桥的概念 桥是一种架空的人造通道。 由上部结构和下部结构两部分组成。 上部结构包括桥身和桥面;下部结构包括桥墩、桥台和基础。它们高悬低卧,形态万千,有的雄距山岙野岭,古朴雅致;有的跨越岩壑溪间,山川增辉;有的坐落闹市通衢,造型奇巧;有的一桥多用,巧夺天工。 不管风吹雨淋,无论酷暑严冬,它们总是默默无闻地为广大的行人、车马跨江过河,飞津济渡。 桥的意义与特点 建桥最主要的目的,就是为了解决跨水或者越谷的交通,以便于运输工具或行人在桥上畅通无阻。 若从其最早或者最主要的功用来说,桥应该是专指跨水行空的道路。 故说文解字段玉裁的注释为:“梁之字,用木跨水,今之桥也。 ”说明桥的最初含意是指架木于水面上的通道,以后方有引伸为架于悬崖峭壁上的“栈道”和架于楼阁宫殿间的“飞阁”等天桥形式。 中国山川众多、江河纵横,是个桥梁大国,在古代无论是建桥技术,还是桥梁数量都处于世界领先地位。 千百年来,桥梁早已成为人们社会生活中不可缺少的组成部分。 但由于我国幅员辽阔,从南到北,从东到西,在地理气候、文化习俗以及社会生产力发展水平上,都存在较大的差异。 因此,各自立足于自己的实际条件和根据自己的需要,经过长期的时间,遂创造出多种多样的桥梁形式,并逐步形成了自己的特色,具体说来大致有如下特点: (一) 地域性。 我国土地辽阔,南北之间和东西之间的桥梁,受所在自然地理和人文社会的影响,因地制宜,都形成了各自相对独立的风格和特色。 如北方中原地区,黄河流域,地势较为平坦,河流水域较少,人们运输物资多赖骡马大车或手推板车。 因此,这里的桥梁多为宽坦雄伟的石拱桥和石梁桥,以便于船只从桥下通过;西北和西南地区,山高水激、谷深崖陡,难以砌筑桥墩,因此,多采用藤条、竹索、圆木等山区材料,建造绳索吊桥或伸臂式木梁桥;岭南闽粤沿海地区,盛产质地坚硬的花岗岩石,所以石桥比比皆是;而云南少数民族地区,因竹材丰富,便到处可见别具一格的各式竹材桥梁。 从桥梁的风格上看,北方的桥如同北方的人,显得粗犷朴实;南方的桥也同南方的人,显得灵巧轻盈。 当然,这跟自然地理也有极大关系,如北方的河流因水流量欺负变化很大,又有山洪冰块冲击,故桥梁必须厚实稳重;而南方河流水势则较平缓,又要便于通航,故桥梁相对较纤细秀丽。 (二) 多种多样性。 我国是个文明古国,地大物博,山河奇秀,南北地质地貌差异较大,因此对建桥的技术要求也高。 大约在汉代时,桥梁的四种基本桥型:梁桥、浮桥、索桥、拱桥便已全部产生了。 这四种桥根据其建筑材料和构造形式的不同,又分别演化出:木桥、石桥、砖桥、竹桥、盐桥、冰桥、藤桥、铁桥、苇桥、石柱桥、石墩桥、漫水桥、伸臂式桥、廊桥、风雨桥、竹板桥、石板桥、开合式桥、溜索桥、三边形拱桥、尖拱桥、圆拱桥、连拱桥、实腹拱桥、坦拱桥、徒拱桥、虹桥、渠道桥、曲桥、纤道桥、十字桥,以及栈道、飞阁等等,几乎应有尽有,什么形式的古桥,在我国都能找到。 (三) 多功能性。 我国古代的匠师建桥,很注意发挥桥梁的最大效益,既能考虑到因地制宜、一切从实用出发,又能考虑使桥梁尽量起到多功能的作用。 如江南的拱桥多为两头平坦,中间高拱隆起,使之既产生造型上的弧线美,又利于行舟。 而南方地区广见的廊式桥,则更充分反映了一桥多用的特点。 南方雨多日照强,桥匠便在桥上修建廊屋,这不仅为过往行人提供了躲避风雨日照、便于歇息的场所,而且还增加了桥梁的自重,以免洪水把桥冲掉,并起到保护木梁、铁索不受风雨腐蚀的作用。 特别是很多此类廊桥,因是人员过往要冲,故还利用它兼作集市、住宿和进行商业活动。 如广东潮安县的湘子桥,这座桥全长五百余米,?quot;一里长桥一里市"之称,桥中设一段可以开合的浮桥,以利通航;桥上建廊屋、楼后做集市,其间店面栉比,自晨至暮,熙熙攘攘,热闹非凡,以至不闻不见咆哮的潮水和宽阔的江面,故民间流传有“到了湘桥问湘桥”的笑话。 (四) 群众公益性。 桥梁自产生始,便以属于民众共有的社会性出现。 我国的传统建筑,一般为私有性,唯有桥梁(除私有的园林中桥梁外),不管是官修私建的,都为社会所公有。 故数千年来,爱桥护路成为一种良好风尚,而“修桥铺路”则是造福大众的慈善行为,被民众所推崇。 因此,修桥或建桥具有广泛的群众性。 查看史志,我国历来修桥建桥的方式,大概有四种:一是民建,即由一家一姓独立建桥;二是募捐集资,报经官府支持,协力兴建。 此种最为多见,如著名的赵州桥、泉州洛阳桥等,都是用此方式建成的;三是官倡民修,由地方官倡导,士绅附和认捐,并指派官吏或商绅主持完成。 此多属较大的桥梁;四是全由官府拨款施工兴建的。 所以,我国古桥遍布各地,连穷乡僻壤也多建桥。 其数量之多,分布之广,居世界首位。 桥的产生与发展 在人为桥梁之前,自然界由于地壳运动或其他自然现象的影响 ,形成了不少天然的桥梁形式。 如浙江天台山横跨瀑布上的石梁桥,江西贵溪因自然侵蚀而成的石拱桥(仙人桥)以及小河边因自然倒下的树干而形成的 “独木桥”,或两岸藤萝纠结在一起而构成的天生“悬索桥”等等。 人类从这些天然桥中得到启示,便在生存过程中,不断仿效自然。 开始时大概是利用一根木料在小河上,或氏族聚居群周围的壕沟上搭起一些独木桥(桥之所以始称“梁”,也许便是因这种横梁而过的原故),或在窄而浅的溪流中,用石块垫起一个接一个略出水面的石蹬,构成一种简陋的“跳墩子”石梁桥(后园林中多仿此原始桥式,称“汀步桥”、“踏步桥”)。 这些“独木桥”“跳墩子桥”便是人类建筑的最原始的桥梁,以后随着社会生产力的发展,不断由低级演进为高级,才逐渐产生各种各样的跨空桥梁。 我国的桥梁,大致经历了四个发展阶段。 第一阶段以西周、春秋为主,包括此前的历史时代,这是古桥的创始时期。 此时的桥梁除原始的独木桥和汀步桥外,主要有梁桥和浮桥两种形式。 当时由于生产力水平落后,多数只能建在地势平坦,河身不宽、水流平缓的地段,桥梁也只能是写木梁式小桥,技术问题较易解决。 而在水面较宽、水流较急的河道上,则多采用浮桥。 第二阶段以秦、汉为主,包括战国和三国,是古代桥梁的创建发展时期。 秦汉是我国建筑史上一个璀璨夺目的发展阶段,这时不仅发明了人造建筑材料的砖,而且还创造了以砖石结构体系为主题的拱券结构,从而为后来拱桥的出现创造了先决条件。 战国时铁器的出现,也促进了建筑方面对石料的多方面利用,从而使桥梁在原木构梁桥的基础上,增添了石柱、石梁、石桥面等新构件。 不仅如此,它的重大意义,还在于由此而使石拱桥应运而生。 石拱桥的创建,在中国古代建桥史上无论是实用方面,还是经济、美观方面都起到了划时代的作用。 石梁石拱桥的大发展,不仅减少了维修费用、延长了桥的使用时间,还提高了结构理论和施工技术的科学水平。 因此,秦汉建筑石料的使用和拱券技术的出现,实际上是桥梁建筑史上的一次重大革命。 故从一些文献和考古资料来看,约莫在东汉时,梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四大基本桥型已全部形成。 第三阶段是以唐宋为主的,包括两晋、南北朝和隋、五代时期,这是古代桥梁发展的鼎盛时期。 隋唐国力较之秦汉更为强盛,唐宋两代又取得了较长时间的安定统一,工商业、运输交通业以及科学技术水平等十分发达,是当时世界上最先进的国家。 东晋以后,由于大量 *** 贵族官宦南迁,经济中心自黄河流域移往长江流域,使东南水网地区的经济得到大发展,经济和技术的大发展,又反过来 *** 桥梁的大发展。 因此,这时创造出许多举世瞩目的桥梁,如隋代石匠李春首创的敞肩式石拱桥--赵州桥,北宋废卒发明的叠梁式木拱桥--虹桥,背诵创建的用筏形基础、植蛎固墩的泉州万安桥,南宋的石梁桥与开合式浮桥相结合的广东潮州的湘子桥等。 这些桥在世界桥梁史上都享有盛誉,尤其是赵州桥,类似的桥在世界别的国家中,晚了七个世纪方才出现。 纵观中国桥梁史,几乎所有的重大发明和成就,以及能争世界第一的桥梁,都是此时创建的。 第四阶段为元、明、清三朝,这是桥梁发展的饱和期,几乎没有什么大的创造和技术突破。 这时的主要成就是对一些古桥进行了修缮和改造,并留下了许多修建桥梁的施工说明文献,为后人提供了大量文字资料。 此外,也建造完成了一些像明代江西南城的万年桥、贵州的盘江桥等艰巨工程。 同时,在川滇地区兴建了不少索桥,索桥建造技术也有所提高。 到清末,即1881年,随着我国第一条铁路的通车,迎来了我国桥梁史上的又一次技术大革命。 桥的类型与形式 按主要材料分 木、石、砖、竹、藤、铁、盐、冰桥 木桥是最早的桥梁形式,我国秦汉以前的桥几乎都是木桥。 如最早出现的独木桥、木柱梁桥。 约商周时便出现浮桥,战国前后又出现排柱式木梁桥和伸臂式木梁桥。 但因木材本身的特性,如质松易腐以及受材料强度和长度支配等,不仅不易在河面较宽的河流上架设桥梁,而且也难以造出牢固耐久的桥梁来,因此,南北朝始遂为木石混合或石构桥梁所取代。 石桥和砖桥。 一般是指桥面结构也是用石或砖料来做的桥,但纯砖构造的桥极少见,一般是砖木或砖石混合构建,而石桥则较多见。 到春秋战国之际便出现了石墩木梁跨空式桥,西汉进一步发展为石柱式石梁桥,东汉则又出现了单跨石拱桥,隋代创造出世界上第一座敞肩式单孔弧形石拱桥,唐代李昭得造出了船形墩多孔石梁桥。 宋代是大型石桥蓬勃发展的时期,创造出像泉州洛阳桥和平安桥那样的长达数里横跨江海交汇处的石梁桥,以及像北京芦沟桥和苏州宝带桥那样的大型石拱桥。 竹桥和藤桥。 主要见于南方,尤其是西南地区。 一般只用于河面较狭的河流上,或作为临时性架渡之用。 早期的主要是一种索桥,南北朝时称竹质的溜索桥为“笮桥”。 后来出现了竹索桥、竹浮桥和竹板桥等。 铁桥,在古代包括铁索桥和铁柱桥两种。 前者属于索桥类,较多见,约在唐代便出现;后者属于梁桥类,实为木铁混合桥,极少见,在江西见一例。 盐桥和冰桥。 主要见于特殊的自然环境中。 前者主要见于青海盐湖地区,后者主要见于北方寒冷地区。 按结构及外观分 梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四种基本类型。 梁桥。 又称平桥、跨空梁桥,是以桥墩做水平距离承托,然后架梁并平铺桥面的桥。 这是应用最为普遍的一种桥,在历史上也较其它桥形出现为早。 它有木、石或木石混合等形式。 先秦时梁桥都是用木柱做桥墩,但这种木柱木梁结构,很早就显出其弱点,不能适应形势的发展。 因此,起而代之的是石柱木梁桥,如秦汉时建成的多跨长桥:渭桥、灞桥等。 约在汉代时桩基技术发明,于是出现了石桥墩,标志着木石组合的桥梁能够越跨较宽大的河道能经受住汹涌洪浪的冲击。 但由于石墩上的木梁不耐风雨侵蚀,于是便在桥上建起了桥屋,保护桥身,此桥型(廊桥)后多见于南方,但最早都见于黄河流域。 中小型的石梁或石板桥,构造方便,材料耐久,维修省力,是民间最为喜用的一种桥形,尤其是南宋后,在福建泉州地区十分盛行,创造了许多长大的石梁桥。 梁桥若中间无桥墩者,称单跨梁桥;若水中有一桥墩,使桥身形成两孔者,便称双跨梁桥;若两墩以上者,便称多跨梁桥。 浮桥。 