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【關鍵詞】預應力鋼筒混凝土管;污染 ; 余漿; 離心
中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
1預應力鋼筒管現(xiàn)狀及存在問題
1.1預應力鋼筒混凝土管的定義
預應力鋼筒混凝土管(簡稱PCCP)指在帶有鋼筒的混凝土管芯外側纏繞環(huán)向預應力鋼絲,然后制作水泥沙漿保護層而制成的管子。
1.2預應力鋼筒管成型工藝的分類及特點。
1.2.1預應力鋼筒混凝土管的分類
預應力鋼筒混凝土管根據(jù)生產成型工藝分為兩種,一種是預應力鋼筒管PCCP-L,管芯生產采取離心成型工藝生產,另一種預應力鋼筒管PCCP-E,管芯生產采取振動成型工藝生產。預應力鋼筒混凝土管PCCP-L離心工藝根據(jù)喂料方式分為機器喂料和人工喂料,管子口徑小的較多使用人工喂料,口徑較大的一般使用機器喂料。人工喂料和機器喂料各有優(yōu)缺點,人工喂料時喂料準確,內壁光滑,缺點是勞動強度大,機器喂料恰好相反,優(yōu)點時減輕了勞動強度,缺點是喂料準確性較低,需要人工打釬拉平內壁,機器的清洗也比較費時。
1.2.2離心工藝的特點
在離心成型過程中,管模連同混凝土在離心機上以一定的旋轉速度轉動,混凝土在離心力作用下分布于管模內表面并形成密實的結構,這種以離心法成型的混凝土稱為離心混凝土。預應力鋼筒管PCCP-L管芯生產離心成型工藝制度分為慢速、中速、快速三種離心階段,慢速的作用是布料,中速的作用是使物料均勻分布,快速階段是通過較大的離心力使物料密實并擠出混凝土里多余的空氣和水分。
離心混凝土的基本特點是,由于離心力的作用使混凝土中的固相粒子沿著離心方向沉降,與此同時將多余的水分排出,從而形成密實的混凝土結構,由于混凝土系由多種固相組分組成,在離心力作用下其沉降速度各不相同,因而又造成混凝土的分層現(xiàn)象,內壁是水泥漿層,靠外壁是混凝土層,中間夾著一層水泥砂漿,這種分層現(xiàn)象是在混凝土離心過程中發(fā)生的。其優(yōu)點是管子內表面比較光滑,液體通過時阻尼系數(shù)比較小。其缺點是混凝土產生內外分層,破壞原設計混凝土級配,降低強度,其強度比普通砼強度降低6%以上,內壁水泥漿層強度降低更大,由于內壁水泥漿層水灰比大、強度低、因而耐磨性能差,水泥漿收縮大,放置時間一長,內壁容易出現(xiàn)裂縫。離心工藝自動化程度低、勞動強度大、能耗高,生產過程中產生余漿液污染環(huán)境。
2 預應力鋼筒混凝土管PCCP余漿的分析。
我國目前多數(shù)水泥制品企業(yè)在使用離心成型方式生產預應力鋼筒混凝土管時,對產生的余漿一般都是使用水把其稀釋后沖進下水道,既污染了環(huán)境,又造成了很大的浪費,時間長了還會堵塞管道,處理成本很高。
2.1余漿的成分分析
余漿是管子離心結束后從其內壁傾倒出來的懸濁液,含有水泥、砂粉、水和極少量的減少劑等。余漿的固相物質主要是水泥、砂粉。其含量稱為余漿的含固量,含固量的測定方法參照GB/T8077-2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》。由于在預應力鋼筒混凝土管生產中使用的砂不能通過0.080mm的篩,水泥和粉煤灰在該孔徑的篩余少于3%,因此,把通過0.0080篩的余漿烘干可檢測出余漿的含固量,經(jīng)檢測,余漿的密度與固體含量呈線性關系。密度為1000-1200G/mm,含固量為30%左右,主要由水泥和砂粉組成。每立方米混凝土大約產生80KG的余漿,如果通過回摻每立方米可以取代20KG水泥。
2.2余漿失去流動性時間檢測
