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相关概念、评价模型构建与数据来源
1海洋资源、海洋环境、海洋资源环境
海洋资源是蕴藏在海洋,能够作为空间、物质、能量被直接、间接利用的总和,分为海洋生物资源、化学资源、矿产资源、能量资源及空间资源。而海洋环境,在广义上也是一种特殊形式的资源,可理解为海洋资源的重要组成部分。因此,狭义海洋资源、广义海洋环境两部分共同组成了海洋资源环境,其中狭义海洋资源包括①海域资源,即承载着各种海洋经济活动海洋空间资源,②海洋生物资源,即全部海洋生物,③海洋矿产资源,如海底煤炭、石油、天然气、可燃冰及金属结核等;而广义海洋环境包括①海洋水质环境是海洋自身具备的一定自净能力所能达到的一种水质状态,②海洋自然环境,如气候、地质等与岸线、岛屿、生物等自然要素,相互作用所形成的。海洋环境是海洋资源的一种抽象形式,如湿地、珊瑚礁、红树林等海洋自然环境在游客可以远观或游憩时便成为海洋旅游资源。
2海洋资源环境基础评价模型
海洋资源环境基础评价目的在于了解某地的海洋资源环境基础对当地海洋经济发展的支撑状况,进而指导当地海洋产业选择与空间组织优化,实现海洋经济良性循环。由于海洋资源环境基础涉及指标众多,在评价时要注意:①如何确定科学的指标权重以解决各具体指标影响评价总目标的重要性程度差异,②如何将属性、统计标准各异的指标转化为可比的、可综合计算的评价值,③选用何种综合测度方法能科学衡量区域海洋资源环境禀赋及区际差异。由此构建了评价指标、评价指标度量方法、评价指标体系集成测度方法组成的海洋资源环境基础评价模型。
2.1指标遴选与指标体系构建
评价指标的遴选,既受评价目的、评价对象的制约,又受评价操作主体的知识程度、经验水平与价值观念的影响。根据指标体系遴选基本原则、海洋资源环境的构成要素特性,构建了以海洋资源环境基础为目标层、海洋资源与海洋环境准则层、18个指标构成的指标体系(表1)。其中指标层C1-C7、C10-C12代表区域海洋资源的岸线与港口、岛屿、海岸带、海水养殖与海洋能源等资源,C8、C9用以刻画沿海城市海洋旅游资源开发利用状态;C13-C18用以刻画区域海洋水质的背景值、排放值和人类处理状态。表1中准则层和指标层的权重均采用层次分析法(AHP)获得,这可避免损失各指标的重要性、属性差异及可靠程度。
2.2综合测度方法的选取
基于对常用综合测评方法优缺点比较,采用基于层次分析法的综合评分法。即首先将C1-C18各评价指标的权重值和得分值代入加权求和计算数学模型:式中:C为区域海洋资源环境基础综合评价结果,Bi为准则层标准化后的数值,Wi为权重值;Cj为指标层标准化后的数值,Wij为相应权重。
3数据来源与数据处理
文中数据源自《中国海洋统计年鉴2011》、《浙江省海岸带和滩涂资源综合调查报告》、《浙江省海洋环境质量公报2011》、《浙江省统计年鉴2011》以及浙江沿海各市海洋与渔业局网站的相关资料数据,并筛选整理。由于浙江沿海各市未建立系统海洋数据库,各市海洋资源环境数据统计口径不一、不齐,导致所构建的指标体系中的部分指标缺失某些沿海城市的相关数据。鉴于缺失部分为效益型指标,因此,可令缺失数据为0,标准化结果也为0,确保评价结果的科学性和一般性。
浙江省沿海市域海洋资源环境基础评价
1综合评价结果
利用前述海洋资源环境基础评价模型,代入嘉兴、杭州、绍兴、宁波、舟山、台州、温州七市海洋资源环境基础数据,得到浙江省沿海市域海洋资源环境基础综合评价(表2):一是浙江省的海洋资源环境优势主要分布在舟山、宁波、温州、台州这四大沿海城市,嘉兴也有一定的海洋资源环境优势,而杭州、绍兴的海洋资源环境基础则相对较差;二是表2中海洋资源得分排名结果,与综合得分排名基本一致;而海洋环境得分排名结果,与综合得分排名出入较大,海洋资源优势城市得分相对较低,海洋资源劣势城市得分相对较高;三是整体而言浙江省沿海市域海洋资源环境基础的丰度与质量,处在以宁波舟山为显著优势区域,温州、台州处于第二梯队,嘉兴、杭州、绍兴处于第三梯队,呈现浙江省沿海中部、南部海洋资源环境基础优势度明显,具有较高的海洋经济发展基础。
2浙江省沿海市域海洋资源环境基础空间分异
2.1浙江沿海各市海洋资源基础差异
(1)地理位置:舟山、宁波、温州、台州、嘉兴属于滨海城市,拥有漫长的海岸线、广大的海岸带陆地面积、管辖海域和优良的海港等。其中,舟山为岛屿城市,海岸线最长;但就大陆海岸线而言,宁波最长;潮间带土地资源以宁波、台州和温州最为丰富。而杭州、绍兴无直接临海地带,其濒临杭州湾、钱塘江入海口,间接沟通海洋,无海岸线、管辖海域、海港等,但属于沿海城市,拥有一定的海岸带陆地面积。
(2)渔港养殖区资源:杭州、绍兴既无渔港资源,也无养殖区资源。嘉兴虽无渔港资源,但有海盐歌山养殖区,适宜滩涂养殖。国家级渔港主要分布在舟山、台州、温州和宁波,其中国家一级渔港舟山10个、台州5个、温州4个、宁波3个;养殖区也主要分布于上述4个城市,台州5个,舟山、温州分别4个,宁波3个,其中,宁波只适宜滩涂、浅海养殖,而台州、舟山、温州还有网箱养殖。
(3)港口资源:杭州、绍兴没有海港,杭州港和绍兴港都属于内河港口。舟山、宁波、嘉兴、温州海港资源优良,多深水良港,尤以舟山、宁波为优。宁波-舟山港作为长三角仅次于上海港的综合大港和国际集装箱中转枢纽港,以水水中转为特色;嘉兴港主要服务地域为杭嘉湖地区,是杭州湾北岸与太平洋沟通的唯一通道,对当地海洋经济的发展起有力支撑作用;温州港连通了浙西南、闽北、皖南、赣东,居于我国承北起南的海运心脏地位,兼具远洋运输的优越地理区位。
(4)盐田资源:浙江沿海各市中,只有舟山、宁波和台州有规模较大的盐田区,如舟山中南部岛屿盐田区、宁波象山港北部盐田区、台州南部盐田区。
(5)海洋能资源:浙江潮汐能主要分布在宁波和台州。已开发潮汐发电的有温岭江厦、玉环海山,可开发潮汐发电的如象山南田岛、三门湾。潮流能则集中分布在舟山,其岱山县龟山水道潮流能区在建潮流能实验电站。海风能资源区则包括舟山海上海岛风能区、宁波沿海海岛风能区、温州台州海岛风能区。
(6)海洋旅游资源:舟山、宁波、温州和台州海洋旅游资源条件优越,居浙江沿海各市前列。其中,较为著名有宁波的杭州湾、象山港,舟山的普陀山、嵊泗列岛,台州的大陈岛森林公园、大鹿岛及三门湾,温州的南北麂岛、洞头列岛及乐清湾等。此外,杭州的钱塘江观潮旅游也极富盛名。
2.2浙江沿海各市海洋环境基础空间分异
如图1所示2010年东海区环境质量显示出:浙江沿海各市均有不同程度的海洋环境问题,尤其是社会经济发达的杭州湾、各沿海城市港口地区。海洋资源条件优越的宁波、温州、台州,由于粗放地发展海洋经济,导致其附近海域海洋环境严重恶化;杭州虽不直接濒临海洋,但由于其人口稠密、工农业发达,通过杭州湾、钱塘江间接导致连通海域海洋环境恶化严重。而舟山、嘉兴、绍兴,由于其社会经济发展相对较滞后,对其海域环境破坏作用相对较小。
3浙江省沿海市域海洋资源环境基础与海洋经济关联度
受数据限制,分析浙江沿海市域海洋资源环境基础与海洋经济关联度时,暂不考虑杭州、绍兴两市。将宁波、舟山、嘉兴、温州、台州市域海洋经济总产值标准化后与表2的海洋资源、海洋环境、海洋资源环境的综合评价得分利用SPSS19.0进行相关分析,得出相关系数R海经-海洋资源环境=0.9103、R海经-海洋资源=0.9001、R海经-海洋环境=-0.6045,可见海洋资源环境基础与海洋经济呈显著正相关,即海洋资源环境基础越好,海洋经济越发达,这也初步显示出浙江海洋经济对于海洋科技的依赖度较低;然海洋环境则与海洋经济呈负相关,这表明浙江海洋经济增长同时,无疑加重了海域环境污染。
海洋资源环境约束与浙江沿海市域海洋产业优化对策
浙江海洋经济正处起步发展阶段,要实现持续良性发展,需统筹考虑沿海市海洋资源环境基础优势与海洋产业发展相结合,形成各具特色的市域海洋经济。因此,凾待从海洋资源环境约束探索性提出浙江沿海各市海洋产业结构调整战略及布局优化策略。
1宁波、舟山海洋产业结构与布局优化策略
地处浙东北的宁波、舟山,海洋资源环境基础为浙江最优,又是浙江海洋经济发展示范区的核心区,应依托优势,发挥宁波—舟山港口的规模效应,实现宁波、舟山两市的海洋产业的岛陆统筹发展与一体化发展。(1)宁波海洋经济位居浙江之首,然海洋产业结构不合理,严重阻碍了海洋资源环境基础开发利用的潜力,应大力发展以港口航运为核心的现代海洋服务业、滨海旅游业等第三产业,逐步淘汰高污染、高能耗的海洋产业,实现产业转型升级。(2)舟山海洋资源环境基础虽位列浙江第一,但海洋经济发展程度相对滞后,应转变思想观念、改善基础设施,吸引外界资金、技术、人才,以其特殊的海岛资源环境优势,大力推进港口大产业发展,努力打造海上花园名城。
2温州、台州海洋产业结构与布局优化策略
地处浙东南的温州、台州,与台湾经济区隔海相望,其海洋资源环境基础虽次于舟山、宁波,但仍可打造成浙江海洋经济发展的南翼核心区,且应主攻滨海新城、沿海民营海洋产业集聚区。(1)温州应加强政策扶植并积极加以引导民营资本注入海洋经济发展,培育海洋科技力量,推进“一港三城”建设,加大港口物流业、现代海洋渔业等,着力发展海水利用、海风发电产业等。(2)台州渔业资源居浙江首位,但过度开发造成严重衰退,应实行海洋循环经济模式,对包括渔业资源在内的各种海洋资源集约利用。此外,应加大资金、科技投入推进水产品加工业、现代远洋渔业、船舶修造业等优势产业发展。
3嘉兴、杭州、绍兴海洋产业发展优化策略
关键词:地学三维可视化;教学改革;课程建设
中图分类号:P208 文献标志码:B 文章编号:1674-9324(2012)09-0155-02
科学计算可视化[1](visualization in scientific computation)是20世纪80年达国家提出的一个新的研究领域,是通过运用计算机图形学和图像处理,将科学计算的过程和结果以图形或图像的形式显示,并进行交互处理的方法和技术。它涉及计算机图形学、计算机视觉、图像处理和人机交互等多个领域。科学可视化在地学领域,如地理信息系统(GIS)和地学建模(GMS)的应用,形成了地学可视化。通过地学三维可视化可以提高人们对复杂、抽象的三维地学现象的空间感知、理解和分析能力。随着地学可视化技术的发展和广阔的应用前景,一些高校在与地学相关的专业中相继开设了地学可视化相关课程。
一、课程开设的必要性
从学科发展需要而言,孙九林院士认为“地球信息科学这个学科是地球科学与现代信息科学技术交叉融合综合集成在一起的新兴学科,是以信息流为手段,来研究地球系统内部的物质流、能量流、人流和运动状态、方式。”地学领域关于三维空间信息的采集、组织、表达、建模、可视化、交互分析的研究日益重要,发展为两个并行的研究方向[1],一个是3D GIS(三维地理信息系统),是以地球表面及其以上的自然地理实体和人工建筑实体为研究对象,另一个是3D GMS(三维地学模拟系统),是以地表及其以下自然地质实体和人工开掘实体为研究对象。目前,真三维地学建模、三维拓扑描述、地表地下空间无缝集成、三维动态地学过程模拟、三维地学可视化等问题已成为地球空间信息的技术前沿和攻关热点[1-3],吸引了计算机科学、测绘、地理、地质、采矿、岩土、环境、资源等诸多领域的学者的研究兴趣。因此为了适应地球信息科学的学科发展,有必要开设“地学三维可视化”课程,使学生了解研究前沿和热点,实现本科生与研究生教育的良好衔接;并且,地学可视化在测绘、地质、环境、资源等诸多领域的重要性,使其成为学生应该掌握的重要技能。
