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一、基本情況
泰來縣位于黑龍江省西南部,地處黑龍江、吉林、內蒙古三省(區)交界處。全縣轄8鎮2鄉,83個行政村,532個自然屯。總人口32萬人,其中農業人口22.8萬人。全縣總幅員面積3960平方公里,其中耕地231.5萬畝、草原109萬畝。境內有“一江五河”(嫩江、托力河、二龍濤河、呼爾達河、小綽爾河、烏裕爾河)、374個泡沼。地表水資源總量為12.37億立方米,可利用水量3.22億立方米。全縣水源充沛,地表和地下水貯量非常豐富,地表水多年平均徑流深為20-30mm,年徑流量0.78億立方米,過境河流嫩江多年通過我縣水量241.82億立方米,大綽爾河年平均引水0.7億立方米,年可開采地下水量為3.70億立方米。
二、旱災情況
泰來縣屬中溫帶大陸性季風氣候,春季干旱風大,夏季高溫少雨,秋季干燥多風,冬季寒冷少雪,年平均降雨量392.6毫米,且雨量分布不均,80%集中在6、7、8月份。年均蒸發量1717.1毫米,是年均降雨量的4.4倍。每年8級以上大風天氣在20天以上,最大風力達12級,是典型的風沙干旱區。自1949年-2006年58年中,我縣發生旱災48年,春旱連夏旱20年,二十世紀九十年代以來,幾乎年年春旱,特別是自2000-2006年,旱情越來越嚴重,春旱連伏旱,夏旱連秋吊。一是2000-2004年,五年降雨量分別為217.1毫米、189.2毫米、310毫米、385.8毫米和194.2毫米,分別比歷年平均降水少175.5毫米、203.4毫米、82.6毫米、6.8毫米和188.4毫米。2000年以來,高溫少雨導致我縣連續特大旱災,旱災面積及所造成的經濟損失是建國以來最為嚴重的。二是連續干旱使全縣土壤墑情降到歷史最低點,我縣崗地、平地、洼地10-30厘米耕層土壤含水量只有6.9-12.7%。三是全縣地表水蓄積量急劇減少,地下水位下降幅度較大。除嫩江、托力河和少數幾個泡沼外,其它河流、水庫和泡沼全部干涸,正常年份全縣374個泡沼蓄水可達1.4億立方米,但現在蓄水量不足0.2億立方米。由于干旱,自建國以來,我縣累計作物受旱面積3419萬畝,受災面積2760萬畝,成災面積2129萬畝,絕收面積363萬畝,旱災共造成損失糧食136萬噸,經濟作物損失9.9億元。2004年作物受旱面積達182.9萬畝,成災面積155.6萬畝,絕收面積80.5萬畝,損失糧食24.15萬噸,經濟作物損失2.7億元,草場受旱面積109萬畝,其中70萬畝返青后干枯,林業受旱面積50萬畝,導致新植林的成活率僅為45%。2005年作物受旱面積達100萬畝,成災面積75.8萬畝,絕收面積30.2萬畝,損失糧食12.5萬噸,經濟作物損失0.31億元。2006年作物受旱面積達150萬畝,2007年旱災面積71萬畝,絕產面積15萬畝。
三、規劃依據及工程概述
干旱是制約我縣經濟發展最主要因素,為了從根本上解決制約我縣的干旱問題,縣委、縣政府從我縣水資源條件出發,依據通過水利部和省水利廳專家審查的《黑龍江省齊齊哈爾市抗旱總體規劃報告》(2002年10月),委托齊齊哈爾市水利勘測設計研究院編制完成了《泰來縣抗旱灌溉引水工程項目建議書》(2003年11月)和《泰來縣抗旱灌溉引水工程可行性研究報告》。
泰來縣抗旱灌溉引水工程位于泰來縣中南部,行政區劃包括江橋鎮、平洋鎮、克利鎮、勝利鄉、泰來鎮、寧姜鄉等6個鄉(鎮),23個行政村,幅員面積170萬畝,其中耕地75.2萬畝,總人口11.28萬人。
泰來縣抗旱灌溉引水工程從嫩江取水。工程有灌溉和引洪兩項任務,提水灌溉水田8萬畝,旱田22萬畝,解決抗旱水源27萬畝,提水流量20m3/s;引洪水到宏勝水庫及周圍濕地,年最大自流引水量1.084億m3。
引水工程渠首位于江橋水文站上游約6km,嫩江與綽爾河交匯處的杏花山開山口。嫩江水資源比較豐富,根據江橋水文站45年徑流系列(用水還原為天然徑流)進行分析,多年平均徑流量為225.3×108m3,(多年平均流量為714m3/s),年徑流CV=0.46,P=75%的年徑流量為149×108m3。
本區地勢由西北逐漸向東南傾斜,地形坡降1/3000-1/7000,北部較平坦,南部遍布泡沼、濕地及沙崗。
干旱是本區主要自然災害,造成農業減產,地下水位降低,灌溉水嚴重不足,草原、葦地退化,土壤沙化、鹽堿化,生態環境遭到破壞,農民生活水平很低,制約當地經濟發展。
四、前期工作進展情況
在省、市有關部門的大力幫助和支持下,泰來縣抗旱灌溉引水工程項目前期工作進展順利。2007年,我縣先后完成了《泰來縣抗旱灌溉引水工程項目建議書》和技術審查工作,完成了《泰來縣抗旱灌溉引水工程項目可行性研究報告》和水土保持論證等六個相關論證。省水利廳對項目可行性研究報告出具了審查意見,項目土地預審和水資源論證分別得到省國土資源廳、松遼水利委員會批復。2007年11月,省水利廳將項目建議書報水利部審查。2008年1月,水利部委托松遼委對該項目進行了立項審查并提出核批意見后,2008年6月水利部商同國家發改委同意該項目由我省發改委立項審批。2008年8月,省發改委先后批復了項目建議書和可行性研究報告,省水利廳批復了泰來縣抗旱灌溉引水項目渠首工程初步設計報告。2008年9月20日工程正式開工。
五、工程建設其他意義
泰來縣抗旱灌溉引水工程建成后除可以解決本區農業用水解決干旱問題外,還有以下幾方面的意義。
(一)引水工程是泰來縣調整農業種植結構,發展各種經濟的需要
目前泰來縣中南部地區耕地面積75.2萬畝,主要以旱田為主,種植結構為玉米、高粱、綠豆等低附加值農作物。引水工程實施后,可調整種植結構,退耕還濕,退耕還草,以草原為中心發展畜牧業,以水面為中心發展畜禽養殖業,促進各種經營,提高農民收入,帶動區域經濟發展。
(二)引水工程可為泰來縣中東部補充地下水
由于近年來連續干旱,降水偏少,地下水呈逐年下降趨勢,據1995年至2001年對泰來縣城周邊6眼井(好新白廟子、宏升鄭家屯、街基綠化、勝利五家子、平洋鎮、泰來鎮)實際觀測資料分析,該區地下水位平均下降1.46m,極值最大降深達2.13m,致使該區20%的農田井抽不上水,60%的農田井抽水量不足,因此實施引水工程,將嫩江水引入該區的湖泡中,補充地下水。