余漿循環(huán)利用是一個收集、存儲、利用的過程,因此在不同溫度下,余漿失去流動性的時間測定也是一個關鍵,通過檢測“余漿失去流動性時間”試驗結果如表2.1
序號 管徑(mm) 密度(kg/l) 含固量(%) 漿體失去流動性時間 對應混凝土初凝時間 備注
1 400 1.21 30.1 4h45min 7h10min 取樣時漿體溫度為14℃,試驗溫度為20℃。
2 500 1.23 28.4 4h24min 7h20min
3 600 1.20 29.5 4h50min
4 800 1.24 27.9 5h12min
3 預應力鋼筒混凝土管PCCP余漿循環(huán)利用方法實踐
3.1離心制度及配合比的確定
(1)離心制度制定
預應力鋼筒混凝土管管芯的生產首先得確定離心制度,經(jīng)長期生產經(jīng)驗制定出如下表3.1的離心制度。
表3.1
管徑 喂料 慢速 中速 快速
轉速
(轉/分) 轉速
(轉/分) 時間
不少于 轉速
(轉/分) 時間
不少于 轉速不低于(轉/分) 時間
不少于
400-500 120-150 150-200 3分鐘 200-280 4分鐘 380 8分鐘
600-800 120-150 150-200 3分鐘 200-280 4分鐘 350 10分鐘
900-1000 120-160 160-200 3分鐘 200-270 4分鐘 330 12分鐘
1200-1400 120-160 160-200 3分鐘 200-260 4分鐘 320 14分鐘
(2)配合比設計
由于要循環(huán)利用余漿,這就需要設計兩種配合比,兩種配合比水泥用量和水用量不一樣,第一批混凝土料配合比為表3.2
表3.2
材料名稱 材料規(guī)格 配 合 比 每M3 用量 (kg)
水泥 PO42.5 1 450
砂 邕江中砂 1.904 857
石子 5-20mm 1.904 857
粉煤灰 Ⅱ級 0.222 100
減水劑 NF-2(30%水劑) 0.024 11.0
水 潔凈水 151
水灰比 0.275
塌落度 20-30mm
第二批混凝土料配合比為表3.3
表3.3
材料名稱 材料規(guī)格 配 合 比 每M3 用量 (kg)
水泥 PO42.5 1 430
砂 邕江中砂 1.904 857
石子 5-20mm 1.904 857
粉煤灰 Ⅱ級 0.222 100
減水劑 NF-2(30%水劑) 0.024 11.0
水 潔凈水 100
水灰比 0.189
塌落度 0-10mm
3.2直接循環(huán)利用方法
由于預應力鋼筒混凝土管離心工藝的高速離心時間較長,速度較高,所產生的余漿固含量較少,摻加進混凝土料中對原混凝土強度不會造成太大的影響,余漿失去流動性時間也較每批管子的離心時間長,也不會影響余漿的回摻時的流動性。所以可以直接摻加進混凝土中循環(huán)利用。
3.2.1制作收集存儲箱
首先用鐵板制作兩個存儲箱,長、寬、高為3500mmx500mmx400mm,鐵箱放在離心機兩端,比離心機上的鋼模低些,用于收集余漿。
3.2.2余漿循環(huán)利用操作要求
離心第一批管子時采用第一批料配合比生產,第一批離心結束后產生的余漿通過漿耙把余漿耙出,存放在存儲箱里,當生產第二批管子時使用第二批料配合比生產,把水和水泥都減少了,目的就是要用余漿中的水泥和水取代部分水泥和水進行回摻,喂料時操作人員用鐵鏟把存儲箱中的余漿鏟出與混凝土混合均勻后再喂料。第三批重復第二批的步驟,如此類推,直到生產最后一批時產生少許余漿,與清理場地廢料一起清理掉。既節(jié)約了成本,又避免了沖入管道時間長后造成堵塞管道。工藝也不復雜,是一種非常有效的節(jié)約成本,減少污染的好方法。
4結束語
