时间:2022-10-27 15:42:35
序论:在您撰写水质分析论文时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
1.1水质样品的采集
在对样品进行采集之前,应对采样的方法、步骤以及应急的措施等制定详细的工作计划,并依据水质分析的指标,将具体的采样方法步骤等进行设计与细化,并在对比、分析的基础上就各种采样方法进行选取。比如,由于各河道的污水汇集后相互反应对设施的处理性能以及成分等会产生相当明显的影响,因此,在对几条污水河渠进行水质分析时,从各个河道取单样分析就不如综合性取样更为科学。看似很小的区别,却对水质分析的质量产生很大的影响。对于一些特定指标和具体条件的采样,还可以通过自行的设计采集样本的方法,但是必要的时候还是应该对设计的方法是否会影响到分析结果进行检验。
1.2水质样品的保存与运输
各种水质的水样,从采集样本到分析,由于化学的、物理的以及生物的作用,会导致水质的成分产生不同的改变。这些改变对于水质质量的分析就会产生影响,因此,为将这种影响降至最低,就需要对采集到的样品进行保护。有关水样的保存方法有:其一是冷藏或冷冻。通过制冷,可以对微生物的活动起到抑制作用,以减缓水质样品的化学反应速度;其二是通过加入化学保存剂,所加保存剂的种类由所需要分析的指标决定。尽管对水样采取了保存的方法,但是水样采集之后还是应尽快的送回实验室,并根据采样点的位置以及每个项目分析前的最长保存时间,选用合适的运输方式。
2构建完善的水质分析质量保证体系,实现水质分析质量管理基础
为保证水质分析结果的准确有效,一套完整的、严格的、具有可操作性的实验室质量保证体系是十分必须的。完善的水质分析质量保证体系不仅包含了人员素质、环境条件,同时对于仪器设备、检测方法依据标准、标准物质、一般化学试剂以及检测过程的质量管理等都有所涉及。
2.1人员素质——水质分析质量保证体系的首要因素
虽然水质分析是由一定的仪器设备完成的,但是水质样品的采集、保存与运输以及仪器的操作等,都是由人工完成的。因此,要实现分析质量的有效控制,最关键的就是培养一批具备专业知识的质量管理人员。质量管理人员不仅要具备质量管理工作的基础知识以及实时操作的技术骨干,还应具备不断学习、积极充实自己的能力,在实践的过程中不断地学习与提高,从而对质量管理工作的有效性进行有效的加强。
2.2仪器设备
在水质分析中,除了人员以外,为保证检测数据的准确性,仪器设备就成为另外一个具有关键性意义的因素。只有确保仪器设备以及标准物质溯源的准确,才能从根本上确保检测结果的稳定与有效。其一,水质分析实验室中所采用的常用剂量仪器设备如玻璃量器等,都必须经过检定或者校准,确保在用的测量仪器设备均符合计量法制的相关规定;其二是对标准物质的控制。只有保证标准物质的溯源性,才能对水质分析的监测结果的可靠性进行有效的保证。同时,由于用基准配置好的标准物质,随着时间的变化会产生或多或少的变化,因此还应对标准物质进行必要的期间核查,以保证标准物质在水质分析中所具有的可信度。其三是对于经常使用的仪器设备等,为保证结果的准确性,对于未能检定或校准的仪器设备,可以通过比对、能力验证或使用有证标准物质等方式提供仪器性能稳定的证据。
2.3环境条件与检测方法
有了具有较强实力的检测人员、仪器设备以及标准物质的保证,对于检测所需环境的条件以及检测方法进行控制,以保证水质分析的质量。其一,有关水质分析的环境条件,一定要符合检测的要求,比如对于微生物要设置缓冲间、无菌操作室等,并经一些可能会产生干扰的试剂采取分别存放以免对水质分析的准确性产生不必要的干扰等。对于检测方法,一般来讲主要是依据标准,只有先将检测的方法确定,对于检测过程以及检测结果之间的一致性才能得到有效的保证。
2.4检测过程的质量管理
样品的收集阶段,样品的质量是保证水质分析结果可靠性的重要保证,因此,通过制定抽样的作业指导书,队抽样的人员以及样品验收人员进行有关水质分析的专业培训,专业培训之后进行测试,只有测试合格的人员才能够担任抽样的任务以及验收工作等,同时对样品进行唯一性标识,以避免在水质分析的过程中出现因标示有误而产生质量失效等问题。样品的收集过程,在此过程中,质量监督员应定期或不定期的对检测人员的检测质量进行监督,确保操作的规范性。样品的分析过程,经唯一性标识后的样品,随同检测任务单分发至检测人员,检测人员按指定的检测方法标准进行分析。样品的分析与处理阶段,按要求于分析现场当时予以记录,以确保数据的真实性,不得对原始数据任意更改。
3选取有效的水质分析质量管理方法
有了水质分析的质量保证体系,对于水质分析的基本工作质量就有了基本的保障。但是由于水质分析的过程中很容易产生误差,因此就质量管理的方法还应进行有效的选择,已实现有效的控制,确保水质分析结果的准确可靠。在实际的水质分析过程中,常用的水质分析质量管理方法主要有:
3.1平行样分析法
如果样品较少,为保证水质分析的质量,就可以增加平行样的测定法。但是,对于能够促进水质分析质量管理的平行样测定结果所允许的相对标准偏差限值,则需要依据抽样的水质的情况以及分析结果的范围来确定。对于均匀性和稳定性较好的水样,就应设置较为严格的标准偏差限值;反之,当样品的均匀性以及稳定性较差时,就应设置较为宽松些的偏差限值。
3.2加标回收试验
加标回收试验作为检验水质分析准确度的一种方式,可以用来对测定过程中是否存在干扰的因素进行了解。但是由于加标回收试验中涉及的标准量对测定结果产生的结果影响比较大,因此,在真正使用该方法时,需要对标准量的使用进行严格的控制,以保证加标后的测定值在方法的最佳测定范围内。
3.3保存副样本
为保证水质分析的质量,对于每批发放到检测人员前的样品,应抽取出一定数量的样品进行副样保存,然后通过进行编码、标号的形式交给检测人员进行复查监测,从而对两次检测结果的相对偏差进行计算,从而实现对检查人员产生的随机误差进行检查,以确保水质分析质量的控制效度。
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“引黄水”在北大港水库蓄存前后盐度变化情况
“引黄济津”工程是国家为解决天津市水资源严重溃缺问题而实施的一项重要应急措施[1],“南水北调”工程是国家为解决北方缺水问题而制定的一项具有战略意义的重要决策。北大港水库作为“引黄济津”工程和“南水北调”工程东线备用方案的调蓄水库,研究“引黄”、“引江”的淡水(目前只有“引黄水”)在北大港水库蓄存期咸化机理有重大的现实意义与深远的战略意义。
北大港水库是位于天津市大港区的一座大型平原水库。大港区是由退海形成的滨海平原地区。北大港水库所在地区在历史上为洪沥水冲积之古泻湖、逐渐演变为海进海退盐碱荒芜的渍水之地,后经人工围堰建坝形成现存规模的北大港水库[2]。“引黄水”在北大港水库蓄存一段时间后水质与原黄河水水质有很大的差异,特别是其盐度(本文只考察氯离子浓度)变化很大。由表1可明显看出,“引黄水”在北大港水库蓄存一段时间后,氯离子浓度逐步增加。
