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1气象预报服务概述
科技的发展和社会的进步带动气象预报服务越来越科技化,准确率也越来越高。社会进步和生活水平的提高使人们对气象预报的要求也越来越高。经济的快速发展加快了全球变暖,也带来了一系列气候问题,环境污染一直在威胁人们的生活。在日常生活中,农业、工业及人们的正常生活都离不开准确及时的天气预报。当代社会也对气象预报服务有了更新的要求,气象预报服务为了满足人们日益提高的要求就要不断改革进步。经过一段时间的改革和调整,我国的气象预报已经取得了一定成果,并进入了预报现代化进程。预报的主要内容有天气预报、预警、人工降雨和农业情报等4方面。
2气象预报服务的主要内容
2.1天气预报
天气预报是气象预报的最主要、最基础内容,主要是对天气情况进行预报,特别是对灾害性天气进行预报。例如在一些特殊季节,在灾害来临前,天气预报可以准确地预报,减少灾害给人们带来损失。特别是农业,有效及时的预报可以减小灾害带来的经济损失。
2.2农业预报
气象预报通过高科技操作系统对气象进行实时监控,对监控数据进行分析,在此基础上提出农业种植的最佳方案,以科学的种植技术提高农作物的产量和质量。针对不同区域可以提供不同的气象数据,让农民了解自己的种植特点,并根据自己实际条件种植适合自己的农作物。
2.3人工降雨
气象预报通过人工降雨在灾害来临前减少灾害对所造成的损失,通过预测数据提出解决灾害的具体措施,进而在最短的时间段采取最有效措施,以最大限度的减小损失。人工降雨和人工防暴都是用人工方式?碛跋焯炱?,以减轻灾害天气给人身和财产造成的损失。
3当代社会对气象预报服务的新要求
3.1准确预报农业种植和生产信息
我国是农业大国,农业生产在国民生产总值中占有特别大的比例,对农业生产进行准确的气象预报,可以促进农业生产的顺利进行,对农业经济发展有不可替代的推动作用。农民为了增产增收对天气预报的准确率有极大需求,农业气象预报只有及时精细、准确、才能满足农民的生产需求。农民种植作物的时间与病虫害的发生有很大的关联,只有及时掌握天气预报情况,才能让农民提前预防病虫害,将损失减到最小化。我国农业种植面积非常大,气象预报对农业生产的预报面还不够完善,对于一些霜冻的预测并不是非常及时,导致农业生产损失很大,因此气象预报对农业生产的预报还需要改进和提高。
3.2服务的专业性和能力都亟需提高
气象服务预报不仅是对气象进行及时准确的预测,还要对一些灾害性的天气提出解决措施,这样才能促进农业生产顺利,使作物产量增收。目前的气象预报基本是对农业生产的预测,并没有提出解决措施,因此要加强气象预报的服务能力,提高专业能力,以促进农业生产有序发展。
4提升当代气象预报服务的有效措施
4.1提高预报的准确率
预报的准确率是对气象预报服务的最基本要求,气象预报服务的改革和提升要从最基本要求入手。科技发展使气象预报服务更具科学性,预报也越来越现代化和富含高科技。气象预报服务要以科技为依托不断提高对灾害天气的预报能力,特别是农业生产的预报能力,对农业生产灾害及时预警,以促进农业生产顺利地开展。
4.2及时气象预报信息
科技发展使先进技术和设备走入人们的生活,成为人们日常生活的必须品。气象预报要依托现代化的通讯设备及时准确地信息,只有及时准确才能起到真正的预防作用。气象预报要在对灾害天气进行预报的基础上提出解决措施,在预测到灾害天气的同时要及时通知政府部门,督促政府部门做出应对措施。如果天气情况威胁比较大,就要利用人工措施进行干预,将灾害降到最小。
4.3提高科技服务质量
虽然说是巧记,但是也要与知识进行融合。
同学们必须要了解各类物态变化的典型实例以及会判断其吸放热情况。
1,汽化和液化
汽化有蒸发和沸腾两种方式,蒸发是较缓慢的过程,而沸腾则是一个剧烈的过程,它们的共性都是吸热,例如,水或酒精滴在人的皮肤上蒸发时会感觉凉爽,原因是吸收了人体的热量;液体(水)在沸腾时,如果停止给液体加热,沸腾就停止,这说明液体要保持沸腾,必须继续从外界吸收热量。
液化的例子很多,不过同学们对液化放热的体会不是很深,因此必须借助典型的事例,例如,人感觉被100摄氏度的水蒸气烫伤更疼,就是因为水蒸气遇冷液化放热。
2,熔化和凝固
不管是晶体还是非晶体,通过实验发现固体要进行熔化过程都必须不断地从外界吸热,可通过感性的例子说明,例如将冰棒含在口中感到冷,是因为熔化吸热,冷冻食品可以保鲜也是应用了冰熔化吸热的特性,还有冬天雪熔化时,通常比较冷也是这个道理。
通过实验发现水在凝固成冰的过程中,除了温度保持凝固点不变,外界温度还必须低于凝固点,这说明凝固要放热,寻找凝固的例子不难,但是要从例子中理解凝固过程是放热的就稍有难度,同学们可以记住几个典型的例子例如北方的冬季较冷,为了妥善地保存蔬菜,都在菜窖里放几桶水,可以利用水结冰时放出热量,使窖内温度不致太低,还有在医院里面利用石膏在凝固过程中放热,扩张皮肤血管,增强抗炎作用,来对患面部痤疮的病人进行治疗护理
3,升华和凝华
升华和凝华是物体气态和固态之间的直接转变,同学们在生活中很少去注意这两种物态变化,理解它们的吸放热特点仍然要从实验和生活实例两方面入手
书本上的人工造“雪”实验说明了碘可以升华和凝华;白炽灯用久了玻璃内壁会发黑,也是钨的升华和凝华造成的:另外利用干冰人工降雨,舞台上的人工制取白雾也是应用了干冰升华吸热的特点,通过对一些典型例子的理解同学们就可以对升华、凝华的吸、放热有所了解例如,利用干冰人工降雨,原理是干冰升华使周围空气降温,水蒸气凝结,再加上空气尘埃作为凝结核,于是形成降雨。
凝华要放热,不过在生活中凝华放出的热量一般不会被察觉。
以上结合实验和实例对六种物态变化及其吸放热规律做了一定的介绍与分析,同学们可以对每种物态变化选择一个实例或实验进行记忆那么如何才能巧记吸放热呢?这就要熟悉物态变化及吸放热关系图。
如下图所示,我们可以把同态称为低态,液态称为中态,气态称为高态,从低到中到高或直接从低到高的物态变化,均是吸热:从高到中到低或直接从高到低的物态变化,均是放热,看上去只要记住一种物态变化的吸放热情况。就能推出剩下的五种,然而有的同学总是通过猜测来应对,问题出在没有认真地对某种物态变化的某一典型例子的吸放热特点理清楚。
比如,若知道皮肤上的水蒸发,人感到凉爽,即为蒸发(汽化)要吸热,随即大脑中出现物态变化图表,就能很容易地推理出其他各种物态变化的吸放热情况,因此要巧记物态变化的吸放热情况。必须要对典型的例子理解分析到位,然后结合上图可以把其他种类的物态变化吸放热情况理清楚。
下面我们通过几个例题来检验一下,
例1 夏天对着开水杯“吹气”,能使开水变凉,这是因为
,使水温下降冬天对着手“哈气”,使手变暖,这是因为水蒸气遇冷
使手表面温度升高。
解析对着杯口吹气,加快了液面的空气流速,加快蒸发。蒸发要吸热,水温会下降:冬天对着手哈气,呼出的水蒸气遇到冷的手,液化放热,使手表面温度升高,本题要求同学们对典型物态变化的典型实例吸放热情况要会叙述若提问其他物态变化的吸放热,可以通过关系图推断。
例2用蒸笼蒸馒头,是上层还是下层蒸格中的馒头先熟?小明仔细观察后发现:高温的水蒸气经过多层蒸格向上升,遇到冷的蒸笼盖时,大量水蒸气发生
现象。
很多热量,使
层蒸格中的馒头先熟,有经验的师傅拿刚出笼的馒头前,先将手沾点水,这样做主要是利用
,使手不会被烫伤。
解析水蒸气遇到冷的蒸笼盖时,发生液化,放出热量,因为上面的蒸笼盖较冷,水蒸气跑向上层遇冷液化放出大量的热,所以上层蒸笼盖中的馒头先熟,有经验的师傅拿刚出笼的馒头前,先将手沾点水,这样做主要是利用水遇到热的馒头,汽化吸热,使手不会被烫伤。
本题许多同学容易写下层馒头先熟,虽然上下层的馒头都会受热,但是上层的馒头因为水蒸气液化会得到更多的热量。
例3如图所示是“水循环示意图”,途中处发生的物态变化是汽化。同时伴随着
热;处发生的物态变化是凝华、
,同时伴随着放热。
关键词:斜拉桥;拉索;风雨激振
Abstract: from the field observation, wind tunnel test, the theoretical analysis and the CFD simulation four aspects to cable-stayed Bridges of vibration problems and the present study status of generalization and summarized, analyzed the existing research results, the research direction in the future was prospected for relevant researchers reference.
