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1997年1月,聯合國在《對世界水資源的全面評價》的報告中指出:缺水問題將嚴重制約21世紀經濟和社會發展,并可能導致國家間的沖突。也許有人會問:世界上有那么多的江海湖泊還會出現水資源的緊缺嗎?回答是不但緊缺,而且告急。據《中國水利大百科全書》介紹,地球總儲水量約13.86億立方公里,但96.54%的水儲存在低洼的海洋中,而且97.47%(分布于海洋、地下水和湖泊水中)為咸水,淡水僅占地球總水量的2.535%,且主要分布在冰川與永久積雪(占68.70%)和地下(30.36%)之中,如果考慮到現有的經濟、技術能力,扣除無法取用的冰川和高山頂上的冰雪儲量,理論上可以開發利用的淡水不到地球總水量的1%。實際上人類可利用的淡水量遠低于此理論值,主要是因為在總降水量中,有些是落在無人居住的地區如南極洲,或者降水集中于很短的時間內,由于缺有效的水利工程措施,大量降水很快地流入到河流海洋中去。由此可見,盡管地球上的總水量很多,但適合飲用的淡水資源卻是十分有限的。
雖然地球上的水是循環的,但更新時間長短不一。據1993第一期《水污染、世界環境》雜志介紹,大氣中的水只需8天時間就更新一次,永久積雪更新一次需要9700年,地下水更新一次需要1400年。這種更新周期告訴我們,對于近似于不可更新的水資源而言,在開發利用時,必須慎之又慎。
1996年5月,在紐約召開的“第三屆自然資源委員會”上,聯合國開發支持和管理服務部對153個國家(占世界人口的98.93%)的水資源采用人均占有水資源,人均國民經濟總產值、人均用水量等指標進行綜合分析,將世界各國分為四類,即水資源豐富國、水資源脆弱國、水資源緊缺國、水資源貧乏國,按此評價法目前世界上有53個國家和地區(占全球陸地面積的60%)缺水。目前的趨勢和預測已經表明,到21世紀,水危機將成為幾乎所有干旱半干旱國家普遍存在的問題。聯合國發表的《世界水資源綜合評估報告》預測結果表明,到2025年,全世界人口將增至83億,生活在水源緊張和經常缺水國家的人數,將從1990年的3億增加到2025年的30億,后者為前者的10倍。發展中國家城市面積也將大幅度增加,除非更有效地利用淡水資源,控制對江河湖泊的污染,否則,全世界將有3/4的人口遭受中高度到高度缺水的壓力。
總之,從全球來看,水危機已是全人類面臨的重大環境問題。隨著經濟的高速發展,人口的過快增長,水環境污染局勢的加重,水資源危機的發展將更加迅速,前景令人擔憂!如何合理地、科學地開發利用并有效地保護水源,已是擺在全人類面前的一道刻不容緩的嚴肅課題。
(二)中國水資源告急
我國是個水資源短缺,旱澇災害頻繁的國家,長期以來,我國社會經濟發展一直受缺水困撓,水資源緊缺成為國民經濟發展的“瓶頸”。缺水地區迅速由點到面,幾乎成為全國性問題。按人均水資源計算,我國人均占有量只有2300立方米,約為世界人均占有水量的1/4,在世界排行第109位,已被聯合國列為13個貧水國之一。
1.城鄉水資源供需矛盾突出。
我國水資源告急,威脅社會可持續發展表現在三個方面。首先是供求總量更加不平衡,需水量增長速度超過可供水量的增長速度。據《中國自然資源叢書•水卷資源》一書介紹,2002年,全國需水量為7096.19億立方米,但只能供6677.97億立方米,缺水418.22億立方米,每年因缺水造成的直接經濟損失約為3000億元。僅勝利油田1995年因黃河斷流就減產30億元。據統計,目前農業灌溉缺水800億立方米,工業城市缺水300億立方米,600余座城市中400座缺水,嚴重缺水的有200余座。其次是整個北方和沿海工業發達地區缺水狀況將更加嚴重,這些地方地域性水資源供求矛盾日趨激化,將嚴重制約該地區社會經濟發展。第三是人口壓力對發展耕地灌溉事業提出更加緊迫的要求,而工業城市用水量猛增,將對農業灌溉用水構成嚴重威脅。2.用水浪費驚人。
中國水資源雖不算豐富,但如果合理開發和節約使用,不致造成今天這種窘迫局面。可以說,中國水資源的緊缺很大一部分原因是人為造成的。主要是:低效率使用,重點是農業的大水漫灌和工業生產中的低重復使用。萬元GDP用水量,發達國家一般在50立方米(其中瑞士為5立方米,日本為21立方米,以色列為24立方米,法國為29立方米,英國為13立方米),我國萬元GDP用水量為730立方米。我國工業萬元用水量不僅高于發達國家,也高于印度、巴基斯坦等低收入發展中國家。農業用水也是如此,不僅浪費大,而且產業結構不合理,在水資源緊缺地區不適當的種植耗水量大的農作物,開辦用水量大的工業企業,對水資源開發管理不當,一條水系上游不顧中游,中游不顧下游,各自為政,各取所需。許多地區超量開采地下水,造成地面下沉,土地生態急劇惡化。水價過低,也是造成水浪費的一個重要原因。
3.局部地區水環境進一步惡化。
供水不足除了因當地水資源短缺的因素外,水資源受到嚴重污染也是重要原因之一。目前,全國污水排放量達到數百億噸。80%的污水未經處理,就直接排入到江河湖海中。北方的遼河、汾河、海河、淮河、白洋淀以及部分水庫如官廳水庫、漳河水庫等的水體已被嚴重污染。目前,全國90%以上的城市水環境惡化,城市所在附近的河流或河谷多成為排污溝渠。
由此可見,我國水資源面臨的形勢極其嚴峻,如果在水資源開發利用上沒有大的突破,在管理上不采取切實可行的措施,水資源將很難支持國民經濟迅速發展的需要,水資源危機將成為所有資源危機中最為嚴重的問題,它不但威脅西部大開發的實施,還將威脅我國工農業和整個國民經濟的發展,威脅我國現代化的實現,前景令人十分憂慮!
二、城鄉同步實施集雨工程是緩解水資源緊缺問題的一條有效途徑(幾種水資源開發方案之比較)
(一)種種引水方案雖思路開闊,設想膽大,但實施起來困難太大
1.南水北調耗資巨大,短期內難以實現。
把我國南方長江等大江大河的水引到干旱的北方來,是多少代中國人長期以來的一個美好夢想。但是南方水走到北方來,不知要經過多少崇山峻嶺,跨過多少萬丈溝壑,其艱難的程度,簡直是難以想象的。具體方案據有關資源料介紹如下:
從長江引到西北、華北的南水北調工程,它是一個具有多條線路引水的工程計劃。大體上歸納為三大線路,即西線、中線與東線。每條線路又包含多種渠線方案。一是西線方案,從長江上游通天河、雅礱江、大渡河引水到境內的黃河上游干流,線路400km,最大可調水量約200億m[3],工程條件十分艱巨,需要在凍土區建選200~400m以上的高壩和又長又壯的隧道工程,由通天河聯葉到入黃河的章安河,全長400km,僅隧洞長度就要占200km。二是中線方案,設想中線調水分為近期引漢(丹江口水庫)和遠期引江(三峽水庫)工程。中線引漢是以丹江口水庫的陶叉向北引水,經過南陽、云城、鄭州過黃河、在京廣鐵路西側并與之平行到北京,在河北徐水分流到天津,干渠全長1241km。與東線相比,中線調水需新建又長又壯的特大輸水管道,運行成本及工程造價極高。三是東線方案,從長江下游引水、在江蘇江都的三江營抽水,基本上沿大運河向北送水,途徑洪澤湖、駱馬湖、南四湖的上級與下級湖與東平湖,有13級梯級,25個特大泵站,采用河下隧洞穿越黃河輸水,多級揚水需要大量能耗,運營費用極高,在長江下游感潮河段上方取水,但這里的水質條件較差,線路偏東,走勢低,存在著沿線水源嚴重污染問題,有人擔心會出現“污水北調”。
總之,南水北凋工程是個龐大的系統工程,盡管目前國家已作出了實施的決定,但完工尚在半個世紀之后,其中西線工程是將部分長江水引入到黃河之中,受益范圍仍然相當有限。
2.炸開世界屋脊喜馬拉雅山,引來西南亞印度洋暖濕氣流,僅是個科學奇想中國海洋石油總公司高級工程師馮雷、劉春蘭、馮正祥經多次實地考察,最后得出結論:青藏高原的隆起改變了大氣環流,阻礙了印度洋暖濕氣流進入歐亞腹地,造成世界性災難。只有炸開喜馬拉雅山的十余座山巒屏障,亞洲季風才能飛度“玉門關”,東線水汽形成的濕舌才能伸進整個西北干旱區。他們建議:鏟除東線水汽輸送路徑上的十余座6000米以上的山峰,把亞熱帶分界線推到柴達木盆地。實施地球工程,攔腰截斷雅魯藏布江,沿途分流怒江、瀾滄江、金沙江、黃河、直沖塔里木河下游,經甘肅、寧夏、內蒙古,連接吉林、呼林河之源,使整個大西北變為雨水豐沛的水鄉澤國。同時連通南北走向的京杭大運河,形成世界第一的黃金水道。
這個考察是他們嘔心歷血,歷盡艱辛的結晶,也是知識分子憂國憂民的具體表現。這個建議雖令人十分鼓舞,但要把奇想變為現實困難太大,需要不知多少代人的努力。
3.引黃、引洮等解決局部地方水資源緊缺問題的方案也費用高昂,國家難以支付。
不要說是引黃,就是定西地區的引洮工程,要逢山鉆洞,遇溝架橋。早在解放前就有人提出。1958年定西地區就向國家有關部門開始申請建議,直到現在還未立項,可見其工程艱難的程度有多大。
(二)收集天上水則是一條現實的便捷之路
1.農村實施集雨節灌工程的成功為鄉鎮、城區做出了榜樣,也提供了經驗和啟示。
