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【关键词】预应力钢筒混凝土管;污染 ; 余浆; 离心
中图分类号:TV331文献标识码: A
1预应力钢筒管现状及存在问题
1.1预应力钢筒混凝土管的定义
预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)指在带有钢筒的混凝土管芯外侧缠绕环向预应力钢丝,然后制作水泥沙浆保护层而制成的管子。
1.2预应力钢筒管成型工艺的分类及特点。
1.2.1预应力钢筒混凝土管的分类
预应力钢筒混凝土管根据生产成型工艺分为两种,一种是预应力钢筒管PCCP-L,管芯生产采取离心成型工艺生产,另一种预应力钢筒管PCCP-E,管芯生产采取振动成型工艺生产。预应力钢筒混凝土管PCCP-L离心工艺根据喂料方式分为机器喂料和人工喂料,管子口径小的较多使用人工喂料,口径较大的一般使用机器喂料。人工喂料和机器喂料各有优缺点,人工喂料时喂料准确,内壁光滑,缺点是劳动强度大,机器喂料恰好相反,优点时减轻了劳动强度,缺点是喂料准确性较低,需要人工打钎拉平内壁,机器的清洗也比较费时。
1.2.2离心工艺的特点
在离心成型过程中,管模连同混凝土在离心机上以一定的旋转速度转动,混凝土在离心力作用下分布于管模内表面并形成密实的结构,这种以离心法成型的混凝土称为离心混凝土。预应力钢筒管PCCP-L管芯生产离心成型工艺制度分为慢速、中速、快速三种离心阶段,慢速的作用是布料,中速的作用是使物料均匀分布,快速阶段是通过较大的离心力使物料密实并挤出混凝土里多余的空气和水分。
离心混凝土的基本特点是,由于离心力的作用使混凝土中的固相粒子沿着离心方向沉降,与此同时将多余的水分排出,从而形成密实的混凝土结构,由于混凝土系由多种固相组分组成,在离心力作用下其沉降速度各不相同,因而又造成混凝土的分层现象,内壁是水泥浆层,靠外壁是混凝土层,中间夹着一层水泥砂浆,这种分层现象是在混凝土离心过程中发生的。其优点是管子内表面比较光滑,液体通过时阻尼系数比较小。其缺点是混凝土产生内外分层,破坏原设计混凝土级配,降低强度,其强度比普通砼强度降低6%以上,内壁水泥浆层强度降低更大,由于内壁水泥浆层水灰比大、强度低、因而耐磨性能差,水泥浆收缩大,放置时间一长,内壁容易出现裂缝。离心工艺自动化程度低、劳动强度大、能耗高,生产过程中产生余浆液污染环境。
2 预应力钢筒混凝土管PCCP余浆的分析。
我国目前多数水泥制品企业在使用离心成型方式生产预应力钢筒混凝土管时,对产生的余浆一般都是使用水把其稀释后冲进下水道,既污染了环境,又造成了很大的浪费,时间长了还会堵塞管道,处理成本很高。
2.1余浆的成分分析
余浆是管子离心结束后从其内壁倾倒出来的悬浊液,含有水泥、砂粉、水和极少量的减少剂等。余浆的固相物质主要是水泥、砂粉。其含量称为余浆的含固量,含固量的测定方法参照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》。由于在预应力钢筒混凝土管生产中使用的砂不能通过0.080mm的筛,水泥和粉煤灰在该孔径的筛余少于3%,因此,把通过0.0080筛的余浆烘干可检测出余浆的含固量,经检测,余浆的密度与固体含量呈线性关系。密度为1000-1200G/mm,含固量为30%左右,主要由水泥和砂粉组成。每立方米混凝土大约产生80KG的余浆,如果通过回掺每立方米可以取代20KG水泥。
2.2余浆失去流动性时间检测
余浆循环利用是一个收集、存储、利用的过程,因此在不同温度下,余浆失去流动性的时间测定也是一个关键,通过检测“余浆失去流动性时间”试验结果如表2.1
序号 管径(mm) 密度(kg/l) 含固量(%) 浆体失去流动性时间 对应混凝土初凝时间 备注
1 400 1.21 30.1 4h45min 7h10min 取样时浆体温度为14℃,试验温度为20℃。
2 500 1.23 28.4 4h24min 7h20min
3 600 1.20 29.5 4h50min
4 800 1.24 27.9 5h12min
3 预应力钢筒混凝土管PCCP余浆循环利用方法实践
3.1离心制度及配合比的确定
(1)离心制度制定
预应力钢筒混凝土管管芯的生产首先得确定离心制度,经长期生产经验制定出如下表3.1的离心制度。
表3.1
管径 喂料 慢速 中速 快速
转速
(转/分) 转速
(转/分) 时间
不少于 转速
(转/分) 时间
不少于 转速不低于(转/分) 时间
不少于