Keywords: cable-stayed bridge; The lasso; Rain excitation
中图分类号:U448.27文献标识码:A 文章编号:
1.引言
斜拉桥是一种由三种基本承载构件,即梁(桥面)、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系,以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点,而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一,在桥梁工程中得到了越来越多的应用。进入二十世纪90年代以来,随着计算机性能的提高、正交异性桥面板制造工艺的成熟以及施工技术的进步,斜拉桥在世界范围内得到广泛应用,其跨径已经进入以前悬索桥适用的特大跨径范围。目前,世界约建成300多座斜拉桥,作为斜拉桥建设史上里程碑的日本的多多罗大桥(主跨890米)和法国的诺曼底大桥(主跨856米)首次使斜拉桥进入特大跨度桥梁领域。我国斜拉桥建设起步较晚,但发展迅速,自1977年建成重庆云阳桥(主跨76米)以来,目前已建成各类斜拉桥200余座,包括上海杨浦大桥(主跨602米)、南京长江二桥(主跨628米)、南京长江三桥(主跨648米)、香港昂船洲大桥(主跨1018米)等一批大跨度桥梁;2008年6月30日,苏通长江大桥(主跨1088米)正式通车,成为当今世界跨径最大斜拉桥,使斜拉桥跨度突破千米大关。
由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小,随着斜拉桥跨度的增大,拉索振动问题的影响日益显著。在各种振动情况中,风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种,且风雨激振的起振条件容易满足,振幅极大,对桥梁的危害最为严重,因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。
风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索,在风雨共同作用下,由于水线的出现,改变了拉索的截面形状,使其在气流中失去稳定性,由此发生的一种大幅振动。1984年日本学者Hikami和Shiraishi首次在Meikonishi桥上详细观察到了拉索的风雨激振现象,直径140mm的斜拉索在14m/s风速下振幅值达到275mm。1995年,美国的Fred Hartman桥由于斜拉索的风雨振动导致斜拉索的根部索套开裂。中国的杨浦大桥尾索在风雨共同作用下曾发生强烈振动其最大振幅超过1米,在1994年和1995年曾三次因拉索的振动而导致减振器脱落。洞庭湖大桥在2000年建成以来,发生多次较强烈的风雨激振现象。斜拉索发生大幅振动的危害是显而易见的,会引起拉索的疲劳,在索锚接合处产生疲劳裂纹,破坏索的防腐系统。严重的甚至会引起拉索的失效,而任何一根拉索一旦丧失承载能力,都会引起斜拉桥整体内力的重新分布,导致斜拉桥的整体失稳和破坏,造成严重的安全事故和巨大的经济损失。
2.研究现状
2.1.现场实测
现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征,为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。
日本学者Hikami等对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。20世纪80年代,在日本建造名港西大桥的过程中,发现了比较严重的风雨激振现象,Hikami等选取了其中24根索进行实测,对该桥进行了为期5个月的现场实测,并总结出了拉索风雨激振的如下特征:拉索仅在下雨情况下才出现大的振幅;只有倾斜方向与风向同向的拉索才会发生风雨激振;拉索风雨激振发生在一定风速范围内;拉索风雨激振的振动频率远小于涡激振动频率,而振幅则远大于拉索涡振的振幅;随着拉索长度的增加,发生风雨激振的拉索振型从低阶到高阶变化。风雨激振发生时拉索振型一般为1-4阶;拉索表面会形成水线,水线会随着拉索的振动而振荡。
Main和Jone对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振情况进行了现场监测。监测结果表明:大部分情况是处于无降雨状态,斜拉索振动幅值较小;少部分是在中等降雨情况下,斜拉索可能发生风雨激振,风速范围在4-14.5m/s之间;同时也得出一些与其他学者不一样的特征,在大雨情况下,极少数风速样本点(小于5m/s)伴随较大的加速度响应,不仅风向与中等降雨情况发生很大改变,而且其风向离散性非常大,最大差异将近180°。
Zuo等进一步对Fred Hartman桥的其中一根斜拉索的风雨激振进行了现场监测。这根拉索直径0.194m,长度197.9m,通过现场观测得到斜拉索在2-6阶模态都发生了风雨激振,其中2-4阶模态的振动幅值最大,发生风雨激振的风速段主要集中在5-10m/s,同时也观测到少量10-15m/s发生风雨激振的情况。将风速换成折算风速之后,认为风雨激振是发生在高折算风速的一种涡激振动。
陈政清等于2001年1月至2004年4月对岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。监测结果表明:拉索进入稳定的大幅振动后,其波形犹如甩鞭状,可以认为至少在拉索中部一个相当大的范围内每个拉索截面都有几乎相等的振幅,拉索的这种振动形态很接近驰振的特征;降雨是拉索发生大幅风雨激振的必要条件,在无雨的条件下,即使是风速达到20m/s,洞庭湖大桥的拉索也几乎不发生振动,但是风雨激振与降雨强度却无明显的相关性,当降雨几乎停止时,由于拉索上源源不断有雨水流下,拉索仍在大幅振动,即只要有上水线存在,风雨激振就不会停止;在有雨条件下,起振风速约在6m/s―8m/s之间,当风速超过14m/s时,就有较强烈的风雨激振现象,在14m/s―20m/s范围内,振幅随风速增加而增加;靠近桥塔的4#、5#索,其倾角已达70度,也会发生明显的风雨激振。
通过研究国内外专家对风雨激振现场观测的结果,得出了一些结论:(1) 与拉索振动形态的关系。进入稳定的大幅振动后,其波形犹如甩鞭状,拉索表面会形成振荡的水线,表现为低阶振型。(2) 与环境参数的关系。风雨激振存在起振振动,只在一定风速范围内发生;在无雨情况下,很少观测到风雨激振,而且雨量为小到中雨情况观测到风雨激振次数最多。(3) 与拉索本身参数的关系。风雨激振的振幅大小与拉索的表面材料、长度、风偏角和倾斜方向等参数有关。
2.2.风洞试验
按照水线的模拟方法,研究风雨激振的风洞试验可分为两种类型:人工降雨试验和人工水线试验。
1. 人工降雨试验
人工降雨试验是在风洞内通过人工模拟降雨,提供与实际拉索发生风雨激振相类似的风雨条件,对通过弹簧悬挂在固定支架上的拉索节段模型进行的一种试验形式。
Hikami与Shiraish在日本名港西大桥发现风雨激振现象后,随即在风洞试验中重现了该现象,并在试验的基础上初步分析了拉索风雨激振的发生机理,认为拉索风雨激振有两种可能机理:一种是邓哈托驰振机理;另一种是类似裹冰输电线的弯扭两自由度驰振机理。
Matsumoto等也进行了一系列的人工降雨试验,研究了具有一定风向角和倾角的圆柱体在有雨和无雨情况下的气动特性,试图解释拉索风雨激振的机理。
M.Gu等在同济大学TJ-1风洞实验室成功地重现了拉索的风雨激振现象,这在国内尚属首次。通过试验研究了来流风速、拉索倾角和风向角、拉索振动频率、结构阻尼等对风雨激振的影响及拉索空间姿态对上水线位置的影响,测量了拉索风雨激振时的气动阻尼;另外对螺旋线控制拉索风雨激振的有效性进行了试验研究。
2. 人工水线试验
人工水线试验是在风洞内对带有人工水线的拉索节段模型进行的一种试验形式。根据人工水线与拉索的连接形式和试验的测量内容的不同,人工水线试验可分为:固定人工水线测振试验、固定人工水线测力试验、固定人工水线测压试验和运动人工水线测振试验。