又称舟桥、浮航、浮桁,因其架设便易,常用于军事目的,故也称“战桥”--一种用于数十百艘木船(也有用木筏或竹筏连横于水上的)连锁起来并列于水面,船上铺木板供人马往来通行的桥。 若按严格意义上的桥:是以跨空和有柱墩为标志的话,那它还不是十足意义上的桥。 浮桥主要建于河面过宽及河水过深或涨落起伏大,非一般木石柱梁桥所能济事的地方。 浮桥两岸多设柱桩或铁牛、铁山、石囷、石狮等以系缆。 隋大业元年在洛阳洛水上建成的天津桥,是第一次用铁链连接船只的浮桥。 浮桥目前在我国南方如江西、浙江、广西等地方仍常见用。 浮桥的优点:一是施工快速,清咸丰二年(公元1852年),太平军围攻武昌,只用一夜时间就建成两座横跨长江的浮桥。 二是造价低廉,明代邹守益在《修凤林浮桥记》中,曾对石桥与浮桥做过比较:“若用石梁桥,要费千金,而用浮桥,则费五百金便可,可根据需要而定。 ”三是开合随意,拆除和架设都很方便。 缺点是载重量小,随波上下动荡不定,且抵御洪水能力弱,常需及时拆撤,并要人照看,管理繁琐,舟船、桥板与系船的缆绳要经常修葺和更换,维护费用昂贵。 因此,很多浮桥的最后归宿,都向木梁桥、石梁桥或石拱桥发展。 索桥。 也称吊桥、绳桥、悬索桥等,是用竹索或藤索、铁索等为骨干相拼悬吊起的大桥。 多建于水流急不易做桥墩的陡岸险谷,主要见于西南地区。 其做法是在两岸建屋,屋内各设系绳的立柱和绞绳的转柱,然后以粗绳索若干根平铺系紧,再在绳索上横铺木板,有的在两侧还加一至两根绳索作为扶栏。 始见于秦汉,如秦李冰曾在四川益州(今成都)城西南建成的一座笮桥,又名"夷里桥",便是座竹索桥。 现存著名的有建于明清时的泸定铁索桥、灌县竹索桥等。 过索桥感觉非常惊险,正如古人形容过索桥的那样:“人悬半空,度彼决壑,顷刻不戒,陨无底谷。 ”唐代和尚智猛称:“窥不见底,影战影栗。 ”其实真正渡之还是安全的,正如《徐霞客游纪》对贵州盘江桥评价的那样:“望之飘然,践之则屹然不动。” 拱桥。 在我国桥梁史上出现较晚,但拱桥结构一经采用,便迅猛发展,成为古桥中最富有生命力的一种桥型,即使在今天,它也仍有继续发展的广阔前景。 拱桥有石拱、砖拱和木拱之分,其中砖拱桥极少见,只在庙宇或园林里偶见使用。 一般常见的是石拱桥,它又有单拱、双拱、多拱之分,拱的多少视河的宽度来定。 一般正中的拱要特别高大,两边的拱要略小。 依拱的形状,又有五边、半圆、尖拱、坦拱等之分。 桥面一般铺石板,桥边做石栏杆。 拱桥的形象最早见于东汉画像砖上,是由伸臂木石梁桥在发展过程中又受墓拱、水管等形状影响而产生的。 文献记载见于南北朝时的《水经注》中,现存最早的实物和最具代表性的是隋代李春设计建造的赵州桥。 石拱桥的发券,明以后,尤其在清代,则盛行用整券,即“桶状发券”。 其他造型 飞阁和栈道、渠道桥和纤道桥,以及曲桥、鱼沼飞梁和风水桥。 “飞阁”,又称阁道、复道,即天桥。 古代宫殿楼阁间的跨通道。 《三辅黄图》:“乃于宫(指汉未央宫)西跨城池作飞阁通建章宫,构辇道以上下。 ”秦汉皇宫楼殿间联以阁道通行,因上下有道,故称复道。 秦始皇筑阁道由阿房宫通骊山,人行桥上,车行桥下,堪称中国最早的立交桥。 “栈道”,又称栈阁、桥阁,单臂式木梁桥。 在山区陡峭的地方,架木铺成的道路。 “渠道桥”,既是引水渠道又作行人用的桥梁。 也即在桥上砌水渠以引水。 如建于金代的山西洪洞县惠远桥。 故今山西民间尚有“水上桥、桥上水”的俚语。 “纤道桥”,一种为便于拉纤而建造的、与河流平行的带状长桥。 多见于浙江境内的运河地区。 有的长达一二公里乃至五六公里,如绍兴阮社有一座“百孔官塘”纤道桥,建于清同治年间,桥长380余米,115个跨,桥面用三块条石拼成,底平接水面。 “曲桥”,园林中特有的桥式,故也称园林桥。 桥与径、廊均为园林中游人赏景的通道。 “景莫妙于曲”,故园林中桥多做成折角者,如九曲桥,以形成一条来回摆动,左顾右盼的折线,达到延长风景线,扩大景观画面的效果。 曲桥一般由石板、栏板构成,石板略高出水面,栏杆低矮,造成与水面似分非分、空间似隔非隔,尤有含蓄无尽之意。 桥的材料与构造
地形地貌条件对桥梁建设的影响该场区属冲洪积河谷及残坡积坡地地貌,河谷地势较平坦开阔,一般高程介于~之间;两侧桥台位于山坡上,自然山坡坡度25°~140°,地势较陡,山坡植被发育。左幅因存煤场工棚修建开挖成斜坡,地面高程约195~200m,沙县台高程约195m;右幅也处于堆煤区,经开挖后高程约205m~208m,沙县台地面高程约185m;K138+930~K138+965左右安溪台附近为省道及两侧边坡区域,边坡高度最高约25m。桥址区的高边坡使大桥在修建的过程中机械设备很难施工,延长了施工的工期。该大桥近西北走向,跨越一冲~洪积沟谷,中间有条小河,河面宽度约20~30m,桥址区河道弯曲,暴雨季节河水骤涨,桥址区易因排水不畅形成洪水泛滥区,近年最高水位标高约。季节性的暴雨使大桥桥墩受到水流冲刷,影响桥墩的寿命。地质构造对桥梁建设的影响经地质测绘,桥址区受北东向大埔~政和断裂带影响,F07、F08断层从桥址区及附近经过;另据SQ021及SQ059号钻孔揭示,该处岩芯风化强烈,且基岩面明显下凹,并伴随有岩脉入侵,其中含少量粗粒石英,故推测有断层F08A从该处经过,产状140°∠80°左右。由于受到构造影响,桥址区内SQ015处发育有节理密集带,且在SQ010、SQ018、SQ055等处亦引起不均匀风化夹层。区域抗震设防烈度皆为Ⅵ度,地震动峰值加速度为。地震动反应谱特征周期皆为。根据现场测试的SQ007、SQ013号孔内的剪切波速分别为385m/s、435m/s,覆盖层厚度约5~45米,左幅沙县台46米多未见基岩,结合覆盖层厚度,该场区为Ⅱ类场地。大桥区域岩土的承载力比较低,容易导致地基的不稳定,最终影响桥梁建设的质量。岩土的特性对桥梁建设的影响根据钻孔揭示,桥区地层由新到老依次为:新近人工填土(Q4me):素填土;全新统冲洪积层(Q4al+pl):粘土、粉质粘土、卵石、粗砂;第四系坡积土层(Qdl):粘土、粉质粘土、碎石;下伏基岩为侏罗系梨山组(J1l1、J1l2)砂岩、砂岩夹粉砂岩、粉砂岩、粉砂岩夹砂岩及其风化层,局部见岩脉及风化层,且个别钻孔中见粉砂岩中含有碳质成分,J1l1岩层产状为80°∠30°,J1l2岩层产状为351°∠40°。由于局部地基为砂层,在地震作用下,地下水位浅的地方易产生液化,失去承载能力而导致工程失事。桥梁地基承受的压力比较大,在软弱土地区,往往会产生较大的地基变形,若不进行处理,将导致建筑物整体倾斜,该大桥场地虽有填土、砂、卵砾石及粘性土等地层分布,但厚度叫薄,且设计时,桥台及所有桥墩的基础均选择以基岩风化层为持力层,地基承载力良好,不会产生地基变形而导致大桥倾斜。水文地质条件对桥梁建设的影响地表水:为河沟水,桥址区河床较平坦开阔,河面宽度约25m~35m,正常水位高程约为155m~156m,雨季水位高程约157m~188m,设计水位高程约。桥址区河道弯曲,暴雨季节河水骤涨,桥址区因排水不畅易形成洪水泛滥区。地下水:桥位区河谷地段主要为第四系冲洪积砂、卵砾石层中孔隙潜水及下伏基岩裂隙水,勘察期间地下水埋深0~,水位埋深较浅,受地表水体、大气降水及地下水侧向补给,向低洼处迳流,富水性强,水位随季节变化较大;坡地地下水以残坡积土层、基岩风化岩层孔隙潜水及基岩裂隙水为主,水位埋深17m~26m,随季节变化较大,水量受降雨影响大,此类水降雨后地下水垂直径流速度较大,对桥台的边坡稳定性影响大。地下水如果酸度过大,地下水与混凝土发生反应生成水化硫铝酸钙或二水石膏,体积膨胀,破坏混凝土结构,或是造成钢筋锈蚀,根据水质分析结果,结合《公路工程地质勘察规范》判断,桥址区地表水及地下水对混凝土无腐蚀性。
俯冲带又称消减带或贝尼奥夫带。俯冲作用是指发生在汇聚板块边缘复杂的地质作用过程,表现为一个岩石圈板块相对于另一个岩石圈板块下降潜伏的过程。俯冲带即为俯冲板块的俯冲部分,发生俯冲作用板块的边缘地带,它是板块发生消减灭亡的区域。
一般由以下部分组成:俯冲板片向下弯曲形成的海沟;因板块俯冲而刮削下来的弧前增生楔;上驮板块前缘的富集地幔楔;板片俯冲到一定深度因部分熔融而形成的火山弧,以及与火山弧伴生的成对双变质带等。因为大洋岩石圈在俯冲带进入地幔,到一定深度被地幔熔融同化而消亡,故又称消减带(consuming boundary zone)。B型俯冲带还可进一步划分为智利型俯冲带(高应力、弧后挤压的缓倾俯冲带)和马里亚纳型俯冲带(低应力、弧后扩张的陡倾俯冲
俯冲带是俯冲板块的俯冲部分。发生俯冲作用的板块边缘部位,并以发育沟、弧及强烈的地震、火山活动为显著特征。
俯冲带流体是地壳与地幔之间元素迁移和物质循环的关键载体。解释流体的来源、性质和特征对于揭示关键的地球化学问题具有重要意义,例如地壳和地幔之间的相互作用以及地球深处的长期演化。 由于俯冲洋壳进入深部地幔后很难返回地表,因此在大洋俯冲带中很难找到超高压(UHP)变质岩来研究前期的交代作用。 在最近的一项研究中,由中国科学院中国科学技术大学(USTC)陈以翔教授领导的研究小组及其合作者利用电气石硼同位素作为追踪俯冲带流体过程的指纹,并成功确定了流体的来源和性质。这项工作发表在Geochimica et Cosmochimica Acta上。 硼不仅可以识别来自大陆和大洋板片的源流体,还可以识别大洋板片中源流体的不同成分。由于电气石是一种极富硼的矿物,研究团队在前期研究的基础上,对来自西阿尔卑斯山多拉-迈拉地块的电气石进行了原位硼同位素分析。 研究人员发现,白片岩和碧岩片岩的交代岩(Tur-S)中的电气石含有全球最高的 X Mg,其 δ 11 B 值远高于变花岗岩(Tur-G)中的电气石(Tur-G),表明 Tur- S 由流体交代作用形成。通过开发一种定量建模方法,研究人员揭示了交代作用来自蛇纹岩,而不是来自俯冲板片中的地壳或沉积物。该团队利用全岩地球化学和早期研究表明,蛇纹岩起源于地幔楔而不是俯冲板片。结果也与前人对白片岩Mg-Fe同位素的研究一致。 陈教授团队通过识别不同岩石中的B同位素作为指纹,揭示了大洋俯冲和大陆碰撞过程中壳源流体和地幔流体交代作用的壳幔相互作用。因此,电气石B同位素可作为识别深俯冲带流体来源和性质的有效工具。
