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关键词:水利水电;工程地质问题;环境问题;勘测问题
一、水利水电工程建设与环境问题
1.1水利水电工程与地震问题水库等水利水电工程建筑物蓄水后,由于地应力的调整或水体下渗等原因,触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明,要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件:①水库岩石比较破碎,且处理效果不十分理想;②存在有利于应力集中的地质环境条件;③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道,一般而言,水库的坝址没有较大的断裂带存在,仅仅是水荷载引起的地应力,诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震,那将是灾难性的。从1987年的资料至今,我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座,已发现水库诱发地震的有13座。
1.2水利水电工程与水文问题水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布,从而对周围环境造成影响。例如:①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水,而且还截流了非汛期的基流,往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流,并引起周围地下水位下降,从而带来一系列的环境生态问题;②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸;③下游地区的地下水位下降;④入海口因河水流量减少引起河口淤积,造成海水倒灌;⑤因河流流量减少,使得河流自净能力降低;⑥以发电为主的水库,多在电力系统中担任峰荷,下泄流量的日变化幅度较大,致使下游河道水位变化较大,对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响;⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时,势必造成水质的恶化。由此可见,水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。
1.3水利水电工程与气候问题一般情况下,区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后,当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润,形成新的小气候,对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4水利水电工程与鱼类、生物物种问题①对鱼类的影响:切断了洄游性鱼类的洄游通道;水库深孔下泄的水温较低,影响下游鱼类的生长和繁殖;下泄清水,影响了下游鱼类的饵料,从而影响鱼类的产量;高坝溢流泄洪时,高速水流造成水中氮氧含量过于饱和,致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响:库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏;同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
二、工程地质工作中存在的问题
2.1工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中,主要问题有以下几种:①工程概念不清,勘探侧重点不明确,针对性不强,方法不当,手段落后;②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入,其适应条件的物理意义混淆不清;③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有:①界定不准确或论证不充分,有问题遗漏甚至结论性错误;②有些地质报告没有地质结论,也有些工程没有做多少地质工作就先下结论,极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过,可能延误开发时机;或者尽管通过了审查,但却给工程留下了隐患,这种情况的危险性极大。
2.2勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期,这是再简单不过的道理,然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面:①一旦需要申报项目,立即就要求提交地质报告;②今天刚刚提交可研报告,明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程,一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的,由于地质条件不清楚,直接导致投资控制不住,施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患,可能造成重大的工程事故。:
三、结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业,它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务,是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要,是现代化大生产和保证工程质量的客观要求,是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量,对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生,轻则修改设计延误工期,严重时造成工程失事,给人民生命财产带来重大损失。近年来。工程地质勘察质量有下滑趋势,工程地质分析不够深入,有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为,总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题,具有重要的现实意义。
参考文献:
[1]林妙月.区域构造稳定性及地震性危险评价问题[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
[2]王连生.水利水电工程地质[M].武汉:武汉大学出版社,2008:13-15.