2传质理论简述
质量传递是属于传递现象的范畴,传递现象是自然界和工程技术中普遍存在的现象。质量传递是物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区转移的一种现象,描述质量传递现象定律为费克定律[3],表达式如下:
表1引水期间“引黄水”与在北大港水库中蓄存一段时间后的“引黄水”氯离子浓度比较
Tab.1CompareofCl-Concentrationin“Yin-Huang”WaterbetweentheDrawingWaterPeriodandSomeTimeafterBeingStoriedinBei-Da-GangReservoir
“引黄水”入库前氯离子浓度(单位:mg/L)
“引黄水”入库后氯离子浓度(单位:mg/L)
取样点
取样日期
氯离子浓度
取样点
取样日期
氯离子浓度
南运河九宣闸(“引黄济津”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
十号口门(北大港水库向天津市供水出口)
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)摘自天津市环保局监测中心提供的第八次“引黄济津”沿线水质监测成果表。
(2)地面饮用水Ⅲ类水质标准中氯离子浓度≤250mg/L。
(3)第八次“引黄济津”于2003年9月22日“引黄水”进入天津市,于2004年1月6日结束。
(2)
式中:JA—在y方向上相对于质量平均速度的质量,kg/s·m2;
DAB—物质A在物质B中的扩散系数,m2/s;
dρA/dy—在y方向的浓度梯度kg/m3·m。
3“引黄水”水质咸化机理分析
3.1土壤的影响
北大港水库周边地区及库底土壤属于盐化土壤,其含盐量一般在0.2%~1.5%。“引黄水”进入北大港水库后,必然渗入土壤的孔隙中,形成了土壤水。显然,土壤水与水库中“引黄水”是连通的。根据溶解理论,土壤颗粒中所含的盐分必然溶入土壤水中,这样在土壤水与水库中“引黄水”之间就形成了盐度梯度,根据质量传递理论,盐分将从盐度高的土壤水中扩散到盐度低的水库“引黄水”中,造成“引黄水”盐度增加。因此,盐化土壤是“引黄水”水质咸化的一个源(图1)。
图1北大港水库水质咸化机理模型示意图----蒸发浓缩作用与传质作用
Fig.1Bei-Da-GangReservoirWaterSalinizationMechanismModelSchetch
aboutEvaporationConcentratingandMassTransfer
3.2水文地质情况的影响
大港区是天津水文地质分区最下游的一个区,其地下水的埋藏条件、富水性及水质等特征,均系最差者。大港区第四系浅层水,水位埋深为0.82~6.02米,水化学类型主要为氯化钠型水,地下水中氯离子浓度高达1500mg/L[2]。北大港水库库区的地下水将会通过土壤孔隙与“引黄水”相连,地下水的含盐量高于“引黄水”的含盐量。同样根据传质理论,由于存在盐度梯度,地下水中的盐将向“引黄水”中扩散,造成“引黄水”盐度增加。因此,含盐量高的地下水是“引黄水”水质咸化的另一个源。
3.3气象条件的影响
大港区濒临渤海,处于大陆性与海洋性气候的过渡带,属温暖带大陆性季风型气候,季风显著,四季分明,春季多风少雨,夏季湿热多雨,秋季干燥气爽,冬季寒冷少雪。
3.3.1蒸发量与降雨量的影响
由图2知,大港区年蒸发量大于年降雨量(年平均差值达1400mm),如果在一年之内没有补充新的“引黄水”,则库区水量就会减少。由于蒸发作用只带走水,不带走盐分,则剩下的水体中的盐的浓度就会增加,这就是蒸发浓缩作用。因此,蒸发浓缩作用是造成“引黄水”水质咸化的另一个原因(图1)。
图21974年至2001年大港区年蒸发量与年降雨量对照图
Fig.2ComparingAnnualEvaporationwithAnnualRainfallfrom1974to2001
3.3.2风的影响
大港区位于季风气候区,并且由于大港区临海,几乎每天都有风。风是引起水体混合的重要因素,当风吹过水面时,对水面产生剪切应力,形成风浪,并产生风吹流,同时形成垂直环流和水平环流[4.5]。由风形成的风浪和环流,对水体产生强烈的搅拌作用,这将会加速盐从库底土壤和地下水向“引黄水”中的扩散速度,从而加快“引黄水”水质咸化速度。另外,风的存在还会加快水分蒸发的速度[6],从另一个角度加快“引黄水”水质咸化速度。此外,风还吹起部分水库周围的盐化悬浮土粒进入水库,也会增加“引黄水”的含盐量。
3.4“引黄水”入库前原存水水质及水量的影响
由3.1、3.2和3.3的阐述知,在“引黄水”进入水库前,水库原存水(或是上次“引黄水”剩余水,或是蓄洪水)的含盐量必定很高,氯化物含量超过地面水源Ⅲ类标准(表1中2003年8月17日水样即为2002年“引黄水”剩余水)。另外,由于北大港水库是一个天然低洼地经人工围堰形成的水库,其库底地形凹凸不平,因此不可能将水库原存水排尽,这样原有含盐量很高的水就会和含盐量很低的“引黄水”混合,造成“引黄水”水质咸化。通过简单的计算可知,原存水含盐量越高,水量越大,在总库容一定的情况下,混合水水质咸化程度越大。
4减缓“引黄水”水质咸化速度的工程措施建议
由于“引黄济津”工程要求实施八个月才能解决天津市供水问题,往年由于北大港水库水质咸化问题到第六或第七个月开始水体中氯离子浓度就超过地表水Ⅲ类水质标准(≤250mg/L),而不得不提前中止供水,浪费了大量的水资源。
根据上述对“引黄水”在北大港水库蓄存一段时间后水质咸化机理的分析可知,北大港水库所处的自然地理条件和气象条件是影响水质咸化的主要因素。当然,我们不能改变这些客观条件,但我们可以根据质量传递理论,对北大港水库采取一些工程措施,减缓“引黄水”水质咸化的速度,以期达到“引黄济津”工程要求实施八个月时间内对水质的要求,或者尽量减少废弃水量、节约水资源。
建议措施一:建议在保证总蓄水库容的情况下,缩小水库面积,增加水库的水深,将有利于减缓“引黄水”水质咸化的速度,理由如下:
(1)假设库底盐化土壤土质均匀,则其传质通量为定值。缩小面积可以减少水体与库底盐化土壤的接触面,减少了库底盐化土壤传入水体中盐的总量,在引黄水总体积一定的情况下,就降低了引黄水中盐的浓度,也就是减缓水质咸化的速度。
(2)蒸发量是以mm计,但蒸发损失水的体积与水体表面面积成正比。因此,缩小水库面积可以减少由于蒸发而损失的水量,减轻蒸发浓缩作用造成的水质咸化速度。
建议措施二:整平库底或在库内挖掘一些导流沟,尽量将“引黄水”入库前的原存水排尽。也就是说,在“引黄水”与原存水的混合水水量为定值时(即北大港水库总库容为定值),高含盐量的原存水量越小,则“引黄水”水质咸化的程度越小。
参考文献:
[1]张胜红,郭书英,徐向广.2000年引黄济津应急调水实施方案研究[J].海河水利,2002(2):10~11.
