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外磁场对定向凝固枝晶组织形貌的影响_工学论文 第一篇
摘 要：合金在外加稳恒横向磁场下的水平定向凝固过程中，改变外加磁场强度和固液界面
移动速度可以影响合金凝固后枝晶一次臂间距变化，发现一次臂间距随外加磁场增大而呈现 震荡波动增大现象，这种起伏波动是热电磁流体动力学效应与电磁制动效应共同作用的结果。
关键词：热电磁流体动力学效应；水平定向凝固；稳恒横向强磁场；一次臂间距
Abstract
Al-4.0%Cu、Al-11%Si alloy is solidified under transverse static magnetic field at horizonatl directional
solidify device. The measured prime dendritic spacing, increasingly, oscilate with magnetic field intensity and dragging speed of solid-melt interface. The oscilation is caused by TEMHD and MHD.
Keywords: thermoelectric magnetohydrodynamic effect;
1. 引言
随着电磁冶金技术、磁流体动力学理论的不断发展，利用外加磁场控制金属凝固过程中 的热量、质量、动量传输及液态金属成型过程得到人们的广泛重视。对于多相合金，温度梯度、热电能差及热电效应将对金属凝固过程产生多方面影响。对于任意合金凝固过程，只要 存在不同温度梯度和不同相之间的热电能差，Seebeck 效应就将发挥作用进而产生电动力 emf，emf = - Sth×Gradient(T) ，其中，Sth 为热电能，表明材料热电能力的大小，同种材料 固相的热电能大于液相；合金中导电能力大的成分含量越多的相，热电能越大。该电动力（即电场）推动电荷运动形成热电流 Jth，Jth/σ=-Sth×Gradient(T)。当把外加磁场施加到合金凝固体系中时，外加磁场与速度场、热电流场复合将对糊状区枝晶网络及固液界面前沿产生复杂 的作用和影响。一方面，外磁场与热电流复合产生推动溶质运动的热电磁流体动力学效应
（TEHHD）[2]，形成热电磁流体速度场（Jth×B）；另一方面，外加磁场与仅由温度梯度形成 的液相对流速度场及新形成的热电磁流体速度场复合作用，产生抑止流体运动的磁制动效应
（MHD）[3]，制动力大小分别与 V×B 和 Jth×B×B 的大小相对应，第 1 项与 B 成正比，第 2
项与 B2 成正比。那么在某一特定凝固条件下 TEHHD 与 MHD 哪一个发挥主要作用及其发 挥主要作用的控制条件的确定，将成为实际利用外磁场控制金属凝固过程首要解决的问题。
同时，TEHHD 与 MHD 的交互作用否存在相对稳定阶段以便于人为控制结晶组织形貌，也
需要我们对其进行研究和验证。
2. 实验方法
将 Al-4.0%Cu、Al-11%Si 合金加工成 φ14×140 mm 的试样，每次取用 1 个装在 φ16（内 径）×150 mm 石英坩埚内，两侧用石墨短棒封堵。安装坩埚到如下图 1 所式的水平定向凝固装置上。开启加热系统使试样充分熔融后，启动调速装置牵引整套定向凝固系统水平右移，使试样在固定不动的情况下由左到右依次进入冷却系统经历降温冷却过。在此过程的同时，施加横向稳恒磁场。这样，通过控制水平牵引速度、外加磁场强度参数，多组不同速
图 1 水平定向凝固装置结构示意图
度、磁场条件的试样被制备出来。经过对试样的金相测量，绘制得出一次臂间距随
外磁场强度、水平牵引速度的关系图，用以探索热电磁流体动力学效应在合金定向凝固 过程的作用及影响。
3. 实验结果
通过对 Al-4.0%Cu 合金定向凝固条件下的实验，测得其一次枝晶臂间距随外加磁场强度变 化的数据并绘制出相应变化曲线如下图 2 所示。
图 2 一次臂间距与励磁电流的关系
在牵引速度较小的 25?m/s 时，一次臂间距随外磁场的增大先增大后减小，在励磁电流
为 50A 时出现最大值，随后不断减小甚至出现小于未加磁场时的情况。随着牵引速度的增 大，参看 40、50、70、100?m/s 曲线，一次臂间距呈现出震荡增大现象，总体上看一次臂间 距随外磁场增大而不断增大，但增大过 程是反复波动的，每次出现极大值后必然仅随出现
一个极小值。
对于 Al-11%Si 合金，参见右图 3，在牵引速 度较小的 20?m/s 时，一次臂间距随外加磁 场增大呈现波动反复现象，在经历了最初一段相对稳定阶段后一次臂间距开始增大，在 出现极大值后立即减小出现略小于最初稳 定阶段的极小值。其后，极大值与极小值交 替震荡出现。在牵引速度 30?m/s 时，一次 臂间距在出现最初的稳定段后立即减小出 现最小值，之后不断增大，值得注意的是， 增大速度是渐缓的。随着牵引速度的进一步增大，参看 v50?m/s 和 v70?m/s 两条曲线， 一次臂间距随着外磁场的增大出现先增大
图 3 一次臂间距与励磁电流的关系
出现最大值然后不断减小。特别是 v70?m/s 曲线在最小值出现后立即出现反弹增大现象。
各组 Al-4.0%Cu 合金纵剖金相照片（×100）见表 1。
梯度功能材料的研究进展_工学论文 第二篇
摘 要:本文介绍了梯度功能材料(functionally graded materials简写为FGM)的基本概念、分类、性质和制备方法的基本原理, 综述了国内外FGM的研究和应用现状, 提出了FGM在应用方面尚需解决的一些问题，并展望了梯度功能材料的发展前景与方向。
关键词:梯度功能材料,复合材料,研究进展
Abstract :This paper introduces the concept ，types，capability，preparation methods of functionally graded materials. Based upon ysis of the present application situations and prospect of this kind of materials some problems existed are presented. The current status of the research of FGM are discussed and an anticipation of its future development is also present.
Key words :FGM；composite；the Advance
0 引言
信息、能源、材料是现代科学技术和社会发展的三大支柱。现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。对材料,特别是对高性能材料的认识水平、掌握和应用能力,直接体现国家的科学技术水平和经济实力,也是一个国家综合国力和社会文明进步速度的标志。因此,新材料的开发与研究是材料科学发展的先导,是21世纪高科技领域的基石。
近年来,材料科学获得了突飞猛进的发展[1]。究其原因,一方面是各个学科的交叉渗透引入了新理论、新方法及新的实验技术;另一方面是实际应用的迫切需要对材料提出了新的要求。而FGM即是为解决实际生产应用问题而产生的一种新型复合材料，这种材料对新一代航天飞行器突破“小型化”，“轻质化”，“高性能化”和“多功能化”具有举足轻重的作用[2]，并且它也可广泛用于其它领域，所以它是近年来在材料科学中涌现出的研究热点之一。
1 FGM概念的提出
当代航天飞机等高新技术的发展，对材料性能的要求越来越苛刻。例如：当航天飞机往返大气层，飞行速度超过25个马赫数，其表面温度高达2000℃。而其燃烧室内燃烧气体温度可超过2000℃，燃烧室的热流量大于5MW/m2, 其空气入口的前端热通量达5MW/m2.对于如此大的热量必须采取冷却措施，一般将用作燃料的液氢作为强制冷却的冷却剂，此时燃烧室内外要承受高达 1000K以上的温差,传统的单相均匀材料已无能为力[1]。若采用多相复合材料,如金属基陶瓷涂层材料,由于各相的热胀系数和热应力的差别较大,很容易在相界处出现涂层剥落[3]或龟裂[1]现象，其关键在于基底和涂层间存在有一个物理性能突变的界面。为解决此类极端条件下常规耐热材料的不足，日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以连续变化的组分梯度来代替突变界面,消除物理性能的突变,使热应力降至最小[3]。
随着研究的不断深入，梯度功能材料的概念也得到了发展。目前梯度功能材料(FGM)是指以计算机辅助材料设计为基础，采用先进复合技术，使构成材料的要素（组成、结构）沿厚度方向有一侧向另一侧成连续变化，从而使材料的性质和功能呈梯度变化的新型材料[4]。
2 FGM的特性和分类
2.1 FGM的特殊性能
由于FGM的材料组分是在一定的空间方向上连续变化的特点如图2,因此它能有效地克服传统复合材料的不足[5]。正如Erdogan在其论文[6]中指出的与传统复合材料相比FGM有如下优势:
1)将FGM用作界面层来连接不相容的两种材料,可以大大地提高粘结强度;
2)将FGM用作涂层和界面层可以减小残余应力和热应力;
3)将FGM用作涂层和界面层可以消除连接材料中界面交叉点以及应力自由端点的应力奇异性;
4)用FGM代替传统的均匀材料涂层,既可以增强连接强度也可以减小裂纹驱动力。
2.2 FGM的分类
根据不同的分类标准FGM有多种分类方式。根据材料的组合方式，FGM分为金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多种组合方式的材料[1]；根据其组成变化 FGM分为梯度功能整体型（组成从一侧到另一侧呈梯度渐变的结构材料），梯度功能涂敷型（在基体材料上形成组成渐变的涂层），梯度功能连接型（连接两个基体间的界面层呈梯度变化）[1]；根据不同的梯度性质变化分为密度FGM，成分FGM，光学FGM，精细FGM等[4]；根据不同的应用领域有可分为耐热 FGM，生物、化学工程FGM，电子工程FGM等[7]。
3 FGM的应用
FGM最初是从航天领域发展起来的。随着FGM 研究的不断深入,人们发现利用组分、结构、性能梯度的变化,可制备出具有声、光、电、磁等特性的FGM,并可望应用于许多领域。
功 能
应 用 领 域? 材 料 组 合
缓和热应
力功能及
结合功能
航天飞机的超耐热材料
陶瓷引擎
耐磨耗损性机械部件
耐热性机械部件
耐蚀性机械部件
加工工具
运动用具:建材? 陶瓷 金属
陶瓷 金属
塑料 金属
异种金属
异种陶瓷
金刚石 金属
碳纤维 金属 塑料
核功能
原子炉构造材料
核融合炉内壁材料
放射性遮避材料 轻元素 高强度材料
耐热材料 遮避材料
耐热材料 遮避材料
生物相溶性
及医学功能
