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關(guān)鍵詞:水 水資源 認(rèn)識(shí)
中圖分類號(hào):TV213.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2013)02(a)-0224-01
水是人類和一切生物生存所不可缺少的一項(xiàng)極寶貴的自然資源,同時(shí)也是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及可持續(xù)發(fā)展不可替代的自然資源。與人類生活和生產(chǎn)最為密切的是由大氣降水補(bǔ)給的河流、湖泊、土壤水和地下水等淡水資源。下面對(duì)水及水資源的認(rèn)識(shí)分析匯報(bào)如下。
1 地球上的水及水的循環(huán)
1.1 水及水循環(huán)
地球是被稱作水的行星,由大氣水、地表水、地下水構(gòu)成地球上的水圈,其存在于地球表面。地球巖石圈、大氣圈、生物圈的水以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的不同形式存在,在太陽(yáng)輻射和地心引力的作用下,以蒸發(fā)、降水、入滲和徑流等方式進(jìn)行往復(fù)交替的運(yùn)動(dòng),也就是水分的循環(huán)。
地球表面積約5.1億平方公里,其中海洋面積3.61億平方公里,海洋占70.8%,陸地占29.2%。在陸地積蓄水中,人類生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以直接利用的河流積蓄水量約0.17萬(wàn)立方千米,淡水湖泊積蓄水量約10萬(wàn)立方千米,合計(jì)為10.17萬(wàn)立方千米。
1.2 影響水循環(huán)的因素
(1)氣象因素:如風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度等。
(2)下墊面因素:如地形、地質(zhì)、土壤、植被等。
(3)人類活動(dòng):如水利措施和農(nóng)林措施等。
水循環(huán)中最活躍的因素是大氣降水、蒸發(fā)、入滲和河川徑流等,它們的動(dòng)態(tài)水量比靜態(tài)水量大得多。相對(duì)不活躍的要素為;海洋水、冰蓋和深層地下水,其更新時(shí)間要幾千年,因其難以恢復(fù),故對(duì)于這部分資源在開(kāi)發(fā)利用時(shí)必須高度謹(jǐn)慎。
1.3 地下水
地下水是指埋藏在地面以下,存在于巖石和土壤的孔隙中可以流動(dòng)的水體。地面以下的水并不都是地下水。地面以下的土層可分為包氣帶和飽水帶;包氣帶的土層中含有空氣,沒(méi)有被水充滿,包氣帶中的水分稱為土壤水。飽水帶中土壤孔隙被水充滿,含水量達(dá)到飽和,飽水帶中的水即為地下水。常見(jiàn)的井水、泉水都是地下水。地下水分布廣泛,水量也較穩(wěn)定,是工農(nóng)業(yè)和生活用水的重要水源之一。地下水的過(guò)量開(kāi)采(開(kāi)采速度大于其補(bǔ)給速度)會(huì)造成地下水位的大幅下降,引起地面沉降。地下水位過(guò)高對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)不利,會(huì)造成危害,若地下水含鹽量較高,則會(huì)產(chǎn)生土地的次生鹽堿化。
2 水資源
2.1 水資源的含義
由于研究的領(lǐng)域不同,各國(guó)學(xué)者們對(duì)水資源一詞的理解均有差異,在我國(guó)的《中國(guó)大百科全書(shū)》中,分別對(duì)水資源的定義為“地球表層可供人類利用的水,包括水量、水域和水能資源,一般指每年可更新的水量資源”?!白匀唤绺鞣N形態(tài)的天然水,并將可供人利用的水資源作為供評(píng)價(jià)的水資源”廣義上的水資源是指能夠直接或間接使用的各種水和水中物質(zhì),在社會(huì)生活和生產(chǎn)中具有使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水都可稱為水資源。但水和水資源在自然物質(zhì)概念上是不同的,水資源不等于水。在目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下,可供利用的水資源并不包括大部分海洋水、極地冰蓋和深層地下水,它們只能作為待用水資源,當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段可以開(kāi)發(fā)利用時(shí),才能成為水資源。狹義上的水資源是指人類在一定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下能夠直接利用的水。本文提到的水資源,也就是在水利工程中要利用的資源均指狹義水資源范疇。
總之,水資源應(yīng)包括三方面內(nèi)容:參與自然界的水分循環(huán),可逐年恢復(fù)和更新的動(dòng)態(tài)資源,可以利用并且能夠利用的具有價(jià)值的水。
2.2 水資源的特點(diǎn)
水資源不同于土地資源和礦產(chǎn)資源,從上述水資源的含義中,可看到水資源問(wèn)題的廣泛性、重要性和復(fù)雜性。只有充分認(rèn)識(shí)它的特性,才能合理、有效地利用。
2.2.1 水資源的再生性和重復(fù)利用性
地球上存在著復(fù)雜的、大體以年為周期的水循環(huán)。水循環(huán)是一個(gè)龐大的天然水資源系統(tǒng),水汽以雨水的形式從空中降落到陸地上,經(jīng)地面或地下流向下游,匯入海洋,再經(jīng)太陽(yáng)輻射蒸發(fā)回到大氣層中,這樣循環(huán)往復(fù),使地表和地下的淡水處在水循環(huán)系統(tǒng)中,源源不斷地獲得大氣降水的補(bǔ)給,水便可以不斷供給人類利用和滿足生態(tài)環(huán)境平衡的需要。水資源參與自然界水循環(huán),并且循環(huán)周期短,因此是一種再生資源。所以對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用的越早,其價(jià)值越大。
但對(duì)一定區(qū)域某段時(shí)間而言,年降水量雖有變化但總是有限值。水資源的超量開(kāi)發(fā),或動(dòng)用區(qū)域地表、地下水的靜態(tài)儲(chǔ)量,必然造成超量部分難于恢復(fù)或不可恢復(fù),從而破壞自然生態(tài)平衡??傊?,水資源在一定合理開(kāi)發(fā)利用狀況下才是取之不盡、用之不竭的。
2.2.2 水資源時(shí)空分布的不均勻性
水資源循環(huán)過(guò)程在自然界中具有一定的時(shí)間和空間分布。水資源地區(qū)分布的不均勻,使得各地區(qū)在水資源開(kāi)發(fā)利用條件上存在巨大的差別。
同一地區(qū)中不同時(shí)間水資源的分布也不均勻,年際、年內(nèi)變化幅度很大。區(qū)域年降水量因水汽條件等多種因素影響,呈隨機(jī)性變化,豐、枯水年水資源量相差懸殊,或交替、或連續(xù)出現(xiàn)。年內(nèi)水資源變化也很不均勻,汛期雨量集中,不便利用,枯水期水量銳減,又滿足不了需水要求。
為了滿足各地區(qū)、各部門(mén)的用水要求,必須修建蓄水、引水、提水、水井和跨流域調(diào)水工程,對(duì)天然水資源進(jìn)行時(shí)空再分配。但興修各種水利工程要受自然、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)條件的限制,且只能控制利用水資源的一部分或大部分。
2.2.3 水資源的不可替代性及開(kāi)發(fā)利用多用性
一切生物體內(nèi)都含有水。沒(méi)有氧氣可以有生命存在,但是沒(méi)有水便沒(méi)有生命。因此,水是維護(hù)動(dòng)植物生命和人類生存所不可替代的物質(zhì)。
水資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各行各業(yè)中占有重要地位,沒(méi)有水各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)就不可能有發(fā)展前景。水既是生活資料,又是生產(chǎn)資料,工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉和人們?nèi)粘I疃家拇罅康乃?。這部分水在使用過(guò)程中大部分被消耗掉,少部分回歸,但往往已變成了污水。還有一些用水部門(mén),不消耗水量,僅利用水體、水能。水資源可重復(fù)利用,如水力發(fā)電、水產(chǎn)、航運(yùn)、旅游、環(huán)境用水(稀釋)等,它用而不耗的特點(diǎn)提供了一水多用的可能性。水也是推動(dòng)人類進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的不可替代的資源。
2.2.4 水資源經(jīng)濟(jì)上的兩重性
水是重要的自然資源,一個(gè)地區(qū)水資源數(shù)量適宜且時(shí)空分布均勻,將為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、自然環(huán)境的良性循環(huán)和人類社會(huì)進(jìn)步發(fā)揮重大作用。然而,在水量過(guò)多或過(guò)少的地區(qū),往往又產(chǎn)生各種各樣的自然災(zāi)害:水量過(guò)多容易造成洪水泛濫,內(nèi)澇漬水;水量過(guò)少容易形成旱災(zāi)。因此,應(yīng)將興水利和除水害結(jié)合起來(lái),合理、有效地利用水資源。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】公路路基排水綜合設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):U213文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、前言
水是影響路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要因素.排水設(shè)計(jì)對(duì)于保障公路結(jié)構(gòu)物的使用壽命和行車(chē)的通暢、安全具有十分重要的作用。根據(jù)水源不同.影響路基的水流可分為地面水和地下水兩類.相應(yīng)的路基排水工程分為地面排水及地下排水兩大類。地面水包括大氣降水以及海、河、湖、水渠、水庫(kù)水等;地下水包括上層滯水、潛水、層間水等。路基排水設(shè)計(jì)時(shí).必須將影響路基穩(wěn)定性的地面水排除和攔截在路基用地范圍以外,并防止地面水漫流、滯積或下滲。對(duì)影響路基穩(wěn)定性的地下水,則應(yīng)予以隔斷、疏干、降低,并引到路基用地范圍以外適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)。
二、路基排水設(shè)計(jì)的意義
1、路基排水設(shè)計(jì)對(duì)多雨地區(qū)高等級(jí)公路設(shè)計(jì)及安全使用有著重要意義。
2、路基排水設(shè)汁應(yīng)遵循綜合設(shè)計(jì)的原則,各種排水設(shè)施應(yīng)按照水文水力計(jì)算結(jié)果合理設(shè)計(jì),排水設(shè)施應(yīng)施工簡(jiǎn)單,效果顯著。
3、盲溝對(duì)降低地下水位和攔截流向或滲入路基范圍內(nèi)的地下水具有顯著效果。這種防排地下水的方法值得在多雨地區(qū)推廣。
4、為了防止水對(duì)坡面的沖刷或雨水的下滲造成坡體失穩(wěn)。應(yīng)對(duì)坡面排水設(shè)施如截水溝、急流槽等進(jìn)行加固。加固的方法通常是采用漿砌片石鋪筑。
5、精心的施工是各種排水設(shè)施充分發(fā)揮各自的排水作用的前提和保障
6、對(duì)不同道路、不同地理地質(zhì)情況應(yīng)采用不同的方法.做出合理、可靠的路基路面排水設(shè)計(jì),使道路的排水成為一個(gè)完整的綜合排水系統(tǒng),使不同水源的水都可以迅速、順暢地排向路界以外。
三、路基排水的含義及分類
路基排水就是指為保護(hù)路基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,將路基范圍內(nèi)的土體濕度降低到一定的范圍內(nèi)所采取的匯集、排除地表水和地下水的措施。對(duì)路基有危害的水分為地面水和地下水兩類:
1、地面水包括雨水、雪水以及大小河溝溪水等,這是路基排水的主要方面,也是對(duì)路基造成危害的主要來(lái)源。
2、地下水包括氣帶水、潛水以及層間水等,它們對(duì)路基的危害程度因埋藏情況而異,輕者能使路基濕軟,腐蝕路基強(qiáng)度和路基的承載力。重者會(huì)引起凍脹、翻漿或造成邊坡滑塌,甚至整個(gè)路基沿傾斜基底滑動(dòng)。
四、排水設(shè)計(jì)的原則
1、功能性原則
設(shè)計(jì)公路路基排水設(shè)施的目的,是為迅速排除落在公路路基界內(nèi)的地表水,將公路路基上側(cè)方的地表水和地下水排到公路路基的下側(cè)方,以防止公路路基機(jī)遭受地表水和地下水的浸濕、沖刷等損害作用。而這些排水設(shè)施在實(shí)現(xiàn)其功能時(shí),不應(yīng)造成壅水或阻水,不應(yīng)產(chǎn)生沖刷流速,也不應(yīng)影響公路上車(chē)輛的安全運(yùn)行。
2、滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)的原則
排水設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)同所設(shè)計(jì)公路的重要性以及水對(duì)毗鄰財(cái)產(chǎn)可能產(chǎn)生的危害性相適應(yīng)。排水設(shè)計(jì)的目標(biāo)是提供功能完善、維修便利和造價(jià)合理的最佳路基排水設(shè)施方案。
3、協(xié)調(diào)性原則
排水設(shè)計(jì)應(yīng)同當(dāng)?shù)氐淖匀凰?、已有的或?guī)劃的水利設(shè)施(灌溉排水、河川治理或水土保持等)、公共下水道、地下管線等協(xié)調(diào)配合。
4、環(huán)境保護(hù)的原則
各項(xiàng)排水設(shè)施應(yīng)重視排水處理,防止排泄水沖毀農(nóng)田及其水利設(shè)施,防止沖刷地表引起水土流失,或者污染水源。
5、維修便利的原則
各項(xiàng)排水設(shè)施的設(shè)計(jì)斷面尺寸,除應(yīng)滿足排泄設(shè)計(jì)流量的要求外,還應(yīng)符合在使用過(guò)程中便于檢查、維護(hù)和修理的要求。
四、排水設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟
公路路基排水設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)公路等級(jí)和排水類型確定設(shè)計(jì)所需的內(nèi)容和步驟。重要排水設(shè)計(jì)設(shè)施的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟主要包括:調(diào)查和采集數(shù)據(jù),排水設(shè)施布設(shè),水文分析,水力計(jì)算,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),沖刷防護(hù)考慮等。
1、調(diào)查和采集數(shù)據(jù)
查閱有關(guān)文獻(xiàn),實(shí)地調(diào)查公路路基沿線地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境及社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況,必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)量、鉆探和試驗(yàn)分析。自然生態(tài)環(huán)境資料包括:公路路基沿線匯水區(qū)的特性、地形、地貌、河川水系; 公路路基沿線匯水區(qū)的地質(zhì)特性、土壤類型和性質(zhì);公路路基沿線匯水區(qū)的地表覆蓋情況,植物生態(tài)分布;公路路基沿線匯水區(qū)的地下水類型和補(bǔ)給來(lái)源,地下水水位、流向和流速,涌水或泉水出露位置和流量; 當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料(降雨強(qiáng)度、時(shí)間分布和延時(shí)、溫度等);公路路基沿線匯水區(qū)水系的水位和流量,河道沖於情況等。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況資料包括:公路路基沿線匯水區(qū)內(nèi)的土地利用情況;公路路基沿線匯水區(qū)和附近地區(qū)的水土保持措施及水利設(shè)施;公路路基沿線匯水區(qū)和附近地區(qū)的有關(guān)防洪排水、河道整治、土地開(kāi)發(fā)或城市發(fā)展規(guī)劃等。
2、排水設(shè)施布設(shè)
選取各種排水設(shè)施,如溝渠、管道、急流槽、跌水、攔水帶、進(jìn)(出)水口、集水井、滲溝、透水管等,以攔截、匯集、攔蓄、輸送或排放地表水或地下水,并進(jìn)行平面和縱斷面布置,形成合適的排水系統(tǒng)。
3、水文分析
依據(jù)匯水區(qū)內(nèi)的氣象、水文和地形地貌資料,或參考臨近既有排水構(gòu)造物的有關(guān)資料,分析水文特點(diǎn),估算各項(xiàng)排水設(shè)施需排泄的設(shè)計(jì)徑流量。
4、水力計(jì)算
依據(jù)各項(xiàng)排水設(shè)施的設(shè)計(jì)徑流量,進(jìn)行水力計(jì)算,以確定各項(xiàng)排水設(shè)施所需的設(shè)計(jì)斷面,并檢驗(yàn)其流速是否在最大和最小允許范圍內(nèi)。
5、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)水利條件和計(jì)算結(jié)果、地質(zhì)和土壤情況、維護(hù)要求等,進(jìn)行各項(xiàng)排水設(shè)施的材料選用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6、沖刷防護(hù)進(jìn)行出水口處的流水沖刷檢查,考慮相應(yīng)的沖刷防護(hù)措施。
五、路基地下排水設(shè)施及施工要點(diǎn)
當(dāng)路基范圍內(nèi)出露地下水或地下水位較高,影響路基強(qiáng)度和邊坡穩(wěn)定時(shí),應(yīng)設(shè)置暗溝(管)、滲溝、檢查井等地下排水設(shè)施。采用地下排水設(shè)施的類型、位置及尺寸應(yīng)由地質(zhì)和水文地質(zhì)條件決定。
1、地下排水設(shè)施類型
對(duì)路基有危害的地下水,應(yīng)根據(jù)地下水類型,含水層埋藏深度,底層的滲透系數(shù)等條件,選用明溝、排水槽、滲水暗溝、滲水隧道、滲井、滲管等。
2、各種類型地下排水設(shè)施的施工
(一)一般當(dāng)?shù)叵滤癫販\或無(wú)固定含水層時(shí),可采用明溝、排水槽、滲水暗溝等,地下水埋藏較深或?yàn)楣潭ê畬訒r(shí),可采用滲水隧道、滲井、滲管等。
(二)滲水暗溝的縱坡一般不宜大于0.5%,不宜小于0.2%,而且要有防淤措施。滲水暗溝,滲水隧道的斷面尺寸,應(yīng)根據(jù)埋藏深度,施工和維修條件確定。一般寬度不宜小于I.2m,滲水暗溝的排水孔應(yīng)在冰凍線以下0.5m,截水的滲水暗溝的基底應(yīng)埋入隔水層不少于0.5m,邊坡滲溝,支撐滲溝的基底應(yīng)設(shè)置在含水層以下堅(jiān)實(shí)的土層上。
(三)滲溝和滲水隧道的截水部分可采取砂礫石,土工纖維做反濾層。砂礫石反濾層的層數(shù),厚度和顆粒級(jí)配的要求,根據(jù)坑壁土質(zhì)和反濾層材料計(jì)算確定。砂礫石應(yīng)篩選清洗,其中顆粒小于0.15mm的含量不大干5%。無(wú)砂混凝土塊板反濾層的厚度可采用10-20cm,當(dāng)坑壁土質(zhì)為粘性土或粉細(xì)砂時(shí),在無(wú)砂混凝土塊板外側(cè),應(yīng)加設(shè)10-20cm厚的中粗砂或土工纖維反濾層。
(四)滲水暗溝每隔30m,滲水隧道每隔120m和平面轉(zhuǎn)折及縱坡變坡點(diǎn)處,應(yīng)設(shè)置檢查井。
結(jié)論
公路建設(shè)加快,路基排水設(shè)計(jì)不當(dāng)而造成的工程病害日益增多,直接造成國(guó)家財(cái)產(chǎn)的損失。因此,高速公路路基排水設(shè)計(jì)的重要性愈益突出,對(duì)保證高速公路的使用性能和使用壽命十分重要。施工單位應(yīng)該引起高度重視,對(duì)于設(shè)計(jì)施工中每一個(gè)細(xì)節(jié)做到精益求精,這樣才能使公路建設(shè)更加順利、完善!