从社会需求而言,随着三维可视化技术的发展,地学可视化具有十分广阔的应用前景和社会需求,主要应用于数字城市、矿山、海洋、地质、水利、气象、环境等领域[1],例如城市景观分析、城市规划、地下水源污染监测、地下管线规划、地表沉陷监测、多煤层矿层储量分析、地层结构解析等。因此,通过开设“地学三维可视化”课程,使学生掌握三维地学建模、可视化和交互分析的方法和技能,可促进就业,适应社会需要。
因此,考虑到学科发展、就业和社会需求,有必要在地学相关专业开设“地学三维可视化”课程,使学生掌握地球信息科学领域的重要技能,促进学生在测绘、地质、环境、资源、气象等诸多领域较好就业。
二、课程的主要内容
本课程的目的是通过系统讲授地学可视化的基本概念、原理、方法和技术,使学生掌握面向地学的常用的三维空间模型、基本的三维空间建模算法、能够运用常用的三维空间信息系统与图形工具,如IDL(Interactive Data Language)或ArcGIS,进行三维地学建模和交互分析。
本课程主要包括以下5个方面的内容:
(1)“地学三维可视化”的内涵和相关概念,如“地学认知模型”、“空间数据模型”、“空间维数分析”、“真三维”“3D GIS”、“3D GMS”、“地学多维图解”等。
(2)针对“地学可视化”应用最多的两个领域:数字城市和地质领域,介绍常用的三维空间信息系统和三维图形工具。
(3)面向地学常用的三维空间模型,包括面元模型、体元模型(规则体元和不规则体元模型)、混合三维模型(断面-三角网混合模型、线框-块体混合模型、八叉树-四面体混合模型)、集成三维模型(三角网-八叉树集成模型、矢栅集成模型);三维地质空间模型的原理、特点、优缺点及其适用范围。
(4)典型的三维空间建模算法,包括三维图形几何变换、地物模型与地形模型无缝集成、TEN模型生成、Octree模型生成、面向对象的三维模型重建、GTP模型剖切、LOD模型生成、多分辨率纹理生成与映射、三维空间索引与显示判断等代表性算法。
(5)从常用的三维空间信息系统与图形工具中选择一种典型系统或图形工具,如IDL或ArcGIS进行三维地学模型的建立、可视化和交互分析。
三、教学方法和考核机制
本课程是一门实践性很强的课程,要求以学生为主体,激发学生的学习兴趣、主动性和创造性;本课程并不指定某一具体的三维地学模型,不是要求所有学生都建立三维地形模型,而是鼓励学生创设自己感兴趣的三维地学模型,如洪水演进模型、地面沉降模型、三维地层模型、数字城市模型等,并鼓励学生根据模型的需要来选择合适的三维系统或图形工具,建立自己的三维地学模型。有的学生擅长编程,则可以用VC或IDL编程实现三维空间建模算法或建立三维地学模型;有的学生对菜单操作更感兴趣,则可以根据模型特点,选择ArcGIS或3D Max来建立三维模型。因此本课程给予学生充分的学习主动性,鼓励学生大胆想象和创设自己的三维地学模型,并根据自身特长和兴趣,选择合适的三维系统或图形工具实现自己的三维地学模型。
为了激发学生的学习热情,培养学生的创新精神,本人对教学方法作了一些探索和改进:
关键词:海洋环境污染海洋灾害海洋工程与海洋环境相互作用
随着沿海经济的迅猛发展,近海海域遭到越来越严重的污染,使海域环境质量明显下降,生态环境日趋恶化,并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国,特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境,海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益,精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施,也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源,需要在海上进行各类工程建设,在目前科技日益发展的情况下,工程建设的规模日益巨大,这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展,海洋环境的日益恶化,海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展,近海石油气田的开发,以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要,针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面,重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究,第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究,第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础,考虑各种自然环境因素(浪、流、风、光、温度、湿度)、物理因素(扩散、挥发、沉降、吸附、释放)、化学因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律,并建立海洋水质预测预报模型。此外,近年来,在我国沿海海域,赤潮频发严重。因此,除了加强赤潮的监测和预报外,也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大,且受到许多客观条件的限制,所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用,很难将其中的单因素影响分离出来,因此,往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前,在这方面国内外已有不少水质预测预报模型,这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型:水流数学模型;波浪数学模型;液流相互作用模型;近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面,对于较大范围的海域,通常可采用深度平均的潮流教学模型,对于紊动影响不显著的海域,可不考虑湍流影响,而对于湍流效应显著的区域,如排污口近区,则应考虑湍流效应。此外,采用坐标变换,可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型,这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域,水流数学模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型为基础,针对水温和盐度分层流的流动特性,考虑浮力对紊动的影响,建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k-(单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念,分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟,建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面,可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组,以提高求解效率。从水波发展方程出发,可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系,可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究,使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度,并提高方程的非线性精度,可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题,通过把能有效模拟自由面形态的N—S方程和波能平衡方程的结合,可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程,用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型,可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,对于弱流情形,可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型;对于强流情形,可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来,建立一种辐射应力计算的新方法,用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型,可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上,针对近海海域水污染的特点,从三维湍流模型出发,在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用;在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项,可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型,它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据;同时对确定水域环境容量,从而制定水域环境保护策略,也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出,在海洋水质预测预报模型研究方面,数学模拟无疑是一种十分有效的手段,但不论是何种数学模型,其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键,直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的,有些可以通过现场观测来得到,但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到,在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备,现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统,可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构,获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程;并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程,可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来,我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币,是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高,一旦发生破坏,将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平台,1989年风暴潮损失超6亿元,1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等)。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏,面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋,每年出现的台风数目占全球的38%,其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时,都会在沿岸局部地区产生风暴潮,形成风暴潮灾害。