(三)引水工程充分利用了現有工程
引水工程輸水渠道利用已建江橋灌區灌溉渠道,進行整修擴建,引嫩江水入宏勝水庫等庫泡,進行調蓄,減少工程占地。
隨著社會的進步和人類對工作環境、生活質量,特別是對美的追求的不斷提高,人們已不再滿足于原有的一套設計習慣。并且隨著我國市場經濟的確立,為了在競爭激烈的市場中求得生存和發展,更要求對以前不受建筑設計重視的給排水工程的設計來一個較大的改革,以適應日趨變化的業主市場。
長期以來,給排水工程設計采用的是一種封閉靜止的方法,就工藝而工藝,就生產而生產,僅僅只是為了滿足單一的一種功能,沒有綜合地考慮各種要素,因此工程的最終結果必然不能全方位地滿足業主的各方面要求,更不能滿足日趨重要的環境要求。
近年來給排水工程設計的經驗教訓告訴人們必須在設計的觀念上要有一個較大的革新,或者說必須有一個新的認識才能真正確保給排水工程的設計質量的提高,即良好的功能和良好的建筑形象的高度統一。良好的功能可為生產和管理人員創造舒適安全和整潔優美的環境,從而提高勞動生產率;而良好的建筑形象也是一種功能,這種功能不光是物質上的還有精神上的。
水廠建筑的特點:一是工業建筑范疇,但不能忽略其美觀;二是建筑物匍伏于地,尺度不大,并且形式單調均一分散、變化不大;三是構筑物所占比重特大,表現在體量悶沉、笨重,而且一般布置在廠區平面顯眼的中心位置;四是污水處理廠氣味重而難聞;五是為使水廠的環境更加接近自然,需有大面積的綠化。因此,水廠的建筑設計的意義倒并不完全在于如何做好工藝(這是很重要的),如何畫出一張美麗的圖畫,而在于其理想的目標能得以實現,完美的構思能得以表達,合理的功能能得以兌現,以及優雅的環境能得以體現。為了達到這個目的,水廠的建筑設計首先應該在確實掌握豐富的信息、詳實的資料的條件下,在加強內部工種聯系的前提下,在正確的設計原則指導下和正確的方式組織下,有步驟、有計劃地應用現代化的科學方法和先進的技術手段去加以制訂(其中還要特別重視國外的各種先進經驗)。我們不能把設計的全過程看成是一個封閉———自立門戶的模式;單一———就事論事的模式,穩定———一成不變的模式;而應該看成是一個持續發展的、不斷開放的、經常變化的動態體系,才能確保設計出一個完美的優秀工程。
二、要注意的幾個因素
1 工藝流程的要求
給水處理廠即一般常稱的自來水廠。由于原水水質不同,工藝流程有各種組合,但它的基本工藝為混合、絮凝、沉淀、過濾和消毒。在城市水廠中,基本流程為原水一級泵房加藥絮凝池沉淀或澄清池濾池消毒清水池二級泵房用戶。水廠內的主體處理構筑物中沉淀池、濾池基本上都高出地面,只有清水池可以埋入地下,而當沉淀采用平流式沉淀時,其池長達100余m,在水廠中會形成單調冗長的池體,都需加以仔細設計。
大多數的城市污水處理廠的流程一般為提升后的污水重力經格柵沉砂初沉曝氣二沉消毒出流。如果排入的水體是感潮水體,有時亦會在處理水排入前有提升泵站,以解決時污水廠的出水問題。
對于地下水位高的地區興建的污水廠,為了解決構筑物的空池抗浮,往往以出水末端構筑物的高度為控制,而將進水泵站以后的構筑物以高出地面3~4m布置,這樣就必須對這種沉悶不堪的大體量砼面作建筑處理,同時也必須對池間聯系的狹小的通道走廊作恰當的建筑處理,否則作為一個整體環境來講是極不理想的,往往也不易被人們所接受。
2 總體規劃的要求
總體規劃非常重要,它是設計的靈魂。在規劃時首先要有一個總體布局的構思,其中應包括:工藝布局的合理、道路走向的清晰、廣場的適宜、地域的平衡、人流的互不交叉和公建用房(即生活區,其中包括辦公、科研、試驗、管理、會議室、食堂、廚房等內容)的最佳布置,然后按照①功能分區合理、簡捷、便利、經濟的原則;②風向、日照、地形有利的原則;③構圖優美、對比均衡、空間流通的原則等,根據工藝流程的要求,結合廠址的自然條件及環境條件(包括地形以至地質條件、廠外道路系統、綠化條件、朝向、原有建筑物等)來進行總體規劃。在總體規劃中必須注意要創造良好的日照、空氣和通風條件,還要盡量避免噪聲的干擾,合理安排和大量利用綠化,把生態環境放在首位統一規劃(特別是廠前區),然后將建筑物(或構筑物)布置在經過深思熟慮的綠化等環境中。在綠化設施中須充分考慮到生態綠化和景觀綠化的有機結合,并多種植些可以釋放有益氣體和減少塵埃的樹種,以改善廠區環境,減少空氣污染,提高廠區的明潔度。
同時,建筑物(構筑物)的設計原則還必須在立足于“環境、空間、形式”三者統一的原則基礎上,使群體形象和個體形象都能表現出一種內在的含蓄和諧調,并通過曲直、高低、虛實、明暗、黑白、凹凸、方圓、上下等造型元素和設計手法的運用充分體現出工藝工程設計的新境界。
3 傳統觀念的改革
傳統是指技術上、文化上歷史的凝聚、沉淀和積累,它是人們長期經驗和教訓的總結,是固有的客觀存在。它之所以能長期繼承,經久不衰,并在某些方面形成一種固有的心理態勢,就是因為它具有一定的吸引力和耐人尋味的余韻,因此它往往極易被人們長久地、習慣地循套,自然地襲用,即使有時會出現一些問題和不足,但對成功來說總往往可加以原諒,或者最后說總的還是成功的。我們如果辯證地看,則可以這樣說,在繼承傳統之余必須要有充分的創新,即從“現實的需要出發對傳統作轉變的工作”。如果工藝總是老一套形式,形式總是老面孔,色彩總是陳調重彈,即使在功能上還可以過得去,能滿足業主的一般要求,但從社會發展來看,從兩個文明來看,無論如何在組織形式上、在事先指導上、在各專業的協調、在通氣上都應該重新思考,不能一味循舊。在工藝上必須要創新、要提高、要有些新東西。在選型、色彩上必須要美觀、要有所升華,否則就不能使業主感到非常滿意,不能心情舒暢。為此可以說挑戰創新是必須的,是絕對的,沒有創新就會暮氣沉沉沒有生氣,就不能前進。
4 防止專業之間的各行其是
長期以來,給排水工程的習慣做法是工藝一馬當先,先提出設想,后再遞交給其它各工種,盡管各工種可以回提條件給工藝,但由于已成習慣,且因為各專業對工程總的概念認識不足而未能充分進行必要的商榷了解,互相質疑,因此就提不出內在的、關鍵的問題,致使矛盾隱蔽得不到圓滿的解決,有時還會引起返工,最后造成木已成舟的尷尬局面,導致項目得不到最佳的方案,達不到最理想的質量。