人工牙齿牙根
人工骨
人工关节
人工内脏器官:人工血管
补助感觉器官
生命科学 磷灰石 氧化铝
磷灰石 金属
磷灰石 塑料
异种塑料
硅芯片 塑料
电磁功能
电磁功能 陶瓷过滤器
超声波振动子
IC
磁盘
磁头
电磁铁
长寿命加热器
超导材料
电磁屏避材料
高密度封装基板 压电陶瓷 塑料
压电陶瓷 塑料
硅 化合物半导体
多层磁性薄膜
金属 铁磁体
金属 铁磁体
金属 陶瓷
金属 超导陶瓷
塑料 导电性材料
陶瓷 陶瓷
光学功能 防反射膜
光纤;透镜;波选择器
多色发光元件
玻璃激光 透明材料 玻璃
折射率不同的材料
不同的化合物半导体
稀土类元素 玻璃
能源转化功能
MHD 发电
电极;池内壁
热电变换发电
燃料电池
地热发电
太阳电池 陶瓷 高熔点金属
金属 陶瓷
金属 硅化物
陶瓷 固体电解质
金属 陶瓷
电池硅、锗及其化合物
4 FGM的研究
FGM研究内容包括材料设计、材料制备和材料性能评价。
4. 1 FGM设计
FGM设计是一个逆向设计过程[7]。
首先确定材料的最终结构和应用条件,然后从FGM设计数据库中选择满足使用条件的材料组合、过渡组份的性能及微观结构,以及制备和评价方法,最后基于上述结构和材料组合选择,根据假定的组成成份分布函数,计算出体系的温度分布和热应力分布。如果调整假定的组成成份分布函数,就有可能计算出FGM体系中最佳的温度分布和热应力分布,此时的组成分布函数即最佳设计参数。
FGM设计主要构成要素有三:
1)确定结构形状,热—力学边界条件和成分分布函数;
2)确定各种物性数据和复合材料热物性参数模型;
3)采用适当的数学—力学计算方法,包括有限元方法计算FGM的应力分布,采用通用的和自行开发的软件进行计算机辅助设计。
FGM设计的特点是与材料的制备工艺紧密结合,借助于计算机辅助设计系统,得出最优的设计方案。
4. 2 FGM的制备
FGM 制备研究的主要目标是通过合适的手段,实现FGM组成成份、微观结构能够按设计分布,从而实现FGM的设计性能。可分为粉末致密法:如粉末冶金法(PM) ,自蔓延高温合成法(SHS) ;涂层法:如等离子喷涂法,激光熔覆法,电沉积法,气相沉积包含物理气相沉积(PVD) 和化学相沉积(CVD) ;形变与马氏体相变[10、14]。
4. 2. 1 粉末冶金法(PM)
PM法是先将原料粉末按设计的梯度成分成形,然后烧结。通过控制和调节原料粉末的粒度分布和烧结收缩的均匀性,可获得热应力缓和的FGM。粉末冶金法可靠性高,适用于制造形状比较简单的FGM部件,但工艺比较复杂,制备的FGM有一定的孔隙率,尺寸受模具限制[7]。常用的烧结法有常压烧结、热压烧结、热等静压烧结及反应烧结等。这种工艺比较适合制备大体积的材料。PM法具有设备简单、易于操作和成本低等优点,但要对保温温度、保温时间和冷却速度进行严格控制。国内外利用粉末冶金方法已制备出的FGM 有:MgC/ Ni 、ZrO2/ W、Al2O3/ ZrO2 [8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7] 。
4. 2. 2 自蔓延燃烧高温合成法(Self-propagating High-temperature Synthesis 简称SHS或Combustion Synthesis)
SHS 法是前苏联科学家Merzhanov 等在1967 年研究Ti和B的燃烧反应时,发现的一种合成材料的新技术。其原理是利用外部能量加热局部粉体引燃化学反应,此后化学反应在自身放热的支持下,自动持续地蔓延下去, 利用反应热将粉末烧结成材，最后合成新的化合物。其反应示意图如图6所示[16]：
SHS 法具有产物纯度高、效率高、成本低、工艺相对简单的特点。并且适合制造大尺寸和形状复杂的FGM。但SHS法仅适合存在高放热反应的材料体系,金属与陶瓷的发热量差异大,烧结程度不同,较难控制,因而影响材料的致密度,孔隙率较大,机械强度较低。目前利用SHS 法己制备出Al/ TiB2 , Cu/ TiB2 、Ni/ TiC[8] 、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。
4. 2. 3 喷涂法
喷涂法主要是指等离子体喷涂工艺,适用于形状复杂的材料和部件的制备。通常,将金属和陶瓷的原料粉末分别通过不同的管道输送到等离子喷枪内,并在熔化的状态下将它喷镀在基体的表面上形成梯度功能材料涂层。可以通过计算机程序控制粉料的输送速度和流量来得到设计所要求的梯度分布函数。这种工艺已经被广泛地用来制备耐热合金发动机叶片的热障涂层上,其成分是部分稳定氧化锆(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。
4. 2. 3. 1 等离子喷涂法(PS)
PS 法的原理是等离子气体被电子加热离解成电子和离子的平衡混合物,形成等离子体,其温度高达1 500 K,同时处于高度压缩状态,所具有的能量极大。等离子体通过喷嘴时急剧膨胀形成亚音速或超音速的等离子流,速度可高达1. 5 km/ s。原料粉末送至等离子射流中,粉末颗粒被加热熔化,有时还会与等离子体发生复杂的冶金化学反应,随后被雾化成细小的熔滴,喷射在基底上,快速冷却固结, 形成沉积层。喷涂过程中改变陶瓷与金属的送粉比例,调节等离子射流的温度及流速,即可调整成分与组织,获得梯度涂层[8、11]。该法的优点是可以方便的控制粉末成分的组成,沉积效率高,无需烧结,不受基体面积大小的限制,比较容易得到大面积的块材[10],但梯度涂层与基体间的结合强度不高,并存在涂层组织不均匀,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制备出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7] 、NiCrAl/MgO -ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料
4.2.3.2 激光熔覆法
激光熔覆法是将预先设计好组分配比的混合粉末A放置在基底B上,然后以高功率的激光入射至A并使之熔化,便会产生用B合金化的A薄涂层,并焊接到B基底表面上,形成第一包覆层。改变注入粉末的组成配比,在上述覆层熔覆的同时注入,在垂直覆层方向上形成组分的变化。重复以上过程,就可以获得任意多层的FGM。用 Ti-A1合金熔覆Ti用颗粒陶瓷增强剂熔覆金属获得了梯度多层结构。梯度的变化可以通过控制初始涂层A的数量和厚度,以及熔区的深度来获得,熔区的深度本身由激光的功率和移动速度来控制。该工艺可以显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热及电气特性和生物活性等性能,但由于激光温度过高,涂层表面有时会出现裂纹或孔洞,并且陶瓷颗粒与金属往往发生化学反应[10]。采用此法可制备Ti - Al 、WC -Ni 、Al - SiC 系梯度功能材料[7 ] 。
4.2.3.3 热喷射沉积[10]
与等离子喷涂有些相关的一种工艺是热喷涂。用这种工艺把先前熔化的金属射流雾化,并喷涂到基底上凝固,因此,建立起一层快速凝固的材料。通过将增强粒子注射到金属流束中,这种工艺已被推广到制造复合材料中。陶瓷增强颗粒,典型的如SiC或Al2O3,一般保持固态,混入金属液滴而被涂覆在基底,形成近致密的复合材料。在喷涂沉积过程中,通过连续地改变增强颗粒的馈送速率,热喷涂沉积已被推广产生梯度6061铝合金/SiC复合材料。可以使用热等静压工序以消除梯度复合材料中的孔隙。
4.2.3.4 电沉积法
电沉积法是一种低温下制备FGM的化学方法。该法利用电镀的原理,将所选材料的悬浮液置于两电极间的外场中,通过注入另一相的悬浮液使之混合,并通过控制镀液流速、电流密度或粒子浓度,在电场作用下电荷的悬浮颗粒在电极上沉积下来,最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基体材料可以是金属、塑料、陶瓷或玻璃,涂层的主要材料为TiO2-Ni, Cu-Ni ,SiC-Cu,Cu-Al2O3等。此法可以在固体基体材料的表面获得金属、合金或陶瓷的沉积层,以改变固体材料的表面特性,提高材料表面的耐磨损性、耐腐蚀性或使材料表面具有特殊的电磁功能、光学功能、热物理性能,该工艺由于对镀层材料的物理力学性能破坏小、设备简单、操作方便、成型压力和温度低,精度易控制,生产成本低廉等显著优点而备受材料研究者的关注。但该法只适合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]
4.2.3.5 气相沉积法
气相沉积是利用具有活性的气态物质在基体表面成膜的技术。通过控制弥散相浓度,在厚度方向上实现组分的梯度化,适合于制备薄膜型及平板型FGM[8]。该法可以制备大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制备出大厚度的梯度膜,与基体结合强度低、设备比较复杂。采用此法己制备出Si-C、Ti-C、 Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。气相沉积按机理的不同分为物理气相沉积(PVD) 和化学气相沉积(CVD) 两类。
化学气相沉积法(CVD)是将两相气相均质源输送到反应器中进行均匀混合,在热基板上发生化学反应并使反映产物沉积在基板上。通过控制反应气体的压力、组成及反应温度,精确地控制材料的组成、结构和形态,并能使其组成、结构和形态从一种组分到另一种组分连续变化, 可得到按设计要求的FGM。另外,该法无须烧结即可制备出致密而性能优异的FGM,因而受到人们的重视。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制备过程包括：气相反应物的形成；气相反应物传输到沉积区域；固体产物从气相中沉积与衬底[12]。
物理气相沉积法(PVD)是通过加热固相源物质,使其蒸发为气相,然后沉积于基材上,形成约100μm 厚度的致密薄膜。加热金属的方法有电阻加热、电子束轰击、离子溅射等。PVD 法的特点是沉积温度低,对基体热影响小,但沉积速度慢。日本科技厅金属材料研究所用该法制备出Ti/ TiN、Ti/ TiC、Cr/ CrN 系的FGM [7~8、10~11]
4. 2. 4 形变与马氏体相变[8]
通过伴随的应变变化,马氏体相变能在所选择的材料中提供一个附加的被称作“相变塑性”的变形机制。借助这种机制在恒温下形成的马氏体量随材料中的应力和变形量的增加而增加。因此,在合适的温度范围内,可以通过施加应变(或等价应力) 梯度,在这种材料中产生应力诱发马氏体体积分数梯度。这一方法在顺磁奥氏体18 -8 不锈钢(Fe -18% ,Cr -8 %Ni) 试样内部获得了铁磁马氏体α体积分数的连续变化。这种工艺虽然明显局限于一定的材料范围,但能提供一个简单的方法,可以一步生产含有饱和磁化强度连续变化的材料,这种材料对于位置测量装置的制造有潜在的应用前景。