(一)地质环境质量评价
1.地质环境质量标准
确定地质环境质量的标准是地质环境恶的易发程度和良的易开发程度两个方面。结合勘查区的实际情况,综合考虑对环境影响较大的因素,这些因素是潜水位埋深、富水性、煤层埋深、植被覆盖率、沙漠化土地类型、水土流失强度和水质,划分为地质环境质量良好区、较好区、中等区、较差区四个等级。
2.地质环境质量结果
该区内,上部主采4-1煤层埋深211.58m-589.20m之间,以良好型为主;潜水位埋深恶化型为主,富水性以恶化型为主;植被覆盖率25%~70%,以较好~良好为主;水质一般较好;土地沙漠化类型及水土流失强度以中等-较好为主,因此,评价区地质环境质量综合评价的结果总体以中等至较好类型为主。
(二)主要环境地质问题防治措施
防治环境恶化必须以开发煤炭资源为核心,“防”和“治”相结合,以“防”为主。
1.水土流失
施工前编好水土保持方案;固定施工便道,减少对沙土植被破坏;煤炭开发造成的开挖面、取土面、施工场地等破坏原有地表植被,用完后及时种草,合理规划煤矿弃土堆放、排渣等,充分利用天然洼地铺放弃渣,植树种草。对工业场地、居住区采取工程措施与生物措施相结合。加强植树、种草,减少裸地面积,缩小风蚀水蚀面。在防治重点上基建阶段适当加大治理力度,生产阶段侧重于管理维护,应统一规划,分期实施,逐渐形成坡林草、沟坝堤防护体系。煤层开采时,增多增大预留保安柱,以减少导水裂隙带的高度,使地下水不受到较大影响;使用井下排水灌溉农田和人工草林地,以弥补由地裂缝潜水位下降对地表植被生长造成的影响;建议采用水砂胶料充填法采煤或留设相应的安全煤柱,以减少甚至不发生地表变形为目的,保证区内的水源地不受到破坏。
2.矸石堆放
矸石尽可能放置于未有地下水存在的低洼处。谨防矸石自燃,减少残煤量,在排矸石过程中及时洒水以免扬尘,对大气环境造成影响。积极做到矸石再利用和资源化。据西安煤研院《煤矸石肥料研制试验报告》和国外资料介绍,适宜研制肥料的煤矸石为炭质泥岩、粉岩和页岩类,在这类岩石中,一般有机质含量为20%-39%,pH值5.7-7.1,氮含量为0.20%-0.33%,并含有植物生长所必需的微量元素(B、Cu、Zu、Mn、Mo、CO等),这些含量要比矿区相对贫瘠的土壤含量高得多;作为公路、铁路筑路路基铺垫材料,国内鹤壁矿区利用煤矸石修筑专线铁路路基17km效果好,公路路基在各矿区都曾采用过;作为水泥、制砖的原料、燃料,代替黏土和燃煤;利用煤矸石提取和生产化工产品;煤矸石中的热能资源(矸石发热量6.7MJ/kg-8.39MJ/kg),可作为沸腾炉燃料用于发电等。
3.水质污染
把煤炭资源的合理利用,生产过程中的废水、生活垃圾、矿坑水等建立水污染综合治理规划方案,加强水资源的回收再利用,合理利用环境自净能力及净化后的污水,加强人口比较集中地区污染源的控制,压缩污水排放量。
4.煤炭洗选废水的防治
对于井筒及矿坑中的较为洁净的水另行修仓储存,作适当处理后即可作为生活饮用及工业用水;对生活废水及井下排水投加混凝剂沉淀或采用系统工艺沉淀池进行沉淀后回用或排放,既做到水资源化,也避免了水循环污染。充分利用当地丰富的风积沙,它不仅具有透水能力,且具有吸附性的作用,故可利用它实现对污染水的净化。
二、结语
1推动依法合规治理的外部压力不足
当前,治污设施“建而不用”、治理“做而不实”等问题比较突出。根源在于排污单位守法意识不强,法律法规对违法的处罚过低,执法不够严。环境处罚与实际违法和造成的环境损失相比,还是杯水车薪,这往往又导致排污单位产生侥幸心理,守法意识更为淡薄。
2委托第三方治理的内生动力不足