固定人工水线试验可研究水线在拉索表面的位置、水线形状和水线大小等参数对拉索风雨激振的影响。可通过测力或表面测压得到带人工水线拉索的气动力与水线位置的相互关系,为进一步的理论分析提供试验依据。运动人工水线测振试验可模拟水线在拉索表面的运动,更真实地模拟实际拉索发生风雨激振时的运动现象,用于研究拉索振动和水线运动之间的耦合关系。
Yamaguchi对带有小圆柱体的大八面体柱体节段进行了一系列测力试验,试验得到了在不同d/D比值(这里d为小圆柱的直径,D为八面体圆柱体的平均直径)时圆柱体的三分力系数随风的攻角的变化规律。虽然Yamaguchi的试验模型与拉索发生风雨激振时的实际情况相差甚远,但得到的结果却使得进一步的理论分析成为了可能。
Matsumot对带人工上水线的圆柱体进行了测振和测压试验。研究了紊流度、上水线位置、风速、风攻角等参数对带人工上水线圆柱体的气动性能的影响,并测得了强迫振动时带人工水线拉索表面的压力分布。Matsumoto认为紊流度的增加可减小发生拉索风雨激振的可能性;人工上水线在某些位置可剧烈地改变拉索的气动性能。
同济大学是国内外较早进行拉索人工水线试验研究的科研机构之一。刘慈军等通过一系列固定人工水线测振风洞试验,研究了水线在拉索风雨激振中的作用,分析了风向角、拉索质量、拉索振动频率、拉索结构阻尼及St数等参数对拉索风雨激振的影响。彭天波在风洞中采用测力天平测得了带固定人工水线拉索节段模型在不同风攻角时的气动力,进而得到了模型的升力阻力系数随攻角变化的曲线,并对气动力进行了谱分析。吕强设计了大小不同的两种形状的人工水线,通过测力天平得到固定人工水线拉索模型的气动力随上水线位置的变化曲线。黄麟在固定人工水线试验的基础上设计了运动人工水线的试验装置,研究了水线振动与拉索运动之间的耦合关系,分析了风速、水线平衡角和阻尼比等参数对拉索振动的影响,并在频域上比较了固定水线模型与运动水线模型振动的区别。杜晓庆通过拉索表面测压试验,研究了水线位置、风向角、下水线、水线尺寸和风速等参数的影响,并且得到各种参数下上水线表面的风压分布规律,通过表面压力的积分得到了带固定人工水线三维拉索的气动力和水线上的气动力。
哈尔滨工业大学的李惠,陈文礼研究了一套实时监测斜拉索风雨激振时其表面水线特征的超声波测厚系统,进行斜拉索风雨激振风洞试验,分析不同风速下斜拉索的上水线状态,研究了上水线几何特征与斜拉索风雨激振之间的关系,揭示斜拉索风雨激振与上水线振荡频率、振动幅值、平衡位置和相位之间的相关性。
通过分析不同研究者人工模拟降雨风洞试验的成果,可以得到一些共同点:风雨激振风速一般为6-18m/s,雨量一般为小到中雨,通常发生风雨激振的斜拉索是沿风向向下的方向,拉索直径一般为100-200mm,下水线对风雨激振的影响较小;斜拉索风雨激振主要发生在面内,也存在一个面外分量,风雨振动的频率一般为0.6-3.4Hz,在斜拉索表面形成上下两条水线,沿索表面向下流动,上水线沿斜拉索模型环向振荡,振荡频率等于模型的自振频率。
拉索风雨激振现象机理非常复杂,受各种因素影响,例如:拉索倾角、来流风速、来流方向、来流紊流度、拉索的振动频率、拉索阻尼、降雨量、拉索线质量等。现场实测虽然能获得拉索风雨激振最真实的特征,但无法对各种影响因素进行参数分析。为系统研究风雨激振的机理,风洞试验可以重现风雨激振的一些基本特征,还可研究振动控制措施的有效性。
2.3.理论分析
目前关于斜拉索的风雨激振问题形成机理大致可分为如下几类观点:
1. 驰振机理
日本的Hikami与Shiraishi1985年在Meiko.Nishi桥最先观测到风雨激振现象。随后他们通过一系列的人工降雨风洞实验再现了这一现象。他们在实验的基础上初步分析了风雨振的发生机理,认为风雨激振可能有两种机理:一种是Den Hartog驰振机理;另一种是弯扭两个自由度驰振机理。
2. 上水线振荡诱发机理
H.Yamaguchi在进行带固定人工水线拉索三分力实验基础上,最早进行了理论分析,对于Hikami提出的两个可能的机理,Yamaguchi采用准定常驰振方法进行分析,建立拉索和水线两自由度运动方程。分析认为单自由度Den Hartog驰振理论不能解释风雨振的形成机理水线是风雨激振不可缺少的条件,当水线的振荡频率接近于拉索的自振频率时,水线与拉索之间的相互作用导致斜拉索产生负阻尼,引发斜拉索发生大幅振动,应该把风雨激振作为一个两自由度驰振问题来研究,通过分析发现水线的形状和位置的变化会改变拉索的气动稳定性。
Xu&Wang,Wang&Xu在Yamaguchi的基础上提出单自由度分析模型,将气动力升力表示成拉索竖向运动速度、水线角度和角速度的函数,将拉索速度项移至方程左边(气动阻尼项),右边则剩下水线的运动项,风雨激振变为在水线运动荷载下的受迫振动,但没有考虑拉索运动对水线的振幅和频率的影响。对于移动水线情况,由于水线与拉索以及来流之间的相互作用导致气动阻尼发生交替的变化,从而引发风雨激振。Wilde&Witkowski在Xu&Wang单自由度模型中考虑了水线振荡幅值随风速的变化关系。
Peil, U.& Nahrath, N在Yamaguchi两方程驰振模型的基础上,建立一个三自由度模型,增加了斜拉索顺风向振动进行分析,假设斜拉索受到的气动力矩全部作用到水线上,并且通过实验研究了索结构风雨激振,认为上水线的运动是导致风雨振的主要原因。
Seidel等将水线看作是移动干扰,考虑斜拉索表面存在两条水线,建立了六个耦合方程组,分别表示斜拉索和两条水线横风向和顺风向运动。由于水线的存在,圆柱表面被分成不同压强区域(亚临界和超临界),通过积分得到气动升阻力系数,气动升阻力表示成水线角度的函数。Seidel等指出当风速大于某个限制,流动不存在转变,这时不会发生风雨激振;发生风雨激振的速度下限是由风偏角和拉索倾斜角决定的。
3. 上水线特定位置致振机理
Masumoto对带人工上水线的圆柱进行了测振和测压实验。研究了紊流度、上水线位置、风速、风攻角等参数对该模型的气动性能的影响,并测得强迫振动时带人工水线拉索表面压力分布,提出了上水线在某些位置可剧烈改变拉索的气动性能。
Xu&Wang,Wang&Xu认为对于静止水线情况,拉索大幅值振动的发生是由于水线处于某些特定位置使得拉索产生负的气动阻尼造成的。
国内,顾明和杜晓庆建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动方程,气动力系数根据带人工水线三维拉索模型试验得到,分析了水线平衡位置和水线振幅的取值,采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅。顾明、黄麟、刘慈军等通过人工水线风洞测振试验研究,得出了水线特定位置是引起索结构大幅振动的主要因素的结论。
4. 涡激振动机理
Delong Zuo揭示了风雨激振与高风速下干索涡激振动之间的联系,认为风雨激振的内在机理与涡激振动的相同,与降水无关。由于风偏角和拉索倾角的存在使得这种涡激振动不同于经典卡门涡脱,是一种三维涡激振动。
5. 轴向流与水线间的气液耦合现象引发振动机理
Masumot提出了轴向流理论,认为拉索上部形成的水线和拉索背风面的轴向流是拉索结构发生振动不稳定的重要因素,轴向涡流与上水线的气液耦合现象是拉索风雨激振的关键所在。
2.4.CFD数值模拟
风工程的研究方法主要有风洞试验、现场测试、理论分析和数值模拟四种,其中数值模拟是最近30年在前三种方法的基础上逐步发展起来的,下面的介绍为CFD技术在拉索风雨激振方面的相关研究。
高仕宁选取雷诺应力(RSM)模型,应用CFX软件分别对位于拉管不同位置的水线和不同尺寸的水线的情况做数值模拟,得出拉管表面压力分布、升力系数、阻力系数的变化规律,并与前人的试验数据进行了对比。李寿英和顾明采用CFX软件对带固定人工水线斜拉索的绕流进行数值模拟,选取两种人工水线,计算了倾角为30°、风攻角为35°时带固定人工水线拉索的阻力系数、升力系数、表面平均压力系数、固定人工水线上的气动力等,并与试验结果进行比较。Rocchi D和Zasso A 选取大涡模拟(LES)模型,使用FLUENT软件,对固定水线位置的拉索进行了模拟,并得出一些有益的结论。陈文礼和李惠提出物理试验与CFD数值模拟的混合子结构方法,通过与圆柱涡激振动的流固耦合方法结果进行比较,分析了上水线对绕流场特性的影响,然后采用有限元程序ANSYS和计算流体动力学程序CFX对考虑风速剖面的CFRP斜拉索涡激振动进行流固耦合方法的CFD数值模拟。
