電解水實驗范文

導語：如何才能寫好一篇電解水實驗，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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電解水實驗是初中化學研究水的組成的重要實驗，也是初、高中化學的銜接點。掌握好此實驗，有助于認識水的組成、構成和性質。因此，在各種測試中它必然是重點和熱點，也是中考的“?？汀薄Ｓ捎陔娊馑畬嶒炑b置不斷出新、求變，本實驗涉及的化學知識點多，定性與定量相結合，宏觀與微觀相結合，對學生能力要求也較高，所以學生掌握起來有一定的難度。下面就結合考點題型具體分析，相信一定能對同學們學習此知識點有很大的幫助。答實驗現象時，要注意圖中正、負極連接的情況；（2）綜合各方面的性質，解釋氣體聚集于容器上部的原理，應突出氣體不溶或難溶于水；（3）氧氣的檢驗利用的是其能使帶火星的木條復燃這一性質。

解答這類題要求學生仔細觀察實驗圖示，細心分析比較，抓住關鍵點和細節，進行歸納和處理所得信息，最后正確解答。

（1）①閉合開關后，電路接通，水開始被電解放出氫氣和氧氣，A管連接電源正極產生氧氣，B管產生氫氣。②水不斷被分解而放出氫氣和氧氣，產生的氣體使A、B管內壓強增大，把管內液體壓至連通器的C管內。（2）分解出的氫氣難溶于水、氧氣不易溶于水，氫氣和氧氣的密度比水小，在重力作用下，氣體聚集于容器上部。（3）A管與電源正極相連，產生氣體氧氣，檢驗氧氣通常使用帶火星的木條，現象為帶火星的木條復燃。

【答案】（1）①電極上出現氣泡，一段時間后，管A和管B中所收集的氣體體積比約為1：2 ②液面上升水通電分解生成的氫氣和氧氣使A、B管內壓強增大，把水壓入C管中（合理即可） （2）氫氣和氧氣的密度比水小，且氫氣難溶于水，氧氣不易溶于水 （3）帶火星的木條

【方法點津】綜觀2014年各地中考試題不難看出：命題以電解水實驗為依托，緊扣電解水涉及的基礎知識，讓學生輕松“入題”，消除考試恐懼心理，顯示了命題者對學生的人文關懷，真正做到了“源于教材顯真情，挖掘教材顯真功”。解題時同學們應學會聯系所學知識，記住實驗現象、實驗結論，把握電解水的化學方程式。從正、負極氣體的多少來熟練地判斷氣體種類，并對其進行檢驗。實驗時，可以看到正、負電極上都有氣泡產生，且一段時間后正、負兩極所收集

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據精確的實驗測定，電解水產生的氫氣和氧氣的體積比為2∶1，據此可以確定水的分子式為H20。然而在演示實驗時，得到的氫氣和氧氣的體積比大于2∶1。經過思考和查閱有關資料，分析得出主要原因如下：

1.兩根玻璃管水柱壓強不等。負極放出氫氣的體積大于正極放出氧氣的體積，玻璃管水柱壓強對負極影響大于正極，致使氫氣體積偏小。

2.氫氣和氧氣在水中的溶解度不同。一個標準大氣壓室溫下，每升水可溶解18.2毫升的氫氣或31毫升的氧氣。由于溶解度不同，電解水時氧氣的體積略小。實驗表明，氣體在管內所承受的水壓越大，氫氣和氧氣在水里的溶解度差別就越顯著，體積比偏離理論值2∶1就越多；降低管內氣體的壓強，可以明顯縮小氫氣和氧氣在水中溶解度的差別。

3.介質副反應影響電解結果。電解水時加入少量硫酸（介質），實際上電解的不是純水而是稀硫酸，實驗結果的偏差主要是由下列副反應所造成：

由于H2O2在酸性溶液中較穩定，致使陽極電解過程中放電遲緩，不易放出氧氣，結果氧氣體積偏小。

4.正極被新生態氧氧化，導致氧氣體積偏小。

電解水實驗在正極冒出的是氧氣，負極冒出的是氫氣。但實際上，水的電解過程中還會有古怪的第三種氣體冒出！

這種現象許多人在做實驗的過程中都忽視了。仔細觀察電解水時，除了冒出氫氣或氧氣的氣泡之外，在兩極板間清澈的液體中還會冒出串串氣泡，形成一條從下到上豎直的氣泡線。

電解開始數秒鐘后，就可以看見氣泡線在透明的電解池兩極板中間的水中形成。一開始氣泡還只是排成弓形，后來就形成豎直而穩定的氣泡線。當電流增強時，氣泡線冒氣泡的速度更快。最后氣泡線逐漸加寬，直到氣泡與極板上的氣泡碰頭，于是整個電解池充滿了氣泡。

兩極的氣泡（氫氣和氧氣）是水中的氫離子和氫氧根離子在極板上與電荷中和，形成原子，進而形成雙原子的氣體分子，順著極板冒出來，它與液體中央的氣泡線并沒有任何聯系。清澈液體中的氣泡并不是極板上的氣泡拐彎，然后“跑”到極板之間的液體中，再從那兒冒出來的。

原來，當電極在水中放電，電流很強時，在水中會出現火花，這種火花溫度很低，卻具有很高的能量使周圍的水爆炸，火花給水充電，當水被加進了電能后，就變成一種特殊狀態的氣態水，這種攜帶了電能的布朗氣體比較穩定，不會隨溫度的變化而改變狀態。

也就是說，布朗氣體是吸收了電能的水，水的分子鍵并沒有因為攜帶了更多的能量而斷裂，因此，布朗氣體還是水，只不過是較高能量的水，雖然為氣態，但卻并不是水蒸汽。氣態的水卻不是水蒸汽，這真讓人大開眼界！

1.改進目的

加快反應速度，在較短時間里能產生足夠量的氫氣和氧氣，兩極產生的氫氣和氧氣的體積比為2∶1。

2.裝置圖

裝置圖為霍夫曼電解器示意圖，只是更換了電極，故圖略。

3.操作步驟

①制作電極。用新鐵釘穿過橡皮塞，再將長約20厘米的鋼鋸條捆在鐵釘的一頭。或用粗的電源保險絲敲打成長約15厘米、寬0.5厘米、厚約2毫米的長條。將尾部約3厘米保留原形，并穿過橡皮塞。

②配制電解液。配制10%左右的氫氧化鈉溶液（電鋸條作電極）或1：4左右的稀硫酸（保險絲作電極）。需要注意的是，用氫氧化鈉溶液電解，應及時清洗電解液，以免氫氧化鈉與玻璃反應，導致電解器活塞粘結而損壞。

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關鍵詞：鐵碳微電解失效 鐵碳緩蝕 Tafer極化曲線 煉油廢水

0 引言

鐵碳微電解工藝是依據金屬的腐蝕電化學原理，利用形成的微電池效應分解廢水中污染物的工藝[1]。以電位低的鐵為陽極，電位高的碳做陰極，以充入的廢水為電解質溶液，發生氧化還原反應，形成原電池[2]。鐵碳微電解法的作用機理主要有：電化學富集、鐵的還原作用、物理吸附和鐵的絮凝沉淀作用。在印染[3]、制藥[4]、石化[5]等廢水中廣泛應用。

但鐵碳微電解在實際工程中也暴露出一些問題：①鐵碳微電解裝置經過長時間的運行后，發現鐵碳板結；②在運行過程中，在鐵表面生成鐵氧化物和鐵鹽的鈍化膜，即發生緩蝕現象，從而達不到理想的處理效果。本文以某煉油廠廢水為試驗水樣研究廢水緩蝕效應引起鐵碳微電解失效機理。