国际经验表明,基于市场机制的第三方治理,主要驱动力是排污单位在达标合规前提下的成本导向。其中既有标准的技术可达性问题,也有治理的综合经济成本比较。现行政策在这两方面对排污单位都缺乏足够的推动。尽管部分行业实施了特别排放限值或严于国家的地方标准,但是标准水平总体不高,排污单位无需多少技术或成本就可达标;同时,排污费标准也远低于社会平均治理成本,例如在上海SO2、NOx、COD、NH4-N的社会平均治理成本分别为8.0元/千克、9.0元/千克、5.0元/千克、6.0元/千克,约为现行收费标准的5~7倍,排污单位缺乏进一步减少污染排放的动力。
3第三方治理市场环境不够规范
一方面,排污单位、第三方治理企业的责任义务不清晰,制约机制不健全,相关方权益难以得到有效保障,存在低价竞争、忽视责任义务、出现问题推诿扯皮的现象,有的甚至相互勾结偷排漏排。另一方面,市场监管和行业诚信自律体系尚不健全。特别是2014年初,环境污染治理设施运营资质许可取消后,尚未及时构建有效的政府监管体系,行业协会等尚未承担起市场自律的主体作用。
4第三方治理缺乏有实力的参与主体
第三方治理企业总体上规模小,专业化、规范化水平参差不齐,难以承担引领行业发展和规范自律的重任。这既有产业发展阶段性问题,也有现行政策不够配套的问题,突出体现在三个方面:一是现行生产业、节能环保产业、战略性新兴产业等都有配套支持政策,但环境污染第三方治理服务没有明确列入支持名录,各地区、各部门对政策解读不一;二是污染超量减排、污染治理设施建设改造等激励政策对象是排污单位,而实际承担治理的第三方企业未能享受政策优惠;三是缺乏市场培育机制,部分有技术的企业因缺乏资金而拿不到项目,抗风险能力弱。
二、攻坚破难,加快推进环境污染第三方治理
推进环境污染第三方治理,作为生态文明制度改革的关键点,既是市场经济发展的必然,更是现阶段环境治理和管理转型的需要。上海将继续主动作为、攻坚克难,坚持发挥市场机制作用与加快政府职能转变相结合,坚持强化约束机制与完善政策引导相结合,坚持市场培育与规范管理相结合,在试点基础上加快推进完善排污者负责、第三方治理、政府监管、社会监督、排污者和第三方治理企业通过经济合同相互制约的市场运行机制,以推进第三方治理加快推动环境治理机制改革,不断提升环境治理水平。
1完善责任体系
落实《环境保护法》,完善地方性环保法规,强化排污单位和第三方治理企业的责任机制和制约机制。一是在强化排污企业主体责任的同时,明确第三方治理的法律地位和引导方向;二是明确第三方治理企业依照法规标准和排污单位委托要求开展有效治理的责任,以及对因管理不善、弄虚作假造成污染的行政法律责任和连带责任;三是建立健全排污单位和第三方治理企业间依据市场规则确定的合同法律关系、相互监督制约机制和赔偿补偿机制。
2强化约束监督
通过技术、经济、执法监管、社会监督等多个方面形成合力,增强排污企业依法治污和委托治理的动力。一是按照严于国家、接轨国际的要求,以大气和水污染防治为重点,抓紧出台锅炉、餐饮油烟、挥发性有机物、电镀等行业性和大气综合地方排放标准;二是按照逐步反映治理社会平均治理成本的原则,提高排污费征收标准,按照排放水平实施阶梯收费,对淘汰和限制类产业实施惩罚性差别收费;三是进一步扩大污染源自动连续监测的实施范围,推进建筑工地和餐饮油烟在线监测,加强污染排放的实时监控和数据应用。四是按照法规标准,严格执法追责,对逃避监管行为严厉惩治,对排污单位和第三方治理企业一视同仁;五是推动污染治理和排放信息公开,按月公布环境违法信息,同步公开涉及的第三方治理企业,强化社会共同监督。
3完善政策引导