400-500 120-150 150-200 3分钟 200-280 4分钟 380 8分钟
600-800 120-150 150-200 3分钟 200-280 4分钟 350 10分钟
900-1000 120-160 160-200 3分钟 200-270 4分钟 330 12分钟
1200-1400 120-160 160-200 3分钟 200-260 4分钟 320 14分钟
(2)配合比设计
由于要循环利用余浆,这就需要设计两种配合比,两种配合比水泥用量和水用量不一样,第一批混凝土料配合比为表3.2
表3.2
材料名称 材料规格 配 合 比 每M3 用量 (kg)
水泥 PO42.5 1 450
砂 邕江中砂 1.904 857
石子 5-20mm 1.904 857
粉煤灰 Ⅱ级 0.222 100
减水剂 NF-2(30%水剂) 0.024 11.0
水 洁净水 151
水灰比 0.275
塌落度 20-30mm
第二批混凝土料配合比为表3.3
表3.3
材料名称 材料规格 配 合 比 每M3 用量 (kg)
水泥 PO42.5 1 430
砂 邕江中砂 1.904 857
石子 5-20mm 1.904 857
粉煤灰 Ⅱ级 0.222 100
减水剂 NF-2(30%水剂) 0.024 11.0
水 洁净水 100
水灰比 0.189
塌落度 0-10mm
3.2直接循环利用方法
由于预应力钢筒混凝土管离心工艺的高速离心时间较长,速度较高,所产生的余浆固含量较少,掺加进混凝土料中对原混凝土强度不会造成太大的影响,余浆失去流动性时间也较每批管子的离心时间长,也不会影响余浆的回掺时的流动性。所以可以直接掺加进混凝土中循环利用。
3.2.1制作收集存储箱
首先用铁板制作两个存储箱,长、宽、高为3500mmx500mmx400mm,铁箱放在离心机两端,比离心机上的钢模低些,用于收集余浆。
3.2.2余浆循环利用操作要求
离心第一批管子时采用第一批料配合比生产,第一批离心结束后产生的余浆通过浆耙把余浆耙出,存放在存储箱里,当生产第二批管子时使用第二批料配合比生产,把水和水泥都减少了,目的就是要用余浆中的水泥和水取代部分水泥和水进行回掺,喂料时操作人员用铁铲把存储箱中的余浆铲出与混凝土混合均匀后再喂料。第三批重复第二批的步骤,如此类推,直到生产最后一批时产生少许余浆,与清理场地废料一起清理掉。既节约了成本,又避免了冲入管道时间长后造成堵塞管道。工艺也不复杂,是一种非常有效的节约成本,减少污染的好方法。
4结束语
如今环境保护已经成为全球化的问题,因此,如何减少污染、提高能源利用效率成为各行各业研究的热点。预应力钢筒混凝土管作为水泥制品行业的一个重要的有很好发展前景的产品,在提高产品质量的同时,应该采取各种有效措施降低能耗,减少污染。各企业在生产预应力钢筒混凝土管时,都会碰到废料污染的问题,任何减少环境污染、节约成本的措施,都成为各企业研究的课题。各企业也都有自己的一些处理方法,本文是根我公司生产实际摸索出的预应力钢筒管离心工艺人工喂料余浆循环利用的方法及实践,取得了一定经济效益,本文如有不足之处请各位专家同仁指正。
参考文献
[1]陈建红 王海飞.先张法预应力混凝土管桩余浆回收循环利用技术,2009.9.30
关键词:人工影响;防灾减灾;气象灾害;影响天气
中图分类号:P48 文献标识码:A
前言
人工影响天气在我国目前是非常重要地减灾和防灾的手段,为我国大部分干旱等地区输送了大量的雨水,保证了当地作物的健康成长,随着干旱天气的欲加频繁,我国对于人工影响天气的技术更加地重视,对于水资源的合理利用,它有着不可磨灭的功绩。
随着我国科技的不断发展,气象卫星、雷达、地理信息技术等的不断更新,促进了人工增雨以及其技术的发展,有了整体的提高,给了灾害区域的百姓,创造出了更好的种植环境,让他们可以最大限度地远离灾害的侵扰。
1 人工影响天气概述
人工影响天气是相关的科学家运用现代化的科学技术,在计算的大气环境区域或地球环境中,通过人工催化等技术,对于局部大气中的云层施加适当的影响,使其发生各种变化,从而实现人们对于增雨,增雾,增雪等不同的气候需求,达到降低灾害的目的。
在我国,发生气象灾害比较严重的国家之一,气候的明显变化,各种极端天气的增加,带动了水资源的严重缺乏,各地干旱地区也越演越烈,严重地制约了我国经济的发展,因为在相关的科学家不断地研究之下,人们终于研究出了向云层中播撒干冰,碘化银等催化剂,可以实现人工降雨的愿望,减少气候的灾害。从此这种方法被广泛地应用在我国各个干旱高发的城市,进行人工增雨,对于冰雹,霜雾高发的城市,也通过这种方法,进行人工的防雹,人工防雾,可以让百姓减少很多的经济损失。