【參考文獻(xiàn)】
[1]鄧學(xué)鈞,路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2010.
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地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工時(shí)一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的工程設(shè)計(jì)學(xué)科,對(duì)于提高工程質(zhì)量與降低工程造價(jià)關(guān)系極大。近30年來(lái),隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展,大量高層建筑和高等級(jí)道路以及一些城市地下鐵道的興建,地基基礎(chǔ)工程技術(shù)隊(duì)伍不斷擴(kuò)大,有利地促進(jìn)了地基設(shè)計(jì)、樁基技術(shù)、地基處理、基坑工程和地基基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步,出現(xiàn)了許多新的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和新的施工技術(shù),形成了新的技術(shù)熱點(diǎn),獲得不少的技術(shù)成果。
2、基坑支護(hù)方案
2.1 深層攪拌樁支護(hù):
深層攪拌樁支護(hù)是加固軟土地基的一種方法,它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑,通過(guò)深層攪拌機(jī)械,將軟土和固化劑(漿液或粉體)強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理——化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體。
深層攪拌法最適宜于各種成因的飽和軟粘土,包括淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土和粉質(zhì)粘土等。加固深度從數(shù)米至50、60m,國(guó)內(nèi)最大深度可達(dá)15~18m。一般認(rèn)為含有高嶺石、多水高嶺石與蒙脫石等粘土礦物的軟土加固效果較好:含有伊里石、氯化物等粘性土以及有機(jī)質(zhì)含量高、酸堿度(pH值)較低的粘性土的加固效果較差。
2.2 排樁支護(hù):
排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)可分為:
(1)柱列式排樁支護(hù) 當(dāng)邊坡土質(zhì)尚好、地下水位較低時(shí),可利用土拱作用,以稀疏鉆孔灌注樁或挖孔樁支擋土坡
(2)連續(xù)排樁支護(hù) 在軟土中一般不能形成土拱,支擋樁應(yīng)該連續(xù)密排。密排的鉆孔樁可以互相搭接,或在樁身混凝土強(qiáng)度尚未形成時(shí),在相鄰樁之間做一根素混凝土樹(shù)根樁吧鉆孔灌注樁排連起來(lái)。
(3)組合式排樁支護(hù) 地下水位較高的軟土地區(qū),可采用鉆孔灌注樁排樁與水泥土樁防滲墻組合的形式。
2.3 地下連續(xù)墻支護(hù):
利用各種挖槽機(jī)械,借助于泥漿的護(hù)壁作用,在地下挖出窄而深的溝槽,并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B(水)、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體。
地下連續(xù)墻施工震動(dòng)小、噪聲低,墻體剛度大,防滲性能好,對(duì)周?chē)鼗鶡o(wú)擾動(dòng),可以組成具有很大承載力的任意多邊形連續(xù)墻代替樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)或沉箱基礎(chǔ)。對(duì)土壤的適應(yīng)范圍很廣,在軟弱的沖積層、中硬地層、密實(shí)的砂礫層以及巖石的地基中都可施工。初期用于壩體防滲,水庫(kù)地下截流,后發(fā)展為擋土墻、地下結(jié)構(gòu)的一部分或全部。房屋的深層地下室、地下停車(chē)場(chǎng)、地下街、地下鐵道、地下倉(cāng)庫(kù)、礦井等均可應(yīng)用。
2.4 土錨:
用拉桿錨固支護(hù)基坑的開(kāi)挖或用作抗拔樁抵抗浮托力等的應(yīng)用已日益普遍。拉錨最大的優(yōu)點(diǎn)是在基坑內(nèi)部施工時(shí),開(kāi)挖土方與支撐互不干擾,尤其是在不規(guī)則的復(fù)雜施工場(chǎng)所,以錨桿代替擋土橫撐,便于施工。這是人們樂(lè)于大量使用的主要原因。隨著對(duì)錨固法的不斷改進(jìn)和使用可靠性的監(jiān)測(cè)手段,使拉錨支護(hù)的范圍更加廣泛。
拉錨是將一種新型受拉桿件的一端(錨固段)固定在開(kāi)挖基坑的穩(wěn)定地層中,另一端與工程構(gòu)筑物相聯(lián)結(jié)(鋼板樁、挖孔樁、灌注樁以及地下連續(xù)墻等),用以承受由于土壓力等施加于構(gòu)筑物的推力,從而利用地層的錨固力以維持構(gòu)筑物(或土層)的穩(wěn)定。
2.5 土釘墻
土釘墻支護(hù)是通過(guò)沿土釘通長(zhǎng)與周?chē)馏w接觸形成復(fù)合體。在土體發(fā)生變形的條件下,通過(guò)土釘與土體的接觸界面上的粘結(jié)力或摩擦力,使土釘被動(dòng)受拉,通過(guò)受拉工作面給土體約束加固,提高整體穩(wěn)定性和承載能力,增強(qiáng)土體變形的延性。
土釘墻適用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、雜填土及非松散砂土和卵石土等。對(duì)于淤泥質(zhì)土、飽和軟土,應(yīng)采用復(fù)合型土釘墻支護(hù)。
3、基坑主要止(降)水方法
工程降水是基坑工程的一個(gè)難點(diǎn)。由于土質(zhì)和地下水位的條件不同,基坑開(kāi)挖的施工方法大不相同。在地下水位以下開(kāi)挖基坑時(shí),采用降水的作用是:
(1)截住基坑邊坡面及基底的滲水;
(2)增加邊坡的穩(wěn)定性,并防止基坑從邊坡或基底的土粒流失;
(3)減少板樁和支撐的壓力,減少隧道內(nèi)的空氣壓力;
(4)改善基坑和填土的砂土特性;
(5)防止基底的隆起和破壞。
一個(gè)場(chǎng)地的地質(zhì)條件和土質(zhì)條件,將決定降水或排水的形式。
在選擇和設(shè)計(jì)基坑降水前,必須由甲方提供工程地質(zhì)勘察資料,建筑物平面圖和立面圖,建筑物場(chǎng)地附近房屋平面圖等,對(duì)于重大工程,設(shè)計(jì)人員除掌握相應(yīng)資料外,必須在設(shè)計(jì)前到工程現(xiàn)場(chǎng)親自了解,最好能目測(cè)各土層的土樣,對(duì)將來(lái)降水工程的布置及其與鄰近建筑物的影響。
降低地下水位的常用方法可分為明溝降水和井點(diǎn)降水兩類。明溝降水由于其制約條件較多,尚不能得到廣泛的應(yīng)用,而井點(diǎn)降水的適用條件較廣,并經(jīng)過(guò)二十多年來(lái)的應(yīng)用、發(fā)展和改進(jìn),已形成了多種井點(diǎn)降水的方法。目前常用的井點(diǎn)降水方法有:輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井點(diǎn),輻射井點(diǎn)等。這些有效的降水方法現(xiàn)已被廣泛用于各種降水工程中,但由于降低地下水位以后,可能帶來(lái)一些不良影響,如地面沉降,鄰近已有建筑物或構(gòu)筑物的安全穩(wěn)定及殘留滯水的處理等。
明溝降水是在基坑內(nèi)設(shè)置排水明溝或滲渠和集水井,使進(jìn)入基坑內(nèi)的地下水沿排水溝渠流入井中,然后用水泵將水抽出基坑外的降水方法。明溝降水一般適用于土層較密實(shí),坑壁較穩(wěn)定,基坑較淺,降水深度不大,坑底不會(huì)產(chǎn)生流砂和管涌等的降水工程。
在地下水位以下施工基坑工程時(shí),通常采用井點(diǎn)(垂直和水平井點(diǎn))降水法來(lái)降低地下水位。垂直井點(diǎn)常沿基坑四周布設(shè),水平井點(diǎn)則可穿越基坑四周和底部,井點(diǎn)深度大于要求的降水深度,通過(guò)井點(diǎn)抽水或引滲來(lái)降低地下水位,實(shí)現(xiàn)基坑外的暗降,保證基坑工程的施工。經(jīng)井點(diǎn)降水后,能有效地截住地下滲流,降低地下水位,克服基坑的流砂和管涌現(xiàn)象,防止邊坡和基坑底面的破壞;減少側(cè)土壓力,增加挖掘邊坡的穩(wěn)定性,有利于邊坡的支護(hù)和施工;防止基底隆起和破壞,加速地基土的固結(jié)作用;有利于提高工程質(zhì)量,加快施工進(jìn)度及保證施工安全。
在城市中由于深基坑降水,總會(huì)引起地面產(chǎn)生一定的沉降,影響鄰近建筑物和管線。最好的辦法是采用止水帷幕,將坑外地下水位保持原狀,僅在坑內(nèi)降水。目前,采用鉆孔壓漿成樁法、地下連續(xù)墻、板樁、深層攪拌樁墻等止水結(jié)構(gòu)形式,效果均較好。其入土深度,取決于土層的透水性,要防止出現(xiàn)管涌、流砂等問(wèn)題。
這幅圖片來(lái)自青島版五四學(xué)制小學(xué)科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)《認(rèn)識(shí)水》一課,圖片信息顯示了“地球上水的分布情況”。如何利用這一關(guān)鍵載體和資源來(lái)提升學(xué)生的素養(yǎng),我進(jìn)行了如下嘗試。
首先,引導(dǎo)學(xué)生觀察“地球上水的總量”這部分內(nèi)容。為增強(qiáng)學(xué)生感知,我將圖片中餅狀圖轉(zhuǎn)變?yōu)橹鶢顖D。與占比97%“海洋和咸水湖中的水”高高的長(zhǎng)方形相比,3%的淡水僅僅是一條線段。
然后,引導(dǎo)學(xué)生分析“地球上的淡水總量”圖中信息。從圖中知道“冰”占76%,在學(xué)生知曉這一信息后,我啟發(fā)他們思考,“這些冰我們能夠直接用來(lái)澆灌莊稼或是作為生活用水嗎?”同學(xué)們都表示“不能”。于是,我將表示“地球上的淡水總量”那條線段劃去3/4。面對(duì)剩下的那一小段,我說(shuō):“現(xiàn)在,只剩下這一點(diǎn)淡水了。接下來(lái),我們就來(lái)看看這些水能否被直接利用?”