在我国北方海域(渤海和北黄海),冬季由于受寒潮影响,沿岸地区每年都有结冰现象,结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成,不但可给结构物以强大的冰压力,而且由于冰激引起的振动作用,也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术,至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂,断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台,为了抵抗冰害,往往建成正、倒锥体的结构型式,冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用,也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中,除进行理论分析和数值模拟外,实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中,模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行,它们各有其优缺点,发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家,海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物(海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等)发生破坏,除其直接经济损失极大外,其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升,造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明,地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理,至今国内外对此都很少研究,且由于试验条件的限制,国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的,如近海环境地震危险性分析,设计地震动参数和频谱特性,强震海底多维地震动及其空间分布规律,地震波传播特性及地震动输入机理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验;核电站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用,码头及护岸建筑物地震稳定性;海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化,其损伤主要来自两个方面:其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤(裂缝)、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤(低温、冻融、大气侵蚀)等;其二是设计不周或设计标准偏低,施工质量差,原材料不合格,管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此,发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下,对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论;结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法;结构病害治理用的新材料、新技术和新方法;海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下(风、浪、流、冰、地震等)的可靠度和优化理论研究,设计与建造新型抗灾工程结构;研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度,而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临,发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统,如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统;以主要海域和海岸带区域经济发展为背景,进行重点研究,建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构;以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统,将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合,建立数学物理模型,通过多媒体技术,形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程,建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间,现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外,正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程,估计到21世纪,可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等,日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长,60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见,随着海洋资源与空间的开发利用,各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大,保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区,但同时又是经济活动最为发达的地区,海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡,影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态,破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地,若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失,另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用,海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题,主要内容包括:航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响,深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响;破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究;大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变;海岸演防护及开发利用新概念的原则与理论,如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展,城平建设中的污水深海排放技术,感潮水域污水多点排放漂移扩散研究,天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力,人工沙滩的保护措施,滩涂围垦对水域环境的影响等,都将是需要认真解决的问题。
关键词 海洋环境污染 海洋灾害 海洋工程与海洋环境相互作用
随着沿海经济的迅猛发展,近海海域遭到越来越严重的污染,使海域环境质量明显下降,生态环境日趋恶化,并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国,特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境,海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益,精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施,也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源,需要在海上进行各类工程建设,在目前科技日益发展的情况下,工程建设的规模日益巨大,这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展,海洋环境的日益恶化,海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展,近海石油气田的开发,以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要,针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面,重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究,第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究,第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征对各类污染物的作用机理和规律研究