2 人工影响天气的主要表现
2.1 人工降雨
克拉玛依市的气候特征是非常典型的大陆气候,干旱少雨,是干旱的高发地区,特别是随着近年来全球气候的变暖,让该市的干旱灾害更加地严重,对于当地的作物生长,产生了很大的影响。
而人工降雨是一项见效非常快的防灾方式,克拉玛依市由于春风多风,让本来已经积聚的云层,因为被风吹散而导致降雨的缺乏。而人工降雨,通过飞机、大炮等方式向云层里投送各种催化剂可以让云层迅速地产生降雨功能。人工降雨功能的发展,给当地的生态环境做出了重要的贡献。
2.2 人工防雹
克拉玛依市大部分地域都是戈壁和荒漠,所以在这样的地方,冬季会十分地寒冷,非常地容易受到冷气流的影响,造成严寒的冰雹天气或者是雨雪天气,随着近年各种异常天气的加剧,这种不利的气候因素,在该地也是更加频繁。
因此,人工的防雹就成为了防灾的重点,通过近年改进的火箭作业技术,将各种催化剂发射地相关的云层,破坏冰雹的形成,利用已经成形的雷达网、通讯网等,可以让防雹作业,少了很多的盲目性,变得更加地有效率,能够最快时间,最低消耗地达到防雹地效果,给当地的经济发展,减少了很多自然的灾害。
3 人工影响天气的深层思考
3.1 增强防灾意识
要牢固地建立起抗灾防灾的意识,将防灾作为气象部的第1要素,把人们的粮食丰收作为第1考虑要素。从一切为民的角度出发,要严格地执行党部宣传的抗灾夺丰收的原则,增加各部门的抗灾和防灾,把自然灾害对人民的损害给降到最低,加大各种人工影响天气设备的引进,配备成熟的技术人员,给当地的防灾和抗灾,做坚固的技术和设备支撑,把防灾抗灾真正地落到实处。
3.2 加强研究
人工影响天气,作为重要的防灾手段,是人民能够不受灾害影响达到丰收的保证,因此要加大在该领域的研究力度。目前,对人工影响天气的研究,尚处于边摸索边试验的阶段,研究的力度不够明确,所以在生产作业的同时,在加大研究的力度,提高作业的效率,制定严密的研究计划,让作业效率能够得到最大限度地提高,减少作业的盲目性。
3.3 与现有设施相结合
在作业的期间,要充分地与当地的各种气象基础设备相结合,根据当地的雷达网等种种网络,发挥出火箭发射装置等设备的作业能力,2种设施相结合,将作业的效率提高到最大,提高人工降雨、防雹等工作的效率,良好地利用天空雷达对冰雹或者强对流空气的示警功能,与人工影响天气相结合,将灾害最大限度地排除在高空之内,保证人民生命财产的安全。
3.4 增加降雨力度
随着本市干旱气候的越来越严重,各部门要加强人工降雨的力度,把缓解水资源缺乏作为今后工作的重点,利用人工影响天气的技术,积极地增加人工降雨的次数和范围,让人工增雨能够最大限度地给本市所有地区都带来福音。
3.5 完善技术体系
对于人工影响天气的气象灾害减灾技术及理由,要加大研究的力度,形成一整套的人工影响天气的理论和技术标准,对于现阶段遇到的各种问题,要加大研究,攻克难关,对人工影响天气的作用进行具体研究,分析其可行性意义。
对于目前人工影响天气的理论和技术,进行广泛地推广,在全国范围内普遍地执行,可以让人工影响天气理论和技术,变得更加地成熟,从而带动人工影响天气技术的不断发展,从而循环地造福于人民。
3.6 健全作业制度
要确保作业的安全,对于作业炮点等,要实行责任制,健全其制度,在操作时,必须把安全放在首位,本着安全与科学的原则,完善作业的流程和规范,制定各种应急预案,确保作业的安全性;要加强对作业人员的岗位培训,作业人员必须在这种严格的培训机制下,经过相关部门的论证,才能够参加作业的上岗,作业时,要严格地按照操作程序和操作规范进行作业,保证高空发射的安全性,避免造成不必要的损伤。
4 结语
从上述论证中可知,对人工影响天气工作的开展,不仅在农业抗旱方面有着积极的促进作用,同时对于防雹减灾等各种灾害,也有着重大的影响作用。随着我国农田的逐渐减少,水资源的安全保障,就成为促进我国经济发展的最大保障。所以对于人工影响天气的防灾技术,各部门必须要提高认识,加大研究和普及的力度,让其能够真正地落到实处,为当地的防灾做出重要贡献,真正地服务于民。
参考文献
[1] 王昌明.气象防灾减灾中人工影响天气的探究[J].农业与技术,2012(10).