從管理科學上來說事先指導,預先協商,不把問題的解決拖到最后,這是最科學也是最有效的工作方法。如果一個專業的設計,一味地關在工作室里,并且總是閉門苦思(即沒有和其它有關專業認真商量研究),就只會把這些設計(即使是本專業中最優秀的設想)從一個社會現象變成了一個孤零零的個體,并且將這個專業完全裹入到“絕對正確”之中而一絲也動彈不得,其結果必然是感覺遲鈍且視感平平,最后遠不能滿足業主的總要求。因此,在整體設計中要非常重視事先的協調,重視事先的各有關專業的參與協商,并且必須認識到這不光是一個單一的項目也是一項系統工程,其優劣的關鍵必然是組成這個組織內的各有關要素的綜合,而決不是一個主導專業的所為(當然,它是很重要的)。所以決不能允許各專業各行其是,或者說是過分地突出自己,而缺少必要的整體相融性。只有通過組織有序的精心的全面的設計安排,我們才能把一個初看好像支離破碎、意見分岐、沒有完整性的模糊、凌亂的印象,變成一幅詩意盎然、變化有序、排列恰當、構圖完美的圖畫。
5 建筑設計的重要性不可忽視
長期以來,由于歷史的原因,建筑設計(特別是工業建筑)在思想上趨于封閉狹隘,在形式上趨于呆板一律,在色彩上趨于灰暗、單調,總之建筑在如何體現滿足人類的舒適和精神要求這方面考慮得太少了,更談不上在美觀的構思上多下功夫,而只片面單純地理解為單一的功能性構筑物,僅為滿足生產而已,別無它求,諸如環境、空間、選型、尺度、色彩等方面都無關緊要也無須多考慮。
因此在工業建筑中,建筑的地位一直不高,也沒有什么發言權,最后造成廠區建筑不美觀,品味不高,大家不滿意。隨著社會經濟的發展,人民生活水平的提高,人們已不僅僅滿足于需要有一流的先進的工藝、能生產出較好的社會需要的產品,人們的追求向更高層次發展,更需要有一個包括優美的環境,良好的工作條件在內的賞心悅目的舒適的氛圍,更需要防止和減少工業建筑常有的廢水廢氣對周邊環境的污染。這就需要進行全方位的綜合的建筑設計,對污染進行充分有效的處理,保證有清晰的水質和潔凈的空氣。建筑設計雖然不像工藝設計那樣直接產生經濟效益,但從全局、長遠的效應來看,其對提高生產效率、保障職工的身體健康、社會的文明都能起到很好的、積極的能動作用。因此,我們有必要對給排水工程中建筑設計這個概念有一個新的認識,它必須是全面的、綜合的、整體效應的結果并必須在整個設計過程中貫徹始終。設計實踐告訴我們應該有一個懂總圖的設計師來進行總的牽頭、控制和協調,平衡各專業,取其所長限其所短來達到最佳的視覺效果,我們暫且稱此設計師為總協調建筑師吧。在建筑設計全過程中,總協調建筑師要始終以能形成最佳環境景觀的觀念為依據,充分考慮到工藝流程的最先進、最便捷,結構布局的最經濟、最合理,不斷地向各有關專業的負責人就當地環境景觀的形成進行有方向性的引導,并不時向他們提供大家能接受的各種狀態建議或者能取得平衡的一些構想,以達到最廣泛的共識,統一的行動。
為了對全局進行有效的控制,總協調師還要根據其對環境景觀形成的基本觀念預先策劃制定各項設計細則,它將作為整體設計的原則引導各個單體在循序漸進中得以貫徹、實現、完善,起到啟發創新的作用。在此前提下,又要避免造成對各單體專業自由構想的束縛,以細則為依據進行整個設計運作的協調,在各專業之間按照具體的變化情況就整體和單體銜接部分之間進行柔和的調整,使之達到統一。
此外,總協調師還要在尊重各專業特點的前提下,為實現全局的一種“緩和寬松的秩序”而進行工作,也就是說總的協調是指制約的開放性,或者說是在整體觀上充分保持單體設計(專業設計)者的自立性,充分發揮其個性特點,把所謂的束縛性因素限制在最小的范圍內,最后達到辯證的統一,即互相限制了各自的不足,又保留了各自長處,而且彼此心情愉快,形成最佳的綜合效應。
建筑物的設計處理大體有以下的一些手法:
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
在工程規劃設計階段,需建立測圖控制網以保證最大比例尺測圖的需要;在工程實施階段,需建立施工控制網以控制工程的總體布置和各建筑物軸線之間的相對位置,滿足施工放樣的需要;在運行管理階段,需建立變形觀測控制網,用來觀測建筑物的變形情況以評估工程質量,保證安全運營,分析變形規律及進行相應的科學研究。無論是規劃設計階段還是工程實施階段,為工程建設測量需要而建立的各種控制測量網都是工程建設中各項測量工作的基礎,其成果的精度、可靠性將直接關系到工程整體的進展。
在工程實施階段,測量工作不僅僅表現在日常的施工放樣過程中,其重要性更突顯于為各種決策及經濟性分析提供原始數據。因此,在工程實施當中如何將測量外業與測量內業工作有機地統一起來,及時、準確地為經營管理部門提供滿足精度要求的測量成果是一項很重要的事情。以南水北調某渠道項目(以下簡稱本工程)為例說明大型調水工程施工測量內外業資料管理一體化的步驟及方法。
1測區及工程簡介
大型調水工程一般因其范圍廣,跨地區、跨流域的原因,其所經過地區往往地形地貌差異很大,這也給測量工作帶來了很多困難。本工程為南水北調中線干線工程中典型的渠道項目,全長4.8km。其中有交叉公路建筑物6座,另外在靠近標段起點段處有一中心線半徑為500m、中心角度為25°20′的圓弧段,渠底設計縱坡為1/25000,設計底寬13.5m,過水斷面邊坡系數為3.0。本工程位于石家莊市近郊,其平面控制系統為1954北京坐標系1°分帶的第114帶,高程控制系統為1985國家高程基準。本工程測區為一長約5km、寬約140m的狹長地帶,由于本工程在實施階段將在渠道兩側堆放大量的挖方棄土,使得測區通視條件較差,故該工程測量工作的難點是測量控制網點的布設、圓弧段及渠底縱坡的施工控制。
2現有成果的分析使用
施工測量工作啟動前,應首先對監理機構所提供的測量基準控制點、水準點的測量精度進行校測并對其資料和數據的準確性進行復核。在進行測量控制網選點布設前應進行現場踏勘、找點選線并應充分利用已有的地形地貌資料,制定經濟合理的技術方案,編寫有針對性的施測計劃及施測方法。
本工程測區內有監理機構移交的測量基準點4個,為C級GPS控制點,分別為H02、H04、H05、IIML112,其坐標為1954北京坐標系1°分帶的第114帶;另有國家二等水準點5個,分別為H02、H04、H05、IIML111、IIML112,均為1985國家高程基準點,以上基準點成對分布于渠道兩側。