接著,引導(dǎo)學(xué)生分析“淺層地下水”和“深層地下水”。“淺層地下水”在剩余淡水中所占比例最大,為12%,就是說(shuō),線段1/4的一半為“淺層地下水”。 “深層地下水”占比11%,幾乎占了線段1/4的另一半。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思考得知,利用這兩類地下水要開(kāi)鑿水井、修建水庫(kù)和池塘。
最后,引導(dǎo)學(xué)生分析余下1%的淡水資源。這時(shí),黑板上僅僅留下一個(gè)小小的點(diǎn)了。從圖中信息可以知道,這1%的淡水資源又分三部分:一是“大氣中的水0.037%”,二是“河流、淡水湖泊0.34%”,三是“其他淡水0.623%”。通過(guò)進(jìn)一步分析,可以知道,“大氣中的水”和“其他淡水”無(wú)法直接利用。就是說(shuō),現(xiàn)在剩下的只有占這點(diǎn)1/3大小“河流、淡水湖泊”中的水了。
“可是,河流、淡水湖泊中的水能夠直接利用嗎?”我問(wèn),同學(xué)們都抬起了頭,若有所思?!安荒?。咱們的生活用水主要是河流、淡水湖泊里的水經(jīng)過(guò)自來(lái)水廠加工后,再輸送到千家萬(wàn)戶的?!薄艾F(xiàn)在河流、淡水湖泊等水體污染特別嚴(yán)重,這些水不僅無(wú)法直接用作生活用水,甚至不能直接用來(lái)澆灌莊稼。因此,我們不僅要節(jié)約用水,還要保護(hù)好這些淡水資源,保護(hù)好我們賴以生存的環(huán)境,愛(ài)護(hù)地球這個(gè)我們?nèi)祟惞餐募覉@。”我接著說(shuō)。
考慮到學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)水平,為掃除讀圖障礙,我注意引導(dǎo)他們弄清楚“淺層地下水”“深層地下水” 兩個(gè)概念。當(dāng)我將問(wèn)題拋給大家時(shí),馬上有人顧名思義理解為二者是根據(jù)水源深淺予以區(qū)分的,在肯定這一思考之后,我做了詳細(xì)說(shuō)明。受到我的啟發(fā),在分析“其他淡水”時(shí),有學(xué)生提出問(wèn)題“‘其他淡水’指的是什么?”一番思考、討論之后,大家一致認(rèn)為,“其他淡水” 一般是指動(dòng)植物體內(nèi)的水。
案例解析
中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)將“科學(xué)精神”作為促進(jìn)人全面發(fā)展不可或缺的文化基礎(chǔ)。2017年2月,教育部印發(fā)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》,要求小學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)科學(xué)課,并且強(qiáng)調(diào),小學(xué)科學(xué)課程是一門(mén)基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性課程。這意味著早期的科學(xué)教育對(duì)個(gè)人科學(xué)素養(yǎng)的形成具有十分重要的作用,對(duì)于后續(xù)學(xué)習(xí)、終身發(fā)展和人生幸福產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。本案例教學(xué)活動(dòng)在學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展中突出了三方面內(nèi)容。
首先,將教學(xué)活動(dòng)目標(biāo)定位于解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。立足點(diǎn)落在讀懂圖片信息上,為讓學(xué)生讀懂圖片,我將餅狀圖轉(zhuǎn)換為柱狀圖,并逐一引導(dǎo)他們分析地球上淡水資源分布情況。由“地球上水的總量”到“地球上淡水的總量”再到“可以利用的淡水總量”觀察分析的結(jié)果,轉(zhuǎn)換為視覺(jué)上由“面”到“線”再到“點(diǎn)”的縮減。這種變換方式,既有助于學(xué)生對(duì)該內(nèi)容的理解,又啟發(fā)他們從個(gè)體角度運(yùn)用不同的方式來(lái)加工、分析、理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。從引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析、了解圖片中水資源信息這一探究活動(dòng)來(lái)看,在幫助學(xué)生全面獲取各類水資源相關(guān)信息的同時(shí),培養(yǎng)了學(xué)生的讀圖能力、分析問(wèn)題能力和思維能力。
其次,不失時(shí)機(jī)地培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神。在引導(dǎo)學(xué)生讀圖過(guò)程中,我不斷追問(wèn)“這些水能夠直接被我們利用嗎”,從而將圖片的觀察和分析與學(xué)生個(gè)人的生活、科學(xué)知識(shí)的積累和科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成有機(jī)融合在一起。同時(shí),教學(xué)活動(dòng)著眼于學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。為引導(dǎo)學(xué)生弄清楚“淺層地下水”“深層地下水”兩個(gè)概念,我追問(wèn):“‘淺層地下水’和‘深層地下水’的區(qū)別在哪里?”正是這樣的引導(dǎo)給了學(xué)生啟發(fā),他們開(kāi)始自覺(jué)探究“其他淡水”的含義。這樣的思考活動(dòng),有助于學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、勇于探究的質(zhì)疑精神以及善于思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣和一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。
最后,注重學(xué)科教學(xué)過(guò)程中的德育滲透,引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)、社會(huì)和環(huán)境之間的關(guān)系。由淡水資源匱乏以及自然水域遭受污染的事實(shí),來(lái)激發(fā)學(xué)生節(jié)約用水保護(hù)環(huán)境的意識(shí),認(rèn)同公民責(zé)任,樹(shù)立公民意識(shí)。將餅狀圖變換為柱狀圖逐次分析的結(jié)果是,人類能夠利用的淡水資源僅僅為一個(gè)“點(diǎn)”的1/3。即便如此,由于遭受污染而日益短缺,因此,節(jié)約用水,保護(hù)環(huán)境也就成為每一個(gè)人的責(zé)任和義務(wù)。那一刻,實(shí)驗(yàn)室里靜悄悄的,同學(xué)們的神情極為專注。教學(xué)既立足于學(xué)科內(nèi)容,又超越了學(xué)科學(xué)習(xí)范疇,轉(zhuǎn)向了學(xué)生全面成長(zhǎng)的廣闊視野。
小學(xué)科學(xué)課程要求培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、質(zhì)疑、解決現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題的能力,實(shí)現(xiàn)學(xué)科學(xué)習(xí)與立德樹(shù)人的融合貫通。為此,教師應(yīng)從學(xué)生的角度設(shè)計(jì)并展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)。課前要通過(guò)先前積累的經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)學(xué)生的了解,通過(guò)對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)的研讀和領(lǐng)悟,通過(guò)對(duì)教材的分析,來(lái)確定教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)重難點(diǎn),進(jìn)而設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。課堂上,一方面要密切關(guān)注學(xué)生的思維活動(dòng)狀態(tài)以及他們?cè)趯W(xué)習(xí)活動(dòng)中的情感體驗(yàn),同時(shí)借助于教師自身的專業(yè)素養(yǎng)、人格魅力和文化修養(yǎng),及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,變換教學(xué)方式,調(diào)控教學(xué)進(jìn)程,使教學(xué)活動(dòng)能夠滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。另一方面,這種積極的思維活動(dòng)狀態(tài),又容易讓學(xué)生對(duì)學(xué)科學(xué)習(xí)、學(xué)科內(nèi)容以及學(xué)科教師產(chǎn)生積極的情感。這既能夠加深學(xué)生對(duì)學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容的感知與理解,也能夠讓學(xué)生形成積極的情感、態(tài)度和價(jià)值觀。
好的學(xué)科教學(xué)猶如“跳高”,學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)僅僅是一個(gè)“跳板”,學(xué)科教學(xué)既不能離開(kāi)這個(gè)“跳板”,又要促成學(xué)生最終的“凌空一躍”。
關(guān)鍵詞:夏熱冬暖地區(qū);空心砌塊;地源熱泵;原則
1 地源熱泵技術(shù)
對(duì)熱泵的狹義定義就是指“那些能夠通過(guò)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器與冷凝器功能轉(zhuǎn)換的制冷設(shè)備”。但是,根據(jù)對(duì)具體的工程實(shí)踐以及多個(gè)施工項(xiàng)目的工作積累,筆者認(rèn)為“地源熱泵”的概念要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該限制。根據(jù)地源熱泵的工作原理可以將地源熱泵分為這樣兩類:其一,將傳統(tǒng)的熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的冷凝器向地下延伸,與大地進(jìn)行人熱交換,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熱交換介質(zhì)的相變目的。當(dāng)前廣泛使用的一種地?zé)嵩礋岜镁褪沁@種類型的熱泵。其二,就是通過(guò)液態(tài)熱交換介質(zhì)的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)了土壤熱源和室內(nèi)空氣的熱量交換。
上述兩種熱泵系統(tǒng)都是依靠土壤和地下水的熱穩(wěn)定性來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的。由于一定深度范圍當(dāng)中土壤的溫度在季節(jié)變化的過(guò)程中變動(dòng)的幅度并不大,相對(duì)空氣而言將十分的小,且夏季溫度低于大氣,冬季又高于大氣,基本與當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁乇3忠恢隆?/p>
總的來(lái)講,地源熱泵系統(tǒng)是一種將傳統(tǒng)熱泵冷凝器以及蒸發(fā)器延伸到地下,且能夠和淺層巖土以及地下水進(jìn)行熱交換;或者說(shuō)是一種通過(guò)導(dǎo)熱介質(zhì)在一個(gè)封閉的循環(huán)路徑當(dāng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)地表層以及建筑物內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行熱交換的一種建筑節(jié)能技術(shù)與措施。
1.1 第一類地源熱泵系統(tǒng)
該類型的地源熱泵主要包括地下水熱泵以及地埋熱泵兩種基本的類型。兩種熱泵都是采用了將傳統(tǒng)熱泵系統(tǒng)中的冷凝器(蒸發(fā)器)向地下延伸的方式實(shí)現(xiàn)熱量的交換。
其中,地下水熱泵屬于一種開(kāi)放式的熱泵系統(tǒng),它將地下水中的熱量進(jìn)行交換。這種熱泵需要開(kāi)設(shè)80~600m深的地下深井,將處于地下水層的水開(kāi)采出來(lái)。在夏季可以作為冷凝器當(dāng)中熱量交換用到的冷卻水源,而在冬季則可以作為蒸發(fā)器中的熱水源。在利用的過(guò)程中,為了能夠有效的防止地面出現(xiàn)沉降,機(jī)組在抽取地下水時(shí)還應(yīng)該向該地下水層中回灌同樣量的水。從這個(gè)條件來(lái)看,使用該套系統(tǒng)設(shè)備的建筑物所處的環(huán)境應(yīng)該有對(duì)應(yīng)的水文要求。
由于在實(shí)際的操作過(guò)程中,由于回灌水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)要小于抽水量,該系統(tǒng)在使用過(guò)程中容易造成水資源的浪費(fèi)。而且設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中由于需要抽取地下水,這就不可避免的對(duì)受到鐵銹、管網(wǎng)污垢等污染,再次回灌到地下水層之后容易對(duì)地下水造成污染。
而地埋管熱泵屬于一種封閉式的熱泵系統(tǒng),它通過(guò)在土壤中設(shè)立水平或者是豎直方向的管道實(shí)現(xiàn)和土壤進(jìn)行熱交換。首先在土壤的井孔當(dāng)中埋設(shè)PE管,之后將PE管和熱泵機(jī)房進(jìn)行連接,然后將水注入到PE管中進(jìn)行封閉式的閉路循環(huán),通過(guò)PE管來(lái)與地層中的巖土進(jìn)行熱量交換。因?yàn)檫@種地埋管熱泵能夠達(dá)到與地下水熱泵相同的熱交換效果,而且基本不會(huì)對(duì)地下水資源造成危害,因此國(guó)際地源熱泵協(xié)會(huì)極力推廣該種熱泵系統(tǒng)。
1.2 第二類地源熱泵系統(tǒng)