电和磁有何关系 电磁,在许多人的印象里,电和磁就像是一对相生相成、形影不离的孪生兄弟,也像是一对亲密无间、夫唱妻随的美满佳偶。说到电,必然也会说到磁;提到磁,自然也离不开电。如充满宇宙中的电磁波,它们对于我们来说简直就是如雷贯耳,因为它们对宇宙天体和生命物质发挥着极为重要的作用,它们就是电性和磁性的统一体。 电和磁确实有许多相似之处:带电体周围有电场,磁体周围也有磁场;同种电荷相斥,同名磁极也相斥;异种电荷相吸,异名磁极也相吸;变化的电场能激发磁场,变化的磁场也能激发电场;用摩擦的方法能使物体带上电,如果用磁铁的一极在一根铁棒上沿同一方向摩擦几次,也能使铁棒磁化——物理学家法拉第和麦克斯韦为此创立了“电生磁、磁生电”的电磁场理论。 但在19世纪以前,人们始终认为两者是各不相关的。直到19世纪初,科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。法国物理学家库仑就曾经论证过,电和磁是物质的两种截然不同的性质,虽然它们的作用定律在数学上极为相似,但是电和磁是不会相互转化的。库仑的这个看法在当时成了一种权威的理论。 但后来,电与磁之间的联系被发现了,如奥斯特发现的电流磁效应和安培发现的电流与电流之间相互作用的规律。再后来,法拉第提出了电磁感应定律,这样电与磁就连成一体了。 现在我们认为,电和磁是不可分割的,它们始终交织在一起。简单地说,就是电生磁、磁生电。变化的磁场能激发电场,反之,变化的电场也能激发磁场,有电必有磁,有磁才有电。它们总是紧密联系而不可分割的。 电流产生磁场 在“电和磁相互独立”的观点风行欧洲时,丹麦的科学家奥斯特却坚信电与磁之间有着某种联系。经过多年的研究,他终于在1820年发现了电流的磁效应:在一根直导线的附近放一枚小磁针,使磁针和导线平行,当导线中有足够强的电流通过时,磁针突然偏转,并与导线垂直,证明了电流周围存在着磁场。 如果一条直的金属导线通过电流,那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大,产生的磁场越强。磁场成圆形,围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手定则”来确定:将右手拇指伸出,其余四指并拢弯向掌心。这时,拇指的方向为电流方向,而其余四指的方向是磁场的方向。实际上,这种直导线产生的磁场类似于在导线周围放置了一圈N、S极首尾相接的小磁铁的效果。 如果有两条通电的直导线相互靠近,会发生什么现象?我们首先假设两条导线的通电电流方向相反。那么,根据上面的说明,两条导线周围都产生圆形磁场,而且磁场的走向相反。在两条导线之间的位置会是说明情况呢?不难想象,在两条导线之间,磁场方向相同。这就好像在两条导线中间放置了两块磁铁,它们的N极和N极相对,S极和S极相对。由于同性相斥,这两条导线会产生排斥的力量。类似地,如果两条导线通过的电流方向相同,它们会互相吸引。 如果一条通电导线处于一个磁场中,由于导线也产生磁场,那么导线产生的磁场和原有磁场就会发生相互作用,使得导线受力。这就是电动机和喇叭的基本原理。 1831年8月,法拉第在软铁环两侧分别绕2个线圈 ,其一为闭合回路,在导线下端附近平行放置一磁针;另一与电池组相连,接开关,形成有电源的闭合回路。实验发现,合上开关,磁针偏转;切断开关,磁针反向偏转,这表明在无电池组的线圈中出现了感应电流。法拉第立即意识到,这是一种非恒定的暂态效应。紧接着他做了几十个实验,把产生感应电流的情形概括为5类:变化的电流, 变化的磁场,运动的恒定电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体。并把这些现象正式定名为电磁感应。 如果把一个螺线管两端接上检测电流的检流计,在螺线管内部放置一根磁铁。当把磁铁很快地抽出螺线管时,可以看到检流计指针发生了偏转,而且磁铁抽出的速度越快,检流计指针偏转的程度越大。同样,如果把磁铁插入螺线管,检流计也会偏转,但是偏转方向和抽出时相反。 为什么会发生这种现象呢?我们已经知道,磁铁会向周围的空间发出磁力线。如果把磁铁放在螺线管中,那么磁力线就会穿过螺线管。这时,如果把磁铁抽出,磁铁远离了螺线管,将造成穿过螺线管的磁力线数目减少(或者说线圈内部的磁通量减少)。正是这种穿过螺线管的磁力线数目(也就是磁通量)的变化使得螺线管中产生了感生电动势。如果线圈闭合,就产生电流,称为 电磁感应现象的发现,乃是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力的发展和科学技术的进步都发挥了重要的作用。
电磁脉冲弹入侵电子设备的一个主要途径是通过线缆,如通信或供电线缆耦合进入电子设备端口,形成过电压,造成暂时或永久性失灵。断电且物理电隔绝的情况下影响不会太大,再放到特有屏蔽的掩体内,就可以忽略不计了。
电力拖动自动控制系统 课程涉及到各种电动机控制系统的模型建立、系统分析和系统设计等的基础理论。下面是我为大家整理的电力拖动自动控制系统论文,供大家参考。
《 浅析电力拖动自动控制系统 》
【摘 要】电力拖动控制系统是一种较为重要的控制系统,其在工业生产中发挥着很大的作用,随着社会的发展以及科技的推动,这一系统开始趋向于自动化的应用形式。电能在人们的生活中发挥着重要的作用,电器的种类越来越多,现代社会对电力的需求量也越来越大,所以,自动化的电力拖动控制系统,可以更好的满足人类社会对电力的需求。本文分析了电力拖动自动控制系统的设计原理,还介绍了电力拖动自动控制系统的安全防护,希望对相关电力人员有所帮助,使相关企业生产可以更加安全、稳定的进行。
【关键词】电力拖动;系统;自动控制;原理;安全防护
电力拖动系统在工业领域应用极其广泛,伴随着我国科技的发展,工业企业的生产效率越来越高,人类社会对电能的需求量也越来越大。很多工业企业引进了先进的机械设备,提高了企业的生产水平,同时也对电力拖动控制系统提出了更高的要求,所以,电力拖动控制系统的自动化也是企业未来发展的必然趋势。电力拖动自动控制系统是对传统系统的改进与优化,这种系统在运行的过程中,更加安全稳定,而且满足了企业对自动化机械设备生产运行的要求。为了使电力拖动自动控制系统发挥更大的效用,相关人员要研究出更加完善的安全防护 措施 ,这也可以为企业增产以及效益提升做出更大的贡献。
1.电力拖动自动控制系统的设计原理
电力拖动控制系统在工业企业生产中发挥着重要的作用,工作人员在系统运行的过程中,可以更好的掌握电动机的运行状况,还可以通过信息反馈,了解企业生产运行机制的运转情况,比较常见的反馈信息是电流信息。电力拖动控制系统中包含着很多的构件,其中电气设备是生产运行机制中比较重要的系统,其也是企业实现机械自动控制的关键因素。在利用计算机设备,可以在系统运行的过程中,可以直观的从 显示器 中,了解设备的运行状况,通过计算机等设备的信息反馈,可以有效的实现电力拖动的自动化控制。
实现电力拖动控制系统的自动化运行,需要借助先进的计算机技术,相关工作人员通过计算机信息的反馈,以及企业生产需求的变化,可以有效的制定出不同的控制方案,还可以实现机械运行的自动化生产。在这一过程中,计算机的编程起着至关重要的作用,计算机不但具有强大的计算等功能,还具有操作便捷等特点,所以,工作人员一定要多了解计算机相关知识,这样才能编制出独立的驱动程序,实现多种设备的自动控制。工作人员还要利用计算机操作技术,实现系统的对接测试,这些步骤有利于简化电力拖动自动化控制编程。电力拖动自动控制系统的各项参数可以认为调动,根据不同的要求,技术人员可以更改编程,所以这项工作具有一定的变动性。但是从系统的设计原理来看,电力拖动自动控制系统在调整的过程中,需要遵循一定的设计原则,其主要是利用计算机作为控制中心,而且是通过信号传输完成下达命令以及执行命令这一系列工作。
2.电力拖动系统自动控制的内容选择
电力拖动自动控制系统对电动机的选择
电动机功率的选择应当与生产机械标准要求直接挂钩,要选择与其相匹配,能够拥有一定负载的电动机,这样,才能保证生产机械的正常运行。电动机采用直流还是交流电需要结合企业经济、技术等方面综合考量,通常情况,企业只需要选择操作简单,稳定性强、价格低廉的交流异步电动机。但如果所在企业生产机械功率大、调速范围广,则可以采用调速性能优质的直流电动机。在选择电动机时也要考虑后期维护问题,任何系统在使用一段时间后,都可能因为外界因素的干扰而出现故障,为了降低线路损坏对企业生产效益的影响,设计人员一定保证维护工作的便捷性,便于及时抢修。
电力拖动自动控制系统对电器控制线路的选择
电器控制线路的选择是电力拖动自动控制系统中一项重要的工作,其不但影响着整个控制系统的安装设计,也影响着电器选择的质量,在选择电器控制线路时,需要参考不同部件的特点以及生产的需求,在控制线路时,要利用总体框架,细化生产线路中局部电器的控制,还要考虑不同设备之间的关联,将局部电器控制融入整体线路控制中,构成完整的控制线路。
在设计的过程中,还要保证线路运行的稳定性以及安全性,这样才能有效的提高企业的生产效率,降低生产过程中安全事故发生的概率。电器控制线路的选择,需要保证元件选择的正确性,所以,设计人员一定要选择性能良好的设备,这样能延长设备使用年限,还能降低外界因素对电器的影响与干扰,使电器的运行线路更加稳定。相对而言,选择安全可靠的继电器,可以降低电器出现故障的概率,也可以降低设备维修的成本。另外,在选择具体的电器控制线路时,设计人员还要注意以下几点内容:
触头设计
在选择电器控制线路时,首先要保证线路中的电器触头可以有效的对接在一起。比如,有的线路中,将常闭与常开的电器触头连接在一起,这两种电器处于不同的电源中,很容易因为触头的长期接触而出现短路等问题,而且如果该线路的绝缘防护措施做的不好,则很容易引发线路的安全故障。
电器线圈联接
在设计电器的线圈联接时,要注意线路中的电器线圈是否联接正确,如果出现线圈设计失误问题,一定要及时处理,否则也会影响线路的正常运行。在检测电器线圈的联接时,要观察串联的线圈是否存在于交流控制线路中,要保证两个线圈的外加电压不能超过额定电压,另外,非并联的线圈也不能直接联接。
3.电力拖动自动控制系统的安全防护
短路保护
短路故障一般是因为电流短路而造成局部电气设备绝缘体过热损害,电流过大,容易造成强大的电磁脉冲进而产生电动应力,进而损害电力拖动自动控制系统或各种电器设备。
过流保护
如果使用电动机不当,很容易使得电动机超负荷运作,这样会引起电动机局部过电流,一般的过电流能量是正常启动电动机电流的数倍,因此容易损害电动机及系统元器件。
热保护
任何元器件在经过长时间工作时都会出现过热现象,如果电动机绕组或长时间超载运行,那么势必会造成自身温度高于允许值,进而导致电动机出现故障,为避免过热损害,可以采用多个电动机相替换的 方法 进行热保护。
4.结语
综上所述,本文对电力拖动自动控制系统的设计原理、设计时电动机以及电器线路的选择进行了介绍,这些内容可以有效的保证电力拖动控制系统的稳定运行。另外,笔者还对电力拖动自动控制系统的安全防护提出了几点建议,希望对相关设计人员有所帮助,从而提高该系统的安全性以及稳定性,使其在工业生产应用的过程中,发挥更大的效用。
【参考文献】
[1]王春凤,杨耕.电力电子与运动控制实验平台安全性建设[J].实验技术与管理,2011(07).
[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统―运动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3]黄华.浅析电力系统中的电器控制线路设计[J].科技信息,2010(35).
