時間:2024-01-05 08:30:33
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇地下水的意義范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
地下水水化學特征
研究區地下水水樣主要的化學成分分析結果見表1,pH值變化范圍為4193~8108,以弱酸性為主,中性水次之。水樣的總溶解固體含量(TDS)、總硬度、總堿度變化幅度均較大,TDS變化范圍為54171~87418mg/L,平均值29219mg/L。總硬度變化范圍為8187~24419mg/L(以CaCO3計),平均值為65103mg/L,以軟水為主。總堿度變化范圍為19149~80411mg/L,平均值23917mg/L。水樣濁度最小值為01041NTU,最大值達27111NTU,平均值為20122NTU,能夠滿足工業循環冷卻水處理設計規范中對于冷卻水濁度要求。各微量元素含量均較低,符合工業循環冷卻水要求。在東北、西南少數地區硝酸根含量較高,超出地下水質量標準(30mg/L),存在氮污染,不適合開發水源熱泵,在做適宜性分析時應除去這些地區。
地下水化學類型劃分采用了Piper三線圖法。該圖各以三組主要的陽離子(Ca,Mg,Na+K)和陰離子(Cl,SO4,HCO3)的每升毫克當量的百分數來表示。從Piper三線圖(圖3)可以看出,研究區地下水樣多落在菱形區域的上部,陽離子以Ca2+、Mg2+為主,陰離子以HCO3-為主,其次是SO42-和Cl-。水化學類型以HCO32Ca#Mg型為主,HCO3#SO42Ca#Mg和Cl#SO42Ca#Mg型次之。
水源熱泵水源水質適宜性分析
1.水質評價指標選擇
地下水水質的化學組成直接影響地下水源熱泵空調系統運行的安全性和穩定性。地下水源熱泵系統對地下水水質的基本要求是:澄清、水質穩定、不腐蝕、不滋生微生物或生物、不結垢等[1,3]。本文參照地源熱泵系統工程技術規范(GB5036622005)和工業循環冷卻水處理設計規范(GB5005022007),選擇pH、TDS、總硬度、濁度、主要離子以及部分微量成份(表1)等因子作為水質評價指標,進而運用層次分析法探討研究區地下水質對水源熱泵的影響。
1)物理指標
有些水源含有泥沙、膠體懸浮物,使水變得渾濁。水源含沙量和濁度過高對機組和管閥會造成磨損,嚴重時會造成管道堵塞。另外,泥砂、污垢還會降低水源熱泵系統換熱器的傳熱效果,導致系統局部腐蝕、穿孔,增加水流阻力,不僅嚴重影響供水系統的穩定性和使用壽命,而且妨礙系統的正常運行[1]。本次研究采集的50個水樣中6個超過50NTU,濁度較高,不適宜開發地下水源熱泵,但超標水樣分布無規律,需結合其他指標進一步分析。
2)化學指標
(1)pH值。地下水中pH值過高或者過低都會造成機組的腐蝕,嚴重影響到系統的使用壽命。地下水源熱泵的水源pH值一般應為615~815。研究區地下水以弱酸性為主,中性水次之,pH值變化范圍為4193~8108,偏酸性的地下水主要分布于西鄉塘區的東北面區域附近。(2)TDS。適用于地下水源熱泵的地下水一般為淡水和弱咸水。有些水源水TDS較高,對金屬的腐蝕性較強,如果直接進入機組會因腐蝕作用減少機組使用壽命[6]。研究區采樣點中TDS最大值為87510mg/L<1000mg/L,屬于軟水,TDS總體上適宜于開發地下水源熱泵。
3)綜合指標
(1)腐蝕性。地下水對管線和設施的腐蝕影響,參照工業上的腐蝕系數,評價方法如下。對酸性水:腐蝕性系數Kk=1.008(rH++rAl3++rFe2++rMg2+rHCO3--rCO322);對堿性水:腐蝕性系數Kk=1.008(rMg2+-rHCO3-)。式中:r表示離子含量(mg/L)。若腐蝕系數Kk>0,稱為腐蝕性水;若腐蝕系數Kk<0,并且Kk+0.0503Ca2+>0,稱為弱腐蝕性水;若腐蝕系數Kk<0,并且Kk+0.0503Ca2+<0,稱為無腐蝕性水。(2)結垢評價。鈣鹽是造成空調系統結垢的主要成分。水中的鈣、鎂離子以正鹽和堿式鹽形式存在,易在水源熱泵空調系統的受熱面上析出沉積,形成水垢。水垢沉積在換熱器表面,降低了傳熱效率,增加了電耗,影響機組的正常運行[1]。因此,對地下水進行結垢評價對于開發利用地下水源熱泵具有重要意義。地下水的結垢程度可以總硬度來評價,總硬度較大的易結垢。
2.層次分析模型建立
水質分析評價具有多目標性的特點,在評價過程中,始終牽涉到目標權重確定這一關鍵問題[526]。利用層次分析法(AHP)確定各個評價指標的權重,通過分析評價目標與評價指標之間的復雜關系構建層次結構(見圖4),可以將問題簡單化,使得評價指標本身的相對重要性定量化,經過數學計算得到可靠的權重值。本文采用層次分析軟件yaahpV6.0構建層次結構,應用專家打分法分別比較屬性層和要素層中各因素對目標層(水源熱泵水源水質適宜性研究)的相對重要性進行兩兩比較,構建比較矩陣(1~9標度法)。最后,采用極比法構建比較矩陣,通過計算檢驗比較矩陣的一致性(一致性指標CR<0.1),計算評價指標單層權重,進而確定各個評價指標的權重[728],結果見表2。
3.空間分析
本次研究選用MAPGIS的空間分析平臺對地下水水質適宜性進行評價。(1)網格剖分。為提高計算準確度,對研究區南寧市大約440km2的范圍進行1km× 1km的網格剖分,對網格中心點進行編號,并提取網格中心點坐標,生成網格中心點文件,本次參與計算評價的網格中心點的個數為440個。(2)各指標圖件準備。根據評價體系結構,對參與評價的指標要素進行圖件準備,包括濁度分區圖、懸浮物濃度分區圖、pH值分布圖、TDS含量分布圖、腐蝕性分布圖、結垢程度分布圖。由于指標體系中各指標具有不同的量綱且代表不同含義,難以進行直接比較和評價,需要對各指標的原始數據進行處理。具體做法是對可定量的指標圖形根據取值范圍進行賦值,對不能定量獲得的指標通過對水源熱泵的適宜程度賦值,從而將定性的指標量化。賦值以腐蝕性評價為例,指標定量化結果見表3。(3)水質綜合評價。將生成的網格中心點文件與各指標的圖件進行疊加,得到網格點的各指標得分[9]。將每個網格點上的6項屬性賦值與其相對應的權重值相乘,然后求和,即可得出每個網格點上的綜合評分值,即為該點開發地下水水質對于開發利用地源熱泵的適宜性指數[10211]。地下水源熱泵水源水質適宜性分區標準見表4。#p#分頁標題#e#
水源熱泵開發適宜區面積為280.74km2、較適宜區63143km2、不適宜區95.83km2。根據評價結果,水源熱泵適宜區大多分布在中部市區、東南部良慶區,中部市區地下水為第四系砂礫石層孔隙水,東南部良慶區的地下水為碳酸鹽巖裂隙溶洞水。這些地區孔隙水及裂隙水滲透性強,徑流較快,涌水量較大,回灌能力能夠滿足地下水源熱泵運行需要。地下水多為非腐蝕性水,水硬度較小,對管線和設施沒有危害,適合開發地下水源熱泵。東北、西南少數地區水質惡劣,對金屬的腐蝕性較強,如直接進入機組會因腐蝕作用減少機組使用壽命,需經過處理后才能應用,處理成本較高,不適宜開發地下水源熱泵。地下源熱泵的水源水質評價分區見圖5。
1地下水儲存形式
依據地下水巖土中的儲存形式,地下水可以分為以下三種:重力水、毛細管水以及結合水,其中,以結合水形式存在的地下水又可分為弱結合水和強結合水。
2地下水對巖土水理性質的影響
巖土在失去地下水后體積變小、吸取地下水后體積變大的特性即為巖土的脹縮性。巖土的脹縮性能夠直接影響土坡表層穩定性以及地基的變形情況,巖土工程產生裂縫、基坑隆起等的現象大多是由巖土的脹縮性所引起的。飽水巖土在受到重力的作用時,能夠從巖土孔隙中流出一定的水量即為巖土的給水性,可以用給水度表示。給水度不僅會影響工程施工區域疏干的時間,也是地下含水層重要的水文地質參數之一,其測定方法一般采用實驗室方法。由于巖土的土粒不斷被破壞和削弱,巖土在受到水浸后會發生土體解體和崩散的性質即為巖土的崩解行。巖土的結構、礦物成分以及顆粒大小等都會影響巖土的崩解性。其中不同的巖土具有不同的崩解形式,主要成分為石英的巖土多以裂開狀形式崩解,而主要成分為高嶺土、水云母以及蒙脫石的巖土在崩解時多呈散開的方式[2]。巖土透水為巖土容許水在受到重力作用時透過巖土的性質。一般堅硬巖石的巖溶或者裂隙發育現象越嚴重,巖土的透水能力就越強;松散巖土的顆粒越不均勻、越細,則巖土的透水能力就越弱[3]。一般可以用滲透系數表示巖土的透水性,我們可以通過壓水試驗、滲水試驗以及抽水試驗等求取巖土的滲透系數。巖土在受到水浸后其力學性能降低的性質即為巖土的軟化性,可以用軟化系數來表示。巖土軟化性是影響巖石耐水浸能力以及耐風化重要因子。軟化是巖土的一種特性,普遍存在于各類成因的泥質砂巖、頁巖、泥巖以及粘性土層等。
地下水對巖土工程的影響
當巖土工程區域的地下水發生升降變化時容易對巖土工程產生影響。自然環境或者人為因素均有可能引起地下水水位的變化,當地下水位的變化超過一定的極限時就會對巖土工程產生不良的影響。
1水位上升對巖土工程的影響