根據《CH2001-92全球定位系統(GPS)測量規范》中的要求,C級GPS控制點精度指標表現為兩相鄰點間距離的誤差的大小,校測方法采用兩相鄰基準點間實測距離與根據兩點間坐標反算距離之間的誤差是否滿足規范要求即可;根據《國家一、二等水準測量規范》(GB12897-91)中的要求,水準點精度校測可在兩相鄰水準點間建立符合水準測量導線并將其符合差與規定的限差相比較。據此可對該平面基準點進行校測。
3測量控制網的布設
3.1測量控制網布設的一般要求
施工測量控制網用以控制工程的總體布置和各建筑物軸線之間的相對位置并滿足施工放樣的需要,其布設是整個測量工作中的首要任務,其精度將直接影響以后工程中的放樣與施工控制精度。由于大型調水工程一般渠線較長,往往穿越農田或林帶、居民點等,在進行測量控制網布設前,應根據已有的地形地貌資料先進行室內選線后再進行外業選線、布設。室外選線時應注意觀察沿線的地形、地貌情況,并做好記錄,此外還需注意以下幾個方面。
(1)相鄰點通視條件要良好,地勢平坦,視野開闊,利于量邊測角并且有較大的控制范圍。
(2)導線點應選擇在土質堅硬而且安全的地方,以便能將導線點長期保存和使用。
(3)導線點應選擇在地勢較平坦,利于安放測量儀器的地方。
(4)導線邊長應大致相等,相鄰邊長差不宜過大且使導線點均勻分布在整個測區內。
(5)導線點應優先選擇在工程永久占地范圍內,應根據施工組織的安排,埋樁位置應與施工作業互不干擾且不宜被破壞。
(6)導線點埋設處應做好點之記。
3.2控制網整體布設方案
本工程測區為一長5km、寬約140m的狹長地帶,5個測量基準點中有4個成對分布于渠道兩側,另一個靠近渠尾。考慮到施工階段渠道右側將堆放大量的挖方棄土,本工程測量控制網布設為直伸型附和導線控制網。由于測量控制基準點均含有平面坐標和高程坐標,本工程建立了三維測量控制網。
本工程測量控制網中附和導線總長約7km,平均邊長500m,中間加密18個導線樁。根據測區已有的高程基準點分布情況,將本工程測區內高程控制分上、下游兩段布設附和水準路線,構成基本高程控制網。沿基本高程控制網將高程引測到臨時性作業點或永久占地邊界樁上,即可作為施工放樣的控制高程點。
3.3測量控制網的精度估算和最優化設計
大型調水工程施工測量控制精度要求高,對于自流渠段的渠底高程控制測量精度要求更高,在施測過程中因觀測誤差和起始數據誤差不可能完全消除,為此,在控制網布設后需要對其精度進行估算以優化控制網布設方案。對于直伸型附和導線控制網來說,附和導線精度最弱點位于導線中點處,對于該類型的控制網,可采用近似等邊直伸導線最弱點點位誤差估算方法進行估算。
4內外業資料管理的一體化
內業資料應該是外業工作的真實記錄和體現,然而在工程建設當中,內業工作長期得不到應有的重視,“重外輕內”的思想在施工管理中更是普遍現象。如何管理好整個工程的內業資料是一個非常重要的問題,測量工作作為工程建設當中各種量化手段的基礎,其內業資料的管理尤其重要。
測量工作內外業資料較多,可謂紛繁復雜。減少外業人員的記錄、數據整理及計算的工作量;保證內業人員計算數據的正確性和可靠性;提高測量工作的效率是保證工程順利進行的基礎。實現測量工作內外業資料管理的一體化是基礎。
4.1內業資料管理的標準化
大型調水工程由于測量任務大、頻次高,工程實施時往往會涉及到很多工作面同時開展,為便于管理,可依據工程特點及測量工作的要求制定出各種類型的標準原始數據記錄表格、內業分析與計算表格及成果上報表格等。
4.2內業計算及成果歸檔的制度化
測量外業開始前,內業工作應先詳細了解施測區域及沿線的地形、地貌情況。對于新建項目應察看其是否穿越農田或林帶、居民點等;對于改建項目應查看其已建構筑物的使用狀況,較重要的交叉建筑物等是否有可供利用的大比例尺地形圖等據以編制作業計劃及施測方案。
測量外業完成后,內業工作首先應全面檢查外業觀測數據有無遺漏,記錄、計算是否正確,成果是否符合規范的要求等,當發現記錄、計算有錯時,不要改動原始數據,而是要認真地反復校核;其次,要根據已知數據和觀測結果繪制外業成果注記圖,當確定外業成果符合規范及工程使用要求后,才可進行內業分析、計算,并及時地將成果歸檔。
4.3內外業資料管理的一體化
隨著計算機技術的發展及測量儀器的不斷改進,尤其是全站儀在工程中的普及應用,使得當今的施工測量與傳統的施工測量相比有了明顯的改進,利用當今比較成熟的繪圖軟件—AutoCAD及全站儀聯合作業,可以非常容易、迅速地進行工程施工測量作業。
現代市政給排水工程市場競爭力大,很多施工單位為了趕搶進度忽視質量管理。在一定時期內還出現搶干和蠻干的行為。給排水管線各段負責人主體不明確,質量執行標注不規范、不嚴格都能人為降低工程質量。甚至有些施工人員不熟悉圖紙和相關技術資料,導致施工質量得不到保證。
1.2施工質量管理不到位
施工單位是市政給排水工程施工管理和控制的主體,施工單位對工程質量管理問題手段和措施尤其重要。有些小型施工企業在城市建設日益成熟的推動下逐漸發展成為總承包企業,但是資歷、規模都達不到市政工程需求,相應的資金儲備和技術水平不能承擔工程建設任務。并且這種施工企業在工程質量管理中和現場控制中存在很大缺陷,承包大型市政工程會加大制造“豆腐渣”工程的幾率;給排水工程質量問題有管道漏水、積水、管道位置偏移、路面沉陷等問題。施工單位一定要有完善的工程質量管理制度和嚴格的管理措施,才能保證工程質量。但是施工企業容易搞內部項目承包制,讓有些不具備相應資質的施工單位掛靠施工,削弱了企業對項目部的管理,在工程細節上無法準確把握;還有些“分包代管”,施工單位為了自身經濟利益,壓縮施工工期,加大了工程施工管理和控制難度,影響了施工質量。
1.3施工技術不過關
我國城市進程速度快,市政給排水市場繁榮,需求量較大。但是施工企業的資歷和經驗跟不上給排水工程發展的腳步,很多新興總包企業在施工技術上還存在很多問題,缺乏過硬的技術本領和總包實踐經驗,施工中經常出現測量差錯、施工走樣、管道滲漏水、閉水試驗不合格、基礎不均勻沉降、井變形和下沉的問題。
1.4監理公司的工程監理不到位、不嚴格