《 试论电力拖动自动控制系统 》
摘要:随着社会的高速发展,更多电器的出现导致电力的需求不断攀升,因而人们对电力拖动控制系统自动化程度提出了更高更新的要求。鉴于此,拟通过对电力拖动控制系统的设计原理、设计方案的确定、设计应遵循的规章以及安全防护等内容进行分析,为使用者与企业提供借鉴与参考。
关键词:电力拖动 自动控制 运行
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章 编号:1007-3973(2012)010-028-02
1 引言
随着科技日新月异的发展,机械自动化程度与生产水平达到了前所未有的高度,在当前的工业生产领域中,电力拖动自动控制系统得到了广泛的应用。电力拖动自动控制系统的优势在于:一方面可以保障自身 系统安全 稳定运行;另一方面可以满足企业机械生产要求。电力拖动系统可以很好的对电动机、各类继电器等原件进行保护,进而减少系统运行过程中故障发生概率。因此,研究电力拖动自动控制系统,提升其自动化程度,增强其安全性,完善其功能,对于企业而言是至关重要的。
2 电力拖动系统自动控制原理及其设计
电力拖动系统自动控制原理
操作人员在电力拖动控制系统运行过程中可以得到电动机各信息的反馈,例如电流反馈等。在电力拖动控制系统中,电气设备是实现机械自动控制的核心器件。计算机系统在此过程中的主要作用是显示信息显示、运行连锁、安全保护等信息,同时其也是电力拖动系统自动控制实现的唯一途径。
在计算机系统中,操作人员可以利用计算机根据实际生产需求实行不同的自动控制方案。电力拖动自动控制主要是利用计算机完成逻辑计算、功能模块化、编程等工作,然后为操作人员提供独立于机械设备的仪器驱动程序,方便使用者可以较快的将程序与自己的系统进行对接测试,方便编程。虽然电力拖动自动控制系统的各项参数及要求的设定“因人而异”。但从系统的本质来讲,系统构成的基本原理还是殊途同归的,即以计算机为系统的集中控制中心,信号输入给计算机下达指令,信号输出执行指令。电力拖动自动控制系统计算机接收信号与输出信号的系统反应如图1所示。
电力拖动自动控制系统方案的确定
在电力拖动自动控制设计方面,是否确定好方案与控制方式将会决定整个设计能否成功。如果宏观方案是正确切实可行的,那么生产设备各项指标达到要求的可能性才能得到保障。在设计时,即便出现某个控制环节设计的错误,也可以通过不断改进与测试达到要求,但如果宏观方案一开始就制定有问题,那么设计工作必须等到方案明确后重新开始。
学术领域认为,所谓电力拖动自动控制方案,其主要是依据不同的生产工艺要求,例如根据运动要求、加工效率、零部件加工精度等条件来决定电动机运行、类型、数量、传动方式等控制要求。最后将这些调研好的工艺要求与控制要求相结合,作为电气控制原理图设计电器原件选择的重要参考凭证。譬如说,在设计效率要求较高的加工机床时,拖动方式可以随机变化,如可以使用直流拖动,也可以使用集中拖动等。确定好拖动方案后,拖动电动机的数量以及各项参数也随之明了,控制方式的选择就是控制要求的选择。
电力拖动系统自动控制电动机的选择
在确定好电力拖动系统设计方案后,需要根据实际需求对电动机的数量、规格及各项参数如额定转速、功率等进行选择与确定。笔者通过 总结 ,归纳出电动机在选择方面应当遵循以下几点:
(1)电动机功率的选择应当与生产机械标准要求直接挂钩,要选择与其相匹配,能够拥有一定负载的电动机,这样,才能保证生产机械的正常运行。此外,在明确电动机功率时,还需对以下三大要素进行综合考虑:1)允许过载能力;2)启动能力;3)电动机发热。确决定电动机功率选择的核心条件是电动机容量,通常,电动机容量容易受外界环境影响,所以电动机额定功率的确定要进行多次校验确认。
(2)电动机采用直流还是交流电需要结合企业经济、技术等方面综合考量,笔者认为,通常情况,企业只需要选择操作简单,稳定性强、维护遍历、价格低廉的交流异步电动机即可。但如果所在企业生产机械功率大、调速范围广,则可以采用调速性能优质的直流电动机。
(3)电动机额定转速需要结合以下方面来选择,主要是看所在企业机械匹配的技术经济程度,如企业所需电动机需拥有较高的使用寿命,并较少使用,那么就需要结合企业经济、技术等多方面因素来选择;如果企业使用电动机频繁,那么该电动机额定转速就需要以电动机的动能储存量来选择。
(4)必须在供电电网电压基础上选择电动机额定电压各参数,必须保证两者一致。电动机机构形式要根据企业的作业环境进行选择。
总而言之,电动机数量、规格以及各项参数的选择应当根据企业的经济、技术、作业环境、使用需求等多方面综合考虑来选择,要保证所选择的电动机既能满足企业生产机械的实际需求,又能够保证其运行的可靠性与实惠。
电力拖动设计中电器控制线路的设计
拖动方案与电动机的选择之后,其次是电器控制线路的设计。电器控制线路是整个电器选择与安装图设计的主要依据,通常,电器控制线路的设计方法是,根据所有部件不同的需求,根据控制线路的总体框架来细化局部线路,最后根据生产机械的实际需求与相互关联,将局部线路统筹规划到线路总体框架中,形成一个完整的控制线路。
设计前期调研:控制线路设计之初,设计者需要对企业生产工艺与机械实际需求进行调研。对于一般企业而言,控制线路仅需要满足下属三种功能即可:即制动、起动与反向。生产机械工艺较大的企业通常还需要平滑调速、安全预警功能等。另外,操作者能否对控制线路做出及时反应,能否进行操作等问题也都需要设计人员在设计前调研明白。
设计过程的掌控:控制线路能否稳定安全运行取决于控制线路工作是否安全与稳定,因此在选择设计元件时,应当采用性能良好、使用期限长、抗干扰能力强、安全可靠、稳定的继电器,同时在规划具体线路时,笔者认为,设计人员还需要注意以下几点内容: (1)触头的设计,要保证所有电器触头必须全部正确对接。例如同一电器,如果将常闭与常开的辅助头放在一起,那么当将它们接在不同相的电源上时,很可能由于限位开关上的常开/闭触头产生电位差使得电路短路,如果线路没有良好的绝缘性,那么势必会造成电路短路事故。
(2)设计电器线圈联接时,要保证所有电器线圈正确联接。串联的两个电器线圈一般不能出现在交流控制电路中,即便串联的两个线圈的额定电压和等同于外加电压,也不允许非并联线圈连接。要实现接触器与接触器,接触器与线圈的同步,应当将所有线圈并联在电路中,使所有线圈承受相同的额定电压。
(3)设计后的控制机构,其后期维护与操作必须简单明了,在操作人员采用某种控制方式控制时,可以根据实际需求迅速、快捷的切换到其他控制方式,例如,在进行自动控制时,可以根据需求直接切换到手动控制,所有电控设备都需保证其后期运行的稳定性与维护的便利性,同时还需为其配置隔离电器,以便在仪器出现故障时进行抢修。
电力拖动自动控制系统设计应遵循的原则
笔者通过总结,归纳出当前电力拖动自动控制系统在设计时应当遵循的原则:
(1)经济简单化原则。企业在选择电力拖动自动控制系统时,都想要低廉的价格换来可靠的电力拖动控制系统。因此在设计过程中,设计人员应当尽最大努力将系统不必要的电器与触头数量进行减少,线路设计应当最优化。
(2)稳定、安全、可靠性原则。在经济简单化原则基础上选择稳定性、可靠性、安全性较强的元件。
3 电力拖动自动控制系统的安全防护
任何系统的出现都需要制定想匹配的安全防护措施,电力拖动自动控制系统亦是如此,一般情况下,电力拖动自动控制系统的安全防护分为两种:一种是计算机系统保护;另一种是电器保护。电器保护是最基本,也是必要的保护,其通常有过流保护、短路保护、欠压保护以及热保护。而计算机系统保护则是不可或缺的保护,它属于高级保护,主要是对确保系统运行、维稳等进行保护。笔者在下文将从以下几点对电力拖动自动控制系统的安全防护进行分析:
(1)短路保护:短路故障一般是因为电流短路而造成局部电气设备绝缘体过热损害,电流过大,容易造成强大的电磁脉冲进而产生电动应力,进而损害电力拖动自动控制系统或各种电器设备。
(2)过流保护:如果使用电动机不当,很容易使得电动机超负荷运作,这样会引起电动机局部过电流,一般的过电流能量是正常启动电动机电流的数倍,因此容易损害电动机及系统元器件。
(3)欠压保护:系统运行过程中,如果电源电压不能满足电动机正常运作的需求,容易造成系统因欠压而减缓电动机速率甚至同志运作,当负载矩不变时,可以适当的增加电源来提压。另外,欠压还会造成电气释放问题,进而影响系统所有器件的正常工作,情况严重时还会出现系统故障。所以,笔者认为,当电压达到电动机电压临界值时,可以采取切断电源措施来进行保护。
(4)热保护:任何元器件在经过长时间工作时都会出现过热现象,如果电动机绕组或长时间超载运行,那么势必会造成自身温度高于允许值,进而导致电动机出现故障,为避免过热损害,可以采用多个电动机相替换的方法进行热保护。
(5)安全链:安全链的保护主要涉及五个方面。1)欠压保护的控制;2)过流保护的控制;3)水压保护;4)油压保护;5)轴瓦温度保护。安全链是将上述五种保护串联在一起的保护,无论其中哪个环节出现问题,计算机都会直接将自动控制系统关闭。
(6)运行连锁和启动连锁的保护:当计算机接收到信号后,电力拖动自动控制的实现主要是通过计算机所配置的程序完成,该过程主要是预防系统运行时信号条件的消失或电动机缺乏条件启动的保护。
4 结论
本文通过对电力拖动自动控制系统各方面的研究,提出了加强、完善系统设计与安全防护的意见,以期为设计者与使用者提供帮助。
参考文献:
[1] 王春凤,李旭春,杨耕.电力电子与运动控制实验平台安全性建设[J].实验技术与管理,2011(07).
[2] 陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3] 黄华.浅析电力系统中的电器控制线路设计[J].科技信息,2010(35).
[4] 罗毅,李莺.浅析电力拖动系统稳定运行的充要条件[J].太原师范学院学报(自然科学版),2006(02).
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看你的电磁脉冲有多大咯.你知道什么是E炸弹吗?就是电磁波炸弹.只要引爆.在一个范围内的电器都会受到破坏,断电的都逃不了,除非有金属壳密封保护.