1 實驗部分

1.1 實驗內容

①首先采用芬頓試劑對廢水進行預處理，取一部分繼續進行鐵碳微電解反應。

②采用紅外光譜，觀察不同水樣譜圖變化情況。

③測試不同水樣鐵碳電極的Tafer極化曲線。

1.2 實驗方法

1.2.1 芬頓反應：在500ml燒杯中加入200ml水樣，調pH值至3，然后加入相應比例的硫酸亞鐵和雙氧水，在六連攪拌器攪拌下進行反應。

1.2.2 芬頓預處理-鐵碳微電解：同上首先進行芬頓反應，反應1h后，接著倒入鐵碳微電解反應器再反應。

1.2.3 電化學Tafer極化曲線測試

①鐵碳電極的制備。將鐵碳填料切割為1×1×1cm的小立方體，制作成鐵碳電極。

②Tafer極化測試。采用傳統的三電極體系鐵碳電極為工作電極，Ag/AgCl為參比電極，大面積鉑片為對電極，在電化學工作站上完成Tafer極化測試。

2 結果與討論

2.1 傅里葉紅外光譜測量結果及分析

采用傅里葉紅外光譜，對原水、芬頓反應后的水樣和芬頓預處理-鐵碳微電解水樣進行了光譜分析。

由圖1可看出：

①由原水譜圖（a）看出：在：871.82cm-1、1788.01cm-1、2426.45cm-1、2507.41cm-1、2763.99cm-1、3236.55cm-1峰位處有較強峰出現，這些峰分別對應著NH2扭曲對稱伸縮、酸酐羰基C=O振動或亞硝酰基NO振動、P-H伸縮振動、硫氫S-H伸縮振動、-CHO的CH振動和NH4+反對稱伸縮振動。由此說明，煉油廢水中存在大量的NH2、S-H、P-H等基團。

②由芬頓反應后的水樣紅外譜圖（b）看出：在871.82cm-1、1788.01cm-1、2426.45cm-1、2507.41cm-1、2763.99cm-1、3236.55cm-1峰位與（a）相比出現了消失或明顯的減弱，說明這些鍵通過芬頓反應被破壞。

③NH2、S-H、P-H等基團中的中心元素N、S、P等，都具有孤對電子。這些孤對電子在與鐵元素接觸后，將迅速與Fe的4d空軌道進行鍵合，牢固的吸附在Fe的表面，形成吸附膜。從而使微電解填料發生了緩釋效應，導致鐵碳微電解失效。

2.2 電化學Tafer極化曲線測試結果

為了驗證煉油廢水中存在引起鐵碳微電解失效的基團，采用了Tafer極化曲線來測試鐵碳電極在含有煉油廢水的電解液中和不含煉油廢水的自來水電解液中的腐蝕電流密度，以及自腐蝕電位變化情況見圖2。

圖2 鐵碳電極在存在（a）或不存在（b）煉

油廢水的電解液中的Tafer極化曲線

①比較曲線2a與2b可以看出，在有煉油廢水存在的自來水電解液中，其自腐蝕電位負移約58mV，這說明鐵碳微電解過程中的陰極反應受到抑制。由前面的紅外圖譜可以得知，煉油廢水中的含N-H、S-H、P-H的有機基團，可以吸附在Fe的表面，形成致密的吸附膜，阻斷了H+以及溶解氧與鐵碳電極的接觸，鐵氧化失去的電子無法被H+和氧順利捕獲而發生去極化過程，因此在Fe失去的電子將在鐵碳電極表面富集，從而將鐵碳電極的電位向更負的方向極化。

②沿著兩條極化曲線的直線部分做切線，在腐蝕電位中軸的交點的縱坐標為鐵碳電極表面交換電流密度，這個電流密度的大小與電極表面反應速度成正比，從曲線4a和4b中可以讀出在有煉油廢水存在下，其交換電流密度為0.110mA/cm2，而不存在煉油廢水的電解液中，其電流密度達到0.282mA/cm2，約為前者的2.5倍，由此說明有煉油廢水存在下，鐵碳表面腐蝕速度明顯下降，從而導致其微電解能力下降。

2.3 煉油廢水導致鐵碳微電解緩蝕機理

煉油廢水對鐵碳微電解過程的影響原理如下：首先，在酸性介質以及曝氣條件下，鐵碳表面發生陽極過程為Fe被氧化失去電子，同時陰極過程為氧氣和氫離子得到電子，但是在電解液中引入煉油廢水后，其中含有的氨基、磷酸基、巰基的有機物將會吸附在Fe的表面，從而在鐵碳表面形成一層牢固的吸附膜，這層吸附膜的存在將會阻斷電解液中氫離子以及曝入電解液中的溶解氧與鐵碳表面接觸，從而將鐵碳微電解反應的陰極過程阻斷。當陽極Fe失去電子后，由于陰極過程無法發生去極化過程，這些電子將會聚集在鐵碳的表面，使得電極電勢向更負的陰極方向移動。

3 結論

研究表明：N-H、S-H、P-H基團具有很強的緩蝕作用，當廢水中含有這些基團時，容易引起鐵碳微電解失效。

參考文獻：

[1]Li Fan，Jinren Ni，Yanjun Wu，et al.Treatment of bromoamine acid wastewater using combined process of micro-electrolysis and biological aerobic filter[J].Journal of Hazardous Materials.2009，162：1204～1210.

[2]朱振興，顏涌捷，亓偉等.鐵炭曝氣微電解預處理纖維素發酵廢水[J].環境化學，2008，27（6）：779-781.

[3]羅旌生，曾抗美等.鐵炭微電解法處理染料生產廢水[J].水處理技術，2005，31（11）：67～70.

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關鍵詞： 電解 飽和食鹽水 實驗改進 鐵片 碳棒

電解飽和食鹽水的實驗，對引導學生掌握工業上如何制取氯氣的原理有著重要作用。在中學化學教材（蘇教版）必修1專題2的第一單元中，涉及氯氣的生產原理時有一個電解飽和食鹽水的實驗（“觀察與思考”圖2-2，即下圖）。按照教材中的這個裝置進行實驗，實驗很難成功。我經過多次實驗，對此實驗的裝置進行了改進，并取得了很好的實驗效果。

1.提出原實驗的不足之處

本實驗的最大不足是反應速率很慢，實驗現象不明顯，特別是對氫氣的檢驗幾乎不能成功。

2.分析原因

經過多次實驗，發現該實驗的反應速率很慢，實驗現象極不明顯。由于反應速率太慢，在小試管里很難收集到氫氣，因此無法檢驗到氫氣的生成。究其原因，可能是：（1）用鐵棒作電極，表面積太小，電阻太大，不利于氫氣的產生。（2）反應在U型管里進行，使得離子在兩極之間遷移距離過長，造成整個電路的電阻較大，電源功率損耗大，使陰、陽兩極產生的氣泡較少。（3）用排空氣法收集氫氣，由于反應速率較慢和空氣的對流作用，在小試管中很難收集到足夠量的氫氣。

3.實驗改進思路

通過以上實驗及分析可以得知本實驗成功的關鍵是加快反應的速率及氫氣的收集。那么如何才能加快該反應速率呢？基于這個問題，我對該實驗進行了如下探索和改進：探索一：改變電解的電壓和電流值，發現用較大的電流和電壓值進行電解反應速率明顯加快，兩極上氣泡明顯增多。探索二：以鐵棒為陰極、石墨為陽極，直接插入裝有飽和食鹽水的燒杯中，發現兩極氣泡增多。探索三：將鐵棒換用表面積較大的鐵片，生成氫氣的量就立即增多，但生成的氣泡卻很小，呈“霧狀”分布于水中，逸出速度很慢。探索四：把鐵片對折，生成的氣泡比先前增大，但比較兩極后發現，碳棒上生成的氣泡比鐵片上的大。探索五：嘗試著用碳棒作陰極，但是生成氫氣的速率又減小。探索六：為了較好地收集氫氣，我選用8*75小試管，并采用排水集氣的方式收集氫氣。