如今環(huán)境保護已經(jīng)成為全球化的問題,因此,如何減少污染、提高能源利用效率成為各行各業(yè)研究的熱點。預應力鋼筒混凝土管作為水泥制品行業(yè)的一個重要的有很好發(fā)展前景的產品,在提高產品質量的同時,應該采取各種有效措施降低能耗,減少污染。各企業(yè)在生產預應力鋼筒混凝土管時,都會碰到廢料污染的問題,任何減少環(huán)境污染、節(jié)約成本的措施,都成為各企業(yè)研究的課題。各企業(yè)也都有自己的一些處理方法,本文是根我公司生產實際摸索出的預應力鋼筒管離心工藝人工喂料余漿循環(huán)利用的方法及實踐,取得了一定經(jīng)濟效益,本文如有不足之處請各位專家同仁指正。
參考文獻
[1]陳建紅 王海飛.先張法預應力混凝土管樁余漿回收循環(huán)利用技術,2009.9.30
關鍵詞:人工影響;防災減災;氣象災害;影響天氣
中圖分類號:P48 文獻標識碼:A
前言
人工影響天氣在我國目前是非常重要地減災和防災的手段,為我國大部分干旱等地區(qū)輸送了大量的雨水,保證了當?shù)刈魑锏慕】党砷L,隨著干旱天氣的欲加頻繁,我國對于人工影響天氣的技術更加地重視,對于水資源的合理利用,它有著不可磨滅的功績。
隨著我國科技的不斷發(fā)展,氣象衛(wèi)星、雷達、地理信息技術等的不斷更新,促進了人工增雨以及其技術的發(fā)展,有了整體的提高,給了災害區(qū)域的百姓,創(chuàng)造出了更好的種植環(huán)境,讓他們可以最大限度地遠離災害的侵擾。
1 人工影響天氣概述
人工影響天氣是相關的科學家運用現(xiàn)代化的科學技術,在計算的大氣環(huán)境區(qū)域或地球環(huán)境中,通過人工催化等技術,對于局部大氣中的云層施加適當?shù)挠绊?,使其發(fā)生各種變化,從而實現(xiàn)人們對于增雨,增霧,增雪等不同的氣候需求,達到降低災害的目的。
在我國,發(fā)生氣象災害比較嚴重的國家之一,氣候的明顯變化,各種極端天氣的增加,帶動了水資源的嚴重缺乏,各地干旱地區(qū)也越演越烈,嚴重地制約了我國經(jīng)濟的發(fā)展,因為在相關的科學家不斷地研究之下,人們終于研究出了向云層中播撒干冰,碘化銀等催化劑,可以實現(xiàn)人工降雨的愿望,減少氣候的災害。從此這種方法被廣泛地應用在我國各個干旱高發(fā)的城市,進行人工增雨,對于冰雹,霜霧高發(fā)的城市,也通過這種方法,進行人工的防雹,人工防霧,可以讓百姓減少很多的經(jīng)濟損失。
2 人工影響天氣的主要表現(xiàn)
2.1 人工降雨
克拉瑪依市的氣候特征是非常典型的大陸氣候,干旱少雨,是干旱的高發(fā)地區(qū),特別是隨著近年來全球氣候的變暖,讓該市的干旱災害更加地嚴重,對于當?shù)氐淖魑锷L,產生了很大的影響。
而人工降雨是一項見效非常快的防災方式,克拉瑪依市由于春風多風,讓本來已經(jīng)積聚的云層,因為被風吹散而導致降雨的缺乏。而人工降雨,通過飛機、大炮等方式向云層里投送各種催化劑可以讓云層迅速地產生降雨功能。人工降雨功能的發(fā)展,給當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境做出了重要的貢獻。
2.2 人工防雹
克拉瑪依市大部分地域都是戈壁和荒漠,所以在這樣的地方,冬季會十分地寒冷,非常地容易受到冷氣流的影響,造成嚴寒的冰雹天氣或者是雨雪天氣,隨著近年各種異常天氣的加劇,這種不利的氣候因素,在該地也是更加頻繁。