引起地下水水位上升現象的因素多種多樣。其中地質因素如總體巖性產狀以及含水層結構等是其中重要的一個因素;氣象因素如氣溫、降雨量等也會影響地下水的水位;人為因素如工程施工、灌溉等也會對地下水位造成影響[4]。地下水水位上升對巖土工程的影響如表1所示。地處我國某地的公路是一條交通主干道,建于20世紀末,日通車量高達8000~9000輛。該交通要道的某段坡體在2008年2月3日左右由于斜坡失穩出現七條較大的裂縫,又發生滑坡的潛在隱患。相關的工作人員經現場勘察得知,平面上觀察滑坡周圍區域呈現簸箕形狀。滑坡的邊緣部分標高為184m,此處在滑坡前的標高為124~134m;滑坡的兩側大約以山脊向山谷過渡部分為界,海拔高程為124~184m,地形坡度為14~34°,公路下部的切坡段為55~65°。此地的排水系統由于年久失修已經不能正常使用;在這段公路的局部坡上發現“馬刀樹”,相關人員猜測滑坡體可能有滑移現象,目前此地段處于蠕滑的狀態。在2008年冬季這部分地區出現大雪,積雪存在的時間較長,部分融化的雪水滲入公路的坡體并反復脹凍,降低了巖土體的強度,最終導致公路在此段出現七條裂縫,裂縫斷續出現,裂縫的方向大致與公路方向平行,其中裂縫寬約0.3~1.4m,長約5~21m,深約0.6~3.4m。滑坡的寬度寬約為120m,最大斜長部分約長128m;滑坡體主要成分為全風化熔結凝灰巖、粉質粘土以及含碎石粉質粘土等[5]。工作人員在調查中發現,在此段坡體發生滑坡前在其邊緣處并沒有發現基巖內有泉水滲透,經綜合調查取樣后確定,該路段的滑坡為中型淺層滑坡。目前坡體滑坡現象還不明顯,有較大的剩余推力,處于臨界穩定的狀態,在遭到強降雨或連續降雨的侵襲時非常容易滑動。坡體滑坡的主滑方向225~245°,因為地處交通主干道,所以對人員和財物的潛在危害較大,需要對此段坡體滑坡進行治理才能繼續投入使用。最終確定的治理方案為坡上排水、格構梁護坡以及放坡等措施對其進行綜合治理,竣工后能夠滿足安全要求。
2水位下降對巖土工程的影響
中圖分類號:TU 443文獻標識碼:A文章編號:16721683(2013)03015104
淺層地溫能儲存于地下巖石(土層)和巖石裂隙或土層孔隙的水體中,是一種無形的自然資源,其溫度恒定,略高于當地年平均氣溫2 ℃~3 ℃。地下水源熱泵通過水熱交換的方式利用地下水中的部分低品位地熱資源進行供暖或空調,是一個從地下水中不斷提取能量的過程,因此地下水水質的優劣不僅影響熱泵系統水處理方案、換熱器形式的合理選擇,還直接關系到系統的運行效果和使用壽命[14]。因此,首先要對水源水質適宜性進行分析,找到最適宜開發地下水源熱泵的區域,為淺層地溫能利用提供科學依據。
1研究區概況
南寧市區位于南寧盆地的中西部,四周低山丘陵環繞。研究區范圍為東經108°08′-108°35′,北緯22°39′-22°57′,總面積440 km2。根據地貌成因及形態特征,研究區地貌劃分為構造侵蝕低山丘陵區、侵蝕剝蝕丘陵區、邕江侵蝕堆積階地區及溶蝕殘丘坡地區四個區。南寧市地處亞熱帶季風氣候區,陽光充足,年平均氣溫21.6 ℃,年平均降雨量1 304.2 mm,蒸發量1 736.6 mm[5]。研究區內地下水主要來源于大氣降雨的入滲補給,充沛的降雨為地下水提供了較好的補給來源,也為開發利用淺層地溫能創造了有利條件。
根據地下水的賦存條件、含水介質結構及水力特征,工作區內地下水可劃分為四種類型,即松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙巖溶水(圖1)。松散巖類含水巖組地層主要是在邕江河谷階地分布的第四系沖積層,該層孔隙水總體上向邕江徑流排泄;低山丘陵區基巖裂隙水受斷裂構造及巖性控制,作深循環或補給碎屑巖類孔隙裂隙水;碎屑巖類孔隙裂隙水從南寧盆地兩翼向盆地中部徑流,而后集中轉向西南方向徑流,至盆地西部后向上越流排泄補給松散巖類孔隙水,或直接向邕江排泄;碳酸巖裂隙溶洞水主要以泉的形式排泄,總體上向邕江徑流排泄(圖1)。研究區內具有利用水源熱泵開發的地下水主要為中部市區內廣泛分布的第四系砂礫石層孔隙水及東南部良慶區、邕寧區碳酸鹽巖裂隙巖溶水。區內地下水目前的開發利用量十分有限,以天然排泄為主,恒溫帶深約20 m,水溫23.8 ℃~24.8 ℃,恒溫帶以下為增溫帶,開發地下水源熱泵的潛力較大 [5]。
2樣品采集與分析
2012年8月對研究區潛水進行了系統采樣,共采集地下水樣50件,采樣點位置見圖2。水溫、pH及電導率等水質參數在現場進行測定,堿度采用滴定法在樣品采集后24 h內測定。樣品用0.45 μm濾膜過濾后用于陽離子分析的樣品采用HNO3酸化至pH值小于2,用于陰離子分析的樣品未酸化。陰離子采用離子色譜ICS1100進行測定,K+、Na+、Ca2+、Mg2+等金屬元素采用ICPOES(ICAP6300)進行分析,水樣濁度采用TDT2型濁度儀檢測,以上分析均在中國地質大學(武漢)環境學院實驗中心完成。利用已知濃度的樣品進行驗證測試,誤差范圍均在5%以內。
3地下水水化學特征
研究區地下水水樣主要的化學成分分析結果見表1,pH值變化范圍為493~808,以弱酸性為主,中性水次之。水樣的總溶解固體含量(TDS)、總硬度、總堿度變化幅度均較大,TDS變化范圍為55~875 mg/L,平均值2878 mg/L。總硬度變化范圍為89~245 mg/L(以CaCO3計),平均值為6495 mg/L,以軟水為主。總堿度變化范圍為1949~8041 mg/L,平均值2397 mg/L。水樣濁度最小值為0041 NTU,最大值達2711 NTU,平均值為2022 NTU,能夠滿足工業循環冷卻水處理設計規范中對于冷卻水濁度要求。各微量元素含量均較低,符合工業循環冷卻水要求。在東北、西南少數地區硝酸根含量較高,超出地下水質量標準(30 mg/L),存在氮污染,不適合開發水源熱泵,在做適宜性分析時應除去這些地區。
地下水化學類型劃分采用了Piper三線圖法。該圖各以三組主要的陽離子(Ca,Mg,Na+K)和陰離子(Cl,SO4,HCO3)的每升毫克當量的百分數來表示。從Piper三線圖表1研究區地下水水樣水化學組成特征
4水源熱泵水源水質適宜性分析
4.1水質評價指標選擇
地下水水質的化學組成直接影響地下水源熱泵空調系統運行的安全性和穩定性。地下水源熱泵系統對地下水水質的基本要求是:澄清、水質穩定、不腐蝕、不滋生微生物或生物、不結垢等[1,3]。本文參照地源熱泵系統工程技術規范(GB 503662005)和工業循環冷卻水處理設計規范(GB 500502007),選擇pH、TDS、總硬度、濁度、主要離子以及部分微量成份(表1)等因子作為水質評價指標,進而運用層次分析法探討研究區地下水質對水源熱泵的影響。
4.1.1物理指標
有些水源含有泥沙、膠體懸浮物,使水變得渾濁。水源含沙量和濁度過高對機組和管閥會造成磨損,嚴重時會造成管道堵塞。另外,泥砂、污垢還會降低水源熱泵系統換熱器的傳熱效果,導致系統局部腐蝕、穿孔,增加水流阻力,不僅嚴重影響供水系統的穩定性和使用壽命,而且妨礙系統的正常運行 [1]。本次研究采集的50個水樣中6個超過50 NTU,濁度較高,不適宜開發地下水源熱泵,但超標水樣分布無規律,需結合其他指標進一步分析。
4.1.2化學指標
(1)pH值。地下水中pH值過高或者過低都會造成機組的腐蝕,嚴重影響到系統的使用壽命。地下水源熱泵的水源pH值一般應為65~85。研究區地下水以弱酸性為主,中性水次之,pH值變化范圍為493~808,偏酸性的地下水主要分布于西鄉塘區的東北面區域附近。
(2)TDS。適用于地下水源熱泵的地下水一般為淡水和弱咸水。有些水源水TDS較高,對金屬的腐蝕性較強,如果直接進入機組會因腐蝕作用減少機組使用壽命[6]。研究區采樣點中TDS最大值為8750 mg/L
4.1.3綜合指標
(1)腐蝕性。地下水對管線和設施的腐蝕影響,參照工業上的腐蝕系數,評價方法如下。
對酸性水:腐蝕性系數Kk=1.008(rH++ rAl3++ rFe2++ r Mg2+rHCO3- -rCO32);
對堿性水:腐蝕性系數Kk = 1.008(rMg2+-rHCO3-)。
式中:r 表示離子含量(mg/L)。
若腐蝕系數Kk>0,稱為腐蝕性水;若腐蝕系數Kk 0, 稱為弱腐蝕性水;若腐蝕系數Kk
(2)結垢評價。鈣鹽是造成空調系統結垢的主要成分。水中的鈣、鎂離子以正鹽和堿式鹽形式存在,易在水源熱泵空調系統的受熱面上析出沉積,形成水垢。水垢沉積在換熱器表面,降低了傳熱效率,增加了電耗,影響機組的正常運行[1]。因此,對地下水進行結垢評價對于開發利用地下水源熱泵具有重要意義。地下水的結垢程度可以總硬度來評價,總硬度較大的易結垢。
4.2層次分析模型建立
水質分析評價具有多目標性的特點,在評價過程中,始終牽涉到目標權重確定這一關鍵問題[56]。利用層次分析法(AHP)確定各個評價指標的權重,通過分析評價目標與評價指標之間的復雜關系構建層次結構(見圖4),可以將問題簡單化,使得評價指標本身的相對重要性定量化,經過數學計算得到可靠的權重值。本文采用層次分析軟件yaahpV6.0構建層次結構,應用專家打分法分別比較屬性層和要素層中各因素對目標層(水源熱泵水源水質適宜性研究)的相對重要性進行兩兩比較,構建比較矩陣(1~9標度法)。最后,采用極比法構建比較矩陣,通過計算檢驗比較矩陣的一致性(一致性指標CR
(1)網格剖分。為提高計算準確度,對研究區南寧市大約440 km2的范圍進行1 km×1 km的網格剖分,對網格中心點進行編號,并提取網格中心點坐標,生成網格中心點文件,本次參與計算評價的網格中心點的個數為440個。
(2)各指標圖件準備。根據評價體系結構,對參與評價的指標要素進行圖件準備,包括濁度分區圖、懸浮物濃度分區圖、pH值分布圖、TDS含量分布圖、腐蝕性分布圖、結垢程度分布圖。由于指標體系中各指標具有不同的量綱且代表不同含義,難以進行直接比較和評價,需要對各指標的原始數據進行處理。具體做法是對可定量的指標圖形根據取值范圍進行賦值,對不能定量獲得的指標通過對水源熱泵的適宜程度賦值,從而將定性的指標量化。賦值以腐蝕性評價為例,指標定量化結果見表3。