积极创造条件培育市场,促进环境污染第三方治理的健康发展。一是整合聚焦现有生产业、节能环保产业、战略性新兴产业、高新技术产业等支持政策,做好支持名录的细化和解释。二是优化调整污染治理设施建设改造补贴、污染超量减排奖励等环保激励政策支持对象,由排污单位转为治理单位,发挥政策效益;三是研究出台政策性融资担保等培育政策,鼓励商业银行、商业性融资担保机构和保险公司开展第三方治理企业融资担保相关业务,支持第三方治理主体和市场发展;四是聚焦污染治理重点领域,支持第三方治理企业提升自主创新能力;五是政府和国企带头,并在政府购买服务上加大支持。
4推动行业自律
依托社会公共服务平台和行业组织,加快形成开放、规范、有序的良性竞争市场环境。一是强化第三方治理企业诚信管理,将不规范经营和运营设施未达环保要求等信息纳入企业征信系统和社会公共信用服务平台,并与融资担保等政策挂钩;二是依托行业组织,建立行规行约和自我约束机制,加强行业自律;三是研究出台环境污染第三方治理管理办法,建立第三方治理合同登记、政府部门之间、政府部门与行业协会之间的信息互通和协调联动等管理制度,依法加强市场监管,保障市场规范运行。
5加快试点推进
关键词:地铁热环境测量方法
1测量背景与目的
地铁具有不同于其他民用建筑设施的热环境特征,其结构复杂,设备繁多,建设资金投入巨大,如何更好的提高地铁工程的经济性已成为行业发展关注的焦点。
作为地铁系统环境控制核心部分的通风空调系统,担负着地铁线路站厅、站台、隧道正常工况的通风、供冷以及事故工况的火灾通风、阻塞通风等功能,在地铁系统中占有重要的位置。地铁系统运行总能耗巨大,其中以通风空调系统的能耗为主要组成部分。为了了解地铁热环境的主要特性参数及空调系统的运行情况,分析车站能耗组成,需要进行实际工程测量。
目前由于地铁工程的复杂性、庞大性,尚无完整、系统、合理的地铁热环境测量方法,因此需要在一定基础的实际测量过程中,总结地铁热环境的特点,分析提炼出简明、合理、适用于工程应用的测量方法,为地铁实际工程的热环境测量提供指导与帮助。
2测量原理与内容
2.1测量原理与模型建立
本文采用四出口地下双层岛式车站作为地铁热环境测量标准站,以夏季空调系统开启工况作为主要测量环境。根据热力学基本定律,地铁标准站能量平衡关系式与气体流量平衡关系式分别如下:
(1.1)*
式中,:通过壁面进入车站的热量;:通过壁面流出车站的热量;
:出入口进风焓值;:出入口出风焓值;
:隧道列车活塞风进风焓值;:隧道列车活塞风出风焓值;
:地铁空调系统送风焓值;:地铁空调系统回排风焓值;
:列车设备发热量;:车站电力设备发热量;
:车站人员发热量;
(1.2)
式中,:出入口进风量;:出入口出风量;
:列车活塞风进风量;:列车活塞风出风量;
:空调系统送风量;:空调系统回排风量;
在实际测量中,地铁车站气体流量平衡关系式具有重要意义,是能量平衡关系式成立必要前提条件,并作为检验实际测量数据准确性的重要依据。
为了进一步详细了解地铁空调系统的运行情况,根据热力学原理,可得到空调系统风量平衡关系式、能量平衡关系式及负荷平衡关系式:
G回排风+G新风=G排风+G送风(1.3)
H回排风+H新风=H排风+H送风+Q冷机(1.4)
综合地铁标准站能量平衡关系式与空调系统能量平衡关系式,可以得到地铁标准站空调负荷平衡关系式,可作为评价空调系统运行状况的依据。
L空调=L人员+L设备+L列车+L新风+L活塞风(1.5)
根据热力学知识,可以将能量平衡关系式中各种形式的能量计算式分别写出:
传热量计算公式为。其中,为壁面传热量,为壁面瞬时热流密度,为壁面传热面积,为计算时间步长。这里规定,取值为正,因此计算出的与均为正值。