4. 3 FGM的特性评价
功能梯度材料的特征评价是为了进一步优化成分设计,为成分设计数据库提供实验数据,目前已开发出局部热应力试验评价、热屏蔽性能评价和热性能测定、机械强度测定等四个方面。这些评价技术还停留在功能梯度材料物性值试验测定等基础性的工作上[7]。目前,对热压力缓和型的FGM主要就其隔热性能、热疲劳功能、耐热冲击特性、热压力缓和性能以及机械性能进行评价[8]。目前,日本、美国正致力于建立统一的标准特征评价体系[7~8]。
5 FGM的研究发展方向
5.1 存在的问题
作为一种新型功能材料,梯度功能材料范围广泛,性能特殊,用途各异。尚存在一些问题需要进一步的研究和解决,主要表现在以下一些方面[5、13]:
1）梯度材料设计的数据库（包括材料体系、物性参数、材料制备和性能评价等）还需要补充、2024、归纳、整理和完善；
2）尚需要进一步研究和探索统一的、准确的材料物理性质模型，揭示出梯度材料物理性能与成分分布，微观结构以及制备条件的定量关系，为准确、可靠地预测梯度材料物理性能奠定基础；
3）随着梯度材料除热应力缓和以外用途的日益增加，必须研究更多的物性模型和设计体系，为梯度材料在多方面研究和应用开辟道路；
4）尚需完善连续介质理论、量子（离散）理论、渗流理论及微观结构模型，并借助计算机模拟对材料性能进行理论预测，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。
5)已制备的梯度功能材料样品的体积小、结构简单,还不具有较多的实用价值;
6)成本高。
5.2 FGM制备技术总的研究趋势[13、15、19-20]
1）开发的低成本、自动化程度高、操作简便的制备技术；
2）开发大尺寸和复杂形状的FGM制备技术；
3）开发更精确控制梯度组成的制备技术（高性能材料复合技术）；
4）深入研究各种先进的制备工艺机理，特别是其中的光、电、磁特性。
5.3 对FGM的性能评价进行研究[2、13]
有必要从以下5个方面进行研究：
1）热稳定性，即在温度梯度下成分分布随 时间变化关系问题；
2）热绝缘性能；
3）热疲劳、热冲击和抗震性；
4）抗极端环境变化能力；
5）其他性能评价，如热电性能、压电性能、光学性能和磁学性能等
6 结束语
FGM 的出现标志着现代材料的设计思想进入了高性能新型材料的开发阶段[8]。FGM的研究和开发应用已成为当前材料科学的前沿课题。目前正在向多学科交叉,多产业结合,国际化合作的方向发展。
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试论U形渠道抛物线形量水堰推广应用研究_工学论文 第三篇
关键词U形渠道；抛物线形量水堰；东雷抽黄灌区；陕西渭南
东雷抽黄是以黄河为水源的大型高扬程多级电力提灌工程，灌溉面积5.074万hm2，有效灌溉面积4.27万hm2，灌区共有梯形干渠7条、U形支渠42条、U形斗渠389条、U形分引渠3 820条，正常年份平均斗口用水量7 000万m3。灌区已形成优质苹果基地2万hm2和小杂果基地6 666.67 hm2。灌溉事业的发展极大地改善了灌区农业生产和农村生活条件，推动了灌区产业结构的不断调整和区域社会经济的发展。
U形渠具有占地少、水力条件好、整体性能优良和方便管理等诸多优点，但没有与其完善配套的量水堰。该文对“U形渠道平底抛物线形无喉道量水堰”科研成果进行总结，提出了推广技术要点和改进点，以使该成果能在陕西省乃至全国得到更好地推广应用。
1灌区现状与存在的问题
20世纪70年代以来，我国广泛采用U形断面衬砌渠道，因其水力条件好、过流能力大、输沙能力强，抗冻抗折、防渗防淤、整体性能好、省工省料、占地少和管理方便等优点，特别适合在扬程高、抽水成本大的抽水灌区应用，其经济效益十分可观。但是没有与其完善配套的量水堰。随着U形渠道的广泛应用，其量水计量征费难的问题已成为灌区管理的难题，其原因主要有以下几点：①现有巴歇尔、无喉道等量水堰只适用于矩形和梯形渠道，如原状嫁接在U形渠道上时，由于上、下游水力条件的改变及过流段连接不善，而失去量水功能或量水误差较大；②以往采用流速仪和浮标测量水量的方法，因U形渠道部分过水面积难以计算准确，平均流速难以确定，操作不便；③这种渠堰不配，甚至有渠无堰的现象，使灌区由此浪费水量数百万立方米之多，损失在数百万元以上，使行水组织无法准确计量征费和计划配水。这也成为影响基层行水干部与灌区群众关系，造成个别行水干部“坑农”、 “亏农”等不廉政行为的重要因素和条件。
2对策研究
量水堰是不可代替的量水设施（如同水表、电表），U形支渠、斗渠、分引渠道量水堰是各管理总站、段斗、村组3级水管组织按计划调配水量、结算水帐、按量计费的依据处，是管理局对各管理总站、基层段斗行水组织年度供水目标任务、经济指标考核的量化口，也是各项灌溉系数的施测点。解决U形渠道量水难，订好供水单位与灌农买卖双方的“公平秤”尤为重要。对此，管理局抽调技术人员，设立专项资金，成立项目技术攻关组，先将巴歇尔堰、无喉道堰原状嫁接到U形渠道上，因水流条件的改变，未能形成量水曲线，未达到量水效果；后邀请科研院校专家教授来灌区实地调研，结合实际，应用高校科研技术成果，走出一条引进试验、创新成果、推广应用的道路。
3引进新型量水堰
“U形渠道平底抛物线形无喉道量水槽”（简称抛物线形量水堰）是西北农林科技大学研究的技术成果，在国家科技部、农业部、水利部联合召开的全国农业节水技术评估会上确定为农业节水大面积推广项目。在西农大教授指导下，在加西干五斗、东雷四支渠上各试验修建1座抛物线形量水堰。在试运行中，技术人员多次运用三角堰、流速仪和无喉道堰同时进行3个灌季的测试校验，其结果表明：该堰不仅适应多泥沙水流量水，且具有量水精度高、过流能力强、泥沙影响小、水头损失小、省工省料等优点，是多泥沙灌区U形渠道上理想的量水设施[2]。
经测校资料对比，抛物线形量水堰显现出以下优点：
（1）该堰结构简单，施工方便，省工省料，造价低廉，坚固耐用。在U形渠道上，不计上、下游30～50 m的“U”改“梯”费用，仅安装歇尔堰的费用包括：支渠2 864元，斗渠860元，分引渠360元；而安装抛物线形量水堰的费用包括：支渠392元，斗渠180元，分引渠130元。经比较发现，该堰可节省费用达83%。
（2）量水精度高。经过试验观测，该堰断面上宽下窄，水位对流量的变化反应比较灵敏，因此量水精度高。一般平均误差在3.2%以内（小于5%的灌溉量水误差要求），精确测量的最小流量为5 L/s，最大流量可测到1 500 L/s。
（3）壅水高度小，过流能力强。由于抛物线形断面与U形断面面积相同时，其水力半径大于U形断面，因而水流所受阻力小，壅水高度小，具有较强的过水能力。
（4）不致泥沙淤积。由于该堰是平底开敞式，在已成渠道上安装，不会引起渠道淤积。
（5）自由流态稳定，适应性强。这种量水堰在适用比降范围内均未发生过淹没出流现象。
（6）使用方便。在测流时只需读出上游水尺，即可由量水手册查得过堰流量。
（7）抛物线形断面与U形渠道断面相协调，U形渠道尺寸改变时，抛物线的形状口也随之变化，但流量公式及量水
精度不变。
因此，不论从水流运动规律，还是从建筑物的外观上看，这种量水堰与U形渠道协调良好，尤其是泥沙影响小，量水精度高，使用方便，不破坏原渠道，很适合在灌区U形渠道上广泛应用。
4抛物线形量水堰的推广方法
为了使项目推广工作顺利进行，根据灌区实际，在四大灌溉系统全面进行选点示范，并不断总结设计、制模、施工验收的经验，完善各项规章制度，采取了“引进、试验、示范、推广”四步走的技术路线和“五统一，四保证、三把关、三验收”的工作方法[3]。
“五统一”即统一测量渠道参数、统一设计、统一制做堰板、统一施工步骤及要求、统一验收标准。首先，由科室统一设计出抛物线形量水堰定型图和水位流量表计算程序，印发抛物线形量水堰施工与维护方法。其次，根据各管理总站按要求报来的U形渠道断面几何尺寸和比降使用情况等2024参数，计算出量水堰的设计技术参数及堰口抛物线方程。第三，由专人按照抛物线方程计算的数据，在五合板上点汇堰口抛物线，切割成施工堰板。第四，在实际修建中，严格按照设计施工图施工。最后由管理局、总站及管理处组织验收。另外，根据灌区渠道分散，且修建量水堰量大面广、战线长、要求严格的特点，从一开始就要求做好四保证，即组织保证、技术保证、质量保证、人员保证，“三把关”即把好渠道技术测量关、堰板放线关、施工质量关，“三验收”即技术员现场验收、总站按工序验收、管理局竣工验收。
5推广的技术要点及改进点
在引进推广原有技术成果的同时，针对灌区含沙量高、断面要素多变的问题，不断探索和研究，扩大了该量水堰的使用范围，编制了计算CV值及水深流量关系的计算机程序，总结出迭代法的待定系数，提高了运算速度，创造性地推广了这一技术。
技术要点：①严把渠道技术参数测量计算关。对每条渠道都要认真量测、精确绘图，计算出渠道的断面参数作为设计依据。②严把制模施工、验收关。制定出《U形渠道抛物线形量水堰安装与维护办法》，规范了各项技术要点和具体要求[4]。③严格测试校核。为了避免推广工作盲目追求数量、速度，要求每个堰必须经过1年测校合格后，方可使用，创造出“两步法”测量水深，达到不同施测者，水深都相同的效果。设计了《R=xxxU形渠底弓形面积查补表》，使面积计算误差减小到0.38%。
改进点：①设计了抛物线形量水堰各项技术参数，水位流量查对表；改进了计算流速系数CV迭代计算方法，使计算速度提高了4倍，取得关键性技术突破。②将该堰由斗渠应用推广到支渠，应用渠道断面半径由0.3 m扩大到0.6 m，流量由0.3 m3/s扩大到2.0 m3/s。③将该堰推广到已成缓比降多泥沙渠道，使比降达到1/2 500左右。
6结语
该技术成果在东雷灌区的应用推广，解决灌区U形渠道量水难和用水纠纷矛盾等问题，保证了灌区的水量调配、水帐结算、按量计费的准确、公平、合理，更进一步验证了抛物线形量水堰具有的优点。如果说U形渠道是最佳的过水断面形式，而抛物线形量水堰就是最优的量水形式。由于东雷灌区先试先行推广应用了该堰，为大面积推广应用总结出了经验，奠定了基础。随后，陕西省水利厅将抛物线形量水堰编入《灌区量水》，使灌区量水又增添了一种新型量水设施，陕西省质量技术监督局又将抛物线形量水堰发布为陕西省2024性地方标准，该标准的实施将会促进U形渠道量水技术的标准化、规范化。
7参考文献
[1] 朱风书，马孝义.U型渠道抛物线形移动式量水堰板研究[].农业工程学报，20xx，18（3）：36-40.
[2] 马孝义，朱晓群，王文娥，等.U形渠道抛物线形量水槽设计多媒体软件的研制[J].水土保持研究，20xx，9（2）：78-81.
[3] 吉庆丰，沈波，李国安.灌区量水设施研究开发进展[J].灌溉排水学报，20xx（4）：69-72.
[4] 谭培根.推广U型渠道平底抛物线无喉量水堰的技术要点[J].陕西水利，1999（B12）：19-20.