綜合評分10~41 4.1~616.1~9分區1一般適宜區1較適宜區1適宜區水源熱泵開發適宜區面積為280.74 km2、較適宜區6343 km2、不適宜區95.83 km2。根據評價結果,水源熱泵適宜區大多分布在中部市區、東南部良慶區,中部市區地下水為第四系砂礫石層孔隙水,東南部良慶區的地下水為碳酸鹽巖裂隙巖溶水。這些地區孔隙水及裂隙水滲透性強,徑流較快,涌水量較大,回灌能力能夠滿足地下水源熱泵運行需要。地下水多為非腐蝕性水,水硬度較小,對管線和設施沒有危害,適合開發地下水源熱泵。東北、西南少數地區水質惡劣,對金屬的腐蝕性較強,如直接進入機組會因腐蝕作用減少機組使用壽命,需經過處理后才能應用,處理成本較高,不適宜開發地下水源熱泵。地下源熱泵的水源水質評價分區見圖5。
5結論
(1)研究區地下水水化學類型以HCO3Ca?Mg型為主,HCO3?SO4Ca?Mg型次之。地下水以弱酸性為主,在東北、西南少數地區存在氮污染。
(2)從地下水水質對水源熱泵系統機組、管道及附屬設
圖5南寧市地下水源熱泵的水源水質評價分區
Fig.5water quality evaluation zoning map
of groundwater source heat pump in Nanning
備的影響和適宜性出發,通過地下水水質分析和水源熱泵換熱器污垢成份分析,確定影響地下水源熱泵換熱器結垢以及腐蝕管道的關鍵水質因素,包括懸浮物、濁度、pH、腐蝕性、結垢程度六個指標。運用層次分析法(AHP)和MAPGIS的空間分析技術對南寧市淺層潛水進行地下水水源水質分區評價,認為水源熱泵適宜區大多分布在中部市區、東南部良慶區,這些地區地下水多為pH值為7左右的中性水,水硬度較小,屬于軟水,對管線和設施沒有危害,適合開發地下水源熱泵。東北、西南少數地區,地下水質腐蝕性系數較高,不適宜開發地下水源熱泵。
參考文獻(References):
[1]趙峰,邵林廣,文遠高.水源熱泵空調系統的水質處理技術[J].工業安全與環保,2005,31(12):1517.(ZHAO Feng,SHAO Linguang,WEN Yuangao.Water Treatment Technology for Air conditioning System of Water Source Heat Pump [J].Industrial Safety and Environmental Protection,2005,31(12):1517.(in Chinese))
[2]狄彥強,王清勤,袁東立.水源熱泵的應用與發展[J].制冷與空調,2006,6(5):14.(DI Yanqiang,WANG Qingqin,YUAN Dongli,Discussion about the Application and Development of Water Source Hheat Pumps[J].Refrigeration and Airconditioning,2006,6(5):14.(in Chinese))
[3]賈遵鋒,丁勇,賈宇.江水源熱泵系統應用中的江水水質分析[J].水資源與水工程學報,2010,21(6):5455.(JIA Zunfeng,DING Yong,JIA Yu.Analysis of River Wwater Quality in the Application of River Source Heat Pump System[J].Journal of Water Resources & Water Engineering,2010,21(6):5455.(in Chinese))
中圖分類號:TV 文獻標識碼:A
1、前言
地下連續墻具有剛度大、抗滲性能強、強度大、耐久好,適用范圍廣等特點,因此,廣泛應用于水利工程深基坑支護工程中。經過多個工程的實踐證明,地下連續墻是一種非常有效的深基坑支護結構,為此,作者結合葉爾羌河中游渠首工程實例,詳細的敘述了地下連續墻的施工工藝,供廣大水利工程建設者參考。
2、施工工藝概述
首先根據設計圖紙測量放樣出連續墻的位置,再修筑施工平臺和導墻。然后造漿
護壁、利用機械制孔(槽),成孔至設計高程后驗孔,下放鋼筋籠、清孔,采用水下灌注混凝土的方法進行混凝土澆筑。各相鄰單元鋼筋混凝土墻采用特制的接頭連接,從而在基坑四周形成封閉的地下鋼筋混凝土連續墻。抵抗土壓力,確保基坑開挖的順利進行。
3、具體施工方法
3.1 施工準備
任何一項工程施工,其準備工作都尤為重要,地下連續墻施工也不例外。主要準備工作包括:(1)平整施工現場,布置好施工交通道路、水、電等,為連續墻施工提供一個良好環境。(2)測量放樣。根據設計圖紙準確的放出地下連續墻的位置,并做好標識。(3)施工機械準備。根據現場實際地質條件,選用合適的挖槽機械,并在施工前對其進行檢查,確保其使用狀態。(4)人員準備。應該選用技術熟練、經驗豐富的施工人員及管理人員。施工前應該進行技術交底,將具體施工方法、施工技術措施、質量要求等交代到位。
3.2 導墻施工
導墻修在施工平臺上,施工平臺可確保槽內漿面高于地下水液面,可有效防止塌孔和成槽率。導墻是地下連續墻施工的重要組成部分,是沿地下連續墻平面布置軸線方向設置的臨時構筑物。導墻可以做成磚砌的、鋼的或混凝土的,也可以根據不同的工程地質條件做成多種不同的斷面形狀。若地下水已經通過排水降低,可不考慮修建施工平臺。在造孔前必須修建導墻,導墻主要作用有:(1)導向。引導機械鉆孔,使之按照正確的位置進行鉆孔,保證成孔的垂直度及結構尺寸。(2)穩定泥漿,確保泥漿護壁的效果。(3)保證表層土壤的穩定,避免在鉆孔過程中發生坍塌。(4)導墻是地下連續墻在地面上的基準。導墻一般采用C20混凝土,若有承重要求還應該在其內布置鋼筋。導墻應該高出地面10~20cm,防止地表水以及砂、石、雜物等落入槽內。導墻應該按照實現放樣出的位置,挖槽進行修建,完成后在導墻的外側用粘土回填,并壓實,以避免漏漿。導墻的中心線與地下連續墻的中心線必須保持一致。
3.3 泥漿護壁
連續墻造孔施工通常采用泥漿護壁,泥漿應該在槽外制作,并儲存在現場的泥漿池。一般可以采用膨潤土和優質的粘土來造漿,應該根據材料的具體性能調整泥漿的配合比,確保泥漿的質量。泥漿攪拌必須充分,拌制后需要等到膨潤土或者粘土充分水化后才可以使用,一般應該存放24個小時。在造孔(槽)的過程中應該及時的補充泥漿,泥漿高度應該高出孔外水頭高度50cm,且不宜低于導墻頂30cm。在施工過程中應該隨時檢查泥漿指標,發現異常應該及時調整,確保其護壁效果。另外還應該將地表的施工用水、污水、雨水等引出施工場地,以免流入孔內,影響泥漿性能。泥漿在造孔施工中主要起到護壁,防止塌孔;將鉆渣攜帶出槽孔;冷卻與鉆頭的作用。
3.4 造孔(槽)
造孔(槽)是地下連續墻施工中非常關鍵的一道工序,首先我們應該合理的進行槽段劃分,再就是根據現場的具體地質情況選用合適的成孔機械,再次就是加強造孔施工控制,確保成孔的質量。槽段劃分是指確定各個施工單元的長度,一般為4~6m(單元長度是由施工設備決定的,中游渠首采用的液壓抓斗施工時,抓3斗長度為7.5m,即中游施工時單元長度為7.5m)。槽段劃分時不宜將接縫放置于拐角處。槽段的長度應該在保證施工的安全、質量的前提下,在現場施工能力足夠起吊設備的噸位、混凝土供應能力、泥漿供應能力等)的情況下,單元長度宜適當的增大。這樣就可以減少接頭的數量,可以提高地線連續墻的整體性及抗滲能力。在造孔初始階段,應該緩慢勻速鉆進,并且嚴格控制好鉆孔的垂直度,確保成孔的精度。造孔作業應該連續進行,不得無故中斷,若發生意外中斷,應該立即提出鉆頭,以防塌孔埋鉆。鉆進過程中應該隨時注意孔內泥漿的高度,尤其是在砂卵石層鉆進時,更應該注意泥漿的補充。在地下水壓較大或者滲水層中鉆進時,應該調整泥漿的濃度及泥漿的高度,避免地下水進入孔內,稀釋泥漿,影響護壁效果。造孔的過程中應該隨時注意槽孔的垂度,若發現偏差,應該及時糾正。
3.5 清槽
當槽孔鉆至設計標高后,經檢查滿足要求后,便停鉆清槽。一般可采用置換法進行清槽,即采用濃度較稀的泥漿將孔內的泥漿置換出來,已達到清除孔內的鉆渣的目 的 。清 槽 后 , 孔 底 沉 渣 厚 度 不 得 超 過20cm。另外還可以采用潛水泵排泥、壓縮空氣升液法、砂石吸力泵等方法。清槽后有個時間要求需說明,并存在測空位、空斜率等事項,按照《水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范》所規定的地下連續墻斜率計算方法,求出偏斜率,且偏斜率值不大于4%。
3.6混凝土的澆疆
地下連續墻的混凝土通過導管進行水下澆灌,因此良好的集料級配與混凝土的和易性是有效確保混凝土質量的關鍵。石子粒徑太大、混凝土的和易性不好,不僅影響混凝土泥凝土的澆灌速度,而且極易堵塞導管。混凝土從漏斗口外溢,嚴重降低了混凝土的質量,所以,在現場需對混凝土的坍露度做控制檢查,明顯不足的不能使用。當采取兩根導管時,應盡量做到同步澆灌均勻上升。除用兩管的下混凝土量控制之外,還需要用測錘實測情況隨時調整。一般來說,混凝土面不會是均勻上升的。所以,每個槽段要取三個以上調點,把其高差控制在 500mm 以內。由于混凝土頂面有部分沉渣與劣化凝聚的泥漿,極易產生測定誤差,故探測工作需要仔細進行,通常在測錘碰到軟弱層后約 100~200 mm 處才是粗骨料。澆灌混凝土存在下漏不暢時,可用吊車將導管上下往復捏動。提動范圍約 500 mm,不要超過 2 m。同時,不應使混凝土溢出漏斗流入槽段。這樣既會使泥漿劣化,也會使混凝土的強度降低。
4、結語
水利工程深基坑施工是一項安全風險大、技術難度大、影響因素多的系統性工程,如何保證深基坑的安全開挖是其首要問題。深基坑的支護結構是否牢靠,決定著整個工程的成敗。實踐證明,地下連續墻是水利工程深基坑支護最有效的手段之一,其施工工藝雖然較為復雜,但是其剛度大、強度高,支護效果十分好。因此,做好深基坑連續墻支護結構,對于整個水利工程有著重大的意義。
參考文獻
[1] 任永平,蘇慶娟.地下連續墻施工技術難點的分析[J].中國新技術新產品,2009(1).