1995年試驗并取得成功的通渭縣碧玉鄉景木岔集雨節灌工程是甘肅省第一個集雨節灌工程示范點。從那之后,甘肅省委、省政府正式在全省號召推廣。甘肅的定西、平涼、慶陽、天水等地州市先后積極行動起來,取得了顯著的經濟效益、生態效益和社會效益。甘肅和北方廣大農村集雨節灌工程的實踐為鄉鎮、城區做出了榜樣,也提供了有益的啟示和寶貴的經驗。同志在1999年中央扶貧工作會議上指出:“在干旱缺水的地方,要千方百計蓄水、保水、節水。我在甘肅定西看到,山坡地修成水平梯田,一次降雨三四十毫米,可以做到水不下山。有些農民修水窖集蓄雨水效果也很好。”
2.鄉鎮、城區實施集雨節灌工程的條件遠比農村優越。
所謂集雨工程,就是通過屋頂、庭院、街道、廣場和公路等把雨水徑流匯集到能夠調蓄的水池或水窖中,實現雨水疊加利用。對收集雨水的要求條件并不高,只要有集流場的地方都可以搞。工程的關鍵是把蓄水池、調蓄池等筑標準,筑堅固,達到不破不裂,不滲水。另外,還有集流場面積的大小和質量的高低等等。相比之下,鄉鎮、城區高大的樓房房頂、寬闊的庭院街道,公路以及大大小小的廣場都是天然的優質雨水集流場,這些條件遠非農村所能比。另外,鄉鎮城區一般靠近河灘,修筑集雨窖等所需的沙子、石頭、水泥等材料運輸起來,路程又近,運費又低,而農村的有些村社往往要到幾里、幾十里甚至上百里遠的地方去運輸。鄉鎮城區居住的人,相對素質高。雨水集流工程在農村能搞,在鄉鎮城區也能搞,而且應該比農村搞得更好。
長期以來,人們在水資源的利用上產生了很多的誤區。例如,許多人以為地表水、地下水是無限的,所以使用的時候不注意節約,大手大腳,像世界各國今天這樣的發展建設,恐怕等不到循環更新,地下水早就枯竭了。還有的人以為只有農村山區缺水,他們應該搞集雨工程,鄉鎮、城區不缺水,不必勞民傷財搞集雨工程。或者一提到水利,就先想到了南水北調、引黃、引洮和打井提灌,而想不到還可以收集天上水。這些觀念、看法都是不切合實際的,必須予以克服。
3.在鄉鎮、城區實施集雨工程有巨大的經濟、生態和社會效益。
在鄉鎮、城區提出與實施集雨工程,這在開發利用水資源的工作思路方面實現了重大突破。首先是由長期以來側重抓地表水、地下水到同時抓天上水,拓寬了水利建設的新領域,成為我國水利建設史上具有開創意義的新舉措。其次是鄉鎮、城區和廣大農村一道在發展農林牧業上由消極被動抗旱到積極主動抗旱,開始對時空分布不均的天然降水實施人工調控,運用科學有效的抗旱措施同自然災害作斗爭,為鄉鎮、城區工業、農副產品加工業、林果蔬菜、藥材和其他種養業的發展開辟了一條新途徑。第三是廣大城鄉聯手一道向原先干旱、半干旱地區惡性循環的模式注入水資源,使原先的純農業向可持續發展的生態農業、農牧業的轉變奠定基礎,為建設一個山川秀美的大西北和改善整個北方地區的生態環境提供了水源保證。轉二是實施集雨工程有利于城鄉經濟的發展。集雨工程能以較小的投入獲得較大的經濟效益。對鄉鎮、城區來說,收集的大量雨水經過一定的加工、處理提取,可用于工業,農副產品加工,城鄉綠化,城鄉居民生活用水。對城鄉郊區和廣大農村來說,實施集雨工程有利于農業基本生產條件的改善,有利于農業增強抵御自然災害的能力。集雨工程同農林牧、種養加,同梯田地膜等其他農業適用科學技術相結合,不僅能有效解決人畜飲水困難,還可直接帶來糧食和其他林果蔬菜業的豐收或者產量的增加。據調查,經集雨節灌的作物增產增收幅度一般在25%左右,糧食作物增收100公斤,經濟作物增收500元以上,典型的例子如甘肅通渭縣平襄鎮一農民利用地埂、道路收集的雨水,在1.5畝川地里發展塑料大棚蔬菜種植,每年收入過萬元。通渭縣李店鄉是一個干旱鄉,且地下水苦咸,該鄉各村和鄉政府所在地用集雨窖徹底解決了人畜飲水和部分糧食蔬菜的灌溉。甘肅定西縣1999年在縣城西郊1萬平方米的地方上,利用集流蓄水技術,建成集雨窖38座,建成高效日光節能溫室15座,發展高科技、高效益的現代農業,成為定西縣高科技農業的窗口。
三是城鄉普遍實施集雨工程有利于促進干旱、半干旱地區經濟、社會、生態協調發展。首先,通過打窖、修建大小蓄水池、攔洪壩、減少了地表徑流和暴洪對山川土壤的沖刷。蓄水工程的實施,還可以消減洪峰,調節河川徑流,降低河流的含泥沙量,減輕大江大河對中下游地區的威脅和壓力,給國家建設和人民生命財產安全提供了重要保障。其次,由于集雨節灌不同程度地解決了能源和口糧問題,草木的被破壞得到有效遏制,生態的修復和再生有了保證。
總之,集雨工程的實施意義十分重大。世間最深厚、最雄偉的力量蘊藏在廣大人民群眾之中。只要中國的每個村、每個鄉、每個縣、每個省都真正行動起來,我們把地球總水量13.86億立方公里的百分之一的淡水資源中屬于中國的那部分都蓄積起來,用于國民經濟中需水的各個部門,那對中國整個經濟的發展,意義是難以估量的。
三、鄉鎮、城區實施集雨工程的對策思考
(一)加強領導是關鍵
在全國城鄉同步實施集雨工程,是一項利在當代,功在千秋的偉大事業,因工程量大面寬,所以沒有黨和國家的統籌規劃,該工程是難以完成的。當黨和國家作出決定后,各級領導一定要從戰略高度充分認識該工程的重要性,緊迫性,提高思想認識,加強組織領導,實行分級負責,做到一級抓一級,層層抓落實。
(二)搞好宣傳是前提
隨著經濟和、工業的迅速發展,人們越來越意識到人類活動對環境產生的兩個負面影響:環境污染和生態破壞。因此,應運產生了一門新興學科——環境巖土工程學。它既是一門應用性的工程學,又是一門社會學。它把技術和政治、經濟和文化相結合的跨學科的新型學科。
1.環境巖土工程定義
環境巖土工程(EnvironmentalGeotechnology)一詞,源自1986年4月美國賓州里海大學土木系美籍華人方曉陽教授主持召開的第一屆環境巖土工程國際學術研討會,并在其著名的“IntroductoryRemarksonEnvironmentalGeotechnology”論文中,將環境巖土工程定位為“跨學科的邊緣科學,覆蓋了在大氣圈、生物圈、水圈、巖石圈及地質微生物圈等多種環境下土和巖石及其相互作用的問題”,主要是研究在不同環境周期(循環)作用下水土系統的工程性質。
2.環境巖土工程研究的內容及分類
環境巖土工程是研究應用巖土工程的概念進行環境保護的一門學科。這是一門跨學科的邊緣學科,涉及面很廣,包括:氣象、水文、地質、農業、化學、醫學、工程學等等。
環境巖土工程研究的內容大致可以分為三類:
(1)環境工程。主要指用巖土工程的方法來抵御由于天災引起的環境問題。例如:抗沙漠化、洪水、滑坡、泥石流、地震、海嘯等。這些問題通常泛指為大環境問題。
(2)環境衛生工程。主要指用巖土工程的方法抵御由于各種化學污染引起的環境問題。例如城市各種廢棄物的處理、污泥的處理等。
(3)人類工程活動引起的一些環境問題。例如在密集的建筑群中打樁時,由于擠土、振動、噪聲等對周圍居住環境的影響;深基坑開挖時,降水和邊坡位移等。
3.環境巖土工程研究中基本觀點及研究方法
3.1基本觀點
(1)巖土實踐的范圍是地球表層,而地球對于宇宙來講是一個子系統,它的變化受其他子系統的影響,它們之間有物質和能量的交換,是一個開放的系統;
(2)資源是有限的。我們只有一個地球,并且隨著人口的增長,資源與人口相比越來越小,所以我們應實施可持續發展戰略,而不能盲目地掠奪式地利用,以防止對環境造成不利的影響;
(3)人類無計劃的活動會毀滅人類自身;
(4)自然界在不斷地變化,有一些直接危害人類,反過來人類要避開危害,就必須采取措施;
(5)雖然巖土工程曾帶來一些消極影響,但它是由于人類認識上的片面性和歷史的局限性造成的,
所以從理論上講,所有的環境巖土工程問題是可以解決的,但它依賴于人們環境意識的提高,巖土工程技術的進步和法制建設的健全。
3.2研究方法
環境巖土工程是一個系統工程。它涉及許多學科領域,所以在研究中應從學科間的交叉處著眼,以辯證的觀點分析和解決問題。其次,應用巖土工程的觀點去改善環境,使其更符合人類的生存需求。
4.環境巖土工程與相關學科的關系
與環境巖土工程相關的學科有:工程地質學、巖土力學、巖土工程學、地質工程、環境工程地質學。
工程地質學的基礎理論是地質學,指導它的理論主要是自然歷史觀1它的基本理論是認為地質成因和演化過程決定地質體的工程特性,相應地在研究方法上就是從地質體局部特性的研究,探索地質體在生成時的地質環境以及形成地質體的地質作用和演化過程,從而在整體上認識和把握地質體的組成和結構以及發育規律,并進一步探討和預測它在工程建筑物作用下的表現和工程行為。
工程地質學的服務對象完全是人為設計,人為施工的建物。這一應用性決定了工程地質學的邊緣性、交叉性和綜合性等特性。所謂邊緣性指它處在地質學科的外層,位于和工程學科接壤的部位。所謂交叉性表明在它的學科發展中不斷吸收工程學科的理論、概念和方法,并和地質學結合起來。所謂綜合性是指工程地質學的目標是解決問題,它是借助于地質學各基礎學科的成就來綜合地工作的.