空气焓值计算公式为。其中,为流动空气焓值,为空气密度,为流动空气瞬时速度,为计算时间步长,为流动空气过流断面的面积,为空气比焓。比焓又是空气温度与相对湿度的单值函数。
发热量函数关系式为。其中为总发热量,为发热单元数量,为发热单元发热功率,为发热时间。
2.2测量内容
通过对地铁车站热环境进行能量平衡关系式及拓展关系式的理论分析,可以得到地铁热环境测量需要获得的目标参数,主要包括:空气温度、空气湿度、空气流速、过流断面、热流密度、水温度、水流量、固定发热单元(包括设备与人员)发热量等。在不同的测量参数中,又分别包含不同位置、不同对象、不同时间的测量,因此地铁热环境的测量是相当复杂的。
2.3测量仪器
针对地铁热环境测量的主要参数,测量使用的仪器一般有温度计、湿度计、热流板、风速仪、流量计等。为了达到测量的目的和要求,所用仪器必须符合地铁系统热环境特点,便于实际工程应用,否则不能满足工程测量的要求。
3测量方法与优化
3.1传统测量方法的局限
一般的工程测量,根据前期理论分析,确定测量的对象及所需仪器,按照常规测量方法即可获得预期参数。由于地铁系统自身的复杂性及特殊性,传统测量仪器和测量方法在地铁热环境测量中具有很大的局限性,往往不能满足实际测量的需要。
地铁热环境测量的特点主要表现在测量空间大、测点布置分散、测量数据多、参数变化频繁、采集时间长等方面,这就对实际测量中采用的仪器及方法有很高的要求。地铁工程实际测量,测量仪器的布置既不能影响地铁系统正常运行,还需达到采集准确数据的要求。通过多次测量与摸索,不断研究相应测量手段,同时也促进了地铁热环境测量仪器的开发和应用。目前适合地铁热环境测量的仪器需具备以下特点:(1)体积小,便于布置,工作稳定,抗震性能好;(2)记录数据量大,自动采集数据,预设启动时间及采样步长,具有较高的人工智能性;(3)测量精度高,范围大,响应时间短,适合动态测量等。
仪器的改进不能完全满足实际测量的要求,因此测量方法也需要进行必要的优化。这种优化是在多次测量基础上加以总结所得,更适用于实际工程测量,满足准确性要求。除进行一定的优化外,也可以根据实际应用、理论计算、误差允许等方面的要求对数据结果进行合理的简化。
3.2空气温度与湿度的实际测量
空气温度与湿度作为地铁热环境的重要参数,是计算空气焓值不可缺少的部分。测量空气的温度与湿度,可采用热电偶温度自记仪与空气相对湿度自记仪,自动记录地铁全天运行期间的各测点的温度与湿度。地铁系统各部分空气状态各不相同,分为逐时动态(如室外气象参数)与相对稳态(如空调送风参数)。对于动态空气参数可采集记录全天大量数据,对于相对稳态空气参数可在正常工况下进行一定量的数据采集,同时也可在误差允许范围内进行合理的近似与简化。
3.2.1简化站厅及出入口温度、湿度的测量
通过已进行的实际测量发现,一般情况下地铁标准站的各出入口,在全天运行期间,进出空气的状态接近且变化趋势近似,因此可减少出入口温度、湿度测点的数目,以一个出入口的参数测量情况代表其他若干出入口空气的状态。若进一步简化,近似认为站厅空气性质均一,各个出入口对应的室外气象参数一致,则可以认为由各出入口进入的空气状态即为室外气象参数,由各出入口流出的空气状态即为站厅空气参数。图3-1为实际测量获得的某地铁站三个出入口的空气温度逐时曲线(夏季,午后雨),变化趋势一致,测量值近似相等;图3-2为同一车站当天站台、站厅实际测量结果曲线,可近似认为在空调季为稳定状态。
当实际工程中各出入口土建结构不同,站厅、出入口温度分布差异较大时,应布置不同的温度、湿度测点,保证测量的准确性。