[2] 張文憑.淺談地下連續墻施工技術要點[J].科技資訊,2009(3).
關鍵詞: 下降漏斗;超開采區;吊泵;合理布局;合理開采
Key words: dropping funnel;over mining area;lifting pump;reasonable layout;reasonable mining
中圖分類號:P641.8 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)11-0091-02
――――――――――――
作者簡介:戴術霞(1978-),女,吉林省吉林市人,大學學歷,工程師,主要從事地下水資源開采利用與水資源評價工作。
0 引言
水作為一種自然資源,既是人類的一種公共性的社會物品,又是有價的經濟物品,具有經濟、社會的雙重屬性。人類生存和發展離不開水,生命賴以生存的自然環境系統的完整性更是不可缺少的資源。吉林地下水資源較豐富,。同時,地下水也為吉林的社會經濟發展提供了重要的資源條件。1998-2002年,全國供水總量每年在5500億立方米左右,地下水供水量在1050億立方米左右,占總供水量的19%-20%(據水利部1998-2002年中國水資源公報統計),較1997年以前明顯增加。1999年,北方17省(區、市)地下水供水量占總供水量的35%,其中海河流域達到61%,松遼河流域達到43%(劉昌明、陳志愷等,2001)。全國有400多個城市開采利用地下水。在華北和西北地區,城市供水量中地下水比例分別達到72%和66%(國土資源部,2003[1])。
1 自然地理概況
吉林市區位于吉林省中部偏東,屬長白山余脈,第二松花江由南向北蜿蜒曲折呈“S”型流經市區,把吉林市區分割成江南、老市區、江北三大塊,展現出山環水繞的美麗自然景觀。地下水既是不可或缺的水資源,也是重要的生態與環境支撐要素。保護和合理開發利用地下水資源,是經濟社會可持續發展的基礎保障條件。目前,中國地下水資源的形勢相當嚴峻:北方城市地下水超采嚴重,造成資源枯竭并誘發了地面沉降、地裂縫、地面塌陷、海水入侵等災害;西北地區許多流域地下水鹽失衡,成為生態環境惡化的重要原因;地下水污染迅速發展,會危及到一些地區的供水安全等。
2 地下水開采利用現狀
吉林市城區地下水開采利用程度較高,現狀開采量已達0.72×108M3/年,丘陵山區基巖裂隙水開采量達0.1×108M3/年,其中工業與生活用水約占41%,農業用水約占55%,余者為其它用水。開采布局多為傍河集中開采。主要集中在孤店子井灌區、松源牛河水源地、哈達灣集中開采區、九站集中開采區。特別是2009年長、吉、圖一體化的開發建設,推進了國民經濟的發展,加大了水資源的開采和利用。
請看孤店子鎮905號井1985―1997年月平均水位埋深變化曲線。
3 對地下水資源開采利用的建議
首先我們要在思想上樹立水憂患意識,形成珍惜水、節約水的自覺性。
同時,我們還要加強對地下水資源的保護工作,保護地下水資源盡量不受污染。嚴格控制未達標的工業廢水和生活污水直接排入地下,污染地下水。目前,國家對地下水資源問題高度重視,出臺了一系列水資源合理開發利用及保護等法律、法規。嚴格打井審批手續,控制機井密度,對水資源緊缺地區建廠辦企業,實行一票否決制。嚴禁未達標的污水以滲井、滲坑或以溶洞等方式排入地下,污染地下水資源,我們做為水文工作者,更要積極參與,大力宣傳,以身作則,并積極工作為上級領導決策提供科學依據,當好參謀。
4 地下水資源開采的意義和遠景展望
加強地下水資源保護和開發利用,科學調配開采地下水資源,充分發揮水資源的承載能力,事關吉林經濟社會發展大局,需要引起全社會的高度重視。要切實加強組織領導,強化管理措施,明確部門責任,在全市形成愛惜水、保護水、用好水的良好氛圍;要進一步加強地下水資源管理,合理布局應急水源井,強化防污治污工作;要充分發揮規劃的基礎導向作用和剛性約束作用,加快編制專項規劃,配套出臺相關管理辦法,為加強地下水資源保護、實現總量控制和優化資源配置奠定基礎。
水資源短缺、水污染問題的加劇給人類社會經濟發展及生態環境帶來了一系列問題,使得人們不得不重新審視地下水資源的本質屬性和功能。文章從自然科學和社會學角度對地下水資源的本質屬性、功能進行研究,論述了地下水的自然、科學和社會等不同屬性及其相應的物質功能、能量功能、調蓄功能和信息功能。在此基礎上,提出了進一步開展水文地質學研究的意義。
一方面圍繞國民經濟和社會發展規劃目標,開展重點地區地下水資源潛力調查工作,對供水前景做出評價;二是為解決貧困缺水地區和地方病高發區供水問題的地下水勘查評價;三是城市后備水源地勘查評價。
參考文獻:
中圖分類號:F470文獻標識碼: A
隨著能源需求的迅速增加 , 石油的勘探開發快速增漲 , 石油開發可能對地下水環境產生一定影響 , 由此引發的地下水環境保護和在石油開發過程中對其影響的研究, 已越來越需要 , 越來越迫切 。本文擬就石油開發區地下水環境影響評價中的一些問題做粗淺的討論。
1石油開發區地下水環境影響評價水文地質工作的基本方向
1 . 1水文地質工作的基本方向
石油開發區的地下水主要污染源為開發施工期的廢水 ( 鉆井廢水 、 井下作業廢水)和固體廢物 ( 落地油、 鉆井泥漿) 。生產運營期采油過程中產生的含油污水和修井產生落地油。此外 , 在事故狀態下產生的廢水和固體廢物 , 如采油井、注水井套外返水 、 返油, 管道泄漏產生的落地油等。正常情況下, 廢水集中處理合格后回注地下, 不外排, 廢棄泥漿經處理后無毒, 巖屑用于平整場地, 落地油回收, 對地下水環境影響很小。但在事故狀態下, 對地下水構成潛在的威協。
在石油勘探開發中, 鉆井過程中造成的污染一般發生在地表和近地表 , 主要是淺層水和包氣帶, 但對地下深部含水層也可能會產生污染 。在采油和原油運輸過程中也可能發生污染 。一般發生在地表 。但如果成井質量不好, 采油井或注水井發生套外返水 、 返油, 含油污水在水頭差的作用下由含油層上竄可能直接進入含水層污染深部承壓水, 套外返出水也可通過包氣帶向下垂直滲透污染表層潛水, 污染除發生在近地表的潛水含水層 , 還會污染深部承壓水含水層 。因此, 可根據工程論證研究, 首先確定與石油開發有關的地下水主要污染源及污染形式, 根據工程開發特點和污染源確定水文地質工作研究的主要方向 。
在查清區域水文地質條件下, 其水文地質工作研究的主要方向是易受污染的淺層水 、 主要供水目的層和包氣帶。因為包氣帶巖性和水理性質直接控制著地下水環境遭受污染的可能性和污染程度 。
對于含水層, 如果污染地下水環境的主要污染源是鉆井過程中產生的鉆井廢水 、 鉆井泥漿,落地油以及采油過程中產生的落地油, 其水文地質工作研究的主要方向是易受污染的淺層水和包氣帶 。如果是套外返水污染地下水 , 直接進入含水層 , 則視返水點處的地質及水文地質環境而定, 原則上應以查清返水點處的地質環境和水文地質環境為度 。因此 , 工作重點除查清包氣帶和含水層外 , 還要查清返水點的透水層和隔水層。
對于包氣帶, 當鉆井廢水 、 鉆井泥漿及落地油撒落在地表 , 或通過泥漿池 ( 防滲層破損)滲漏, 污染物通過包氣帶向下滲透, 可能會污染淺層潛水, 因此, 應重點查清包氣帶的巖性、 厚度、 滲透性和隔污性能, 及潛水含水層 。
1 . 2地下水調查評價范圍確定
根據地下水環境影響評價工作要求 , 結合工程特點和水文地質條件, 平面上要考慮石油開發可能影響的范圍 , 可以是完整的水文地質單元或水文地質單元的一部分。垂向上, 由于石油開采深度較大 , 評價深度難以確定 , 應包括整個含水系統 。根據多年工作體會 , 一般情況下不應超過表套深度 , 重點為有工農業供水意義的含水層和表層易受污染的淺層水。
2地下水環境調查中的問題
2 . 1點面結合 , 重點突出
在調查評價區水文地質條件的基礎上, 水文地質調點區域包括鉆井井場 ( 鉆井、 泥漿池) 、 采油井場 ( 采油井 、 注水井 、 套外返水井等) 、 聯合站, 輸油管道沿線 , 運輸道路沿線等。重點調查研究地段精度應提高 ( 比例尺為 1/10000 或 1/5 000) , 調查點應多些, 加大密度 。其研究程度應達到查清地下水主要污染源及主要污染物 。地下水污染程度、 污染方式和途徑。查清包氣帶的隔污性能應是水文地質調查工作的重點。在非重點區 , 只作控制性調查 。
2 . 2 充分收集前人資料, 適當補充水文地質工作
采油區一般水文地質研究程度較高 , 有一定精度的地質水文地質調查工作 。可以充分收集前人資料, 適當補充水文地質工作。包括地面調查和水文地質試驗 。但一般對包氣帶研究十分有限, 而落地油、 廢棄泥漿和含油污水等污染源對地下水的污染首先進入包氣帶 , 通過垂直下滲污染土壤, 再進入含水層污染地下水 。應重點查清包氣帶的巖性、 厚度 、 滲透性和隔污性能等 。