人工降雨的科学原理。云是由水汽凝结而成,而云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多寡以及凝结核的数量、云内的温度所决定。一般来说,云中的水汽胶性状态比较稳定,不易产生降水,而人工增雨就是要破坏这种胶性稳定状态,让云中的水滴体积变大掉落下来。高炮人工降雨就是将含有碘化银的炮弹打入云雾厚度比较大的4000至5000米中低高空,碘化银在高空扩散,成为云中水滴的凝聚核,水滴在其周围迅速凝聚,达到一定体积后便产生了降雨。
一般在自然云已经降水或者接近于降水的条件下,人工降水的方法才能发挥作用。由于降水的自然变率很大,人工增加降水量的幅度较小,如何估价人工降水的效果就显得十分困难。人工催化增加的降水量,是催化后的实际降水量和不经催化的自然可能降水量之差。实际降水量可以测定,但能否正确估价自然可能降水量,就成了效果检验的关键。在对降水的物理规律认识不足的情况下,主要依靠统计学的方法对自然可能降水量作出估价。初期的统计检验方法,多数采用回归统计法,在人工催化目标区附近选择一个不受催化影响的地区作为对比,用历史资料建立目标区和对比区降水量的回归方程。
(来源:文章屋网 )
关键字:斜拉桥,拉索,风雨激振
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。
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。
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。
Hikami等[1]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,实测内容包括索面的拉索振幅。
Main和Jone[3]对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振记录。进行了16个月的现场监测,分析了记录的5000组5分钟时程的斜拉索加速度和气象资料。
陈政清[4]等对洞庭湖大桥的实测。自2001年1月至2004年4月,陈政清在国家自然科学基金资助下,与香港理工大学合作,在岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。
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。
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。
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Shiraishi[1]1985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[6]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。Peil, U.& Nahrath, N[8]认为上水线的运动是导致风雨振的主要原因。Seidel等[9]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
顾明和杜晓庆[10]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,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[11]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。
2.4.CFD数值模拟
风工程的研究方法中数值模拟是最近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。
陈文礼和李惠[13]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
本文参考国内外文献,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,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,对风雨激振机理进行更加深入和精细化的研究。
参考文献
[1] HIKAMI Y,SHIRAISHI N. Rain-wind-induced vibrations of cables in cable stayed bridges [J]. Journal ofWind Engineering and Industrial Aerodynamics,1988,29: 409 - 418.