因此,人工的防雹就成為了防災的重點,通過近年改進的火箭作業(yè)技術,將各種催化劑發(fā)射地相關的云層,破壞冰雹的形成,利用已經(jīng)成形的雷達網(wǎng)、通訊網(wǎng)等,可以讓防雹作業(yè),少了很多的盲目性,變得更加地有效率,能夠最快時間,最低消耗地達到防雹地效果,給當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展,減少了很多自然的災害。
3 人工影響天氣的深層思考
3.1 增強防災意識
要牢固地建立起抗災防災的意識,將防災作為氣象部的第1要素,把人們的糧食豐收作為第1考慮要素。從一切為民的角度出發(fā),要嚴格地執(zhí)行黨部宣傳的抗災奪豐收的原則,增加各部門的抗災和防災,把自然災害對人民的損害給降到最低,加大各種人工影響天氣設備的引進,配備成熟的技術人員,給當?shù)氐姆罏暮涂篂?,做堅固的技術和設備支撐,把防災抗災真正地落到實處。
3.2 加強研究
人工影響天氣,作為重要的防災手段,是人民能夠不受災害影響達到豐收的保證,因此要加大在該領域的研究力度。目前,對人工影響天氣的研究,尚處于邊摸索邊試驗的階段,研究的力度不夠明確,所以在生產作業(yè)的同時,在加大研究的力度,提高作業(yè)的效率,制定嚴密的研究計劃,讓作業(yè)效率能夠得到最大限度地提高,減少作業(yè)的盲目性。
3.3 與現(xiàn)有設施相結合
在作業(yè)的期間,要充分地與當?shù)氐母鞣N氣象基礎設備相結合,根據(jù)當?shù)氐睦走_網(wǎng)等種種網(wǎng)絡,發(fā)揮出火箭發(fā)射裝置等設備的作業(yè)能力,2種設施相結合,將作業(yè)的效率提高到最大,提高人工降雨、防雹等工作的效率,良好地利用天空雷達對冰雹或者強對流空氣的示警功能,與人工影響天氣相結合,將災害最大限度地排除在高空之內,保證人民生命財產的安全。
3.4 增加降雨力度
隨著本市干旱氣候的越來越嚴重,各部門要加強人工降雨的力度,把緩解水資源缺乏作為今后工作的重點,利用人工影響天氣的技術,積極地增加人工降雨的次數(shù)和范圍,讓人工增雨能夠最大限度地給本市所有地區(qū)都帶來福音。
3.5 完善技術體系
對于人工影響天氣的氣象災害減災技術及理由,要加大研究的力度,形成一整套的人工影響天氣的理論和技術標準,對于現(xiàn)階段遇到的各種問題,要加大研究,攻克難關,對人工影響天氣的作用進行具體研究,分析其可行性意義。
對于目前人工影響天氣的理論和技術,進行廣泛地推廣,在全國范圍內普遍地執(zhí)行,可以讓人工影響天氣理論和技術,變得更加地成熟,從而帶動人工影響天氣技術的不斷發(fā)展,從而循環(huán)地造福于人民。
3.6 健全作業(yè)制度
要確保作業(yè)的安全,對于作業(yè)炮點等,要實行責任制,健全其制度,在操作時,必須把安全放在首位,本著安全與科學的原則,完善作業(yè)的流程和規(guī)范,制定各種應急預案,確保作業(yè)的安全性;要加強對作業(yè)人員的崗位培訓,作業(yè)人員必須在這種嚴格的培訓機制下,經(jīng)過相關部門的論證,才能夠參加作業(yè)的上崗,作業(yè)時,要嚴格地按照操作程序和操作規(guī)范進行作業(yè),保證高空發(fā)射的安全性,避免造成不必要的損傷。
4 結語
從上述論證中可知,對人工影響天氣工作的開展,不僅在農業(yè)抗旱方面有著積極的促進作用,同時對于防雹減災等各種災害,也有著重大的影響作用。隨著我國農田的逐漸減少,水資源的安全保障,就成為促進我國經(jīng)濟發(fā)展的最大保障。所以對于人工影響天氣的防災技術,各部門必須要提高認識,加大研究和普及的力度,讓其能夠真正地落到實處,為當?shù)氐姆罏淖龀鲋匾暙I,真正地服務于民。
參考文獻
[1] 王昌明.氣象防災減災中人工影響天氣的探究[J].農業(yè)與技術,2012(10).