2 . 2 . 1包氣帶調查研究中應注意的問題
包氣帶研究精度一般應不低于水文地質調查精度 。選擇有代表性的土層, 進行分層研究 。應查明包氣帶的巖性, 厚度 , 及水理性質 , 如滲透性、 孔隙度、 吸附性能和隔污性能等。在透水性質研究時 , 可采用室內和室外實驗 。室內實驗可采集原狀土測試孔隙度和滲透性, 及作淋滲試驗確定包氣帶的吸附性能等 。室外實驗多采用試坑滲水試驗 。滲水試驗是確定包氣帶的透水性的重要方法。應布置在代表性的典型地段。如采油井場、 泥漿池; 輸油管道沿線。和透水性較好 、 地下水易受污染的地段 , 及不同巖層的接觸部位等。
2 . 2 . 2地下水環境調查研究中應注意的問題
石油開發區石油對地下水的污染, 大多以表層潛水含水層為主, 在水文地質調查時 , 易受污染的淺層水和主要供水目的層應作為主要對象。而深層承壓水埋藏較深, 影響相對較少 。但由于人為打井和地下水混合開采, 不同程度溝通了上下含水層的水力聯系 , 使深層地下水存在著污染的可能性 , 因此, 視工作區具體情況而定。
要查明工作區水文地質條件, 必要時可通過勘探 、 試驗確定水文地質參數和地下水彌散度。以及污染物在含水層污染運移情況 。如抽水試驗、 彌散試驗 、 浸溶試驗等。在研究地下水污染狀況時 , 首先應確定污染物進入地下水的途徑和方式等 。地表及淺層以垂直滲透為主, 通過包氣帶下滲污染 ; 地下深部以水平運移對流擴散污染為主。應確定污染物運移方式 、 運移速度和影響范圍。通過調查與監測評價, 查清地下水質量現狀 , 污染狀況、 污染范圍及程度。污染物在地下水中濃度變化 , 以及原因, 和影響因素等。根據濃度變化推討含水層的自凈能力和環境容量 。并且建立地下水動態監測機制 , 每年豐 、 枯水期各一次 。
除了研究可能被污染的含水層和地下水之外, 還應研究與之相鄰的地質體和地質環境受影響的可能性、 影響程度以及污染途徑。
3地下水環境影響預測中的問題
根據油田開發特點和水文地質條件 , 可采用類比法、 模型法和數值模擬等方法 , 對油田開發工程可能對地下水產生的影響進行預測與評價,重點分析事故狀態下地下水環境影響。
3 . 1類比法
對于油田區內新建項目, 可采用類比法 , 選擇開發工藝相同, 水文地質條件相同和相似的區塊進行類比調查。查清其污染源的性質、 強度、主要污染物排放量及濃度 、 污染途徑。查清水文地質條件 , 地下水污染程度及范圍 。定性分析油田開發對地下水環境的影響。該方法簡單, 具有可比性。
3 . 2模型法
1)瞬時排放預測模型
C=C0 ·eat
式中 : C 為地下水中污染物預測濃度 ( mg/L) ;α 為污染物在含水層中的衰減系數 ( 1/ T) ;C0 為地下水污染物源強濃度 ( mg/ L) ;t 為預測時段( d) 。
主要用于污染物瞬時排放的預測, 如鉆井過程中污染物瞬時排放可采用此模型 。
2)一維對流—彌散溶質運移數學模型對于均質一維, 縱向彌散為主 , 地下水流速均勻且穩定, 無源/匯項 , 可采用該模型:
利用 Laplace 變換 , 可求得上述模型的解析
解:
式中 : C ( x , t)為預測點地下水中污染物濃度( mg/1) ;C0 為地下水污染物源強濃度 ( mg/L) ; U 為地下水實際滲流速度 ( m/d) ;D 為水動力彌散系數 ( m2/d) ;x 為預測點到源強距離( m) 。
事故狀態下連續排放的含油污水 ( 如套外返水)污染地下水 , 可采用該模型預測。
3)地下水數值模擬
① 水流數學模型
對于非均質 、 各向同性、 空間三維結構 、 非穩定地下水流, 可采用三維水流數學模型:
式中 :Ψ為滲流區域 ;h 為含 水層水位標高( m) ;K 為滲透系數 ( m/d) ;K n—邊界面法向方向的滲透系數 ( m/d) ;S 為含水層儲水系數;μ 為潛水含水層給水度 ;ε 為含水層的源匯項( 1/d) ;p 為潛水面的蒸發和降水等 ( 1/d) ;h0為含水層初始水位 ( m) ;Γ0 為滲流區域上邊界, 即地下水自由表面;Γ1 為滲流區域水位邊界;Γ2 為滲流區域流量邊界;Γ3 為混合邊界;n為邊界面法線方向;q ( x , y , z , t)為定義為二類邊界的單寬流量 ( m3/ d . m) , 流入為正,流出為負 , 隔水邊界為 0。
② 溶質運移數學模型
包括對流、 彌散和化學作用的溶質運移方程, 其形式如下:
其中 CR 是化學作用項 , 可以是 : ( 存在離子交替吸附時)
( 存在化學反應時)
式中 : αijmn為含水層的彌散度 ; Vm , Vn 為分別為m 和 n 方向上的速度分量 ; ∣ v ∣為速度模;C 為模擬污染質的濃度 ; n 為有效孔隙度; C ˊ為模擬污染質的源匯濃度;W 為源匯單位面積上的通量 ;Vi 為滲流速度;ρb 為介質密度 ;C為固體介質吸附的污染質濃度 ;Rk 為污染質增加或減少速率 。
一般受資料限制 , 污染物反應參數無法確定, 不考慮污染物在含水層的吸附 、 揮發、 生物化學反應 , 只考慮運移過程中的對流 、 彌散作用。
聯合求解水流方程和溶質運移方程就可得到污染質的運移結果。模擬軟件可采用目前國際上最先進的美國環境保護局開發的 GMS6. 0, 在模擬區單元網格剖分時對污染源位置應進行加密剖分。在溶質運移模擬前 , 必須先模擬地下水流場。
參考文獻:
雨果的《巴黎圣母院》這部小說作為浪漫主義文學的里程碑,最鮮明的特點,即運用了“美丑對照原則”。
蘇教版高中語文必修四中節選自《巴黎圣母院》的課文《一滴眼淚換一滴水》,通過多角度的美丑對比,表現人物性格,歌頌人性的美好,尤其是主人公愛斯梅拉達與伽西莫多,對比鮮明,讓人印象尤為深刻。
只是透過這對比,我想起了一個著名的童話——《美女與野獸》。
一.童話——《美女與野獸》
“美女與野獸”本是一個流傳于法國民間的古老傳說,博蒙夫人在此基礎上,為兒童讀者重新編寫了童話《美女與野獸》,于1756年發表。此后這個故事被反復改編,但基本內容是:王子被施了魔法而變成野獸,只有美女的愛,才能解除巫婆的魔法,使他恢復原形。
這個故事深入人心,甚至演變出許多新故事,如《青蛙王子》《人猿泰山》《金剛》《暮光之城》等,但這些故事無論怎樣變化,“美女與野獸”這一內核模式始終相隨。可以說,“美女與野獸”已經成為了西方文學中一個重要原型,這個故事所表現出的主題也成為了西方文學創作的一個重要母題。
在《一滴眼淚換一滴水》中,我們依然可以看到“美女與野獸”的影子。
二.愛斯梅拉達與伽西莫多——“美女與野獸”的組合
我們以圖表的形式比較這兩個文本:
“美女與野獸”這一故事可以歸納為如下模式:
被施魔法—成野獸—得解救—變王子—二人幸福生活。
首先美女與野獸在外形上形成鮮明對比,野獸也并不是生來丑陋,而是因為被施了魔法才變成野獸,要讓他變成王子,就必須用愛來解除魔法,之后,二人幸福地生活在一起。
這個童話故事宣揚的主題也是許多童話都在表現的:
宣揚愛與善良,愛能戰勝邪惡。
而愛斯梅拉達與伽西莫多,與“美女與野獸” 這一模式十分契合。
我們可以從如下幾個方面具體分析:
1、二人外貌的巨大反差
伽西莫多:
那四角形的鼻子,那馬蹄形的嘴巴,那豬鬃似的紅眉毛底下小小的左眼,那完全被一只大瘤遮住了的右眼,那像城垛一樣參差不齊的牙齒,那露出一顆如象牙一般長的大牙的粗糙的嘴唇,那分叉的下巴……請你想象一下那整個相貌吧,要是你能想象的話。
或者可以說,他全身都是一副怪相。一個大腦袋上長滿了紅頭發,兩個肩膀當中隆起一個駝背,……兩股和兩腿長得別扭極了,好像只有兩個膝蓋還能夠并攏,從前面看去,它們就像刀柄連在一起的兩把鐮刀。他還有肥大的雙腳和可怕的雙手。
(第一卷)
愛斯梅拉達:
她個兒并不高,但她優美的身材亭亭玉立,……她伴隨著鼓聲這樣跳著舞,窈窕、纖細、活潑得像一只黃蜂,……她那的雙肩,她那偶爾從裙里露出來的一雙漂亮的腿,她烏黑的頭發,她亮晶晶的眼睛,真的,她真是一位神奇的妙人兒。
(第二卷)
從雨果的原著中,我們不難發現,二者的反差巨大,一個美麗得如同仙女下凡,讓人為之傾倒;一個丑陋得無以復加,讓人噩夢不斷。
《美女與野獸》亦如此,在外形上,二者形成了巨大的反差。
2、公牛:伽西莫多的動物性
雨果三次把受刑時的伽西莫多比成“公牛”。
“他聽任人家捆綁,只不過時時粗聲地喘氣,就像一頭牛垂頭耷腦地綁在屠夫的車沿上。”
“但是他沒有嘆一口氣,只是把頭向后轉轉,向右轉轉,又向左轉轉,并且把頭搖得像腰上被牛虻叮過的公牛。”
“對西班牙斗牛士的打擊向來不在意的阿斯杜里公牛,卻被狗和槍刺激怒了。”
這個比喻非常鮮明形象地勾勒出了他的形象---丑陋且充滿動物性。這一點在他“要水喝”的情節中亦得到了見證。
“他打破了一直固執地保持著的緘默,用又嘶啞又憤怒的聲音吼叫,這聲音不像人的聲音,倒很像動物的咆哮聲:‘給水喝!’”