該類型的地源熱泵和第一類地源熱泵系統(tǒng)不同,其實(shí)際上已經(jīng)不包含有傳統(tǒng)意義之上的“熱泵”含義,而僅僅只是指一個(gè)相對(duì)單純的封閉式的熱介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)。將熱交換器埋設(shè)在地下,然后在其中加入液態(tài)的導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行熱量循環(huán),在冬季將土壤中的熱量輸入到室內(nèi)進(jìn)行采暖,這時(shí)的土壤是作為整個(gè)系統(tǒng)中的“熱源”。;在夏季則將室內(nèi)的熱量向土壤中轉(zhuǎn)移,這時(shí)的土壤是作為整個(gè)系統(tǒng)的“冷源”而存在的。在建成之后只需要給水泵提供對(duì)應(yīng)的電力支持就可以,實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能。與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比,其節(jié)能量可以達(dá)到近50%,而且在運(yùn)行的過(guò)程中所帶來(lái)的噪聲也極其小,維護(hù)程序和維護(hù)費(fèi)用等也很低。同時(shí)這種系統(tǒng)不存在室外機(jī)組,因此對(duì)建筑的整體觀感不會(huì)造成負(fù)面影響,尤其適宜對(duì)歷史保護(hù)建筑的改造工程。
但是,這種系統(tǒng)也存在一定的局限性,那就是需要預(yù)選埋設(shè)大量的地?zé)針?。因此這種系統(tǒng)主要應(yīng)用于那些擁有一定的庭院面積的中小型建筑,而對(duì)于那些建筑密度大或則是容積率很高的建筑而言,這種系統(tǒng)并不合適。同時(shí),該系統(tǒng)的除濕問(wèn)題也需要進(jìn)一步的改進(jìn)。
2 地源熱泵技術(shù)在夏熱冬熱地區(qū)節(jié)能適度中的應(yīng)用
2.1 地源熱泵技術(shù)在該類型地區(qū)的使用具有的優(yōu)勢(shì)
主要包括:其一,該類型的地源熱泵系統(tǒng)可以充分的利用地表存在的熱源,與傳統(tǒng)的空氣熱源熱泵空調(diào)系統(tǒng)相比,這種熱泵系統(tǒng)具有更加明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì),在夏熱冬暖地區(qū)的應(yīng)用尤為明顯;其二,由于冬冷夏熱地區(qū)的土質(zhì)一般屬于淤泥性質(zhì)的土壤,其蓄熱量要比砂質(zhì)土壤明顯增大,而且該中土質(zhì)的熱傳導(dǎo)性很好,在該類地區(qū)使用第一類地源熱泵當(dāng)中的地埋管式系統(tǒng)或者是第二類地源熱泵將具有很高的熱效率;其三,夏熱冬暖地區(qū)的地下水資源相對(duì)較為豐富,而且有利于第一類地緣熱泵系統(tǒng)中地下水熱泵系統(tǒng)的使用;其四,這種地源熱泵系統(tǒng)雖然在初始投資方面比傳統(tǒng)的空氣熱源泵的投資大,但是其節(jié)能效果尤為明顯,能夠在建成之后通過(guò)使用費(fèi)用的降低來(lái)實(shí)現(xiàn)使用效益的提高。尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)以及能源供應(yīng)緊張的地區(qū),采用這種技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
2.2 地源熱泵技術(shù)在該類型地區(qū)的使用具有的問(wèn)題和不足
在夏熱冬暖地區(qū)使用地源熱泵系統(tǒng)所存在的問(wèn)題和不足主要包括這樣幾個(gè)方面:其一,在該地區(qū),夏季的特點(diǎn)是“高溫高濕”,假若采用第二類地源熱泵系統(tǒng),將可能導(dǎo)致建筑物內(nèi)的溫度雖然得到了控制,但是濕度卻依然,使得其中的人感覺(jué)到不舒服;其二,處于深層的地下水資源是一種非常寶貴的資源,其自我潔凈的周期是非常長(zhǎng)的,一旦被污染將難以得到有效的恢復(fù)與治理;其三,處于30~300m之間的地下恒溫地層中間的地層并不是那種取之不盡,能夠不斷再生的低溫地?zé)豳Y源。因?yàn)榈貧さ膶?dǎo)熱系數(shù)一般很小,而且熱容量相當(dāng)?shù)拇?,要想使得太?yáng)光照射的能量或者是地幔中的熱量能夠通過(guò)熱傳遞的方式逐步的傳遞到該層面,其所需要的時(shí)間將是幾十年,甚至是上百年。若在開(kāi)采和使用的過(guò)程中對(duì)之不加節(jié)制,只是單純的連續(xù)向該恒溫帶輸送熱量,而不去考慮進(jìn)行熱量平衡,這將導(dǎo)致該地區(qū)地層的溫度上升,地源熱泵系統(tǒng)的工作效率也將逐步下降。
3 混凝土小型空心砌塊在墻體保溫中的應(yīng)用
隨著小型空心砌塊在建筑墻體中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其在建筑物節(jié)能中的應(yīng)用地位得到了逐步的認(rèn)同。當(dāng)前,在夏熱冬暖地區(qū)所采用的外墻保溫材料主要包括:EPS外墻外保溫、XIS外墻外保溫?zé)崃抗?yīng)系統(tǒng)、EPS與混凝土結(jié)合的外墻整體澆筑系統(tǒng)以及膠粉聚苯顆粒等外墻敷設(shè)保溫系統(tǒng)。
小型空心砌塊在使用過(guò)程中由于具有施工簡(jiǎn)單,施工成本相對(duì)較低、節(jié)能效果明顯以及不占用使用空間等方面的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),可以結(jié)合其他的保溫措施進(jìn)行保溫、節(jié)能。例如,采用小型空心砌塊的同時(shí)還采用粘結(jié)EPS板,形成一個(gè)綜合的外墻保溫系統(tǒng)。該種保溫系統(tǒng)集防水、保溫以及裝飾等多種功能于一體,尤其適合夏冷冬暖地區(qū)的住宅建筑對(duì)外墻節(jié)能方面的要求,具有較為廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]鄭鴻.夏熱冬暖地區(qū)混凝土小型空心砌塊墻體保溫與節(jié)能分析[D].浙江大學(xué).2006
關(guān)鍵詞:泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁泥漿比重清孔 導(dǎo)管 替代優(yōu)勢(shì) 混凝土坍落度
中圖分類號(hào): O213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn),建筑業(yè)蓬勃發(fā)展,泥漿護(hù)壁灌注樁以其施工噪音低、樁長(zhǎng)和直徑變化自如、單樁承載力大、剛度大、變形小、可方便水下施工等突出優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各種特殊、復(fù)雜地質(zhì)條件下的高層建筑、公用建筑、鐵路、橋梁的基礎(chǔ)工程。
泥漿護(hù)壁灌注樁工藝復(fù)雜,作業(yè)環(huán)節(jié)多,施工程序性強(qiáng),水下施工屬地下隱蔽工程,施工質(zhì)量難以直觀控制。施工過(guò)程中任何細(xì)小環(huán)節(jié)上的疏忽大意都可能造成工程的失敗。因此泥漿護(hù)壁灌注樁施工必須嚴(yán)格程序化管理,從狠抓施工環(huán)節(jié)質(zhì)量入手,強(qiáng)化施工過(guò)程動(dòng)態(tài)控制。
現(xiàn)結(jié)合多年來(lái)在泥漿護(hù)壁灌注樁方面的施工經(jīng)驗(yàn)和對(duì)建筑樁基技術(shù)規(guī)程的理解,對(duì)泥漿護(hù)壁灌注樁質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和要點(diǎn)進(jìn)行深入探討,以期透過(guò)對(duì)規(guī)范的學(xué)習(xí),不但要熟悉規(guī)范的規(guī)定,更重要的是理解其規(guī)定的深刻含義,只有這樣在實(shí)際工作中,我們才能做到有的放矢,有效控制。
泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁成孔環(huán)節(jié)質(zhì)量控制
1、成孔機(jī)械的選擇:首先要根據(jù)地質(zhì)條件選擇合適的成孔機(jī)械,例如在淤泥和淤泥質(zhì)土層、在地下水量大的土層的情況下,使用沖擊鉆成孔會(huì)使樁端承載力和樁身摩阻力大幅度降低,不宜采用;再如潛水電鉆成孔,適用于地下水較高的軟硬土層,但不得用于漂石。
2、對(duì)泥漿技術(shù)指標(biāo)的要求:
[規(guī)范要求施工中應(yīng)經(jīng)常測(cè)定泥漿比重,并定期測(cè)定泥漿粘度、含砂率和膠體率,泥漿的控制指標(biāo):粘度18-22S、含砂率不大于4%-8%、膠體率不小于90%。]
在泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工中,泥漿主要有兩方面作用:一方面是護(hù)壁作用;另一方面是排渣作用。對(duì)于泥漿的排渣作用,殘?jiān)谋戎卦酱?,就要求泥漿的比重和粘度越大,一般來(lái)講在粘土和亞粘土中成孔時(shí),泥漿的比重應(yīng)控制在1.1-1.2之間;在風(fēng)化巖中成孔時(shí),泥漿的比重應(yīng)控制在1.2-1.4之間。對(duì)于泥漿的護(hù)壁作用,在砂層、砂卵石層、軟弱土層以及塌孔回填的情況下,泥漿比重應(yīng)相應(yīng)提高到1.3-1.5之間,以加強(qiáng)對(duì)孔壁的支護(hù)作用。
3、成孔過(guò)程中針對(duì)特殊地質(zhì)情況的處理措施:①在地下水位較高的情況下,一旦發(fā)生孔內(nèi)泥漿面低于護(hù)筒下端或地下水位的情況,在地下水的作用下,樁孔內(nèi)外就會(huì)形成水壓差,從而造成突涌和流砂現(xiàn)象,特別是淤泥和砂石土層,很容易造成塌孔事故。因此規(guī)范中明確規(guī)定 :[施工期間樁孔內(nèi)泥漿面應(yīng)高出地下水位1.0m以上,在受地下水位漲落影響時(shí),孔內(nèi)泥漿面應(yīng)高出地下水位1.5m以上]。②在砂層、砂卵石層、淤泥層等地質(zhì)條件較差的土層,當(dāng)使用沖擊鉆成孔時(shí),須采用向樁孔內(nèi)投放粘土塊或粘土夾小石片,通過(guò)沖擊錘側(cè)向擠入孔壁,以加強(qiáng)孔壁的穩(wěn)定性。
4、樁孔垂直度的控制:在灌注樁成孔過(guò)程中,常會(huì)遇到孤石、土質(zhì)軟硬變層和其他容易引向傾斜面的情況,因此在[鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)每隔1-2m檢查一次樁孔的垂直度],常用的方法是通過(guò)線墜或?qū)驐U,目測(cè)鉆桿或沖擊錘鋼絲繩的垂直度,如發(fā)現(xiàn)偏移應(yīng)立即停機(jī),通常處理樁孔偏移的方法是向孔內(nèi)拋入20-30cm石塊找平,然后先低錘快擊成平臺(tái)后再轉(zhuǎn)入正常施工。
5、對(duì)嵌巖樁入巖條件的判斷:對(duì)以樁尖端承力為主的嵌巖樁,根據(jù)設(shè)計(jì)有入強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化和微風(fēng)化巖石之分,施工中準(zhǔn)確判斷入巖界面是確保樁基承載力的關(guān)鍵。對(duì)于中、小直徑嵌巖樁,通常參照以下方面進(jìn)行判斷:第一樁長(zhǎng)必須滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的有效樁長(zhǎng);第二巖石界面標(biāo)高不得高于地勘報(bào)告就近探孔巖石界面高度,一般取樁四鄰探孔巖石界面最低標(biāo)高;第三界面處所取巖樣符合設(shè)計(jì)要求,此外通過(guò)鉆頭進(jìn)尺的明顯變化也可作為參考,間接判斷是否達(dá)到巖石界面。對(duì)大承載力、大口徑嵌巖樁,為確保準(zhǔn)確入巖,通常使用地勘鉆機(jī)鉆取巖芯的方法確定巖石界面。
(二)對(duì)泥漿護(hù)壁灌注樁清孔的質(zhì)量控制:當(dāng)泥漿護(hù)壁灌注樁達(dá)到終孔條件后,要及時(shí)通過(guò)泥漿循環(huán)等工藝進(jìn)行排渣清孔,使樁底沉渣厚度達(dá)到規(guī)范要求,在清孔結(jié)束時(shí),要盡量調(diào)稀泥漿比重,為水下灌注混凝土創(chuàng)造條件。一般黏土土層,清孔結(jié)束時(shí)泥漿比重應(yīng)控制在1.1左右,當(dāng)土質(zhì)較差時(shí),為防止塌孔泥漿比重可放寬至1.15-1.25。第一次清孔完成后,要進(jìn)行鋼筋籠吊裝等作業(yè),過(guò)程中泥漿中的殘?jiān)鼤?huì)再次沉積樁底,同時(shí)過(guò)程中鋼筋籠擾動(dòng)泥漿、碰撞孔壁可能會(huì)造成孔壁局部坍塌,因此規(guī)范規(guī)定:[泥漿護(hù)壁灌注樁在灌注混凝土前必須二次清孔]。
(三)對(duì)水下灌注混凝土的質(zhì)量控制:
1、對(duì)混凝土的質(zhì)量要求:規(guī)范要求:[水下混凝土坍落度宜為180-220mm,水泥用量不少于360/,砂率40%-45%]。水下混凝土必須要有良好的和易性,其中流動(dòng)性和粘聚性兩指標(biāo)尤為重要?;炷亮鲃?dòng)性越大,混凝土在導(dǎo)管中的沖擊力就越大,混凝土自導(dǎo)管底部頂升泥漿的效果就越好 ;粘聚性的作用是確?;炷猎诠嘧⑦^(guò)程中不發(fā)生離析、不與泥漿混合的關(guān)鍵。坍落度是代表流動(dòng)性的指標(biāo),水泥最小用量和砂率要求是粘聚性的保障,兩者對(duì)立統(tǒng)一,既要確保流動(dòng)性又要有良好的粘聚性。施工中必須嚴(yán)格控制混凝土的質(zhì)量,坍落度不達(dá)標(biāo)、粘聚性不良的混凝土堅(jiān)決不允許澆灌,這是保證樁基質(zhì)量必須達(dá)到的的最基本條件。
2、對(duì)導(dǎo)管的技術(shù)要求:導(dǎo)管在水下混凝土澆注中起著隔離泥漿和輸送混凝土的作用。規(guī)范規(guī)定:[導(dǎo)管接頭宜用法蘭或雙螺紋方扣快速接頭,使用前應(yīng)試拼裝、試壓,試水壓力為0.6-1.0mpa]。灌注樁施工要求導(dǎo)管接頭必須有良好的水密、承壓和抗拉性能。導(dǎo)管底部在整個(gè)混凝土灌注過(guò)程中要始終埋入混凝土中,確?;炷梁湍酀{始終相互隔離。在混凝土澆灌過(guò)程中要始終關(guān)注導(dǎo)管的密封情況,要傾聽(tīng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土下落聲音,要觀察上拔拆卸的導(dǎo)管內(nèi)壁是否掛有泥漿,如有異常必須果斷處理,防止發(fā)生由于導(dǎo)管接頭密封不嚴(yán)造成泥漿滲入導(dǎo)管,與管內(nèi)混凝土混合而發(fā)生的斷樁和夾渣的情況。
只有知識(shí)才是力量,只有知識(shí)能使我們誠(chéng)實(shí)地愛(ài)人,尊重人的勞動(dòng),由衷地贊賞無(wú)間斷的偉大勞動(dòng)的美好成果;只有知識(shí)才能使我們成為具有堅(jiān)強(qiáng)精神的、誠(chéng)實(shí)的、有理性的人;下面小編給大家分享一些高中地理關(guān)于水的知識(shí)點(diǎn),希望能夠幫助大家,歡迎閱讀!