巖土力學、巖土工程和工程地質學在研究對象和目標上有很大的相同之處,是密切相鄰的學科。但是巖土力學屬于力學學科的邊緣,而巖土工程屬于工程學科的邊緣1雖然對巖土的地質認識是建立巖土力學模型和本構關系的重要基礎,但巖土力學更偏于模型及建模后的力學研究。巖土工程是將巖土作為工程結構物的一部分工程學科。不過巖土力學和巖土工程與其他的力學或工程學科相比,需要更多地質學科的支持,或者說更需要與地質學科的結合。
5.環境巖土工程的研究現狀
20世紀50-60年代公害事件的顯現,人們不斷探索,反思,并已取得了基本的共識。目前國外對環境巖土工程的研究主要集中于垃圾土、污染土的性質、理論與控制等方面,而國內則在此基礎上有較大的擴展,就目前涉及的問題來分,可以歸納為兩大類:第一類是人類與自然環境之間的共同作用問題。這類問題的動因主要是由自然災變引起的。例如地震災害、土壤退化、洪水災害、溫室效應等。這些問題通常稱為大環境問題。第二類是人類的生活、生產和工程活動與環境之間的共同作用問題。它的動因主要是人類自身。例如城市垃圾、工業生產中的廢水、廢液、廢渣等有毒有害廢棄物對生態環境的危害;工程建設活動如打樁、強夯、基坑開挖、盾構施工對周圍環境的影響;過量抽汲地下水引起的地面沉降等等。有關這方面的問題,統稱為小環境問題。
6.環境巖土工程的發展展望
20世紀90年代后,我國進入了大規模工程建設時期。從沿海地區開始,逐步向內陸擴展,高層建筑、地鐵、道路交通、隧道等等的建設以及城市化進程步伐的加快向環境巖土工程不斷提出新的挑戰。同時,自然環境的變化,地震、洪澇災害的頻頻發生,溫室效應的加劇,水土流失,土壤退化等大環境問題,也引發了一系列新的環境巖土工程問題。相對發達國家來說,我國的巖土工程工作者面臨更為艱巨的任務。一方面,我國正處于大規模工程建設時期,有許多工程問題需要解決;另一方面,基于可持續發展要求,我們面臨嚴峻的環境保護與治理工作。在環境巖土工程問題上,未來幾年應重點研究并解決下面幾個問題。其中,西部問題,包括生態環境建設與保護區域穩定性與地下工程。東部問題,包括大城市地面變形不穩定性、懸河化水資源、水環境等。在一些應用方面還急需解決的問題如下:衛生填埋場的設計問題;大規模工程建設的區域環境巖土工程問題評估;城市施工影響環境巖土工程問題;巖土工程手段在環境的治理中的應用等。
參考文獻:
[1]繆林昌劉松玉環境巖土工程學概論北京:中國建材工業出版社2005
引言
縱觀人類文明史,土木工程建設在和自然斗爭中不斷地前進和發展。在我國的現代化建設中,土木工程業越來越成為國民經濟發展的支柱產業。同時,隨著社會和科技的發展,建筑物的規模、功能、造型和相應的建筑技術越來越大型化、復雜化和多樣化,所采用的新材料、新設備、新的結構技術和施工技術日新月異,節能技術、信息控制技術、生態技術等日益與建筑相結合,建筑業和建筑物本身正在成為許多新技術的復合載體。而超高層和超大跨度建筑、特大跨度橋梁及作為大型復雜結構核心的現代結構技術則成為代表一個國家建筑科學技術發展水平的重要標志。所有這一切都說明在土木工程中越來越體現了技術與創新的作用,誰能在世紀之交把握住土木工程學科的發展趨勢。誰就能在知識經濟時代開創土木工程學科的新紀元。
一、土木工程的涵義
土木工程是指建造各類工程設施的科學、技術和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產活動有關的各類工程設施,如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。經過多年的發展,目前土木工程的實踐和研究己取得顯著成就,無論是結構的力學分析,還是結構設計的理論和方法以及結構的施工手段,都有了非常大的突破;特別是近若干年,在高層、大跨結構和鋼結構方面成績尤其驚人。但展望未來,土木工程領域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。
二、土木工程的發展現狀
我國的土木工程建設從20世紀50年代起一直沒有停過,且發展很快,尤其在近年來,發展極為迅猛,幾乎整個中國成了一個大的建設工地。新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路、橋梁、港口航道及大型水利工程在祖國各地如雨后春筍般地涌現,新結構、新材料、新技術大力研究、開發和應用。發展之快,數量之巨,令世界各國驚嘆不已。
截止2000年底,我國鐵路運營路程已達6.78萬公里,居世界第4位,亞洲之首。鐵路朝著城市輕軌和地鐵兩方而發展。同時,我國也在積極建造高速鐵路,武漢至廣州的高速鐵路運營時間僅需4小時。此外,磁懸浮列車也在發展。橋梁工程也取得了驚人的成就,伴隨著橋梁類型的不斷翻新,主跨跨度一再突破。楊浦大橋、南浦大橋、蕪湖長江大橋、南京長江二橋等大跨橋梁的建成都標志著我國的大跨結構達到了一個新的水平,己跨入世界水平先進行列。目前,我國己建成千米以上大橋3座、800m以上大橋8座、600m以上大橋15座、400m以上大橋40座,重慶萬縣單孔跨度達420m的鋼筋混凝上拱橋更引起世界同行的莫大興趣。在水利建設方面,50年間全國興建大中小水庫8.6萬座,水庫總蓄水量4580億立方米。建設和整修大江大河堤防25萬公里,目前防洪工程發揮的經濟效益達7000多億元。在大壩建設方面,我國先后建成了青海龍羊峽大壩、貴州鳥江渡大壩、四川二灘大壩等水利工程。
三、土木工程的發展趨勢
(一)高性能材料的發展
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發展。日本、美國、俄羅斯等國家已經把屈服點為700N/mm2以上的鋼材列人了規范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發展。
(二)計算機應用
隨著計算機的應用普及和結構計算理論日益完善,計算結果將更能反映實際情況,從而更能充分發揮材料的性能并保證結構的安全。人們將會設計出更為優化的方案進行土木工程建設,以縮短工期、提高經濟效益。
(三)環境工程
環境問題特別是氣候變異的影響將越來越受到重視,土木工程與環境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問題與人類的生存發展密切相關,又無一不與土木工程有關。較大工程建成后對環境的影響乃至建設過程中的振動、噪聲等都將成為土木工程師必須考慮的問題。
(四)建筑工業化
建筑長期以來停留在以手工操作為主的小生產方式上。解放后大規模的經濟建設推動了建筑業機械化的進程,特別是在重點工程建設和大城市中有一定程度的發展,但是總的來說落后于其他工業部門,所以建筑業的工業化是我國建筑業發展的必然趨勢。要正確理解建筑產品標準化和多樣化的關系,盡量實現標準化生產;要建立適應社會化大生產方式的科學管理體制,采用專業化、聯合化、區域化的施工組織形式,同時還要不斷推進新材料、新工藝的使用。
(五)空間站、海底建筑、地下建筑
早在1984年,美籍華裔林銅柱博士就提出了一個大膽的設想,即在月球上利用它上面的巖石生產水泥并預制混凝土構件來組裝太空試驗站。這也表明土木工程的活動場所在不久的將來可能超出地球的范圍。隨著地上空間的減少,人類把注意力也越來越多地轉移到地下空間,21世紀的土木工程將包括海底的世界。實際上東京地鐵已達地下三層:除在青函海底隧道的中部設置了車站外,還建設了博物館。
(六)結構形式
計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現,為結構形式的革新提供了有利條件。空間結構將得到更廣泛的應用,不同受力形式的結構融為一體,結構形式將更趨于合理和安全。
(七)新能源和能源多極化
能源問題是當前世界各國極為關注的問題,尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀人類必須解決的重大課題。這也對土木工程提出了新的要求,應當予以足夠的重視。
此外,由于我國是一個發展中國家,經濟還不發達,基礎設施還遠遠不能滿足人民生活和國民經濟可持續發展的要求,所以在基本建設方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專業活動中,都應考慮可持續發展。這些專業活動包括:建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場等工程的建設,海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。
參考文獻:
1、概述
桐子壕航電工程位于四川省武勝縣境內的嘉陵江干流上,壩址距武勝縣城10km,屬于嘉陵江干流規劃開發的第十四級電站,為航電結合的綜合利用工程。沿壩軸線從右至左依次由右岸接頭壩、船閘、廠房安裝間、主副廠房、3孔沖沙閘、9孔泄洪閘、溢流壩及左岸接頭壩等建筑物組成。其電站廠房共安裝3臺貫流式機組,單機容量36MW,總裝機容量108MW.該工程上游緊接已建成的東西關水電站,工程所在地水陸交通便利。水路上游距武勝沿江鎮碼頭13km,距南充市154km,下游距重慶朝天門碼頭167km;陸路交通右岸已建成了1.8km泥結碎石公路,與萬隆至中心公路連接,可通往壩區。左岸有縣級公路通過,上距武勝縣城10km,距南充市約90km,距廣安火車站約90km.
土建工程主要工程量為:土石方開挖106.8萬m3,混凝土澆筑53.3萬m3,鋼筋制安1.479萬t,土石方回填15.6萬m3,漿砌石10萬m3.