綜上可知：探索一、探索二都增大了電路中的電流，加快了反應速率；探索三增大了陰極的表面積，加快了反應速率；探索四、探索五說明粗糙的表面有利于較大氣泡的形成，但是碳棒的電阻比鐵片大，不利于氣泡的快速形成；探索六避免了氫氣與空氣的對流，能夠很好地收集氫氣，即便反應速率較慢也能收集到較多的氫氣，使檢驗氫氣的實驗現象非常明顯。

4.實驗改進方法

根據以上的理論分析和實驗探索，我對實驗進行了如下改進：

（1）實驗用品

實驗儀器：大功率直流電源、酒精燈、250ml燒杯、50ml燒杯、8*75小試管、馬口鐵片、打孔的塑料管、導管水槽和橡皮管若干

藥品：飽和食鹽水、氫氧化鈉溶液、淀粉KI試紙

（2）實驗過程

①將碳棒和對折的鐵片套在兩個打孔的塑料管中，在塑料管側面的小孔上接好導管，把套有塑料管的鐵片和碳棒同時放入盛有飽和食鹽水的250ml燒杯中，與鐵片一側連接的導管放入水槽中。

②以鐵片為陰極，碳棒為陽極，接通電源，發應發生，兩極都有氣體生成，通電一段時間后，陽極端塑料管中液體明顯變為黃色，將濕潤的淀粉KI試紙放在導管口進行檢驗，結果發現能使淀粉KI試紙變藍，則說明生成的是氯氣；另一端，用排水法在小試管中收集生成的氣體，并將試管口移向在酒精燈火焰，能聽到噗噗的聲音，則說明生成的是氫氣。

5.實驗裝置改進后的優點

（1）實驗裝置簡單，所需實驗儀器和試劑幾乎每個學校的實驗室都能提供。

（2）實驗操作簡單，實驗現象明顯。

（3）套塑料管既方便氫氣的收集，又能夠對氯氣進行有效處理，符合綠色環保的理念。

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【關鍵字】水利水電工程；導截流技術；技術難題；解決辦法

引言：導截流技術在水利水電工程建設中有著重要的地位，是決定工程質量好壞和工期長短的關鍵因素。但是由于導截流技術自身的復雜性和困難性，從古到今有著漫長的發展史，一直是水利水電工程關注的焦點。本文就是根據工程中遇到的實際困難，分析導截流技術的難點所在，從而提出一些相應的應對措施。

一、水利水電工程施工截流的問題分析

1.1關于截流的材料問題

截流的主要材料有填筑料、粘土閉氣料、大塊石等等，各種材料的選取一定要根據施工條件而慎重選擇，比如填筑料要選取放在大壩中的臨時材料；粘土閉氣料應選取料場表面覆蓋的開挖料；大塊石可選取滿足截流投拋材料需求的石塊爆破料等。

1.2關于截流的工藝問題

1.2.1爆破截流的施工工藝

在水利工程中，多數的壩址選取在比較險要的峽谷地區。在這些地區，一般巖石會比較堅硬、地勢崎嶇、 交通困難，所以在設備不方便的情況下，應該考慮采用定向爆破的方式。

1.2.2下閘截流施工方法

下閘截流施工分為兩種情況：第一，在自然的條件下，根據自然環境的優勢，設置截流閘。三門峽鬼門河就是采用的這種下閘截流方法，布局合理，效果顯著，值得借鑒。第二，在人工河道上設置下閘截流，這種方法通常需要在水道上提前修好閘墩，然后采用下閘截流。

1.2.3投拋塊料截流施工方法

這種方法是目前世界上最常用的一種施工截流方法，使用的范圍廣泛，尤其是在流量大、落差大的河道上，使用的最多。這種方法按照投拋合龍的不同，又可分為三種不同的截流方法：平堵、立堵以及混合堵。一般情況下，平堵相對于立堵來說，流速慢、流量小、水流的條件好，比較適用于容易沖刷的地基上。

二、水利水電工程施工導流方法

2.1施工導流建筑物

施工導流的方式有四孔沖沙閘、四孔瀉洪閘兩種，都是以抵擋10年一遇的洪水為標準，分為兩個階段：（1）、建圍堰擋水；（2）、建閘門擋水。

2.2龍口設計

龍口要依據填筑渣的性質和河床的寬度而進行設計，龍口一般可分為三個區：（1）、龍口的寬度設置為30m～60m，平均流速達3.333m/s～3.733m/s；（2）、龍口的寬度為10m～30m，平均流速為3.765m/s～3.805m/s；（3）、龍口的寬度為0m～10m，平均流速為0m/s～3.725m/s。

三、減輕截流技術難度的新進展

3.1防治堤頭坍塌措施

堤頭坍塌的原因有很多，有直接的，也有間接的，其中最主要的因素有兩個，一個是水高，另一個是水的流速和拋投料的不適應。堤頭坍塌造成的影響很大，應該采取是適當的措施加以防范：（1）、要減少因為流速而導致的坍塌，可以在選用材料時，選取直徑較小的材料做截流；（2）、通過減少水深來預防坍塌，這種辦法是通過預先的平拋墊底，減小坍塌的規模。這種方法的缺點就是實行起來有點不現實，因為這樣做，會浪費很多的材料，就會造成成本的浪費。（3）、先進行預平拋墊底，然后達到一定程度后，再立堵截流。這種方法雖然不能完全避免坍塌，但是可以減少坍塌的次數和坍塌的規模，是目前比較常用而可靠的方法。在施工時，如果能再采取一些輔助措施，就能有效的保證工程的安全。

3.2采用多戧立堵

在傳統的立堵截流中，一般用的是雙戧立堵，但是在現代的工程中，多采用的是多戧立堵。在傳統的雙戧截流施工中，如果上下戧的銜接不當的話，就會造成材料的極大浪費。如果上下落差太大，也會影響其他方面的進度。在三峽工程的明渠截流中，就采用的是雙戧截流，它盡量的避免了雙戧的落差，降低了施工的難度。而多戧立堵的截流方法，已經能有效的避免雙戧截流的危害，在現代施工中，也展現出了諸多優勢。

3.3不同塊體的抗沖能力不同

事實證明，不同塊體的抗沖能力是不同的，主要受有無覆蓋層的影響。在有覆蓋層的情況下，塊體的穩定性就會影響到覆蓋層的穩定。即使在同一覆蓋層，塊體的大小不同、結構不同，也會使覆蓋層不同，但是表現出來的差別并不是很大。如在四面體周圍的覆蓋層，就很容易流走，這樣就使得四面體的起動比較早一點。但是它又不會被沖的很遠，因為四面體的重心偏低，這樣它沖不多遠就會停下來，同時周圍的覆蓋層也會掉下來，埋入沙中。盡管如此，四面體周圍的大框架還是會被沖走的，還有很多的多角體。相比之下，四面體的適應性還是不錯的。所以在河中如有少量的覆蓋層的話，四面體穩定性較好。如沒有覆蓋層的話，扭工塊體的穩定性就比較好一點。