以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础,考虑各种自然环境因素(浪、流、风、光、温度、湿度)、物理因素(扩散、挥发、沉降、吸附、释放)、化学因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律,并建立海洋水质预测预报模型。此外,近年来,在我国沿海海域,赤潮频发严重。因此,除了加强赤潮的监测和预报外,也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大,且受到许多客观条件的限制,所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用,很难将其中的单因素影响分离出来,因此,往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前,在这方面国内外已有不少水质预测预报模型,这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型:水流数学模型;波浪数学模型;液流相互作用模型;近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面,对于较大范围的海域,通常可采用深度平均的潮流教学模型,对于紊动影响不显着的海域,可不考虑湍流影响,而对于湍流效应显着的区域,如排污口近区,则应考虑湍流效应。此外,采用坐标变换,可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型,这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域,水流数学模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型为基础,针对水温和盐度分层流的流动特性,考虑浮力对紊动的影响,建立用于模拟同时存在温度和盐度梯度这一类密度分层流的k-(单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念,分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟,建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面,可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组,以提高求解效率。从水波发展方程出发,可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系,可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究,可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度,并提高方程的非线性精度,可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题,通过把能有效模拟自由面形态的N— S方程和波能平衡方程的结合,可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程,用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型,可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,对于弱流情形,可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型;对于强流情形,可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来,建立一种辐射应力计算的新方法,用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型,可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上,针对近海海域水污染的特点,从三维湍流模型出发,在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用;在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项,可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型,它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据;同时对确定水域环境容量,从而制定水域环境保护策略,也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出,在海洋水质预测预报模型研究方面,数学模拟无疑是一种十分有效的手段,但不论是何种数学模型,其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键,直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模 型本身来取得的,有些可以通过现场观测来得到,但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到,在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备,现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统,可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构,获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程;并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程,可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。90年代以来,我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币,是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高,一旦发生破坏,将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平台,1989年风暴潮损失超6亿元,1991年DB29销管船在南海通台风翻沉等)。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏,面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋,每年出现的台风数目占全球的38%,其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时,都会在沿岸局部地区产生风暴潮,形成风暴潮灾害。
在我国北方海域(渤海和北黄海),冬季由于受寒潮影响,沿岸地区每年都有结冰现象,结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成,不但可给结构物以强大的冰压力,而且由于冰激引起的振动作用,也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术,至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂,断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台,为了抵抗冰害,往往建成正、倒锥体的结构型式,冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用,也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中,除进行理论分析和数值模拟外,实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中,模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行,它们各有其优缺点,发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家,海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物(海洋平台、钻井船、人工岛、输油及输气管道等)发生破坏,除其直接经济损失极大外,其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升,造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明,地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理,至今国内外对此都很少研究,且由于试验条件的限制,国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
以下的一些研究内容将是为解决海洋工程设施抗震措施中的关键技术所必需考虑的,如近海环境地震危险性分析,设计地震动参数和频谱特性,强震海底多维地震动及其空间分布规律,地震波传播特性及地震动输入机理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考虑周围水介质影响的结构振动破坏机理、振动控制、地震动时颇联合分析模型和输入机制、非线性动力分析和动力破坏试验;核电站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平台及地下输油管线与地基土动力相互作用,码头及护岸建筑物地震稳定性;海域中水工建筑物的性能设计和地震设防标准等。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化,其损伤主要来自两个方面:其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤(裂缝)、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤(低温、冻融、大气侵蚀)等;其二是设计不周或设计标准偏低,施工质量差,原材料不合格,管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此,发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下,对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论;结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法;结构病害治理用的新材料、新技术和新方法;海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下(风、浪、流、冰、地震等)的可靠度和优化理论研究,设计与建造新型抗灾工程结构;研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度,而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临,发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统,如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统;以主要海域和海岸带区域经济发展为背景,进行重点研究,建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构;以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统,将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合,建立数学物理模型,通过多媒体技术,形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程,建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施与对策