桐子壕航電工程施工控制性工期:
2000年9月10日~2001年4月底進行一期上下游圍堰填筑及堰體防滲施工,利用已施工好的導流明渠過流,基坑亮底后進行左岸接頭壩、沖沙泄洪閘、廠房和船閘底板混凝土澆筑。
2001年5月1日~2001年10月底基坑過水,并繼續進行船閘上閘首的施工。
2001年11月1日~2002年4月30日恢復一期上、下游圍堰,繼續進行一期基坑施工,汛前沖沙泄洪閘達到239.83m及閘頂大梁裝畢,廠房防洪墻澆至渡汛232.00m,船閘具備汛期施工條件
2002年5月1日~2002年10月30日廠房、船閘具備施工條件,繼續進行施工,洪水由12孔沖沙泄洪閘和導流明渠聯合渲泄。
2002年11月1日~2003年4月30日形成二期擋水圍堰,河水由12孔沖沙泄洪閘過流,完成左岸接頭壩和溢流壩段施工。2003年2月底利用二期圍堰擋水,第一臺機組發電,2003年5月初拆除二期圍堰。
2、一枯及一汛施工
2.1生產輔助系統
2.1.1設備轉移運輸
桐子壕工地所需的各種物資設備絕大多數是從洪雅城東電站、寶珠寺電站、馬回電站轉運而來,轉運線路多、運距長、運輸量大。根據施工組織設計總體部署和工期要求,從2000年10月7日開始至次年1月底3個多月時間,完成了580車次4600t的運輸任務;同時完成了篩分系統(600t/h,22條皮帶機約670m)、拌和系統(由富春江3×1.5m3拌和樓、HZ90-2F1500型拌和站、2臺50拌和站及6條皮帶機組成)及1臺WK-4履帶吊、2臺MQ600型門機、2臺DMQ540型門機的運輸和安裝任務,還包括三大廠、機修、汽修、實驗室等輔助系統設備的運輸安裝。2000年11月底篩分系統正式運轉,2000年12月底拌和系統按期投產運行。
2.1.2砂石骨料系統
工程采用天然砂礫石,其料源豐富,礫石質量較好,而砂料細度模數低、含泥量高,為特細砂。經比較選定馬家灘、關刀嘴料場為主料場。此外,基坑開挖過程中的砂礫石棄料也可選取有用部分作為毛料。一期施工的右岸混凝土總量為443436m3,最大級配為四級。根據施工進度的安排,右岸混凝土澆筑最大強度為41000m3/月,考慮到不均衡生產砂石骨料加工系統要有一定的富裕度,故配制系統的生產成品骨料能力為340t/h.
2.1.3混凝土拌和系統
根據工程施工分期和混凝土澆筑強度的要求,混凝土拌和系統分左右兩岸布置,一期工程先施工右岸。據總平面布置和強度需要,右岸拌和系統布置在右岸的M區,占地約10000m2.
一期工程采用右岸拌和系統進行拌制,混凝土總量443436m3,混凝土最高月澆筑41000m3,要求拌和系統生產能力為118.4m3/h,配備了3×1.5m3的拌和樓一座(生產能力100m3/h)、HZ50型拌和站一座(生產能力為50m3/h)、HZ90型拌和站一座(生產能力為90m3/h),故拌和系統實際生產能力為160m3/h.
2.2一期一枯導截流施工
桐子壕航電工程一期(一枯和二枯)導流工程為:由上、下游圍堰、小中壩處縱向圍堰擋水、導流明渠導流。
一期圍堰擋水標準為4月份10年一遇洪水,其導流設計流量為2200m3/s,上、下游水位分別為217.74m、214.8m,圍堰堰頂高程擬定為218.5m、215.3m,堰頂總寬度為10m,最大堰高分別為8m和5.3m,堰頂軸線長分別為375m和286m.
根據施工總進度安排,截流時間為2000年11月6日,故選擇11月上旬5年一遇洪水平均流量864m3/s作為截流設計流量,此時,上游最高水位為214.58m,因此,選定戧堤高程為216.00m.龍口立堵截流時,通過上游東西關電站控制后,流量保證在500m3/s以下,此時上游最高水位為213.26m.故合龍時龍口段戧堤高程為215.00m,按三車道考慮頂寬18.5m.
截流戧堤方式:從右岸向左岸單戧堤單向立堵進占。
2.2.1戧堤橫斷面
戧堤軸線與上游圍堰軸線重合,故戧堤作為上游圍堰的一部分考慮。戧堤頂高程定為216m,龍口寬度范圍內高程為215m.戧堤上、下游側邊坡均為1∶1.5,戧堤采用開挖的巖渣填筑,巖渣取自右岸接頭壩水上開挖部分,公路邊補充料場約2.5萬m3的山體和船閘上、下游引航道水面以上部分開挖料。
2.2.2上游圍堰橫斷面
上游圍堰是利用已形成的戧堤做基礎,加高至218.5m;堰體上、下游邊坡均為1∶1.5,頂寬8m.堰體填筑材料為左岸小中壩灘地的砂卵石。
上游圍堰防滲采用粘土斜墻和彩條布相結合的方式。216.50m處,粘土斜墻頂寬4m,其迎水面邊坡為1∶3;216.50~218.50m采用“彩條布+粘土編織袋”的防滲體,粘土為右岸水上部分開挖的表層粘土和全風化泥巖。
2.2.3下游圍堰橫斷面
下游圍堰軸線從右岸向左岸前進82m后,再折向左上角,最終與原縱向圍堰相接。下游圍堰頂高程為215.3m,頂寬8m,堰體上、下游邊坡均為1∶1.5.堰體填筑材料用下引航道水上開挖部分的巖渣料,左岸用小中壩灘地砂卵石。
實行工程量清單計價,是我國工程造價計價方式的一項重大改革,是市場經濟發展的需要,這一方式的實行,加大了工程項目承包方的價格風險,即加大了工程項目實現目標利潤的風險。這就要求我們在工程量清單計價的條件下不僅要研究新的投標策略,增強索賠意識,轉移風險,更根本的是要加強項目成本管理,為適應工程量清單計價方式,合理測定項目成本,提高投標報價的科學性,降低風險奠定基礎。
1對應清單計價的要求,在工程項目成本管理中存在的主要問題
1.1成本管理意識淡薄,市場應變能力差
隨著清單計價方式的推行,原來一些建筑企業的傳統優勢不再存在或減弱,建筑市場招投標競爭激烈。面對市場競爭的沉重壓力,不少施工企業不能適應市場的變化,盲目承攬任務,不惜賠血本中標,使企業陷人越干越虧的境地;有的企業不計成本盲目鋪展,舍近求遠,貸款墊資,結果使企業背上沉重的包袱,面臨很大的經營風險,危及企業的生存發展。成本管理上普遍存在著:重事后輕事前;重靜態輕動態;重短期輕長遠;重局部輕全局的弊病。有的企業受“成本無法再降低”的思維定式的束縛,習慣于按傳統思想觀念想問題、辦事情,靠完成產值,擴大規模,謀求業主多計價來實現成本盈利。忽視了企業是以追求利潤最大化為目標的經濟組織,只注重開源,忽視了節流。
1.2成本考核手段陳舊,成本管理的方法落后
目前,一些建筑企業在經濟責任制的考核兌現中,不進行項目成本分析考核,不能科學地實事求是地反映成本管理的真實水平,被一時的“大規模、高產值”的虛假繁榮所迷惑,只看一時效益高低,不問效益來源,只知盈虧多少,不知盈在哪里,虧在何處。這在客觀上降低了經營者對項目成本管理的重視程度,不愿意在成本管理上花費精力和投人人力,這種離開成本管理抓效益的做法,是造成一些單位管理初放、效率低、潛虧嚴重、發展緩慢的主要癥結。
有不少施工企業成本管理上仍然存在著工程成本事前沒預測,事中無控制,事后無分析的狀況,即使有,大部分也只是流于形式:沒有對工程的成本作合理的預測,只有工程干完后成本才被反映出來;沒有切實可行的成本控制制度及措施,使得成本的過程控制明有實無;沒有彈性的工程施工預算,使得預算與實際成本失去可比性,造成成本分析無從談起。這種成本管理方法不能及時收集、傳遞、儲存生產經營過程中出現的大量數據信息,更不能準確歸集、處理這些信息,導致項目成本信息失真,不能及時準確的發現成本管理中所存在的根本間題及原因,難以對癥下藥,不能采取有效措施降低成本,造成效益大量流失。
2加強項目成本管理的主要途徑
2.1必須樹立新的成本管理理念
現代企業的成本管理,特別是推行清單計價后對項目成本管理的要求,使得項目成本管理有了新的內涵,即項目成本管理要緊緊圍繞影響成本變化的各個環節,從傳統管理模式向成本的事前預測決策、事中控制調節、事后分析考核兌現轉變;由生產經營決定成本,逐漸向成本干預生產經營的開拓型成本管理方向發展;向企業的預測決策領域滲透;向技術質量管理等方面擴展;成本管理對象除生產成本外,已逐步擴展到預測決策成本、技術成本、質量成本、安全生產成本、方案設計成本等;既有事前事中的成本管理,又有事后的成本管理;既有對已發生的實際成本進行核算,又有對未發生的成本或可能發生的成本進行預測;既有以財務收支數據為依據的成本報表,又有以方案、工期、質量、安全、技術等數據為依據的成本報告。這些新的成本管理理念,必將從生產成本擴展到企業的各個領域,并伴隨著市場經濟的發展,企業外部環境的變化而不斷向深度和廣度擴展。因此,樹立新的成本管理理念將是搞好企業成本管理工作的前提條件。
2.2必須搞好項目成本的測算評估,推行目標成本責任管理
建立工程項目成本預測評估制度,科學合理地確定各項目標成本指標、是現有條件下施工企業成本管理的又一特征。測評的主要內容:(1)測評投標報價的科學性。通過廣泛深入的市場調查,企業內部成本數據庫不斷完善以及現場核算,來檢算投標報價是否合理,有無錯編錯列,漏算漏項現象,將報價成本與現場測算成本進行對比,測算評估出經營效益(見表1)。
(2)合理測定目標成本。針對中標項目,通過施工方案的優化,科學設定項目成本管理體系,按作業層直接成本費用、項目部間接管理費、上級機關管理費以及合理的利潤額進行分層測評。按單位工程、分項工程和施工工序所耗用的實物量,測算出市場能夠接受的成本單價,科學確定各項成本指標。現舉例說明:假設有一工程項目,中標價為2400萬元,實物量20000耐,測定項目部間接費用為中標價的4%(2400x4%=%萬元),上繳管理費為中標價的7%(2400x7%=168萬元),合理的利潤額為合同價的4%(2,400x4%=96萬元)測算(見圖1)。
(3)建立目標責任制管理。根據上表測算出的承包項目成本指標,對項目工期、質量、安全、成本利潤等按項目階段、部位、工期等進行分解,建立縱向到低、橫向到位的目標成本管理體系,實行成本價承包,責任群體的風險抵押,嚴格承包兌現審計,按照獎罰對等的原則,實施重獎重罰。
2.3必須加強對項目成本管理的過程控制
成本管理的核心就是成本控制。根據項目承包的管理方案,將總目標分解到月,質量控制以工序控制為主,進度控制以日進為主,成本控制以分部分項為主。為保證目標能夠順利實現,制定了一系列制度和措施,并在控制中強調事前控制和反饋控制,按照計劃一跟蹤一反饋一控制一回視程序及時發現偏差,不斷調整計劃以保證成本目標的實現。
加強成本過程控制管理,首先要加強各項基礎管理,每個工程項目都要單獨核算成本,計算盈虧,不能串號。例如某建設公司,有時一個工程項目是有多個工程處聯合完成,只要有一個工程處對此項工程的成本歸集發生串號,就會造成此項工程匯總后的總成本失真。項目的成本管理要以成本核算為中心,做到干前有預算,干中有核算,干后有決算,項目開工前應通過成本預測,編制成本計劃,在項目實踐過程中,要做好各項基礎工作,包括實施各種消耗定額,嚴格計量,建立健全原始記錄和各種單位工程的費用臺賬資料,要定期進行成本分析,正確劃分各種費用界限,保證項目施工過程中成本的準確性和真實性。超級秘書網
2.4培養復合型人才,掌握項目成本管理的系統優化方法
Abstract:Accordingtothedefinitionofmunicipalwaterengineering,thispaperistoexplainmunicipalwaterengineering’soriginanddevelopmentinourcountry,andthecoresandthefutureofmunicipalwaterengineering.