3.4平拋墊底對截流的影響

平拋墊底是提高截流安全問題中的關鍵環節。以三峽大壩截流為例，堤頭坍塌是施工人員最擔心的問題，尤其是在深水截流的時候，很多因素都會導致堤頭坍塌，如水的深度、水的寬度、地勢地形、氣候變化、拋投料的性質以及設備的質量等等。所以在實際的施工時，采取平拋墊底的方式，不僅可以減少水的深度，減弱地形對工程的影響，還可以加固河床，對截流產生有利的影響。

3.5不同的龍口條件采用不同的截流材料

影響龍口截流的因素有很多，包括水力學的各項指標、周圍的地形特點、拋頭物的材料特點、施工的速度和截流的方式等。具體的來說，可以從以下幾個方面進行分析：

（1）在深水中，常用的是土石料作為拋投材料，這種材料易造成堤頭的坍塌，使得截流材料流失，浪費材料，增大成本，也會影響到工程的進度。有的工程會選取混凝土四面體或者鋼筋石籠，實踐證明，這些材料也存在很多的弊端。所以，不論采用什么樣的人工材料，都有其不可避免的操作性困難、經濟性困難等；

（2）采用圓形柱體狀的截流材料，有很多優點：首先，圓的形狀會使得材料直接滾入水底，并且在水中穩定存在；其次，圓形材料在運輸、存放、制作方面也有很大優勢；再者，圓形材料可有效阻止戧堤坍塌，節省材料，節省成本。

（3）圓形柱體因其自身的結構、功能特點，在大壩發生水災時，也能發揮出極大的優勢。在發生緊急的水患情況時，圓形柱體可進行緊急搶筑，也可起支護作用。但是在實際的施工中，圓形柱體一定要注意與工程的邊界問題、水利條件、技術條件等相結合進行研究。

四、結語

總的來說，水利水電工程的施工受到很多因素影響，而且我國地理環境復雜，氣候多變，都會給施工帶來困難，從而導致更加難以控制導截流技術。但是，導截流技術是整個工程的關鍵，直接影響到工程的質量與工期的長短，且易受河道流量、水利條件、地質因素、施工條件、設備質量等多方面因素影響。所以，一定要對水利水電工程事先進行充分的分析研究，然后針對相應的問題采取適當的措施，確保導截流技術的順利實施。

參考文獻：

[1]李建.水利工程施工導截流控制要點分析[J].廣東科技，2014-04-25.

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關鍵詞：淺層微承壓水；非穩定流；連續穩定出水；配線法

Abstract: This paper introduces the Changzhou city shallow hydrogeological profiles, and pumping test process need to pay attention to a few details, for a more accurate determination of permeability coefficient of aquifer has a good help.

Keywords: shallow confined water; unsteady flow; continuous and stable water outlet; distribution law

中圖分類號：P641.6 文獻標識碼：A文章編號：

0 前言

近年城市建設中配建大量的地下室，施工開挖過程中深大基坑降水是確保工程順利的重要措施，當水文地質特性對工程降水有重大影響時，在調查的基礎上，應進行專門的水文地質勘察，以查明場地地下水類型、水位，及測定地層滲透系數等主要水文地質參數。

常州地區近年來一般需要在巖土工程詳勘階段進行現場抽水試驗，在多年的生產實踐過程中，筆者認為應根據本地區水文地質條件，選擇合理的抽水試驗方法模式，在測試過程中應注意一些細節。

常州城區淺層水文地質概況

常州地處江南平原，市區淺部0~6m分布可塑~硬塑粘性土為主，6~15m較多分布稍密~密實粉土粉砂粘性土，其下至30m仍以可塑~硬塑粘性土為主，中部的粉土粉砂層為含水層，抽水試驗表明，微承壓水頭降深曲線呈紐曼-布爾頓類型，水頭下降為初期彈性釋放，中期處于似穩定狀態，后期為疏干效應三個階段，該層平均導水系數T=39.5m2/d，實測滲透系數0.5~4.0m/d，水位略高于頂板，在有關文獻［1］中稱之為第Ⅰ承壓水上段，習慣稱之為淺層微承壓水，對絕大多數基坑工程有影響。

抽水試驗方法模式

基于淺層微承壓水的頂底板埋深，巖土工程詳勘階段的抽水試驗大多采用完整井，帶觀測井的抽水試驗，在平面上布置1口抽水井及1~2口觀測井，經過洗井、試抽，水位穩定后量測靜水位，然后按規程時間量測動水位深度。

在試驗過程中，測試人員試圖考慮采用計算公式簡便的穩定流模式，實踐表明水頭降深僅為似穩定狀態，較難達到試驗規程［2］所要求的穩定狀態，另外在含水層不厚的條件下，一般抽水泵流量為5~10m3/h，抽水井水位往往降至含水層底，因而也較難獲得規程所要求的三組降深，。用三組似穩定的數據計算滲透系數，結果往往離散性大，很不理想。這種現象也符合微承壓水頭降深曲線紐曼-布爾頓類型。

近年來采用非穩定流模式較為普遍，利用抽水試驗前期數據與標準曲線比對，配線法計算滲透系數，取得較好效果。

需要注意的幾點細節

3.1常州抽水試驗觀測井與抽水井的井距多數取5m，野外測試人員已誤認為是固定要求。筆者認為，從計算方法角度，降深曲線有一定的明顯的曲率變化比較方便配線，這就需要我們先大體了解測試點處的土層土性，即含水層滲透性，滲透性小，井距r1取更小值，如3m，或者采用2口觀測井即大小二種井距是對試驗是有幫助的。

3.2常州部分地區含水層以粉土為主，夾條帶狀粉質粘土，滲透系數小，且出水量小，常規條件下難以獲得穩定的出水量。試驗時一般可以選擇小流量泵，由于補給較慢，抽水井會出現斷續抽干現象，這種情況下可用“三通”，通過裝置將水泵部分出水進行回流入井，部分出水接入水表計量加以解決，保證抽水井能穩定連續出水。

3.3抽水試驗要求動水位的觀測時間在前半小時時間間隔僅為1~5分鐘，為了能及時測準，筆者在生產中在有電纜、出水管的抽水井采用便攜式地下水位測量儀，即利用水的導電原理；觀測井采用激光測距儀，井內設泡沫板貼反光板浮于水面，井口設簡易支架，取得較好效果。

3.4在常州城西部分地區，含水層較厚，對于深度不大的基坑工程，為了降低試驗成本，同時也對應施工降水實際，也可以用非完整井，標準曲線采用非完整井井流非淹沒式等長濾管觀測井函數W（u，r/M，l/M）。試驗前根據了解的含水層厚度M，選取好井距r及濾管長度l，或根據地下水動力學有關原理［3］，編制計算程序［4］根據實際的M，r，l值繪制標準曲線。

3.5微承壓水抽水試驗的降深特點是，初期靜水條件下，水頭高于含水層頂板，抽水后水位低于含水層頂板，因而從嚴格意義上不滿足規程計算模型。對于勘察測試人員在數據整理過程中，可以同時用二種方法試算解決，一是按“承壓”模式，繪制lgs-lgt曲線與標準曲線配線計算，二是按“無壓”即潛水模式，繪制lg(2h0-s)s-lgt曲線配線計算，h0為靜水位至含水層底的厚度。二者計算結果比較后選取。

3.6部分地區可能受周邊場地大面積深基坑降水影響，水位低于含水層頂板，盡管在區域上屬承壓含水層，但在小范圍內呈“層間無壓水”狀態，此時抽水試驗應按潛水模式進行計算較為合理。

結語

常州地區淺層微承壓水抽水試驗選取非穩定流的模式是合理的，試驗前應了解場地土層滲透性、含水層厚度，選取好井距、井深和泵出水流量，并能及時測準動水位，并采用合理的計算模式，對較準確測定含水層滲透系數有較好幫助。

參考文獻

［1］江蘇省地質礦產局第一水文地質工程地質大隊.常州市水文地質工程地質環境地質綜合勘察報告［R］,1984.9.