水利工程项目投标阶段的直接工程成本控制_工学论文 第四篇
摘要：了影响直接工程成本的各方面因素，提出了水利工程项目投标阶段进行直接成本控制的措施。
关键词：水利工程；投标阶段；直接工程成本；控制
承包商进行投标的一项重要工作，就是以业主招标文件中的合同条款、技术规范、设计图纸、工程性质与范围、工程量清单及其说明、计量与支付和投标须知等为基础，结合调研和现场考察获得的资料，并根据承包商企业自身的实际定额水平计算投标报价，投标报价的合适与否，不仅关系到投标的成败，更会对今后的整个经营活动产生深远的影响，投标报价的核心是直接工程成本。
一、直接工程成本组成
（一）人工费用。系指为实施工程项目所需使用的管理人员和生产人员的费用的总和，包括标准工资、施工津贴、副食品及粮油价格补贴、地区津贴、夜班津贴、节日加班津贴、工会经费、职工福利基金、劳动保险基金、待业保险基金、劳动保护费。影响人工费用的主要因素为：施工组织水平和地区差别。前者主要反映承包商的组织能力，因管理和生产人员数目、管理能力和机械化水平密切相关，且具有较大的可塑性。
（二）材料费用。系指为永久工程和临时工程所使用的工程材料总费用，包括材料市场价、材料包装费、材料运杂费、材料保险费、采购及保管费。在土建工程项目中，材料费用占有很大的比重。故对直接工程成本有较大影响，而且可塑性很小。
（三）机械费。系指用于工程施工并且属于承包商的各种机械的总费用，包括机械基本折旧费、大修理费、经常性燃料费、水费。机械费用是直接工程成本中伸缩度和影响程度最大的费用，是涉及经营方针和工程成本的重要因素。
二、影响直接工程成本的因素
对于物化成本（是指为本工程实施所购置的设备和所消耗的材料的总费用）而言，其价格构成要受市场价格条件的约束，我们把这种约束归结为市场因素。也就是说这方面的费用主要取决于市场价格条件。影响因素主要是选择好的供货商和好的采购时机。自身因素又可分为两类：一类是技术因素，另一类是经营因素；这两种因素对直接工程成本影响都很大。
（一）技术因素对直接成本的影响
工程实施的本身就是一项技术工作，因此在承包工程中应用以技术工作为基础；而承包商实现工程项目只是一种手段，通过实施工程项目获得利润才是承包商的最终目的。施工措施对直接成本的影响面很广，归纳起来有以下几方面：
1、施工方法的选择。这对于直接工程成本的影响最大，因为施工方法的选择是技术措施中最基本的选择，它制约于施工设备和人力的选择。施工方法的选择原则是：（1）应符合招标文件的具体要求；（2）应尽量选择企业自身有较大把握的施工方法；（3）根据工程情况和总体经营指导思想，选择机械化程度高、又能保证适用的施工设备；（4）密切注意投标项目所在地的工程地质、气候条件；（5）在进度上应尽量做到均衡、连续生产，降低高峰强度和减少高峰期的设备数目。
2、施工设备的选择。对于直接工程成本也有较大的影响；施工设备的选择与施工方法的选择密切相关。例如洞挖石方，选用多臂钻进行开挖，其优点是施工速度快，但机械费用大；如选用手风钻进行开挖，则速度慢但机械费用小。在进行施工组织设计时应权衡各种利弊，一切施工方案及方法的选择，应有利于提高效率和降低直接工程成本，以提高利润。如施工方法与施工设备选择不当，轻则将使直接工程成本在一定程度上失去控制，重则将导致工程项目亏损。
3、施工进度计划的安排。工程进度的实施对某些工程来说，将会对成本有较大的影响。因此，在安排施工进度计划时就尽量避免出现施工高峰，尽可能使施工强度平稳地进行，以减少机械设备的投入并提高机械设备的利用率。在施工时各个工序和各单项之间相互占工作面和相互干扰的情况是常见的，如果安排不当就会出现较大的施工强度。高峰过后出现机械设备忙闲不均的情况。为了合理地处理各工序的关系，在制定施工进度计划最好使用关键路线法。
4、使用定额水平的高低。这将直接影响到施工设备及人工的数量，从费用方面讲将会影响到直接工程成本的高低。在投标编制报价时，可以参照省、部及地方颁布的2024定额，但不可迷信（因为在该定额中，相应子目的编制是综合考虑了不同的工程性质、工程环境等因素所确定的综合定额水平）；针对某个工程项目来说，该定额中的2024子目有可能不适用。因此，必须根据现场的具体情况和机械设备的使用状况综合考虑，来确定适用于本投标项目的实际水平。
技术能力是承包商参与竞争的主要能力，必须先做好施工组织设计，才能开始计算直接工程成本；绝对不可以在没有施工组织设计或施工组织设计十分粗糙的情况下，简单地套用所颁布的定额来计算直接工程成本。
（二）经营因素对直接工程成本的影响
1、施工机械的品质选择。对于水利水电工程来说，机械费用一般只占工程成本的20%～35%左右。对于承包商来说，不是选用机械性能最好的设备，而是应选择性能创造最大利润的机械设备。选择施工机械型号的选用，应以追求利润最大化为目的。
2、施工机械折旧标准的选用。在现代施工中，工期呈短向发展趋势，因而施工机械化水平日益增高，机械费用（包括购置费）在直接工程成本中所占的比重越来越大；从而对直接工程成本影响较大。
三、结束语
在市场经济条件下，承包商一般只有通过投标竞争才能获得合同定单，而价格是参与竞争最主要的条件。因此，在计算直接工程成本时，不但要充分考虑企业自身的技术水平和经营管理能力，同时还要充分考虑其不利的一面。投标必须真实、准确地反映项目所需的直接工程成本，才能为投标的最终决策提供充分、有利的数据，工程中标后的实施过程中留下隐患，造成工期延误，工程亏损，使施工企业信誉受到影响。
论小型农村水利建设的新思路_工学论文 第五篇
关键词：小型农村水利；改革；思路
一、小型农村水利的特点与性质
（一）小型农村水利的特点
通常把灌溉面积１万亩、除涝面积３万亩、渠道流量１立方米每秒以下的工程界定为小型农村水利工程。小型农村水利工程种类和功能很多，大体可归纳为以下几类：小水库、塘坝、水池等蓄水设施，小型拦河闸坝、引水闸、截潜流等引水设施，渠道、管道、闸门等输水配水设施，渡槽、隧洞、倒虹吸、桥、涵等交叉建筑物，泵站、机井等提水设施，灌水沟、畦、喷灌、滴灌、闸管、“小白龙”等田间灌水设施，保护村镇、农田的小型圩堤、河道堤防等防洪设施，排水闸、排涝泵站、排水沟、地下暗管等排涝降渍设施，乡村自来水厂、水窖等生活供水设施。据不完全统计，全国约有２０００万处小型农村水利工程。
小型农村水利的特点：一是地位作用重要，需要高度重视。二是群众性强，需要广大农民参与。三是公益性较强，需要扶持。四是具有垄断性，需要加强宏观管理。农村水利设施多地处农田荒野，无人值守；风吹日晒雨淋，易老化损坏；土方工程多，维护工作量大。除生活供水工程外，多数工程季节性使用。农村水利的建设与管理需要在的规划与计划指导下有序进行。
（二）农村水利的性质
农村水利是农民抗御自然灾害，改善农业生产、农民生活、农村生态环境条件的基础设施，是促进农业增产、农民增收的物质保障条件。除农户自用的微型工程外，农村水利与农村道路、农村供电等同属农村公共工程，是农业和农村社会化服务体系的组成部分，具有较强的基础性、公益性。
农民是农村水利事业的主体。尊重农愿，依靠农民的力量，合作办水利，是发展农村水利事业的基本原则。农村水利的宗旨是服务。以兴利为主的工程，既要适应市场经济要求，有偿服务，核算成本，降低费用，促使工程良性运行，又要坚持不以营利为目的的宗旨。2024法律和政策对此有明确规定。
二、明晰所有权，组建用水合作组织
“谁受益，谁负担，谁投资，谁所有”是农村水利体制改革要遵守的重要原则之一。具体来说，不同类型工程，应实行不同管理体制。
（一）农户自用的微型工程，实行“自建、自有、自管、自用”体制
农户自用为主的微型蓄引提工程，可酌情在经费上给予补助。这类工程作为农民的家庭私有财产，发给产权证，受法律保护。
农户自有工程自己用不完的水，允许在农户之间，按平等协商、互利互惠、有偿服务的原则，调剂余缺，充分发挥工程和水资源最佳效益。
（二）较多农户受益的小型公共水利工程，推行多种形式的农民用水合作组织管理体制
受益农户较多，特别是跨村或跨乡的小型公共工程，应当按水系、渠系范围，组建用水户协会等多种形式的农村用水合作组织。这种体制有以下特点：首先，它不按乡、村行政区划组建，更符合水利建设和管理的特殊要求，可以避开乡、村借水费名义搭车收费或截留挪用等问题。第二，明确用水户是建设主体、投入主体、所有者主体、受益主体，形成了以用水合作组织为纽带的利益共同体。第三，机制灵活。合作办水利，就是要有钱的出钱，有力的出力，有设备的出设备，可以以物换工，以资换工，以工换工，以工换水，每个成员的权利、责任和应尽义务都严格按章程办事。第四，合作组织要按法律规定注册登记，成为有法人地位的服务实体，受法律保护，能承担民事责任。第五，合作组织有章程，选举负责人，在内部采用协商方法决定成员出工、出资分摊以及水费计收等大事。
（三）经营性的小型农村供水工程按“股份合作制”企业体制运作
以向乡村企业、果园、种植场、养殖场供水为主，兼有村民生活供水任务的农村供水工程，应参照“股份合作制”企业办法组建企业法人实体，实行企业内劳动者平等持股、合作经营，劳动者与所有者相结合，股本和劳动共同分红的办法。在这种管理体制下，产权清晰，所有者的权、责、利十分明确，有较强的内在经营活力。为了解决建设资金不足的问题，可以吸收有钱的“大户”投资入股，并给予合理投资回报。但要防止出现“水霸”垄断乡、村公共供水设施或利用公共水资源牟取暴利的情况。从扶持农村供水基础设施建设出发，地方也可酌情对工程建设给予补助，这部分资金形成的股权应为所有，通过持股参与监督企业经营管理。
三、形式灵活多样加强经营管理
明确了农村水利公共设施归用水户集体所有，作为“业主”的用水合作组织还必须采用灵活多样的形式，加强经营管理，落实工程维护管理和服务责任，千方百计发挥工程效益。
（一）用水合作组织自己直接经营管理
这种方式适用各类农村水利工程。应当成为当前和今后农村水利管理制度改革的主要方式加以提倡。目前全国近８０％的工程仍实行所谓的乡村“集体”管理，应当逐步规范为用水合作组织自主经营管理。
（二）用水合作组织聘用“能人”经营管理
用水合作组织内部找不到合适人选时，可以聘用外部的“能人”具体负责经营管理。被聘者为用水合作组织“打工”，领取报酬。用水合作组织对受聘者监督，促使其真正对工程的日常经营管理负起责任，搞好服务。
（三）承包
承包不改变工程所有权属。它通过合同契约，由工程的所有者把管理权委托给承包者，同时对双方权利、责任、义务给予明确，承包者比合作组织聘用的管理负责人有更大的自。承包者可以是合作组织内部成员，也可以是社会上的人，可以一个人，也可以是几个人组成的小组。