而在愛斯梅拉達給他水喝以后,伽西莫多被感動,生平第一次流下了眼淚,這個細節也表明他身上動物性的一面,這意味著此前他從未流過淚,即便是遭受鞭刑,被人謾罵侮辱。伽西莫多雖是一個人,卻并沒有表現出人應該有的正常反應,他更多的是麻木、兇悍和冷漠。
而這一點,與野獸正相契合。伽西莫多不僅外貌像野獸般丑陋,表現出來的行為也像野獸一般蒙昧、兇狠。
3、魔法:周圍人的謾罵嘲諷
伽西莫多的動物性是天生的嗎?不是。他從小就被拋棄,被克洛德收養之后,成了鐘樓敲鐘人,因為相貌丑陋,總是被人厭惡、嘲諷,即便在受刑時,人們仍然嘲笑詛咒他。“在他成長的過程中,他從周圍發現的只是憎恨,他也學會了憎恨,他有了人所共有的兇狠,他拾起了別人用來傷害他的武器。”(第四卷)他的心越變越硬,他以惡報惡。
顯然,人們的嘲笑、譏諷就像巫婆的魔法,施與伽西莫多,使之壓抑了人性,如同野獸。
4、一滴水與一滴淚:魔法解除,人性復蘇
《美女與野獸》中,美女對野獸產生了愛,在她答應嫁與野獸的那一刻,魔法就解除了,野獸重新變回了王子,與美女幸福地生活在一起。愛,有強大的力量。
而愛斯梅拉達的一滴水,同樣具有強大的力量,這是一滴心靈之水,飽含人性的善良與美好,它用愛消除了伽西莫多身上無形的魔法,讓他流下了生平第一滴眼淚。
伽西莫多的淚水有著極為重要的意義,說明他人性的一面,逐漸復蘇。從如同公牛一般野蠻、麻木到覺得愧疚、悔恨,并感受到了愛與美好。甚至在第十一卷中,“他那只獨眼在此之前還只流過一滴眼淚,這時卻默默地淚流如河。”此時的伽西莫多,完全擺脫了動物性的一面,顯示出作為人,應該有的善良,包容,仁愛。眼淚,成為他人性復蘇的重要象征。
伽西莫多從野獸變成了王子,只是這個王子的英俊體現在內心,他是一個心靈高貴美麗的王子。
5、結局:意猶未盡的浪漫
美女與野獸,因為愛,最終幸福地生活在一起了,故事到此結束,留給人無盡遐想。
愛斯梅拉達與伽西莫多之間同樣有愛,只不過愛斯梅拉達沒有像“美女”那樣對伽西莫多有愛情,但是她的感情難道不是一種更廣博的愛嗎?
而且,這兩個人物的結局雖具悲劇性,也具有浪漫色彩:伽西莫多的尸骨緊緊抱著愛斯梅拉達的尸骨,當人們試圖分開他們時,伽西莫多便化為了塵土。而小說結尾取名“伽西莫多的婚姻”,從某種意義上也可理解為他們從此也幸福地在一起了。
我們可以從以下圖表清晰地看到二者的高度契合。
三.浪漫主義與童話
這是一個很有意思的現象,也是一個值得深究的現象。“《巴黎圣母院》是雨果所有作品中最最浪漫主義的作品。”①而法國童話有許多特點與浪漫主義有異曲同工之處。我們來比較一下浪漫主義與法國童話。
第一,浪漫主義與民間文學有著密切的淵源關系。浪漫主義作家都特別重視中世紀的民間文學,而《美女與野獸》就是一個起源于民間傳說的著名童話。
浪漫派從民歌民謠、民間傳說中擷取題材,學習表現手法,采用民間口語、民歌韻律創作,大大豐富了文學的表現手法,帶來了清新、健康、活潑的新氣象。②
許多浪漫派作家甚至轉而收集民間故事,編寫童話。比如德國的格林兄弟,他們編成的《兒童與家庭童話集》所搜集的童話是世界文化遺產中的瑰寶,其中的《灰姑娘》《白雪公主》等成了典范的童話作品。③
作為浪漫主義的杰出代表,雨果同樣十分重視民間文學。例如,他的史詩著作,三卷本的《歷代傳說》就是以圣經故事、古代神話和民間傳說為題材創作的。
一部出色的童話對于孩子甚至大人都起著極為深刻的影響。“美女與野獸”的故事也是起源于法國民間,經博蒙夫人的整理、改編、加工、創新,最終成為一個家喻戶曉的童話。從童話本身來看,也充滿了對比與夸張,浪漫與想象。
可以說,這個童話故事與《巴黎圣母院》,不論是形式上,還是主題上,二者均有高度的相似之處。民間文學對于浪漫主義,對于雨果的影響可見一斑。
第二,浪漫主義和童話在創作上有相通之處。
1、對比與夸張
浪漫主義慣用對比和夸張,重視丑的美學價值。《巴黎圣母院》就淋漓盡致地運用了“美丑對照”,美則美到極致,丑則丑到頂點,這可以說是作家的一種有意夸張。
而法國童話也往往通過鮮明的對比,無情嘲諷和鞭笞貪婪、愚蠢、專制橫暴的封建統治者,熱情歌頌廣大被壓迫和被歧視者勇于斗爭的反抗精神。④比如《列那狐的故事》《小紅帽》等。《美女與野獸》也充分運用了對比與夸張,來表現主題。
2、想象與幻想
童話具有濃厚幻想色彩,通過豐富的想象、幻想、夸張、象征的手段來塑造形象,反映生活。奇異與荒誕成為童話最重要的審美品質。而雨果在談到《巴黎圣母院》時說:這本書“如果有什么優點,是在想象、多變、幻想方面”。
由此可見,浪漫主義與童話亦有相通之處。
3、追求純凈與自然
由于對資本主義物質文明的厭惡,對庸俗丑惡現實的反感,雄偉瑰麗的大自然和遠方奇異的情景,便成為浪漫主義作家寄托自由理想之所在。盧梭曾倡導“回歸自然”,浪漫主義接過了這個口號,用以反對當時正在興起的工業文明和城市文化。
而浪漫主義所向往的沒有工業文明污染的純凈、自然的世界,在童話里能找到。童話營造的世界就是一個純凈、自然,充滿豐富想象,充滿真善美的世界,沒有現代工業文明的污染。
四.隱身的原型
事實上,許多童話模式就包含有或已成為影響文學創作的原型,比如《白雪公主》《灰姑娘》。
原型這一概念是瑞士著名心理學家榮格提出的,榮格認為,原型是人類長期的心理積淀中未被直接感知到的集體無意識的顯現。⑤
加拿大著名思想家和文藝理論家弗萊在榮格的基礎上,形成了原型批評理論。弗萊發現了文學中的“無意識的結構”——原型,而建立起他的文學批評。
他認為原型就是“典型的即反復出現的意象”。一個原型就是“一個象征,通常是一個意象,它常常在文學中出現,并可被辨認出作為一個人的整個文學經驗的一個組成部分”。⑥弗萊認為,文學的結構是神話式的,不同類型的文學構成“一個中心的,統一的神話”的不同方面,而在各種文學的具體作品中,人們可以發現相似的原型和模式。⑦原型以各種不同方式顯現在夢和精神病中,也顯現在童話、神話和宗教等人類幻想和想象的產物中。原型的存在為文學藝術提供了創作靈感和基本母題。⑧
“美女與野獸”正是起源于民間的,帶有濃厚魔怪色彩的童話故事,其中的王子、巫婆、魔法等童話元素在西方文學中屢見不鮮。這個故事模式也在不斷以不同形式出現,除了前文所提的《青蛙王子》《金剛》外,芭蕾舞劇《胡桃夾子》《天鵝湖》等均有“美女與野獸”的痕跡。應該說“美女與野獸”是西方文學創作的重要原型,成了西方文學的“集體無意識”,它讓許多作品連成一體,最終“使我們的文學經驗成為一體”。同時,它也提供了愛戰勝邪惡的母題。
美女與野獸,隱身于《巴黎圣母院》,讓愛斯梅拉達和伽西莫多走向了前臺。
參考文獻:
①張德明:《世界文學史》 浙江大學出版社2006年7月
②③鄭克魯主編:《外國文學史》修訂版 高等教育出版社2006年3月
④博蒙夫人:《美妞與怪獸》倪維中王曄譯 大眾文藝出版社2009年5月
⑤⑦朱立元主編:《當代西方文藝理論》 第2版 增補版 華東師范大學出版社2007年7月第4次
⑥弗萊:《批評的解剖》普林斯頓1957年版,轉引自朱立元主編:《當代西方文藝理論》 第2版 增補版
在基坑土方開挖前和開挖過程中,必須采取相應措施做好降水和排水工作,以降低地下水位。降低地下水位的方法主要有集水坑降水法,井點降水法,本論文根據實際特點將對兩種降水方法分別進行闡述。
1 集水坑降水法
1.1 設置集水坑
集水坑降水法是在基坑開挖過程中,在基坑底設置集水坑,并沿坑底的周圍或中央開挖排水溝,使水流入集水坑中,然后用水泵抽水。抽出的水應及時引開,防止倒流。東京商廈位于遼陽太子河畔,在實際施工過程中,基礎設計標高位于太子河水位線一下,因此要設置集水坑,施工單位根據現場實際情況,同時依據水文勘探隊出具的地下水位圖紙以及抽取地下水水泵的能力,做出每隔35米設置一個集水坑的施工方案。集水坑的直徑或寬度設置為0.7m,深度隨著挖土的加深而加深,要保持低于挖土面0.8m,井壁用竹板、木方等簡易加固。當基坑挖至設計標高后,井底必須保持低于基坑1.5m,并鋪設碎石濾水層,以免在抽水時間較長時將泥砂抽出,同時防止井底的土被攪動。在實際施工時,施工單位也同時保持著現場邊坡的穩定性,以免邊坡出現塌方的情況,施工單位在實際操作時還發現,邊坡坡面上會有局部滲出的地下水,此時應在滲水處設置過濾層,防止土粒流失,并設置排水溝,將水引出坡面。
1.2 離心泵的選擇