［2］中華人民共和國水利部.水利水電工程鉆孔抽水試驗規程［S］.北京：陜西人民教育出版社,2005.

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1.導流方式及標準

本工程選用不過水圍堰一次攔斷河床，利用隧洞（泄洪洞）泄流的導流方式。

石門水電站樞紐工程為Ⅲ等工程，工程規模屬中型，水工建筑物中泄水建筑物、進水口、引水隧洞、廠房、消能防沖等主要建筑物級別為3級；大壩級別按2級建筑物設計；次要建筑物為4級，臨時性建筑物為5級。根據《水利水電工程施工組織設計規范》SL303-2004規定，導流建筑物為4級，設計標準為10~20年一遇洪水標準。

2.導流建筑物設計

導流建筑物包括泄洪沖沙（兼導流）隧洞及上、下游圍堰。

2.1泄洪沖沙（兼導流）隧洞

根據招標文件可知，泄洪沖沙隧洞（兼導流）由其他單位正在施工建設，導流洞（泄洪洞）進口底板高程1160m，出口底板高程1132m，長635m，坡度i=4.61%，斷面采用城門洞型，尺寸為9.0×8.5m（寬×高）。

2.2上、下游土石圍堰

上游圍堰作為壩體的一部分，考慮到大壩均在汛期填筑，壩體不允許過水，因此上游圍堰設計洪水標準取上限，按全年20年一遇洪水流量設計，設計流量389m3/s，經水力學計算，上游圍堰擋水水位為1175.2m；由于該河床落差較大，下游圍堰按10年一遇全年洪水流量設計，設計流量270m3/s，相應圍堰擋水水位1133.0m。

2.2.1 上游圍堰堰體結構設計 根據設計20年一遇洪水標準上游圍堰擋水水位為1175.2m，由安全超高、波浪涌高及冰情的影響計算確定上游圍堰堰頂高程為1176.0m，河床底高程1148.22m，最大堰高27.78m，堰頂寬10m，堰頂長度123.09m，堰基覆蓋層最大深度預計為10m左右。堰體由砂礫料、防滲體、護坡組成。圍堰迎水面坡跟大壩坡度一致，為1：2.2，背水面堰坡1：2，上游圍堰堰腳與截流戧堤之間用砂礫料回填保護堰腳，以利于大壩及圍堰穩定。

2.2.2 圍堰防滲體設計 為形成大壩基坑干地施工條件且防止圍堰發生滲流破壞，堰體內設置有防滲體，由于壩基覆蓋層及堰體填筑主要為砂礫石料，采用高噴板墻的設計。防滲墻頂高程確定按照五年一遇洪水流量為171m3/s，計算上游水位為1166.0m，為保證防滲效果加高0.5m，故高噴板墻施工作業平臺高程確定在1166.5m，高噴板墻最大高度24.4m（嵌入基巖50cm），組成全封閉垂直防滲體系。

2.2.3 下游圍堰設計 下游圍堰可利用原老壩擋水。經水力學計算所需下游圍堰堰頂高程為1133.5m，由于老壩壩頂高程1155m，中間缺口頂高程1135.5m，均高于計算堰頂高程，無需補缺即可滿足下游擋水要求。

上游圍堰主要作用是保護大壩地基開挖和大壩施工，為土石填筑圍堰，上游圍堰作為大壩的一部分，按照大壩的填筑要求進行施工；下游圍堰主要利用老壩來滿足施工期擋水。

3.施工截流

3.1截流時段選擇

呼圖壁河流域具有中溫帶大陸性干旱氣候的特征，又有垂直氣候分帶的特點。由于圍堰基礎需進行防滲處理，施工時段長，加之本地區特殊的水文氣象條件，從圍堰施工的角度出發，特別是為了爭取工期，截流時間愈早愈好。

3.2截流方式

由于導流洞底板高程較高，截流落差大，但截流時段流量小，可采用措施適當降低截流難度，截流方式選用單戧單向立堵截流。

3.3截流施工

（1）由于截流落差大于3m，需采取措施降低落差從而降低截流難度，其措施是：從兩岸預進占，使河水歸槽，預留龍口50m寬，從河床中部利用壩肩開挖石渣以及左岸引水洞口開挖渣料進行河床束窄，這樣將落差分配為上游圍堰處6.37m，河床中部5m。

（2）龍口合龍。本工程截流雖然規模不大，但其特點是截流過程中導流建筑物參與分流時間較晚，戧堤進占的速度對上游水位的影響比較大，進占速度越慢，上游水位上升越快，龍口水流流速越大。因此，為了降低合龍難度與風險，擬組織高強度施工，力爭在3小時內完成截流。

（3）閉氣。龍口合龍后，在戧堤上游側鋪填過濾料和壤土混合料：閉氣混合料頂寬3m，過濾料坡比1：2，方量為3512m3。粘土坡比1：3.5，方量為3275m3。閉氣完成后在上游坡腳及坡面拋投塊石渣料防護。

4.上游土石圍堰施工

4.1圍堰施工

4.1.1 堰體1166.5m以下填筑施工 上游圍堰基礎處理，戧堤施工完成后及時進行施工抽排水工作，再進行左右岸及河床覆蓋層開挖至設計標準，開挖采用挖掘機進行剝離，裝載機裝渣，20t自卸汽車運輸到右岸棄渣場，運距1.5km。

4.1.2 高噴板墻施工 高噴板墻鉆孔施工分一、二序進行，相鄰異序孔孔距1.0m。施工順序為先造孔后高壓噴射注漿。造孔采用地質鉆機，泥漿護壁；噴漿采用“三重管法”，噴射機可采用高噴液壓臺車。高噴板墻鉆孔及灌漿2116m。

4.1.3 堰體1166.5m以上填筑施工 在大壩壩肩開挖時即可開始本部分瀝青混凝土心墻基礎的開挖，采用手風鉆鉆孔爆破的方式，按3m一段進行自上而下施工，開挖渣料采用挖掘機裝20t自卸汽車，運輸到棄渣場。其后澆筑兩岸瀝青混凝土心墻的基座混凝土以及1166.5m高程平臺上澆筑蓋帽混凝土。

4.2堰體填筑施工質量控制

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【關鍵詞】ddnp；廢水處理；鐵-碳微電解；HRT；硝基苯

一、概述

二硝基重氮酚（簡稱ddnp)是一種優良的起爆藥，是我國火工廠的傳統產品。DDNP生產過程中排出的廢水中含有大量的重氮基、硝基等生物難降解有機污染物，成分復雜，色度高[1]。一般的處理方法很難處理此類廢水，近年來鐵-炭微電解法處理ddnp廢水的研究工作取得了一定進展，但傳統鐵-碳微電解法存在一些弊端，如鐵粉板結、換料頻繁等問題[2],有待改進。本實驗采用鑄鐵粉做為微電解材料，利用鑄鐵內含有的C和鐵組成腐蝕電池。擬通過試驗，驗證鑄鐵粉作為微電解材料的可行性、找出本試驗的鑄鐵粉消耗量和最佳水力停留時間。