承包方法简便易行，较好地解决了工程维护管理差，管理责任不落实的问题，易被农民接受，已有多年实践经验，适用于各种类型的农村水利公共设施。目前全国约有１０％的工程采用这种形式，应当作为农村水利经营管理机制改革的主要方式之一加以提倡。
（四）租赁
严格地说，它与承包经营管理属于同一类型，因为工程所有权没有改变，只是所有权与经营管理权分离得更进一步，租赁者在经营管理上有更多的自。租赁者可以从直接或间接的经营利润中获取报酬，同时也承担更多的经济责任和风险。因此“租赁”主要适用于经营性较强，可以自主经营、自负盈亏的农村水利工程。
（五）“拍卖”经营管理权
“拍卖”农村水利设施经营管理权存在三种风险：一是购买者不能取得预想利润，甚至背上沉重的债务负担；二是购买者掠夺式地开发水资源（机井）或工程设施，工程损坏报废后，还得让广大群众收拾“烂摊子”，重新出资投劳；三是购买者改变工程用途，让防洪抗旱服从个人养殖，受害的也是广大用水户。这种方法主要适用于经营性较强的工程设施。在全国２０００万处工程中约有近３％采用“拍卖”方式。
四、履行职责，加强宏观调控
推动农村水利事业健康、蓬勃发展，要抓好三个关键：一是发挥农民群众主体作用，解决体制不顺的问题；二是灵活运用市场机制，加强经营管理，解决运行机制不活的问题；三是加强引导扶持，做好服务监督，提供必要的公共服务和公品，为体制与机制改革创造有利的环境条件，三者缺一不可。第四，提供资金、材料设备等扶持，包括正常情况下的资金补助和发生特大自然灾害时的补助；第五，通过建立和完善基层技术推广服务体系，提供工程建设与管理中的技术指导、信息、培训、科普宣传等服务；第六，对农村水资源开发利用、农村水利经营管理等进行监督，防止补助经费、农民集资和收取的水费被截留挪用，防止无偿平调农民投工，防止垄断公共资源、侵害农民利益等违法情况发生。
2024小型农村水利改革的名称问题。许多人把小型农村水利改革归结为“产权制度改革”，这是不准确的，它没有全面、准确地表达出农村水利改革丰富的内涵和关键所在，容易使人误解，似乎只要解决了产权问题，一切问题都迎刃而解，甚至“一卖了之”。产权制度改革是农村水利改革内容的一部分，但不是全部。在以服务为宗旨，非营利性质的前提下，过分强调“产权”，没有太多实质意义。所有权一定要明晰，所有者主体一定要到位，这是改革的切入点。因此，小型农村水利改革应当概括为建设与管理制度改革，也可以简称“管理制度改革”。
造纸工业废水的综合治理的几种方法_工学论文 第六篇
摘要：简述了造纸工业废水的来源及特点，简要介绍了造纸工业废水的物理、化学和生物处理方法，并且提出了造纸废水治理的新趋势，有低温等离子体技术、漆酶、人工湿地处理技术以及超临界水氧化法处理造纸废水，同时介绍了几种综合处理方法。
关键词：造纸? 废水? 治理
1 造纸工业废水的来源及特点
造纸工业是世界6大工业污染源之一，占我国工业总废水量的10％左右。造纸废水主要为高浓度有机废水，并含木素、残碱、硫化物、氯化物等污染物。其特点是废水量大，COD质量浓度高，废水中的纤维悬浮物多，而且含二价硫元素，色度高，有硫醇类恶臭气味。造纸废水主要有三个来源：制浆废液(黑液)、中段水、纸机白水。造纸废水会给周围水体带来严重污染和生态环境的破坏。据近年统计资料介绍，全国制浆造纸工业污水排放量约占全国污水排放总量的10％～12％，居第三位；排放污水中化学耗氧量(COD)约占全国排放总量的40％-45％，居第一位。造纸工业废水的严重污染和危害已经引起了人们的广泛关注。随着人们环保意识的不断增强，彻底解决造纸工业废水对环境的污染已迫在眉睫。
在制浆(化学法)和造纸生产过程中主要产生三类废水：黑(红)液、中段废水和纸机白水。黑(红)液主要是蒸煮制浆废水，中段水包括纸浆洗涤、筛选、漂白废水，纸机白水为抄纸车间废水。其中蒸煮废水的环境污染最严重，占整个造纸工业污染的90％。黑液的主要成分是木质素、纤维素、半纤维素、单糖、有机酸及氢氧化钠等，可以综合回收其中的有用物质；中段废水污染物复杂，含有较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解的物质成分，而且富含漂白阶段产生的对环境危害大的有机氯化物，具有很深的颜色和很大的毒性，pH为9～11，悬浮物1000mg/l左右，COD600-2500mg/1；抄纸废水，又称“白水”，主要来自打浆、浆料的净化筛选和造纸机湿部。废水中的污染物主要包括悬浮固形物，如纤维、填料、涂料，以及溶解的木材成分、添加的湿强剂、防腐剂等。
2 造纸工业废水处理的基本方法
2.1 物理处理法
2.1.1 吸附法 吸附法是利用吸附剂巨大的比表面积，具有一定的吸附性能，对造纸废水中有机物进行分离，常用的吸附法有：黏土吸附法、粉煤灰吸附法、活性炭吸附法和水解吸附法。活性炭广泛用于废水处理中作为吸附剂以去除引起气味的有机物。活性炭作为吸附剂的最大优点是能够再生(达30次或更多次) ，而吸附容量却不会有明显的损失。
2.1.2 絮凝法 高分子絮凝剂具有良好的絮凝、脱色能力并且使用操作方便，主要分为合成的无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂和天然有机高分子絮凝剂三大类。一般来讲，絮凝剂的分子量越大，絮凝活性越高。
2.1.3 电渗析技术 电渗析是一种以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作。在外加直流电场作用下，利用膜的选择透过性使黑液中阴、阳离子作定向迁徙，使木素在阳极析出，阴极区回收NaOH。电渗析与传统碱回收系统相结合的生产流程，处理造纸稀黑液可以得到碱和木质素。
2.1.4 超声波膜 与其它膜电解技术相比，超声波膜电解技术能明显提高造纸废水的回收处理效果。虽然膜电解技术是水处理中的一个常用技术。但是如果用来处理造纸废水，则由于膜污染严重，无法达到实用的目的。而对于超声波来说，由于它具有空化作用，保证了膜的正常使用和电解的顺利进行。又由于它具有搅拌作用，和其它膜电解技术比，有较好的实用性。
2.2 造纸废水的化学氧化处理法
2.2.1 水热氧化法 水热氧化技术是一种非常有效的新型化学氧化技术，它是在高温高压的操作条件下，在热水箱中用空气或氧气以及其它氧化剂，将造纸废水中的溶解态和悬浮态的有机物或者还原态无机物在热水箱中氧化分解，水热氧化技术的明显特征就是反应在热水箱中进行，所以能耗较高。
2.2.2 光催化氧化 由于TiO2 具有无毒、化学稳定性好、光催化活性高等优点，已被广泛应用于各种有毒有害且生物难降解有机物的光催化降解过程。有研究表明，TiO2 光催化氧化可有效降解制浆废水中的酚类有机物。另外，光催化氧化法对于造纸废水中的二恶英等有毒且难被生物降解的这类有机物，有很好的降解作用。光催化处理废水，其方法简单，占地面积小，又能避免传统处理方法所带来的二次污染问题，是一种很有发展前途的水处理技术。
2.2.3 湿式氧化法 湿式氧化法是在高温(150～350℃)高压(5～20MPa)下用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，使之生成二氧化碳和水的一种处理法。
2.2.4 高级化学氧化法 造纸废水中有毒的、以及难以生物降解的物质的存在影响了生物处理方法的处理效果，这时可以采用高级化学氧化的方法进行处理 。高级化学氧化工艺泛指反应过程中有大量氢氧自由基参与的化学氧化过程。对于造纸废水而言，可采用非均相光催化氧化可以用太阳光作为反应光源，且氧化剂成本低。
2.2.5 电化学氧化法 主要利用光、声、电磁及其他无毒试剂催化氧化技术处理有机废水，由于电极间电子的得失转移，从而破坏污染物的组成。其优点是：只发生在水中，且不须另加催化剂，避免了二次污染；可控制性强；无选择性；条件温和；费用低；兼有气浮、絮凝、杀菌作用；废水中的金属离子可使正负极同时作用等，尤其是对于难于生化降解、对人类危害极大的“三致”有机污染物，电化学氧化最有效。
2.3 造纸废水的生物处理法
2.3.1 好氧生物处理法 好氧生物处理法即在有氧条件下，借助好氧微生物(主要是好氧菌)的作用来降解污染物的方法。该方法根据好氧微生物在处理系统中所呈的状态不同可分为活性污泥法和生物膜法两类。造纸废水含大量有机物，可生化性好，用好氧生物处理造纸废水一般可得到很好的效果。
2.3.2 厌氧生物处理法 厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧的条件下降解有机污染物的处理技术。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解和转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量，其中大部分能量以甲烷的形式出现。厌氧法适用于石灰草浆蒸煮废液、碱法制浆废水等。通常使用的厌氧处理装置有厌氧流化床(AFB)、折流式厌氧反应器(ABR)、上流式厌氧污泥床(UASB)以及毛发载体生物膜装置。
3 造纸废水的综合处理
3.1 厌氧一好氧组合处理法 厌氧一好氧组合处理工艺能充分发挥厌氧微生物承担高浓度、高负荷与回收有效能源的优势，同时也能利用好氧微生物生长速度快、处理水质好的优点。组合处理工艺运行费用省，剩余污泥量少，对于难降解的有机物有改性作用，可以提高废水的可生化性，厌氧状态能抑制丝状菌的生长，防止污泥膨胀，特别适用于高浓度有机废水的处理。
3.2 以生物法为主、物化为辅的碱法草浆废水综合治理技术 “以生物法为主、物化法为辅的综合治理技术”首先采用物理法(过滤)，其次采用生化法作为主要手段，大幅度削减黑液与中段水中的有机负荷，仅用物化法作为辅助手段，实现废水的达标排放或回用。
3.3 两相厌氧膜-生化系统 采用传统两相厌氧工艺(BS)与膜分离技术相结合的系统MBS处理造纸黑液废水，COD去除率平均可达73％。MBS系统具有更高的稳定性。
3.4 物化和生化结合法 化学沉淀法、曝气、活性污泥、厌氧处理都可以用来处理造纸废水，而且这些方法结合起来也是适用的。研究表明，采用SBR+物化法处理造纸中段水投资低、运行费用低，纸厂外排水质稳定达标，治理费用在厂家可接受的范围内。
保护森林资源 共建绿色家园_工学论文 第七篇
摘要：自觉提高生态保护意识，树立生态价值观、生态道德观、生态消费观，自觉争当保护森林资源的卫士，让我们携起手来，为共建和谐新林区做出应有的贡献!?
关键词：保护??森林资源??建设??绿色家园?