高中地理關(guān)于水的知識(shí)1第1課時(shí) 自然界的水體和河流專題
一、相互聯(lián)系的水體
(一)水的存在形式及分布
1.氣態(tài)水:數(shù)量最少,分布最廣。
2.固態(tài)水:分布高緯、高山和特殊條件存在。
3.液態(tài)水:數(shù)量最多,分布次之。
(二)地球上的水體:海洋水、陸地水、大汽水,其中海洋水最主要,占全球的水量的96.53%。
(三)陸地上的水體:河流水、湖泊水、沼澤水、土壤水、地下水、冰川水、生物水。冰川水為主體。
(四)人類利用的主要淡水資源:河流水、淡水湖泊水、淺層地下水。
二、陸地水體的相互關(guān)系(其它水體與河流的關(guān)系)
(一)冰川水補(bǔ)給是單向的,冰川水可以補(bǔ)給任何水體,但是其他水體不能直接補(bǔ)給冰川
(二)其他水體可以相互補(bǔ)給
(三)河流和湖泊水、地下水的補(bǔ)給關(guān)系
1.河流水與湖泊水之間相互補(bǔ)給關(guān)系
2.湖泊水與地下水的補(bǔ)給關(guān)系
(四).冰川——是地球上淡水的主體約占地球淡水總儲(chǔ)量的2/3,人類利用的還不多。
1.大陸冰川分布:兩極地區(qū)(南極和格陵蘭島)
2.山岳冰川分布:高大山脈的山頂
(五)地下水
1.地下水的來(lái)源:大氣降水、河湖水補(bǔ)給、凝結(jié)水
2.地下水的類型:潛水和承壓水的區(qū)別
(3)地下水利用中的問(wèn)題
①干旱或半干旱地區(qū),大水漫灌,地下潛水水位上升造成土壤鹽漬化;
②過(guò)量開(kāi)采地下水,形成地下漏斗,并引起地面下沉,沿海海水入侵,地下水水質(zhì)變壞;
③污染造成地下水水質(zhì)變壞。
(4)保護(hù)措施
①保護(hù)補(bǔ)給區(qū)的自然環(huán)境,防止水污染;
②適量開(kāi)采,防止過(guò)度,避免形成漏斗區(qū);
③及時(shí)人工回灌,填補(bǔ)地下漏斗區(qū);
④有灌有排,科學(xué)灌溉。
三.河流
(一)河流水的主要補(bǔ)給類型:大氣降水、高山冰川融水、季節(jié)性的積雪融水、湖泊水、地下水
(二)河流流量影響因素
1.氣候:根據(jù)氣候類型判讀流經(jīng)地區(qū)降水量與蒸發(fā)量關(guān)系,是地形的迎風(fēng)坡還是背風(fēng)坡;
2.內(nèi)流河主要看降雪量和溫度決定下的冰雪融化量;
3.流域(集水)面積大小,面積越大,流量越大;
4.根據(jù)水系是否龐大,判讀支流的多少,支流多匯集水量大;
(三)河流徑流的變化變化特點(diǎn):
1.雨水補(bǔ)給型:河流徑流隨降水量的變化而變化,降水量的季節(jié)和年際變化大,徑流量的季節(jié)和年際變化也較大,水旱災(zāi)害也比較頻繁;
2.積雪冰川融水補(bǔ)給型:河流徑流隨氣溫變化而變化,流量的季節(jié)變化大,夏季流量大,冬季流量小,甚至斷流,但流量的年際變化小
3.湖泊水地下水補(bǔ)給型:徑流量穩(wěn)定而可靠,且與河流互補(bǔ),即湖泊對(duì)河水流量有調(diào)蓄作用。
(四)典型地區(qū)河流流量過(guò)程曲線的分析
1.東部季風(fēng)區(qū):南方河流流量大,汛期長(zhǎng);北方河流流量小,汛期短;
2.西北內(nèi)陸地區(qū):降水稀少,蒸發(fā)和下滲強(qiáng),流量小;汛期在氣溫最高的7、8月份,冬季流量小或出現(xiàn)斷流;流量還有日變化;
3.東北地區(qū):4、5月份形成第一次汛期(春汛);
7、8月份東南季風(fēng)帶來(lái)降雨,河流又出現(xiàn)第二次汛期(夏汛);冬季氣溫低,河流封凍,小河流會(huì)斷流。
4.西南喀斯特地區(qū):溶洞、暗河等發(fā)育,河流與地下水關(guān)系密切,補(bǔ)給量穩(wěn)定可靠,徑流量一般變化比較小。
5.長(zhǎng)江中下游地區(qū):6月受江淮準(zhǔn)靜止鋒帶來(lái)的梅雨影響形成汛期,7、8月受副高帶來(lái)的伏旱影響形成枯水期,9、10月鋒面雨帶南移又會(huì)有一次小汛期;
6.華北地區(qū):降水集中在7、8月,故汛期為7、8月或稍晚一些時(shí)間;
由于冬、春降水少,枯水期出現(xiàn)在12、1、2月份(春旱)。
7.季風(fēng)氣候和草原氣候的降水屬夏雨型,汛期在夏季;地中海氣候的降水屬冬雨型,汛期在冬季;
(五)斷流的原因:
1.在溫帶干旱地區(qū):以冰川補(bǔ)給的河流,在冬季由于氣溫低冰雪未融化而斷流;
2.半干旱半濕潤(rùn)地區(qū):①自然:降水少、干旱、蒸發(fā)大、滲漏嚴(yán)重;
3.人為:河流中上游工農(nóng)業(yè)生活大量用水而斷流;
(六)河流含沙量多少:
①降水強(qiáng)度:暴雨頻率;
②植被:覆蓋率高低,主要受人類活動(dòng)影響較大;
③土壤:疏松程度,一般黃土高原含沙量大;
④地形:坡度越大,含沙量越大。
(七)河流凌汛(初春秋末)生成條件:
1.成因:
①最冷月氣溫在0℃以下,有結(jié)冰期(溫帶季風(fēng)氣候和溫帶大陸性氣候,極地氣候)
②較低緯度流向較高緯度。
2.對(duì)策:一是汛情通報(bào),做好預(yù)防工作;
二是炸掉堵塞的冰壩。
(八)分析河流水能豐富的原因
①河流的落差(階梯過(guò)渡地帶,山地),一般落差越大,水流越急,水力資源越豐富。
②河流水量的大小(看降水量的多少、流域面積的大小、蒸發(fā)量的大小),一般水量越大,徑流越穩(wěn)定,水力資源越豐富。
(九)評(píng)價(jià)河流的航運(yùn)價(jià)值:
(1)自然條件:
①地形——平原地形,地勢(shì)平坦,水流平緩,航運(yùn)條件好。
山地為主,地形崎嶇,水流急促,航運(yùn)條件差。
②氣候——降水豐富且均勻,河流流量大,流量季節(jié)變化小, 航運(yùn)條件好。
降水少且變率大,河流流量小,流量季節(jié)變化大, 航運(yùn)條件差。
③水文——河網(wǎng)密布,通航里程長(zhǎng);河道寬闊平直;冰期短;植被覆蓋率高,含沙量小,航道不易淤積,使用時(shí)間長(zhǎng),航運(yùn)條件好,反之較差。
(2)社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件:
④水運(yùn)本身的優(yōu)點(diǎn)(運(yùn)量大,投資省,運(yùn)費(fèi)低反之,就是有航運(yùn)條件再好,流域內(nèi)人口稀少,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)落后,運(yùn)輸?shù)男枨罅啃?,也不具備海運(yùn)價(jià)值,如:亞馬孫河。
⑤流域內(nèi)人口稠密,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),聯(lián)系密集,運(yùn)輸量大,航運(yùn)價(jià)值高。
⑥水運(yùn)與其他交通運(yùn)輸方式聯(lián)系;⑦流域的資源開(kāi)發(fā)、工農(nóng)業(yè)情況(如答“黃金水道”);
(十)河流水系
(1)河流水系特征的描述
①發(fā)源地、注入地、干流長(zhǎng)短、流向自--向--流、流域面積大小、河網(wǎng)形態(tài)、密度
②支流數(shù)量及其形態(tài):支流多少、支流排列形狀(常見(jiàn)的水系形狀有向心狀(塔里木盆地)、放射狀(海南島)、扇形、樹(shù)枝狀、平行狀、格子狀、網(wǎng)狀、對(duì)稱和不對(duì)稱),或主要分布在河流北(南、東、西)岸,湖泊的數(shù)量及分布等
③河道曲直情況、寬窄、深淺、高低(即為河床特征)、落差或峽谷分布
④上中下游的劃分及各段河道特征。
(十一)河流水文特征:
①河流的內(nèi)(外)流區(qū)、河流補(bǔ)給類型(大氣降水、冰川融水、積雪融水、地下水補(bǔ)給)
②年徑流量:大小、季節(jié)變化、年際變化、有無(wú)斷流——以雨水補(bǔ)給的外流河主要由降水決定:降水量的多少、降水季節(jié)變化、流域面積大小;以冰川融水補(bǔ)給的內(nèi)流河由氣溫決定。
③汛期(水位):有無(wú)明顯汛期,一個(gè)還是兩個(gè),汛期在什么季節(jié),水位高低,水位變化的大小——取決于河流補(bǔ)給類型、補(bǔ)給時(shí)間長(zhǎng)短、水利工程、湖泊調(diào)蓄作用
④含沙量:大或小——地面坡度,土壤的疏松程度,植被覆蓋狀況,降水強(qiáng)度(集中程度或暴雨發(fā)生頻率)等
⑤結(jié)冰期:有無(wú)、長(zhǎng)短——取決于溫度冬季是否低于0℃;是否有凌汛(兩條件:有結(jié)冰期和低緯流向高緯)
⑥流速快慢 :上游山區(qū)河段,一般地勢(shì)起伏大、河流落差大、流速快,多水能資源;中下游平原河段,一般地勢(shì)平坦、流速慢,航運(yùn)條件好;
注意:外流河上述①——⑥條均要描述,內(nèi)流河僅描述①②兩條。
(十二)河流流向的判讀方法
常見(jiàn)的的判定方法有如下幾方面:
1、根據(jù)一條等高線的彎曲,判定河流流向
河流在山谷中流動(dòng),河流流經(jīng)處的地勢(shì)比兩側(cè)低。只要知道一條等高線的彎曲狀況,就可以確定河流的流向,即河流流向與等高線的彎曲方向相反。
2、根據(jù)一組等潛水位線,判定河流流向
潛水位線的數(shù)值大小可以反映地勢(shì)的高低,即潛水位線的數(shù)值大表明地勢(shì)較高即河流從等潛水位線高值指向低值。
潛水位線的彎曲可以反映河流與潛水的互補(bǔ)關(guān)系:垂直等潛水位線,由高值指向低值,可判定其互補(bǔ)關(guān)系。
3、根據(jù)湖泊或水庫(kù)上下游的水位變化曲線,判定河流流向
湖泊或水庫(kù)對(duì)河流徑流有調(diào)節(jié)作用,使得湖泊或水庫(kù)下游的河流年經(jīng)流量比較穩(wěn)定,所以水位變化曲線的起伏較小。
4、根據(jù)城市的合理規(guī)劃圖判定河流流向
城市合理規(guī)劃最主要的是處理好工業(yè)區(qū)與住宅區(qū)的區(qū)位,需清潔水源的工廠(如自來(lái)水廠,酒廠,食品廠等)應(yīng)位于居民區(qū)上游地區(qū);產(chǎn)生水污染的工廠(如電鍍廠,化工廠)應(yīng)位于居民區(qū)下游地區(qū);高級(jí)住宅區(qū)往往位于地勢(shì)較高的上游等。
5、根據(jù)河床的深淺判定河流流向
在河岸彎曲處,由于受水流的沖刷,凹岸河床較深,而凸岸往往形成河漫灘,即河床較淺;在河岸平直處,由于受地轉(zhuǎn)偏向力的作用,北半球右岸河床較深,左岸則較淺,南半球正好相反。
高中地理關(guān)于水的知識(shí)2自然界的水循環(huán)
一.水循環(huán)的含義及類型
(一)概念:自然界的水在水圈、大氣圈、巖石圈、生物圈四大圈層中通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。
(二)類型和過(guò)程:
1.海陸間大循環(huán):海洋水蒸發(fā)水汽輸送降水下滲徑流(地表徑流、地下徑流)大海;
2.陸地內(nèi)循環(huán):陸地蒸發(fā)(蒸騰)水汽輸送降水下滲徑流(地表徑流、地下徑流)陸地;
3.海上內(nèi)循環(huán):海洋蒸發(fā)降水。
(三)意義
1.維護(hù)全球水熱的動(dòng)態(tài)平衡,緩解不同緯度水熱收支不平衡的矛盾;
2.使陸地淡資源水不斷更新;
3.聯(lián)系四大圈層和海陸間紐帶,使地表各圈層之間、海陸之間實(shí)現(xiàn)物質(zhì)遷移和能量轉(zhuǎn)換。
(四)人類活動(dòng)影響水循環(huán)
1.人類活動(dòng)改變地表徑流:引河湖水灌溉、修建水庫(kù)、跨流域調(diào)水、填河造陸、圍湖造田
2.影響地下水:人工回灌、抽取地下水
3.影響局部降水:人工降雨
4.影響蒸發(fā):植樹(shù)造林、修建水庫(kù)
5.影響下滲:城市路面硬化、植被破壞。
高中地理關(guān)于水的知識(shí)3大規(guī)模的海水運(yùn)動(dòng)
一、海水的運(yùn)動(dòng)形式及因素
(一)海水的運(yùn)動(dòng)形式
1.波浪:風(fēng)浪和海嘯
2.潮汐:日月引力下海水有周期性的運(yùn)動(dòng),一天兩次,白天為潮、晚上為汐。
3.洋流:洋流又叫海流,是指大洋表層海水常年大規(guī)模沿一定方向進(jìn)行的較為穩(wěn)定的流動(dòng)。
(二)影響洋流的因素:
1.盛行風(fēng):大氣運(yùn)動(dòng)和近近地面風(fēng)帶。
是形成洋流的主要?jiǎng)恿?,洋流分布與盛行風(fēng)風(fēng)帶分布是一致,如圖所示。
2.海陸分布:陸地形狀和地轉(zhuǎn)偏向力,其中地轉(zhuǎn)偏向力影響洋流的運(yùn)動(dòng)方向。
3.海水密度和補(bǔ)償作用:如秘魯寒流。
二、洋流的類型
(一)按性質(zhì)分類(南半球的西風(fēng)漂流是寒流,而北半球的西風(fēng)漂流是暖流)
1.暖流:從水溫高的海區(qū)流向水溫低的海區(qū)的洋流。
2.寒流:從水溫低的海區(qū)流向水溫高的海區(qū)的洋流。
寒暖流的區(qū)別方法:東西向洋流中,中低緯度的是暖流,中高緯度的是寒流;南北向洋流中由較低緯度流向較高緯度的洋流是暖流(索馬里暖流除外,因?yàn)樗窍虬讹L(fēng)作用下的下沉流),由較高緯度流向較低緯度的洋流為寒流(索馬里寒流除外,因?yàn)樗请x岸風(fēng)作用下的上升流);
3.洋流與等溫線的關(guān)系:洋流的判讀方法
①根據(jù)海水等溫線的分布規(guī)律確定南、北半球:海水等溫線的數(shù)值自北向南逐漸增大為北半球;如果海水等溫線的數(shù)值自北向南逐漸變小為南半球;
②確定洋流流向:等溫線的凸出方向就是洋流方向。
③確定洋流性質(zhì):如果海水等溫線向高緯凸出(北半球向北、南半球向南),說(shuō)明洋流水溫比流經(jīng)海區(qū)溫度高,則該洋流為暖流;如果海水等溫線向低緯凸出(北半球向南,南半球向北),說(shuō)明洋流水溫比流經(jīng)海區(qū)溫度低,則該洋流為寒流。
④根據(jù)洋流流向、性質(zhì)、緯度位置和海陸位置確定洋流名稱。
(二)按照成因分:風(fēng)海流、密度流、補(bǔ)償流
1.風(fēng)海流:盛行風(fēng)吹拂海面,推動(dòng)海水運(yùn)動(dòng)而形成。
如:赤道暖流、西風(fēng)漂流、北大西洋暖流
2.補(bǔ)償流:風(fēng)力和密度差生的洋流,使海水流出海區(qū)海平面下降,流入海區(qū)平面上升,相鄰海區(qū)相互補(bǔ)給的洋流。
如:本格拉寒流、秘魯寒流、西澳大利亞寒流、索馬里寒流。
3.密度流:由于海水的溫度、鹽度不同,影響起海水密度不同,引起的海水運(yùn)動(dòng)。
(1)發(fā)生地區(qū):封閉海區(qū)-開(kāi)闊海區(qū)之間
(2)海水的流動(dòng)方向:表層:低密度-高密度;底層;高密度-低密度。
(3)主要發(fā)生區(qū)域:直布羅陀海峽、蘇伊士運(yùn)河、曼德海峽、霍爾木茲海峽等地區(qū)。
三、世界海洋表層洋流的分布及規(guī)律
(一)世界表層洋流分布
(二)洋流的分布規(guī)律:
1.南北半球中低緯海區(qū),形成以副熱帶為中心的反氣旋型大洋環(huán)流。
(1)方向:北半球呈順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng),南半球呈逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。
(2)洋流性質(zhì):東寒西暖。
2.北半球中高緯度海區(qū),形成以副極地為中心的氣旋型大洋環(huán)流,呈逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng),大洋東岸是暖流,大洋西岸是寒流。
3.南半球中緯度海區(qū),受西風(fēng)影響(風(fēng)海流),形成規(guī)模很大、自西向東流(南極上空看為順時(shí)針)環(huán)繞地球的西風(fēng)漂流(性質(zhì)是寒流)。
4.北印度洋海區(qū),由于受季風(fēng)影響,形成季風(fēng)洋流(冬逆夏順)。
四、洋流對(duì)地理環(huán)境的影響
(一)洋流對(duì)氣候的影響
1.維持全球熱量和水分平衡,促進(jìn)高、低緯度間熱量和水分的輸送和交換;
2.對(duì)大陸沿岸氣候的影響:①暖流對(duì)大陸沿岸有增溫增濕的作用②寒流對(duì)大陸沿岸有降溫減濕的作用
(二)對(duì)海洋生物資源和漁場(chǎng)分布有顯著影響
1.漁場(chǎng)形成的區(qū)位條件:(溫帶、大陸架、寒暖流交匯、上升流及河流入??诟浇?。
A.溫帶海域:溫帶地區(qū)季節(jié)變化顯著,冬季表層海水和底部海水發(fā)生交換時(shí),上泛的底部海水含有豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽類,浮游生物眾多;
B.地形:面積廣闊的大陸架(水溫高,陽(yáng)光充足,光合作用強(qiáng),餌料豐富)
C.河口處:河流帶來(lái)豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽類,有利于浮游生物繁殖,餌料豐富
D.洋流:寒暖流交匯處或離岸風(fēng)導(dǎo)致的上升流補(bǔ)償流處,海水上泛,將海底營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)帶至表層,餌料豐富。
2.世界著名漁場(chǎng)的分布——世界四大漁場(chǎng)成因
(三)對(duì)海洋航行的影響
1.順流可節(jié)省
燃料,加快速度,逆洋流航行速度慢——最佳航線的選擇
例如,我國(guó)明朝鄭和曾七次下西洋,他總是選擇冬季從我國(guó)出發(fā)冬季出發(fā)。一是此時(shí)我國(guó)東南沿岸地區(qū)吹偏北風(fēng),順風(fēng)行船;二是北印度洋海區(qū)盛行東北風(fēng),海水自東向西流,船隊(duì)順風(fēng)順?biāo)?。次年夏季反航,也是利用了順?biāo)叫械牡览?