二、試驗部分

2.1、試驗工藝示意圖

鑄鐵粉 石灰乳

酸化廢水廢水槽流量計流化床出水槽中和槽

采樣點 采樣點

2-1 流化床試驗工藝簡示圖

2.2、試驗原材料及儀器

（1）80L攪拌容器一臺；【注：用一80L左右的錐底桶，帶攪拌裝置，底部開兩個出口，一為進水口、一為鐵粉回收口】

（2）提升泵一臺；

（3）流量計一個；

（4）鑄鐵粉【鐵含量89%；C含量10%；其他含量1%】

2.3、水質分析方法及標準

CODcr：重鉻酸鹽法，GB11914-89；

總硝：工業廢水總硝基化合物的測定分光光度法 GB/T4918-1985[3]。

2.4、試驗步驟與設計

酸化廢水提升至酸化廢水槽（采樣點）。從槽底引出廢水，通過閥門調節流量（控制HRT），廢水進入鐵碳流化床錐底。運行攪拌機進行攪拌。鑄鐵粉加水濕潤后，通過插入流化床床底的管子，定時投加，廢水通過上部溢流口連續出水，取出水槽廢水，投加石灰乳中和到pH9，靜沉（采樣點）。

1、投加過量的微電解材料，保持足夠長的水力停留時間，做一個探索性試驗，對比鑄鐵粉微電解試驗和傳統鐵碳微電解試驗處理效果[4]；

2、通過改變試驗參數，探索HRT、鐵粉投加量、預處理廢水的PH值對試驗處理結果的影響。試驗參數：

A（水力停留時間HRT）=0.5h；1h；1.5h；2h；

B（鑄鐵粉投加量M）=0.5g/L；1g/L；1.5g/L；2g/L[5]。

三、試驗結果與分析

3.1、按上述2.4做對比試驗（水里停留時間HRT=10h；鐵粉投加量M=10g/L），實驗結果：

CODcr指標降解率：鑄鐵粉試驗約61%；傳統試驗約63%；

總硝指標降解率：鑄鐵粉試驗約90%；傳統試驗約90%；

由此可以很直觀的看出，兩組數據基本持平，也就是說使用鑄鐵粉所進行的微電解試驗能達到傳統微電解試驗的處理效果。

3.2、確定A參數，變化B參數，進行試驗，然后再逐次變化A參數，試驗所得結果見表3-1。

3-1 改變A、B參數試驗結果（相對空白水樣的降解率）

A

指標

B 0.5h 1h 1.5h 2h

CODcr 總硝 CODcr 總硝 CODcr 總硝 CODcr 總硝

0.5 g/L 13% 44% 23% 51% 28% 60% 30% 62%

1 g/L 20%% 65% 29% 69% 45% 76% 47% 80%

1.5 g/L 27% 74% 38% 80% 59% 85% 60% 88%

2 g/L 30% 80% 38% 83% 60% 88% 61% 89%

由上表可以看出，總硝、CODcr降解率和A、B參數成正比，在A=1.5h；B=1.5g/L時基本達到最優效果，再增加A、B，CODcr降解率的增幅不大。并由此可以推斷在PH=2的條件下，鑄鐵粉的消耗量約為1~1.5g/L；最佳水力停留時間為1.5h。

四、結論

（1）通過試驗對比，確定單獨使用鑄鐵粉作為微電解材料是可行的。相對于傳統鐵碳微電解工藝，該工藝具有成本低、防板結、易換料等優點。

（2）在本試驗中，總硝和CODcr的降解關系是成正比的，究其原因可以理解為鑄鐵參與反應的量多，則兩者的降解率就高，反之亦然。

（3）總硝的降解率大于CODcr的降解率，是由于在微電解反應中，硝基轉變氨基的反應占主導地位，轉變后，繼續以CODcr的形式存在于廢水中。

（4）鑄鐵粉微電解處理ddnp酸化廢水，在PH=2的情況下，最優試驗參數為HRT=1.5h；鐵粉投加量M=1.5g/L。

參考文獻

[1]周愛培.二硝基重氮酚生產污水處理研究[J].爆破器材,1994,23(4):12-13.

[2]張學才.微電解法處理二硝基重氮酚工業廢水[J].精細化工,2003,20(2),94-7.

[3]張世森.環境監測技術[M].北京:高等教育出版社,1992.1 60-164.

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部分卷煙經營企業已經充分認識到了電子結算工作對整個卷煙營銷活動的深遠影響，深刻理解了電子結算實效化的重要意義。對其重視程度得到了極大提高，不斷加大了提升電子結算成功率的工作力度，將電子結算工作納入到了卷煙營銷活動管理與考核中來，以此來評定營銷人員的卷煙營銷活動質量和效率。通過一系列全新轉變，電子結算工作質量和效率得到明顯提升，從而真正為卷煙上水平的實現起到“助力”作用。

切實提升卷煙訂貨電子結算成功率確有必要，也是提高卷煙銷量，推進卷煙營銷活動進一步開展的當務之急，更是實現卷煙上水平的重要舉措和有效途徑。為此，必須采取有效措施和手段，全面提升電子結算成功率，確保卷煙零售業戶訂貨成功。

影響經營企業電子結算實效化的主要因素

1、從卷煙經營企業營銷活動方面來說，訂貨周期和流程存在著一定的問題。

卷煙經營企業所開展的新型營銷模式包含諸多方面，如網上訂貨、電子結算、卷煙配送等環節。這就需要企業綜合協調各方面關系，妥善處理可能出現或者已出現的問題。就目前卷煙網上訂貨的運行情況來看，卷煙零售戶的呼叫周期和訂貨時間是影響電子結算實效開展的重要因素，因此訂貨周期和訂貨時間制定得合理與否，直接影響著電子結算的質量和成功率。

個別卷煙經營企業的訂貨周期與呼叫時限規定不夠科學便捷，不符合卷煙零售業戶經營活動的需要。例如，有些地區卷煙零售業戶的經營能力不是很強，卷煙銷量相對較少，這種情況下，其呼叫周期應該相對延長。但是，考慮到卷煙配路線與成本等因素，卷煙經營企業只能采取統一呼叫的辦法。這種情況的出現，導致卷煙零售業戶卷煙訂貨電子結算成功率相對較低，直接影響到卷煙銷量的有效提升。

2、從卷煙營銷人員營銷活動來看，卷煙營銷服務質量和效率不高產生不利影響。

眾所周知，零售戶開展卷煙網上訂貨活動主要是通過電話呼叫與金融網點結算來進行的。獲知卷煙訂貨信息、品牌投放情況主要是由營銷員走訪告知、送貨員送貨過程中提醒、電訪員電話呼叫等途徑獲得。從這個角度來看，營銷隊伍彼此之間必須緊緊圍繞提升卷煙訂貨和電子結算成功率這個中心任務，相互協作，密切配合。才能讓零售戶及時完成網上訂貨，電子結算活動。

但是，實際的零售戶訂貨成功情況卻不盡如人意，個別卷煙經營企業營銷人員在營銷和服務方面存在著意識較差，重視程度不強，營銷水平不高，各方面銜接不緊密，工作落實不到位等突出問題。其在開展營銷服務過程中，對零售戶督導不力，服務效果不明顯，直接導致零售戶掌握訂貨信息不準確、不及時，對貨源供應政策缺乏必要的了解。在開展訂貨過程中沒有對電子結算工作重視起來，訂貨、存款不及時，常常出現訂貨和結算失敗，嚴重影響到經營活動的有效開展。