人工降雨的科學原理。云是由水汽凝結而成,而云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多寡以及凝結核的數(shù)量、云內的溫度所決定。一般來說,云中的水汽膠性狀態(tài)比較穩(wěn)定,不易產生降水,而人工增雨就是要破壞這種膠性穩(wěn)定狀態(tài),讓云中的水滴體積變大掉落下來。高炮人工降雨就是將含有碘化銀的炮彈打入云霧厚度比較大的4000至5000米中低高空,碘化銀在高空擴散,成為云中水滴的凝聚核,水滴在其周圍迅速凝聚,達到一定體積后便產生了降雨。
一般在自然云已經(jīng)降水或者接近于降水的條件下,人工降水的方法才能發(fā)揮作用。由于降水的自然變率很大,人工增加降水量的幅度較小,如何估價人工降水的效果就顯得十分困難。人工催化增加的降水量,是催化后的實際降水量和不經(jīng)催化的自然可能降水量之差。實際降水量可以測定,但能否正確估價自然可能降水量,就成了效果檢驗的關鍵。在對降水的物理規(guī)律認識不足的情況下,主要依靠統(tǒng)計學的方法對自然可能降水量作出估價。初期的統(tǒng)計檢驗方法,多數(shù)采用回歸統(tǒng)計法,在人工催化目標區(qū)附近選擇一個不受催化影響的地區(qū)作為對比,用歷史資料建立目標區(qū)和對比區(qū)降水量的回歸方程。
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關鍵字:斜拉橋,拉索,風雨激振
中圖分類號:U448.27 文獻標識碼:A文章編號:
1.引言
斜拉橋是一種由三種基本承載構件,即梁(橋面)、塔和兩端分別錨固在塔和梁上的拉索共同承載的結構體系,以其結構受力性能好、跨越能力強、結構造型多姿多彩、抗震能力強及施工方法成熟等特點,而成為現(xiàn)代橋梁工程中發(fā)展最快、最具有競爭力的橋型之一,在橋梁工程中得到了越來越多的應用。
由于斜拉索質量、剛度和阻尼都很小,隨著斜拉橋跨度的增大,拉索振動問題的影響日益顯著。在各種振動情況中,風雨激振是拉索風致振動中最強烈的一種,且風雨激振的起振條件容易滿足,振幅極大,對橋梁的危害最為嚴重,因而關于斜拉橋拉索風雨激振的研究得到了國內外學者的廣泛重視。
風雨激振是指干燥氣候下氣動穩(wěn)定的圓形截面的拉索,在風雨共同作用下,由于水線的出現(xiàn),改變了拉索的截面形狀,使其在氣流中失去穩(wěn)定性,由此發(fā)生的一種大幅振動。
2.研究現(xiàn)狀
2.1.現(xiàn)場實測
現(xiàn)場觀測是最早用于研究風雨激振的手段。它可以獲得拉索風雨激振最準確的特征,為驗證風洞試驗和理論分析研究結果的真實性、可靠性提供寶貴的資料。
Hikami等[1]對日本名港西(MeikoNishi)大橋的實測。20世紀80年代,在日本建造名港西大橋的過程中,發(fā)現(xiàn)了比較嚴重的風雨激振現(xiàn)象,Hikami等選取了其中24根索進行實測,對該橋進行了為期5個月的現(xiàn)場實測,實測內容包括索面的拉索振幅。
Main和Jone[3]對美國Fred Hartman橋的斜拉索風雨激振記錄。進行了16個月的現(xiàn)場監(jiān)測,分析了記錄的5000組5分鐘時程的斜拉索加速度和氣象資料。
陳政清[4]等對洞庭湖大橋的實測。自2001年1月至2004年4月,陳政清在國家自然科學基金資助下,與香港理工大學合作,在岳陽洞庭湖大橋上進行了連續(xù)4年的風雨激振觀測研究。