为了充分利用海洋空间,现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外,正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程,估计到21世纪,可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等,日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长,60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见,随着海洋资源与空间的开发利用,各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大,保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区,但同时又是经济活动最为发达的地区,海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡,影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态,破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地,若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失,另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用,海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题,主要内容包括:航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响,深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响;破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究;大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变;海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论,如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展,城平建设中的污水深海排放技术,感潮水域污水多点排放漂移扩散研究,天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力,人工沙滩的保护措施,滩涂围垦对水域环境的影响等,都将是需要认真解决的 问题。
我司企业理想是作最专业的休闲生活建筑家,打造以休闲文化为主题,水城山镇、高端别墅(含艺术家落)、温泉酒店等休闲建筑为载体的国际型大社区。高品质的项目需要更高品质的设计管理,不仅要具备很强的专业技术水平,还需要有科学的工作方法,丰富的经验积累,不断改进创新,这样才能不断提升项目的品质,没有最高,只有更高。本人主要负责暖通空调专业的设计管理工作,下面就谈谈关于本专业设计管理工作的几点看法。
1 重视与各专业各部门的沟通协调
1.1 充分的沟通可以准确的把握工作方向
在设计过程中大量的调整工作与掌握的相关信息有关,充分沟通可以保证掌握信息的准确性与及时性,可以准确的把握调整方向,避免无谓的重复性工作,大大提升工作效率。
比如别墅类建筑,一般景观、建筑、室内、结构都有各自鲜明的特点,若协调不好,那将是很麻烦的事情。
1.1.1 与建筑、景观专业的协调。
空调室外主机体积较大且运行时噪音较大,因此其位置的选择,除了要满足本专业要求,还须同时满足建筑专业与景观专业的要求:
a能设于显要及对噪音有要求(例如卧室)的位置。
b调室外主机的冷\热风不能吹向重要的景观植物。
但在设计过程中经常遇到,无法同时满足的情况,此时沟通协调显得尤为重要,最终使得各方做出妥协调整,达成一致,尽量做到最好。
1.1.2 与结构、室内专业的协调
空调室内机的配置与室内、结构专业密不可分,需要对室内功能布局、天花造型标高,梁底、楼板底标高有充分的了解,确保室内机位置有足够的空间安装室内机。而且在前期就必须对结构做出管线预埋、洞口预留的条件要求。否则,在后期的空调设计中将非常困难,甚至留下无法弥补的缺陷。
1.2 高效沟通,快速反应需要团队合作。
有很多层面个人是想不到的,所以信息必然不够全面及时,团队合作可以有效的弥补这个缺陷,保证高效沟通,从而产生出1+1>2效果,保证沟通的高效率,工作的快速反应。团队合作的精华在于主动,在工作中需意识到不是一个人在工作,而是一个团队在工作,所有内容都需考虑与团队的协调一致,与团队成员之间的不厌其烦的相互沟通。
1.3 重视沟通方式,要灵活多样,目的性强。
沟通方式是多样化的,有会议沟通、个别沟通、电话沟通、样板沟通等,对不同的环境、不同的部门、不同的人员,沟通方式不同,沟通效果也是大不相同的。
在沟通前必须作足准备工作。沟通往往会组织相关的人,时间,地点,比较集中的占用各方面资源,为了保证沟通顺利高效的进行,需要提前对沟通的情况做相关的预测,备齐所需参考资料,对关键问题,还需做好合适的应对方式。这样,才不至于沟通时,由于非技术性问题,空耗时间,浪费资源。
2 重视基础性工作的积累
设计管理并不是只做管理,还需做大量基础性工作,对现场情况、项目特点、设计的原则、指标参数,经济指标、规范要求等作详尽的分析了解,做到心中有数,这样才能对设计单位进行有效的引导,对相关专业进行有效的沟通协调,使得设计的进度及质量能够按照计划得到有效的控制。
2.1 相关技术资料的累积
在现代社会,各行业的知识及数据浩瀚如海洋,而且日新月异。人不可能都记在大脑里,因此需要扩充我们专业储备,进行比较齐全的技术资料累积,为我们的大脑相当于配备外置硬盘,随时备查应用。
下面是暖通空调专业部分常用资料:
《实用供热空调设计手册》(第二版)陆耀庆 主编
《全国民用建筑工程设计技术措施(暖通空调.动力)》2009版
《全国民用建筑工程设计技术措施(建筑产品选用技术)》2009版
《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇(暖通空调・动力)》2007版
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95 (2005年版)
《采暖通风空调调节设计规范》GB50019-2003
《锅炉房设计规范》GB50041-2008
《暖通空调制图标准》GB/T50114-2001
《住宅设计规范》GB50096-1999
《城镇燃气设计规范》GB50028-2006
《建筑工程设计文件编制深度规定》2008版
《多联机空调系统工程技术规程》JGJ174-2010
《暖通空调工程设计方法与系统分析》
《暖通空调常用资料备查手册》
《中国建筑节能年度发展研究报告》
2.2 建立专业数据库
工程项目在实施的过程中是复杂多变的,需要根据实际情况快速反应,需要有实际意义的专业数据库的支撑,有如现代战争的快速反应部队,有高速的卫星网络化信息数据库为支撑,才快得起来。
专业数据库的建立,应构成体系,可靠、实用、方便、齐全,是一个累积的过程,在每一个实施的项目中都可以提炼出所需要的专业数据,当然也可以从技术资料中提取。
下面是部分常用数据列项:
热负荷/冷负荷指标
风管、风口风速,水管流速一般性数值
与冷量、热量对应的管径参考值
各类管道保温厚度参考值
新风量及排风换气次数
水、空气等常用流体的密度、比热等常用物理参数
常用空调设备技术参数(热力参数、外形及安装尺寸)
常用空调设备、管材、项目规模的经济指标
室外气象及室内环境设计参数
各种常用的计算及查询软件(五金手册、负荷及水力计算、工况模拟等)
2.3 设计管理工具的编制与应用
2.3.1 项目管理工具
多项目同时管理且各项目情况复杂多变,是设计管理的一个显著特点。这需要借助一些工具来对所有项目进行梳理及有序跟进。
最常用的是用Excel编制《跟进项目一览表》,将所有跟进项目的基本情况、进度计划等内容进行汇总,只要浏览该表,即可对所有项目心中有数,是很好的管理工具。见附表1。
2.3.2 审图工具
审核设计院的图纸,是一项很细致且工作量很大的工作,各个项目内容也不同,但其设计工作的方法和运用的基础资料基本相同,将其归纳起来,编制成统一的工具,加以规范运用,可在一定程度上简化审核工作,减少失误和遗漏,有效提高工作效率。见附表2。
3 设计管理应不断总结、改进与创新
3.1 在各项目实施过程中优缺点的分析总结中改进与创新
每一个项目都有其自身的特点,都是活生生的案例,其优点和缺点均可作为后续项目的参考,尤其是缺点,印象更为深刻。分析总结的过程,就是经验积累的过程,品质提升的过程,同是也是创新的过程。
项目的分析总结不只是最后的总结,而是全过程点点滴滴的总结记录的过程,重要的细节在过程中最清晰,光靠最后的回忆是远远不够的。见表3
3.2 在不断的学习中,改进与创新。
在本行业中有很多优秀的项目,汇聚了专业的智慧,需要我们虚心的学习,去考察,去搜集资料分析,在学习中改进,提升,创新。
2.1.1统一调整为8号灰色,并按楼层合并为图块(即本专业以外的内容)便于修改、设置、打印
2.1.2 本专业内容按类别设置颜色,线型、图层
2.2 空调室外机
2.2.1 选型1.0<(室内机冷量之和/室外机冷量)≤1.3
2.2.2 主机形式及附带功能 制冷制热、制热水、用户及规划需求
2.2.3 安装位置及布置方式 通风良好,操作空间500mm以上,进风空间300mm以上。
与建筑及景观专业沟通确认
与其他(水电专业)设备是否冲突
冷媒管路敷设方便
基础高出地面150mm
尽量利用预埋管线接口
2.2.4 标注说明 规格型号清晰,但不体现厂家品牌
定位尺寸
2.3 空调室内机
2.3.1 房间的功能建筑及室内专业条件图
2.3.2 制冷量、制热量按制冷量选型:餐厅、客厅、多功能厅等公共区域取量250~300W/,卧室、书房等房间取150~200W/,过道按最小机型考虑,
2.3.3 室内空调机形式结合建筑、结构、室内装修而定,复核安装空间,天花高度,梁底及楼板底空间的现场情况。
装修专业、成本等外部因素
2.3.4 安装位置及布置方式 送回风口的尺寸与位置与室内装修专业协商确定。
冷凝水排放方便
尽量利用预埋管线接口
2.3.5 检修口设置复核其方向性、共用性 、与室内装修内容的协调性
2.3.6 标注说明 规格型号清晰,但不体现厂家品牌
送回风口定位尺寸标注清晰
2.3.7 控制方式 遥控或线控方式需标明
暗藏风管式采用线控,其它采用遥控
2.4 冷媒管路
2.4.1 室内外机分配1.0<(室内机冷量之和/室外机冷量)≤1.3
2.4.2 立管设置 尽量减少立管,复核管井空间