[2]天津市水利局水利志编纂委员会.天津市水利志—大港区水利志[M].天津:天津科学技术出版社.1998.
[3]陈涛,张国亮.化工传递过程基础[M].北京:化学工业出版社,2002.
[4]王运洪.水库湖流多负荷数值模拟[J].广西科学,2001,8(2):118~123.
[论文摘要]染色废水属于典型的难生化降解废水,如何低成本、高效率的对其处理,且保证出水的稳定达标,一直是许多环境保护工作者的研究目标。本文首先对国内外染色废水处理的技术和研究方向进行了综合概述,并对各类工艺进行了比较分析,归纳出一般染色废水的主要处理工艺技术路线。
一、研究背景和意义
纺织工业是我国的传统支柱工业之一,也是出口创汇较多的行业之一,目前我国占有15%左右的国际市场份额,是世界上最大的纺织品出口国。经过多年建设,纺织工业基本成为一个门类较齐全、布局较合理、原料和设备基本立足于国内、生产技术达到一定水平的工业部门。产业综合发展能力不断增强,已形成棉、毛、丝、麻、化纤、服装、纺织机械等行业较为完整的系列体系。
纺织工业按加工的原料、产品的品种和产品的加工用途等不同,主要分为上游、中游、下游三类产业,纺织工业的上游产业主要指各类纤维生产和加工,如天然纤维的棉花、羊毛和各类化学纤维等生产领域;中游产业指纺纱、织布、染色等生产领域;下游产业主要指服装加工等生产领域。
染色行业作为纺织工业中的中游行业,在纺织工业中起到承上启下的作用,即将各类纤维加工制造的坯布,通过染色和印花工艺生产出各类带色彩和图案的织物。在染色业中,棉纺染色业是最大的行业。染色行业作为湿法加工行业,其生产过程中用水量较大,据不完全统计。我国染色废水排放量约为每天300万~400万立方米,染色厂每加工100米织物,产生废水量3~5立方米。而且,染色废水成份复杂,含有的多种有机染料难降解,色度深,对环境造成非常严重的威胁。
随着工业化的不断深入,全球性的环境污染日益破坏着地球生物圈几亿年来形成的生态平衡,并对人类自身的生存环境存在威胁。由于逐渐加重的环境压力,世界各国纷纷制定严格的环保法律、法规和各项有力的措施,我国作为世界大国,对环境保护也越来越重视,并向国际社会全球性环境保护公约作出了自己的承诺。
二、废水处理方法分类
根据使用技术措施的作用原理和去除对象,废水处理法可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类。具体如下:
1.废水的物理处理法
利用物理作用进行废水处理,主要目的是分离去除废水中不溶性的悬浮颗粒物。主要工艺有:
(1)格栅和筛网格栅是一组平行金属栅条制成的有一定间隔的框架。把它竖直或倾斜放置在废水渠道上,用来去除废水里粗大的悬浮物和漂浮物,以免后面装置堵塞。筛网是穿孔滤板或金属网制成的过滤设备,用以去除较细小的悬浮物。
(2)沉淀法利用重力作用,使废水中比水重的固体物质下沉,与废水分离。主要用于(a)在尘砂池中除去无机砂粒(b)在初见沉淀中去除比水重的悬浮状有机物(c)在二次沉淀中去除生物处理出水中的生物污泥(d)在混凝工艺以后去除混凝形成的絮状物(e)在污泥浓缩池中分离污泥中的水分,浓缩污泥。此法简单易行而且效果好。
(3)气浮法在废水中通入空气,产生细小气泡,附着在细微颗粒污染物上,形成密度小于水的浮体,上浮到水面。主要用来分离密度与水接近或比水小,靠重力无法沉淀的细微颗粒污染物。
(4)离心分离利用离心作用,使质量不同的悬浮物和水体分离。分离设备有施流分离器和离心机。
2.废水的化学处理法
(1)酸性废水的中和处理
酸性废水处理可以用投药中和法、天然水体及土壤碱度中和法、碱性废水和废渣中和法等。药剂有石灰乳、苛性钠、石灰石、大理石、白云石等。他的优点是:可处理任何浓度、任何性质的酸性废水。废水中允许有较多的悬浮物,对水质水量的波动适用性强,中和剂利用率高,过程容易调节。缺点:劳动条件差、设备多、投资大、泥渣多且脱水难。天然水体及土壤碱度中和法采用时要慎重,应从长远利益出发,允许排入水体的酸性废水量应根据水体或土体的中和能力来确定。
(2)碱性废水和废渣中和法
投酸中和法可用药剂:硫酸、盐酸、及压缩二氧化碳(用二氧化碳做中和剂,由于PH值低于6,因此不需要PH值控制装置)酸性废水及废气中和法如烟道气中有高达24%的二氧化碳,可用来中和碱性废水。其优点可把废水处理与烟道气除尘结合起来,缺点是处理后的废水中硫化物、色度和耗氧量均有显著增加。清洗由污泥消化获得的沼气(含25%—35%的二氧化碳气体)的水也可用于中和碱废水。
3.生物处理法
利用微生物可以把有机物氧化分解为稳定的无机物的这一功能,经常采用一定人工措施大量繁殖微生物。
(1)好氧生物处理法
应用好氧微生物,在有氧环境下,把废水中的有机物分解成二氧化碳和水的方法,主要处理工艺有:活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等,这种方法处理效率高,应用面广。
(2)厌氧生物处理法
应用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物,最后生成二氧化碳、甲烷等物质的方法。主要用于有机污泥、高浓度有机工业废水的处理。如啤酒厂、屠宰厂。
(3)自然生物处理法
应用在自然条件下生长,繁殖的微生物处理废水的方法。工艺简单,建设费用和运行成本都比较低,但其净化功能受自然条件的限制,处理技术有稳定塘和土地处理法。
三、染色污水处理系统的工艺设计
在染色污水处理系统的工艺设计中往往遇到以下问题:(1)工程设计人员大都是仅仅了解废水水质的情况下,根据自己的工程经验和直觉进行设计,这样往往造成工程缺陷,使建成的处理系统处理废水不能达标排放;(2)在有些设计中,因为对出水的达标要求严格,使设计出的工艺建设费用和运行费用偏高;(3)在许多现有的处理系统中,由于所要处理的水质发生改变,原有工艺不能针对目前的水质进行有效的处理。以上的这些都涉及到污水处理系统的优化改造和优化管理运行问题。