本工程選用ISG系列單級單吸立式離心泵,泵為立式結構,進出口口徑相同,且位于同一中心線上,并像閥門一樣安裝在管路之中,本工程選擇離心泵主要的依據是需要的流量與揚程。對基坑排水來說,ISG離心泵的流量大于基坑的涌水量,因此選用吸水口徑為3英寸的離心泵。離心泵的揚程在滿足揚程的前提下,主要是考慮吸水揚程是否能滿足降水深度要求,本工程選用的ISG離心泵的抽水能力大,適用于地下水量較大的基坑。本工程在安裝離心泵時,要特別注意保證吸水管接頭不漏氣及吸水口至少應在水面以下0.5m,以免吸入空氣,影響水泵正常運行。使用離心泵時,要先向泵體與吸水管內灌滿水,排除空氣,然后開泵抽水。為了防止所灌的水漏掉,在底閥內裝有單向閥門。離心泵在使用中要防止漏氣與臟物堵塞等。集水坑降水法由于設備簡單和排水方便,采用較為普遍,宜用于粗粒土層和滲水量小的安康商廈工程。
2 井點降水法
井點降水法就是在基坑開挖前設一定數量的濾水管,利用抽水設備從中抽水,使地下水位降到坑底以下,在基坑開挖過程中仍不斷抽水,使所挖的土始終保持干燥狀態,從根本上防止流砂發生。通過井點降水,土內水分排除,可改變邊坡坡度,減少挖土量。此外,還可以防止基底隆起和加速地基固結,有利于提高工程質量。采用噴射井點降水法,以降低地下水位。噴射井點降水就是在井點管內部裝設特制的噴射器,用高壓水泵或空氣壓縮機通過井點管中的內管噴射器輸入高壓水,形成水氣射流,將地下水經井點外管與內管的間隙抽出排走。這種方法設備較簡單,排水深度大,噴射井點的設備則主要由噴射井管、高壓水泵和管路系統組成。噴射井管由內管和外管組成,在內管下端裝有升水裝置―噴射揚水器與濾管相連。同時在高壓水泵作用下,具有一定壓力水頭(0.85mpa)的高壓水經進水總管進入井管的外管與內管之間的環形空間,并經揚水器的側孔流向噴嘴,由于噴嘴截面突然縮小,流速急劇增加,壓力水由噴嘴以很高流速噴入混合室 ,并將噴嘴口周圍空氣吸入,被急速水流帶走,因而該室壓力下降而造成一定真空度。
3 輕型井點降水法
3.1 施工方法
錦州龍溪灣海奧家園小區采用輕型井點降水法進行施工,本工程由于基坑寬度大于6m并且土質不良,故采用雙排井點。井點管之間距離根據設計院給定數據計算,布距為1.2m一根。在靠近河流的12號樓,井點加密布置,布距為0.5m一根。本工程的管路系統包括濾管、井點管、彎聯管及總管等。濾管是井點設備的一個重要部分。濾管的直徑為40 mm,長度為1.2m,管壁上鉆有直徑為15 mm的按梅花狀排列的濾孔,濾孔面積設置為濾管表面積的23%。濾管外包兩層濾網,內層細濾網采用每厘米30 -- 40眼的銅絲布或尼龍絲布,外層粗濾網采用每厘米5-10眼的塑料紗布。這樣做是為使水流暢通,避免濾孔淤塞影響水流進入濾管,在管壁與濾網間用小塑料管(或鐵絲)繞成螺旋形將二者隔開。濾網的外面用帶孔的薄鐵管或粗鐵絲網保護。濾管的上端與井點管連接,下端為一鑄鐵頭。井點管宜采用直徑為40mm的鋼管,其長度為6m,可整根或分節組成。井點管的上端用彎聯管與總管相連。彎聯管宜用透明塑料管(能隨時看到井點管的工作情況)或橡膠軟管。總管宜采用直徑為50mm的鋼管,每節長度為4 m,其上每隔0.8 m或1.2 m設計有一個與井點管連接的短接頭。
3.2 實際案例
本工程以11號樓為例進行計算,11號樓基礎標高為-4.5m,電梯井部分深達-5.3m,天然地面標高為-0.4m,根據地質勘探資料顯示,標高在-1.4m以上為亞粘土,再往下為粉砂土,地下水位在-1.8m處,土的滲透系數為5m/d.,基坑邊坡采用1:0.5,為施工方便,基底開挖平面尺寸比設計平面尺寸每邊放出0.5m。井點管的直徑選用50mm,布置時距坑壁取1.0m,其所需的最小埋置深度為:(1.5-0.4)m+0.5m+17.4m*0.1= 6.34m,由于考慮輕型井點降水深度一般以6m為宜,同時現有井點管標準長度為6m,因此將總管埋設在地面下0.6m處,即先挖0.6m深的溝槽,然后在槽底鋪設總管。此時井點管所需的長度:6.34m-0.6m+0.2m= 5.94m,電梯井處的基坑深度比其他部分要深0.8m,所以該處井點長度改為7m。總管的直徑選用127mm,長度根據現場實際情況計算得出:228m。
3.2.1 涌水量的計算
含水層的有效深度選擇區間為4.94/(4.94+0.1)=0.83
所以含水層的有效深度H=1.85(4.94+ 0.1)=10.99m
基坑中心降水深度s=(4.5-1.8+0.5)= 3.2m
抽水影響半徑R=1.95*3.2*2^(10.99*5) =46.25m
井點的假想半徑x=^34.8*48.4/3.1416= 23m
涌水量Q=1.3665*5(2*10.99-3.2)*3.2/(lg46.25-lg23)=1353m3/d
按照總管周長比例計算,整個基坑總涌水量為1353*228.4/2(34.8+48.4)=1857 m3/d
3.2.2 井點管數量與間距計算
單根井點管出水量q=65*3.1416*0.05*1 *3^5=17.4 m3/d
井點管數量N=1.1*1353/17.4=86根
井點管間距D=2(34.8+48.4)/86=1.93 m,實際取2.0m,因此基坑井點管數量為173根
3.2.3 抽水設備選用
本工程選用GT2.0吸水泵,揚程為7m
4 總結
綜上所述,通過以上的降水方法,在整個基坑工程施工過程及后期的觀測中,未發現因井點降水引起鄰近的建筑物出現沉降過大的現象,同時有效防止建筑物因地下水處理不當引起的失穩現象,可以說這三種井點降水方法完全達到了預期的施工目標。
參考文獻
[1]張學真,地下水人工補給研究現狀與前瞻[J],地下水,2005年01期
[2]楊素珍,劉愛娟,劉太平;深基坑開挖中人工回灌井的應用研究[J],山西建筑,2005年20期
但這些工程能稱得上“第一”的不多,而在這些“第一”中為我們印象深刻的更少。漢武帝劉徹是一位很有抱負和作為的君主,在他當政期間,興修了一系列的水利工程,提高了糧食產量,并且形成了一個史無前例的興建水利的,在短短的幾十年中,穿鑿了龍首渠、六輔渠、白渠、成國渠等大批農田水利工程。當時開鑿的眾多水利建筑中,以龍首渠為早,它也是我國第一座地下水渠。
龍首渠是一引洛渠道,在開發洛河水利的歷史上是首創工程,建于漢武帝時期,它是今洛惠渠的前身。由于鑿渠時挖出許多骨骼化石,被當做“龍骨”,所以稱為龍首渠。不過我們振奮的不是它的歷史悠久,而是勞動人民所發明的治水技術。
漢武帝“揮師”修渠
西漢定都長安,關中是京師官吏、軍隊、百姓等以糧食為主的生活必需品的主要供給地。西漢重視開拓西北邊疆,關中又是拓邊的基地,肩負著提供軍糧的重任。“關中之地于天下三分之一,而人眾不過什三,然量其富,什居其六”。史學家司馬遷如此評價當時關中在中國的經濟中比重。
對于具有雄才大略的漢武帝來說,他清楚地認識到關中經濟的高度發展與農田水利建設的直接關系。為了提高糧食產量他特別注重水利灌溉,他在位時修建了許多的渠道,以擴大水澆地面積,增加當地的糧食產量。其中,公元前129年,為了轉輸由關東西運的漕糧,在著名水工徐伯的帶領下,征發幾萬名民工開鑿了與渭河平行的漕渠,長達一百公里,不僅節約了運輸時間,而且使附近的萬畝農地受益。
與此同時也展開了龍首渠的建設。大約在漢武帝元朔到元狩年間,有一個叫莊熊羆的人,因避漢明帝劉莊的名諱,故改莊為嚴,又省去“羆”字,改名叫做“嚴熊”。他向皇帝上書,反映臨晉(今大荔一帶)人民的要求。他說臨晉的百姓愿意開挖一條引洛水的渠道,以灌溉重泉(今蒲城縣東南)以東的土地。如果渠道修成了,就可以使一萬多頃的鹽堿地得以灌溉,收到畝產十石的效益。聰明的漢武帝自然領會到它的重要性,當即采納了這一意見,發號讓一萬多士卒來承擔修建任務。
奇思妙想的“井渠法”
引洛水灌溉臨晉平原,就必須在臨晉上游的征縣(今澄城縣)境內開渠。可是在臨晉與征縣間卻橫亙著一座東西狹長的商顏山(即今鐵鐮山)。渠道穿越商顏山,給施工帶來了新的困難。
最初渠道穿山曾采用明挖的辦法,但由于山高四十余丈,均為黃土覆蓋,洛水堤岸常常崩壞,渠開不成,水工們在徐伯等人的鼓舞下,發明了“井渠法”。辦法就是在地下開水渠,鑿井深數丈,使井與井之間互相串連,成為一個連環水系,使水勢互相貫通。《史記?河渠書》記載當時井渠施工法的技術要領是:“鑿井,深者四十余丈。往往為井,井下相通行水,水頹以絕商顏,東至山嶺十余里間。”開創了后代隧洞豎井施工法的先河。
在今天洛惠渠擴建施工時,曾發現在總干渠五號洞附近有許多交叉放置的漢柏,大約是當年施工的遺存。渠道要穿越十余里的商顏山,如果只從兩端相向開挖,施工面較少、洞內通風、照明也有困難。若在渠線中途多打幾個豎井,這樣既可增加施工工作面,加快施工進度,同時又能改善洞內通風和采光的條件。