??0?引言
??青山不老树为本，绿水长流林是源。森林与我们的生活息息相关，人类离不开森林，森林更需要人类的保护。毁林开荒、乱砍滥伐，使我国本来就不多的森林资源破坏非常严重。火灾、虫灾等也加剧了对森林的破坏。面对森林资源的严重不足，对现有森林资源的保护就日益重要。建设节约型社会，对林业来说，首先是保护好森林资源，第二是科学规划和布局，合理经营和利用好森林资源。加强木材的综合利用和林地的综合利用，延长木材使用寿命。提倡节约消费，加强回收利用，发展循环经济。下面是我个人对森林资源保护的一点浅见，如下：
??1?保护森林资源，要建立和完善林业机构，加强林业法制宣传教育
??1.1?健全森林法制、加强林区管理。要管好林业，首先要建立和完善林业机构；二是加强林业法制宣传教育；三是严格森林采伐计划、采伐量、采伐方式；四是严格采伐审批手续；五是重视森林火灾和病虫害的防治；六是用征收森林资源补偿金的方法，加强森林保护。这对林区的百姓来说，应该转变过去"靠山吃山"的观念。????“靠山吃山”的陈旧观念根深蒂固，祖祖辈辈习惯上山砍树，不习惯搞综合开发和林木深加工，因此乱砍乱伐根本没有羞辱感，更谈不上法律意识。山上的森林不只是“祖先”只传给你的，还要留给子孙后代的。如果现在把树木砍伐光了，山秃了，水土流失就会日益严重，就会发生洪涝灾害，就会留给我们惨痛的历史甚至生命的代价。
??1.2?以法兴林，切实抓好森林资源保护管理。保护森林资源，改善生态环境，是生态建设的主要目标，也是林业建设的一项重要内容。正确认识和统筹好保护与发展的关系，牢固树立保护就是发展的观念，坚持建设与保护并重、数量与质量并举，认真贯彻落实《森林法》、《2024加快林业发展的决定》等林业政策法规，严格执法守法，严格依法行政，依法坚决制止乱排乱放、滥砍滥伐、毁林开荒和乱占耕地、林地、绿地的现象，切实维护森林资源安全和林区社会稳定，不断巩固生态建设成果。加强执法队伍建设，全面提高执法人员的整体素质和依法行政水平，造就一支作风过硬、业务熟练、清正廉洁、严格执法的林业执法队伍，真正做到有法必依、执法必严，违法必究。
??1.3?要深入村屯、副业点进行法律法规宣传工作，真正把心思放在干事业上，把精力用在抓落实上，真正从源头上做工作，才能做到人与自然发展。只有通过宣传学习法律法规，转变村民靠山吃山的传统观念，不断增强村民的法律意识，提高村民对森林生态功能和社会效益、生态效益认识的重要性，才能从源头上杜绝破坏森林资源的违法行为，切实做到科学发展，人与自然和谐发展。
??1.4?是要加大对管护林场基础设施建设资金投入，才能适应新时期护林工作的管理建设。只有加大对林场护林站点、护林道路、交通工具、护林监测设备等基础设施设备的投入，解决林场长期以来基础设施落后、工作环境差、护林交通工具不足等问题，才能把护林工作真正做到科学发展，科学保护，才能确保森保工程成效。
??1.5?要大力发展林区后续产业，才能确保林区又好又快发展。林区后续产业开发进度缓慢，产业规模不大，自营经济等年收入只能维持职工工资及其他日常费用开支。
??1.6?是以资源为依托，全力推进林业产业建设。生态建设和产业建设是林业建设的两个重要方面。不重视林业在生态建设中的主体地位和作用，林业的发展就会迷失方向；不重视林业产业发展，林业就会失去持久的动力。林业产业建设必须在建设和保护好生态的前提下，合理开发利用山地、林地、树种和劳动资源，积极培育和壮大林业产业。
??2?制定生态工程计划
??在保护森林资源的同时，制定并实施多项林业生态工程计划，大力植树造林，保护生态环境；大力实施提升森林资源储备和促进生态修复为主的林业工程项目。大力更新造林，封山育林，尽快恢复和重建被破坏的天然林生态系统，在不断扩大森林面积的同时，注重森林生态结构的改善和功能的增强。
3?保证生态、经济、环境三者协调发展
??对森林资源保护，重点开展对森林生态系统生态效益、经济效益、环境效益三者之间关系研究。特别是在取得经济效益的同时注意改善生态状况，力求生态、经济、环境三者之间相对协调发展。最重要的是提高民众对森林生态系统功能的认识，强化人类生存环境意识，一些地方天然植被遭到破坏，其防风固沙、调节气候、涵养水源、繁衍物种等生态功能大大削弱。
??4?有效调和两种对立关系
??有效调和“生态与生存”、“保护与发展”之间的对立关系，?实现“生态增量、林业增效、农村增产、农民增收”这一和谐发展目标，积极引进一批适宜当地发展的林业特色经济产业项目，帮助林区群众培植多元经济、拓宽增收渠道。
??5?合理利用天然林区
??利用森林资源，一定要合理采伐，伐后及时更新，使木材生长量和采伐量基本平衡。同时要提高木材利用率和综合利用率。?既要加强森林资源的管护和培育，又可对林木进行适度的间伐和择伐，因地制宜开发利用林间资源。
??6?加强森防工作，实行领导负责制
??加强对森防工作的领导，充实和健全各级森防组织机构，实行各级领导负责制。加强护林员队伍建设，通过培训，制定实施岗位责任制、跟踪考察、奖惩兑现等条例措施，进一步加强护林员队伍建设，调动了职工工作积极性，加大了对林内火源的监控力度。认真落实森林防火目标责任制，强化森林防火24小时值班制度和领导带班制度，结合新修订的《森林防火条例》，严格野外火源管理，完善扑火预案，备足扑火物质，专业扑火队伍24小时待命，要加大巡查力度，畅通信息报送渠道，做到有火情及早发现、早出动、早扑灭。
??7?继续抓好造林绿化工作
??抓住有利时机，把造林绿化工作落实好、完成好。加快造林绿化进度，继续抓好抗旱浇水工作，绿化工程所栽植苗木，要确保栽后3天内浇足定根水。在保质保量的前提下，加快绿化进度，确保在规定的时限内完成绿化任务；抓好义务植树工作，通过全民义务植树的重要性、全民性、法定性和义务性进行宣传，使广大群众对全民义务植树对人类生存和经济可持续性发展的重大意义，组织营造“青年林”“妇女林”来提高义务植树的自觉性，进一步提高群众对植树造林工作的认识。继续抓营造林后续管理，巩固造林成果；按照“造一片，成一片”的要求，切实加强营造林后续质量管理，巩固造林成果。加大对造林地的管护，实行责任制，使管护工作落实到位；加强造林地补植，对存活率低的地块组织补植；狠抓幼林抚育做好灌溉、除草、松土和病虫鼠害防治工作，促进幼林生长。“三分造、七分管”说的就是要重视经营，只有这样，才能保护生物多样性，发挥林业生产力，最终实现森林的可持续经营，但由于生境的异质性,使造林带有明显的区域性。开展造林区划、林业区划和主要造林树种的生态气候区划,这些成果无疑将对分区指导起到重大作用。建立乔灌草立体配置、系统稳定、生物多样性丰富的森林生态系统。
??自觉提高生态保护意识，树立生态价值观、生态道德观、生态消费观，自觉争当保护森林资源的卫士，积极踊跃举报各种破坏森林资源的犯罪行为。让我们携起手来，呵护森林、呵护绿色、呵护我们共同的家园，共创山更清、水更秀、天更蓝、地更绿的美好家园，为共建和谐新林区做出应有的贡献!
土壤铅污染及其生物有效性评价研究进展_工学论文 第八篇
??
作者：洪春来 王卫平 孙慧锋 陈晓旸 朱凤香 薛智勇
摘要从金属铅的性质出发,综述了土壤中铅的分布、土壤铅污染的来源,重点阐述了土壤中铅植物有效性评价方法及影响土壤铅植物有效性的因素,指出用土壤铅全量作为土壤铅环境质量评价标准存在的不足,而开展土壤铅植物有效性的评价研究将为铅土壤环境质量标准的完善提供更为切实的依据。
关键词铅;土壤污染;生物有效性;评价
AbstractStarting from the character of metallic lead,the distribution of lead in soil,the sources of soil lead pollution were reviewed. The evaluation of lead bioavailability and its impact factors were introduced.It also indicated that the use of soil total amount of lead as a soil environmental quality evaluation criteria was in deficiencies,and it would provide a more effective basis for improving soil environmental quality standards to carry out the study on evaluation of soil lead bioavailability.
Key wordslead;soil pollution;bioavailability;evaluation
1金属铅的性质
铅是元素周期表IVA族中的一个污染元素,原子量为207.2,核电荷和电子数为82,电子层结构为4f145d106s26p2,电负性为1.55,离子半径为1.21?魡(Pb2+)和0.84?魡(Pb4+)。可见,铅作为离子可以+2价和+4价存在。其+2价氧化态稳定,+4价氧化态不稳定。+4价氧化态的铅有强的氧化性,在土壤环境中不能稳定存在。故土壤中铅的化学性质涉及+2价铅及其化合物。铅是强度不高的金属,密度很大(11.34 g/cm3)。新切开的铅有金属光泽,但很快变成暗灰色,因受空气中氧、水和二氧化碳作用,其表面迅速生成一层致密的碱式样碳酸盐保护层,使金属表面钝化。铅是我国古代最先使用的金属之一,在日常生活中用途广泛。
2土壤中铅的分布和积累
地壳中铅平均丰度为16 mg/kg,含铅矿物有200多种,主要的矿物形态为方铅矿(PbS,以重量计占87%)、白铁矿(PbCO3)和铅矾(PbSO4)。铅常与锌、铜共生[1]。世界范围内土壤含铅量变幅在2~200 mg/kg之间,中值为35 mg/kg。全国土壤背景值基本统计量表明,我国土壤铅含量最高可达到1 143 mg/kg,最低为0.68 mg/kg,平均为26 mg/kg[2]。
土壤中含铅量与成土母质2024。据Johnson等(1985)提供的资料,片麻岩、花岗岩、石灰岩、砂岩、页岩等含铅10~50 mg/kg之间,平均为16 mg/kg。火成岩的含铅量一般高于砂岩和石灰岩等沉积岩,酸性岩高于基性岩和超基性岩。发育于冰水沉积物、冰渍物,埋藏黄土等母质的土壤含铅量较高。古河流沉积物中的含铅量高于现代活性沉积物。也有研究认为,土壤中重金属的含量变化更多取决于这些母岩类型、母岩母质的差异,而不是土壤的地带性分布[3]。
3土壤中铅污染的来源
土壤积累的铅可分为“自然来源”和“非自然来源”2种。自然环境中的铅通过地壳侵蚀、火山爆发、海啸和森林山火等自然现象而释放到大气环境中。降雨中铅的平均浓度为34 μg/kg,远离公路且未受到铅污染的新降落雪含铅量在0.034～0.056 μg/kg之间[4]。构成环境污染最大量、最经常的污染源是人为活动,称之为非自然来源,合计全世界每年非自然铅的排放高达34.925万t[5]。与自然来源相比,非自然来源铅的排放量占绝对优势,它们包括以下几方面:
3.1大气沉降
被用作防爆剂而加入汽油中的铅迄今已有数百万吨之多。其直接后果首先是空气中铅浓度升高,尤其是在工业区和人口积聚区、交通繁忙的城市及近郊。美国环保局的一项调查结果表明,20世纪70年代洛杉矶市内空气中的铅浓度比偏僻小镇高10倍[6]。进入大气中的铅最后归宿是海洋和土壤。汽车尾气中70%的铅沉降于公路两侧的土壤中[7-9]。许多调查研究表明,公路两侧表层土壤中铅浓度的增高和汽车流量密切相关,含铅汽油是造成全球环境铅污染的最主要因素[10-11]。我国对xxxx、、上海、辽宁、湖南、吉林、广东、山西、陕西、宁夏[12-14]等地许多公路附近的土壤调查表明,公路两边的许多土壤已经受到污染,其积累量与通车时间及通车密度成正相关[15]。铅积累在公路两侧8~50 m距离内[16],而下风位置比上风位置积累的更多[17]。进入大气中的铅可扩散到很远的地方,即使在格林兰岛终年积冰的地方,依然可以找到铅污染的痕迹[18]。
3.2污泥、城市垃圾的利用
城市垃圾等固体废弃物中含有许多植物生长所必需的营养元素,能给作物提供一定量的养分,但这些废弃污中含有大量的重金属元素[19]。Harrison(1981)指出,城市固体垃圾中铅的含量在1 000~50 000 mg/kg之间。Berrow 和Webber(1972)2024了从英国各地42处所取的有代表性的污泥,发现其含铅量在120~3 000 mg/kg之间,均值为820 mg/kg。美国16个城市的污泥含铅量为136~7 630 mg/kg,均值为1 450 mg/kg[20]。Patterson(1989)曾报道,在英格兰隆默塞特公园的土地上,施用8 t/hm2的污泥长达30年之久,其土壤中含有醋酸提取态的铅为1500 mg/kg。由于固体废弃物的使用,部分城市公园存在铅污染问题,并且随公园建园时间的延长呈不断增加趋势[21-22],另外,粉煤灰中含有多种污染元素,在一些地方的施用也导致了土壤中铅的累积[23]。