2.4.3 走向天花内、就近、减少交叉,方便检修敷设原则
2.4.4 管径标注说明完整,准确
2.5 冷凝水管路
2.5.1 走向独立排放或就近排入卫生间
走向需满足坡度要求
2.5.2 管径及坡度标注说明 完整性、准确性
2.6 通风
2.6.1 卫生间换气次数5~10次/h
2.6.2 地下密闭场所 换气次数5~10次/h
2.6.3 外墙风口 防雨百叶或防雨弯头、与建筑专业沟通与外墙的协调性
2.6.4 风管止回阀排风有交叉污染时,需设置风管止回阀
3 设备表
3.1 户型与平面图一致
3.2 规格型号与平面图一致
3.3 技术参数与平面图一致
4 系统图
4.1 技术参数与平面图一致
4.2 管路走向与平面图一致
4.3 注释说明与平面图一致
5 打印线型设置表列表注明
注 :按以上要求,遵循相关规范,完成施工图,欢迎提出改进意见,谢谢合作!
工作失误汇总
序号 工作项目 实际情况及原因总结与改进备注
1 C3-20空调主机及热水箱布置 水箱因操作空间不够移位导致难看 1、看现场,2、与厂家充分沟通 3、注意操作空间
2 D镜样板房 首层酒吧空调难看,与室内组沟通不充分 注意跨专业沟通
3 圆石滩C005别墅空调 冷媒管穿越管道井,冷凝管跨越风管,主机与墙距离400mm;粗心 加强工作的严谨性
4 F区东北侧室外管网图设计说明 全铜质阀门不合理;资料套用检查不严密。 套用资料时,必须逐条仔细检查
5 休息站空调容量选大,功能理解错误对设计前提条件要与相关专业沟通确认
6 FCU安装高度空间 设小了;沟通不够 勤于与相关人员充分沟通
7 广美图纸 图纸没签收,后发现少一套;签收意识薄弱积极主动,负责心态
8 广美图纸 图面错误两处;粗心 态度严谨,多想后果
9 集美联拼别墅空调 A、B空调室外机偏小;原则性不强坚持原则,态度严谨
10 联拼联排别墅空调主机空间不够,与景观建筑专业冲突;充分重视及时沟通,尽快完善工作方法与工作流程。
11 联拼联排别墅空调室内风管机低静压,标准静压没细分;粗心,经验不足 细心、认真总结,举一反三
12 联拼联排别墅空调不带空调机交楼说明太晚,预见性不足严谨态度,提高风险识别能力
13 临时艺术中心无尘间误会洁净室,挨批,轻率,不动大脑三思而后言
工作间通风设计补图,上次出图之前无沟通,此次沟通不到位 充分重视沟通,周全考虑,严谨态度
错过发图,沟通管理不到位, 多渠道沟通,多渠道保障
空调冷暖形式工程部采购错误,与设计不符施工图标注清晰,防范施工理解不充分
14 污水泵房除臭进展缓慢,态度不明确、经验不足、汇报不及时,无准备,无计划 1、严明态度,认真负责
2、及时汇报
3、合理分工,谨慎处理
关键词:海洋意识 海洋社会组织 海洋民间信仰
进入21世纪,“蓝色国土”、“海洋世纪”等词语不绝于耳目,随着国家“海洋强国”战略的提出及近年来我国关于“”、“南海”等海洋问题的激化,我国的海洋权益、海洋安全和海洋意识等问题越来越受到公民的重视,这一切让我们意识到海洋越来越重要。对于一个国家、一个民族,海洋的开发利用与海洋权益的争取和维护,在较大程度上取决于他们的海洋意识状况[1]。
一、 世界海洋强国公民海洋意识的发展历程
从世界历史来看,尤其是在近代史上,一个国家的繁荣富强,在很大程度上是与它的海洋战略分不开的,它们之间有着紧密的关联。葡萄牙称得上是海上霸权国家,它的发展崛起,是有计划、有目的的进行的。亨利王子、若昂二世的海洋意识很强,在他们的支持鼓励下,达.伽马、麦哲伦、迪亚士先后进行了航海探究,这些远航探究使葡萄牙的航海事业得到了较好的发展,也奠定了葡萄牙在海外贸易的主导地位,给葡萄牙带来了丰厚的经济利益。
二战后,美国海洋事业获得较快的发展,为提升公民的海洋意识水平,美国教育、科研、海洋各部门相关代表召开了研讨会议,要求因时因地建立多个海洋教育网络中心,为全国海洋意识教育活动的推广提供平台。为了能让海洋意识教育进入美国中小学课堂并在美国全国范围内普及和发展,美国国会了世纪海洋蓝皮书,该书阐述和强调了海洋意识教育的意义,奠定了学校普及海洋意识教育的坚实基础。美国认为海洋意识是为了增强公民对海洋生态系统的意识和知识,是建立公众和海洋之间的联系,让公众通晓海洋问题,知道和理解海洋在他们的生活中所扮演的角色,因此美国大力宣传海洋意识教育,努力让海洋成为国家进步繁荣的法宝。
日本作为一个典型的海岛国,它的公民海洋意识相对比较普及,日本政府特别重视全体公民的海洋意识教育,他们在小学生国情教育的教学资料中写到“我们没有土地和资源,只有阳光、空气和海洋”。韩国很早就开始向幼儿园提供海洋玩具,而且在小学、中学中逐步增加海洋内容,在大学开设海洋专业,海洋意识教育逐步深入[2]。
二、我国公民海洋意识相对薄弱的原因分析
在这个海洋的世纪,相比于以上国家,我国公民的海洋意识相对比较淡薄。究其原因主要有两个。
(一)历史原因
虽然秦、汉、唐、宋都是海洋意识得到推崇的时代,但这大都是统治者为了长生之道而开展的。秦始皇时徐福东渡寻找长生不老之药,汉武帝时方士寻找海上长生之地等等,唐朝时鉴真东渡还算是有点意义,但是到了清朝时期,为防倭患昏庸的封建统治者实行了消极保守的海禁政策。这些错误在一定程度上使公民的海洋意识弱化了很多,这不能不说是一个历史的伤痛。
(二)政府及相关部门在海洋意识的宣传教育工作上重视力度不够
1998年进行的 “中国青年蓝色国土意识调查”显示近九成的被调查者竟然不知道除960 万平方千米的国土外,我们还有300 万平方千米的海疆国土。我国对公民海洋意识教育的探索开始的比较晚,且也只是在部分涉海高校领域内,因此在战略规划和教育体系的研究方面比较匮乏,基础教育研究的深度不够,更欠缺全体国民研究的广度,缺少政策理论和经济物力的支撑,与其他涉海国家比起来差距还很大,海洋意识的发展相对比较缓慢[3]。虽然政府在公民海洋意识教育上也有较多的政策引导,比如出台了《关于提高海洋意识加强海权教育的工作方案》、《全民海洋意识教育指导纲要》等方案纲要,但还没能细化、没能有效地落到实处,更没能形成有效地指导海洋意识培养的相关理论体系。
综上所述,加强国民的海洋意识教育的任务刻不容缓。要提高公民的海洋意识,中国必须量身定制一些海洋意识培养模式,只有这样,我们才可以有计划、有目的的培养公民的海洋意识。
三、我国公民海洋意识培养模式的探讨
随着世界战略格局的转变和海洋战略地位的提高,人们对海洋权益的争夺,已进入白热化的地步。从过去的以军事殖民为目的转变为以经济利益为目的;由争夺有利的海上通道转变为争夺海洋。当前,我国的海洋权益面临着巨大的危机,岛屿被不良居心的人侵犯、海域被无礼的分割、资源被无情的掠夺,这些问题一直困扰着我国[4]。显而易见,捍卫我国的海洋权益,是不容置疑的事情。但当我们越来越多的将目光投入到海洋权益维护的时候,首先必须要改变的是我们的海洋意识,树立一种全新的海洋观。
(一)改变学校教育模式,提升学生的海洋意识
我国海洋意识教育在学生层面暂时还停留在一个比较低的水平,没有形成一套专门的教育模式理论。但是有一些涉海学校在海洋意识培养模式方面却做出了突出成就,为我国海洋意识培养模式研究提供了理论依据。青岛市39中学在2011年被评为全国第一个海洋意识宣传教育基地。这所学校的做法是,让海洋知识“进学校、进教材、进课堂”,引导学生从小认识海洋、了解海洋、倚重海洋。该校还将海洋教育融入到学校课程中,建立了海洋教育专门人才培养班,在校长白刚勋的带领下,青岛市39中学又被评为全国第一个中学海洋教育课程体系,并创立了全国第一个海洋教育创新人才培养班。舟山市沈家门小学是我国第一所小学海洋意识教育基地,学校定位在海洋特色教育层面,校园内到处都充满着海洋文化气息,无论是海味七彩园和海洋绘画秀秀墙,还是海洋知识长廊和海洋艺术长廊等,都蕴含着对海洋的热爱与崇敬之情。平时学生可以通过电子影像、报告论坛、博客等各种现代媒体手段了解海洋文化、学习海洋知识。他们的海洋教育,不仅仅是为了学习海洋和了解一些海洋课本知识,而是为了把海洋教育与素质教育有机的融合在一起。浙江海洋大学是全国第一所“全国海洋意识教育基地”,也是一所以海洋为特色的大学,近年来学校致力于海洋历史发展战略研究、海洋观教育研究,学校坚持理论与实践齐头并进,采用思想政治教育与海洋观学习有机结合的方式,在深化传统理论研究的同时,开展有关海洋的特色研究。
综上所述,我国已经在小学、中学、大学三个层次上展开了海洋意识培养模式的初步探索,全国开展海洋意识教育可以借鉴他们的模式,但是这些模式还不是很成熟,因此还需要我们的进一步努力和探索。
(二)运用媒体的高效传播特性来提高公民的海洋意识
21世纪也是新媒体的时代,各种媒介不断涌现,像微信、微博、QQ等等。新媒体时代的到来催生了人们生活方式的改变,海洋时代的特征将为这种新的生活方式注入新的精神内涵,二者互为补充,互为融合,互为促进,相生相长[5]。要提高我国公民的海洋观念,唤起大众传媒的海洋意识是必不可少的。这是因为现代社会是一个有机体,大众传媒是其重要的组成部分之一,它对社会的发展进步有着一定的促进作用。大众传媒的类型以及优缺点见表1。
大众传媒不仅是现代社会文明的助推器,也是人类文明进步的不二法宝。在国民海洋意识培养教育过程中,大众传媒的独特特点是我们应当充分发挥的,我们要有目的、有计划、有步骤地运用各种先进的科学的文明的技术手段,大规模地制造、翻印、传播有利于提高公民海洋意识水平的新闻、信息、影视作品及娱乐节目,让 “海洋问题”的关注度在公民中不断提高,使有较高海洋意识的现代公民层出不穷,为海洋强国建设提供智力和精神支持。
(三)借助海洋社会组织的作用强化公民的海洋意识
海洋社会组织,是指一切在海洋社会中活动的群体。海洋社会组织有两种,一种是正式的,另一种是非正式的,两者的内容及功能作用,见表2。
正式的宣传海洋意识的社会组织,这些机构可以有计划、有目的地进行海洋意识的宣传工作,比如开展有关海洋事业成就的宣传教育、组织开展有关海洋文化的论坛等。非正式的宣传海洋意识的社会组织,它是由社会热心人士组建的,不要小瞧这种非正式的组织,它是最有效,也是最接地气的组织,它能很好地宣传海洋意识。
(四)运用海洋民间信仰传承海洋精神
海洋民间信仰是指对超自然的神秘力量的信仰和崇拜,认为有神灵主宰海洋、决定人世命运,它是伴随着海洋社会的发展形成的一种社会意识形态。海洋民俗是指涉海居民依托于海洋,受海洋环境的影响,在日常生产活动中形成的一种文化,它反映着海洋地区特有的历史文化、地貌、社会形态以及日常心理[6]。二者的特点与作用,见表3。
由于古时候海洋科技的不发达,海洋上的一些现象不容易被人们认清楚,海洋的浩瀚和神秘,让人们对海洋有了的无限假想,久而久之人们就不约而同的形成了对海洋的敬畏之情,进而形成了对海洋的信仰。因此我们可以利用他的积极作用来培养公民的海洋意识,比如可以利用海洋信仰劝人们爱护海洋,维护好海洋社会的秩序,利用海洋信仰博大的文化内涵教化人们,使人们提高文化知识素养,进而增强海洋意识。
四、结论
十三五规划要求拓展蓝色经济空间,可见海洋对于中国的可持续发展有着不可替代的作用,而海洋意识的强弱关乎中国海洋权益的大小和整体利益的得失,中国要想在已经到来的海洋世纪里成为一个海洋强国,就必须根据自己的基本国情,通过有效的方式、方法来稳步的提高国民的海洋意识,使国民树立起一种全新的海洋观,让每个国人都对海洋产生一份信仰之情,让他们在了解认识了海洋后,能更合理的利用和保护海洋,进而较快的实现海洋强国梦。
参考文献
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[4] 何立居.海洋观教程[M]. 北京:海洋出版社,2009.01.