3.2.2简化站台及列车活塞风温度、湿度的测量
通过已进行的实际测量发现,区间隧道内的空气参数在地铁全天运行期间较为稳定,由列车周期运动影响而产生的波动幅度较小,一般温度波动在0.5℃,湿度波动在15%。列车在进站前刹车电阻已启动,活塞风会吸收一部分热量,引起站端隧道口位置空气温度随列车运行呈周期性变化较为明显。列车在站台停靠后,由于轨底排风系统的作用,刹车电阻剩余发热量虽全部释放,但仅引起站台轨道两侧空气温度随列车运行呈周期变化(见图3-7、图3-8),而站台空间的空气状态由空调系统决定。在正常工况下,可近似认为站台空间的温度参数相对稳定(见图3-2)。图3-3为实际测量获得的隧道区间空气与壁面温度随列车周期运行的变化情况,图3-4为站端隧道口位置空气温度逐时曲线。
图3-3地铁隧道区间某测点位置壁面与空气温度测量曲线图3-4地铁站端上、下游隧道口位置空气温度测量曲线
3.2.3简化空调系统温度、湿度的测量
通过理论分析与实际情况相结合,将空调系统设备使用发热量记入车站设备发热量,因此不考虑风机温升对空气的影响,因此空调系统中的空气温度、湿度测量不必全部测出送风、回风、排风、新风的参数。新风参数使用室外气象参数即可,回风参数与排风参数一致,但需区分站台回排风与站厅回排风。空调系统全天正常运行时送风参数应保持不变,站厅、站台的回排风会有一定的波动。实际测量情况见图3-5、图3-6。
图3-5某地铁站空调系统新风参数测量曲线图3-6某地铁站空调系统送风、站厅回排风、站台回排风温度测量曲线
3.2.4简化壁面传热的测量
为了分析车站与边界壁面的热交换情况,以及分析列车停靠站台时刹车电阻发热量进入车站系统的具体情况,需要对站台轨道两侧壁面的热流密度进行测量。使用热流密度板必须与壁面紧密接触,但地铁列车运行时产生振动较大,易使热流密度板脱落,增加了实际测量的难度。因此可将壁面与空气间热交换的测量方法做出修改,通过测量壁面温度、空气温度及空气综合温度,分别获得壁面与空气间对流换热量和辐射换热量。
通过已进行的实际测量发现,空调正常运行的地铁标准站,边界壁面温度保持稳定,波动幅度很小,若认为站台空气性质均一,则车站通过壁面进行稳态热交换。由于列车的运行,刹车电阻发热量一部分由隧道活塞风吸收,其余发热量均在列车停靠站台时释放。这部分释放的热量,一部分由车站轨底排风系统排出,一部分通过空气与壁面进行周期性热交换。因此,车站壁面与空气的动态热交换主要集中于轨道两侧下部,尤其是列车停站时刹车电阻箱位置对应的壁面附近为主要动态热交换区域(见图3-11)。测量结果显示,站台轨道两侧空气的温度波动幅度较大,充分反映出空气瞬时能量变化的剧烈程度;但轨道两侧壁面由于热工性质的差异,温度波动幅度较之空气显得很小,且具有一定的迟滞现象(见图3-7、图3-8)。
为在实际测量获得站台轨道两侧由列车刹车电阻箱放热引起的壁面与空气热交换情况,需在至少包括一节完整列车长度停车位置范围内,沿长度方向布置温度与湿度测点(见图3-9、图3-10),沿高度方向只需重点考虑下部壁面与空气的测点布置(见图3-11、图3-12),其余未测车厢段壁面与空气传热情况与测量位置车厢具有相似的变化规律。
图3-7站台轨道内侧某测点A位置壁面与空气温度测量曲线图3-8站台轨道内侧某测点B位置壁面与空气温度测量曲线
图3-9某时刻(12:12)站台轨道外侧下部壁面
与空气温度水平分布测量曲线图3-10站台轨道外侧下部某测点D
(图3-11中11测点)壁面与空气温度测量曲线
图3-11站台轨道外侧某测点C位置壁面温度垂直分布测量曲线图3-12站台轨道外侧某测点C位置空气温度垂直分布测量曲线
