘結牢固。接縫壁粗糙有利于提高粘結強度,混凝土強度低時切割的縫壁會具有較粗糙的表面;強度高時,切縫表面較光滑,所以切縫要選擇合適的時機。
2.2.3基層施工提高基層的施工質量,在路基施工中,應嚴格按照操作規程進行,做到分層填筑、分層壓實、分層檢驗。每層質量指標都必須滿足設計要求和規范要求,以提高基層的水穩性。
2.3養護階段對于出現的病害,采取了灌漿、開設橫向排水溝、鑿除重澆等相結合的方法進行處治,取得了較好的效果。
2.3.1鑿除重澆。對于破損成3塊以上的嚴重破碎板,可鑿除后重新澆筑混凝土板塊。對于基層松軟的問題,可使用素混凝土和夯實相結合的補強方法,局部設置鋼筋網進行補強。
2.3.2灌漿。對于板底脫空積水的板塊和嚴重裂縫板塊進行灌漿處理。對于孤立的一塊板采取鉆4個孔,對于許多連續板塊的,考慮到板塊之間的相互聯系,采用3孔或2孔的形式。每個孔距板邊大約0.5m左右,鉆孔深度大約比板厚深4~5cm,成孔直徑為42~45mm,壓漿壓力控制在2Mpa以內,保養時間約為5~7天。
2.3.3設置橫向排水管。對于排水不暢的地方每隔10m設置一道橫向排水PC管(Φ50),與機非隔離墩相接處設置一小積水井,將水排到路基以外,定期進行疏通。
2.3.4灌縫。加強對水泥混凝土路面日常養護灌縫的控制,采用水泥混凝土灌縫機灌縫,嚴格按照規范進行灌縫的養護,尤其要加強雨季之前的養護工作。
鑒于目前的體制,養護部門不能參與道路的設計和交竣工驗收,而設計單位、施工單位對通車后道路出現的問題往往不甚了解,因而造成了許多工程遺留問題。建議今后能讓養護部門參與到工程項目從設計到施工的各個主要環節中去,以有效地解決道路的養護和長效管理問題。