通過研究國內外專家對風雨激振現(xiàn)場觀測的結果,得出了一些結論:(1) 與拉索振動形態(tài)的關系。進入穩(wěn)定的大幅振動后,其波形猶如甩鞭狀,拉索表面會形成振蕩的水線,表現(xiàn)為低階振型。(2) 與環(huán)境參數(shù)的關系。風雨激振存在起振振動,只在一定風速范圍內發(fā)生;在無雨情況下,很少觀測到風雨激振,而且雨量為小到中雨情況觀測到風雨激振次數(shù)最多。(3) 與拉索本身參數(shù)的關系。風雨激振的振幅大小與拉索的表面材料、長度、風偏角和傾斜方向等參數(shù)有關。
2.2.風洞試驗
按照水線的模擬方法,研究風雨激振的風洞試驗可分為兩種類型:人工降雨試驗和人工水線試驗。
1. 人工降雨試驗
人工降雨試驗是在風洞內通過人工模擬降雨,提供與實際拉索發(fā)生風雨激振相類似的風雨條件,對通過彈簧懸掛在固定支架上的拉索節(jié)段模型進行的一種試驗形式。
2. 人工水線試驗
人工水線試驗是在風洞內對帶有人工水線的拉索節(jié)段模型進行的一種試驗形式。根據(jù)人工水線與拉索的連接形式和試驗的測量內容的不同,人工水線試驗可分為:固定人工水線測振試驗、固定人工水線測力試驗、固定人工水線測壓試驗和運動人工水線測振試驗。
2.3.理論分析
目前關于斜拉索的風雨激振問題形成機理大致可分為如下幾類觀點:
1. 馳振機理
日本的Hikami與Shiraishi[1]1985年在Meiko.Nishi橋最先觀測到風雨激振現(xiàn)象。隨后他們通過一系列的人工降雨風洞實驗再現(xiàn)了這一現(xiàn)象。他們在實驗的基礎上初步分析了風雨振的發(fā)生機理,認為風雨激振可能有兩種機理:一種是Den Hartog馳振機理;另一種是彎扭兩個自由度馳振機理。
2. 上水線振蕩誘發(fā)機理
H.Yamaguchi[6]認為單自由度Den Hartog馳振理論不能解釋風雨振的形成機理水線是風雨激振不可缺少的條件,當水線的振蕩頻率接近于拉索的自振頻率時,水線與拉索之間的相互作用導致斜拉索產生負阻尼,引發(fā)斜拉索發(fā)生大幅振動。Peil, U.& Nahrath, N[8]認為上水線的運動是導致風雨振的主要原因。Seidel等[9]指出當風速大于某個限制,流動不存在轉變,這時不會發(fā)生風雨激振;發(fā)生風雨激振的速度下限是由風偏角和拉索傾斜角決定的。
3. 上水線特定位置致振機理
顧明和杜曉慶[10]建立了三維拉索風雨激振的準二自由度運動方程,氣動力系數(shù)根據(jù)帶人工水線三維拉索模型試驗得到,分析了水線平衡位置和水線振幅的取值,采用數(shù)值求解方法計算了拉索風雨激振振幅,得出了水線特定位置是引起索結構大幅振動的主要因素的結論。
4. 渦激振動機理
Delong Zuo[11]揭示了風雨激振與高風速下干索渦激振動之間的聯(lián)系,認為風雨激振的內在機理與渦激振動的相同,與降水無關。由于風偏角和拉索傾角的存在使得這種渦激振動不同于經(jīng)典卡門渦脫,是一種三維渦激振動。
2.4.CFD數(shù)值模擬
風工程的研究方法中數(shù)值模擬是最近30年在前三種方法的基礎上逐步發(fā)展起來的,下面的介紹為CFD技術在拉索風雨激振方面的相關研究。
陳文禮和李惠[13]提出物理試驗與CFD數(shù)值模擬的混合子結構方法,通過與圓柱渦激振動的流固耦合方法結果進行比較,分析了上水線對繞流場特性的影響,然后采用有限元程序ANSYS和計算流體動力學程序CFX對考慮風速剖面的CFRP斜拉索渦激振動進行流固耦合方法的CFD數(shù)值模擬。
3.結語與展望
本文參考國內外文獻,對斜拉橋拉索風雨激振問題進行了系統(tǒng)總結, 并對今后的研究提出展望??偨Y如下:
在現(xiàn)場觀測和風洞試驗方面,未來的研究應更加關注水線的形成及其在風雨激振中的作用,精確測量不同拉索運動狀態(tài)下的水線形狀和位置,為理論分析和數(shù)值模擬提供基礎。