監理在工程項目中的地位和作用都十分重要。建設單位會委托監理公司對給排水工程進行此案長施工質量進行監督,但是有些政府性質較強的市政給排水工程因為拒絕監理管理。監理人員技術水平低下、道德素質低也是監理不到位的重要因素建設單位一般會委托監理公司對市政給排水工程的現場施工質量進行監督,但是有的施工單位會利用市政給排水工程是政府部門組織的一項基礎設施建設項目的特殊性而不配合監理工作人員對工程質量的監督工作,或者監理公司的監理人員技術水平低下、道德素質低下也會導致工程質量的監理工作不嚴格,從而影響工程質量。
2加強市政給排水工程施工管理的措施
2.1建立合理的質量責任制度
市政給排水工程涉及到很多承包單位。每個單位有其自己的質量管理模式,質量管理水平不一。在施工過程中常常要協調承包商之間的管理措施和管理方法,浪費大量的人力、物力,也給工程質量帶來隱患。所以市政給排水工程要建立系統、責任分明的管理制度,結合業主、建設單位、施工單位質量管理部門三方意見,制定質量管理計劃,管理施工質量,將工程責任分解落實到具體人身上,一旦出現問題,追究責任人的責任。
2.2加強施工隊伍的質量意識
要增強給排水施工隊伍的質量意識,提高責任感和使用感。施工隊伍要學習和運用工程質量先進經驗,不斷提高自我技術能力和專業素質。
2.3提高給排水工程的管理措施
市政給排水工程把握好質量管理,首先要對工程質量進行預控。在給排水工程施工前,進行縝密規劃,認真籌備。首先對設計方案進行嚴格審查,設計方案是否和現場實際施工條件相符合,是否在施工過程中和其他市政設置之間發生沖突等。一旦發現設計方案上出現問題就要及時和設計方進行溝通,糾正錯誤,查漏補缺。施工中所用的各種材料質量、性質、規格是否滿足設計要求和施工要求。其次要對施工圖紙進行會審。把握好工程設計圖紙關,減少圖紙的差錯,將圖紙中的質量隱患消滅在施工前。施工前進行的圖紙會審首先由設計、土建部門、安裝監理工程師對有關圖紙進行內部審閱,再交送工程部和有關單位進行審閱。施工單位在收到施工圖紙后,組織相關技術人員進行詳細審閱,提出書面意見。給排水施工管理控制要做好事前控制。施工單位管理人員和給排水技術負責人、施工組長都要參加管理交底。監理交底要以書面形式提出嚴格的給水排水安裝質量要求,以管理工程師通報形下發至各個施工隊伍中,在施工初向安裝單位提出一份給排水安裝質量基本要求實例。
2.4提高施工隊伍技術水平
市政給排水工程是一項綜合性工程,一般專業性人員無法滿足現在的施工要求,再加上項目多、難度大、任務繁重,在施工過程中很容易出現質量問題。
2.5強化監理職能
工程監理要根據工程進度和質量進行客觀監控,采用法律手段控制工程進度、質量、工程造價、合同管理等,協調生產過程中各有關單位之間的關系。監理工作綜合了多門學科內容,對監理人員的專業性水平和經驗能力要求比較高,所以要強化監理職能還需要加大對監理復合型人才的培養,使其一人多能,勝任本職工作。
二、加強給排水工程的預算和施工管理
(一)科學設計給排水工程科學合理的工程設計對工程預算的編制和對施工管理都具有重要的指導作用。給排水工程設計的合理性直接決定著其在工程投入開展中的指導作用。首先,在設計給排水系統時,相關設計人員應該全面考慮工程的技術可行性和經濟性,避免片面追求工程的可行性和安全性而導致工程造價不切實際的現象。其次,在我國現有的工程設計費用計算方法的基礎上,對其進行進一步的完善,使其更好地體現工程造價預算的價值。
(二)逐步完善法律體系隨著法制觀念在我國的不斷推廣,運用合同或國家法律武器維護權益成為了多數企業保護經濟效益最大化的方法。首先,逐步完善我國招投標的相關法律,大力推行項目招標制度,加大招標過程的公開透明度,盡量避免各種暗箱操作導致工程造價偏高。其次,在招標前進行市場調查,針對施工所需原材料建立完善的價格體系,對市場價格走勢做出合理的預測,以便于在招標過程中掌握主動權。再次,在與承包方簽訂合同時,避免片面地沿用不全面的統一合同文本,應在現有合同文本的基礎上對其進行進一步的完善后在使用。且在進行合同簽訂時,保證對合同做到字字斟酌,保證在合同履行過程中實現風險最小化和利益最大化。
(三)增強施工方的工程質量意識首先,在招標前加強對各個承包方基本情況的了解,建立承包方的基本信息庫,對信譽度不高的施工方給予及時的排除。其次,在確定施工方后,積極幫助其提高作為施工方的責任感,幫助其認識到科學的給排水系統對人類的貢獻,以及劣質的給排水系統給人民帶來的安全隱患,提高施工方的給排水工程質量控制意識。最后,收集各種反面例子,告知施工方反面例子所需要承擔的法律責任,使施工方在施工過程中警鐘長鳴。
(四)完善監管體系逐步完善工程的監管體系。首先,加強與施工方的交流,識穿各種對外掛靠現象,絕不使用資質不夠的施工方,同時強化總承包商對每一個項目分支的監管意識。其次,監理人員全面跟進給排水的施工過程,避免各種擅自修改設計方案、擅自更換安裝材料的現象。再次,監管人員在對施工過程的監管過程中,善于利用合同等法律武器保護自身合法權益,對于各種偷工減料的行為決不姑息,以此對施工方達到警示的作用。
2目前建筑防水工程材料在實際施工工作中出現的主要質量問題及成因
因建筑防水材料存在質量因素,在建筑防水工程實際施工過程中引發的各類問題是很多的。其中主要的問題有:
2.1建筑防水工程材料對環境質量產生的影響
在追求生活環境質量的今天,環境質量在建筑工程檢驗檢測時是一項很重要的檢測指標。對于建筑工程質量影響的各項因素中,防水材料的質量問題是很重要的。在人們使用的防水材料原料中經常含有毒有害的化合物質,包括苯基化合物等。這些有害的揮發性物質會嚴重的刺激人的眼睛和皮膚,造成皮膚過敏、眼睛流淚、腫痛、呼吸困難等不適癥狀。苯基化合物甚至可能會引發癌癥的危險。這些問題主要是因為人們現階段普遍使用的防水材料的主要成分造成的。
2.2落后的產品及技術對建筑防水工程材料質量的影響
現階段國家在建筑防水材料的生產標準上有嚴格的規定,但是人們看到依然有大量的低檔甚至是不合格的防水材料在生產和銷售之中。這些使用落后的產品和技術生產的各類防水材料的質量是無法控制和保證的。出現這種問題主要是因為一些小的生產廠家或作坊式的企業為了降低生產成本,在生產防水材料的過程中使用了了劣質的的材料和落后的技術才造成的結果。
2.3影響建筑防水工程材料質量的制度因素