QK17-2气田位于渤海湾,已进入生产后期阶段,产出液含水量逐年增高,开始出现段塞流,不利于稳定生产,同时存在分离器处理能力低于产量的问题,需要在原处理系统加入新的气液处理设施。如果增设一个传统分离器,将需要超过40m2的甲板面积,需要大笔投资,并且QK17-2是一座老平台,已没有如此大的额外面积,因此,采用新型高效分离器解决这一问题。
该分离器由一个管状圆柱体和GLCC整合而成。当产出液从立管流入平台时,首先进入该分离器,其中的重组分液体,在下倾管段中进入圆柱体,随后流入GLCC进行下一步处理,而轻组分气体则直接流入GLCC上部,经过捕雾器后进入气体处理系统(图1)。为此,需要在原处理系统中增加3个设备:①管状圆柱体,用于接收液体,并引导其流向GLCC,气体较少从中经过。其入口直径12″,出口直径8″,主体直径16″,高度1000mm。GLCC:用于进一步处理气体和液体,其入口直径12″,出口直径8″,气体出口直径4″,高度2500mm。捕雾器:用于捕捉气体携带的液体,直径800mm,固定于分离器2200mm的高度上。其中:1″=25.4mm。整套系统需要一套对应的控制系统(如GLCC控制系统),当段塞来临时,在不同的入口气液流量下,通过控制和调节不同阀门,实现段塞的合理控制。
原气体处理系统经过改造后,液体处理能力达到6000m3/d,气体处理能力达到120000sm3/d,均有显著的提高,而且出口流体达到了以下标准:气体携液量低于50mg/m3,水中含油量低于1000mg/kg。因而同时解决了段塞问题和处理量问题。本次改造,没有采用需占用大量甲板面积的传统分离器,而是采用占地仅3m2的一系列设备,实现了段塞控制和流体处理的双重功能。该系统在QK17-2平台上一直顺利运行,相比传统方法,节约了70%的支出。
二、文昌油田自动节流装置
文昌油田位于南海,采用固定平台+FPSO的方式开发,来自周围平台的几条管道将产出液输送至FPSO集中处理(图3)。最近几年,WC14-3平台登陆FPSO的立管开始出现段塞,因而增大了FPSO的油气处理难度。此外,由于FPSO采用燃气透平发电,如果立管中发生严重段塞,气体将很难及时通过分离器进入透平供给发电,燃气透平发电则切换为应急柴油发电,不但给生产带来不便,而且消耗了柴油,经济性差。因FPSO没有太大的改造空间,不得不探索其他方法解决问题。
现场工程师最初采用手动节流方法,但确定正确的阀门开度并不容易,需要花费大量时间调节,一旦生产工况有变,又需要重新寻找合适的阀门开度。为了使控制系统工作更加高效,设计了一套自动节流系统。该系统基于PID控制机理开发,根据WC14-3海底管道入口压力进行调节控制,阀门开度为被调节参数,PID用于计算阀门开度的差别。在程序中,采用一个略大和略小的阀门开度区间,以便更快地稳定压力波动,并使压力更接近设定点。
阀门开度的自动调节,在程序中宜采用立管底部的管道压力波动作为调节依据,但立管底部并未安装压力检测点。而在立管底部安装压力监测装置,不仅昂贵,而且需暂时停产并存在后续安全风险,不可行。因此,采用WC14-3海底管道入口压力作为计算依据。为此,将下列信号引入程序中:WC14-3海底管道入口压力、WC14-3海底管道出口压力、阀门开度输入值、阀门开度输出值、气体流量(与燃气透平密切相关),采集这些控制信号并连接到系统中,在中控室进行实时监测。
经过一个月的测试,自动节流系统取得了良好的效果(表1)。管道入口压力平均降低了6%,不仅有利于工艺处理系统的稳定,而且降低了井口回压,有利于产量的提高;最低气体流量提高了8.2%,气体流量更加稳定,这意味着燃气透平可以更稳定地工作。可见,通过采用自动节流系统,多相流立管段塞的不利影响得以克服,提高了生产系统的安全性,自动控制系统因而展现了良好的段塞控制能力。
三、X油田气举系统
X油田是位于西非的一个深水油田,其产出液由8km海底管道输送至回接的FPSO,生产期内GOR约100。在油田投产初期,因产量较低,以及在油田生产后期,因产出液含水量较高,1400m混输立管中可能出现严重段塞问题。由于临近油气田气源充足,因此采用气举法消除段塞。
在设计阶段,采用OLGA分析海底管道和立管的流动安全。以早期投产工况为例,首先确定最低流量,以保证流动处于安全、稳定、高效的区间内。针对管汇、海底管道、立管、段塞流捕集器建模,以5kpbd(1kpbd=159m3/d)流量为步长进行计算,以最大入口压力最低时的流量为最低流量,其值为30kpbd(图4)。若流量低于30kpbd,则需采取措施消除段塞。将注气系统添加到OLGA模型中,即可计算求得所需的注气率。
用于气举的气体与外输气体相同,经节流和加热后注入气体环空。注气环空位于立管内,立管为PIP柔性管。自外而内,立管各层依次为保温层、外管、注气环空、内管。生产流体从内管向上流动,注入的气体从环空流到立管底部。注气环空和内管的交界处在立管底部,气体由此进入内管,举升内管产出液,使严重段塞流得到控制。在立管底部,液塞被注入的气体扰乱,成为分散流,产出液也获得了注入气体所提供的额外动力,流动更为顺畅和连续。尽管注气系统十分昂贵,但其不仅解决了段塞问题,而且有利于产量的提高,对油田生产具有积极的意义。
四、结论
纵观近几年高考、 不难发现、 无论是地理单科试卷还是文科综合测试卷、 无论是全国卷还是地方自主命题卷、 在大部分主观试题的命题形式上都体现了“案例导原理” 或“案例导理论的特点、 即要求学生根据试题中所提供的材料或案例、 运用已学过的地理知识、 地理原理或规律来分析解决教材中未曾出现的实际问题。 这里,举两个例子。 ①2004 年上海单科试卷主观题中的第七大题、 通过提供冰岛的一段资料、要求学生分析该国的相关区域特征(包括冰岛的地理位置、地形、岩石成因类型、气候、洋流等自然地理特征以及产业结构、经济发展水平、土地利用类型、旅游业发展条件、主要城市和能源资源等人文地理特征)。②2004 年“文科综合能力测试沿海和安徽等地区卷”的第 36 题、通过提供中亚平原地区 20 世纪 60 年代频发沙尘暴(“白风暴”)的案例、要求学生分析该地区河水的主要补给形式及影响因素、外力侵蚀作用、人类的不合理活动导致的结果及形成过程和机理等。 因此,从高考的上述命题形式及其反映出来的命题意图看,重视地理案例教学不仅是必要的,而且是势在必行的,否则,学生在高考中很难具备这种较高层次的综合分析问题的能力和知识迁移的能力。 此外,依据现行高中地理教学大纲编写的教材(尤其是人文地理部分和《选修》教材)乃至即将全面实施的与新高中地理课程标准相配套的实验教材中,“原理加案例”或“理论加案例”式内容占了相当大的比重,因此,实施地理案例教学也是可行的、应该引起足够的重视。
二、地理案例教学的实施过程
根据现行高中地理教学大纲编写的高中地理新教材、在高一(必修)下册和高二、高三选修教材中,“原理加案例”式内容占了相当大的比重。 但教材中的案例往往只提供一种情境,至于问题的设置需要教师去创造。 因此、教学的任务就是如何在情境中发现问题、分析问题、解决问题。 下面,就现行教材高一下册《7.3 交通运输网中的点》一节中分析影响上海港建设的主要区位因素为例,谈谈如何实施地理案例教学。
1、呈现地理案例
首先、在上课之前、应该根据教学目标要求、结合教材提供的上海港背景素材、确定所要讨论的问题。 为提高课堂教学效率、在课前可预先把案例材料印发给学生、要求学生做好预习工作。 教学过程中教师进行生动描述,并辅以计算机多媒体手段或网络环境方式呈现背景材料,模拟再现实际情境。
补充:上海港区位案例相关材料
已有几百年悠久历史的上海港,位于中国大陆海岸线的中心,扼长江入海之咽喉,东临浩瀚的太平洋,同时又处于长江东西运输通道与海上运输通道的交汇点。 上海港地理位置适中,腹地经济发达。 上海港最突出的地理优势是水上交通便利、水陆相连,江海相连。
上海港是我国第一大港、也是世界着名大港口之一。 2000年以来,货物吞吐量突破 2 亿吨大关(位居世界前列),上海物资总量的 60%和上海口岸外贸进口物资的99%都通过上海港。可见,上海港在上海乃至中国的经济发展中发挥着重要的作用。
上海港的管辖范围包括长江口、黄浦江水域和杭州湾北岸水域,港区总面积达3600km2。 主要港区沿黄浦江两岸分布,现有万吨级泊位 70 个、黄浦江航道水深约为 8—10m。
讨论问题设计如下:
①阅读课本“图7.15上海港位置”。找出上海港的位置,观察其主要港区分布在哪里? 为什么说上海港首先是一个河口港,又可兼作海港?②上海港所处地区属于何种地貌,这种地貌对港口建设有何优缺点?③长江和黄浦江为上海港建设和发展提供了哪些有利条件?④为什么上海港能发展成为我国第一大港?其有利的区位因素有哪些?⑤什么是经济腹地?上海的经济腹地对上海港发展有何促进作用?⑥上海市经济发展对港口建设和发展起什么作用?⑦与上海近在咫尺的浦东地区经济长期以来没有得到发展的主要自然原因是什么?⑧对比上海港,鹿特丹港有哪些区位优势?