如何优化污水处理工艺,降低污水处理成本,提高污水处理效果,对于污水处理有着极其重要的意义。必须指出的是,染色废水处理系统的优化改造是一个非常错综复杂的问题,从目的上它不仅要基于污水水质分析,按照技术和经济的要求,在条件允许的范围内,利用各种方法,找出最佳的设计工艺方案,并在设计工况条件下,找出最佳的设施组合和最佳工艺参数,而且还要在污水的成份和水量一定幅度变动的情况下,找出相应的优化运行措施和最少运行成本。而在各染色废水水质各异、水量大小不一的实际工况下,要求得到一个能严格意义上普遍性的染色废水优化处理系统是不可能的,某一污水处理系统可能对某企业的废水处理是最优,但它对其他的染色厂可能就并不能做到最优,因此本论文对染色废水处理系统优化研究只是为提出一个系统优化改造和优化运行的概念和思路,并不是要提出一个能对所有染色废水有最优处理效果的处理系统。
四、系统工艺改造的总体思路
污水处理厂废水的水质为含有一定量难生物降解物质和颜色的有机废水,各染色子行业排放的废水所含污染物质不同,其相应的治理工艺流程也不同。对染色废水处理,工程上一般用物化法和生化法或两种方法相结合的处理方法。物化处理有见效快、水力停留时间短的优势,但其处理费用高、污泥产量大、污泥处理困难、存在二次污染的隐患。虽然臭氧氧化、活性碳吸附、电解等方法有较好的脱色效果,但它们较高的运行费用却使厂家无法承受。但前述的几种方法都具有稳定性好的特点。生物处理因具有处理成本较低,并能大幅度去处有机污染物和一定色度的特性使得染色废水治理采用生物治理作为主要治理单元己成为共识。但结合园区污水处理厂目前的运行现状及操作工人素质,为确保污水处理厂处理出水的稳定达标排放,因此改造扩建工艺的设计思想以强化物化处理的原则,以生物处理工艺为重心,尽量提高强化生物处理的作用。鉴于污水处理厂接受的染色废水综合性废水,是典型的难生化降解的有机废水,水质性质有其特殊性,而且各有关企业生产废水排放的水质水量的不稳定性,以及污水处理厂的运行成本及运行负荷。因此必须要有针对性的废水处理工艺,才能达到较好的处理效果。在选择处理工艺前,应在分析废水水质及其组成及对废水所要求的处理程度的基础上,确定各单元处理方法和改造工艺流程,以验证改造工艺的有效性。
五、结论
印染生产废水可生化性差,原污水处理系统又存在着设计、施工不尽合理,管理水平落后等缺陷,从而造成了处理出水污染指标达不到排放标准,运行成本高等后果。染色废水处理系统的优化改造本身就是一个非常错综复杂的问题,而作为集中式染色废水处理厂的优化就更加困难了。从目的上它不仅要在污水水质分析的基础上,按照技术和经济的要求,在条件允许的范围内,利用各种方法,找出最佳的设计工艺方案。并在设计工况条件下,找出最佳的设施组合和最佳工艺参数,而且,还要在污水的成份和水量大幅度变动的情况下,找出相应的优化运行措施和最少的运行成本。但由于客观条件的诸多限制,并且各种印染废水水质各异,水量大小不一的设计情况下,要求得到一个能严格意义上普遍性的染色废水优化方法十分困难,某一污水处理系统可能对某一区域内的废水处理是最优的,但它对其他的企业可能就并不能做到最优。因此,在加强技术创新和知识创新的同时也要为保护我们仅有的水资源提高人类意识,转变观念,为创造一个更好的环境多做努力。
[参考文献]
论文关键词:主成分分析法,水质评价,扎龙湿地
湿地水环境系统是一个丰富完整的生态系统,是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生态环境之一。因此选择适当的评价方法,对湿地水环境质量进行评价与分析显得尤为重要。湿地的水环境状况受多种因素影响和控制,各参数之间相互影响、相互制约,故有必要对其进行多种参数的综合评价[1]。目前常用的水质评价方法有简单指数法、综合污染指数法、模糊数学法等,但不能有效提取现实污染因子[2]。
主成分分析法(Principal component analysis)是将多个指标标准化为少数几个综合指标,简化了统计分析系统的结构,它是在确保不损失原有信息的前提下,将多种影响水质的指标重新组合成一组新的、相互之间无关的、较少的综合指标,来反映指标的信息环境保护论文环境保护论文,以达到降维、简化数据和提高分析结果的可靠性的目的[3]。Wenning[4],Battegazzore[5],Voutsa[6]等早于1994年和1995年已经将主成分分析方法广泛应用于流域水质分析评价中;刘小楠[7],万金保[8]等人分别利用主成分分析法对河流水质进行评价论文的格式期刊网。然而,在扎龙湿地水质监测评价方面,大多数研究限于湖库富营养化及单一指标的监测和评价,大多采用某一指标超标率进行报道,对扎龙水环境进行综合评价,除周林飞等采用灰色聚类法对其水环境质量综合评价,也未见其他报道。文中采用SPSS软件,参照主成分分析建模的基本原则和步骤,探究扎龙湿地水环境恶化的主要污染成因和主要污染断面,以期为扎龙湿地水环境治理提供有力的理论支持。
1 水质评价中的主成分分析
主成分分析法是一种数学变换方法,它把给定的一组相关变量通过线性变换,转化为一组不相关的变量(两两相关系数为0的随机变量),在这种变换中通过保持变量的总方差不变,同时使新变量具有最大方差,称为第一主成分;具有次大方差,称为第二主成分。依次进行,原来有M个变量就可以转换出M个主成分,方差逐渐减小且与此前的主成分都不相关[9-10]。原始变量:X1, X2 , X3 环境保护论文环境保护论文,X4,…,Xm; 主成份:Z1, Z2 , Z3 ,Z4,…,Zn,则各因子与原始向量的关系可表达成[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
写成矩阵形式:X=BZ+E
主成分分析法在水质评价中主要体现在以下两个方面:一是建立综合评价指标,评价各采样点间的相对污染程度,并对各采样点的污染程度进行分级;二是评价各单项指标在综合指标中所起的作用,指导删除那些次要的指标,确定造成污染的主要成分[7]。
假设有n个水体样本,每个样本共有m个监测指标,则可构成n×m的数据矩阵(n<m):
具体分析步骤如下:
a)将各变量χnm标准化以消除量纲影响。
b)在标准化数据矩阵的基础上计算原始指标相关系数矩阵R。
c)求相关系数矩阵R的特征根和特征向量,确定主成分。
d)确定主成分的个数。