3.结语与展望
本文参考各类文献,对斜拉桥拉索风雨激振问题进行了系统总结, 并对今后的设计研究提出展望。总结如下:
在现场观测和风洞试验方面,未来的研究应更加关注水线的形成及其在风雨激振中的作用,精确测量不同拉索运动状态下的水线形状和位置,为理论分析和数值模拟提供基础。
在理论分析方面,虽然国内外很多学者和专家提出了各种理论模型和数值解析方法分析风雨激振发生机理,但是迄今为止还是没有一种大家公认的对斜拉索风雨激振的发生机理能够完全解释清楚的模型,对设计工作也无决定性的指导意义,今后的研究应侧重于风雨激振的轴向流、风场与水线间的气液两相耦合现象以及风场、水线与拉索间的气液固三相耦合现象的研究,结合桥梁设计、监测对风雨激振机理进行更加深入和精细化的研究。
目前的CFD数值模拟中主要集中于绕流现象和涡激振动的研究,风雨激振的数值模拟主要针对固定水线位置的分析,以下问题有待进一步解决:(1) CFD中风雨(气液)两相流对水线形成过程的研究需要进一步探讨;(2) CFD中风雨条件下与斜拉索的耦合振动(气液固三相)问题需要进一步阐述;(3) 风雨激振的轴向流的数值模拟需要进一步实现;(4) CFD中考虑超长跨斜拉索下垂影响,在风速剖面作用下的风雨激振的现象需要进一步解释。
参考文献:
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关键词果树;天气灾害;管理技术;河南鲁山
鲁山县位于河南省中部,伏牛山东麓,果树栽植面积逾1.33万hm2,是河南省25个以林木为主的山区县之一。但鲁山县属暖温带大陆性季风气候,气候多变,降雨不均,经常遇到花期晚霜、越冬冻害、干旱、日灼等自然灾害,给果树生产带来难以弥补的损失。笔者对主栽果树经常遇到的主要前期灾害进行了调查分析,并提出了针对性的管理技术。
1杏树花期的晚霜冻
鲁山县杏树开花期经常遇到晚霜冻,有“杏树十年九不收”的说法。春节过后气温开始回升,杏树等开花较早的果树花芽开始萌发,又突然遇到天气变化,土壤和植株表面温度短时降至0℃或0℃以下,即“倒春寒”,使空气中的水汽在物质或地面凝成霜[1]。晚霜持续一定时间,对正在开花的杏树危害很大,由于雌蕊最不耐寒,轻霜冻时只将雌蕊和花托冻死,严重时花瓣受冻变枯脱落,造成这些果树难以授粉,坐果率极低,甚至绝产。应该采取如下管理技术:
(1)延迟开花,减轻霜冻程度。在春季灌水降低土温和树温,可延迟发芽,避开霜冻。树干涂白或树冠喷7%~10%石灰液,也可延迟开花3~5d。在修剪措施上,充分利用腋花芽(萌发迟)结果,也有利于避开霜冻。
(2)熏烟法。根据当地气象预报,有霜冻危险的夜晚温度降至3℃时即可点火发烟。生烟能减少土壤热量的辐射散发,同时烟粒吸收湿气,使水汽凝成液体而放出热量,提高气温。
(3)人工降雨、喷水法。降霜前利用人工降雨或喷雾器向果树体上喷水,可增加温度,减轻冻害。
(4)药剂法。霜后应立即用天达2116每瓶(200g)对水300~400kg,隔15d喷洒2次,能明显提高杏树抵御晚霜冻害的能力,提高坐果率。盛花期用100g清水加0.8kg 17%硼砂,再加0.4kg尿素配成硼砂尿素溶液喷布,也可提高坐果率。
2李树抽条
鲁山县春季干燥多风,气温上升快,李树常发生自上而下的失水抽干早春抽条现象。造成这种现象主要是由于前1年采果后氮肥使用较大,秋季多雨,李树贪青旺长,枝条发育不充实,再加上地温上升缓慢,冻土层中果树根系难以吸收水分,而枝条蒸腾量大所造成的。应该采取如下管理技术:
(1)采果后不单独施用氮肥,每隔15d喷洒1次磷酸二氢钾250倍液,促进枝条充实;冬剪时,减去不充实分枝。
(2)每年春初,按树冠大小覆盖地膜,提高地温,促进土壤解冻。
(3)在发芽前树干喷洒2次防蒸腾剂,使树干表面形成保护膜层,防止蒸腾失水。
(4)缠塑料薄膜条和扎草把。可用较宽的塑料膜条,缠枝时可用较窄的塑料膜条,操作时要缠绕严、紧,不留空隙。扎草把时,将草把扎到主枝分枝处,在其底部堆土培严即可。在春季土壤解冻后、萌芽前,要及时去除根颈培土和绑缚物。
(5)对已发生抽条的幼树,在萌芽后,剪除已抽干枯死部分,促其下部潜伏芽抽生枝条,并从中选择位置好、方向合适的留下,培养成骨干枝,以尽快恢复树冠。
3板栗冬春枝干日灼
由于冬春夜间气温较低,常在0℃以下,枝干组织冻结,白天日光直射,使枝干温度增加到10℃以上而融冻,冻融交替使枝干南面和西南面皮层和形成层变为褐黑色而死亡。受害轻时,树皮变色横裂成斑状块,受害重时,树皮变色凹陷,干枯或脱落。板栗枝干日灼部位常引起病菌侵染,干部腐烂而干枯死亡[2]。应该采取如下管理技术:
(1)整形修剪时,应多留枝,避免枝干裸露,减少日灼。
(2)树盘覆盖地膜,距根茎周围10cm适当培土。
(3)在冬春用小刷子涂抹树干及其分枝。滑石粉涂白剂配方为:100kg水+54kg滑石粉+1kg石硫合剂原液+3.2kg玉米面。
(4)日灼后的树干应喷洒腐必清100倍液,预防病菌侵染,并铲除已侵染的病菌。
4葡萄花期冷害
巨峰葡萄在鲁山县一般于5月1日前后开花,经常遇到连阴小雨,温度突降到10℃以下,造成难以授粉坐果,或形成无种子果,难以膨大,产量大幅度降低或绝产[3]。应采取如下管理技术:
(1)花前注意天气预报,若有降雨,应在花前4~7d喷洒PBO 400倍液,以减轻低温危害。
(2)花前花后1周喷布1 000mg/kg比久+0.3%硼砂,提高坐果率。
(3)花后7~10d,对没有种子的发青籽粒,应采用0.1%吡效隆,每支(10mL)对水1.5kg加入20mg/kg赤霉素,促进无种籽粒膨大,减少损失。
5枣树花期日灼
枣树开花在5月中下旬,正值鲁山县炎热的夏季,日照强烈,温度较高,多日无雨,空气干燥,枣花期对土壤和空气水分十分敏感,常有卷叶、焦花、焦蕾等现象发生,难以授粉坐果。应采取如下管理技术:
(1)花期对有条件的果园灌水保墒。
(2)花期喷水提高空气湿度。
(3)盛花期初喷布20mg/kg赤霉素。
6桃树干旱
鲁山县的桃树大都种在山地、丘陵上,根本无条件灌溉,而该县降雨量又多集中在夏末秋初,桃树生产靠天收,产量低、品质差,有的大旱年份甚至绝收[4]。应采取如下管理技术:
(1)防治土壤水分蒸发流失。一是采用改良式鱼鳞坑。鱼鳞坑为半月形坑穴,外高内低,长径0.5~1.2m,短径0.5~1.0m,埂高0.2~0.3m。坡面上坑与坑排列成三角形,以利蓄水保土。但鲁山县冬春干旱,鱼鳞坑所蓄集的水又被蒸发掉,难以被果树利用。为此,在雨季过后,以采用在鱼鳞坑上覆膜的办法,防止水分蒸发,以充分被果树利用。二是果园覆膜和覆草。一般在春季干旱、风大的3~4月进行,覆盖时可顺行或只在树盘下覆盖,以大幅度减少土壤水分蒸发 。三是施用抗旱保水剂。保水剂是一种聚丙烯类,吸水保湿性极强,其吸水性能超过自重的1 000倍,并有优异的保水性能,在干燥的环境下其表面能形成阻力膜,阻止膜内水分外溢和蒸发。雨后应用可将水分长期保留下来,供果树长年吸收。
(2)减少树体水分蒸腾。一是合理修剪。春季及时抹掉多余的萌芽,疏掉无效生枝,修剪时少造伤口,多留保护桩,修剪后要用封剪油或润肤油及时涂抹剪、锯伤口,防止树液蒸发。二是应用抗蒸腾剂。抗蒸腾剂可以在干旱时使叶部气孔关闭,减少水分蒸腾,就可达到经济用水,提高树体水分利用率的目的。
(3)促进根部生长,提高树体吸水能力。施用土壤磷素活化剂,可消除因长期使用化肥造成的土壤板结;疏松土壤,可促进土壤团粒结构的恢复,增加根量,提高根系活性,促进桃树吸收水分范围和能力,提高桃树抗旱性。
7参考文献
[1] 李敬岩,刘时静,刘建斌,等.彰武县大扁杏树冻害调查[J].内蒙古农业科技,2007(3):86.