Keywords:municipalwaterengineeringquantityofwaterpipingsystemprocessequipment
1.城市水工程學科的沿革
1.1水工程學科
水是人類生存、生活和生產不可代替的寶貴資源。人類生存離不開水,每人每天平均需要使用2~4L水。人們為了生活和生產的需要,由天然水體取水,經適當處理后,供人們生活和生產使用。用過的水又排回天然水體。一般天然水體都是一個生態系統,其依靠水體的自凈能力,對排入的廢棄物有一定的凈化能力。但由于社會循環的水量不斷增大,排入水體的廢棄物已經超過的水體的自凈能力,水體水質不斷惡化,使得水體遭到污染。受到污染的水體,將喪失和部分喪失使用功能,從而影響水資源的可持續利用,并加劇水資源短缺的危機。
以水的自然循環的“水利工程”和以水的采集、凈化、生產加工成商品水的“水工業”作為研究對象的學科,稱之為水工程學科。水工程學科含蓋了水的自然循環和社會循環,它主要包括服務于水的自然循環的“水利工程”和以水的社會循環為服務對象,為實現水的社會循環提供所需的工程建設、技術裝備、運營管理和技術服務的“水工業”。
1.2城市水工程學科
“城市水工程學科”是以水的社會循環為研究對象,以水質為中心,研究其水質和水量的運動變化規律,以及相關的工程技術問題,在社會主義經濟條件下,以實現良性社會循環和水資源的可持續利用為目標的工程技術學科。城市水工程學科是支持水工業的主干學科,它是以水工業發展中提出的問題特別是前沿課題為研究對象,以科技進步帶動水工業發展和進步。
1.3城市水工程學科的沿革
給水排水工程學科是“城市水工程”學科的前身,它在我國建于20世紀50年代。那時中華人民共和國剛成立,為學習前蘇聯建設經驗,提出“向蘇聯學習”的口號,所以也模仿前蘇聯的模式,建立了“給水排水工程”學科,在高等院校成立了“給水排水工程”專業。
建國后的前30年,但由于當時實行的“先生產,后生活”的發展方針,而“給水排水”被歸入“生活”類,所以長期發展緩慢,大大滯后與國民經濟的發展。
進入80年代,我國開始實行“改革開放”政策,國民經濟開始了快速發展,相應的對水的需求成倍地增加,而我國是一個說資源短缺的國家,從而引起了供求之間的矛盾。同時,水污染治理滯后,大量城市污水和工業廢水未經過處理直接排入水體,再加上農田化肥農藥流失,使得水環境污染情況日益嚴重。
80年代以后,水環境污染程度不斷加大,這與人對飲用水水質不斷提高的要求之間的矛盾也日益增大,這樣在水量和水質兩個方面,水質矛盾就日益突出而上升成為主要矛盾。與此同時,以水的社會循環為主要研究對象,在水質和水量兩個方面以水質為中心的“城市水工程”也孕育而生。
2.城市水工程學科內涵
城市水工程學科是以水質為中心,研究水質和水量的運動變化規律,以及相關的工程技術問題的學科,具體的說包括水資源的保護和利用、城市給水排水工程、水工藝設備及水工藝過程檢測與控制等三大部分。
2.1水資源的保護和利用
廣義的水資源是指地球上所有的水。不論它以何種形式、何種狀態存在,都能夠直接或間接的加以利用,是人類社會的財富,屬于自然資源的范疇。狹義的水資源則認為水資源是在目前的社會條件下可被人類直接開發利用的水。而且開發利用時必須技術上可行、經濟上合理且不影響地球生態,同時要考慮水量和水質的要求。
2.1.1水資源概況
廣義的水資源是指地球上所有的水。通常所說的“水資源”是指陸地上可供生產、生活直接利用的江河、湖沼以及部分儲存是地下的淡水資源,即“可利用的水資源”。從可持續發展的角度來看,水資源僅指一定地域內逐年可以恢復更新的淡水量,具體來說是指河川徑流量表征的地表水資源,以及參與水循環的以底下徑流量表征的地下水資源。對一定地域范圍而言,水資源的量并不是恒定不變的,它隨用水的目的與水質要求的不同、科學技術與經濟發展水平的不同而變化。地球上的水通過不段的蒸發、降雨和徑流的循環實現再生和更新。其循環的基本形式是自然循環和社會循環。
進入社會循環供人類使用的水,主要取自江河、湖泊和地下水。
地球上的總水量達14.6億km3,但可為人類開發利用的淡水資源卻有限;特別是現代工業發展對水資源的污染,加劇了“水質”型缺水。
2.1.2水資源的保護與管理
水資源的保護與管理的目的實現水資源可持續開發利用、保護水生態環境的良好狀態,促進社會經濟的不段發展。
水資源保護的內涵是采取法律、行政、經濟、技術等綜合措施,對水資源實行積極的保護與科學管理:一方面對水量的合理取用及對其補給源的保護,包括對水資源的開發利用的統籌規劃、涵養及保護水源、科學合理用水、節約用水、提高用水效率等;另一方面是對水質的保護,包括制定有關法規和標準、進行水質調查、監測和評價、制定水質規劃、治理污染等。
水資源管理就是運用行政、法律、經濟、技術和教育等手段,合理開發利用水資源,協調水資源的開發利用與社會經濟發展之間的關系,處理各地區、各部門之間的用水矛盾;監督并限制各種危害水資源的行為;保護水資源的水量及水質供應,以滿足社會現實可持續發展對水資源的要求。
2.2市政給水排水工程
市政給排水工程是市政水工程所研究的主要內容,它包括居民生活用水、城市生產用水、其他市政用水、各種來源和形式的污水與廢水及各種水的處理、凈化和排放。市政給排水工程含蓋了市政水質工程、市政管網系統工程和建筑給水排水系統工程三大塊。
2.2.1市政水質工程
2.2.1.1水質工程簡述
市政水質工程又可分為市政給水水質工程和市政排水水質工程兩部分。市政給水水質工程主要是對從水源取來的水進行相應的處理,使得經過處理后的水符合相應的用水水質標準;市政排水水質工程是對收集的污(廢)水進行處理,使經過處理后的水達到污(廢)水排放標準。
市政水質工程對水的處理一般采用物理方法、化學方法、物理化學處理方法和生物處理方法。物理一般方法有格柵和篩網攔截、混凝和絮凝、沉淀、氣浮、吸附、粒狀材料過濾以及曝氣和吹脫等;化學方法有電解、化學沉淀、酸堿中和、氧化還原等;物理化學方法有離子交換、電滲析、反滲透和納濾、超濾和微濾等;生物處理方法有好氧生物處理方法和厭氧生物處理方法等。
2.2.1.2水及污、廢水的處理工藝
對每一項水質指標一般都有一種或幾種處理方法可供選擇。但是,有時一項水質指標只有采用幾種處理方法的組合才能達到水質標準的要求,這種組合稱為處理工藝。在具體情況下,如果有幾種水質項目需要處理,就需要采用多種處理方法進行組合,從而形成相應的處理工藝。
當城市以輕度污染的河水為水源時,水中除了渾濁度和細菌學指標不符合標準要求外,水中有機物也常不符合要求,為除去水中有機物,特別是種類繁多的微量有機物,和在混凝、沉淀、過濾之后,增設臭氧氧化和粒狀活性炭吸附的處理方法,或在混凝投藥之前增設生物預處理,或在混凝投藥前后向水中投加氧化劑或粉末活性炭,經過處理后的水中微量有機物指標便可符合水質標準要求。
城市以含鐵井水為水源時,一般水的含鐵量和細菌學指標不符和要求。對此可以通過曝氣和沉淀過慮去除二價鐵。向濾后水加氯進行消毒,便可使水的細菌學指標符合標準要求。
對城市生活污水的處理,主要是降低水中的有機物含量和殺滅水中細菌。一般多采用生物處理的方法對污水進行處理,處理后的水在排放前加氯消毒。城市工業廢水的處理,要針對廢水的性質,即要降低有機物含量,又要使其他對人體有害的物質達到排放標準。
2.2.2市政管網系統工程
市政管網系統工程由管道和相應附屬構筑物組成。管道承當水的輸送任務;附屬構筑物則起水壓提升、水量調控以及污(廢)水和雨水的收集等作用。市政管網系統工程分為市政給水管道系統和市政排水管道系統。
2.2.2.1市政給水管道系統
市政給水管道系統的任務是水的提升、水的輸送和分配及水量的調節。其組成包括輸水管(渠)道、配水管網、泵站、水量調節構筑物和給水管道系統上的附屬構筑物。
市政給水管道系統的總體布局,可分為統一供水系統、分質供水系統、分區供水系統和區域供水系統;配水管網的布置是在給水系統總體布局基礎上進行的,基本形式有樹狀網和環狀網。輸水管(渠)選線及布置在保證按安全送水和滿足用戶用水要求是前提下,充分利用重力流送水,以節省工程造價;同時要盡量不穿越如河谷、鐵路等障礙。給水管道系統設計的內容包括流量計算、配水管網中的管段設計流量計算、管徑計算、管道系統水力計算、水泵揚程計算和給水管道系統優化計算。
2.2.2.2市政排水管道系統
市政排水管道系統的任務是將城市的污(廢)水和降水按要求進行收集并輸送到污水廠或天然水體,其主要由污水支管、干管、主干管、雨水支管、雨水干管和排水管道系統上的附屬構筑物組成。
市政排水管道系統的體制有合流制和分流制兩種基本形式。前者又分為完全合流制和部分合流制。新建的城區只能采用分流制,在舊城改造過程中,對改造難度大的可以將原來的合流制改造為部分合流制。排水管道系統設計的內容包括污(廢)水和雨水流量計算、流速設計、最小管徑計算、最小坡度設計及覆土厚度計算。
2.2.3建筑給水排水系統工程
建筑給水排水系統工程是城市水工程學科的重要內容。從組成上將,它是給水系統工程的末端和排水系統工程的起端;從水質控制上將,建筑給水排水系統工程是關鍵性工程措施之一。為保證人們在節約用水的前提下,能用到安全優質的水和排放不致污染過分的水,建筑給水排水系統工程的設備和裝置起重要的作用,因為它們是人們直接的用水點和排水點。
2.2.3.1建筑給水系統工程
建筑給水系統工程要保證供水安全可靠、管理修理方便的同時,要力求工程投資量最小;而滿足用戶對水的水量、水質和水壓要求是建筑給水系統工程的核心要求。
建筑給水系統工程一般由引入管、干管、主管、支管和用水設備組成。按用途不同可分為生活給水系統、生產給水系統和消防給水系統三類。給水方式有直接給水方式,設有水箱的供水方式,設水泵的給水方法,設水泵、畜水池、高位水箱聯合供水方式和設氣壓給水裝置的供水方式。供水方式的選擇原則是:保證供水安全可靠,管理維修方便,在滿足用戶用水要求的前提下,力求給水系統簡單,造價最省;充分利用市政管網直接供水。
建筑消防系統工程作為建筑給水的重要組成部分,應根據消防用水的要求供水。特別是現代建筑中的高層建筑和高層建筑群的消防系統,正在成為人們研究的重點。
2.2.3.2建筑排水系統工程
建筑排水系統工程按排除污、廢水的類別分為生活污水排水系統、工業廢水排水系統和建筑雨水排水系統。三類排水系統可按需要獨立設置或合并設置,分別稱為建筑合流排水系統或建筑分流排水系統。獨立設置或分流設置主要考慮的因素是:污、廢水的性質、污染程度、城市排水系統的體制以及綜合利用是可能性與處理要求等。同時,排水系統應該有通氣管,將排水管道中的有害氣體及時排至建筑物外。
2.3水工藝設備及水工藝過程檢測與控制
2.3.1水工藝設備
2.3.1.1水工藝設備概述
水工藝設備,是以水質為核心的水工藝和工程的重要組成部分。它是保證水質、提高水處理效率、降低制水成本的關鍵。現代化的水工藝與工程,應在精密、高效、節約動力和原材料、運行穩定的設備方面體現出來。
水工藝設備分通用設備、專用設備和一體化設備三大類。通用設備主要有各類閥門、泵和風機。
2.3.1.2水工藝專用設備
水工藝專用設備可分為物化處理設備和生化處理設備。
在水處理工藝中,通過物理、化學、或物理化學作用去除水中某些特定物質或承當整個水處理工藝中某一特定任務的設備,稱物化處理設備。