e)确定综合评价函数。
2 扎龙湿地水质评价
2.1 样本点及监测指标的确定
扎龙湿地位于松嫩平原乌裕尔河和双阳河下游,黑龙江西部,地跨齐齐哈尔市、大庆市、富裕县、林甸县、泰来县,地标为 E:123°51′-124°37′,N:46°48′-47°31′。该湿地面积2,100 km2环境保护论文环境保护论文,属于中温带大陆性季风性气候,年均气温2℃-4.2℃,1月极端最低气温-43.3℃, 7月极端最高气温39.0℃,年均降水量402.7 mm。典型沼泽植被为芦苇、苔草,其中芦苇湿地面积占80-90%[12]论文的格式期刊网。扎龙湿地是我国最大的以鹤类等大型水禽为主体的珍稀鸟类国家级自然保护区,丹顶鹤最重要的集中繁殖栖息地。近年来,旅游开发及湿地周边工业废水和生活废水的排放,天然降雨量与上游来水量减少等诸多原因导致扎龙生态系统遭到破坏,因此综合系统评价扎龙湿地的水质对丹顶鹤的繁衍保护,及创造人类良好的生活环境尤为重要。
依据地表水监测采样断面布设原则,于扎龙湿地流域布设代表性水质监测8个断面,选取Mn、Pb、Zn、Cu、SS、硫酸根、总磷、磷酸根、酚、TOC、总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮共14项监测指标进行监测评价。监测断面信息如表1所示:
表1 监测断面信息
Tab.1 sampling information
序号
名称
地标
季节
Temp/(℃)
DO/(mg/l)
Ph
A
龙安桥
E:124°22.791′, N:47°21.752′
夏
20.2
12.39
7.63
B
东升水库
E:124°29.826′, N:47°18.025′
夏
19.02
11.5
8.5
C
龙湖
E:124°12.750′, N:47°10.796′
夏
17.39
12.52
8.96
D
仙鹤湖
E:124°13.950′, N:47°11.727′
夏
19.05
7.88
8.36
E
克钦湖
E:124°18.793′, N:47°20.187′
夏
17.94
13.08
8.44
F
特勒桥
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
关键词:标准支出税、前后纳方式、现代支出税
一.支出税(ExpenditureTax)的概述
(一)支出税的历史
耶鲁大学的欧文•费雪(Fisher)于20世纪初发表的资本所得理论中最早涉及到支出税相关理论。1942年美国财政部曾提议导入支出税,但遭反对没能实施。1955年英国经济学家剑桥大学尼古拉斯•卡尔多(N•Kaldor)发表了《支出税》一书,分析了支出税在公平与效率方面优于所得税,并提出了具体设计和导入方法,受到了空前重视。几年后在印度和斯里兰卡导入了支出税,但因实际操作的不可行性很快停止了实施,标准支出税存在理论脱离实际的缺点。上世纪70年代未,美国学者提出以“前后纳方式”弥补标准支出税缺陷的方案,为支出税实施寻找到突破口,支出税一度又成为发达国家税制改革的中心议题。
(二)支出税的特征
支出税的特征可以从以下角度把握:(1)支出税以消费为税基。可称为消费型所得税,或现金流量型所得税。支出税是以消费税基优势论为理论基础,为弥补所得税缺陷而设计的所得税替代税;(2)税基比所得税简明。以水池比喻,税基采用流出量而不是流入量,是市场评价的消费额,是实际消费能力而不是潜在消费能力;(3)注重效用。评价公平的基准应该是效用而不是收入,因为即使是等量收入也因人而异不能保证效用的同一性,消费税基比收入税基更能表明效用;(4)终生规划。消费税基优势论着眼于以利率为媒介进行长期的消费或储蓄的决定构造。是以人一生的合理消费计划,即将现在所得的一部份储蓄起来(节约现在的消费)确保未来的消费,或相反将未来所得的一部分以担保形式借入(节约将来的消费),以确保现在消费的行为作为对象。支出税税基研究的是人一生超长期的所得、消费和税负,与只关注一定期间(一般为一年)的所得和税负的所得税形成鲜明对比。
(三)支出税取代所得税的理由
根据以下理由,可以认为支出税优于所得税,也比较容易导入支出税。(1)所得税的高税率和资产所得税不利于储蓄;(2)所得税的储蓄课税影响人们对一生的消费进行规划,而支出税允许扣除投资和储蓄,有利于人们合理安排一生的消费。在高龄化社会下,人们有必要根据自己一生的收入能力安排青年、中年和老年三个时期的储蓄和消费;(3)支出税可以缓和及消除所得税制存在的固有缺陷;(4)现行所得税的一些课税要素与支出税相同,导入支出税障碍小。
二.支出税的类别与税基
根据计算税基的不同,支出税分类为标准支出税、劳动所得税型支出税(前后纳方式)和现代支出税。劳动所得税型支出税是为了解决标准支出税缺陷而产生的,现代支出税是标准与前后纳方式结合运用型。
表1支出税与所得税的税基比较
税类别
税基构成标准支出税
(标准方式)前后纳方式
(劳动所得税)综合所得税
劳动所得算入算入算入
资产
(储蓄)资产购入(储蓄)
资产所得:
资产转让: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
负债借入
返还: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
资产购入:包括银行储蓄
资产所得:利息、股红、租赁收入
资产转让:包括取出储蓄
(一)标准支出税
支出税税基是消费的资金泉源,而不是消费支出。税基=资金流入-非消费资金流出,既将现金资产作为消费资金源泉,税基包括工薪收入、资产和负债三方面(参考表1),计算采用资金流量法,比较容易理解。标准支出税税基计算:(1)工薪所得算入税基;(2)收入存入银行时可以扣除,取出储蓄时算入;(3)购入资产可以扣除,卖出资产变现时算入。避开了现行个人所得税的资本利得课税的通货膨胀调整、折旧等复杂性;(4)资产所得算入;(5)如果规定住宅等耐久固定资产作为资产处理的话(也有主张住宅应该归类为消费),在取出存款(或借入资金)作为购买资金时算入,购买了住宅后可以扣除,算入与扣除刚好抵消,避免了税基异常膨胀;(6)负债在借入时算入税基,偿还时可以扣除。如果借入资金用于购买资产可以扣除,算入和扣除抵消,税基不会过分膨胀。(二)前后纳方式