[2] 武利利,常军燕.果树日灼病发生原因与预防措施[J].西北园艺:果树,2008(3):27.
【摘 要】物理概念是学生学好物理的基石,所以物理概念的教学就显得尤为重要。而教学案是实施概念教学的一种很好的载体,因为它使得课堂更高效。
关键词 概念;教学案;实施
物理概念是某类物理现象和物理过程的共同性质和本质特征在人们头脑中的反映,是对物理现象和物理过程的抽象化和概括化的思维形式。根据物理概念的特征结合学生认知结构的特点,我将概念教学的基本模式归纳为:概念引入——体验——形成概念——巩固——深化。那如何让物理概念教学更加高效呢?我觉得用教学案来实施概念教学就是一种不错的做法。因为教学案有诸多优点:1.它集中了备课组的集体智慧,有利于教师之间的相互学习,共同提高;2.它的教学目标很明确,使教师与学生都能做到心中有数;3.它的应用使得上课更加的有序、更加的高效;4.它能更好的体现“学研考”这一模式,突出学生的主体地位。那又如何利用教学案实施概念教学呢?通过摸索,我在教学案的编制时考虑概念教学的特点,把概念教学的教学案固定模式化,一般模式为:引入——体验——定义——应用——深化——练习。以八年级物理“升华与凝华”的教学为例:
四、升华和凝华(学案12)
【教学目标】1.知道升华和凝华的概念,知道升华要吸热,凝华要放热。
2.了解生活中的升华和凝华现象,并能用物理语言进行解释。
【教学过程】
一、回顾复习
二、新课学习
1.实验:“碘锤”实验
物态变化过程中有没有出现液态的碘?_____
现象:实验加热时,碘由固态_____变为气态;冷却时,碘由气态_____。
定义:_____叫做升华。_____叫做凝华。
升华需要_____热,凝华需要_____热。
2.举例并分析:日常生活中的升华和凝华现象(至少举两个例子)。_____
练习1:指出下面的物理现象属于物态变化的哪种方式。
樟脑丸过一段时间后会变小。______
冰冻的衣服在0℃以下也会干。______
冬天的霜。______
洒在地上的水很快干了。______
戴眼睛的人从寒冷的室外进入暖和的室内时,镜片上会出现一层小水珠。______
练习2:下列物态变化都吸热的是( )
A.熔化、汽化、升华 B.汽化、凝固、液化
C.凝固、液化、凝华 D.凝固、汽化、凝华
3.辨一辨:冬天窗户上的“冰花”(PPT展示图片)属于哪种物态变化?
活动:观察“霜”与“冰”的图片,比较它们形状上的不同点。
小结:凝固而来的固态的水的形状是_____;凝华而来的固态水的形状是______。
4.升华、凝华在生活中有哪些应用?
(1)组织、指导学生分组讨论课本图2-38、2-39实例。
(2)学生自学课本43页“生活 物理 社会”中的“人工降雨”,学习过程中注意“人工降雨”的几种方法中涉及哪些物态变化的过程?
(3)在运输食品的过程中常用干冰来为食品保鲜,为什么?
(4)舞台上经常用喷洒干冰的方法制造“白雾”以渲染气氛,你知道为什么吗?
三、课堂反馈
我们看以上的教学案的第一模块是:引入。它是用通过复习引入的,一般我们还可以实验引入,活动引入等等方法。引入的目的是引入课题。第二模块:体验。这节课是通过实验的方式。同样体验可以是观察图片,活动,举例等等方式。这个模块的目的是让学生获得丰富的感性认识,自然的生成概念。第三模块:定义。无需多说,由于前面丰富的感性认识与分析,概念形成此时就水到渠成了。第四模块:应用。这节课是通过举例分析完成的。一般方法也是举例。但是还可以练习、实验、活动等其他方式。这块儿的目的是让学生加深对概念的理解,以及达到知识迁移的目的。第五模块:深化。这节课是通过辨别冬天窗户上的“冰花”从而引出凝固与凝华而来的固体形状上的特点,使学生更进一步理解凝华。这一板块的目的是深化概念,使学生理解概念的内涵与外延。最后,练习。本节课的练习包括两部分:升华与凝华在生活中的应用和课堂反馈。目的是让学生放慢对概念的遗忘。
另外,在概念教学的教学案编制与实施时,需要注意以下几点:
1.教学案不需要编制的过细,不要把教师上课要上的每一句话都放在上面。比如这份教学案,引入是复习引入,但复习时怎样引入,如何述说就没有必要放在教学案上。实践发现如果教学案编制的过细,教师发挥的空间就很小。这样会导致一个后果:所有用这份教学案的教师上课都是同一个教学模式,甚至上课所说的话都基本一样。用我们校长说的一句话就是:只要听备课组一个人的课,就知道其他人是怎么上课的。
2.此教学案没有必要先发下去让学生预习。因为这个教学案上的思维难度不大,课的容量也不大,完全没有必要预习。也就是说不是每份教学案都需要预习。像这样的教学案如果先发下去预习了,学生就没有期待了。没有期待即不能引起学生学习兴趣的课堂是枯燥乏味的,教学效率当然不会高了。像这样的教学案上课前几分钟发,发了让学生先大概看一下,了解本节课的教学目标与上课流程就行。而有些课程容量大的课则需要将教学案事先发下去预习,让学生把书上有的以及会的知识先填好(可以用铅笔填)。而对于难度大的教学案,可以提前一天或是几天把教学案上的难点布置下去,让学生提前思考(教学案可以不发下去)。
关键词:小型水利;水库设计;规划设计
中图分类号:TV文献标识码: A
一、工程案例
1.地理概况
某某县位于湖南省东部罗霄山脉西侧;西北接枚县,西南邻安仁,东南毗炎陵县,东部与江西省的宁冈、永新、莲花县交界;地理坐标:东经113度20分一113度65分,北纬26度30分一27度7分之间,总面积为2500 km2, 山地面积占51.69 %。武功山绵亘于西北,万阳山蜿蜒于东南,地势朝中部、西南部倾斜,形成一个三面环山,朝西南敞开的丘陵性盆地。
2.地形地貌
该县属南方丘陵山区,境内诸山均系罗霄山脉所派出。山地海拔平均高度在500m以上,最高1405m,最低50m。地形呈北高南低,东高西低之势。
3.水文
该县境内有沫水贯穿南北,82条江溪呈扇形汇入沫水。主要支流有茶水、挑水、沤江、文江。该县属亚热带季风湿润气候区,境内四季分明,年均降雨量1370.2毫米,境内控制集雨面积2494.1 km2。平均年降水总量37.1亿m3,地表水20.18亿m3,此外,还有客水23.02亿m3,地下水3.16亿m3,水资源较丰富。年平均蒸发量为1482.1mm。
4.植被与主要农作物