2.寒、暖流交匯處或冬季暖流上空多海霧,對(duì)海上航行不利。
3.流從兩極帶來(lái)的冰山對(duì)航行不利。
(四)對(duì)近海污染的影響;加快凈化速度(有利);擴(kuò)大污染范圍(不利)。
(五)鹽場(chǎng)形成的區(qū)位條件答題模式:
1.氣候:降水量少,晴朗光照充足,氣溫高、多風(fēng)蒸發(fā)旺盛。
2.地形:沿海地形平坦,適于曬鹽的泥質(zhì)海灘。
(六)海霧的形成及分布:
(一)形成:海霧是由海面的低層大氣中水汽凝結(jié),通常是白色,能見(jiàn)度在1米以下。
(二)海霧的分布及季節(jié)
1.寒暖流交匯處形成全球
實(shí)行以來(lái),農(nóng)村原有由集體所有的水利設(shè)施老化、破損嚴(yán)重,為保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要,水利產(chǎn)權(quán)改革在農(nóng)村蓬勃發(fā)展,而這種產(chǎn)權(quán)的演變對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響卻很少有人研究。本文的目的是以地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)演變?yōu)槔?,探討其?duì)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的影響。研究采用計(jì)量經(jīng)濟(jì)方法對(duì)河北省30村4個(gè)年份種植業(yè)生產(chǎn)和地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)變化進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明產(chǎn)權(quán)演變促使了種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,擴(kuò)大了經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高作物的種植面積,提高了農(nóng)民收入;國(guó)家糧食收購(gòu)政策、市場(chǎng)價(jià)格及勞動(dòng)力機(jī)會(huì)成本等因素也是影響農(nóng)民對(duì)作物生產(chǎn)結(jié)構(gòu)選擇的重要因素。文章最后還對(duì)主要研究結(jié)果的政策含義做了討論。
關(guān)鍵詞:灌溉系統(tǒng) 產(chǎn)權(quán)演變 種植結(jié)構(gòu)調(diào)整 模型
一 研究背景
改革開(kāi)放以來(lái),農(nóng)村生產(chǎn)關(guān)系的變革和的實(shí)行,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由集體經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)變?yōu)榧彝ソ?jīng)營(yíng),原來(lái)屬于集體所有的許多小型水利工程的管理體制與農(nóng)村分戶經(jīng)營(yíng)的模式不相適應(yīng),水利工程破壞或老化現(xiàn)象嚴(yán)重,制約著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展(陳雷和楊廣欣,1998)。為滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要,農(nóng)村小型水利灌溉設(shè)施產(chǎn)權(quán)改革于80年代興起并不斷發(fā)展,從初期的經(jīng)營(yíng)權(quán)逐漸深化到建設(shè)權(quán)、處置權(quán)甚至是所有權(quán),農(nóng)民自己投資并管理水利設(shè)施的現(xiàn)象逐步增加。
有研究指出,農(nóng)戶積極支持小型水利工程產(chǎn)權(quán)改革,是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為產(chǎn)權(quán)明晰后,水利工程覆蓋面積擴(kuò)大,各種用水服務(wù)加強(qiáng),會(huì)帶來(lái)農(nóng)作物產(chǎn)量提高及經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高作物種植面積的擴(kuò)大,從而增加家庭收入;另外,用水損失減少、水土流失、鹽堿化程度的降低,也可使播種面積保持穩(wěn)定,減少損失(Darra和Raghuvanshi,1990)。另外,農(nóng)民可根據(jù)水資源的情況來(lái)選擇合適的農(nóng)作物種植方式,而不必象以前一樣必須按照政府的指示,這樣也可以擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物的種植面積(Patil和 Lele,1995)。因此,水利工程產(chǎn)權(quán)改革,可以合理開(kāi)發(fā)利用與管理農(nóng)業(yè)水資源,提高水資源利用效率和效益(王金霞等,2000),通過(guò)調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),改革耕作措施與種植制度,發(fā)展節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)(劉昌明和何希吾,1996)。
雖然有的研究已提到灌溉設(shè)施產(chǎn)權(quán)改革與農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整有關(guān)系,但現(xiàn)有的研究多數(shù)是描述性的,很少有從實(shí)證的角度對(duì)灌溉設(shè)施產(chǎn)權(quán)演變對(duì)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響進(jìn)行定量分析的。本文的目的是以地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)演變?yōu)槔?,探討產(chǎn)權(quán)演變對(duì)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的影響。
二、研究資料和調(diào)查點(diǎn)概況
(一)樣本點(diǎn)的選擇
河北省的人均水資源量?jī)H為全國(guó)平均水平的1/10,灌溉用水中有70%來(lái)源于地下水。本研究選取了河北省青龍、元氏和肥鄉(xiāng)縣三個(gè)縣做為調(diào)查點(diǎn),三個(gè)縣的水資源短缺程度都比較嚴(yán)重并且都是主要糧食產(chǎn)區(qū),每個(gè)縣隨機(jī)抽取10個(gè)村作為調(diào)查的樣本村,選擇了開(kāi)始年(1983年左右)、1990年、1997年和1998年四個(gè)年份為調(diào)查時(shí)期,樣本點(diǎn)產(chǎn)權(quán)類型比較全且在不同地區(qū)間有一定的區(qū)別,農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)有一定的差異。
表1列出了樣本點(diǎn)的一些基本情況,從表1人均耕地、地下水位及有效灌溉面積數(shù)據(jù)可看到青龍、元氏和肥鄉(xiāng)三個(gè)縣情況差異比較大,但三個(gè)縣各項(xiàng)指標(biāo)四個(gè)年份間的變化趨勢(shì)基本上是一致的,人均耕地面積在不斷減少,而水資源短缺狀況日益嚴(yán)重,灌溉用水中地下水比例越來(lái)越高,元氏和肥鄉(xiāng)縣在1998年甚至達(dá)到了100%。
本文的地下水灌溉系統(tǒng)指機(jī)井,一個(gè)機(jī)井及其附屬設(shè)備為一套地下水灌溉系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為機(jī)井)。這里把機(jī)井分為集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井和非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井兩種,由私人所有及農(nóng)民合股所有的機(jī)井被統(tǒng)稱為非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井。用非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井?dāng)?shù)量占機(jī)井總數(shù)的比例變化來(lái)反映機(jī)井產(chǎn)權(quán)演變的情況。表1表明機(jī)井產(chǎn)權(quán)的演變是由集體產(chǎn)權(quán)形式向非集體產(chǎn)權(quán)形式發(fā)展的。三個(gè)縣非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井所占比例從到1998年都是逐漸增大的,但三個(gè)縣非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井比例的變化幅度不同,青龍縣變化幅度最大(從0增加到69%),肥鄉(xiāng)縣的比例變化達(dá)到了7倍多,元氏縣也有2倍多。
表1.樣本點(diǎn)基本情況
縣名
年份
耕地面積
(千公頃)
有效灌溉面積占
耕地面積比例(%)
人均耕地面積(公頃/人)
灌溉用水中地下水比例(%)
非集體產(chǎn)權(quán)井所占比例(%)
青龍
83年*
1.05
13
0.07
71
90年
0.98
15
0.06
69
4
97-98年
0.93
42
0.06
94
69
元氏
83年*
2.02
94
0.11
93
28
90年
1.92
95
0.10
85
48
97-98年
1.81
95
0.08
100
63
肥鄉(xiāng)
83年*
1.62
61
0.15
100
9
90年
1.53
69
0.13
99
54
97-98年
1.50
83
0.12
100
80
注:83年*代表開(kāi)始年,97-98年的數(shù)據(jù)為97年和98年樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值。
數(shù)據(jù)來(lái)源:作者對(duì)青龍、元氏和肥鄉(xiāng)縣30個(gè)樣本村的實(shí)地調(diào)查。
(二)機(jī)井產(chǎn)權(quán)與農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的變化
從開(kāi)始到1998年,三個(gè)縣小麥玉米的播種面積比例都是增加的,雜糧、薯類等其他糧食作物播種面積的比例基本上呈下降趨勢(shì)(表2)。從經(jīng)濟(jì)作物播種面積變化來(lái)看,棉花的播種面積比例從80年代初到90年代初是增加的,但到了97、98年急劇下降。在元氏和
表2. 按年份分組的農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)變化
縣名
年份
總播種面積(千公頃)
糧食作物占
總播種面積比例(%)
經(jīng)濟(jì)作物占
總播種面積比例(%)
合計(jì)
小麥玉米
其他
合計(jì)
棉花
其他
青龍
83年*
1.10
99
38
61
1
1
90年
1.08
98
41
57
2
2
97-98年
1.13
95
55
40
5
5
元氏
83年*
3.47
87
84
3
13
7
6
90年
3.41
88
86
2
12
7
5
97-98年
3.37
93
91
2
7
3
4
肥鄉(xiāng)
83年*
2.38
73
66
8
27
23
4
90年
2.39
78
72
6
22
19
3
97-98年
2.50
93
85
8
7
3
4
注:經(jīng)濟(jì)作物包括棉花、油料作物和蔬菜等。其它注釋及數(shù)據(jù)來(lái)源詳見(jiàn)表1。
肥鄉(xiāng)縣,棉花以外的其他經(jīng)濟(jì)作物的播種面積比例從開(kāi)始年到90年是穩(wěn)中趨降的,98年元氏縣還是略有下降,而肥鄉(xiāng)縣則是迅速上升但幅度小于棉花面積比例的變化。在沒(méi)有種植棉花的青龍縣,經(jīng)濟(jì)作物在總播種面積中的比例從80年代初開(kāi)始一直是增加的。另外,數(shù)據(jù)反映出盡管各地區(qū)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整變化趨勢(shì)有相似之處,但地區(qū)間作物種植結(jié)構(gòu)變化還是有些差異。那么,是什么因素導(dǎo)致種植結(jié)構(gòu)在不同時(shí)期和地區(qū)間存在差異呢?
由表3數(shù)據(jù)可以看出,機(jī)井產(chǎn)權(quán)狀況同農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)存在一些相關(guān)關(guān)系。非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井比例越大,經(jīng)濟(jì)作物播種面積比例越高,而糧食作物播種面積所占比例越小。農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)也同人均耕地緊密相關(guān)(表3)。糧食作物種植面積比例同人均耕地成負(fù)相關(guān),而經(jīng)濟(jì)作物種植面積比例則與人均耕地成正相關(guān),這可能與我國(guó)農(nóng)民自給半自給的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有關(guān)。
在糧食作物內(nèi)部,隨著非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井比例的增加,小麥和玉米的播種面積比例不斷擴(kuò)大,而雜糧、薯類等糧食作物所占比例不斷下降(表3)。農(nóng)民自己打井后,有些地方從種植一季比較抗旱的雜糧作物轉(zhuǎn)為種植冬小麥—玉米需水較多的兩季糧食作物或其他兩熟作物,因此雜糧、薯類作物播種面積減少,小麥、玉米播種面積擴(kuò)大。小麥、玉米是國(guó)家訂購(gòu)糧的主要品種,這兩種作物產(chǎn)量比較高,經(jīng)濟(jì)效益比雜糧、薯類好,符合農(nóng)民的利益。從另一角度來(lái)看,農(nóng)民有能力自己投資打井,說(shuō)明生活水平在不斷提高,對(duì)食物要求也在不斷提高,所以從小米、高粱、薯類等粗糧轉(zhuǎn)向小麥等細(xì)糧。
表3. 按非集體產(chǎn)權(quán)和人均耕地面積分組的農(nóng)作物播種結(jié)構(gòu)情況
分組
分組指標(biāo)均值
總播種面積
(千公頃)
糧食作物占
總播種面積比例(%)
經(jīng)濟(jì)作物占
總播種面積比例(%)
合計(jì)
小麥
玉米
其他
合計(jì)
棉花
其他
按非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井比例(%)
0-0.99
10.18
90
74
16
10
7
3
1-89.9
51
8.24
89
79
11
11
6
5
90-100
98
9.40
88
80
8
12
7
5
按人均耕地面積(公頃/人)
0.030-0.079
0.06
6.11
96
67
29
4
1
3
0.080-0.111
0.10
11.61
90
82
22
10
4
6
0.113-0.227
0.14
10.10
84
79
5
16
12
4
數(shù)據(jù)來(lái)源:見(jiàn)表1。
隨著機(jī)井非集體產(chǎn)權(quán)形式的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)作物內(nèi)部種植結(jié)構(gòu)也在發(fā)生著變化(表3)。棉花是調(diào)查點(diǎn)的30個(gè)村種植的最主要的經(jīng)濟(jì)作物。棉花相對(duì)于糧食作物需要投入更多的勞動(dòng)力,勞動(dòng)力機(jī)會(huì)成本的變化對(duì)其影響比較大,另外棉花的種植還要受?chē)?guó)家棉花收購(gòu)政策及病蟲(chóng)害的影響,因此表中數(shù)據(jù)顯示產(chǎn)權(quán)的變化對(duì)棉花播種面積無(wú)明顯影響關(guān)系,計(jì)量模型中我們將對(duì)影響棉花播種面積的因素做進(jìn)一步分析。其他經(jīng)濟(jì)作物這里主要指油料作物、蔬菜等經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物。我們調(diào)查的樣本點(diǎn)中果樹(shù)栽種面積也不少,但大部分果園與耕地面積是分開(kāi)計(jì)算的,所以在我們的分析中沒(méi)有把果園與其他作物放在一起進(jìn)行比較。表中數(shù)據(jù)顯示,隨著非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井比例的增加,除棉花外的經(jīng)濟(jì)作物的播種面積比例也是增加的,這與預(yù)期是一致的。
非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井比例的增加,表明農(nóng)民對(duì)水利投資越來(lái)越多。農(nóng)民不但意識(shí)到水是一種稀缺且十分珍貴的資源,也接受了地下水的利用要有一定的成本的觀念,所以要合理、有效地利用水資源以提高自己的收益,而種植結(jié)構(gòu)的變化就是農(nóng)民對(duì)此作出的反應(yīng)。從以上分析可以看出,隨著地下水灌溉系統(tǒng)非集體產(chǎn)權(quán)形式的發(fā)展,農(nóng)民相應(yīng)地調(diào)整了種植結(jié)構(gòu),經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的農(nóng)作物播種面積比例增加,而糧食作物的播種面積比例有所下降。但以上單因素分析只是非集體產(chǎn)權(quán)與農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)之間表面的相關(guān)關(guān)系,我們不能因此而簡(jiǎn)單地對(duì)其關(guān)系下結(jié)論,因?yàn)檗r(nóng)作物生產(chǎn)還受?chē)?guó)家政策、市場(chǎng)價(jià)格和勞動(dòng)力機(jī)會(huì)成本等多方面因素的綜合影響。所以,為了較準(zhǔn)確地分析產(chǎn)權(quán)與其他因素對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的影響,必須建立計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行分析。
三、計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型的選擇
根據(jù)以上分析,可以建立如下計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型對(duì)影響農(nóng)作物生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的因素進(jìn)行分析:
Aij t=F(Rjt 、Wj t、ln(Qjt) 、(PG/PI) jt-1 、(PC/PI) jt-1、Njt、Dk、Tt )
上式中i代表作物(分別為糧食作物、棉花和其他經(jīng)濟(jì)作物),j代表村,k代表地區(qū)(縣),t代表時(shí)期,Aij t代表第j村在t年i種農(nóng)作物占農(nóng)作物總播種面積的比例。R代表非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井的比例(%),由于產(chǎn)權(quán)變量是內(nèi)生變量,為了避免模型解釋變量的內(nèi)生性問(wèn)題,模型估計(jì)時(shí)用兩階段最小二乘法把非集體產(chǎn)權(quán)作為內(nèi)生變量來(lái)分析產(chǎn)權(quán)演變對(duì)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響(機(jī)井產(chǎn)權(quán)演變的影響因素模型見(jiàn)附表1)。Q代表人均糧食定購(gòu)任務(wù)(公斤/人),是用來(lái)測(cè)定糧食收購(gòu)政策對(duì)種植結(jié)構(gòu)影響的變量。PG,PC和PI分別代表糧食市場(chǎng)價(jià)格、棉花收購(gòu)價(jià)格和化肥價(jià)格指數(shù)。因?yàn)橥粫r(shí)期內(nèi),縣內(nèi)各村的價(jià)格基本相似,所以價(jià)格的差異主要體現(xiàn)在年份之間的差異。上式中資源及投入品價(jià)格用到的是影子價(jià)格,即反映資源稀缺程度的灌溉用地表水比例(W,%)和勞動(dòng)力機(jī)會(huì)成本(非農(nóng)收入比例N,%)。為了顯示地區(qū)間和年份間的差異,采用了地區(qū)虛變量Dk和年份虛變量Tt。模型各變量的平均值見(jiàn)表4。
表4. 模型變量
被解釋變量 平均值
解釋變量 平均值
非集體產(chǎn)權(quán)
機(jī)井比例(R,%)
42
地下水位(米)
44
灌溉用水中地表水比例(W,%)
8
人均耕地(公頃/人)
0.1
人均收入(元/人)
782
糧食播種
面積比例(AG,%)
91
集體經(jīng)濟(jì)力量(元/人)
29
教育程度(%)
44
人均糧食定購(gòu)任務(wù)(Q,公斤/人)
61
棉花播種
面積比例(AC,%)
5
上年糧食價(jià)格與化肥價(jià)格指數(shù)比(PG/PI) t-1
0.4
上年棉花價(jià)格與化肥價(jià)格指數(shù)比(PC/PI) t-1
2