污泥中也含有较多的重金属,Tiller(1989)总结了不同国家的污泥中重金属含量,发现它们的含量范围比较接近,铅的含量大致为20~5 300 mg/kg。长期施用污泥,必然会引起土壤中重金属含量增加[24]。
3.3污水灌溉
直接用城市工业废水进行农田灌溉也能将大量的铅带入土壤中。我国1991年的抽样调查表明,6.67%的农田灌溉水铅含量超标[25]。张乃明[26-27]对太原污灌区多年研究得出污灌区耕层土壤重金属铅累积量随着污灌时间的推移而呈增加趋势,铅的年累积量增加为0.67 mg/kg。据报道,全国许多城市,如、太原、白银市、贵溪(江西)、西安、成都、天津、沈阳等都因污水灌溉受到不同程度的污染[28-29]。
3.4采矿和金属加工业
包括铅及其他重金属的开采[30]、冶炼[31]、蓄电池工业、玻璃制造业、粉末冶金及相关企业产生三废,燃料油、燃料煤的燃烧废气,涂料、颜料、彩釉、医药、化装品、化学试剂及其他含铅制品的生产和使用等[32-33],但最主要的污染源为燃油和铅冶炼、蓄电池等工业性污染。我国湖南桃林铅锌矿区稻田中含铅量为(1 601±106)mg/kg[34]。安徽省铜陵有色公司冶炼厂重金属粉尘中含铅4.46%,污染方圆2 000 m的土壤[35]。对浙江省天台地区一铅锌银尾矿周围土壤的调查表明土壤中铅污染严重[36]。绍兴地区电池厂周围土壤重金属铅含量是清洁对照区的2.2~5.8倍[37]。
3.5农药与化肥的使用
有些含铅农药与杀虫剂的使用,如砷酸铅在果园中的使用,导致铅在土壤中积累。由化肥特别是工业副产品微肥中带入的铅不可忽视。据测定,某些微量元素化肥中含铅量可达1%,甚至更高[38]。
人类的生产活动增加了土壤的铅来源,现在每年都有200万t未循环利用的铅以各种不均匀的方式进入水、大气和土壤中,造成很多的铅含量异常区[39]。另外,根据F. Pin-amonti的结果认为有机肥的使用也有增加铅污染的可能[40]。
4土壤中铅的形态及其生物有效性
土壤铅的生物有效性与铅在土壤中的形态分布2024。目前,对土壤中铅进行形态分级大多采用Tessler方法,将土壤中的铅分为:水溶态、交换态、碳酸盐态、铁锰氧化物结合态、有机质硫化物形态及残渣态[41-42]。对我国一些土壤中铅的形态分布研究表明,土壤中残渣态铅约占总铅的35%~75%。中国10个自然土壤中各形态含铅量的分配都以铁锰氧化态最高,占非残渣态的40%~80%;其次是有机质硫化物态过碳酸盐态;交换态和水溶态最低,何振立等[43]、莫争等[44]研究了外源可溶性重金属进入土壤后的形态分布及其形态随时间的转化,结果表明外源铅进入土壤后主要以铁锰氧化物结合态、有机态和残渣态形式存在,有些还会存在一定碳酸盐态积累。Elsokkary等[45]把土壤中的铅分为可交换态(ExCH)、碳酸盐态(CARB)、易还原态(EASR)、较难还原态(MODR)、有机态和硫化物(ORGS)和残渣态(RESD)。并认为低铅污染土壤的各部分铅含量顺序为:RESE>ORGS>CARB>MODR>RESD。高铅污染土壤的各部分铅含量顺序为:ORGS>MODR>CARB>EASR>RESD,或者是ORGS>CARB>MODR>EASR>RESD。J.pichtel等[46]的研究表明,植物吸收铅的主要形态为交换态铅(包括水溶态),碳酸盐态铅及铁锰氧化物结合形态铅在一定条件下可被植物吸收,有机质硫化物态铅及残渣态铅植物难以利用,这与王连平等人的研究结果相一致。铅的生物有效态主要包括水溶态、交换态和一部分的碳酸态及铁锰氧化物结合形态。刘霞[47]研究结果显示对油菜吸收贡献最大的形式是碳酸盐结合态和铁锰结合态。
5土壤铅生物有效性的评价
Davies等[48]对一长时间开采的铅矿周围土壤的研究表明,土壤中铅的总量与萝卜叶子中铅的含量具有很好的线性相关性,说明在一定情况下,土壤中铅的总量可以评估其在土壤中的生物有效性。但更多研究表明,土壤全铅含量与作物的产量和含铅量的相关性低于有效铅。因此,阐明铅的生物效应、研究土壤有效铅更有意义。而研究铅有效性的关键在于铅有效态浸提剂的选择,目前对于这方面的研究很多,但因土壤性质、栽培作物、提取条件等的不同而结论各异,始终没有形成一个统一的标准,最初有人建议用0.1 mol/L盐酸作为通用的重金属有效提取剂,但这对石灰性土壤不太适宜,因为它能把很多非交换态的金属也溶解下来。焦利珍[49]在酸性土壤上比较了0.05 mol/L盐酸、0.5 mol/L醋酸、2%柠檬酸和1 mol/L醋酸铵的提取效果,发现它们所浸提出的铅含量均与糙米中铅含量显著相关,因而很难确定这些浸提剂的优劣。Jones等[50]发现用0.5 mol/L氯化钡提取土壤中的铅有很好的效果,并指出这可能是由于Ba2+半径和Pb2+半径相近的缘故;刘云惠等[51]比较了不同提取剂后认为NH4Ac、CaCl2、EDTA均是棕壤、褐土潮土中铅较好的提取剂,而NaNO3和0.1 mol/L HCl仅适用于酸性土壤(棕壤);等[52]在紫色土上的研究则认为2.5%HAc提取铅基本上可以使不同的紫色土铅临界含量达到统一。Davies等[48]相关表明,以0.05 mg/L EDTA或5%醋酸溶液提取的铅能较好地预测作物对铅的吸收,其相关系数分别达到0.89和0.83,在近几年被许多研究者采用。在中性和石灰性土壤上,Lindsay的有效微量元素浸提方法——DTPA法已被广泛应用,但对于提取的效果仍有不同意见[53-54]。
综上所述,用土壤全量铅作为国家土壤环境质量标准唯一的评价依据很难对我国不同地区的土壤铅污染水平作出客观的评价,而通过开展土壤铅植物有效性评价研究,寻找到一种广谱的土壤植物有效铅的提取剂,用土壤铅植物有效态含量作为评价指标,将为我国铅的土壤环境质量标准的完善提供更为切实的依据。
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[35] 潘如圭.火炼厂粉尘中重金属在环境中迁移及其对策[J].生物学杂志,1990,9(4):29-34.
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浅谈土石方工程的施工控制_工学论文 第九篇
凡是建筑工程施工，基本都离不开土石方的开挖与填筑。土石方工程通常涉及土石方的开挖与土石方的回填等项目，施工的难度和强度比较大，施工过程中需要进行严密控制，特别是施工过程中的安全控制，要严格遵守施工合同，根据合同规定的范围、权利和义务、职责等，对工程项目进行科学的管理和施工，确保土石方工程项目的质量和安全。本文主要论述了土石方工程的概念以及土石方工程在工程建设中的意义，同时了土石方工程的施工控制要点，对提高土石方工程的质量提供了建议。
【关键词】土石方；土石方工程；施工控制；监控要点
1 土石方工程的涵义及在工程建设中的意义
土石方工程通常是指在土木工程建设项目中，对土体进行开挖、运送、填筑、压密以及弃土、排水、土壁支撑等相关工作的总称。在土木工程中较为常见的土石方工程主要包含平整场地、开挖基槽和管沟、开挖人防工程和路基、填筑路基、回填基坑、进行密实度检测、土石方平衡及调配以及保护地下设施安全等内容。由于土石方工程项目较为复杂，所以必须科学安排施工的计划，选择安全环境下作业，施工要避开雨季等对工程有影响的天气，同时要合理施工，降低土石方工程的施工成本，遵守国家建设施工原则和标准，尽量少占用可耕地和农田等良田面积，做出积极、合理的土石方调配方案，整体统筹施工安排。土石方施工方案主要设计工程施工方法、工程爆破方案、土石方平衡调配与运送、工程施工程序、组织施工现场、架构项目组织、相关环节布置、对基础设施保护方案等。
控制好土石方的施工方案对工程项目建设具有极其重要的作用和意义。只有实现工程项目的场地平整，才能为整体工程项目的基础开工创造有利条件，同时才能保证完成场地景观的初步构建。土石方施工方案为完成项目后期的土石方平衡调配有着重要作用，还能在场地允许的情况下，为后期的路基和基坑储备资源。更为重要的是土石方工程施工方案是整个工程项目成本控制的关键环节，能最终完成施工场地的标高控制。
2 土石方工程项目的设计及技术要求
2.1 土石方工程项目的基本设计要求
土石方工程项目施工要严格依照基本的设计要求进行，才能保证整个工程项目的顺利进行，同时保证工程质量。土石方工程项目的基本设计要求包括：要合理利用自然条件，比如地形条件，尽可能地节约土石方工程项目的施工量；要确保能实现工程项目的功能布置要求，满足工程管线敷设、建筑基础埋深的要求；同时要解决好施工现场排给水等相关问题，确保现场排水系统顺畅，保证地面干燥无积水；要满足工程项目技术指标要求，确保工程项目建设和使用期间的安全；根据具体施工项目的难易程度，灵活、合理地设计平场施工图的比例；总体平面图以及平场施工图要综合考虑现场与周边环境的连接、协调关系；在平场施工图中要反映建筑底层总体平面图，反映建筑物与挡墙的关系，建筑桩基与锚杆的关系等。总之，在满足工程项目的景观效果和整体功能的基准下，尽力做到经济合理。
2.2 土石方工程项目的相关技术指标要求
土石方工程建设在遵循基本设计要求的同时，施工建设中也要严格遵守相关的技术指标参数，才能确保工程的质量和安全。在土石方工程施工前，要进行综合平衡测算，选择土石方运程最短、最合理的施工程序，做好平衡调配，减少工程施工量；对岩土区进行挖方时，若开挖区高差大，标高较为复杂，且岩石硬度较高时，通常需要爆破，在进行爆破时要采取减震措施，以免因爆破行为破坏建筑物基础持力层和原岩的完整性；对填土区进行挖方时，要按1:0.5～1:0.75对临时土质边坡进行放坡，同时采取加固斜坡土方的措施；在确保安全的前提下，采取有效措施对周边和场内下管网，同时完成平基工作；回填土方前要确保清除基底杂物，选用砂夹石、碎石、土夹石、黏性土及破碎的岩石作为填料；在灾害性季节施工时，要采取有效的防水、排水措施，避免出现“橡皮土”而影响施工进程；对场地表面的坡度进行平整时要遵循合理的设计规范要求。
3 土石方工程的施工控制要点
因为土石方工程在整个工程建设项目中占有非常重要的地位，所以，搞好土石方施工控制，按照设计原则以及质量控制要求施工是实现整体工程质量的重要保证。下面主要对土石方工程的施工控制进行简要阐述。
3.1 土石方填筑质量控制要点
为了确保土石方的质量满足基本设计要求，提高整体工程质量，就要对土石方填筑的质量进行控制，主要是指对土石方的填筑材料性质和压实质量进行控制，在施工中结合施工程序随时检测土石方填筑质量，并参考设计标准对不符合标准的环节采取及时的调整措施，选择最为经济、合理的施工方法。
3.2 土石方填料材质控制
对土石方填筑材料要进行严格把关，除在规定范围内进行开挖取料外，也通常在现场进行抽样检测，对材料的性质、防渗料的含水量、塑性指数、黏粒和最大粒径以及粗粒含量等进行控制，对于过渡料、反滤料要对颗粒组成情况进行检验。土石方的填料不得使用生活垃圾、含草皮或者树根的土，也尽量避免使用易溶性岩石、崩解性岩石、强风化石料等劣性不稳固的材质，若选用的填料岩性相差比较大时，要将岩性不同的填料进行分层分段填筑。
3.3 对现场质量进行控制
对现场质量进行控制一般通过控制试验进行，质量控制试验的基本要求是快速和准确，主要包括容重试验和含水量试验两种方式。容重试验基本包括灌砂法、环刀法、γ射线密度计、压实计、灌水法等；含水量试验主要以快速测定为主，通常采用电炉炒干测量法、红外线灯泡烘干测量法、酒精燃烧测量法、高电波电流干燥法以及中子湿度计等。经过不断的改进技术，中子湿度计和γ射线密度计已经达到了快速、安全和准确的性能要求，将中子湿度计和γ射线密度计融为一体就是核湿度密度计，在施工现场质量控制试验中应用较为方便，在土石方的工程质量控制试验中已被广泛采用。有些国家也会采用压实计，压实计是出现在20世纪80年代左右的电子仪器，在实际工程的现场测量中也被普遍采用。
3.4 土石方工程全面质量控制
全面质量管理也被称为全面统计的质量控制，是在20世纪50年代新兴的质量控制方法，是把数理统计和经营管理结合在一起而建立的一整套体系，包括生产施工环节的有效质量管理体系。全面质量管理的主要包含以下几方面内容：对施工的质量、工程成本、施工工期进行的综合的质量控制；工程施工全程的质量控制；全部门、全体员工参与的质量控制等。
4 结束语
土石方工程属于建筑工程项目的基础性、前提性的环节，决定和影响着整个工程的质量和工程进度，在施工环节中要做好严密的施工控制，遵守设计原则和施工要点，确保施工的工程进度，这在整个工程建设中是至关重要的，在具体施工项目中，必须做到理论和实践相结合，保证施工监理的工作顺利展开，唯有如此，才能对土石方工程的质量起到控制作用，保证整体工程的顺利进行。
参考文献：
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蔡东，申凤军，陈雅茹. 土石方填筑工程施工质量控制要点[J].黑龙江水利科技，20xx,(11)
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刘东. 浅谈路基土石方工程施工监理控制要点[J].民营科技,20xx,(06)
盛士刚,王芳. 路基工程中的石方路基质量控制[J]. 辽宁科技大学学报, 20xx,(03) .