3、從卷煙零售業戶訂貨情況來講，訂貨受到諸多因素干擾，導致卷煙訂貨電子結算質量提高不快。

卷煙經營企業開展網上訂貨與電子結算活動時，需要零售戶能夠給予積極配合和密切協同，也就是說零售戶具體完成相應的操作內容。為企業提供所需卷煙品牌、數量等信息，并且能夠及時到金融網點預存煙款。但是，實際上，零售戶在開展網上訂貨、電子結算時常常受到諸多不利因素的影響和制約，導致卷煙訂貨電子結算成功率提高不快。特別是農村零售戶不僅從事卷煙經營活動，而且還從事土地耕種、農副業等其他活動。由于受到這些活動的影響，其所開展的卷煙經營活動具有一定的季節性。加之，部分卷煙零售業戶受到遠離金融網點、交通出行不方便等客觀因素的限制，業戶預存煙款極為不便，導致卷煙訂貨電子結算不成功現象發生。

實現電子結算實效化必須堅持的三個主要原則

實施電子結算和網上訂貨工作，企業必須有效堅持相關的原則與要求，真正將電子結算實效與實際營銷活動有機結合起來，實現營銷服務與業戶需求協調統一，為網上訂貨、電子結算工作的內容、要求、措施以及各項任務的有效落實創造條件，從而，更好地推進整個電子結算工作的深入開展。

1、實現電子結算實效化必須堅持及時準確的原則。

目前，卷煙經營企業所開展的新型卷煙營銷活動的信息化、電子化程度較高，具有較強的技術性、時限性。這就要求企業必須積極調動營銷人員的工作積極性，切實提升其工作質量和效率，全面做好電子結算工作。能夠及時地將品牌投放、卷煙數量等信息及時準確地傳遞到零售戶中去，以便于其根據當前的卷煙投放情況以及營銷政策規定及時調整卷煙營銷策隨著卷煙經營企業實施“網上訂貨、電子結算、一庫式配送”新型卷煙營銷模式的逐步完善，新型卷煙營銷布局已經初具規模。從該營銷模式一個時期的運行情況來看，提高電子結算率必將成為提升卷煙銷量，高標準完成訂貨任務的重要條件之一。

部分卷煙經營企業已經充分認識到了電子結算工作對整個卷煙營銷活動的深遠影響，深刻理解了電子結略，更好地選擇卷煙品牌和確定卷煙訂貨數量。

如果企業營銷人員不能及時準確地將相關信息向零售戶進行反饋和傳遞。那么勢必會造成零售戶不能及時把握訂貨走向和趨勢，以至于其出現盲目開展卷煙訂貨和品牌選擇等不利于卷煙營銷活動有效開展的現象。這種情況對于整個卷煙營銷活動來說將產生阻礙和制約作用，影響到卷煙零售業戶正常的經營活動。因此，卷煙經營企業必須堅持及時準確的原則，為卷煙零售業戶電子結算工作的順利開展創造最為有利的條件。

2、實現電子結算實效化必須堅持互動協作的原則。

電子結算涉及到的層面較廣，是多因素相互配合才能完成的一項重要工作。既需要企業訪銷員、送貨員、電訂員、業務內勤等人員的密切配合和大力協作，還需要專管員加以協助，才能更好地全面完成電子結算工作。企業必須從當前卷煙零售市場的實際出發，密切關注營銷隊伍以及專賣管理人員的工作動態，及時了解和全面掌握零售戶的需求與經營情況變化。真正實現營銷人員與零售戶之間有效互動與溝通，及時將企業營銷政策及相關規定及時傳達到業戶當中去。同時，能夠迅速地將零售戶以及市場消費需求變化情況向企業進行反饋。

時時溝通，動態服務，橫向聯系，這種互動性的卷煙營銷服務機制能夠進一步密切零售戶與營銷人員之間的關系，更好地推動卷煙營銷活動的深入開展，從而，極大提升卷煙電子結算工作的質量和效率。

3、實現電子結算實效化必須堅持注重細節的原則。

從企業目前開展的電子結算工作實際來看，可以知道零售戶的電子結算業務效果較好，電子結算成功率維持在較高的水平，零售戶能夠根據企業營銷人員的提醒或者告知及時有效地開展網上訂貨，電子結算等活動。但是，企業在全力解決電子結算工作共性問題的基礎上，必須采取有效措施，切實解決卷煙電子結算活動中存在的個性問題，電子結算細節性工作必須成為卷煙經營企業著力推進的重點工作內容之一，只有真正從卷煙營銷細節性工作抓起，正確處理卷煙零售業戶在電子結算活動中存在細節性問題，才能實現營銷活動的新成效。

實現卷煙經營企業電子結算實效化的幾點對策

實現卷煙營銷電子結算實效化是全面推動整個卷煙營銷活動深入進行的重要一環，對提升卷煙銷量具有重要的現實意義。一方面，卷煙上水平需要深化和細化營銷活動內容，電子結算涵蓋于卷煙營銷活動之內，因此，必須充分認識電子結算工作的重要性，著力做好電子結算工作。另一方面，電子結算工作的成效如何，在很大程度上檢驗著企業營銷人員以及其他相關人員的工作能力和水平，同時，也考驗著卷煙營銷各崗位之間的協作性，以及營銷人員開展營銷活動的執行力。

1、領導重視到位，是實現電子結算實效化的前提條件。

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關鍵詞：豎井砂含水率

中圖分類號：[TM622] 文獻標識碼：A 文章編號：

小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段，在干流河段與支流黑惠江交匯處下游1.5km處，系瀾滄江中下游河段規劃八個梯級中的第二級。電站為混凝土雙曲拱壩，壩高294.5m[1]，大壩混凝土總量約851萬m3。

1．砂石系統設計簡況

小灣水電站左岸砂石加工系統根據規劃布置在左岸8#山梁至瓦斜路溝支溝地段，介于高線公路EL.1380m和上壩公路EL.1220m之間山坡上。系統生產規模大，車間組成較多，而受場地狹小和地質條件制約，本系統10個成品料倉(其中6個砂倉)全部采用半埋式豎井結構，呈反“F”型布置，在瓦斜路溝溝心兩側形成地下洞井群。豎井群結構的運用，使得成品倉活容積大大增加且起到抗滑樁作用，有利于山體穩定。系統總布置成功運用了向空中要平臺和向地下要空間手段，較好解決了場地不足和地質條件復雜的難題[2]。

根據系統生產規模、料源特性及產品質量要求，本系統主要生產工藝為：破碎工藝采用粗碎、中碎、細碎三段破碎，其中細碎與篩分車間形成閉路生產，用于靈活調整砂石料級配；制砂采用立軸式沖擊破碎機和棒磨機聯合制砂工藝；篩分工藝按分級要求，采用預篩分、篩分和檢查篩分三級篩分分級工藝及脫水篩分工藝[3]。系統制砂最初是采用巴馬克干法生產，棒磨機和篩分車間濕法生產，但由于巴馬克生產砂石粉含量一直偏高，超過20％，無法采取措施降至滿足要求，后經研究將巴馬克干法生產改為濕法生產，回收石粉[4]，使成品砂石粉含量滿足設計要求。

系統生產規模按滿足高峰月混凝土澆筑23萬m3強度設計，毛料小時處理能力為2050t/h，成品砂石料小時生產能力為1750t/h，其中成品碎石生產能力為1190t/h，成品砂為560t/h。

2．砂倉結構布置及砂料輸送布置

2.1 砂倉結構布置

砂石系統共設置半埋式豎井砂倉6個，分兩排平行布置，上游三豎井井口高程為1293m，井底高程1229m，高差64m，其中明井高度22m；下游三豎井井口高程1287m，井底高程1227m，高差60m，其中明井高度30.5m。料倉豎井明井直徑17m～20m，暗井直徑13.4m，總容量可達到10萬余t。