该县土地面积392万亩,其中耕地42.86万亩,林地221万亩,可放牧草地90万亩,其他38.14万亩。土地肥沃,水源充沛。该县木材蓄积量达120万m3,其中主要是杉木、松木、阔叶林等。主要农作物以水稻为主,旱作物主要是柑橘、红薯、大豆等。
二、工程规划设计
根据该县工程所起的作用不同,分为水源工程、输水工程、田间工程、附属建筑物,以下对各工程设计、布置情况逐一介绍。
1.水源工程规划设计
1.1人工降雨
旱灾是某某县主要自然灾害之一,干旱时段是每年6一10月。公元338--1949年的1612年中,有记载的较大旱灾132年(含水旱交侵26年)占总年数的8.3% 。1950-2009年的60年中,有25个旱灾年(含水旱交侵7年),占总年数的41.70% 。由于“天有不测风云”,人工降雨不时采用,以缓解旱情。
1.2水源涵养林
水源涵养林一般地处较高位置,相当于在山上建了“森林水库”。完全可以实现自流灌溉,减少了修建提水灌溉设施支出。具有灌溉自如,节约能源、工程费用及管理费的优点。
1.3“土壤水库”
土壤水库对某某县有借鉴作用,该县农民历来都有翻耕田块的习惯,增加土壤含水量,蓄水保墒,采用覆盖地膜,以防土壤水分蒸发,都是利用“土壤水库”的成功范例。因此某某县可在适当的地方开辟多功能、高效益的“土壤水库”。
1.4取水工程
1)无坝引水
该县属亚热带季风湿润气候区,降雨相对比较丰富,在受人为影响较小的偏远地方,植被茂盛,水土流失较轻,大小溪流常年有相对稳定的基流。丘陵山区地形,存在大量灌溉水源相互独立的小面积灌区,无需修建具有调节库容的水库,采用无坝取水工程较多。
2)拦河坝
①冲沙孔设置
在实际工程中,每一条河流总会挟带泥沙,许多已建小型拦河坝大部分只考虑奎高水位以满足下游地区农田灌溉,工程长期运行使原河床拓展较宽,能够满足泄洪安全,而没有考虑建坝后上、下游泥沙冲淤平衡,没有设置冲沙底孔。在进行旧坝改造时,由于气象水文地质等数据没有或不全,尽量不要缩窄坝宽。为了能保持河床平稳运行,无孔坝必须增设冲沙孔,采用固定闸门或活动叠梁闸门控制运行。
②梯级小拦河坝规划
由于该县属丘陵山区,有的地方没有条件修建蓄水工程,小面积灌区大量存在,由于该地区梯田之间落差较大,又有丰沛降雨,同时还有地形、地质、水土保持、植被等有利于水源涵养可靠因素,绝大部分河流(溪流)有长期稳定的灌溉基流。另外,天然降水量时常分配不均,干旱时有发生,又存在回归水利用问题。可以采用建梯级小拦河坝引水灌溉,见图4.6。建坝材料一般采用浆砌石或者混凝土。其特点库容通常很小或者没有,工程量小,比较适合经济薄弱、灌溉面积较小、地形地质条件不适合建大坝的地方。
3)水闸工程
由于该县小型取水工程通常远离农户居住区,地处偏僻,交通不便,管理困难,加之丘陵山区河流坡降大,降雨时,河道水流陡涨陡落,泄洪安全尤为重要,同时又必须考虑保证一定农田灌水时间,可设简易水力自动翻板钢闸门与直升式平板闸门组合水闸,既可防洪,又可引水灌溉。在丘陵山区,1000亩以下小面积灌区大量存在,每一次灌水时间较短,工程实践证明,这种不同闸门组合式水闸,较好地解决了泄洪安全与灌溉的矛盾。
4)水库灌溉水温与工程措施
该县气象资料表明高温灌溉水少见。而低温灌溉水倒较常见,主要原因有气候变化和人为因素。其中人为因素又主要是人为设置拉杆铸铁底孔闸门,见图4.12和图4.13,取水库底层低温水灌溉。
2. 输水工程规划设计
2.1引水工程规划设计
1)设计引水流量的确定
由于小型灌区资料缺乏,技术力量不足,编制灌水模数图比较困难,因此在推求渠道的设计引水流量时,可根据相似灌区典型年作物需水高峰期的最大灌水定额和灌水延续时间来确定,其计算方式为:
式中:a―主要作物的种植比例(%),灌区以种植水稻为主,通常取a =100070;
A―渠道的灌溉面积(亩);
e―典型年水稻用水高峰期的日耗水量,根据调查,取e=ll mm;
t―每天灌水小时数,自流灌区取t=24h,提水灌区取t=21 h 。
η―渠系水的系用系数,灌区灌排渠道改造全部采用硅防渗衬砌,防渗效果好,输水损失小,水的利用系数较高,可取n =0.7 , 以设计流量作为渠道设计依据。
2)渠道横断面设计
渠道横断面设计的主要内容是通过水力计算确定渠道横断面尺寸。渠道按明渠均匀流计算公式如下:
式中:V―渠道平均流速,mls.
C―谢才系数;
R―水力半径,m;
ι―渠底比降。
2.2排水工程规划设计
1)排水沟流量的确定
采用平均排除法计算,设计暴雨标准为十年一遇,3d暴雨(200--280mm ) ,3d排至作物耐淹深度。由于该县地形复杂,各地情况不同,需采用不同公式计算。
①平原区旱地设计排涝模数计算公式:
式中:q、一旱地设计排涝模数Lm3 /(s 。 km2 )]
T一排涝历时(d)。
3.田间工程规划设计
根据该县地形属丘陵山区,绝大部分农田是梯田,田块至少有一侧方向是临空面,比较容易解决农田排水,主要问题是解决引水灌溉;该县人多地少,人均耕地面积不到0.8亩,为了少占耕地,采用灌排分渠布置较少。绝大部分灌排渠系采用灌排合渠。下面提出设置渠、田、林、桥涵、路的一般要求。
①渠:引水渠尽量布置在位置高的地方,以利增大灌溉面积,在丘陵山区地区,支渠沿等高线走向。
②田:田面要求平如镜,使田块水深均匀一致。
③林:在风沙区,农田防护林显得非常重要,其设置应按照国家现行标准,结合灌排渠沟布置进行布设;在田间机耕道一般不设林带,以防遮挡阳光,影响作物光合作用。
④桥涵:为满足生产和交通需要,在路渠交叉处设置桥涵,。各级渠道上的桥涵具有量大、面广、形式类似、跨径小、标准低等共同特点,适宜采用定性设计。桥面板尽量设计平整以利出行方便,宽度同路面宽度,其他尺寸通过过水流量、结构计算确定。
4.附属建筑物规划设计
根据某某县小型农田水利工程实际,附属建筑物规划设计主要叙述:1)陡坡与跌水;2)渡槽;3)挡土墙;4)反滤层;5)下水槽;6)倒虹吸管;7)伸缩缝和沉降缝;8)便民设施;9)沉沙池;10)退水建筑物;11)量水设施。
结束语
灌区经过农田水利工程改造后,耕地能排灌自如,早涝保收;田间道路的修建,便利了耕作,提高了机械化水平和集约化程度;水土涵养林建设力地改善生态环境,农村生产生活条件大大改善;耕地利用的经济效益明显会主义新农村生产、生活更加和谐发展。
参考文献
[1]张庆华.概述小型农田水利建设工程建设规划【M].上海:中国建筑工业出版社,2010.