水工藝中常用的物化處理設備有:攔污機械設備,排泥、排沙設備,撇油、撇沙設備,污泥濃縮脫水設備,攪拌設備,氣浮設備,投藥設備,消毒設備,過濾設備,離子交換設備,膜處理設備等。
生化處理設備主要有曝氣設備和生物轉盤。
水工藝一體化設備分小型一體化凈水設備和小型一體化污水處理設備。
小型一體化凈水設備是以地面水為水源,將混凝、沉淀、過濾三個凈水單元合理地組合與同一設備內,再配以加藥、消毒即可成為一個完整的小型凈水設備。它適用于水量較小,遠離城市供水系統以外的區域。一體化凈水設備混凝、沉淀、過濾三個凈水單元可根據不同原水水質及處理水量采用不同型式,但原則是:體積小,效率高。
小型一體化污水處理設備多用于生活污水的處理。由于生活污水可生化性強,采用生物處理比較經濟有效,故基本都采用生物處理工藝。根據處理工藝流程的不同小型一體化污水處理設備可分為壓力式污水生物處理設備、間歇式污水生物處理設備和地埋式污水生物處理設備。
2.3.2水工藝過程檢測與控制
水工藝過程檢測分水質檢測、水工藝參數檢測和水工藝設備運行參數檢測。
水質檢測的目的是為了水處理工藝過程的控制提供依據,并保證處理后的水質達到預期的要求和規定的水質標準,掌握水處理設備運行是狀況。水質檢測包含物理性檢測、化學性檢測和生物性檢測。
水工藝參數檢測的目的主要是為了保證水工藝過程運行正常,為生產操作、運行控制以及管理提供依據。水工藝參數檢測主要包括:水力特征參數的檢測;氣體特性參數檢測;以及其他工藝參數檢測。
3.城市水工程學科的未來
在水及污、廢水處理技術方面,水處理的新方法和新工藝正隨著高新技術的發展,隨著對水質是要求的不段提高,隨著對水處理系統的經濟性、可靠性、安全性的要求不斷提高,而不斷發展和不斷更新。
研制多功能高效、廉價的新的水處理藥劑,是當前的一個熱點。在混凝劑、絮凝劑方面,過去主要用與除濁,但現在因水質污染、水中有機物增多,所以要求研制出即能高效除濁,又能高效去除有機物的新型混凝劑和絮凝劑。目前,研制新型無機高分子混凝劑、新型有機高分子絮凝劑以及各種復合混凝劑,是該領域的發展動向。氯消毒產生的消毒副產物讀人體健康構成危害,研制安全有效的新型消毒劑以取代氯,是消毒技術發展的一個方向。
在氧化劑方面,目前正在開發的高級氧化技術,如催化氧化技術、二氧化鈦催化氧化技術等,能提高氧化劑是氧化能力,特別是能產生比上述氧化劑強的中間產物—自由基。
膜技術近年發展非常迅速。膜幾乎可以去除水中的一切雜質,研制低價的微濾膜和超濾膜,用微濾和超濾取代城市水廠常規水處理工藝,可以不向水中投藥或少投藥,減少投藥對水質帶來的影響,處理水質可以得到進一步,并便于實現水廠自動化,這是水處理技術今后發展的一個方向。
生物技術是當展最迅速的一個領域。利用生物技術對微生物進行分離、純化,得到處理所需的微生物群落和利用基因工程處理微生物,得到處理某些污水的高效菌種這兩個方面,都將大大推動生物法處理水技術的進步。
水及污、廢水處理設備與工藝方面,主要是改進專用設備的安全性和提高設備的使用效率和成套及一體化設備的研究。如由于廢水資源化和水回用的要求,要開發廢水深度處理設備(如膜法、臭氧法、活性碳法及微過濾技術)和新型消毒裝備。安全飲用水技術設備:包括水源水微污染處理技術和設備;鄉鎮和中西部地區飲水凈化設備;節水技術設備等。用于輕工、食品、飲料、醫藥、發酵、屠宰加工領域的中、高濃度有機廢水處理設備。根據市場需求,要重點發展升流式厭氧污泥床反應器(UASB)、厭氧復合濾地、好氧生物流化床及折流式厭氧生物處理反應器等技術設備。近幾年來,我國合資的啤酒廠和可口可樂廠,大多引進了國外的升流式厭氧污泥床反應器組件和沼氣燃燒系統,而國內的水處理環保企業,還很少有能力提供此類定型組件和沼氣系統設備。開發造紙廢液有效的處理設備。為了控制水污染急劇發展,國家不得不下令關閉大批小造紙廠,以改變一個紙廠污染一條河道的局面。但大中型的造紙廠,特別是草漿廢水的治理,應著力研制可行的技術裝備。還有表面處理廢水、廢液及有色金屬等礦冶煉廢水處理設備;含油廢水處理設備;油田水凈化設備;煤礦地下水及高濁度含鹽廢水處理凈化設備等,都需要在優化現有處理設備基礎上,開發定型設備。開發多功能組合式水處理設備等。
城市水工程施工與經濟是城市水工程學科是最重要的外延。城市水工程學科的各個方面都具有很強的使用性,水的開發、凈化、供給、保護、利用和再生都與經濟直接相連。在水工程項目方案評價、決策及項目建設、管理方面將有長足發展。
主要參考資料:
1.李圭白主編《城市水工程概論》中國建筑工業出版社
2.李廣賀主編《水資源利用與保護》中國建筑工業出版社
1水利工程對河流生態系統的影響
在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用,同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性,使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面,似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時,兼顧水域生態系統的健康和可持續性。
2生態水利工程
從學科發展角度看,現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學,水利工程規劃設計主要對象是水文系統,往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法,促進水利工程學與生態學的交叉融合,用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論,形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支,是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時,兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是:對于新建工程,是指進行傳統水利建設的同時(如治河、防洪工程),兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程,則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產(生態產業)及環境立法和資源管理一起,成為河流生態建設的主要手段之一。
3生態水利工程的規劃設計原則
3.1工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一項綜合性工程,在河流綜合治理中既要滿足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求,也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理,也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律,以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內,能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時,必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征,動態地研究河勢變化規律,保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟合理性分析,應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握,生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中進行方案比選,更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外,充分利用河流生態系統自我恢復規律,是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
3.2提高河流形態的空間異質性原則
一個地區的生境空間異質性越高,就意味著創造了多樣的小生境,能夠允許更多的物種共存。反之,如果非生物環境變得單調,生物群落多樣性必然會下降,生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化,造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動,特別是大規模治河工程的建設,造成自然河流的渠道化及河流非連續化,使河流生境在不同程度上單一化,引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性,但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種,生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性,使其符合自然河流的地貌學原理,為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后,就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估,建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統(GIS)是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上,確定環境因子與生物因子的相關關系,必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括:調查單個生物因子的基本需求,評估各種生物因子的相互關系和制約條件,對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中,識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子,在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。
3.3生態系統自設計、自我恢復原則
生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇,也就是說某些與生態系統友好的物種,能夠經受自然選擇的考驗,尋找到相應的能源和合適的環境條件。