在實際工作中,人們發現在建筑防水材料質量的控制工作中的很多問題都與人們現行標準和制度問題因素有關。在標準因素中,現在人們使用的許多標準都是2000年以前制定的,如《石油瀝青玻璃纖維胎油氈GB/T14686-1993》標準是1993年制定的,顯然已經嚴重落后于現現在的建筑施工質量要求了。在制度因素中,我國的許多現行制度已經不再適合現在的市場要求。如在西方國家防水工程的保質期多為10年至20年,而我國的防水工程保質期只有5年。再比如在防水工程出現質量問題的追究方面我國還沒有形成一套完整的制度體系,造成了追究責任難的現象,使得許多防水工程出現問題的業主,不得不選擇自認倒霉的現象。
3實際工作中如何做好建筑防水工程材料質量控制的措施
既然人們知道了建筑防水材料的質量控制工作在建筑工程質量中的重要性,而實際工作中又在質量控制中又存在很多的問題。人們應采取哪些措施做好相應質量控制工作?自我提出自己的幾點措施意見:
3.1做好防水材料進貨鏈的質量保證工作
產品進貨鏈的質量檢驗監控在防水材料的質量控制工作中是非常重要的措施。這主要包含兩點工作:一是選用合格的防水材料;二是選用正確的防水材料。在進貨過程中首先人們要選用擁有產品生產資質的正規廠商的合格產品。預防有部分包工人員以次充好,選用價格低、質量低的防水材料進行施工,影響了防水工程的質量。其次人們在建筑防水施工對防水材料進行選擇時,應選用正確的防水材料,而不是因為成本等問題采用低檔次的防水材料,進而影響建筑防水工程的整體質量。所以在防水材料的進貨鏈中,人們必須保證選購的防水產品既有質量保證又符合建筑工程的設計質量要求。這就要求防水進貨的過程需要工程質量檢驗監督部門、工藝控制部門、施工操作部門集體合作把關,才能確保做好此階段的質量控制工作。
3.2做好防水材料的日常質量抽查工作
因為建筑防水材料因為受到其本身特質影響,容易受到溫度、濕度、陽光等外界因素影響。一旦倉儲管理不當就會影響其質量,出現各類質量問題。且大多數的防水材料都有保質期,而建筑工程是一種時間跨度比較大的工作,所以防水材料出現問題的可能性就會加大。所以在建筑防水材料的日常質檢檢測工作中,日常的防水材料質檢抽檢工作就十分必要。防水材料的日常質量抽檢工作主要是針對建筑工程中庫存的防水材料,特別是對已經打開使用、存放時間過長、保存環境惡劣等存在問題的材料要重點進行檢查。質檢人員在抽查中發現問題時要及時上報,并對相關的材料比如同時間進貨的材料、存放條件相同的材料等進行全面檢驗,及時淘汰質檢中發現的不合格的材料,確保整體的建筑防水工程符合質量標準。
3.3建立全面的質量監督工作,確保做好全面的質量控制工作
除了做好以上的質量控制工作外,在建筑防水材料質量的控制工作中還應該建立全面的質量監督工作。特別是在建筑工作具體過程中,質檢檢查部門必須做好質量監督工作。比如在施工過程中防水材料的處理過程中各種防水材料的比例十分重要,質檢部門在質量監控過程中必須做好配比的監控工作。再比如防水施工工程中,卷型防水材料與防水涂料的使用順序是一個很嚴格的的操作工藝,要求質量監控人員的嚴密控制。諸如此類實際工作的質量監督工作是質量控制工作十分重要的組成因素。
施工的準備過程中,一定要對工程施工過程中容易出現的質量病害進行分析以及預防。其措施如下:位置的偏移造成此類情況出現的原因主要是測量時出現了差錯。即放線走樣以及對建筑物進行避讓等情況造成的。施工與測量a)施工前必須根據施工的測量規程以及規范來對交接樁進行保護以及復測;b)施工放樣的過程中,一定要結合當地的水文地質條件,根據設計的要求以及其它的規定來對其進行放樣,完成放樣工作后還必須對其進行反復檢驗,當其誤差處于工程的允許范圍內時,方可進行施工。c)在對工程進行施工的過程中,一定要根據樣樁來進行施工,在對平基以及溝槽進行施工的過程中,一定還要做好縱坡以及軸線的測量與驗收。管道的開裂與下沉當管道出現開裂或下沉的情況時,一定要根據施工規范以及設計要求來對其進行處理。其主要的預防措施就是在對基礎混凝土進行澆筑時,最好在管道口設置一定的變形縫,以此來防止混凝土出現收縮變形,此外,還必須強化對混凝土的檢測力度。
檢查井以及管道的施工
在對管道進行安裝時,一定要對進場的材料進行嚴格的檢查,對于那些露崩口、孔眼、縫孔的管道一定要退換。下管前,一定要對管道的高程以及中心線進行核對,同時還要對檢查井的位置以及井距進行檢查,吊裝時,最好采用帆布綁帶來進行施工。為了確定管道接口的平順,可以利用石楔將管道穩定后,根據圖紙以及施工的相關要求,利用鋼絲網水泥砂漿抹帶來對其接口進行施工,然后,就可對其進行混凝土澆筑。
檢查井的砌筑
1977年恢復高考、實行改革開放后,中國經濟逐步發展壯大,城市基礎設施建設開始迅速發展,此時,對給水排水工程專業的教育規模和教育質量提出了更新更高的要求。給水排水工程專業由最基本的“給”和“排”,即基本的水量和水輸送問題,逐步過渡到水處理方面的內容,由最初的水量追求水量和水質并重,且隨著人民生活水平的提高,開始逐步重視舒適性和安全性。相應地,和建筑給排水相關的專業人才的數量和質量發生了很大變化。建筑給水排水相關的就業面相當廣泛,可以從事的工作領域包括與建筑給水排水相關的建筑工程規劃設計、施工、運營、管理、安裝、消防、教學科研等。根據麥可思《中國大學生就業報告》統計,給水排水工程2010年就業率排名第4,就業率達到96.1%,2011年就業率排名第29,就業率達到94.6%,2012年就業率排名第1,就業率達到97.5%,可見社會對該專業畢業生需求量較大,在全國幾百個專業中是高就業率的專業之一。在人才質量上,對從事建筑給排水行業人才知識結構和素質的要求越來越高,需要在水的輸送回收與再生回用和可持續利用等方面,具有由以下各部分組成的專業知識結構,即水處理工藝知識、安全知識、水工業經濟知識、水資源知識、有關的工程知識和機電、儀器、設備、材料、儀表、計算機與自動控制等高新技術知識,需要進一步提高工程實踐能力。
1.2課程內涵的變化