闽江水利工程的环境水质效应问题论文
闽江是我国东南沿海最大江河之一,整个流域基本受北东(NE)向与北西(NW)向两组交叉的断裂构造所控制,是典型的山区性河流,流程短(全长约600km)径流量大。闽江由6大支流构成其上游地区有富屯溪、建溪、沙溪3大支流,中下游及河口地区有尤溪、古田溪、大樟溪3大支流。整个闽江水系形态好象一扇体呈自西北向东南倾泄之势。全流域流经32个县市,面积约万km2,约占福建省国土总面积(万km2)的一半,其年均径流量约620亿m3[11,水量居全国各河流第7位。闽江水丰流急,蕴藏有丰富的水利电力资源。
据估算,全流域河流水能理论蕴藏量达632万kW,可装机容量463万kW。全流域内己建成大中型水电工程29座,水库总容量近50亿m3;其中建在闽江干流下游的闽清县境内的水口电站,库容量26亿m3,装机容量140万kW,年均发电量亿kW°h,是华东地区最大水电站,己于1993年投入生产运营。
1.水利工程建设诱发或产生的环境负面影响
随着闽江流域水利工程建设与开发的快速发展,众多水利工程不断建成和运营。它有力地促进了沿江的经济和社会的发展,发挥了显著的经济效益和社会效益。但是,另一方面,水利工程建设诱发或产生的环境负面影响,即扰乱生态平衡、破坏自然、恶化环境的负面效应也相伴出现。前者是我们设计和期望的结果,后者是我们不愿意看到却又必须正视的问题。众多水利工程的建成运营对闽江干一支流的水动力场因素、水化学场因素及相关点线地带(段)荷载条件和应力场等环境因素产生显著的影响,伴随出现日益突出的环境地质问题。如:河(库)岸的稳定性变化问题,库区或坝区的区域稳定问题,河流纳污扩散净化能力降低及水质恶化问题,乃至使沿江城市乡镇的总体环境质量受到损害性影响等问题。为了化害为利,把与水利工程建设相伴出现的弊端降到最低点,研究和分析与闽江水利工程建设有关的环境地质问题具有重要的理论和实践意义。闽江水利工程的环境地质问题包含环境工程地质问题与环境水文地质问题两大方面。前者己在文献中作了初步的讨论和评价;本文仅就闽江水利工程的环境水文地质问题中的环境水质效应专题进行初步的讨论和评价。
2.闽江水利工程建设与水污染及水质环境的关系问题
闽江水资源的天然水质良好,属于低矿化度的江河水,其水化学成份以重碳酸盐类为主,总硬度低,为极软水,而且含沙量较少,枯水期河流大多呈清澈状。据资料显示f3,多年的年均含砂量大多小于,比黄河含砂量的六千分之一还小。它水量充沛,流速较大,具有很强的纳污稀释扩散净化能力。闽江干一支流上众多水利工程建成后,虽然其年均径流总量绝对值没有大的变化。但是,在水利工程运营调度过程,径流量在不同河段(空间)和月份或年份(时间)分配上出现(比水利工程修建之前)明显的变化,即径流量的相对值随时空的不同产生显著的差异;以及水库蓄清排浑的调度方式及坝下江段的河流冲刷作用强化的趋势。使闽江干一支流水动力因素产生较大变化的同时也出现其水化学场因素大的变化。如库区江面大幅度増大,接纳污染的面积扩大,库区形成许多库湾和静水区,江水的流速显著减小甚至处于静止状态,其纳污稀释扩散净化的能力明显降低;随着污染物排入量的有増无减,江水中的污染物浓度必将提高,污染带也将明显扩大生长,使局部水质恶化,并逐渐扩展,乃至影响整个库区或河段的水环境。闽江水利工程建设相伴出现的水污染及环境水文地质问题涉及面很广,本文仅就其中的环境水质效应问题进行概括性的讨论和评价。
闽江水环境点源污染与水利工程建设的关系
点源污染主要包含工业污染源和城镇生活污染源两方面。闽江水利电力工程建设,为闽江流域的工业发展,城乡建设提供了重要的能源,充足的水利电力能源极大地刺激了闽江干一支流沿江的工业发展和城乡建设。可是伴随着城镇人口的迅速増长和城市发展进程的明显加快,库区及沿江工业全面高速发展,闽江水环境污染源点数量也随之剧増,致使工业和生活污染物的排放量猛増。据不完全统计[1],闽江流域己发展有污染源的工厂和企业2000多家,其工业废水年排放量达5亿多吨。同时,生活和医疗污水排放量总和近3亿吨,废污水中的主要污染物为COD、硫化物、酿,还有磷它们的累计负荷占总负荷的83%对闽江水环境造成较为严重的污染。污染最严重的是闽江支流沙溪,其部分河段的水质为四级或五级。研究表明,沙溪某些河段的水质变化与水利电力工程开发有密切关系[3]。由于水库蓄水,使相关的许多河段的径流速度、径流量减小,在库区及相邻河段出现河水的相对滞留或处于静止状态,大大地降低了污废水的稀释扩散净化能力,加上库区淹没的树、草、耕地土壤中的有机物溶解排放累积迭加,使沙溪中下游河段蓄水体在枯水期的氨氮含量高于临界控制浓度(1mg/L),总磷的含量己接近或超过临界控制通量,使许多蓄水体在多年平均流量下处于中等营养状态而在枯水期处于富营养状态[3]。还有闽江下游及河口脏河段,其水质情况既取决于污染源的排放量,也受控于河口地区特殊的水动力特性。由于水口电站高坝大容量的蓄水,导致大坝下游径流量及水位锐减(丰水期和枯水期),而下游沿岸及福州市的工业和生活污染物排放量急剧増长,再加上闽江口潮汐涨潮的顶托作用致使咸水上溯、污水回流,而使这一地区的废污水排放量与河流径流量之比即污径比明显变大,水环境容量和质量显著降低,水污染程度日益加重。
闽江水环境的非点源污染问题
水文环境的非点源污染是指区域性的面状污染问题,是目前全球水质问题的重要原因。随着点源污染控制水平的提高,水环境的非点源污染将显得更为突出。美国环境保护局指出:当今美国水质问题,可能有50%或更多是由非点源污染所致。它表明非点源污染对水质与水环境的危害极大。非点源污染一般包括城市径流污染和农田径流污染(还含流动污染源)前者指,伴随着工业化、城市化进程的加快,城市工业与生活污染物排放量剧増,城市径流中的污染物浓度急剧増长,使城市径流成为接纳水体的一个重要污染源。后者是指,伴随着农业的高速发展,土地利用率明显加大,农药与化肥的施放量逐年増长,加大了农田径流污染负荷量,使农田径流不仅携带着大量泥砂,而且还挟含有各种有机物、无机物和氮磷营养元素以及农药,成为受纳水体的重要污染源。
伴随着闽江水利工程建设的蓬勃发展,在库区及沿江地带快速建设和发展起来的众多城市乡镇大多背山面水,依山布置,沿江延伸,形成高差数米乃至数十米、上百米的山城和长条形的人口聚居的密集带。城镇环境污染物排放量极大,加上城市发展的不规范和市政基础设施不配套或不完善,使降雨径流的大部分沿地面与街道刷洗顺势直泻注入闽江干一支流,它对闽江水环境构成突出的污染危害。同时,由于库区的淹没影响(其范围总量是相当大的)原有耕地较大幅度减少,且移民安置点相对集中于沿江地带,人口密度剧増。为了发展农业,一是大范围地开荒造地,同时提高土地的耕作利用率,导致沿江水土流失加剧,有机质养分的供给量増加;二是加大化肥及农药的施放量。在降雨期间,农田径流历经面流、渗透、冲刷、吸附、汇流等一系列物理一化学及水文作用过程,将污染物输送到闽江干一支流中,加剧闽江水的污染程度。有资料显示14,闽江饮用水氨氮含量超标达倍,酚含量超标高达14倍。它与闽江水环境的非点源污染有密切关系,与水利工程建设及运营有密切的关联性。非点源污染具有突发性强、出现时间集中(多在雨季时期)、城市径流污染强度较高、农田径流污染负荷总量大等特点。通常情况下,城市径流单位面积上的'污染物是农田径流污染物的若干倍(2—3倍或更大)。但是,沿江库区及沿岸的农田径流面积相当于城市径流面积的数十倍或更大。因此,库区及沿江水环境的非点源污染负荷主要来自农田径流。此外还有与水利工程建设相伴发展的旅游业。闽江水上旅游活动高速发展,使其许多库区及江河中接纳流动污染物量的累积増幅加大,它对闽江水资源与水环境的负面影响不容忽视,急待进行专门的调查研究,制定防治措施。
闽江干一支流既是工农业生产活动及城市活动的重要水源,也是工农业生产和城市活动排污泄水的容纳区。随着社会经济的快速发展,这种取水量和排污量均会大幅度増长。闽江干一支流上众多水利工程的建设运营,显著地改变河流的流速、径流量、输砂量、悬移物性质、污染物通量等水动力场和水化学场因素,它明显地降低河流纳污稀释扩散净化的能力,加重各种污染物对江水的污染程度。
3.结语
环境地质学理论告诉我们:地质环境的演化发展过程、人类的工程及经济活动与地质环境之间呈非线性的密切相关关系和反馈机制,其特征、成因及规律是极为复杂的。而人们对水利工程建设与地质环境的关系的研究,经历了从点(工程)到线(河段、河流梯级开发)到面(库区及周边环境)到体(流域的综合环境大系统)的发展演化过程,体现了对水利工程建设的环境问题研究评价的整体化、系统化和综合化的大趋势[2]。闽江水利工程建设的环境水质效应问题说明了闽江水利工程的建设与运营,在发挥显著的经济效益和社会效益,创造美好环境的同时,也造成水环境的负面变化,反映了水利工程建设是孕育和诱发现代环境地质问题的重要因素之一。这告诉我们,水利工程的环境地质问题的评价研究不是以水利工程的建成运营为结束,而应与水利工程建设和运营同始终。
适量的氮磷对促进水体微生物、植物的生长保持生态平衡,但是过量会导致水体的富营养化 。水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下,生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下,湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态,不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。比如太湖蓝藻大面积爆发成灾事件
摘要:近些年来,建筑给排水的最大热点是新型管材的广泛应用。传统的镀锌钢管和普通排水铸铁管由于易锈蚀、自重大、运输施工不便等原因被取而代之。目前, 建筑给排水常用管材主要有塑料管,金属管和复合管三种。现在就常用管材的一些特性,优缺点,使用范围做一简要论述。关键词:建筑给排水 管材 塑料管 金属管 复合管1.塑料管塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。添加剂有增塑剂,稳定剂,填充剂,润滑剂,着色剂,紫外线吸收剂,改性剂等。常用塑料管有:硬聚氯乙烯管(PVC-U),高密度聚乙烯管(PE-HD), 交联聚乙烯管(PE-X),无规共聚聚丙烯管(PP-R),聚丁烯管(PB),工程塑料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。塑料管的原料组成决定了塑料管的特性。塑料管的主要优点:(1).化学稳定性好,不受环境因素和管道内介质组分的影响,耐腐蚀性好。(2).导热系数小,热传导率低,绝热保温,节能效果好。(3).水力性能好,管道内壁光滑,阻力系数小,不易积垢,管内流通面积不随时间发生变化,管道阻塞机率小。(4).相对于金属管材,密度小,材质轻,运输,安装方便,灵活,简捷,维修容易。(5).可自然弯曲或具有冷弯性能,可采用盘管供货方式,减少管接头数量。其主要缺点:(1).力学性能差,抗冲击性不佳,刚性差,平直性也差,因而管卡及吊架设置密度高。(2).阻燃性差,大多数塑料制品可燃,且燃烧时热分解,会释放出有毒气体和烟雾。(3).热膨胀系数大,伸缩补偿必须十分强调。所以,在推广塑料管的同时,还需要发展技术克服其缺点。 塑料管性能 物理性能:塑料管的物理性能和铝塑复合管,钢管,铜管比较见表1:表1物理性能 单位 PVC-U PE PE-X PP PB ABS 钢 铜 密度 g/cm 导热系数 w/mk 50 400 热膨胀系数 mm/m°C 弹性模量 MPa 3000 600 600 210000 110000 拉伸强度 MPa 40 25 >25 28 17 40 700 150 硬度 R 120 70 100 60 230HB 使用温度 °C 0-60 -60-60 -60-95 -20-95 -20-95 -20-80塑料管的物理性能影响管道的方式,用途,补偿措施和管道保温等方面。如:(1).PVC-U、PP、ABS的力学性能相对较高, 被视为“刚性管”,明装较好。反之,PE、PE-X、PB作为“柔性管”适合暗敷。(2).塑料管的使用温度及耐热性能决定了PVC-U,PE,ABS仅能用于冷水管,而PE-X,PP, PB则可作为热水管。当建筑物有热水供应系统且冷热水采用统一管材时耐热性能成为主要指标。(3).塑料管因热膨胀系数高,在塑料管路中尤其是作为热水管,采用柔性接口,伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多。其中以PE,PP等聚烯烃类为最。施工安装时如果对此没有足够重视,并采取相应技术措施,极易发生接口处因伸缩节而拉脱的问题。(4).由于导热系数低,塑料管的绝热保温性能优良进而可减少保温层的厚度甚至无需保温。当不同塑料管之间绝热性的比较除导热系数外,还同它们各自的管壁厚度有关。 承压性能:承压性能所涉及的内容是在一定条件下塑料管材能够承受的内压力和恒压下的破坏时间。从而确定与之有关的设计参数以及对管材的质量进行评价和监控。一般进行两项试验:液压试验和长期高温液压试验。 各种管材的承压性能见表2表2管 材 工作压力/MPa 试样试验压力/MPa 接头密封试验/MPa 爆破压力/MPa UPVC 42/h De≤90,4.2PNDe>90,3.36PN PEX ℃常温 ABS 4~8 PB 1.6~2.5/冷水热水 PP-RPP-C 常温℃ 20℃,11h,16MPa80℃,48h,℃,170h, HDPE 热水冷水 卫生性能:理化卫生指标。其中PE,PE-X,PP,PB和ABS易达标。而PVC-U管材在生产时应使用无毒PVC树脂和卫生及稳定剂才能满足卫生性能的要求。 给水塑料管的应用结构形式单一,材料品种众多且性能各异.常用给水塑料管的特点列表如下:表3品种 优 点 缺 点 连接方式 PVC-U 抗腐蚀力强,易于粘合,价廉,质地坚硬 有UPVC单体和添加剂渗出,不适用于热水输送;接头粘合技术要求高,固化时间较长 粘合、螺纹 HDPE 韧性好,较好的疲劳强度,耐温度性能较好;质轻,可挠性和抗冲性能好 熔接需要电力;机械连接,连接件大 挤压夹紧、热熔合、电熔合 PEX 耐温性能好,抗蠕变性能好 只能用金属件连接;不能回收重复利用 挤压夹紧 PB 耐温性能好,良好的抗拉、压强度,耐冲击,低蠕变,高柔韧性 国内还没有PB 树脂原料,依赖进口,价高 挤压夹紧、热熔合、电熔合 PP-R 耐温性好 在同等压力和介质温度的条件下,管壁最厚 热熔合 ABS 强度大,耐冲击 耐紫外线差,粘接固化时间较长 粘合、螺纹、电熔合一般情况聚氯乙烯管由于价格低廉,在不考虑水质影响,在冷水供水系统属于首选管材,而当温度较高时,可选用聚乙烯管或交联聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管。 