將自組織原理應用于生態水利工程時,生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計,建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中,建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同,生態工程設計是一種“指導性”的設計,或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能,可以由自然界選擇合適的物種,形成合理的結構,從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明,人工與自然力的貢獻各占一半。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時,要求工程師必須放棄控制自然界的動機,樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富,實現人與自然的和諧。需要強調的是,地球上沒有兩條相同的河流,每一條河流的特點都是各不相同的。因此,每一項生態水利工程必須因地制宜,充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值,尋求最佳的生態工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子,也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時,需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度,防止生物入侵。
3.4景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行,而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低,而且成功率也低。整體性是指從生態系統的結構和功能出發,掌握生態系統各個要素間的交互作用,提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法,而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題,也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃?首先,水域生態系統是一個大系統,其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。廣義水文系統又與生物系統交織在一起,形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分,形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時,需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。其次,必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點,這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。再者,河流生態系統是一個開放的系統,與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環,一條河流的生態修復活動不可能是孤立的,還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調。最后,河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。河流生態修復是靠時間做工作的。有研究指出,濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備,同時進行長期的監測和管理。
3.5反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程,河流修復工程需要時間。從長時間尺度看,自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高,同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看,生態系統的演替,即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間,期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構,力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后,就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展,可能出現多種可能性。
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的,在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外,人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法,而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執行(包括管理)—監測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中,監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法,一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較,一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。
在反饋調整式設計過程中,提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與,通過對話、協商,以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合,提高設計的科學性。
參考文獻:
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1.2學生就業期望與勞動力市場不符,研究生自身定位和社會需求存在差距研究生自身的定位是科研型人才,所以期望到研究所或大中專院校工作,但這兩種崗位的需求很小,大部分的研究生還是要去煤礦及其相關單位。
1.3師生交流不充分,研究生沒有充分發揮其科研礦業工程學科碩士研究生培養改革初探姚海燕(西安科技大學能源學院,陜西西安710054)人員的作用由于之前說的師資力量不足等問題,研究生與導師見面次數少,導師直接指導的時間少是個普遍存在的問題。一年級研究生主要在學校的安排下學習課程,其他時間部分學生能夠參與導師科研項目,部分學生在校自己學習。研究生作為科研的預備軍,這部分人力資源顯然被閑置了。以上這些問題說明我們的研究生培養還存在很大改進的空間。本文以西安科技大學這所工科院校為例,試分析工科院校研究生培養中存在的問題及改進的辦法。
2.礦業類研究生培養過程中存在的問題及改革的方向
2.1研究生培養的目標,決定了培養單位的培養模式目前普遍認同的觀點是,本科生培養的目標是了解知識,掌握知識。研究生則要進一步理解、掌握并運用知識,要知道知識從哪里來,怎么用。博士研究生則要掌握知識,創造知識。要知道知識的缺陷在哪里,怎么樣改造和創新。所以,碩士研究生培養的目標,就是要學生能夠掌握專業領域內的相關知識,并運用到實踐中,當然,每一所高校都有其獨特的辦學歷史,辦學特色。所以,學校又要發展其特色,學科特色要鮮明,這一點在其研究生培養中也有其要處處體現。尤其工科的研究生,其知識運用應該要很強,培養過程要充分考慮學生的實踐能力,運用知識的能力。
2.2研究生的培養模式目前,國內大部分的學校都是教學型,或者教學研究型大學,這些學校的教學的重心是本科教育。自1998年擴招以來,本科教育逐漸變成一種規模型的,流水線式的教育。從學生的課程教學,到實踐都是批量進行,有教務處這一組織機構來統一安排,二級學院及學校的其他部門都配合教務處的教學活動安排工作。這種培養模式適合批量產的本科生,但是并不適合強調個性化的研究生。但是大部分學校仍舊沿用本科的模式,成立研究生院(部)來行使類似本科教務處的職責,安排研究生的培養環節。為了統一管理的方便,學生都是按照學制的安排,三年畢業。實際上,中間可以壓縮的時間很多。從國外高校的管理經驗看,由二級學院負責學生的管理,學校則進行統一的考核,這種模式更加能夠體現各專業的特色且更加的靈活。學院內部,從我校的經驗看,相近研究方向的導師往往結合成科研團隊,研究生作為團隊中的一份子,其日常的培養進程、科研、學習也實行團隊統一管理。導師同時也要負責自己學生的學術進展等。這種方式較學校統一管理的模式更加的能夠體現學科的特色,同時增加了管理層級,管理幅度更加合理,效率也更高。同時在這種模式下,研究生作為基層研究人員,也能更加快速的融入團隊的科研工作中去,對增加研究生的實踐能力是非常有效的。
2.3課程教學改革首先從課程的設置,目前工科院校碩士研究生公共課尤其英語課的學分過多。以西安科技大學為例,研究生要求課程學分28,其中英語課占6,政治課占8,這極大的擠占了專業課的課時。因此,本文認為碩士研究生階段,英語主要用于閱讀外文文獻和撰寫外文論文,沒有必要占用如此多的學分。其次,從課程的講授方式看,公共課學校統一安排,專業課則由學生所在學院統一安排。從國外學校的教學經驗看,例如牛津大學,研究生課程有三種,包括公共課,類似國內的專業基礎課,以講座的形式進行,每周兩課時。這種課堂教學主要是交流問題,而不是講授課本。第二種課為小班課,以小班討論為主。第三種課為導師課,上課人數只有1-3人,每周2次,學生每周要寫兩篇論文,在導師課上進行討論。從促進學生科研能力和導師科研能力的角度,這種課程設置顯然更加合理一些,我國的高校應該適當的改進現有的課程設置和課程教學方式,課程教學要更加注重學生的個性發展。研究生的教育占用的教育資源很大,但這也是研究生教育的特點和特色,如果批量生產研究生,那么研究生的質量勢必下降,學校的人才培養也將逐漸失去其特色。
工程項目施工涉及面非常廣,是一個極其復雜的過程,影響工程質量的因素也很多,如材料、設計技術措施、管理制度、地形、地質、水文,施工工藝、操作方法等均直接影響著工程項目的施工質量;況且工程項目范圍廣闊,自然條件復雜,體積形狀大小各異,涉及的技術范疇眾多,每一個項目都處于不同的地點和環境。例如:使用材料的微小差異,操作的微小變化、環境的微小波動,機械設備的正常磨損,都會產生質量變異,造成質量事故。工程項目建成后,如果發現質量問題不可能像一些工業產品那樣拆卸,解體、更換配件,更不可能實行“包換”或“退款”,選樣工程項目施工過程中的質量控制,就更顯得極其重要。因而在水利工程施工中應根據工程特點,制定完善的工程項目質量管理制度,建立有效的質量保證體系,確保工程質量,達到優良工程目標。質量控制,就是監理工程師根據施工合同條件的規定和要求,運用有效的方法,通過規定的程序,對承包人的生產行為進行全過程的監仔和管理,使工程質量達到合同約定的要求。監理工程師在質量控制方面的職責就是通過試驗、現場檢查、測量簽發指令等方法,對每一道工序進行有效的監控。