隨著以犧牲環境為代價的經濟持續增長,導致水體中存在持久性有機污染物(POPs)、內分泌干擾物(EDCs)、微囊藻毒素(MC)、微生物污染物、致味物質等復雜的污染物質,傳統的飲用水處理技術不能對上述污染物質有效去除,終端用水出現渾濁、有氣味、口感差等一系列問題,無論是飲用水生產企業還是個人用戶,都開始逐步重視微污染水處理問題。個人用戶開始大量使用小型的終端水處理設備進行飲用水的處理,與此密切相關的小型終端設備的二次污染防治和安全控制等問題不斷出現。我國水資源貧乏,水資源短缺已成為制約我國經濟發展的主要因素之一,節水是我國的基本國策之一,建筑中水的推廣應用就是建筑節水技術之一。建筑中水對實現缺水地區污廢水資源化、提高水的利用率、降低環境污染、緩解水資源不足及節約能源等均具有重要意義,有明顯的社會效益。由此產生的建筑內部排水系統的設置、小型污水處理設備及處理工藝等內容也處于不斷研究和更新中。隨著人民生活水平的逐步提高,和人身安全直接相關的建筑內部安全消防技術逐漸被人們重視。建筑內部消防主要以水系統滅火為主,由人工的消火栓給水系統逐步向自動噴水滅火系統過渡。自動噴水滅火系統最關鍵的組件是噴頭,噴頭響應速度快慢、水滴大小、霧化能力和壓力高低是自動噴水滅火系統好壞的關鍵。另外,隨著高層和超高層建筑的不斷涌現,會出現建筑物上部消防水壓不足和下部水壓過高的現象,相應有了增壓消火栓、減壓消火栓、穩壓消火栓等新品種,為消防滅火提供了有效的保證。水源微污染導致的水質問題,水資源短缺引起的中水處理問題和建筑水平提高導致的消防系統的提高等問題使建筑給水排水工程課程的內涵由原來建筑內部水的供給及排放為主轉化為水的輸送與水質安全并重的水的建筑良性循環,這種變化促進了建筑給水排水工程課程教學體系的改革。
1.3課程方向的變化
用水終端的水質問題及節能環保的要求,使得建筑給水排水工程領域的傳統技術和設備難以滿足水質改善及節能環保的需要,促使新工藝、新設備和新材料不斷涌現,中水回用、新型用水設備等技術和設備主導了建筑給排水技術的發展方向,新的設備和材料的發展拓寬了專業知識面,由此帶來了專業知識體系的變革,促進了專業方向多元化變化。
1.4新技術導致的課程內容變化
建筑給水排水工程的發展是伴隨新技術的發展而發展的。如水龍頭,由截止閥式結構到瓷片式結構再到紅外自動控制,不但使水龍頭壽命延長,而且達到節水節能的目的;給水管材由鑄鐵管到鍍鋅管材再到塑料管材,再也不會出現管材銹蝕時既縮短管材壽命又污染水質的現象;坐便器由最初的分體式到連體式再到全自動坐式,不但能夠達到降低噪聲、節省沖洗水的目的,還能夠實現清洗人體和吹干等全部過程自動化;電子技術信息技術和自動控制技術在建筑給水排水工程中得到了廣泛應用,建筑智能化和工程設計的模塊化、數字化已經成了行業發展的趨勢和建筑給排水工程發展新的增長點。
2.“建筑給水排水工程”課程內容體系設置
2.1課程名稱變更的必要
隨著建筑內部安全、舒適、節能要求的提高及新材料新設備的層出不窮,建筑內部給排水工程已經遠遠超出了傳統的建筑內部的水的“給”與“排”,人們追求建筑的安全———消防系統的有無及反應程度,舒適———有無熱水及供給方式,節能———節水衛生器具及中水回用。建筑給排水工程已經將傳統的水的“給”與“排”拓展為建筑內部水的處理、應用和新材料新設備應用為一體的綜合性學問,傳統名稱已經不能囊括現行課程涵蓋的內容。因此,有必要對課程名稱進行更改,應該根據專業更名的方式將原“建筑給水排水工程”課程名稱更改為“建筑給排水科學與工程”。
2.2基礎理論內容的設置
建筑給水排水工程在給排水科學與工程專業中是一個相對獨立的系統,是給排水科學與工程專業區別于相近專業的明顯特征之一,與管網及水的處理合在一起成為一個有機的專業整體。但建筑給水排水工程的相關研究卻完全趕不上時展的步伐,首先是適合我國的流量計算方法(包括給水、排水和熱水)的研究,國際上流量的計算方法經歷了經驗法、平方根法和概率法三個發展階段。目前,西方發達國家如美、日、西歐等均采用概率法計算流量。我國于1964年從前蘇聯引進平方根法,其間雖經調整、修正,但從未進行過系統的衛生器具使用情況的概率統計,計算方法基本仍停留于平方根法范疇,遠遠落后于發達國家的計算方法。應該將此理論系統引入教材中,研究適合我國國情的概率計算方法。其次是熱水相關計算的研究。目前,熱水相關計算只有全日供應熱水的耗熱量計算方法,沒有定時供應熱水的計算方法,還缺少儲熱量的計算方法、熱水循環泵流量和揚程計算方法等,這些基礎性研究的缺失不但阻礙了新型水加熱器的應用,在進行系統的課程學習和講解的過程中缺乏課程體系的完整性而導致理解難度加大。再次是節能方面的研究。主要體現在中水處理和雨水利用方面的研究。雖然,目前將中水處理后作為各種水用途已經沒有技術障礙,但是適合建筑物本身使用的小型高效低能耗及處理成本低的中水處理設施依然是現在中水利用的瓶頸問題之一,直接導致中水回用受到限制。雨水方面,屋面排水排放是按重力流還是按壓力流計算方法的確定及雨水的處理技術的研究都存在缺失或不足,造成雨水利用困難。另外,隨著水質問題日益突出,家用凈水器已走入千家萬戶。市場上的凈水器品牌雜亂,魚龍混雜,針對不同的自來水水質,應該采用何種濾芯的凈水器及更換周期多長等問題,都缺少可供參考的標準性的技術方法,這方面的研究工作應該納入到建筑給排水系統中。以上這些基礎性的理論及研究都應該在給水排水工程課程中進行系統介紹,以便形成及推動建筑給水排水工程的系統研究,而不應該只單純講解給水、排水、熱水、消防、雨水這幾大塊和設計及工程聯系最密切的幾部分內容,這種急功近利的課程內容的設置和教學最終會導致建筑給排水的退步并影響整個專業的進步。
2.3實驗設置
建筑給排水的教學一直以來都是從概念到概念,如教材中的給水系統、氣壓給水原理、變頻調速、自動噴淋工作原理、減壓閥工作過程、排水立管流態等都沒有實驗輔助,學生無從驗證。另外,對于衛生器具的安裝及管材的截斷與連接等基本的建筑給排水相關的安裝實驗根本沒有涉及。目前國內設有給排水科學與工程專業的高校很少有建筑給排水實驗室,而有的大部分都無法運行只供參觀,沒有起到教學實驗的作用。教材內容設置應該單獨設置一個章節或者附錄作為實驗內容,對該課程實驗內容進行指導,包含演示實驗、學生自己動手操作實驗等。
2.4新技術新設備的更新
建筑給水排水工程教材內容嚴重滯后是毋庸置疑的。雖然版次不斷更新,各出版社不斷推出各種版本的“建筑給水排水工程”,但都大同小異,內容體系和課程框架基本沒有區別。一本合格的建筑給排水教材應有基礎理論、工程應用,應有自己的特色及時代氣息,應有工程建設標準化的基本知識,應有隨著計算機技術發展而適用的模塊化教學,也應有適應建筑內部使用的集成化的最新水處理技術,應根據建筑給排水技術發展速度和規范的修編及時更新教材內容。