非農(nóng)收入比例 (N,%)
40
非棉花經(jīng)濟(jì)作物
播種面積比例(AO,%)
4
有政府財(cái)政扶持樣本數(shù)
37
能得到水利貸款樣本數(shù)
63
有道路通過(guò)本村的樣本數(shù)
82
注:人均收入和集體經(jīng)濟(jì)力量按90年價(jià)格計(jì)算,地下水位是調(diào)查年份上一年的地下水位,教育文化程度指樣本村具有初中以上文化程度的勞動(dòng)力比例,有政府財(cái)政扶持樣本數(shù)、能得到水利貸款樣本數(shù)和有道路通過(guò)本村的樣本數(shù)的數(shù)值為合計(jì)數(shù),其它數(shù)值為變量平均值??倶颖緮?shù)為120個(gè) 。數(shù)據(jù)來(lái)源:見(jiàn)表1。
四、計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型估計(jì)和結(jié)果
由于糧食定購(gòu)任務(wù)在同一地區(qū)內(nèi)差別不大,主要是體現(xiàn)在地區(qū)之間的差異,其變量同地區(qū)虛變量存在較強(qiáng)的共線相關(guān)。同時(shí),價(jià)格變量在地區(qū)間差異很小,主要是年份間存在著差異,這同模型中的年份虛變量相關(guān)較大。為了解決這兩個(gè)問(wèn)題,選用了4種方案對(duì)模型進(jìn)行估計(jì)。方案1(表5)和方案3(附表2)加入了年份虛變量而沒(méi)有用農(nóng)作物價(jià)格與化肥價(jià)格指數(shù)之比的變量,在地區(qū)虛變量(方案1加入了地區(qū)虛變量,方案3 則沒(méi)有)的取舍上對(duì)模型進(jìn)行比較。方案2(表5)和方案4(附表2)是分別對(duì)方案1和方案3用農(nóng)作物價(jià)格與生產(chǎn)資料價(jià)格指數(shù)之比的變量代替年份虛變量對(duì)模型進(jìn)行估計(jì)。四種方案的結(jié)果(表5、附表2)顯示,影響農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的解釋變量的系數(shù)符號(hào)與理論預(yù)期相同,且產(chǎn)權(quán)變量、勞動(dòng)力機(jī)會(huì)成本變量在四種方案中的結(jié)果變化不大,且基本達(dá)到了統(tǒng)計(jì)顯著水平,說(shuō)明模型比較穩(wěn)定,下面采用方案2(表5)來(lái)對(duì)模型系數(shù)的估計(jì)結(jié)果進(jìn)行討論。轉(zhuǎn)貼于
表5. 作物種植結(jié)構(gòu)決定因素計(jì)量模型估計(jì)結(jié)果(方案1和方案2)
解釋變量
糧食作物
棉花
其它經(jīng)濟(jì)作物
方案1
方案2
方案1
方案2
方案1
方案2
截距
82.530
99.377
7.448
-10.100
10.022
10.723
(25.19)***
(13.14)***
(2.39)**
(-1.41)
(5.69)***
(2.64)***
Pjt
-0.078
-0.082
0.033
0.039
0.045
0.043
(-3.42)***
(-3.63)***
(1.54)
(1.83)*
(3.63)***
(3.54)***
Ln(Qjt)
3.029
2.964
-0.730
-0.649
-2.299
-2.315
(4.07)***
(3.99)***
(-1.03)
(-0.92)
(-5.75)***
(-5.82)***
Wjt
0.031
0.028
-0.023
-0.019
-0.008
-0.009
(0.92)
(0.83)
(-0.72)
(-0.59)
(-0.44)
(-0.50)
(PG/PI) jt-1
2.604
-3.336
0.732
(0.15)
(-0.20)
(0.08)
(PC/PI) jt-1
-5.430
5.713
-0.283
(-2.90)***
(3.21)***
(-0.28)
Njt
0.108
0.095
-0.054
-0.037
-0.054
-0.058
(1.81)*
(1.65)*
(-0.96)
(-0.67)
(-1.69)
(-1.88)*
元氏縣虛變量
-9.173
-9.141
4.241
4.204
4.932
4.937
(-3.86)***
(-3.82)***
(1.88)*
(1.85)*
(3.87)***
(3.85)***
肥鄉(xiāng)縣虛變量
-12.566
-12.825
10.247
10.596
2.319
2.229
(-4.51)***
(-4.62)***
(3.87)***
(4.02)***
(1.55)
(1.50)
1990年虛變量
0.412
-0.068
-0.344
(0.18)
(-0.03)
(-0.28)
1997年虛變量
6.921
-7.253
0.332
(2.23)**
(-2.46)**
(0.20)
1998年虛變量
7.251
-7.047
-0.204
(2.34)**
(-2.40)**
(-0.12)
調(diào)整后的R2
0.43
0.43
0.40
0.40
0.29
0.23
F值
10.86
12.26
9.66
10.83
5.41
6.06
注:“*”、“**”、“***”分別代表10%、5%和1%的統(tǒng)計(jì)顯著水平。
(一)非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井的發(fā)展會(huì)促進(jìn)農(nóng)民調(diào)整種植結(jié)構(gòu)
從模型系數(shù)估計(jì)的結(jié)果來(lái)看,非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井的發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的影響與理論預(yù)期基本上是一致的。非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井比例變量在糧食作物及其他經(jīng)濟(jì)作物方程中的系數(shù)都達(dá)到了1%的顯著水平,這意味著非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井的發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)的糧食作物與高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作物間結(jié)構(gòu)的調(diào)整有著顯著的影響。
糧食作物方程中,產(chǎn)權(quán)變量的系數(shù)為-0.082,說(shuō)明非集體產(chǎn)權(quán)機(jī)井的比例增加10%(從樣本平均值的42%增加到52%),糧食作物的播種面積比例就要減少0.82%(0.082×10=0.82),而相應(yīng)地棉花和其他經(jīng)濟(jì)作物播種面積比例則分別增加0.39%和0.43%。
從分析中可看出,地下水灌溉系統(tǒng)非集體產(chǎn)權(quán)的發(fā)展對(duì)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整起到重要的作用,特別是在增加經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高的作物上表現(xiàn)更加明顯。農(nóng)民在自己投資打井后,提高了水資源利用效率,使一部分水能夠用來(lái)擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)作物的種植面積。另外,自己的井使用起來(lái)比較方便、及時(shí),農(nóng)民也敢種植對(duì)灌溉用水要求比較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物。
(二)糧食收購(gòu)政策仍然是影響農(nóng)作物生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的重要原因
人均糧食定購(gòu)任務(wù)變量在糧食作物和其他經(jīng)濟(jì)作物方程中都達(dá)到了1%的統(tǒng)計(jì)水平,表明糧食定購(gòu)任務(wù)對(duì)農(nóng)民種植結(jié)構(gòu)有顯著的影響,主要體現(xiàn)為人均糧食定購(gòu)任務(wù)的增加會(huì)導(dǎo)致糧食作物種植面積比例的擴(kuò)大,而相應(yīng)地棉花和其它經(jīng)濟(jì)作物的播種面積都有所減少。
從方案2(表5)與方案4(附表2)的結(jié)果比較來(lái)看,地區(qū)虛變量與人均糧食定購(gòu)量變量之間有一定的相關(guān)關(guān)系,方案2中人均糧食定購(gòu)量變量的系數(shù)大于方案4的變量系數(shù),同方案2中地區(qū)虛變量的負(fù)值系數(shù)有關(guān)。
(三)價(jià)格信號(hào)是指導(dǎo)農(nóng)民進(jìn)行生產(chǎn)決策的重要因素
模型估計(jì)結(jié)果表明,糧食與化肥比價(jià)每上升1%(從樣本平均值的0.4增加到0.404),糧食播種面積比例會(huì)增加1%(2.604×0.3=1.04),棉花的播種面積比例會(huì)減少1.3%(3.336×0.4=1.3),其他經(jīng)濟(jì)作物播種面積比例會(huì)增加0.3%(0.732×0.4=0.3)。而棉花與化肥比價(jià)比每增加1%(從樣本平均值的2增加到2.02),糧食播種面積比例將減少10.86%(5.43×2=10.86)、棉花的播種面積比例將增加11.42%(5.713×2=11.42),其他經(jīng)濟(jì)作物播種面積比例會(huì)減少0.56%(0.28×2=0.56)。
(四) 勞動(dòng)力機(jī)會(huì)成本影響作物種植結(jié)構(gòu)的選擇
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的機(jī)會(huì)成本不斷上升,外出就業(yè)的比例逐年增加,非農(nóng)收入可看作是農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)會(huì)成本。農(nóng)民放棄部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)間外出就業(yè)會(huì)對(duì)種植結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。結(jié)果顯示非農(nóng)收入比例在糧食播種面積和其他經(jīng)濟(jì)作物播種面積方程中均達(dá)到了10%的統(tǒng)計(jì)顯著性水平。三個(gè)方程中非農(nóng)收入的系數(shù)分別是0.095、-0.037和-0.058,說(shuō)明非農(nóng)收入每增加10%(從40%增加到50%),糧食作物的播種面積比例將增加0.95%,棉花和其他經(jīng)濟(jì)作物播種面積比例則分別減少0.37%和0.58%。
棉花和其他經(jīng)濟(jì)作物與糧食作物相比是勞動(dòng)相對(duì)密集的農(nóng)作物,為滿足口糧的需要,在勞動(dòng)力機(jī)會(huì)成本不斷上升的情況下,農(nóng)作物播種面積首先減少的是非糧食作物。
五 結(jié)論與政策含義
上述分析結(jié)果表明,地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)的演變促進(jìn)了農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,擴(kuò)大了經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的農(nóng)作物的種植面積比例,使糧食作物種植面積比例有所下降。另外,糧食價(jià)格與生產(chǎn)資料價(jià)格比的升高、糧食訂購(gòu)任務(wù)的增加及勞動(dòng)力機(jī)會(huì)成本的提高都會(huì)導(dǎo)致糧食播種面積比例的增加。對(duì)這些結(jié)論的主要政策含義討論如下:
(一) 地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)演變和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整
農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整是在地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)由集體產(chǎn)權(quán)形式逐漸向非集體產(chǎn)權(quán)形式發(fā)展的情況下,農(nóng)民在對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入與產(chǎn)出收益比較后進(jìn)行的合理的行為。同其他制度創(chuàng)新一樣,這種產(chǎn)權(quán)制度演變對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響意味著農(nóng)民生產(chǎn)的優(yōu)化行為意識(shí)和能力在不斷增強(qiáng)。它對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、資源的有效合理利用和農(nóng)民收入的增長(zhǎng)會(huì)起促進(jìn)作用,政府應(yīng)通過(guò)制定相關(guān)政策加速和完善灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)的演變。科技是第一生產(chǎn)力,制度創(chuàng)新也是非常重要的生產(chǎn)力。 (二)地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)演變與糧食發(fā)展政策
過(guò)去的研究指出地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)的演變會(huì)加強(qiáng)灌溉管理,維持灌溉系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行并提高水資源的利用效率。本研究結(jié)果表明地下水灌溉系統(tǒng)非集體產(chǎn)權(quán)形式的發(fā)展還會(huì)使糧食作物播種面積比例有所下降。因此在灌溉系統(tǒng)非集體產(chǎn)權(quán)形式成為產(chǎn)權(quán)演變發(fā)展趨勢(shì)的情況下,如果政府農(nóng)業(yè)政策的目標(biāo)包括糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定增長(zhǎng),政府則要考慮用增加農(nóng)業(yè)科研和推廣投資、增加農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資等政策來(lái)提高單位面積產(chǎn)量,以抵消由于灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)演變給糧食生產(chǎn)面積減少帶來(lái)的影響。 (三)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化要有準(zhǔn)確、合理的市場(chǎng)信號(hào)
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)民在生產(chǎn)時(shí)雖然還受?chē)?guó)家政策及口糧需求等條件的約束,但已經(jīng)在按價(jià)格信號(hào)的引導(dǎo)調(diào)整農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整過(guò)程中,國(guó)家應(yīng)該加強(qiáng)建立信息暢通、公正規(guī)范的市場(chǎng)環(huán)境,為農(nóng)民的生產(chǎn)決策提供準(zhǔn)確的市場(chǎng)價(jià)格信息。
(四)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整受糧食收購(gòu)政策的制約
目前糧食收購(gòu)政策制約著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整,也制約著水資源的有效利用。這也意味著在華北灌區(qū),取消糧食收購(gòu)任務(wù),經(jīng)濟(jì)作物面積將顯著增長(zhǎng),而糧食作物面積則顯著下降。而市場(chǎng)化是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì),靠糧食收購(gòu)政策來(lái)維持糧食總量供給不是長(zhǎng)遠(yuǎn)之計(jì),這進(jìn)一步論證了科技在保證國(guó)家糧食安全的重要地位。 附表1:產(chǎn)權(quán)演變模型
影響產(chǎn)權(quán)演變因素
解釋變量
系數(shù)
T檢驗(yàn)值
截距
-177.785
(-1.61)
自然資源條件
W地表水源比例
0.428
(2.76)***
W地下水位
65.548
(3.01)***
人口壓力
ln(LP人均耕地)
-84.815
(-2.33)**
政策因素
水利扶持政策
13.162
(1.92)*
水利貸款政策
-61.877
(-2.05)**
經(jīng)濟(jì)條件
ln(人均集體收入)
1.497
(0.78)
ln(農(nóng)民人均收入)
-10.892
(-0.81)
文化程度
EDU文化程度
-0.035
(-0.046)
市場(chǎng)化程度
R道路
22.000
(2.13)**
村虛變量
略
年份虛變量
略
調(diào)整后的R2
0.75
F值
9.54
注:“*”、“**”、“***”分別代表10%、5%和1%的統(tǒng)計(jì)顯著水平,在產(chǎn)權(quán)演變影響因素模型的幾種不同方案中,選用的是調(diào)整后的R2比較高的方案,這樣產(chǎn)權(quán)變量的擬合程度比較好。水利扶持政策、水利貸款政策及表示市場(chǎng)化程度的道路變量是虛變量,變量值為1分別表示樣本點(diǎn)能得到水利扶持及貸款政策和有道路通過(guò)(模型的分析詳見(jiàn)王金霞、黃季焜和Scott,2000)
附表2 作物種植結(jié)構(gòu)決定因素計(jì)量模型估計(jì)結(jié)果(方案3和方案4)
解釋變量
糧食作物
棉花
其他經(jīng)濟(jì)作物
方案3
方案4
方案3
方案4
方案3
方案4
截距
77.451
90.703
13.088
-1.357
9.461
10.654
(24.50)***
(11.54)***
(4.43)***
(-0.19)
(5.61)***
(2.56)**
Pjt
-0.078
-0.083
0.029
0.034
0.049
0.049
(-3.16)***
(-3.40)***
(1.24)
(1.50)
(3.74)***
(3.78)***
ln(Qjt)
1.396
1.275
0.008
0.125
-1.394
-1.400
(2.11)**
(1.98)*
(0.01)
(0.21)
(-3.98)***
(-4.10)***
Wjt
0.047
0.044
-0.039
-0.037
-0.008
-0.007
(1.30)
(1.20)
(-1.15)
(-1.07)
(-0.42)
(-0.39)
(PG/PI) jt-1
-3.925
13.371
-9.446
(-0.22)
(0.80)
(-1.00)
(PC/PI) jt-1
-3.678
3.035
0.643
(-2.00)**
(1.76)*
(0.66)
Njt
0.236
0.222
-0.191
-0.177
-0.045
-0.045
(4.56)***
(4.45)***
(-3.95)***
(-3.79)***
(-1.62)
(-1.72)*
元氏縣虛變量
肥鄉(xiāng)縣虛變量
1990年虛變量
-1.259
2.156
-0.897
(-0.52)
(0.96)
(-0.70)
1997年虛變量
4.019
-3.333
-0.686
(1.28)
(-1.14)
(-0.41)
1998年虛變量
4.317
-3.143
-1.174
(1.38)
(-1.08)
(-0.70)
調(diào)整后的R2
0.33
0.33
0.32
0.32
0.11
0.12
F值
9.36
10.77
8.84
10.03
3.77
4.47
注:“*”、“**”、“***”分別代表10%、5%和1%的統(tǒng)計(jì)顯著水平。
參考文獻(xiàn)劉昌明和何希吾,《中國(guó)21世紀(jì)水問(wèn)題方略》,科學(xué)出版社,1996
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王金霞、黃季焜、Scott,“地下水灌溉系統(tǒng)產(chǎn)權(quán)制度的創(chuàng)新與理論解釋”,《經(jīng)濟(jì)研究》,2000年第4期第66-74頁(yè)
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關(guān)鍵詞:隧道;開(kāi)挖;地下水;處理;壓注法
Abstract: based on highway construction practice, through the tunnel construction practice, the paper introduces the tunnel excavation in groundwater meet how to safely tunnel design and construction, and the ground water control measures are discussed, and focuses on the check of the water injection method.