[2] 顾明,刘慈军,罗国强. 斜拉桥拉索的风(雨)激振及控制 [J]. 上海力学, 1998, 12: 281~288.
[3] 陈文礼. 斜拉索风雨激振的试验研究与数值模拟[D]. 黑龙江:哈尔滨工业大学,2009.
[4] U. Peil, N. Nahrath, Modeling of rain-wind induced vibration [J], Wind and Structue, 2003, 6(1), 41~52.
[5] C. Seidel, D. Dinkler. Rain-wind induced vibrations-phenomenology, mechanical modeling and numerical analysis [J]. Computers and Structures, 2006, 84: 1584~1595.
关键词:小型工程;农田水利;规划设计
1 小型农田水利工程规划设计的基本原则
1.1 水源工程规划设计基本原则
首先是人工降雨,结合相关的物理原理和气象原理,利用空中作业和地面作业的人工降雨方式,在水库和河流水量不足的情况下,就需要以这种方式缓解旱情;其次是水源涵养林,截留降雨和调节径流,以控制土壤的侵蚀、削减洪峰、提高土壤入渗能力、提高土体贮水能力、改善小气候环境等;再次是地面取水,借助无坝引水、拦河坝、水闸和泵站等,拦截天然河流的水体,并引入灌溉区域当中。
1.2 输水工程规划设计基本原则
该工程的功能是将水流引入灌溉区域和将多余水资源排出灌溉区域,一方面是构建明渠、低压管道、喷灌系统、滴管系统等,其中常见明渠包括土渠、衬砌渠道两种,低压管道输水工程需要突出节水、节能、省地、省工、适应性强等优点,喷灌和滴管则要求提高灌水的效率。另一方面是排水工程,以排水沟为主,旨在控制降雨流径和调节地下水位,关于排水沟的布置,需要尽量设置于较低区域,并以自流排水的方式,以及保证排水站的电源。
1.3 田间工程规划设计基本原则。
该工程的方案布置,需要在考虑田、渠、沟、路协调性的基础上,以“沟-渠-路”、“沟-路-渠”、“路-沟-渠”等模式,因地制宜地安排机耕道路布置方式。如果工程具有防范风沙的需求,还需要设置防护林。
2 小型农田水利工程规划设计的方法建议
为了进一步加强小型农田水利工程规划建设的合理性,我们可以采用一些新的技术与理念,进行合理的规划设计,下面主要针对其规划的基本原则进行详细的分析介绍。
2.1 水源工程规划设计
2.1.1 人工降雨
这里所说的人工降雨主要是针对旱情比较严重的地区,尤其是在每年的6~10月份左右,一些地区将出现大面积的干旱。此时,农田水利将很难发挥其应有的作用,各种水利工程项目都将被迫停止,为了缓解旱情对农业作物的影响,此时将采用人工降雨的方式进行水利工程的补给,进行合理的施工降雨。
2.1.2 水源涵养林
随着工业的不断变化发展,自然环境的日益恶化,农田水利水土流失的日益加剧,环境问题成为了发展农田水利工程首要解决的问题之一,在充分考虑气候、土壤、植被等因素的同时必须采取科学合理的灌溉方式进行水利工程的建设与发展。现今我国主要采用的是飞机播种造林、封山育林等两种主要的养林方式,进行水源的保护,并在一定程度上推动了节约水利工程的建设。
2.1.3 取水工程