砂倉豎井明井部分采用鋼筋混凝土澆筑，暗井開挖到位后采用鋼筋混凝土襯砌。襯砌前在井壁按3m高差打¢42排水孔，孔深3m，插入¢30軟式排水管，埋深115cm，外露5cm，軟式透水管按環向間距3m布置，通過與豎向排水鋼管連接，將水排至豎井底部，最后通過底部預埋排水鋼管排至膠帶機廊道。豎井底部為漏斗形式結構，底部中心順膠帶機方向設置三個下料口，下料口周邊4m條帶內設置了20cm～40cm碎石反濾層，反濾層底部埋設排水鋼管。

原設計系統制砂分為粗砂和細砂，相應砂倉分為三個粗砂倉和三個細砂倉，后經巴馬克制砂工藝調整為濕法生產后，制砂為混合制砂，為滿足砂脫水時間要求，將六個砂倉全部串聯起來，依次輪流進、放料。

2.2 供料布置

砂石系統砂通過砂倉底部放料口，經長約800m膠帶機洞通過底部膠帶機輸送至拌和系統地下儲存料倉。拌和系統砂儲存料倉共有四個，直徑9m，深度13.0m～16.0m不等。豎井采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌前同樣埋設了排水管。豎井底部為平底結構，成“品”字型分布四個下料口，最終砂料通過這四個下料口底部的兩條膠帶機輸送至4座4×3m3拌合樓上。

3．砂含水分析

3.1 砂含水狀況

（1）自大壩開始澆筑以來，系統砂含水一直偏高，采取了眾多措施，但砂含水仍然無法控制在6％以下。2007年3月～2008年3月監理取樣砂含水檢測情況統計如下：

（2）在從砂石系統砂倉放料時，開始供料的8～10min內砂含水率偏大，嚴重時砂子呈飽和狀態，和水一起噴出，在皮帶上形成明水。

（3）從砂石系統料倉通過膠帶機放料至拌和系統調節料倉后供至拌和樓的砂，經檢測，含水率經常會高于砂石系統料倉正常放料時的含水率。

（4）從2007年至2008年大壩每月20萬m3澆筑強度情況下，砂石系統6個砂倉循環進放料，砂脫水時間可以達到11～14天。

3.2 現場采取的措施

為確保砂含水率滿足設計要求，現場采取了一系列措施：

（1）對輸送廊道膠帶機頂部洞壁滴水進行了引排，防止明水進入皮帶。

（2）在砂石系統成品砂倉和拌和系統調節砂倉底部下料弧門處增設截流槽，將砂倉脫水及時引排至輸送膠帶機外。

（3）供料前將膠帶機空轉，排除皮帶上的明水。

（4）增加砂石系統砂生產量，確保六個砂倉滿井生產，進一步延長砂脫水時間。

（5）對砂石系統和拌和系統砂倉采用先進先出，后進后出的原則依次循環放料。

（6）對砂石系統成品砂倉底部反濾層進行改造，原設計反濾層僅鋪設在中部4m條帶處，為增大濾水面積，將兩邊斜坡上也鋪設碎石反濾層，同時對原有反濾層進行清理，對砂倉底部排水管進行疏通。

（7）在每次放空砂倉后，利用空氣炮將板結在砂倉周壁的砂震松后排放出來，盡量保證砂倉堆料容積。

盡管采取了上述眾多措施，但由于受砂豎井結構存料、地下輸送等客觀條件限制，砂含水仍然無法達到要求。

3.3 豎井內成品砂的脫水機理分析

（1）砂粒表面水的離析

進入豎井砂倉的成品砂，顆粒與顆粒之間空隙內的自由水已基本被機械脫水除去，其含水主要是砂顆粒表面的吸附水或粘附水。因豎井內環境溫度較低，通風性能較差，水分蒸發量極少，粘附水或吸附水只有通過重力作用漸漸離析與沙粒分離，形成自由水，再加上豎井本身較深，脫水過程較長。

（2）離析水的滲流與引排

離析水形成后的自由水通過顆粒之間的空隙滲流至豎井底部，通過底部碎石反濾層后經排水鋼管引排出豎井。

（3）砂倉脫水規律

為進一步掌握豎井結構砂倉內部脫水規律，對其中一個砂倉從一開始放料起就進行砂含水檢測，每半個小時檢測一次，直至放料完畢。該砂倉放料歷時三天，其中第一天放料5604t，占總放料量的35.22％，處于放料口與局部暗井部位的砂有404t，砂含水率為8.2％，占放料總量的2.54％，第一天平均含水為5.99％，最小含水率為5.4％；第二天放料5436t，占總放料量的34.17％，最大含水率6.9％，最小含水率5.4％，平均含水率6.07％；第三天放料4464t，占總放料量的28.07％，最大含水率8.9％，最小含水率6.7％，平均含水率7.77％。含水率分布見下表：

3.4 影響豎井內成品砂脫水的原因分析

由上述脫水機理分析，影響豎井內成品砂脫水效果的主要因素有以下幾個方面：

（1）豎井內環境溫度低，通風條件差，砂粒表面的水分難以蒸發。

（2）由于豎井深度高達60余米，豎向脫水路徑較長，需要較長的脫水時間。

（3）進料時落料高差大，較大的沖擊力對已堆存的砂造成一種壓實作用，砂粒間孔隙變小，堆積密度增大，表面水的滲流速度減緩。

（4）豎井底部的碎石反濾層使用一段時間后易形成板結或堵塞，透水性差。

（5）豎井底部料堆自卸角外的砂在長期放料過程中不能產生松動而逐漸板結，透水性差，水流向中部匯流集中，造成豎井底部中間有100m3～150m3左右的砂含水嚴重。

（6）按設計要求小灣砂石粉含量控制在12％～17％，由于砂的石粉含量較高，不易于脫水，脫水速度較慢。

4．結論及建議

4.1進行砂石系統設計時，條件允許的情況下，盡可能采取露天方式堆存砂，若確實受布置場地等因素的限制，無法進行露天布置而需采用豎井堆料時，豎井數量及容量應至少滿足12天以上的脫水時間要求。但豎井深度盡量不要太深。

4.2砂石系統采用豎井形式堆存砂時，在向拌和系統供料過程中，需布置調節料倉，最好是露天布置，若受條件限制也可采取豎井形式，在供料過程中將底部砂含水較大部分進行另行堆存，進一步脫水后使用。

4.3采用豎井形式堆存砂時，暗井井壁必須采用混凝土進行襯砌，并埋設排水管，以防止地下水滲入，造成砂含水偏大和波動。

4.4豎井底部設置的反濾層，經過一段時間后，很容易板結，不易脫水，因此必須隔一段時間對其進行清理或更換，建議在反濾層內部設置反沖洗水管，定期對其進行清理和沖洗。

4.5采用豎井結構堆存砂時，在石粉含量及細度模數滿足要求的前提下，盡量采用干、濕法搭配生產，以利于脫水。

4.6采用豎井結構堆存砂時，應提前考慮砂石粉含量控制指標定的不應太高，建議按照國標6～17％的中下限控制，以利于脫水。

4.7采用豎井形式堆存砂時，可進一步研究進料方式對成品砂的脫水速率的影響，將原豎井中部進料改為靠近豎井明井壁單點落料方式進料，其余位置的堆料依靠自然堆積，以減少沖擊壓實的范圍，增加離析水的滲透速率。

4.8采用豎井形式堆存砂時，可考慮在豎井底部中間積水較嚴重的部位布置透水鋼管，利用負壓抽吸中間部位較為嚴重的積水，采用虹吸管結構或采用真空泵形成管內負壓。

4.9采用豎井形式堆存砂時，可進一步研究底部反濾層的設置形式和布置范圍等，以取得最好的透水效果。