Keywords: tunnel; Excavation; Groundwater; Processing; Injection method
中圖分類號(hào):U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-2104(2013)
近幾年來(lái),隨著我國(guó)高速公路的大力發(fā)展,在山嶺隧道修建過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要的問(wèn)題就是遇到高水壓、富水地段時(shí),如何在不影響生態(tài)環(huán)境的條件下,也能夠安全地進(jìn)行隧道的設(shè)計(jì)和施工,這個(gè)問(wèn)題也是當(dāng)前我國(guó)隧道建設(shè)中必須研究的課題。本文結(jié)合近幾年的施工實(shí)踐,現(xiàn)就對(duì)地下水的控制措施論述如下。
一、地下水的控制措施
所謂控制地下水的措施它指兩方面的含義,一是結(jié)構(gòu)物的防水與排水,二是施工中的止水和排水,二者之間既有區(qū)別又有聯(lián)系,這里我們主要討論施工中的止水和排水。另外,施工中的止水常常與圍巖加固聯(lián)系在一起。常用的措施是在圍巖中實(shí)施圍巖的壓注止水,而目前在巖質(zhì)圍巖的壓注止水方面的經(jīng)驗(yàn)非常缺乏,在以前的隧道施工中一旦遇到這個(gè)問(wèn)題,不得不采取圍巖壓漿止水技術(shù)。在選擇該方法施工前,首先要進(jìn)行詳細(xì)的涌水調(diào)查,經(jīng)過(guò)調(diào)查后,明確掌握了地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和水量的大小及動(dòng)向。同時(shí)考慮圍巖的地質(zhì)條件和涌水量、埋深、以及周邊環(huán)境條件等綜合因素來(lái)確定止水方法。
根據(jù)以往取得的經(jīng)驗(yàn),在以下條件時(shí),可以考慮采用止水方法:
1、僅用降低地下水位方法,而不能獲得降水效果時(shí);
2、為保護(hù)環(huán)境不能降低水位時(shí);
3、水底隧道等涌水的供水無(wú)限時(shí);
二、控制方法
目前止水方法有壓注法、壓氣法和凍結(jié)法等,以下僅介紹以壓注法,以止水為目的的壓注法,根據(jù)圍巖的性質(zhì)不同,其效果是不同的。無(wú)論遇到那種情況,就目前的施工技術(shù)水平來(lái)看,僅采用止水法是不能達(dá)到完全止水的效果的。必須根據(jù)圍巖的地質(zhì)條件和周?chē)沫h(huán)境條件,同時(shí)配合采用壓注工法和降低水位法,才能取得較好的效果,而且既經(jīng)濟(jì)又合理。也可以根據(jù)實(shí)際情況采用壓縮空氣法和隔斷墻法。
2.1壓注法
2.1.1 壓注法的原理
壓注法是向地層中壓注漿液,造成土的固結(jié),這樣可以降低地層的透水性,同時(shí)也強(qiáng)化地層的方法,從壓注目的和壓注機(jī)理上看,可分為充填巖層裂隙的巖層壓注和固化土質(zhì)地層為目的的地層壓注。需要說(shuō)明的是用壓注止水方法目前不可能達(dá)到完全止水的目的,只能是使周邊巖層中形成一個(gè)難于透水帶,在一定范圍內(nèi)可以提高圍巖的止水性能,把圍巖層的透水系數(shù)提高到一個(gè)基準(zhǔn)則。
2.1.2 壓注方法一般有:①?gòu)牡乇砻鎵鹤ⅲ?②從隧道洞內(nèi)壓注;③利用超前導(dǎo)坑進(jìn)行壓注;
藥液壓注的材料,一般都具有在一定時(shí)間內(nèi)起到膠凝的作用,大多數(shù)情況下都采用水玻璃(NaO.nSiO2)為主體材料的藥液。壓注材料的選擇應(yīng)根據(jù)壓注對(duì)象、壓注目的及壓注方法來(lái)確定。
2.1.3 沙質(zhì)土的壓注
在這種土質(zhì)中目的是加強(qiáng)缺乏連續(xù)性的砂粒子。故應(yīng)選用能均勻浸透到粒子間的材料,可以選擇用溶液型的水玻璃,效果比較可靠。
2.1.4 粘性土的壓注
其目的是能劈裂壓注,應(yīng)選用強(qiáng)度較大的懸浮型水玻璃系列,壓注范圍內(nèi)的改良圍巖強(qiáng)度,壓注材料的強(qiáng)度和劈裂時(shí)間會(huì)影響周?chē)鷫好苄ЧF渲凶{溶液的膠凝時(shí)間對(duì)壓注效果影響最大
2.1.5 填充裂隙和孔隙
以填充圍巖內(nèi)的裂隙和孔隙水為目的,通常采用懸浮性非藥液系的壓注材料,在有涌水的情況下,要采用膠凝時(shí)間短的壓注材料。
三、施工實(shí)例
3.1 例如:據(jù)資料介紹岐嶺隧道長(zhǎng)2536米,地質(zhì)復(fù)雜,對(duì)施工最不利的是進(jìn)口段280米,該段花崗巖嚴(yán)重分化,隧道通過(guò)最深分化層深達(dá)50米,表層為后厚2―9米為第四季殘坡崩積層,在已經(jīng)分化的巖體內(nèi)含有多種親水性礦物質(zhì),巖體內(nèi)裂隙水較發(fā)育,巖體的組織結(jié)構(gòu)完全遭到破壞,僅僅在外觀上保持了巖體狀態(tài),礦物晶體已經(jīng)失去膠結(jié)聯(lián)系,大部分礦物變異,石英巖和長(zhǎng)石已經(jīng)分化成砂礫和高嶺土,設(shè)計(jì)為四級(jí)圍巖。
在隧道施工過(guò)程中工作面突然出現(xiàn)了涌水,泥沙很快淤積了導(dǎo)坑,經(jīng)技術(shù)人員和有關(guān)地質(zhì)專家現(xiàn)場(chǎng)會(huì)診認(rèn)為這種嚴(yán)重分化且富水的花崗巖,是少見(jiàn)的特殊不良地質(zhì),要確保施工安全,要想加快施工進(jìn)度,關(guān)鍵是如何解決注漿技術(shù)。
3.2 方案的選擇
合理選擇注漿方案非常關(guān)鍵,我們通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查對(duì)該隧道注漿方案的選擇主要取決于注漿的目的、圍巖性質(zhì)、注漿設(shè)備等因素。結(jié)合本隧道對(duì)圍巖注漿目的就是為了加固圍巖,根據(jù)本隧道地質(zhì)段圍巖的特點(diǎn),要想提高注漿質(zhì)量和保證加固效果,必須解決以下三個(gè)問(wèn)題:
(一)找出漿液在巖層中擴(kuò)散滲透的有效途徑和方法;
(二)超前降排巖體中的孔隙水和殘留的裂隙水,以利漿液滲透擴(kuò)散;
(三)如何來(lái)提高漿液膠結(jié)體的強(qiáng)度;為以上三個(gè)問(wèn)題來(lái)創(chuàng)造條件。
采用以控制漿液為主的不同注漿方法,在致密且嚴(yán)重分化的層狀巖體中,采用分段前進(jìn)式長(zhǎng)套管擠壓劈裂注漿,并輔以負(fù)壓超前抽排水的施工方案。對(duì)突出涌水段采用滲透、劈裂注漿。其余采用大管棚充填、擠壓注漿。
3.3 軟地層的注漿
調(diào)查發(fā)現(xiàn)軟原狀地層巖體未經(jīng)擾動(dòng),雖然分化較嚴(yán)重,但還保持原有花崗巖的結(jié)構(gòu),因地下水豐富而處于飽和狀態(tài),當(dāng)失水后強(qiáng)度明顯會(huì)增加,故可利用巖體來(lái)選擇注漿方法和注漿參數(shù)。
3.3.1 注漿方法
對(duì)于這種地層采用比較適用的方法是擠壓、劈裂注漿法,首先是能填滿注漿管周?chē)目臻g,隨著壓力的增大,對(duì)孔壁周?chē)鷰r體產(chǎn)生的擠壓和局部剪切,破壞巖體的結(jié)構(gòu),當(dāng)擠出水和空氣后,壓力繼續(xù)增加,漿液繼續(xù)擴(kuò)散并吸收去一部分?jǐn)D出來(lái)的水,同時(shí)漿液在水化作用下吸收去一部分水,能使巖體中水量減少,其強(qiáng)度和自穩(wěn)性相應(yīng)也得到相應(yīng)的提高。
3.3.2 注漿壓力
對(duì)于擠壓、劈裂注漿,其注漿壓力是注漿影響效果的關(guān)鍵因素,根據(jù)前進(jìn)式注漿的特點(diǎn),每次都要采用不同的注漿壓力。一般開(kāi)始注漿壓力選用2―3MPa, 第二次選用3―4MPa,第三次采用4―6MPa;并應(yīng)對(duì)每次的壓力進(jìn)行記錄,并據(jù)此判斷壓注效果。
3.3.3 注漿數(shù)量
壓注漿量對(duì)周?chē)鷰r石的改良程度影響非常大,擠壓劈裂注漿的漿液,除了起到填充空隙外,還要擠壓地層,使其空隙減小,改變巖體結(jié)構(gòu)。隨著注漿壓力和時(shí)間的增加,注入漿液受到壓縮,并產(chǎn)生脫水現(xiàn)象密度增大,這樣可能出現(xiàn)注入漿液的體積比加固巖體的空隙體積還大的現(xiàn)象,因此注漿量需計(jì)算得到。(Q=0.266V; 其中V―受注巖體的體積).
3.3.4 布置注漿孔
注漿孔按全斷面封閉注漿布孔要求進(jìn)行布孔,一般情況下泄水洞與平導(dǎo)布孔10―12個(gè),側(cè)壁導(dǎo)坑布孔16―20個(gè)。
3.4 拱頂管棚注漿
該隧道圍巖軟弱,且開(kāi)挖跨度比較大,因此在上弧導(dǎo)坑采用管棚與注漿相結(jié)合的超前支護(hù)法。由于開(kāi)挖體積較大,管棚注漿時(shí)很難形成一個(gè)強(qiáng)大的止?jié){體系,使的注漿壓力受到限制,所以管棚注漿主要考慮充填擠壓注漿。
四、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上對(duì)該隧道采取注漿法處理措施,不僅能改善巖體的力學(xué)性質(zhì),從注漿施工情況來(lái)看,注漿壓力一般能到達(dá)設(shè)計(jì)終值,從以上例子中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,采取對(duì)已經(jīng)加固的地層挖開(kāi)來(lái)看,我們發(fā)現(xiàn)有大部分漿液能劈開(kāi)巖層相互貫通,使圍巖得到擠壓,充填的比較密實(shí),膠結(jié)的也很牢固,同時(shí)也加快了施工進(jìn)度,比以前提高二倍以上;降低了巖體的含水量;有效地控制了隧道的整體下沉。
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