1.給水工程設計
1.1給水工程的注意事項:
(1)給水供應系統沒有固定的形式,設計時應根據用戶的要求,結合室外給水系統的實際情況經技術經濟比較或采用綜合評判法確定供水方式。
(2)高層住宅內為解決上部供水不足增設了增壓設備,目前常采用調節水箱和變頻供水設備加壓供水,加壓設備為全自動系統以減少運行管理費用。
(3)住宅內生活用熱水多采用電浴熱水器、太陽能熱水器及鍋爐集中供熱等方式供給。電加熱系統和太陽能熱水器供應系統在住宅設計中較多采用,所以在設計時僅在給水管上預留安裝熱水供應設施的接口,或每戶設計獨立的熱水管道系統由住房自行解決熱源[1]。
1.2給水設計的關鍵因素:
(1)適當增設單體建筑戶外控制閥門:傳統的住宅給水設計是在每一根立管的底層出地面處設切斷閥門,而經濟房戶外小區內則是一個建筑樓群組共用一個地下控制閥門。
(2)適當增設單體建筑戶體控制閥門:立管底部的給水閥門不可少,其目的主要是為了當底層住戶發現下水管堵塞引起地面冒水時,可以及時關閉給水總閥,減少排污量。
(3)注意室外閥門的安裝型式:室外安裝的閥門大部分都是口徑為Dg75以上的截止閥或閘板問或蝶閥,一般均是法蘭安裝,而且有國家標準圖。需要注意的一個問題是,這些裝于地下的閥門一旦損壞時如何更換。
(4)給水管道壓力超過0.3~0.4MPa且管徑≤20mm及管路較長時,管道會產生嘯叫和振動,這主要由高速水流動力與管道系統產生共振所致。綜合防治措施有適當加大管徑、采用曲撓橡膠接頭、支架與管道接觸處加橡膠墊以及加裝減壓閥等。但注意減壓閥本身也有噪音,要經反復調試,使噪音減至最小[2]。
2.排水系統的設計
2.1排水工程的注意事項:
(1)對于多層住宅,目前設計多采用底層污水單獨出戶,以避免因堵塞造成的一層泛水的難堪局面,減少鄰里的矛盾。二層以上采用排水伸頂通氣立管。
(2)底層衛生器具的排水管道不接到排水立管上為好,應單獨排出。對滿足不了上述要求的排水支管,應以單獨的排出管排到室外檢查井。
(3)住宅設計中不僅設計雨水系統,同時還設計室調冷凝水管收集每戶安設空調板上的冷凝水,這樣不僅使建筑物外墻美觀,而且避免了空調冷凝水隨意流放,影響樓下行人。
(4)地漏是排水管道系統中一個重要附件,功能是排除地面積水,設置在經常有水濺落的衛生器具附近地面(如浴盆、洗臉盆、小便盆、小便器、洗滌盆等)、地面有水需要排除的場所(如淋浴間、水泵房)或地面需要清洗的場所,住宅可用作洗衣機排水口,設計選用高水封防臭地漏[3]。
2.2排水工程的關鍵因素:
(1)地漏與存水彎的配合:規范上沒有規定排水地漏一定要設存水彎,但這確實能影響用戶的使用。全國通用給水排水標準圖集上將帶水封的圓形鐘罩式地漏分為了甲、乙、丙、丁四種,雖然標準圖上對存水部分的高度都作了具體規定,但都有一個存水量小,水封易因水的蒸發而被破壞的毛病。且往往制造和安裝時還達不到設計的要求。
(2)室內排水管最小管徑:一般講,污水池、小便器(槽)等器具的排出管最小管徑為DN32~50,而含有糞便污水的最小管徑為DN100。通過觀察后認為這各種規定只適用于樓面排水,而不適用于地面排水。原因如下:DN32-50的管徑較小,容易堵塞,且不易疏通(疏通器在其內不易拐彎)。(3)對于多層住宅,目前設計多采用底層污水單獨出戶,以避免因堵塞造成的一層泛水的難堪局面,減少鄰里的矛盾。二層以上采用排水伸頂通氣立管。對住宅建筑底層設架空層、商場或商鋪的情況,上部排水立管必須在底層進行轉換,以不影響底層的使用功能。
(4)排水管道噪音問題。排水管的水流呈不充盈和重力流狀態,噪音難免,且受管道材質影響。試驗資料表明,DN100管道流量為2.7L/s時鑄鐵管噪音值為46.5dB,PVC-U管噪音值為58dB,故在要求安靜的高檔房間內(睡房除外),宜選用柔性連接鑄鐵管。新產品芯層發泡隔音PSP管,隔音效果好,價格略貴,也可選用。
3.節水技術
針對不同功能的建筑可采用不同的節水對策和技術:在經濟房建設中,應改進馬桶的沖洗方式,減少沖洗水量,加強水的循環利用。
(1)減少馬桶沖洗水量目前,我國普遍采用沖水量≥11L的坐便器,耗水量大。若根據建設部的規定,全部使用沖水量≤9L的馬桶,則住宅可節水4%,賓館、飯店可節水3%,辦公樓可節水11%[4]。
(2)廚房、沐浴、盥洗的節水廚房的洗滌盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龍頭若采用充氣水嘴,可節水且不減小水柱的直徑。
(3)真空節水技術為了保證衛生潔具及下水道的沖洗效果,可將真空技術運用于排水工程,用空氣代替大部分水,依靠真空負壓產生的高速氣水混合物,快速將潔具內的污水、污物沖吸干凈,達到節約用水、排走污濁空氣的效果。一套完整的真空排水系統包括:帶真空閥和特制吸水裝置的潔具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制設備及管道等。真空泵在排水管道內產生40~50kPa的負壓,將污水抽吸到收集容器內,再由污水泵將收集的污水排到市政下水道。在各類建筑中采用真空技術,平均節水超過40%。若在辦公樓中使用,節水率可超過70%[5]。
(4)在住宅中,由于大量的沐浴及盥洗水,應考慮將其經適當處理后供生活雜用及補充冷卻水,主要包括廁所沖洗、園林灌溉和道路保潔等。推薦的中水處理工藝為:原水機械格柵毛發過濾器調節池混凝過濾活性炭吸附消毒中水池[中水泵中水屋頂水箱專用水管系統(水表)用水點]。
4.結束語
經濟住宅建筑的給排水管道系統看似簡單,但確與我們的生活息息相關,關系到了人民的生命安全、身心健康,應引起設計人員高度重視。要正確的選擇系統的形式、節水且噪音低的衛生設備、合適的管材及附件,以滿足人們對居室內環境的要求。
在新世紀,建筑給排水將擔負新的歷史重任,面臨新的挑戰。建筑給排水將更突出以人為本的原則,并將重點調整到民用建筑與工業建筑并重,公共建筑與居住建筑并重,冷水供應與熱水供應并重,供水的水量、水壓與水質并重等方向上來,走上全面、均衡、務實、安全的發展之路。
參考文獻
[1]盛培基.給排水工程設計中的節能問題應引起重視[J].江西能源,2007,(3).