一、加强领导,强化督查,认真落实抗旱工作责任制
县委、县政府认真贯彻落实省政府抗旱救灾工作电视电话会议和全省抗旱救灾动员大会精神,按照抗旱救灾思想认识、领导责任、工作措施、检查督促、行政问责“五个到位”的要求,从早、从快、从紧、从实抓好抗旱救灾工作。及时转发执行省市抗旱救灾文件和指示,结合实际下发了抗旱救灾通知,并于2月22日召开县防汛抗旱指挥部紧急会议,专题安排部署抗旱救灾工作,紧紧围绕旱情特点和抗旱实际,层层落实责任制,把抗旱救灾工作中的各项任务逐项细化分解,横向分解到部门,纵向分解到基层,责任落实到人头。县人民政府派出7个工作组赴各乡(镇)检查指导抗旱救灾工作,对各级各部门工作实行跟踪督查,确保工作措施限期落实到位,确保各项工作取得预期成效。县委、县政府要求对情况不清楚、措施不到位、责任不到人、有问题不报告,是哪一级负责,就由哪一级承担责任;对因领导不力、指挥不当,造成抗旱救灾进展缓慢,延误时机的乡(镇)和部门,严肃通报批评并追究主要责任人的责任。
二、各司其职,各负其责,形成抗旱救灾强大合力
气象、水文部门密切监控旱情态势,准确提供旱情动态,及时旱灾预警预报,积极做好人工增雨作业准备工作,储备人工降雨火箭发射架5座,降雨弹110枚,并与厂家预定复合型多功能发射架1座,降雨弹600枚,市政府配备的抗旱增雨防雹新型四管火箭架1座和100枚火箭弹即将到位。农业、科技、供销等部门认真做好农艺措施推广、农业科技服务、小春作物病害防治、农资储备供应等工作,组织专业技术人员3000余人次指导抗旱救灾,开展抗旱救灾技术培训133期,培训农民5980人(次),派出农机人员126人次,开展技术指导120期,义务检修抗旱机具66台次;采取浅中耕、秸秆覆盖、地膜覆盖等措施减少土壤水分蒸发,落实甘蔗地膜覆盖1.2万亩;加强病虫害防治,防治小春作物病虫害7000亩;储备尿素2880吨、复合肥1760吨、磷肥960吨,农药7吨、农膜10吨、喷雾器20件、农具2000件。水务部门认真做好抗旱用水调度、旱灾信息统计等工作,认真编制库塘现有水量抗旱应急调度计划书,做到一库(塘)一册,小(一)型以上水库由县防办审批后进行调度,小(二)型水库由所在乡(镇)人民政府审批后调度,塘坝由所在村民委员会审批后调度。发改、经济商务、财政、农业、电力等部门认真做好抗旱救灾物资保障工作。县财政局及时开通抗旱资金绿色通道,拨付各级财政抗旱资金316.87万元,其中,中央特大抗旱补助经费15万元、省级抗旱补助经费30万元、省级抗旱农业资金3.5万元、省级蓄水抗旱经费5万元、自然灾害生活补助资金134万元、旱灾地区老人口粮和饮水困难问题资金25万元、灾民生活临时救助资金16万元、抗旱救灾捐款25万元、烟叶抗旱保苗资金23万元、县级捐款40.37万元;县财政还拟安排150万元资金,用于备荒籽种储备及人畜饮水工程建设。同时,调用农机具2100台(套),进行农机抽水灌溉抗旱1.8万亩,运送抗旱农用物资和人畜饮水840吨;投入抗旱燃油9.66吨,抗旱用电1.4万度,储备柴油350吨、汽油200吨。民政部门认真做好受灾群众的生活救济工作,投放救灾大米180吨,缓解近期重灾农户缺粮问题,确保灾区人心稳定。发改、工商、质检、公安等部门认真做好农资价格和质量监测监管,对城乡各农资经营店进行拉网式检查,严厉打击制售假冒劣伪农资和哄抬物价行为,确保农资价格稳定和质量安全。烟草部门积极采用抽水、拉运水等方式进行抗旱保苗,投入资金400多万元,为全县36个育苗点育苗户购置每户至少1台抽水机,购买水管25200多米,建造水塔4个,出动农用车、牛马车3000车/次,动用抽水机560台/次,抗旱用电3万多度,抗旱用油11吨,拉水15万立方米,购买水桶6000余支,开挖简易水池8000多个,发放大棚膜9000多公斤,投入人力6500人次,有效确保烤烟抗旱保苗和移栽用水。卫生部门加强疾病流行动态及居民饮用水卫生监测,特别加强集中式供水学校的生活饮用水和临时性水源水质的监测消毒,坚决预防遏制肠道传染病及食物中毒事件的发生。教育部门认真做好抗旱保学工作,确保师生用水的有效供给和教育教学工作的正常进行。其他相关部门按照部门职责要求,协同做好抗旱救灾工作。
三、大力宣传,广泛动员,营造全民抗旱救灾的良好氛围
充分利用数字乡村网、政府信息公开门户网站、农业信息网、**消息、**电视台等新闻媒体通报旱情灾情,旱灾图片和信息。**消息、**电视台等新闻单位深入追踪旱情灾情,及时报道县委、县政府关于抗旱救灾工作的安排部署和全县上下抗旱救灾采取的措施行动;县四班子领导及各乡(镇)各部门领导干部深入灾区一线调查了解灾情,指导科学抗旱;基层组织和广大党员干部充分发挥战斗堡垒作用和先锋模范作用,千方百计帮助群众开展生产自救;全县上下广泛发动群众、组织群众、依靠群众,把抗旱救灾各项措施落实到村、到户、到人。截至目前,全县共投入6.635万人次开展抗旱救灾。
四、以人为本,科学调度,千方百计确保生产生活用水
按照“先生活、后生产,先节水、后调水”的原则,采取各种措施重点确保城镇、农村、学校的饮用水供应,保障重点企业和产业生产用水。目前,县城自来水厂供水正常,日供水规模10000m3,实际日供水量5000m3,供水人口3.5万人。通过提前关闸蓄水,对有条件的徐家坝水库、湾水河水库、胥家营水库进行跨流引水、停止小(一)、小(二)型水库电站发电等措施,最大限度发挥库塘蓄水
功能,实现库塘挖潜增蓄450万m3;通过发动全县各单位、各乡(镇)干部职工4000余人参加水利工程建设义务劳动,帮助群众切实解决生产生活用水问题;通过加快冬春水利建设、水毁水利工程修复和灌区、渠道、灌溉设施配套改造,加大抗旱水源工程建设力度,开展节水灌溉和乡村供水工程建设,目前完成计划数的95%,确保大春作物按时栽种;充分利用库塘死库容进行保苗抗旱,投入资金3万余元,购置5.5千瓦抽水机2台、3.5千瓦抽水机2台、15千瓦柴油发电机1台、水管60米、铜线2500米,准备抽取部分库塘死库容用于人畜饮水及春耕生产应急用水。
关键词 节水灌溉技术;滴灌原理;滴灌技术参数
中图分类号S275 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)50-0119-02
2011年5月30日上午,中国灌排中心高效节水灌溉技术推广工作站于在酒泉挂牌成立,在酒泉挂牌的高效节水灌溉技术推广工作站是西北地区唯一一家。近年来,酒泉市大力发展节水高效特色农业,积极推广膜下滴灌、小管出流、微灌、喷灌等高效节水技术,在设施农业、高效农业、城市绿化和生态治理等领域,广泛实施节水工程。下面我就结合酒泉的实际情况介绍一下滴灌技术在酒泉地区的应用。
1 酒泉地区的基本概况及气候特征
酒泉地区地处东经93°~103°,北纬38°~43°。位于甘肃省西北部河西走廊西端的阿尔金山、祁连山与马鬃山之间,东接张掖地区和,南接青海省,西接新疆维吾尔自治区,北接蒙古人民共和国。
酒泉属中温带半沙漠干旱性气候,其特点为气候干旱降水少,蒸发强烈日照长,冬冷夏热温差大,秋凉春旱多风沙。常年最高温度36.6℃,最低为零下29.8℃,年均温7.5℃,昼夜温差大。全年主导风向是西南风,最大风速26m/s,年平均降雨量87mm,年平均降雨日数62天。年平均蒸发量2 140mm,超过降雨量27倍。年平均日照时数为3 000小时左右,日照百分率平均69%,10月份多达78%。无霜期127天~158天。
2 存在问题
据调查,目前该区的基础水利设施不太完善,很多渠道由于年久失修,加之冬天气候寒冷,冰冻期较长,渠道冻胀破坏严重,且目前该区用水管理体制不太完善,管理人员及广大居民节水意识不够高。综合分析,目前该地区主要存在以下几个方面的问题:1)渠道设施老化、水资源利用率较低;2)用水管理制度不完善、缺乏专业的技术支持;3)资金严重短缺、节水进展缓慢。
3 常见的几种节水方式比较
根据灌溉水向田间输送与湿润土壤的方式不同,一般把灌水方法分为四类:地面灌水方法、喷灌灌水方法、渗灌灌水方法和微灌灌水方法。
地面灌水方法又称重力灌水法,是世界上最古老也是目前普遍采用的一种灌水方法,但是水资源利用率较低。喷灌灌水方法与气象上的人工降雨外外形上看似相同,但实质上原理却截然不同。喷灌技术在我国发展较晚,受大风天气的影响较大。微灌灌水方法是通过一套专门设备,将灌溉水加低压或利用地形落差自压、过滤,并通过管道系统输水至末级管道上的特殊灌水器,使水和溶于水的化肥以较小的流量均匀而又经常地、缓慢地润湿作物根系区附近的土壤表面或者表下土壤。微灌技术是目前各种灌水方法中用水量最省,水的利用率最高的一种灌水方法。而滴灌技术是微灌灌水形式的一种典型,本文对此进行详细介绍。