就目前而言,我国主要采取三种形式进行取水。在热带季风气候地区,由于其降水量比较充足,水土流失现象不是很严重,植物生长比较茂盛,故此可以采用无坝取水的方式进行取水作业。在进行选址过程中,为了避免洪水、泥石流、自然环境等突发事件的破坏,一定要综合各种因素进行选址,这种独立的小面积灌溉在一定程度上可以节省大量的水源。为了保证泄洪安全以及河床的稳定性,可以在此基础上安装闸门进行控制,特别是在一些降水不够很均匀的地区,可以采用拦河坝的取水方式,将高处的梯田水引进低处,这样不仅仅可以大大提高水的利用率,更能有效的保持水土的稳定性,达到节约用水的目的。然在一些比较干旱的地区或者是降水比较稀少的地区,大多采用的是水闸、泵站灌溉技术进行取水。这主要是依靠电力和输电设备等措施来进行泵站取水,进行灌溉。水闸主要包括分水闸、泄洪闸、节制闸、冲沙闸等,主要是为了更好的稳定泄洪的需要以及灌溉。
2.2 输水工程规划设计
2.2.1 引水工程
首先是确定设计引水流量,尤其是技术力量比较薄弱的小型灌区,在用水高峰期的时候,根据最大灌水定额和延续时间,确定渠道的设计引水流量,具体可根据主要作物种植比例、渠道灌溉面积、作物用水高峰期日耗水量、日灌水小时数、渠系水系用系数等计算得出,以此作为渠道设计的依据。其次是渠道横断面的设计,根据水力均匀流确定横断面的尺寸,其中明渠均匀流是通过渠道平均流速、谢才系数、水力半径、渠底比降计算得出,水位变化较大的河流渠道,要求设置水闸门或者固定面积的进水口挡水墙,并根据当地的气候、水文、地质等情况,决定采用明渠自流灌溉、提水管道灌溉、喷灌、滴灌等方式,以提高水资源的利用效率。
2.2.2 排水工程
首先,确定排水沟的流量,可借助平均排除的计算方法,并根据不同的地形条件,设计暴雨标准,其中包括:旱地设计排涝模数,可根据排涝历时推算得出;水田设计排涝模数,可根据历时为T的设计暴雨量、水田滞蓄水深、历时为T的水田蒸发量、历时为T的水田渗漏量计算得出;旱地和水田综合设计排涝模式,可根据旱地面积和水田面积推算得出。其次是渠道横断面的设计,可参考引水明渠的设计方式,采用浆砌石、浆砌空心砖制U型槽衬砌等,建设排水沟,可利用地势较低的天然河道,以提高工程的经济性。
2.3 田间工程规划设计
2.3.1田、购、渠、路的布置
首先,合理布置灌排合区,按照田块的形状划分,选择园林化规整格田或者比较规整条带状田块,解决田间灌溉的串排、串灌等问题,减少田块受到水淹的影响。其次,根据合适的地形,以及综合农村生活区域的布置条件,合理设置渠、田、林、桥涵、路等。
2.3.2 田间渠道衬砌
目前主要是采取预制砼U型槽渠和浆砌砼空心砖渠这两种田间渠道衬砌。第一种方式最大的优点则是,在施工过程中不会受到自然环境天气变化的影响,同时可以减少大量的土方填置。但同时它也存在着一定的缺陷,就是抗震性能较差,土方在回填的过程中不能很好的进行凝结,进而导致槽底的开裂,此时将出现大量的水流失。这就要引起我们足够的重视,加以避免,将损失降到最低。第二种田间渠道衬砌方式可以有效的进行田面与位置的合理搭配,为农作物的生长提供了一个很好的生长环境,而且在施工中具备了强大的耐磨性以及抵御雨水冲刷的能力。具有较好的防渗效果以及防冻能力。
3 结束语
综上所述,为了进一步提高工程规划设计的科学性和合理性,我们需要从水源工程、输水工程、田间工程入手,找准各个工程规划设计的切入口,并结合各工程的功能需求,做好规划设计工作,一方面是水源工程的规划设计,统筹兼顾人工降雨、水源涵养林、取水工程的功能实现,另一方面是从引水工程和排水工程两个方面,提高水资源的利用效率和提高水力工程的经济性,同时合理布置灌排合渠,并综合渠、田、林、桥涵、路等,做好田间渠道的衬砌规划。
参考文献
[1]雷兆伟,高皓君.解析小型农田水利工程规划设计存在的问题及注意事项[J].科技风,2013(11):145.
[2]黄雅丽.小型农田水利工程规划设计存在的问题及注意事项[J].现代农业科技,2013(5):210.