一、建立運行質量保證體系和各項工程質量管理規章制度
為了有章可循地進行質量管理,很好的利用ISO9000族標準來進行是現代建筑企業的基本要求。ISO9000族標準強調要素管理,突出了《質量手冊》這一綱領性文件和程序文件及業務證書的質量保證體系作用。項目經理要嚴格按質量手冊和程序文件要求,做好質量控制。同時,要建立“質量獎罰條例”、“質量分析制度”、“質量檢查制度”、“用戶回訪制度”、“全面實行優質優價和分項工程質量控制的規定”、“消滅質量通病措施”等質量管理規章制度,并把功夫下在落實上,經常進行“三全”教育,追求實際效果。
二、施工質量過程控制
1、施工準備質量控制
施工準備質量控制是工程項目開工前的全面施工準備和施工過程中各分部分項工程施工作業前施工準備。還包括特殊季節施工準備,施工準備質量屬于工作質量范疇,對建設工程質量將產生重要的影響。施工就是把設計構想意圖變為現實,因此照圖施工是施工單位最基本的要求。開工前進行圖紙會審是保證施工質量重要條件。
施工準備質量控制必須充分發揮組織的技術和管理方面的整體優勢,把長期形成的先進技術,管理方法和經驗智慧,創造性地應用于工程項目。針對質量控制對象的控制目標、活動條件、影響因素進行周密分析,找出薄弱環節,制定有效的控制措施和對策。
2、施工過程質量控制
(1)嚴把進場材料和設備質量關。進場材料和設備均應有出廠合格證和檢驗報告。施工單位在監理單位的見證下取樣復檢,合格后報送監理單位。監理批準后,材料、設備方可進入施工現場。
(2)嚴把過程工序質量關。嚴格按照圖紙、規范及技術措施進行。施工過程中做到“六不施工,三不接交”。“六不施工”是:不進行技術交底不施工,圖紙和技術要求不清楚不施工;測量和資料未經審核不施工;材料無合格證或試驗不合格不施工;隱蔽工程未經聯合簽證不施工;未經監理工程師認可或批準的工序不施工。“三不接交”是:無自檢記錄不接交;未經監理工程師或值班技術員驗收不接交;施工記錄不全不接交。
(3)對施工過程中違反技術規范、規程的行為,質檢人員有權當場制止并責令限其整改。對不重視質量,粗制濫造、弄虛作假的人,質檢人員有權要求行政領導給予嚴厲處理,并追究其相應責任。
3、施工驗收質量控制
施工驗收質量控制是對工程質量進行評價、認定,對工序質量偏差進行糾正,對不合格產品進行整改和處理。
施工質量檢查驗收要按照施工質量驗收統一標準規定的質量驗收劃分,從施工工序開始,依次做好檢驗批、單元工程、分部工程及單位工程的施工質量驗收。通過多層次的設防把關,嚴格驗收,控制建設工程項目的質量目標。
三、正確處理影響工程施工質量的關系
1、工程投資與工程質量的關系
合理的工程投資是保證工程質量的必要條件之一。水利工程施工條件復雜。不確定因素多,科學合理地確定工程造價尤為重要,既要考慮到工程建設成本,又要客觀務實,不能以降低質量標準為代價來減少工程造價。因此,在依法管理、按合同辦事的原則下應注意解決一些具體問題:
(1)不宜采取低價中標。低價中標不利于工程質量的控制,反而給投機承包商造成可乘之機。如承包商以低于成本價方式獲取工程中標,以后再轉包、分包,從中牟利,抽去有關費用,從而給現場項目部施工造成很大壓力,迫使其采取一些不恰當的手段而影響工程質量。所以我國招標投標法中明確規定投標人不得以低于成本的報價競標,也不得以其他方式弄虛作假、編取中標。水利工程是社會公益性工程,應該嚴格執行基本,建設程序和招、投標有關規定,以合理工程造價,擇優選擇中標靴。
(2)對基礎處理等一些重要隱蔽工程超招標文件約定工程量的應予以確認。基礎處理等一些重要隱蔽工程,直接影響工程安全。由于受設計深度的制約,事前不確定因素很大。因此,在實施過程中經過設計變更或監理工程師簽證,事后經過聯合驗收簽證的預算外工程量應予承認,以保證工程能按技術要求做足標準,避免以后可能出現的質量缺陷。
(3)按規定預撥和按進度支付工程進度軟。特別是工程主體結構施工期間,足夠的工程資金是保證進貨集道的正規和采購優質原材料的必要條件,此外還要有足夠的時間進行材料復試。因此。按規定預撥付工程款有利于把好材料質量關。
2、工程進度與質量的關系。
水利工程施工的季節性特強,特別是有渡汛要求的工程,工期緊,任務重。建設、監理、施工單位要科學地安排工程進度,以確保進度,質量兩不誤。要避免因行政干預而盲目追求工程進度。要按照有關規范的要求,在保證質量的前提下加快工程進度。事實上,搶進度也是保證工程質量的一種有效途徑,關鍵是要科學決策,決不能以犧牲質量為代價。特別是在工程關鍵部位要按質量管理程序運作,從簡但不草率,大膽而不馬虎。做到工程進度、質量雙達標。
3、各參建單位之間要建立密切協作的關系
各參建單位盡管職責不同,但在工程質量上的目標是一致的,應相互協作,密切配合。項目法人要統攬全局,綜合協調,及時解決一些實際問題。為施工質量創造良好的外部條件。施工單位要及早謀劃,研究施工中可能出現的各種情況并制定切實可行的預案。監理單位要密切配合施工單位,制定并執行各關鍵部位的質量控制措施。設計單位要現場解決有關技術問題。質量監督機構要認真履行政府監任職能。本著監理、帶助、指導、提離的原則,既把關,又配合,既嚴格依法辦事。又要實事求是。超級秘書網
從以上三種定義的實質中均不難看出,工程地質學強調的工程和地質的關系,研究的是人類工程活動與自然地質環境的相互作用。但是,近年來工程地質學科卻正在經歷著前所未有的挑戰,工程地質學被異名為巖土工程學,工程地質勘察被稱之為巖土工程勘察。工程界有此呼聲,學術界有此呼應,一些大專院校也紛紛效仿,甚至工程地質這個專業在高校也被取消了。一時間,似乎工程地質已經成了守舊傳統,巖土工程才是先進時髦的,才是可以適應市場經濟并與國際接軌的。這是近年來分歧最大的爭議。
這些年來工程地質勘察的不景氣以及市場競爭的不規范化,工程地質勘察隊伍增加了巖土工程的業務是完全必要的,但將巖土工程作為工程地質的救世主,則值得商榷了。
根據筆者的理解,巖土工程是一項工程應用技術,是針對地質體的工程缺陷實施的工程措施而進行的一系列設計和施工過程的總稱。巖土工程的任務是“處理”地質體的工程缺陷,使之滿足工程建筑物對地基的工程要求,因此又有“巖土工程處理技術”的別名,說明巖土工程的確是一項實實在在的工程技術。確立工程地質學是一門獨立的學科,盡管也僅僅是本世紀初的事,并不象數學、物理學、天文學等等著名學科那樣歷史悠久,然而,之所以將工程地質定義在“學科”這樣的高度上,是因為她具備學科的一些基本特性和基本理論,這就是地質學的基本特性和基本理論,換句話說,工程地質學的基本理論就是地質學(當然更包括數學、力學、化學等等),因此,又將工程地質學界定為地質學的一個分支學科或應用學科,這是符合實際的。工程地質學的最新定義也是較為全面的:研究人類工程活動與地質環境相互作用的科學。顯然,工程地質與巖土工程盡管有相似之處,但也有天地之別。如果將巖土工程界定為工程地質學科的一個分支,好象還說得過去;而反過來用巖土工程來代替工程地質,則實在有些牽強附會。
1997年6月20-27日,國際工程地質學會在希臘召開了一次學術討論會,會上決定將本學會名稱改為:國際工程地質學與環境學會。我國組團15人參加,王思敬任團長。隨后國內也有人提出工程地質學會改名,以便與國際接軌,但一直未獲通過。在近幾年的中國地質學會工程地質專委會會議上,學科和學會更名問題的交鋒一直也沒有停止過。我國工程地質界的前輩專家學者們多數也不同意更名,認為如此嚴肅的基礎性應用性學科,沒有必要放棄自己的傳統風格,我國的工程建設任務十分繁重,工程地質學科的研究和發展前景仍然是艱巨和光明的。
2.工程地質工作的任務
在工程建設中,工程地質工作的任務十分繁重,也異常艱巨,主要任務是:①選址,選擇在地質條件上相對最優的工程建筑地區或場地;②評價,闡明工程建筑區或場地的工程地質條件,進行定性和定量的工程地質評價,準確界定工程地質問題;③預測工程建筑物興建和運用過程中地質條件的可能變化,為研究改善和防治工程地質缺陷的措施提供依據;④調查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地質專業的尷尬
工程地質專業是工程建設的基礎性專業,沒有這個專業,一切工程建設均將成為空中樓閣,這是常識性問題,我們在這里反復強調好象有些多于。然而,現實確讓這一基礎性專業處于一個十分尷尬的境地,主要表現在:
①工程地質專業本身的特殊性、復雜性和實踐性;
②專業不景氣,社會地位和經濟地位與工程地質專業不相適應,工作環境、工作條件的局限,擇業行為中的浮躁動機,專業本身的局限性;
③規程規范存在的問題;
④工程地質勘察技術的局限性;
⑤相關專業對工程地質專業的輕視;
⑥長官意志,某些決策者對工程地質專業的無知或輕視;
⑦世人對工程地質專業的不了解與不理解。
4.在工程建設中的地質教訓
由于地質問題而嚴重影響工程建設的實例太多,教訓太深刻,順手拈來幾個實例:
①云南漫灣水電站左壩肩順層滑坡和建材問題;
②貴州天生橋二級水電站廠址、隧洞等問題;
③貴州東風水電站右壩肩和帷幕線上的巖溶問題;
④烏江彭水水利樞紐前期工作重復問題;
⑤雅礱江錦屏二級水電站巖溶地下水問題;
⑥軟弱夾層的遺漏對工程建設的重大影響,葛州壩、西津溢洪道等。
5.工程地質在工程建設中的決定性作用
任何地質條件下都可以建工程,對嗎?這個問題也是這些年來工程界的一個熱門話題,筆者認為答案是否定的。
①陜西東莊水庫灰巖壩址滲漏嚴重不能建壩;
②小浪底滑坡性質界定對設計的影響;
③天生橋二級水電站移民區是否滑坡對移民安置的影響;
④堤防工程中的堤基垂直防滲引起的環境地質問題,有時可能是決定性的;
⑤地質邊界條件和地質參數對工程設計的影響。
6.相關學科在工程地質中的應用
①系統工程在工程地質中的應用;
②計算機技術在工程地質中的應用;
③遙感、物探、GPS等;
④水工設計施工與工程地質的關系。
清晰的工程概念是地質師所必需的。潘家錚院士對地質師的要求:應該有系統地學習水工建筑物的基本設計理論,計算方法,以及地基缺陷的影響,各種處理的措施,各種成功和失敗的經驗;最好補一些數學、力學、水力學、巖土力學、巖石試驗、有限元分析和計算機應用等方面的基礎課。五十年代初,由于我國水利水電工程地質專業人才奇缺,一批設計師改行從事工程地質專業的學習和工作,后來大都成為工程地質專業的優秀專家。實踐證明,地質師的工程概念清晰,地質工作會得心應手;反之則可能事倍功半。
7.工程地質要面對現實著眼未來
汪恕誠部長最近講話強調:不能老修改設計,因為搞招投標尤其是國際合同,修改設計就意味著被索賠。修改一個設計,似乎節省了某一個工程量,而索賠量比這個還大,大量修改設計怎么得了?汪部長的這段講話似乎在批評設計,實則是水利水電工程地質的一個千載難逢的新的契機。
如何理解汪部長的這段話?我們認為首先要搞清楚為什么修改設計,水利工程因為地質問題而修改設計的可以舉出若干例子來。
修改設計往往賴地質,我們當然可以理直氣壯地說:前期地質工作投入不夠,工程地質條件不清楚,地質基礎資料不準確,工程地質分析出力不夠或分析工作的深度不到家,工程地質問題的界定不明確或界定有錯誤,學術技術問題得不到廣泛的討論和爭論,工程地質問題的真理有時往往掌握在少數人手里。