2.分析讨论地理案例
(1)在简单介绍港口建设的历史及我国海洋运输概况后,引入我国第一大港—上海港的建设,首先呈现中国政区图及上海港补充材料,指导学生阅读课文,从水域条件和陆域条件两方面了解影响上海港建设的主要区位因素。 然后围绕小组合作、现场抢答等形式展开问题讨论。
(2) 指导学生阅读“图 7.15 上海港位置”,得出上海港地处长江口与黄浦江交汇处,主要港区沿黄浦江两岸分布,东临东海,因此它首先是一个河口港,又可兼作海港。
(3) 结合案例材料有关数据讨论长江三角洲地貌对港口建设的有利条件和不利条件(三角洲地势平坦开阔,为港口设备、建筑,以及上海市进行合理的平面布置提供了有利条件;但三角洲坡度极缓,水流分汊多,泥沙容易淤塞航道),以及长江和黄浦江为港口建设提供的有利条件(为港口提供淡水,并保证船舶入港航道应有的宽度和抛锚所需的空间)。
(4)呈现“上海港的经济腹地”示意图,联系《4.3 海洋资源(二)》一节中有关港口建设、经济腹地及配套设施等内容,分析上海港的经济腹地是中国经济最发达的地区,通过比较长江流域水陆交通运输条件,说明经济腹地是港口兴衰的重要基础;联系《5.6 工业的区位选择》一节中宝钢原料运入、产品运出与上海港交通运输条件的关系,讨论上海港依托上海市这个全国最大的综合性工业基地和外贸基地,对港口建设和发展所起的重要作用。
(5)指导学生阅读“图 7.15 上海港位置”,讨论与上海近在咫尺的浦东地区经济长期以来没有得到发展的主要自然原因是由于黄浦江的阻隔,交通不便所致。
(6)最后让学生对比上海港和鹿特丹港、讨论鹿特丹港有莱茵河流量季节变化小,海港更广阔、更发达等区位优势。
3、总 结点评地理案例
关键词:热过切;技术经济;研究
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.042
1 25mm S6级卸扣的传统生产工艺流程介绍
S6级卸扣广泛应用于吊装行业,是吊装索具未端常用的零部件。在S6级卸扣系列中,需要配扇形销轴的卸扣装配时规定:扣体双耳外端面与销轴盘面接触率≥75%(如图1)。为保证盘面接触率≥75%,卸扣体双耳外端面需设计加工余量,通过加工获得一定面积的平面来保证面接触率。由于设计有加工余量(如图2),以及锻造拔模斜度等原因,扣体双耳外端面不平整,因而,一般需要通过铣削或热挤压整形等工艺方法来加工扣体外平面(如图2)。
以25mm S6级弓形卸扣为例作为研究对象,卸扣体传统的生产工艺流程一般有两种:
(1)下料制坯锻造热切飞边除毛刺抛丸机加工热处理抛丸热镀锌冷整形装配;其中,机加工工序包括:铣外端面钻孔倒角攻螺纹等步骤;
(2)下料制坯锻造热切飞边热压扁、整形除毛刺抛丸机加工热处理抛丸热镀锌冷整形装配;其中,热切飞边、热压扁整形工序均在冲床上实现;机加工工序包括:钻孔倒角攻螺纹等步骤。
两种传统的卸扣体生产流程冗长,人工、设备占用多,能源浪费大,生产成本高,无法通过降低综合生产成本来提高产品竞争能力。由于降低成本的迫切需要,仍然需寻找出技术创新点来降低生产成本。
经技术论证,找出了其中的一个技术创新点:以热过切代替铣削加工,代替热压扁整形,偿试应用热过切技术。因而优化出如下工艺流程:下料制坯锻造热过切飞边除毛刺抛丸机加工热处理抛丸热镀锌冷整形装配;其中,机加工工序包括:钻孔倒角攻螺纹等步骤。
2 热过切技术特征
经理论研究分析和实践验证,热过切技术具有以下主要特征:
(1)以崆邢魈娲冷切削加工工序,实现机械加工方式的灵活性; 可切出工件机械加工定位点或机加工起始面;
(2)对过切量有一定限制要求,过切量以合适的度为量,以能够基本满足切除加工余量、或切出加工定位面或装配面为最大限度;过小,达不到技术经济效果,过大,热冲切模具磨损较大,模具寿命较低,切面易发生不规则拉伤变形;
(3)冲切模具特殊设计制作,运用复合式的模具架构技术,实现冲切、热整形一体化生产,减少热整形生产工序,模具需常检查磨损状态,及时修复更换;
(4)与切飞边时同步完成,不多设工步,不多占用冲切时间;无需占用铣床等生产设备,无需采购铣刀等刀具,无需制作铣削工装模具,减少生产资源的占用,从而增加有效生产时间;
(5)在不增加操作工劳动强度的条件下,以热切削代替冷铣削,冲切速度明显高于铣削速度,生产效率可大幅提高。
3 热过切技术经济分析
经实际考察同类产品生产工厂,搜集了生产25mm规格有关的工艺流程和生产资料,对不同工艺所需的人员、设备、工装模具、刀具等资料数据,整理如表1所示。经比较分析发现,热过切工艺的技术经济指标具有以下特点:
(1)热过切是热冲切的一种方式,不仅不单独占用生产工序,而且减少了生产工序;节省了后续加工成本; 热挤压整形虽然比铣削节约生产时间,但也是一个独立的生产工序,需耗用人力、物力资源,而且面平整度较差,残余飞边压扁后在热处理易产生微裂纹,装配时盘面接触率合格品普遍较低;
(2)热过切由于工序合并,零耗时;有效地缩短了生产流程和生产时间;
(3)由于热过切实现了工序合并,减少了机械加工过程中的半成品种类和数量,减少了产品流转环节和仓储占用空间,利于现场管理;
(4)热过切不合格率低,质量水平没有降低,热镀锌锌层附着力高于铣削工艺,质量成本随之降低;
(5)生产总成本低,能够逐渐增加产品利润率,增强竞争力和赢利能力。
总之,热过切技术有创新点: 以切代铣或热整形,减少设备、工装模具、刀具数量,减少生产工序,缩短生产流程,减少操作人员数量;质量稳定性高。应用热过切技术,直接降低了生产成本, 实现人财物资源的节约,改善生产环境,生产力得到释放和生产效率的提高。
4 技术创新与经济的关系
由上所示,25mm S6卸扣体热过切工艺从“人、机、料、法、环”五个方面中的“法”,即工艺流程和技术方法方面找到技术创新改进点的, 而且遵从了实践检验真理的工作原则,持续改进完善创新。技术创新每成熟运用一次,就推动一次经济效益的提高;另一方面,每一次经济效益水平提高后又驱动着下一次的技术创新和技术改造; 因而,两者是具有强关联性的,是紧密相结合相互促进的,两者交互向好发展。
降低成本、提高经济效益往往是推动每一次技术改造的根本目标。在产品流程再造、工装模具设计时,借鉴汲收先进技术,反复推敲技术可行性、工艺可靠性和经济效益显著性;在实施技术改造方案过程中,紧密地跟踪验证其技术经济效果,发现潜在技术改进点;每次技术改造后, 综合评价技术经济效果,分析每次技术改造的优缺点,长期的技术改造准备详实的材料。
5 结语
在传统制造型企业里, 技术创新点可以从人力资源、机设备、工艺方法等各个方面寻找。科技是第一生产力,是企业内部挖潜的源动力,这也是技术创新的必由之路,是中国企业由制造转向智造转型的必然选择和强国之路。
参考文献:
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