在理論分析方面,雖然國內外很多學者和專家提出了各種理論模型和數(shù)值解析方法分析風雨激振發(fā)生機理,但是迄今為止還是沒有一種大家公認的對斜拉索風雨激振的發(fā)生機理能夠完全解釋清楚的模型,今后的研究應側重于風雨激振的軸向流、風場與水線間的氣液兩相耦合現(xiàn)象以及風場、水線與拉索間的氣液固三相耦合現(xiàn)象的研究,對風雨激振機理進行更加深入和精細化的研究。
參考文獻
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關鍵詞:小型工程;農田水利;規(guī)劃設計
1 小型農田水利工程規(guī)劃設計的基本原則
1.1 水源工程規(guī)劃設計基本原則
首先是人工降雨,結合相關的物理原理和氣象原理,利用空中作業(yè)和地面作業(yè)的人工降雨方式,在水庫和河流水量不足的情況下,就需要以這種方式緩解旱情;其次是水源涵養(yǎng)林,截留降雨和調節(jié)徑流,以控制土壤的侵蝕、削減洪峰、提高土壤入滲能力、提高土體貯水能力、改善小氣候環(huán)境等;再次是地面取水,借助無壩引水、攔河壩、水閘和泵站等,攔截天然河流的水體,并引入灌溉區(qū)域當中。
1.2 輸水工程規(guī)劃設計基本原則
該工程的功能是將水流引入灌溉區(qū)域和將多余水資源排出灌溉區(qū)域,一方面是構建明渠、低壓管道、噴灌系統(tǒng)、滴管系統(tǒng)等,其中常見明渠包括土渠、襯砌渠道兩種,低壓管道輸水工程需要突出節(jié)水、節(jié)能、省地、省工、適應性強等優(yōu)點,噴灌和滴管則要求提高灌水的效率。另一方面是排水工程,以排水溝為主,旨在控制降雨流徑和調節(jié)地下水位,關于排水溝的布置,需要盡量設置于較低區(qū)域,并以自流排水的方式,以及保證排水站的電源。
1.3 田間工程規(guī)劃設計基本原則。
該工程的方案布置,需要在考慮田、渠、溝、路協(xié)調性的基礎上,以“溝-渠-路”、“溝-路-渠”、“路-溝-渠”等模式,因地制宜地安排機耕道路布置方式。如果工程具有防范風沙的需求,還需要設置防護林。
2 小型農田水利工程規(guī)劃設計的方法建議
為了進一步加強小型農田水利工程規(guī)劃建設的合理性,我們可以采用一些新的技術與理念,進行合理的規(guī)劃設計,下面主要針對其規(guī)劃的基本原則進行詳細的分析介紹。
2.1 水源工程規(guī)劃設計
2.1.1 人工降雨
這里所說的人工降雨主要是針對旱情比較嚴重的地區(qū),尤其是在每年的6~10月份左右,一些地區(qū)將出現(xiàn)大面積的干旱。此時,農田水利將很難發(fā)揮其應有的作用,各種水利工程項目都將被迫停止,為了緩解旱情對農業(yè)作物的影響,此時將采用人工降雨的方式進行水利工程的補給,進行合理的施工降雨。
2.1.2 水源涵養(yǎng)林
隨著工業(yè)的不斷變化發(fā)展,自然環(huán)境的日益惡化,農田水利水土流失的日益加劇,環(huán)境問題成為了發(fā)展農田水利工程首要解決的問題之一,在充分考慮氣候、土壤、植被等因素的同時必須采取科學合理的灌溉方式進行水利工程的建設與發(fā)展。現(xiàn)今我國主要采用的是飛機播種造林、封山育林等兩種主要的養(yǎng)林方式,進行水源的保護,并在一定程度上推動了節(jié)約水利工程的建設。
2.1.3 取水工程
就目前而言,我國主要采取三種形式進行取水。在熱帶季風氣候地區(qū),由于其降水量比較充足,水土流失現(xiàn)象不是很嚴重,植物生長比較茂盛,故此可以采用無壩取水的方式進行取水作業(yè)。在進行選址過程中,為了避免洪水、泥石流、自然環(huán)境等突發(fā)事件的破壞,一定要綜合各種因素進行選址,這種獨立的小面積灌溉在一定程度上可以節(jié)省大量的水源。為了保證泄洪安全以及河床的穩(wěn)定性,可以在此基礎上安裝閘門進行控制,特別是在一些降水不夠很均勻的地區(qū),可以采用攔河壩的取水方式,將高處的梯田水引進低處,這樣不僅僅可以大大提高水的利用率,更能有效的保持水土的穩(wěn)定性,達到節(jié)約用水的目的。然在一些比較干旱的地區(qū)或者是降水比較稀少的地區(qū),大多采用的是水閘、泵站灌溉技術進行取水。這主要是依靠電力和輸電設備等措施來進行泵站取水,進行灌溉。水閘主要包括分水閘、泄洪閘、節(jié)制閘、沖沙閘等,主要是為了更好的穩(wěn)定泄洪的需要以及灌溉。