标准支出税理论上容易接受,但实施困难。(1)税务机关必须掌握纳税人的资产(储蓄)和负债信息,如果得不到金融等机构和纳税人的配合就无法实施;(2)资产(储蓄)和负债的变动性极高,泉源征收难度大,需要依靠纳税人申报;(3)评估住宅等耐久财产的非现金推定所得十分困难。针对标准支出税的缺陷,1974年美国税法学者W.D.Andrews提出:即使将资产(储蓄)和负债项目从支出税中去除,税基(税负)也不会发生实质性变化。所谓去除并不是非课税,而是将资产(储蓄)和借入的税基计算改成恰好与标准方式相反的前后纳方式(参考表1)。前纳的意思是提前纳税。在前后纳方式下购入资产(包括储蓄)改成扣除不可,相应资产所得和资产转让收入(包括取出储蓄)改成不算入。与标准方式相比,购入资产(或储蓄)时税基增大,等于提前纳税。负债的计算也与标准方式相反。借入资金变成不算入,同时偿还本金和利息变成扣除不可(等于后纳税)。采纳前后纳方式可以避开上面提出的三点实施困难。
前后纳方式可以避免纳税过分集中。比如在前后纳方式下,储蓄不能扣除,分期储蓄购房资金(集中性消费还包括:大额医疗费用支出、大学入学费等)等于分期纳税,防止税负过于集中,而从银行取出的购房资金不再算入税基,等于自动实现税负分散化。另外,购房贷款不算入,但偿还资金不得扣除,等于过后纳税,因偿还债务多是分期逐步偿还,所以后纳方式也可以分割税负。这种自动分割税负的功能,在累进税率下具有重要意义。
前后纳方式对资产(储蓄)和负债无需记录、申报和监督,具有构造简明,征税成本低,维护纳税人稳私权等优点,使支出税有了实施可行性。现代支出税导入了前后纳方式,是标准与前后纳方式的混合型。
与综合所得税对比,前后纳方式处理资产所得和债务利息支出的方法与综合所得税相反,不将资产所得纳入税基,也不允许扣除债务利率支出,所以前后纳方式已经不是所得税,只能称为劳动所得税或前后纳方式支出税。与标准支出税相比,前后纳方式完全脱离了支出税形式,仅在终生劳动所得等于终生消费上相同。前后纳方式是为了提高实施可能性,是标准支出税的特别措施。在前后纳方式下,纳税与消费之间存在时间上的不对称。比如工资存入银行未作为消费资金时,标准方式可以扣除,而前后纳方式不能扣除。从消费与纳税的时间不对称性看,全面采用前后纳方式的劳动所得税与标准支出税属不同类的税,但根据前后纳方式的产生理由,可以认为劳动所得税是标准支出税的变种,至少是与综合所得税不同性质的税。
(三)现代支出税
现代支出税导入了前后纳方式,是标准与前后纳的混合型。前后纳方式使支出税具有了实施可能性,但如果完全采用前后纳方式,就变成了劳动所得税,而现代支出税并不完全导入前后纳方式,因为标准支出税的一些重要基本要素应该保留。哪些项目应该保留,或改为前后纳方式,或干脆让纳税人自由选择成为现代支出税的核心问题。目前现代支出税对选择前后纳方式的提案大约分为两类,一是不予限制,可以自由选择;二是给予限制,规定项目。前者可以顺利实施支出税,但存在公平问题,而后者在实施可能性上存在问题。
三.现代支出税的分析
(一)避税与反避税
现代支出税如果允许纳税人在标准支出税的基础上自由选择前后纳项目,容易产生避税机会,影响垂直公平。
1.避税分析
支出税存在以下避税机会:(1)资本收益避税。标准方式因财产转让收入全额算入税基,财产产生的收益也自动算入了税基,不存在所得税课征资本收益税的复杂性。但前后纳方式因财产转让收入不算入税基,财产收益就没纳入税基,如果纳税人在资产项目上选择前纳方式的话,股份、不动产等财产收益就能避税;(2)利用税率预测避税。如果现在税率较高,未来税率还有降低空间时,转让资产(或从银行取出存款)采取在标准方式下购入资产(或用前后纳方式借入)可以扣除,如果将来转让时税率下调了就能减轻税负。相反如预测未来税率上升,采用前后纳方式购入资产(或用标准方式借入),现在纳税比未来纳税的负担轻;(3)纳税期限内两方式交叉交易避税。富裕阶层可以利用前后纳方式的短期资产操作减少避税。比如在标准方式下100工资算入税基,选择前后纳方式购入100资产(扣除不可)短期升值后卖出105(不算入),再以标准方式购入资产105(可以扣除),资产收益5避开了税收。当然只能是拥有高储蓄和借入能力的富裕阶层利用之法避税。
2.反避税的思考
针对以上避税方式,提出以下反避税思考:(1)尽可能缩小纳税人自由选择前后纳方式的范围,将可产生收益的资产列在标准方式之下;(2)将前后纳方式下的资产收益算入相反的税基;(3)对不得不列入前后纳方式下的资产,如:古董、美术品等资产设置特别资本收益课税制度;(4)对前后纳方式下的借入设置上限。
(二)遗产和赠与的外理
以上讨论是假定为终生所得等于终生消费,将储蓄也视为消费,但现实存在遗产和赠与,忽略资产转移有失税收公平。可以设置资产转移税或取消资产转移扣除加以解决。从常理看,遗产和赠与属消费资金来源,应该算入继承人的税基,而财产转移人等于放弃了消费,应该可以扣除。但如果允许扣除,可产生避税机会。因为在标准方式下购入的资产(或储蓄)可以扣除,如果该资产作为遗产或赠与转移时又可扣除,一代代转移下去,财产可以永远非课税化。为了防止避税,应该设置资产转移税或取消转移者扣除。
(三)支出税的特别优惠措施
支出税必须继承现行所得税的优惠措施,否则得不到纳税人支持。比如一些国家为了发展资本市场,将股份收益作为非课税优惠对象。导入支出税后,即使纳税人购入股份时选用了标准方式(可以扣除),在出售时(应该算入)也必须给予减税优惠,如果不将股份投资收益区别于其他金融资产收益,就不能体现政府扶持直接金融市场的政策意图。另外所得税实施的社会保障支出非课税以及支持产业发展的税收优惠措施必须继续实施。可见,为了弥补所得税的缺陷而产生的支出税在现实条件制约下,仍然得保留所得税的“不公平”措施。如此一来,现代支出税方案也许仍是非现实性的。
(四)支出税的征管和避税
支出税不专门设置资本收益税,也就不存在折旧、通胀调整等麻烦,税收成本相应也减少,符合征税简明低成本原则。但在资产和借入上,支出税比所得税的征管更细。扩大前后纳方式范围,虽然可以减化税务,但为了减少避税现象,征管成本仍会增高,也就不见得优于所得税了。