基础土方回填的施工及常见问题的解决_工学论文 第十篇
土在压实功的作用下，压应力随深度增加逐渐减小，其影响深度与压实机械、土的性质和含水量2024。铺土厚度应小于压实机械压土时的作用深度，但其中还有最优土层厚度问题，铺得过厚，要压多遍才能达到规定的密实度。铺得过薄，则也要增加机械的总压实遍数。恰当的铺土厚度能使土方压实而机械的功耗费最少。
实践经验证明：土基压实时，在机具类型、土层厚度及行程遍数已选定的条件下，压实操作时宜先轻后重、先慢后快、先边缘后中间（超高路段等需要时，则宜先低后高）。压实时，相邻两次的轮迹应重叠轮宽的1/3，保持压实均匀，不漏压，对于压不到的边角，应铺以人力或小型机具夯实。压实过程中，经常检查含水量和密实度，以达到符合规定压实度的要求。
4．常见问题的处理措施
4.1 场地积水
由于场地平整面积过大、填土过深、未分层夯实；场地周围没有做排水沟、截水沟等排
水设施，或者排水设施设置不合理，排水坡度不满足要求；场地周围没有做排水沟、截水沟等排水设施，或者排水设施设置不合理，排水坡度不满足要求以及测量误差超过规范要求等原因，而导致场地内在平整以后出现局部或大面积积水。
其预防措施为：在施工前结合当地水文地质情况，合理设置场地排水坡（要求坑内不积水、沟内排水 畅通）、排水沟等 设施，并尽量与永久性排水设施相结合。如果施工期跨
雨期的，要做好雨期施工现场排水措施。场地回填土按规定分层回填夯实，要使土的相对密实度不低于85%。
其对应的治理方法为：
（1）明沟排水法；沿场地周围开挖排水沟，再在沟底设集水井与其相连，用水泵直接抽走（排水沟和集水井宜布置在施工场地基础边净距
（2）深沟排水法。如果场地面积大、排水量大，为减少大量设置排水沟的复杂性，可在场地外距基础边6~
（3）利用工程设施周围或内部的正式渗排水系统或下水道，将其作为排水设施，在场地一侧或两侧设排水明沟或暗沟，把水流引入渗排水系统或下水道排走，此法较经济。
4.2 填方土出现橡皮土
由于使用了含水量比较大的腐植土以及泥炭土或者粘土、亚粘土等原状土土料回填。?? 打夯以后，基土发生颤动、受压区四周鼓起形成隆起状态（土体体积未变化）、土体长时间不稳定。
其对应的预防措施为：
（1）现场鉴别，要求回填土料“手握成团、落地开花”。
（2）回填前，不允许基坑内有垃圾、树根等杂物，清除基坑内积水、淤泥。
其对应的治理方法：
（1）如果土方量很小，挖掉换土，用2：8或3：7的灰土（雨、冬期不宜用灰土，避免造成灰土水泡、冻胀等事故）、砂石进行回填。
（2）如果面积大，用干土、石灰、碎砖等吸水材料填入橡皮土内。
（3）如果工期不紧，把橡皮土挖出来，晾晒后回填。
?4.3 回填土密实度达不到设计和规范要求
?填土的场地在荷载作用下，地基引起比较大的变形，地基稳定性降低。
其原因包括：
（1）土料含水量太小，影响了夯实（碾压）的效果，造成夯实（碾压）不密实；含水量
太大，则易形成橡皮土。
（2）土料不符合设计或施工规范要求，有机质超过规范要求（大于5%）。
（3）填土过厚，未分层夯实。
（4）机械能力不够。
其对应的预防措施有：
（1）选择回填的土料及其性质必须符合设计要求。
（2）填土密实度应根据工程性质的要求而定，压实系数等于土的控制干密度除以土的最大干密度。
（3）设计有要求时，要通过现场土工试验，并且严格进行分层回填夯实，加强对土料含水量的控制。
其对应的治理方法为：换土回填；翻出晾晒、风干后回填；填入吸水材料；施打挤密桩。
参考文献：
建筑工程施工质量验收规范2024[M]，北京：中国建筑工业出版社，20xx.
[2] 建工集团总公司，建筑分项工程施工工艺标准[M]，中国建筑工业出版社，20xx
[3] 建筑施工手册编写组，建筑施工手册[M]，北京：中国建筑工业出版社,，20xx
土在压实功的作用下，压应力随深度增加逐渐减小，其影响深度与压实机械、土的性质和含水量2024。铺土厚度应小于压实机械压土时的作用深度，但其中还有最优土层厚度问题，铺得过厚，要压多遍才能达到规定的密实度。铺得过薄，则也要增加机械的总压实遍数。恰当的铺土厚度能使土方压实而机械的功耗费最少。
实践经验证明：土基压实时，在机具类型、土层厚度及行程遍数已选定的条件下，压实操作时宜先轻后重、先慢后快、先边缘后中间（超高路段等需要时，则宜先低后高）。压实时，相邻两次的轮迹应重叠轮宽的1/3，保持压实均匀，不漏压，对于压不到的边角，应铺以人力或小型机具夯实。压实过程中，经常检查含水量和密实度，以达到符合规定压实度的要求。
4．常见问题的处理措施
4.1 场地积水
由于场地平整面积过大、填土过深、未分层夯实；场地周围没有做排水沟、截水沟等排
水设施，或者排水设施设置不合理，排水坡度不满足要求；场地周围没有做排水沟、截水沟等排水设施，或者排水设施设置不合理，排水坡度不满足要求以及测量误差超过规范要求等原因，而导致场地内在平整以后出现局部或大面积积水。
其预防措施为：在施工前结合当地水文地质情况，合理设置场地排水坡（要求坑内不积水、沟内排水 畅通）、排水沟等 设施，并尽量与永久性排水设施相结合。如果施工期跨
雨期的，要做好雨期施工现场排水措施。场地回填土按规定分层回填夯实，要使土的相对密实度不低于85%。
其对应的治理方法为：
（1）明沟排水法；沿场地周围开挖排水沟，再在沟底设集水井与其相连，用水泵直接抽走（排水沟和集水井宜布置在施工场地基础边净距
（2）深沟排水法。如果场地面积大、排水量大，为减少大量设置排水沟的复杂性，可在场地外距基础边6~
（3）利用工程设施周围或内部的正式渗排水系统或下水道，将其作为排水设施，在场地一侧或两侧设排水明沟或暗沟，把水流引入渗排水系统或下水道排走，此法较经济。
4.2 填方土出现橡皮土
由于使用了含水量比较大的腐植土以及泥炭土或者粘土、亚粘土等原状土土料回填。?? 打夯以后，基土发生颤动、受压区四周鼓起形成隆起状态（土体体积未变化）、土体长时间不稳定。
其对应的预防措施为：
（1）现场鉴别，要求回填土料“手握成团、落地开花”。
（2）回填前，不允许基坑内有垃圾、树根等杂物，清除基坑内积水、淤泥。
其对应的治理方法：
（1）如果土方量很小，挖掉换土，用2：8或3：7的灰土（雨、冬期不宜用灰土，避免造成灰土水泡、冻胀等事故）、砂石进行回填。
（2）如果面积大，用干土、石灰、碎砖等吸水材料填入橡皮土内。
（3）如果工期不紧，把橡皮土挖出来，晾晒后回填。
?4.3 回填土密实度达不到设计和规范要求
?填土的场地在荷载作用下，地基引起比较大的变形，地基稳定性降低。
其原因包括：
（1）土料含水量太小，影响了夯实（碾压）的效果，造成夯实（碾压）不密实；含水量
太大，则易形成橡皮土。
（2）土料不符合设计或施工规范要求，有机质超过规范要求（大于5%）。
（3）填土过厚，未分层夯实。
（4）机械能力不够。
其对应的预防措施有：
（1）选择回填的土料及其性质必须符合设计要求。
（2）填土密实度应根据工程性质的要求而定，压实系数等于土的控制干密度除以土的最大干密度。
（3）设计有要求时，要通过现场土工试验，并且严格进行分层回填夯实，加强对土料含水量的控制。
其对应的治理方法为：换土回填；翻出晾晒、风干后回填；填入吸水材料；施打挤密桩。
参考文献：
[1] 建筑工程施工质量验收规范2024[M]，北京：中国建筑工业出版社，20xx.
[2] 建工集团总公司，建筑分项工程施工工艺标准[M]，中国建筑工业出版社，20xx
[3] 建筑施工手册编写组，建筑施工手册[M]，北京：中国建筑工业出版社,，20xx