排水塑料管的应用材质单一:硬聚氯乙烯结构形式多样:芯层发泡管,空壁管,螺旋管,芯层发泡螺旋管,空壁螺旋管。其存在的一些问题:(1).热膨胀系数大,需设置伸缩补偿装置来解决。(2).刚度小,平直性差,需加密管卡、支架、吊架来解决。(3).耐热性差,软化温度低,需限制排水温度,限制使用场所和控制与热源的距离来解决。(4).阻燃性差,在穿越楼板、上人屋面的屋面板、防火墙、管道井井壁处需设置阻火圈和防火套管来解决。(5)抗机械冲击性差,需强化施工技术,精心施工来解决。(6)隔声性差,塑料管的噪声大于铸铁管,管道明装且管道位置靠近卧室时,问题尤为突出。降噪的方式,提高管道材质的隔声效果,芯层发泡管空壁管是基于这一思路而开发的;降噪的另一方式是改变水流条件,螺旋管是基于这一思路而开发的。将两种方式结合起来的思路是芯层发泡螺旋管和空壁螺旋管的开发。相同条件下,不同结构形式的排水塑料管,其噪声测定结果:普通管>芯层发泡管>空壁管>螺旋管排水塑料管的应用是在取代普通排水铸铁管的工作上进行的。目前,排水塑料管已可在建筑高度为100m以下的建筑物内使用,但各地区的进展很不平衡。当建筑高度大于、等于100m的高层建筑和不适宜采用排水塑料管的场合,可采用柔性抗震排水铸铁管。[next] 2.金属管 镀锌钢管镀锌钢管的被取代既不意味金属管被取代,也不意味镀锌钢管在整个建筑给水领域被取代。镀锌钢管由于价格低廉、性能优越,防火性能好,使用寿命长等优点,还将在消防给水系统,尤其是自动喷水灭火系统中应用.而塑料管(承压小)则不应在消防给水系统和生活-消防,生产-消防共有系统中应用。 铜管金属管中最具优势的是铜管,铜管应用较久,优点较多,管材和管件齐全,接口方式多样,较多的应用在热水管路中,目前存在的主要问题在于铜的折出量容易超标。 铸铁管给水铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点,适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等。连接方式一般采用承插连接。卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材,60年代开始进入国际市场,经过几十年的推广和应用,这种管材已得到国际上的普遍认可。这种管材与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点,是一种更新换代产品,但由于这种管材及配件价格相对较贵,所以在国内一直未能得到普及推广。 其它:不锈钢管也受到工程技术人员的青睐,有关方面正从减少壁厚,降低价格方面着手,以利于推广。铝合金管是铝厂向给排水行业推出的新品种。镀镍钢管是和镀锌钢管性质最近,而耐腐蚀性能远远超过镀锌钢管的新颖管材,在解决了降低镀层费用和管材断口处施工现场上镍工艺后,有望在一定范围内得到采用。涂塑钢管则是在金属管材中前景看好的一种管材,且管道布置和敷设、接口方式和施工安装均与镀锌钢管相同,是这种管材最容易被接受。由于其涂层薄、价格低,也最容易被推广。3.复合管:复合管包括衬铅管、衬胶管、玻璃钢管。复合管大多是由工作层(要求耐水腐蚀)、支承层、保护层(要求耐腐蚀)组成。复合管一般以金属作支撑材料,内衬以环氧树脂和水泥为主, 它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好;也有以高强软金属作支撑,而非金属管在内外两侧,如铝塑复合管,它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢,保证水质;也有金属管在内侧,而非金属管在外侧,如塑覆铜管,这是利用塑料的导热性差起绝热保温和保护作用。根据金属的材料可分为:(1).钢塑复合管(2).不锈钢-塑复合管,塑覆不锈钢管(3).塑覆铜管(4).铝塑复合管,交联铝塑复合管(5)衬塑铝合金管应该说复合管材是管径≥300mm以上给排水管道最理想的管材。它兼有金属管材强度大,刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点。但它又是目前发展较缓慢的一种管材。这是因为:(1).两种管材组合在一起比单一管材价格偏高。(2).两种材质热膨胀系数相差较大,如粘合不牢固而环境温度和介质温度变化又较剧烈,容易脱开,而导致质量下降。复合管的连接宜采用冷加工方式,热加工方式容易造成内衬塑料的伸缩、变形乃至熔化。一般有螺纹、卡套、卡箍等连接方式。由于复合管尚属新型管材,我国还未有统一的设计、施工及验收规范。设计及施工人员往往套用镀锌管的工艺来进行设计与施工,故在此不作一一赘述。
新型排水管材应用研究一、概况 根据建设部《关于发布化学建材技术与产品的公告》精神,应用于排水的新型管材主要是塑料管材,其主要品种包括:聚氯乙烯管(PVC-U)、聚氯乙烯芯层发泡管(PVC-U)、聚氯乙烯双壁波纹管(PVC-U)、玻璃钢夹砂管(RPMP)、塑料螺旋缠绕管(HDPE 、PVC-U)、聚氯乙烯径向加筋管(PVC-U)等。HDPE管由于其特殊的结构与性能,较小的投资,在排水管领域内倍受青睐。因此对新型排水管材的研究以HDPE管为主。 研究的主要内容包括:新型排水管材的内容及分类;物理力学指标;工程应用研究;施工安装、使用与维护管理等。期间进行了资料收集、工艺应用计算及研究、学习参观考察、产品理化性能测试、施工安装、使用与维护管理等研究工作,而且经过努力,顺利地将HDPE管、PVC-U等新型排水管材进行了工程的推广应用,取得了较好的效果,为在q市推广使用新型排水管材开了个好头,赢得了良好的社会效益和环境效益。 二、项目的目的、意义及内容 1.项目的目的、意义 目前,国内排水管材大多数采用钢筋混凝土管,钢筋混凝土管作为排水管使用存在着许多弊端: (1)理化性能不稳定,使用寿命短; (2)综合经济指标高; (3)其生产不符合节能环保政策。 因此,淘汰混凝土管,推广使用塑料管材作为其更新换代产品更加具有重要的意义。高密度聚乙烯中空壁缠绕管(简称HDPE)作为塑料管材中的佼佼者由于其特殊的结构与性能,较小的设备投资,在排水管领域内越来越受到青睐。 目前随着全国各地城市基础建设投资力度的不断加大,新型管道生产企业的不断涌现以及生产能力的不断扩大,必然会在全国掀起“管道革命”的热潮。建设部即将出台政策法规,在全国范围内禁止使用水泥管作为排水、排污管道。因此市场对复合管材的需求将急剧增大。 q市的经济发展水平一直居于省的龙头地位。城市基础建设投资的力度呈加速态势。这为q市的城市建设水平以及新型建材的开发、推广、使用水平提出了更高的要求。因此,开发新型排水管材并尽快地进行推广使用,提高技术及经济性指标,满足可持续发展方针的需要,早日为q乃至全国的城市建设发挥其应有的作用,具有非常重要的意义。 2.研究内容 (1)新型排水管材的内容及分类 (2)物理力学指标 (3)工程应用研究 (4)施工安装、使用与维护管理 三、国内外发展现状 上海市早在1998年以沪建材98第0511号文规定:淘汰水泥管(混凝土管),推广使用塑料管。北京市为迎接2008年奥运会,正准备淘汰水泥排水管,并计划在“十五”期间总投资2800亿元用于市政建设,其中800亿用于市政排水管网建设及污水处理。西方发达国家早在上个世纪八十年代已开发出了替代产品-塑料管材,并极力推广使用。HDPE由于其特殊的中空壁结构,使得管材比重减轻,环刚度增强,而且设备投资也较小,因此在排水管领域内越来越受到青睐。特别是在德国、韩国和日本,大口径排水管中,HDPE缠绕管的使用率分别为60%,75%和90%。韩国政府今年又拨款一兆四千亿韩元,用于HDPE中空壁缠绕管替换水泥管的工程。因此,本课题以HDPE中空壁缠绕管作为研究重点。 四、主要内容 (1)排水管材的分类 市政工程用排水管按其管材特性可分为刚性管和柔性管(塑料管)两大类。 刚性管包括铸铁管、混凝土管、陶制管等,均为传统材料制作的管道,优点是刚性好,环刚度较高,但防腐性能差,用作排污管道需做特殊防腐处理,使用寿命一般为10~20年不等。最大的缺点是易破碎(铸铁管除外),渗漏严重,易造成二次污染。 塑料排水管按其管壁结构可分为实壁塑料管和结构塑料管两大类。实壁管有硬聚氯乙烯管、玻璃钢夹砂管和PE管,结构壁管分为单/双壁波纹管、加筋管和缠绕管三大类。 (2)物理力学指标 管材特性: (1)结构独特,强度高,抗压耐冲击 (2)内壁平滑,摩阻低,过流量大 (3)耐腐蚀,无毒无污染,环保性突出 (4)连接方便,接头密封好,无渗漏 (5)重量轻,施工快捷,降低费用 (6)埋地使用寿命达五十年以上 管材物理性:(见下表)序号 项 目 单 位 性能指标 1 密度 G/cm3 — 2 热膨胀系数 Cm/cm℃ 11×10-5 3 抗拉强度(230) Mpa 21—24 4 弹性模量 Mpa 552—758 5 软化温度 ℃ 126 6 脆化温度 ℃ -70 (3)工程应用研究 用途: HDPE中空壁缠绕管的主要用途可包括: (1)水利工程、自来水工程输水 (2)市政工程雨水、污水排放 (3)工业废水排放、小区排水 (4)盐业输卤、渔业输水 (5)矿井、建筑物内通风系统 (6)电线、电缆护套 我们研究的重点主要是用于市政工程的雨污水排水管。 工程推广与应用 研究伊始,我们便致力于开展HDPE中空壁缠绕管的工程推广与应用的工作,作了大量的调查研究和推广论证工作。一年多来,经过主管部门、业主、设计院和生产厂家的共同努力,我们顺利地将HDPE管、PVC-U等新型排水管材进行了工程的推广应用,在h湾改造工程、砂土路改造工程的k路、a路、t路、g路采用了HDPE管;在砂土路改造工程中的y路、h采用了PVC-U管,都取得了较好的效果,为在q市推广使用新型排水管材开了个好头,赢得了良好的社会效益和环境效益。 (4)施工安装、使用与维护管理 由于HDPE管材本身的特性,以及推广初始阶段不为大多数人所了解,HDPE排水管在施工安装、使用与维护管理的许多方面都与传统管材有较大出入,带来了许多新的问题,同时也给人们对HDPE管材的接受和使用带来了心理疑虑和障碍,主要包括: 1.管道之间的连接,即接口形式; 2.管道与检查井的连接; 3.沟槽开挖与基础处理; 4.回填与管道抗浮; 5.管材环刚度的确定与选用; 6.相关标准与技术规程的不尽完善,等等。 根据我们对HDPE管的研究以及在推广使用过程中的总结,针对以上各方面内容,特提出以下几点: 1. 管道之间的接口形式建议使用密封胶圈柔性接口,不推荐使用热缩套连接。 2.由于材料的收缩率不同,HDPE管道与砖混检查井的连接处易导致渗漏,建议采用防水翼环,防水翼环可与不同管径的HDPE短管连接好后,直接用水泥砂浆浇注成砌块,在砌检查井时可根据流水底高,直接砌入,省时省力。从远期考虑,应注重塑料预制检查井的应用研究与推广。 3.在地下水位较高、流沙等不良地基处施工,应开挖一段、施工一段并迅速回填,注意防止管道的上浮、偏移与下窝,一旦发生,必须返工。 4.目前管道的规格一般仅有4KN/M2、8KN/M2两种,规格系列不够丰富,应进一步细分,以节省成本,提高管材的价格竞争力。 5. 应尽快出台相关的国家标准与技术规程,以利推广。 五、原材料及环境保护 高密度聚乙烯中空壁缠绕管的主要原料是PE(聚乙烯),原料可以全部国产化。 本项目在生产中无废水、废气、烟尘排放,无振动,车间内噪音在80dB以下,厂房外噪音60dB以下,不对环境造成污染。 六、市场预测 城市排水设施是现代化城市不可缺少的重要基础设施,是城市正常运转的必要条件,城市排水设计水平的高低是一个城市现代文明的重要标志。 与发达国家甚至国内先进城市相比,q市的城市排水设施水平较为落后,主要体现在管材的使用上。虽然q市的排水体制是雨污分流制,但在管材的使用尤其是新型管材的使用上,却非常保守。近年来虽然q市排水基础建设项目较多,但所应用的管材却仍多为陶瓷管、混凝土管,鲜见新型管材的工程应用。这与q市飞速发展的经济状况是极不相称的。因此,应借鉴国内外先进城市的做法,逐步淘汰水泥管(混凝土管),大力推广使用新型管材。 根据《国家化学建材产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》:塑料管的推广应用主要以UPVC和PE塑料管为主,并大力发展其它新型塑料管。2005年,在全国新建、改建、扩建工程中,建筑排水管道70%采用塑料管,建筑给水和热水供应管道60%采用塑料管,电线护套管80%采用塑料管,建筑雨水排水管道50%采用塑料管城市供水管道(DN400mm以下)50%采用塑料管,村镇供水管道70%采用塑料管,城市排水管道30%采用塑料管,城市燃气管道(中低压管)20%采用塑料管。 根据《q市市政建设“十五”计划及2010年发展规划》:“十五”期间,q市新、翻建市区雨、污水管道的投资为亿元;2006~2010年,将新建、翻建雨、污水管网约100km,投资为亿元。另外随着全国城市排水建设、污水处理及中水回用等投资力度的不断加大,q市本地以及全国市场对新型排水管材的需求将急剧增大,市场前景极为广阔。 七、技术经济比较 中空壁缠绕排水管与与水泥排水管相比较: 具有寿命长、无渗漏、通流量大、施工方便、工种综合费用节省等优势,列表分析如下: 1)以Ф600mm管为例,性能比: Ф600mm中空壁排水管(S≥8KN/m2) Ф600mm水泥管 产品性质 柔性管 刚性管 使用寿命 50年以上 20年 产品价格 490元/m 元/m 工程综合造价 元/m 元/m 结构 受一定外压会弹性变形,但不会破坏 铺土不平造成管子破损 运输施工 重量轻、连接方便、搬运简便,/m 弯曲分歧困难,笨重(260kg/m),施工耗力耗财,费用昂贵 连接方式 收缩模连接,塑料焊接加工连接 凹凸企口结合用水泥 理化性能 耐冲击、耐腐蚀、不漏水,耐寒性高,耐磨性强、寿命长 重量重,耐冲击低,受压易破损、漏水,耐化学性能差 破损率 柔性管,无破损 15% 发展趋势 建设部大力推广使用,市场呈上升趋势 落后淘汰,面临禁止使用 (注:工程综合造价一栏数据由上海市政提供) 八.结论与建议 1.与传统管材相比,新型塑料管材无论从技术性能指标、施工安装工艺还是综合经济比较,都是传统管材所不能比拟的。 2. 在各种新型管材层出的今天,应尽快地出台相应的规章条文,对新型管材进行推广使用,并限制使用传统管材。 3. 尽快地制订各种新型管材的行业规范及施工安装规范,以提高其技术及经济性指标,满足q市可持续发展方针的需要。仅供参考,请自借鉴。希望对您有帮助。
随着我国现代建筑技术的不断发展,人们对于建筑给排水工程方面也提出了越来越高的的要求。下文是我为大家整理的关于建筑给排水工程论文的范文,欢迎大家阅读参考!