2.2 輸水工程規(guī)劃設計
2.2.1 引水工程
首先是確定設計引水流量,尤其是技術力量比較薄弱的小型灌區(qū),在用水高峰期的時候,根據(jù)最大灌水定額和延續(xù)時間,確定渠道的設計引水流量,具體可根據(jù)主要作物種植比例、渠道灌溉面積、作物用水高峰期日耗水量、日灌水小時數(shù)、渠系水系用系數(shù)等計算得出,以此作為渠道設計的依據(jù)。其次是渠道橫斷面的設計,根據(jù)水力均勻流確定橫斷面的尺寸,其中明渠均勻流是通過渠道平均流速、謝才系數(shù)、水力半徑、渠底比降計算得出,水位變化較大的河流渠道,要求設置水閘門或者固定面積的進水口擋水墻,并根據(jù)當?shù)氐臍夂?、水文、地質等情況,決定采用明渠自流灌溉、提水管道灌溉、噴灌、滴灌等方式,以提高水資源的利用效率。
2.2.2 排水工程
首先,確定排水溝的流量,可借助平均排除的計算方法,并根據(jù)不同的地形條件,設計暴雨標準,其中包括:旱地設計排澇模數(shù),可根據(jù)排澇歷時推算得出;水田設計排澇模數(shù),可根據(jù)歷時為T的設計暴雨量、水田滯蓄水深、歷時為T的水田蒸發(fā)量、歷時為T的水田滲漏量計算得出;旱地和水田綜合設計排澇模式,可根據(jù)旱地面積和水田面積推算得出。其次是渠道橫斷面的設計,可參考引水明渠的設計方式,采用漿砌石、漿砌空心磚制U型槽襯砌等,建設排水溝,可利用地勢較低的天然河道,以提高工程的經(jīng)濟性。
2.3 田間工程規(guī)劃設計
2.3.1田、購、渠、路的布置
首先,合理布置灌排合區(qū),按照田塊的形狀劃分,選擇園林化規(guī)整格田或者比較規(guī)整條帶狀田塊,解決田間灌溉的串排、串灌等問題,減少田塊受到水淹的影響。其次,根據(jù)合適的地形,以及綜合農村生活區(qū)域的布置條件,合理設置渠、田、林、橋涵、路等。
2.3.2 田間渠道襯砌
目前主要是采取預制砼U型槽渠和漿砌砼空心磚渠這兩種田間渠道襯砌。第一種方式最大的優(yōu)點則是,在施工過程中不會受到自然環(huán)境天氣變化的影響,同時可以減少大量的土方填置。但同時它也存在著一定的缺陷,就是抗震性能較差,土方在回填的過程中不能很好的進行凝結,進而導致槽底的開裂,此時將出現(xiàn)大量的水流失。這就要引起我們足夠的重視,加以避免,將損失降到最低。第二種田間渠道襯砌方式可以有效的進行田面與位置的合理搭配,為農作物的生長提供了一個很好的生長環(huán)境,而且在施工中具備了強大的耐磨性以及抵御雨水沖刷的能力。具有較好的防滲效果以及防凍能力。
3 結束語
綜上所述,為了進一步提高工程規(guī)劃設計的科學性和合理性,我們需要從水源工程、輸水工程、田間工程入手,找準各個工程規(guī)劃設計的切入口,并結合各工程的功能需求,做好規(guī)劃設計工作,一方面是水源工程的規(guī)劃設計,統(tǒng)籌兼顧人工降雨、水源涵養(yǎng)林、取水工程的功能實現(xiàn),另一方面是從引水工程和排水工程兩個方面,提高水資源的利用效率和提高水力工程的經(jīng)濟性,同時合理布置灌排合渠,并綜合渠、田、林、橋涵、路等,做好田間渠道的襯砌規(guī)劃。
參考文獻
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