因为支出税将资产买卖(储蓄的存取)和借入偿还都列入税基,纳税人的申报量比所得税高,工薪所得的泉源征收几乎失去意义,征税越依靠纳税人申报,逃税的可能性自然也越高。另外,支出税税基明显比所得税狭,为了获取等量税收,税率设置应该高于所得税,高税率会增强逃税心理。但不可否认支出税能将一部分“地下经济”纳入了税基,所以也许不需要提高税率也能取得等量的财政收入。
作者单位:广西大学商学院财政金融系
参考文献:
关键词:工程勘察;水文地质;危害
实践证明,在工程勘察、设计和施工过程中,水文地质问题始终是一个极为重要但也是一个易于被忽视的问题。之所以重要,是因为水文地质和工程地质二者关系极为密切,互相联系和互相作用,地下水既是岩土体的组成部分,直接影响岩土体工程特性,又是基础工程的环境,影响建筑物的稳定性和耐久性。至于容易被忽视,是在实际的勘察工作中,在勘探成果内因为很少直接涉及水文参数的利用,水文地质问题往往只被认为是象征性的工作,在勘察中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性评价。在一些水文地质条件较复杂的地区,由于工程勘察中对水文地质问题研究不深人,设计中又忽视了水文地质问题,经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题,令勘察和设计处于难堪的境地。为提高工程勘察质量,在勘察中加强水文地质问题的研究是十分必要的,在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题,评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响,更要提出预防及治理措施的建议,为设计和施工提供必要的水文地质资料,以消除或减少地下水对岩土工程的危害。
1、工程地质勘察中水文地质评价内容
在以往的工程勘察报告中,由于缺少结合基础设计和施工需要评价地下水对岩土工程的作用和危害,总结以往的经验和教训,我们认为今后在工程勘察中,对水文地质问题的评价,主要应考虑以下内容:
(1)应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。
(2)工程勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型的需要,查明有关水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。
(3)不仅要查明地下水的天然状态和天然条件下的影响,更重要的是分析预测在人为工程活动中地下水的变化情况,及对岩土体和建筑物的反作用。
(4)应从工程角度,按地下水对工程的作用与影响,提出不同条件下应当着重评价的地质问题。
2、重视岩土水理性质的测试和研究
岩土水理性质是指岩土与地下水相互作用时显示出来的各种性质。岩土水理性质与岩土的物理性质都是岩土重要的工程地质性质。岩土的水理性质不仅影响岩土的强度和变形,而且有些性质还直接影响到建筑物的稳定性。以往在勘察中对岩土的物理力学性质的测试比较重视,对岩土的水理性质却有所忽视,因而对岩土工程地质性质的评价是不够全面的。
岩土的水理性质是岩土与地下水相互作用显示出来的性质,而地下水在岩土中有不同的赋存方式,不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度有所不同,而且影响程度又与岩土类型有关。
结合水是地下水在粘性土中的主要赋存形式,在砂土中含量甚微。结合水尤其是弱结合水与粘性土相互作用时显示出来的性质如可塑性、膨胀性、收缩性等归为粘性土的物理力学性质,因其受强力束缚,活动范围极为有限,对岩土的动态水理性质影响较小。
3、全面了解地下水引起的岩土工程危害
地下水引起的岩土工程危害,主要是由于地下水位升降变化和地下水动水压力作用两个方面的原因造成的。
地下水位变化可由天然因素或人为因素引起,但不管什么原因,当地下水位的变化达到一定程度时,都会对岩土工程造成危害,地下水位变化引起危害又可分为三种方式:
(1)水位上升引起的岩土工程危害。潜水位上升的原因是多种多样的,其主要受地质因素如含水层结构、总体岩性产状;水文气象因素如降雨量、气温等及人为因素如灌溉、施工等的影响,有时往往是几种因素的综合结果。
①土壤沼泽化、盐渍化,岩土及地下水对建筑物腐蚀性增强。
②斜坡、河岸等岩土产生滑移、崩塌等不良地质现象。
③一些具特殊性的岩土体结构破坏、强度降低、软化。
④引起粉细砂及粉土饱和液化、出现流砂、管涌等现象。
⑤地下洞室充水淹没,基础上浮、建筑物失稳。
(2)地下水位下降引起的岩土工程危害。地下水位的降低多是由于人为因素造成的,如集中大量抽取地下水、采矿活动中的矿床疏干以及上游筑坝、修建水库截夺下游地下水的补给等。地下水的过大下降,常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题,对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。
(3)地下水频繁升降对岩土工程造成的危害。
地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形,当地下水升降频繁时,不仅使岩土的膨胀收缩变形往复,而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大,进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。
地下水在天然状态下动水压力作用比较微弱,一般不会造成什么危害,但在人为工程活动中由于改变了地下水天然动力平衡条件,在移动的动水压力作用下,往往会引起一些严重的岩土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成条件和防治措施在有关的工程地质文献中已有较详细的论述,这里不再重复。