井渠法無疑是隧洞施工方法的一個新創。同時,龍首渠的施工還表現了測量技術的高水平,它在兩端不通視的情況下,準確地確定渠線方位和豎井位置,這也是難能可貴的。
失落的水渠
經十余年的施工,龍首渠建成。龍首渠的建成,使4萬余公頃的鹽堿地得到灌溉,并使其變成“畝產十石”的上等田,產量增加了10倍多。這段穿過商顏山的地下渠道長達5公里多,是中國歷史上的第一條地下渠,在世界水利史上也是一個偉大的創造。不幸的是渠道挖通后,由于解決不了塌方問題,終致失敗。失敗的原因可能是由于當時井渠未加襯砌,井渠通水后,黃土遇水坍塌。
之后的唐代,著名水利家姜師度重新興建灌溉工程,“于朝邑、河西二縣界,就古通靈陂,擇地引洛水及堰黃河灌之,以種稻田,凡兩千余頃,內置屯十余所,收獲萬計。”姜師度不僅引洛,而且引黃河水灌溉,效益更加顯著,此后引洛灌溉相沿不斷。
中圖分類號:X799 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)02(b)-0088-02
Screening Research of Secondary Biological Treatment Technology Inthe Underground Sewage Ttreatment Plant
Lv Meng
(Changfeng County Environmental Monitoring Station in Anhui, Hefei Anhui, 230000, China)
Abstract: According to assured the water quality condition and water quality requirements in the project, sewage secondary biological treatment process used biological denitrification and phosphorus removal processappropriately. Based on the characteristics of three types of biological process, including activated sludge process, biofilm process and membrane bioreactor, on the premise of meet the requirements of the underground type, combined with the process energy consumption, operation cost, operation management, etc., choosed the feasible and economic and reasonable biological treatment process. This ensured optimum process scheme is to implement in the entire sewage treatment plant.
Key Words: Secondary biological treatment; Activated sludge; Biofilm; Membrane bioreactor
外的地下空間發展已經歷很長時間,地下污水處理系統和排水取得了較大發展[1]。我國大陸地區目前擁有的地下污水處理廠絕大部分規模較小,大規模的污水處理廠仍以地上式為主,但地下污水處理廠的建設符合我國的國情,適合向地下空間拓展的發展方向。該文介紹的污水處理廠為地下水處理設計,通過比較流行的二級污水處理工藝,選擇出適合的污水處理工藝,用較少投資,有利于污水處理廠的管理、運行、維護,使出水水質符合標準。
1 污水二級生物處理工藝的選擇
根據工程確定的進、出水水質和要求,二級污水處理工藝宜采用生物脫氮除磷處理工藝。根據構建物的組成方式、運行操作方式及運行性能的不同,分為活性污泥、生物膜和膜生物反應器3大類。
活性污泥處理工藝主要有3個類型:(1)氧化溝;(2)A/A/O厭氧/缺氧/好氧活性污泥法;(3)序批式反應器(SBR)。生物膜法工藝主要是曝氣生物濾池工藝(BAF)和移動床生物膜(MBBR)工藝。下面分別介紹以上污水處理工藝的特點,并進行比較。
2 生物脫氮除磷工藝介紹
2.1 活性污泥處理系列工藝
(1)氧化溝。
氧化溝處理工藝是利用一種封閉的溝渠,使混合的活性污泥和污水在其中不斷地流動和循環。經過長期應用,該工藝已在曝氣池的結構、裝置、適用范圍、運行方式、處理規模等方面取得了較大發展。目前在國內外應用較多的氧化溝有:卡魯塞爾氧化溝和奧貝爾氧化溝[2]。
(2)A/A/O工藝系列。
傳統意義上的A/A/O工藝是厭氧/缺氧/好氧活性污泥法,通過厭氧-好氧、缺氧-好氧環境的交替變化來完成除磷脫氮的效果。該工藝主要是利用厭氧池除磷,缺氧池脫氮。
該工藝的特點各處理單元界線清晰、功能明確,只要碳源充足,就可達到較好的除磷脫氮效果。
為克服傳統A/A/O方法存在的上述缺點,演化出多種改良處理A/A/O工藝,例如A-A/A/O工藝、多點進水倒置A/A/O工藝、UCT工藝、MUCT工藝等[3],在這里就不一一贅述了。
(3)SBR工藝系列。
SBR也屬于活性污泥法的一類,但在運行操作方式上有較大差異。它的整個過程的操作單元都是間歇式。SBR工藝最大的特點是處理構筑物少,節約構筑物面積和連接的管道,對水質、水量的變化具有很強大的適應性。該工藝缺點是操作方式頻繁變化,不能單純采用人工管理,因此對管理人員技術水平、設備的儀表的要求比較高,而且空間利用率不高。因而,對于大規模污水處理廠很少采用該工藝[4]。
2.2 生物膜工藝
(1)曝氣生物濾池(BAF)工藝。
BAF是一種新型的污水處理技術,在污水處理領域被廣泛重視[5]。該工藝按照不同的使用濾料,有2種主要形式:濾料密度小于水的BIOSTYR與濾料密度大于水的BIOFOR,分別由威利雅和得力滿公司研發推廣使用[6]。
BAF工藝是利用微生物溶解各種有機污染物,使污廢水得到處理。其主要優點是占地面積小、出水水質好、氧利用效率高、抗沖擊負荷能力強等;缺點是自動化程度高、管理難度大、生物除磷的效果差,且由于需要外加碳源,因此運行成本較高,以及土建施工的要求較高,工序復雜。
(2)活性污泥-生物膜復合工藝(HYBAS)。
復合式工藝是一種生物膜與活性污泥的復合(集成) 工藝[7]。在國外,復合式生物處理系統已研究多年了,該工藝是將活性污泥與生物膜工藝有機結合在一起,它兼有A2/O活性污泥工藝和流動床生物膜(MBBR)工藝兩者的優點,將兩者有機結合在同一工藝池中,具有污泥齡長、池容小、占地省、出水水質好和運行穩定的特點。
2.3 膜-生物反應器(MBR)工藝
膜-生物反應器[8](MBR)是利用膜分離代替泥水重力沉降分離過程,其主要特點是出水水質好、占地面積小、抗沖擊能力強、運行穩定、便于自動化控制。
3 污水二級生物處理工藝比較
綜上所述,從案例和處理效果上看,上述的污水處理工藝均能滿足要求,但在投資、運行成本、占地、運行管理等方面存在一定的差異。各處理工藝系列的特點比較見表1。
4 結語
綜合考慮該工程處理規模、設計進出水水質、投資成本和操作管理難度等多方面因素,結合該項目地下式布置的布置方式,將選擇應用較為廣泛、出水水質穩定、運行成本較低但占地相對較大的A/A/O工藝系列和出水水質好、占地小、便于構筑物集成布置但運行成本較高的MBR工藝作為該工程二級生物處理的比選方案。
參考文獻
[1] 包太,朱可善,劉新榮.國內外城市地下污水處理廠概況淺析[J].地下空間,2003,23(3):335-339.
[2] 于靜潔,鄧宏,鄭淑平,等.氧化溝工藝應用研究進展[J].工業水處理,2013,33(6):1-5.
[3] 吳若愚,李勇,陳宇,等.改進A2/O工藝的研究現狀與進展[J].環境科技,2009,22(2):86-89.
[4] 趙耘摯,劉振鴻.SBR工藝脫氮除磷研究進展[J].中國給水排水,2000,19(3):33-36.
[5] 崔福義,張兵,唐利.曝氣生物濾池技術研究與應用進展[J].環境污染治理技術與設備,2005,6(10):1-8.