浅谈高层建筑给排水工程设计
摘要:对高层建筑给水系统设计,排水系统设计、室内消防和热水系统设计进行了详细介绍,总结出目前高层建筑给排水存在的问题,并探讨了给排水节水措施,以确保水资源的合理利用。
关键词:建筑给排水;高层建筑;设计;节水措施
1、高层建筑给排水工程设计方法
高层建筑给水排水工程与一般多层建筑和低层建筑给水排水工程相比,基本的理论和计算方法是一致的,但因高层建筑层数多,高度大,结构复杂。近年来建筑给水工程设计方法得到改进。
例:给一个高层建筑为15层的楼房设计给排水:
住宅楼为框架结构,共15层,层高,室外给水管网位于建筑物的北侧,距离外墙为10m,接管点埋深,管径400mm,管材为球墨给水铸铁管,常年提供的水头;室内粪便污水需要经过化粪池处理方可排入市政管网,室外排水管网位于建筑物的南侧,埋深2m,管径600mm,管材为聚乙烯双壁波纹排水塑料管。
设计参数
生活用水定额:qd=150L/(人.d);最大小时生活用水量:Qh=;最高日用水量:Qd=;小时变化系数:kh=;每户人口:m=人;共90户;室内消防用水量:10L/s;消防水箱水量为火灾前10min的水量6m?;贮水池内的消防水量:按火灾延续2h的水量计;雨水重现期:2年。
设计内容
给水系统设计
管道采用钢塑复合管(内衬塑外镀锌)螺纹连接,进行干管安装、立管安装、支管安装,管道安装完毕需进行水压试验,压力设在,并对安装好的管道做好防腐和保温工作,冲洗管道对其进行管道通水试验。
根据《建筑给排水设计手册》上卫生器具的最大静水压力不得超过,因此高层建筑给水系统必须分区。设计任务书给定了市政给水管网提供常年的水压为。根据给水最小所需压力估算方法:第1层,第2层,2层以上增加1层,压力需增加。得的压力能直接供到第6层还多。所以1层~6层为一个区,上面7层~15层为一个区,总共就两个区。1层~6层用市政管网直接供水,其中底层和2层~6层单独设立管。
考虑到此设计对象是15层的高层建筑。市政管网提供的压力不能全部直接供水,所以必须对生活用水进行提升或加压。高层建筑设计一般都使用高位水箱供水,供水压力比较稳定,此设计也使用高位水箱;又因此设计面向高层民用住宅楼,通过查看平面图纸,根据建筑物的布置情况和楼层的承载力情况及水箱本身占用大量的建筑面积,即在楼层中间没有建筑面积可允许安置水箱,串联供水不可实现,因此高区的供水应在地面用泵抽升到高区水箱。
方案(一)与方案(二)相比管材使用量、工程投资相对较少,但它对减压阀的质量要求相对较高,一旦减压阀受损或使用性能降低,低区的静水压力会迅速增加,影响卫生器具的使用。方案(二)采用低区市政管网直接供水,消除了通过依赖减压阀降低静水压力来减少低区供水的现象。基于工程质量和供水水质及水压的可靠性,最终选择方案(二)
排水系统设计
室内排水系统为污水、废水合流系统,地上部分直接排出室外,地下部分分段设置集水坑把地下室污水、废水汇集于坑内,利用潜水泵由集水坑自动控制将其提升至室外。为了保护存水弯水封性能,保持排水系统内的空气压力与大气压取得平衡,使排水管内排水畅通,向排水管内通入新鲜的空气,保持管内的换气,防范因室外管道系统积聚起来的有害气体而伤害到养护人员、引发火灾和腐蚀管道等隐患,还应减少排水系统的噪声,在排水系统中设置通气管。
室内消防工程
室内消火栓给水系统有:分区、不分区两种方式。消火栓的静水压力超过时就需要分区供水,而本设计是15层的小高层,高度不超过50m,静水压力小于,可以不分区。同时本设计的建筑是15层小高层民用住宅楼,造成火灾的隐患少,人员疏散也快,扑救难度不大,高压消防给水无须设置常年的。设置专用的消防泵,从贮水池内抽取消防水,可用生活给水箱在火灾发生初期10min提前给水,并设置止回阀,既消除了消防水箱对楼层负荷,又可减少工程投资。此设计是15层小高层,层高,总楼高不超过45m,根据建筑给排水设计手册!规定消防栓的最大静水压力不超过,此设计无须分区消防供水,可利用消防泵直接供水满足条件。
室内热水工程
应根据建筑物的用途、热源的供给情况、热水用量和卫生器具的布置情况进行技术和经济比较来确定何种热水供应方式。热水供水方式有如下几类。按供应范围不同有:集中供热、局部供热、区域供热。
2、目前建筑给排水存在的问题
控制超压出流产生的水量浪费
生活给水系统按规定竖向分区后仍然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的问题,而这是常常被忽视的。卫生器具的额定流量少于单位时间内的出水量,影响给水系统正常分配水的流量。如不采取减压节流措施,将造成水资源浪费、水压过高、漏水量增加等弊病,同时易产生水击、噪声和振动,致使管件损坏和破裂。这些水量的浪费不容忽视。
管道和阀门的损坏
我们可看到的路边给水管道在管子接缝处及法兰、阀门连接处向外冒水,而我们看不见的地下更不知有多少漏水处。管道受损及腐蚀,阀门不严等问题导致大量水流失。
热水系统浪费水量巨大
建筑热水供应已成为建筑给水的重要部分,由于设计不当,其浪费已非常严重,造成一定损失。所以给水系统供水应保证冷热水压力均衡,采用循环系统以确保每户开龙头就有热水,降低水量浪费。
3、我国建筑给排水节水措施
提高用水效率
1)严格执行生活用水量定额标准,饮用水、生活用水、景观用水、绿化用水按各个水质要求分别供给。
2)采用节水系统,如节水的卫生器具,利用限制卫生器具的流出水头、红外线感应龙头和便器等。
3)选择一个可再生能源,如风能、太阳能、水能、海洋能、地热能、生物能等非化石能源用于建筑的热水供应。对于不同的场合采用不同的热源形式。
雨水的利用
利用雨水收集系统再循环得到符合标准的水质进行绿化浇灌,处理后的雨水还可用于冲洗厕所,这不仅可减少用水量还可减轻污染。提高地基的保水能力,合理规划雨水流经途径,引入雨水沉淀池再利用。
污水排放和二次利用
建筑中水系统是典型的资源可持续利用装置,将建筑物产生的污水、废水加以收集并对其处理,在节省资源和保护环境的基础上对生活污水和废水的重复利用。
节水指标
节水指标有三类:
1)雨洪水利用率:常年降雨量除以使用或收集量;
2)水使用率:正常使用量除以使用量;
3)循环量:一次性用量乘以循环次数。
4、结语
在给排水设计时,我们应正确合理的选择系统和方案,以达到节水节能的目的,确保水资源的合理利用。
参考文献:
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[4]李倩.绿色建筑给排水设计的节水途径探析.企业导报,2012(1):273.
浅析建筑工程给排水施工技术
摘要:本文作者结合实际工作经验,对建筑工程的给排水施工技术进行了分析,提出了自己的见解。
关键词:建筑工程;给排水;施工技术
随着我国现代建筑技术的不断发展,人们对于建筑给排水工程方面也提出了越来越高的的要求。在设计和施工时要不断积累经验,深入分析各种常见问题,促进给排水施工技术的发展。
1 建筑给水方面的管道施工
给水管道材料的种类和选用
现在在新型建筑中用的较多的给水管材主要包括:聚丙烯类、聚乙烯类、聚丁烯类、工程塑料类,以及还有一些复合管类,例如:钢塑管、铝塑管、铜塑复合管等。虽然可供选择的材料有许多种,但在每一个具体施工工程中也必须根据实际情况进行选择。而且在管材的选用上还受到许多因素的影响,必须对国家政策、施工标准、地区特点、工程性质以及施工标准等因素进行综合考虑,选择最优管材。其中还要特别注意的是,管道的使用位置以及其使用方法是在管材选用时需要着重考虑的,还有就是管件与连接也是选取管材时容易忽视的一个关键的问题。
给水管道的施工
在对给水管做热熔连接时,必须要掌握好加热的时间和连接将要插入的深度。如果加热时间过长就使水管融化,如果加热时间过短也不能更好连接;如果插的过深,就会造成管道断面减少;如果插的过浅也会使降低接口处强度。所以,加热时的温度、加热时间和接缝压力是影响热熔连接质量的三个关键因素。
2 建筑排水管道常见问题的原因分析
排水管道方面经常出现的问题是漏水、堵塞问题。出现这些问题的原因也比较多,第一,就是施工中出现的问题,大多是施工单位没有选择合格的管材,为了一时经济利益以次充好,或者是在安装前没有进行漏水实验,也或是一些不合格的材料运用到工程中导致漏水现象的发生;比如说管道穿墙(楼板)设置套管的缺陷与不足较为普遍。有的虽然加了套管,穿越楼板与楼板面齐平或嵌入楼板有的穿越墙面,比饰面多出20-50mm,有的没有设套管或预埋套管偏位,于脆用水泥圈(楼面)塑料圈(墙面)护(粘)住,掩人耳目,有的套管比管道只大一个规格,有的大三至五个规格,套管与管道间隙有的用泡沫、油麻堵塞等等套管的设置应按(GB50242-2002)规范第规定.“安装在楼板内的套管,其顶部应高出装饰地面20mm,安装在卫生间及厨房内的套管,其顶部应高出装饰地面50mm,底部应与楼板底面相平,安装在墙壁内的套管其两端与饰面相平。穿过楼板的套管与管道之间缝隙应用阻燃密实材料和防水油膏填实。端面光滑。穿墙套管与管道之间缝隙宜用阻燃密实材料填实,且端面应光滑。管道的接口不得设在套管内”。第二,就是设计方面出现了问题,导致管道安装好以后容易堵塞;第三,就是住户使用时出现了问题。
3 建筑给排水施工的特点
管道安装具有的特点
在这几年里,给水管道的材料大多使用的是PP-R管和UPVC管。因为这两种管道具有轻便、耐高压、抗腐蚀、质量安全、使用卫生、通水阻力小、使用寿命较长的特性,所以安装中最明显的特点就是便于安装。对于PP-R管的安装来说,连接前要清除管道上附着的灰尘后,在按照严格的施工流程来进行安装,但是其中需要注意的是在在对管道进行热熔是一定不能旋转,以免加热过度,而且在管道连通后还要采取一定措施对其进行冷却。对于UPVC管的安装来说,安装时一定要使用排水胶粘结。在涂完胶以后还要注意的就是胶干时间,具体的时间应依据当地气候和温度的变化来进行调节,还要注意不能沾水。如果是在环境温差较大的地方安装,必须使用管道伸缩节。
给排水管道的试压
当所有管道安装完成之后,还要对所有部位进行全面的检测,主要包括检测已安装的管道和阀门等设备是否符合设计和技术要求规定,如果有问题应立即拆除予以更换或是维修。检测的具体方法是用临时的短管来替代安装的管道,把所有的开口处封闭,从管道最低处开始灌水,在最高处进行放气。如果出现异样,要及时停止检测,并立即排水。在试压完成后,还对所有管道要进行吹洗。
4 提高建筑的给排水施工技术的具体措施
随着建筑技术的发展,生产工艺的不断改进和提高,对给排水工程的设计、施工、维修和运行管理的要求也就越来越高。要想使管网达到优质、高效、低能耗运行的目的,除要有合理的设计方案外,给排水系统安装质量的优劣将会对日后的使用产生极大的影响。
管道施工的措施
对于管道的施工来说主要是注意加热时间、加热温度、接缝压力这三个方面的问题,施工中运用最多的是钢塑复合管,在对其施工中应采用螺纹连接的方法,插入管道的长度应严格按照标准旋转深度进行控制;在对管端和管螺纹进行加工后,还要进行密封处理,这时需要使用聚四氟乙烯生料带来进行缠绕螺纹;施工中需要选用厌氧密封胶密封过的管道接头,必须在养护24h之后再进行试压。施工中要用专门的施工机具,不能随便更该。
W型铸铁管的施工方法
有关W型铸铁管的具体施工措施,第一步就是下料,在切割管材时要选用专门的切割工具,主要是保证管口的平直。第二步是连接,进行连接时先要松开卡箍,再取出内衬中的橡胶圈,把箍套和橡胶圈放在入管口的一侧,使管口对齐后,随后把橡胶圈放在接口上,最后锁紧了箍套紧固了螺丝就算完成了管道连接。第三步低支架的设置,对于一般的管材安装来说,如果每隔3m设置一个支架其实是可以的,但是对于W型无承口机制排水铸铁管接口来说就不行了,因为其属于柔性接口,当支架放在管道中间时,理论上可以将管道保持平衡,可是在实际工作中,找到重心点是很难的,所以经常无法保证管道接口的平滑,如果采用每隔设置一个支架的方法来进行布置,这样就可以很好地解决管道外观和管道坡度的问题。