4 滴灌技术的应用
4.1 滴灌技术的原理及特点
滴灌是将具有一定的压力水,过滤后经滴灌系统及滴水器均匀而缓慢地滴入植物根部附近土壤的局部灌溉技术,如图1所示。滴灌具有省水、灌溉均匀、节能、土壤和地形的适应性强、增产、省工、方便田间作业等优点;主要缺点是投资较高,容易堵塞,对水质要求高。它主要适用于果树、蔬菜、花卉、温室大棚等经济作物和水源极缺的地区、高扬程抽水灌区及地形起伏较大地区的灌溉,同时对透水性强、保水性差的砂质土壤和咸水地区也有一定的发展前景。
滴灌具有省水、灌溉均匀、节能、土壤和地形的适应性强、增产、省工、方便田间作业等优点;主要缺点是投资较高,容易堵塞,对水质要求高。
4.2 滴灌系统的组成
滴灌系统一般由水源、首部控制枢纽、输水管路和滴水器组成。
1)水源:各种符合农田灌溉水质要求的水源,只要含沙量较小及杂质较少,均可用于滴灌,含沙量较大时,则应采用沉淀等方法处理;
2)首部控制枢纽:首部控制枢纽一般包括水泵、动力机、过滤器、化肥罐、调节装置等。化肥罐用于灌水施肥施药,常用的化肥罐有压差式、开敞式、文丘里注入式和注射泵等4种形式,肥料罐一般安装在过滤器之前,以防造成堵塞。过滤器对滴灌十分重要,目前过滤器一般有筛网过滤器,旋流砂石分离器、砂过滤器、叠片式过滤器4种;
3)输水管路:滴灌系统的输水管路包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器 等)。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。输水管道一般由干支毛三级管网组成,干支管一般为硬质塑料管PVC/PE,毛管用软塑料管PE; 4)灌水器:它是在一定的工作压力下,通过流道或孔口将毛管中的水流变成滴状或细流状的装置。其流量一般不大于12L/h。按灌水器的构造方式不同,灌水器通常分滴头和滴灌管两大类。
滴头通常有长流道型、孔口型、涡流型等多种形式。滴头与毛管采用外连接。注意选用抗堵塞性强、性能稳定的滴头。
滴灌管分内镶式滴灌管和薄壁式滴灌管两种。滴灌管同时具有输水和滴水两项功能,使用方便。缺点是孔口较小,铺设于地面上的滴灌管妨碍田间其它农事操作。
5 结论
1)灌溉管理部门应经常检查指导基层单位管理的滴灌系统和运行情况,督促设备正常运行。各基层单位对所辖的滴灌系统、设备的管理、运行、检修全权负责;
2)各单位结合具体情况,将滴灌系统或配套设备承包到户,签订设备管理合同、制定管理细则和管理奖罚规定,并监督执行;
3)当地农林科研所和灌溉管理部门密切配合,做好滴灌系统应用后对农林业生产效益的分析、总结,为更好地指导农林业生产提供可靠的科学依据;
4)各单位要加强职工思想教育,爱护滴灌设施。对滴灌系统材料、设备偷窃和恶意破坏的行为,及时向主管部门和公安部门报告,按律处罚。
参考文献
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[6]节水灌溉技术规范(SL 207-98).
【关键词】东北地区;白桦资源;白桦苗木;田间管理;病虫害防治
前言
白桦是东北林区广泛分布的落叶乔木,具有生长迅速、抗病能力强、抗逆转性好等优点,对于东北大部分山区都能有良好的适应,是东北地区人工针阔混交林、天然林保护、三北防护林等工程重点使用的乡土树种。白桦木材是用途广泛的工业原料,应用于建筑、家具、乐器和制造等行业。因此,东北林业部门应该充分利用白桦的种质优势,发挥白桦资源在生态建设、环境保护和经济发展中的重要作用,在扩大白桦种植范围、优化白桦种质质量、特高白桦资源产出的基础上,推进林业向更深的层面上发展。要实现东北地区白桦资源的快速繁育,不应只靠自然的更新,还需要借用科技的手段,利用白桦繁殖和生长的特点,大面积进行白桦的播种、育苗和移植工作,使白桦资源能够在短时间内达到快速繁育和蓄积。提高白桦资源的繁育质量和速度应立足于东北地区林业的具体工作,对白桦繁育过程进行功能性和技术性的重新结构,以白桦苗木的田间管理为突破口,重点突破白桦苗木的遮阴、灌溉、间苗、抚育和越冬等关键环节的技术,形成适合白桦苗木田间管理的工作技巧和方法,对东北地区白桦资源繁育的总体工作起到方法上和技术上的指导,为东北林业更好地开发白桦资源做好技术和树种上的准备工作。
1白桦苗木遮荫
白桦苗木在幼年阶段具有怕阳的习性,在白桦苗木播种的当年必须进行遮阴处理,透光率应该在40%作用,因为白桦苗木生长迅速,搭设的遮阴网应该具有高度上的可调节性能,以便能够根据苗木生长而调高。8月末白桦苗木已经安全度夏,并且高度已经合适,这是应该将遮阴棚撤除。
2白桦苗木灌溉
白桦是喜水树种,特别在白桦的苗木培育时期更需要加强灌溉和浇水,在白桦种子萌发和幼苗阶段中,对干旱的抵抗能力比较弱,极易发生因脱水而产生的死亡,在白桦的苗木阶段应该采用喷灌与人工降雨想结合的方式,少浇、勤浇,以满足白桦苗木生长为适量,防止出现土壤板结,切不可大水漫灌。
3白桦的间苗
白桦间苗的时机应该把握在幼苗长出4片叶为准。白桦间苗的方式以拔除为主,对生长过密、发育不良和感染病害的幼苗进行间苗。白桦间苗的原则是:行间间密留疏、行内间劣留优。规范的间苗规格为:400株/平方米。间苗后应该及时对苗床浇水,确保间苗后白桦苗木缓苗的速度。
4白桦苗木的抚育
4.1白桦苗圃的除草和松土,除草和松土是白桦苗木抚育的重点,二者应该相互配合,共同推进。应该以“除早、除小、除了”为除草原则;除草的次数以杂草生长态势确定,一般为每月3-4次,在初春和晚秋可以降低频率。白桦苗木松土应该轻柔,控制深度在2cm为宜,在夏季应该把除草和松土结合起来,既减少水分蒸发,又能清除杂草。
4.2白桦苗圃的施肥,应该根据白桦苗木的生长态势和发育特点及时开展施肥工作,施肥一是要根据气温高低、天气阴晴和苗木吸肥能力施肥;二是要根据土壤状况,特别是根据幼苗发育缺少的肥料进行施肥;三是要根据苗木长势施肥,幼苗生长期以氮肥为主,木质化期以钾肥为主。
4.3白桦苗木病虫害的防治
立枯病是白桦苗木危害比较大的病害,防治立枯病应该尽早,在幼苗出土2/3时,每周必须喷1次1%的半量式波尔多液,或硫酸亚铁150~200倍液进行喷雾消杀处理。白桦幼苗阶段虫害主要有金龟子、金针虫、象鼻虫和蝼蛄,应采取100倍液的辛硫磷50%进行灌根,或用辛硫磷50%拌细土开沟施放,然后浇灌水。 4.4自然灾害的地域
白桦田间种植时最容易发生早晚霜冻害、干旱、日灼和雹灾等自然灾害。晚霜多发生在4—5月,早霜多发生在9~10月,应根据圃地气候规律和预防经验,积极进行预防。除搭防霜棚外,还可用烟熏法预防霜害。每年5—7月,因气温高,降水少,白桦幼苗最易发生干旱和日灼现象,应及时喷水。冰雹能够直接损伤和致死苗木,搭建遮阴棚可以遮蔽阳光外,对苗木地域雹灾也有良好的效果。
5白桦苗木的越冬管理
东北地区白桦苗木生长期短,特别是春季种植的幼苗一般还不具备出圃的条件,需要在育苗地越冬抚育,应该采用对白桦苗木机械施肥和灌水的方式帮助其越冬。此外,东北春季经常出现倒春寒,苗木越冬也应该做好对晚霜和倒春寒的预防。可以采用春灌和施肥的方式帮助白桦苗木抵御春季低温。
6结语
综上所述,白桦是东北林区优质的树种资源,东北林区应该对白桦资源的繁育有高度的重视,做好白桦相关的工作。白桦人工繁殖是加速白桦资源繁育的重要措施,应该做好人工繁殖各环节技术控制,以技术的手段提高人工繁殖白桦的质量和速度。白桦人工繁殖过程中,白桦苗木的田间管理是重要的阶段,白桦苗木田间管理工作也是林业工作中较为复杂的一项内容,具有技术性和技巧性的特点,需要我们在不断的实践总结和摸索。只要我们能够结合东北林区特点,掌握白桦苗木生长习性,以科学的态度和认真的精神,做好白桦苗木遮阴、灌溉、间苗、抚育和越冬等方面工作,就一定能够完成白桦田间管理工作的目标,形成白桦田间管理的经验和方法,实现对林业技术工作、管理工作和资源繁育工作的基础支撑和铺垫的作用。
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