水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用,随着工程勘察的发展,其必将受到越来越广泛的重视,切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着极大的推动作用。
主要参考文献:
1.1水泥混凝土路面结构层水的来源水毁的防治,必须先了解积水产生原因,切断积水的产生渠道,及时处理、排除积水,增强对水的抵抗力,就能达到防治的目的,混凝土路面结构层水的来源主要有以下几方面:①冬、春季节地下水位升高,路面设计标高较低;②路面水从路面“三带”、接缝和裂缝中渗入;③毛细管中的水位上升或相互连通水膜中水的垂直运动;④路肩、绿化带水的渗入。
1.2路面积水原因
1.2.1机非隔离墩机非隔离墩施工埋设时,两侧砂浆封闭不严、质量不合格,泄水孔标高不准,日久封闭口松动漏水;养护时泄水孔疏通不及时,造成积水。
1.2.2非机动车道施工时,非机动车道横坡控制不好形成反坡;通车后,机动车道沉降量大于非机动车道,导致非机动车道偏高,产生积水。
1.2.3接缝渗水填缝料剥落,导致路面雨水渗入基层。
1.3路面结构层处于水饱和状态,在重载频繁作用下,基层条件恶化实践和研究表明,路面过早的破坏在很大程度上是由于水渗入路面结构层引起的。水渗入路面结构层,得不到及时有效排除和处理,就会使得路面结构层长期处于水饱和状态,这是引起路面早期破坏的主要原因。
受综合因素、环境、气候等的影响,使得混凝土路面基层条件恶化,导致面层唧泥、裂缝、断板、错台、拱起等各种病害的发生,进而造成混凝土路面破坏,失去其应有的功能。
路面结构层长期处于水饱和状态,在重载、水泥混凝土板块收缩应力、翘曲应力等重复作用下,使得路基发生唧泥、冻融现象,路基土不均匀膨胀和沉降,细粒材料的冲刷及流失,导致基层脱空,使混凝土板块支承条件恶化。
1.3.1唧泥作用在路基基层处于水饱和状态时,重载压低了受弯的路面板边缘,重复作用就会产生唧泥现象。在重载车辆的作用下,车轮使得后板回弹时形成真空,这种负压进一步将水泵入业已形成的原始空隙中,车辆载荷再一次作用,挤出空隙中的水和粒料,这就是唧泥现象。唧泥使得细粒材料发生冲刷、流失、移动等产生唧泥病害。细粒材料移动积存在路面板的末端,导致路面的错台、不均匀支撑以及路面板破坏、断裂。细粒材料冲刷、流失,使路面板底沿横向接缝位置脱空,路面板受弯产生横向裂缝;沿路面外边缘位置脱空,使路面板产生纵向扭距而产生纵向裂缝;板角位置脱空,产生板角断裂缝、沉陷等。
1.3.2冻融作用路基基层在冻融作用下松散、破碎,失去支撑能力,从而产生各种病害。
1.3.3水冲刷路堤作用一侧为沟、渠的高填方路堤,由于沟、渠中的水对路堤浸蚀坡脚,造成边坡下滑,基层失稳,引起路面纵向裂缝、侧移等病害。
1.3.4基层失稳护规范中提到的常见水泥混凝土路面破坏形式,根据其原因分析基层失稳是板破坏的一个重要原因,而水的作用则是造成基层失稳的一个重要原因。
2具体的防治措施
水毁原因特别复杂,要想有效防治,必须从设计、施工、养护三个环节入手,加强重视。
2.1设计阶段
2.1.1横断面为了保证路面水能够及时排除,机非隔离墩最好不要设置,即使设置也应采取放在路表面的隔离体系。非机动车道路面标高要比机动车道标高低5cm为宜,因为通车多年后,机动车道沉降量大于非机动车道约3cm左右。非机动车道横坡要大,以3%为宜,目前横坡设计多为1.5%~2%,由于下沉和施工等原因,常出现平坡甚而反坡现象。
2.1.2排水体系路面下排水不足是引起路面性能不佳和路面早期破坏的主要原因。所以,设计时应考虑一个合理有效、切实可行的排水体系来及时排除路表、路面下各层次的水,以及切断地下水浸入。
2.1.3接缝必须选用满足功能要求的密封、接缝材料,选择合理的接缝构造尺寸,以切断路面水的浸入。
2.1.4基层为了增强对水的抵抗力,提高结构的整体效能,必须设计合适的基层体系,提高基层的水稳性。
2.2施工阶段
2.2.1把好“四关”施工过程中,要严格把好原材料进场关、施工工艺关、现场旁站监理关、各环节验收检测关,必须严格按照公路有关规范、标准要求施工,必须严格按照设计要求施工。
2.2.2接缝施工必须做好接缝的清洗和表面处理工作。一方面,低质量的密封材料受热时流淌,受冷时脆裂、粘结性低,使接缝丧失防水性。另一方面,施工不当也会使密封材料的性能降低,甚至丧失防水作用。如果接缝壁上粘附有水泥浆、灰尘或潮湿,即使性能好的密封材料也难以粘结牢固。接缝壁粗糙有利于提高粘结强度,混凝土强度低时切割的缝壁会具有较粗糙的表面;强度高时,切缝表面较光滑,所以切缝要选择合适的时机。
2.2.3基层施工提高基层的施工质量,在路基施工中,应严格按照操作规程进行,做到分层填筑、分层压实、分层检验。每层质量指标都必须满足设计要求和规范要求,以提高基层的水稳性。
2.3养护阶段对于出现的病害,采取了灌浆、开设横向排水沟、凿除重浇等相结合的方法进行处治,取得了较好的效果。
2.3.1凿除重浇。对于破损成3块以上的严重破碎板,可凿除后重新浇筑混凝土板块。对于基层松软的问题,可使用素混凝土和夯实相结合的补强方法,局部设置钢筋网进行补强。
2.3.2灌浆。对于板底脱空积水的板块和严重裂缝板块进行灌浆处理。对于孤立的一块板采取钻4个孔,对于许多连续板块的,考虑到板块之间的相互联系,采用3孔或2孔的形式。每个孔距板边大约0.5m左右,钻孔深度大约比板厚深4~5cm,成孔直径为42~45mm,压浆压力控制在2Mpa以内,保养时间约为5~7天。
2.3.3设置横向排水管。对于排水不畅的地方每隔10m设置一道横向排水PC管(Φ50),与机非隔离墩相接处设置一小积水井,将水排到路基以外,定期进行疏通。
2.3.4灌缝。加强对水泥混凝土路面日常养护灌缝的控制,采用水泥混凝土灌缝机灌缝,严格按照规范进行灌缝的养护,尤其要加强雨季之前的养护工作。
鉴于目前的体制,养护部门不能参与道路的设计和交竣工验收,而设计单位、施工单位对通车后道路出现的问题往往不甚了解,因而造成了许多工程遗留问题。建议今后能让养护部门参与到工程项目从设计到施工的各个主要环节中去,以有效地解决道路的养护和长效管理问题。