建筑给排水施工的监管
给排水管道的设计与施工是一项很复杂的措施,其中关于管道的铺设和管道的安装都容易出现问题,所以有关管道施工的监督也是一项非常重要的方面。因为管道施工工期较长设计建筑工程的的许多阶段,所以监管也可以分为多个阶段来进行。
首先,在工程施工前期阶段的监管,在施工前就应该仔细阅读施工图纸,充分了解设计者的设计意图和目的,这样才能保证施工过程中不偏离设计图纸的要求,也不能在施工中随意变更设计方案。
其次,是在基础主体结构施工阶段的监管,在基础主体施工中,要注意排水系统的排水管和给水管的引入管在穿越建筑物或地下构筑物外墙处时,是否按设计要求预留好了足够的孔洞以及设置好的套管。
再次,就是装修阶段的监管,在装修施工阶段主要是对给排水管道系统安装阶段,主要是注意装修工程不能破坏原有的管道路线的设置或是预留管道的破坏,必须在明确所有管道布置之后再结合装修方案进行施工。
5 结束语
随着我国建筑技术的不断发展,对给排水工程的设计、施工和运行管理等方面的要求也越来越高。优质的安装施工质量和科学的管理是保障管网系统高效安全运行的必要条件。为了满足给排水建筑施工技术要求,提高施工质量,需要施工人员不断学习,提高自身的技术素质,只有这样,才能保证安装工程的质量,立足于建筑安装工程的基本建设。
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要:近些年来,建筑给排水的最大热点是新型管材的广泛应用。传统的镀锌钢管和普通排水铸铁管由于易锈蚀、自重大、运输施工不便等原因被取而代之。目前, 建筑给排水常用管材主要有塑料管,金属管和复合管三种。现在就常用管材的一些特性,优缺点,使用范围做一简要论述。关键词:建筑给排水 管材 塑料管 金属管 复合管1.塑料管塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。添加剂有增塑剂,稳定剂,填充剂,润滑剂,着色剂,紫外线吸收剂,改性剂等。常用塑料管有:硬聚氯乙烯管(PVC-U),高密度聚乙烯管(PE-HD), 交联聚乙烯管(PE-X),无规共聚聚丙烯管(PP-R),聚丁烯管(PB),工程塑料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。塑料管的原料组成决定了塑料管的特性。塑料管的主要优点:(1).化学稳定性好,不受环境因素和管道内介质组分的影响,耐腐蚀性好。(2).导热系数小,热传导率低,绝热保温,节能效果好。(3).水力性能好,管道内壁光滑,阻力系数小,不易积垢,管内流通面积不随时间发生变化,管道阻塞机率小。(4).相对于金属管材,密度小,材质轻,运输,安装方便,灵活,简捷,维修容易。(5).可自然弯曲或具有冷弯性能,可采用盘管供货方式,减少管接头数量。其主要缺点:(1).力学性能差,抗冲击性不佳,刚性差,平直性也差,因而管卡及吊架设置密度高。(2).阻燃性差,大多数塑料制品可燃,且燃烧时热分解,会释放出有毒气体和烟雾。(3).热膨胀系数大,伸缩补偿必须十分强调。所以,在推广塑料管的同时,还需要发展技术克服其缺点。 塑料管性能 物理性能:塑料管的物理性能和铝塑复合管,钢管,铜管比较见表1:表1物理性能 单位 PVC-U PE PE-X PP PB ABS 钢 铜 密度 g/cm 导热系数 w/mk 50 400 热膨胀系数 mm/m°C 弹性模量 MPa 3000 600 600 210000 110000 拉伸强度 MPa 40 25 >25 28 17 40 700 150 硬度 R 120 70 100 60 230HB 使用温度 °C 0-60 -60-60 -60-95 -20-95 -20-95 -20-80塑料管的物理性能影响管道的方式,用途,补偿措施和管道保温等方面。如:(1).PVC-U、PP、ABS的力学性能相对较高, 被视为“刚性管”,明装较好。反之,PE、PE-X、PB作为“柔性管”适合暗敷。(2).塑料管的使用温度及耐热性能决定了PVC-U,PE,ABS仅能用于冷水管,而PE-X,PP, PB则可作为热水管。当建筑物有热水供应系统且冷热水采用统一管材时耐热性能成为主要指标。(3).塑料管因热膨胀系数高,在塑料管路中尤其是作为热水管,采用柔性接口,伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多。其中以PE,PP等聚烯烃类为最。施工安装时如果对此没有足够重视,并采取相应技术措施,极易发生接口处因伸缩节而拉脱的问题。(4).由于导热系数低,塑料管的绝热保温性能优良进而可减少保温层的厚度甚至无需保温。当不同塑料管之间绝热性的比较除导热系数外,还同它们各自的管壁厚度有关。 承压性能:承压性能所涉及的内容是在一定条件下塑料管材能够承受的内压力和恒压下的破坏时间。从而确定与之有关的设计参数以及对管材的质量进行评价和监控。一般进行两项试验:液压试验和长期高温液压试验。 各种管材的承压性能见表2表2管 材 工作压力/MPa 试样试验压力/MPa 接头密封试验/MPa 爆破压力/MPa UPVC 42/h De≤90,4.2PNDe>90,3.36PN PEX ℃常温 ABS 4~8 PB 1.6~2.5/冷水热水 PP-RPP-C 常温℃ 20℃,11h,16MPa80℃,48h,℃,170h, HDPE 热水冷水 卫生性能:理化卫生指标。其中PE,PE-X,PP,PB和ABS易达标。而PVC-U管材在生产时应使用无毒PVC树脂和卫生及稳定剂才能满足卫生性能的要求。 给水塑料管的应用结构形式单一,材料品种众多且性能各异.常用给水塑料管的特点列表如下:表3品种 优 点 缺 点 连接方式 PVC-U 抗腐蚀力强,易于粘合,价廉,质地坚硬 有UPVC单体和添加剂渗出,不适用于热水输送;接头粘合技术要求高,固化时间较长 粘合、螺纹 HDPE 韧性好,较好的疲劳强度,耐温度性能较好;质轻,可挠性和抗冲性能好 熔接需要电力;机械连接,连接件大 挤压夹紧、热熔合、电熔合 PEX 耐温性能好,抗蠕变性能好 只能用金属件连接;不能回收重复利用 挤压夹紧 PB 耐温性能好,良好的抗拉、压强度,耐冲击,低蠕变,高柔韧性 国内还没有PB 树脂原料,依赖进口,价高 挤压夹紧、热熔合、电熔合 PP-R 耐温性好 在同等压力和介质温度的条件下,管壁最厚 热熔合 ABS 强度大,耐冲击 耐紫外线差,粘接固化时间较长 粘合、螺纹、电熔合一般情况聚氯乙烯管由于价格低廉,在不考虑水质影响,在冷水供水系统属于首选管材,而当温度较高时,可选用聚乙烯管或交联聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管。 排水塑料管的应用材质单一:硬聚氯乙烯结构形式多样:芯层发泡管,空壁管,螺旋管,芯层发泡螺旋管,空壁螺旋管。其存在的一些问题:(1).热膨胀系数大,需设置伸缩补偿装置来解决。(2).刚度小,平直性差,需加密管卡、支架、吊架来解决。(3).耐热性差,软化温度低,需限制排水温度,限制使用场所和控制与热源的距离来解决。(4).阻燃性差,在穿越楼板、上人屋面的屋面板、防火墙、管道井井壁处需设置阻火圈和防火套管来解决。(5)抗机械冲击性差,需强化施工技术,精心施工来解决。(6)隔声性差,塑料管的噪声大于铸铁管,管道明装且管道位置靠近卧室时,问题尤为突出。降噪的方式,提高管道材质的隔声效果,芯层发泡管空壁管是基于这一思路而开发的;降噪的另一方式是改变水流条件,螺旋管是基于这一思路而开发的。将两种方式结合起来的思路是芯层发泡螺旋管和空壁螺旋管的开发。相同条件下,不同结构形式的排水塑料管,其噪声测定结果:普通管>芯层发泡管>空壁管>螺旋管排水塑料管的应用是在取代普通排水铸铁管的工作上进行的。目前,排水塑料管已可在建筑高度为100m以下的建筑物内使用,但各地区的进展很不平衡。当建筑高度大于、等于100m的高层建筑和不适宜采用排水塑料管的场合,可采用柔性抗震排水铸铁管。[next] 2.金属管 镀锌钢管镀锌钢管的被取代既不意味金属管被取代,也不意味镀锌钢管在整个建筑给水领域被取代。镀锌钢管由于价格低廉、性能优越,防火性能好,使用寿命长等优点,还将在消防给水系统,尤其是自动喷水灭火系统中应用.而塑料管(承压小)则不应在消防给水系统和生活-消防,生产-消防共有系统中应用。 铜管金属管中最具优势的是铜管,铜管应用较久,优点较多,管材和管件齐全,接口方式多样,较多的应用在热水管路中,目前存在的主要问题在于铜的折出量容易超标。 铸铁管给水铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点,适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等。连接方式一般采用承插连接。卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材,60年代开始进入国际市场,经过几十年的推广和应用,这种管材已得到国际上的普遍认可。这种管材与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点,是一种更新换代产品,但由于这种管材及配件价格相对较贵,所以在国内一直未能得到普及推广。 其它:不锈钢管也受到工程技术人员的青睐,有关方面正从减少壁厚,降低价格方面着手,以利于推广。铝合金管是铝厂向给排水行业推出的新品种。镀镍钢管是和镀锌钢管性质最近,而耐腐蚀性能远远超过镀锌钢管的新颖管材,在解决了降低镀层费用和管材断口处施工现场上镍工艺后,有望在一定范围内得到采用。涂塑钢管则是在金属管材中前景看好的一种管材,且管道布置和敷设、接口方式和施工安装均与镀锌钢管相同,是这种管材最容易被接受。由于其涂层薄、价格低,也最容易被推广。3.复合管:复合管包括衬铅管、衬胶管、玻璃钢管。复合管大多是由工作层(要求耐水腐蚀)、支承层、保护层(要求耐腐蚀)组成。复合管一般以金属作支撑材料,内衬以环氧树脂和水泥为主, 它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好;也有以高强软金属作支撑,而非金属管在内外两侧,如铝塑复合管,它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢,保证水质;也有金属管在内侧,而非金属管在外侧,如塑覆铜管,这是利用塑料的导热性差起绝热保温和保护作用。根据金属的材料可分为:(1).钢塑复合管(2).不锈钢-塑复合管,塑覆不锈钢管(3).塑覆铜管(4).铝塑复合管,交联铝塑复合管(5)衬塑铝合金管应该说复合管材是管径≥300mm以上给排水管道最理想的管材。它兼有金属管材强度大,刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点。但它又是目前发展较缓慢的一种管材。这是因为:(1).两种管材组合在一起比单一管材价格偏高。(2).两种材质热膨胀系数相差较大,如粘合不牢固而环境温度和介质温度变化又较剧烈,容易脱开,而导致质量下降。复合管的连接宜采用冷加工方式,热加工方式容易造成内衬塑料的伸缩、变形乃至熔化。一般有螺纹、卡套、卡箍等连接方式。由于复合管尚属新型管材,我国还未有统一的设计、施工及验收规范。设计及施工人员往往套用镀锌管的工艺来进行设计与施工,故在此不作一一赘述。