3.3空气流速的实际测量
地铁系统中风速的测量所用方法为使用热线风速自记仪记录地铁运行周期中某选定过流断面内一点或若干点处的瞬时风速,进而获得通过该断面的风量参数。实际测量过程中根据被测风速的三种特点,测量方法稍有不同,便于在工程中简单易行地实现测量。
3.3.1单向稳态空气流速的测量
地铁空调系统正常运行时,风机风量、风阀开启状态固定,各管道流量基本不变,空气流动近似为单向稳态流动。实际测量中可不使用风速自记仪记录全天逐时运行数据,而使用转轮、转杯等手持式测量仪器测量空调系统正常运行时各相应管道断面、风口等的风速。具体测量步骤见图3-13,测量情况见图3-14。
图3-13不同断面测量风速方法示意图图3-14车站空调系统某风口风速测量曲线
3.3.2单向动态空气流速的测量:
根据Stess模拟、CFD模拟及实际测量结果,当一列地铁列车进入地铁标准站时,活塞风由上游隧道进入车站,并由下游隧道流出车站,而同时引起站台内部空气由异侧线路隧道流出车站的风量较小,因此可认为列车活塞风在车站四条隧道内为单向动态流动,即车站四条隧道的活塞风方向与列车运行方向一致。在地铁标准站活塞风测量过程中,选择无变径、无弯头、接近车站的区间隧道断面作为测量断面,将风速自记仪布置于隧道壁面,并保证测头距壁面0.8米以上,且不可超过车辆限界。由于列车运行会产生较大的振动,风速自记仪必须放置牢固,必要时可布置备用风速自记仪,测量情况见图3-15。
图3-15列车活塞风测量逐时风速曲线图3-16某地铁站两出入口风速测量曲线
3.3.3双向动态空气流速的测量
地铁车站气流情况中,出入口空气流动为典型的双向动态流动。测量时除了记录逐时风速值外,还需区分测量风速的流动方向。在实际测量过程中,需获得列车运行一个以上完整周期时出入口进出风的风速,根据不同时段发车对数可计算该时段通过车站出入口进出风的总量。由于车站土建结构不同,会影响各出入口空气流速大小、流动方向,因此一般情况下需测量每个出入口的气流参数。实际测量情况见图3-16。
此外实际工程中出现的侧式站台、单洞双线、迂回风道、活塞风井等形式,若需测量这些地铁结构中的气流情况,一般都作为双向动态流动进行处理。
3.4统计参数的实际测量
3.4.1人员参数的测量
车站人员分为固定人员(包括车站工作人员、商业服务业人员等)与流动人员(主要为地铁乘客)。固定人员的数量全天逐时基本保持稳定,发热量计算参考静坐(或站立)售货状态下人体新陈代谢率,平均停留时间按工作时间计算;流动人员的数量全天逐时变化,高峰时段数量较大,发热量计算参考行走(或站立)状态下人体新陈代谢率,在车站的平均停留时间一般按照4分钟计算。
3.4.2车站设备参数的测量
车站各种电力设备,如电梯、检票机、照明等的使用时间、数量、发热情况可根据统计或运行记录获得。
3.4.3列车设备参数的测量
列车主要发热设备为刹车电阻、列车空调冷凝器及其他附属电力系统,列车设备的使用时间、数量、发热情况可根据统计或运行记录获得。
3.5实际测量的辅助手段
通过一系列的测量方法,针对不同目标参数进行测点选择、仪器布置、数据采集,就可以获得较为翔实准确的测量结果。但常规测量方法在改进优化的基础上也不能全部满足测量分析需要,因此需要采用其他特殊方法或相关模拟软件作为必要的辅助手段。
例如,为验证空调系统负荷平衡关系式,必须计算列车活塞风进入站台部分的负荷,但这部分负荷不能直接从活塞风进出风的温度、湿度、风速等测量值求得。可在计算中引入“掺混系数”理论,通过示踪气体实验或CFD模拟可得到较为准确的结果,解决列车活塞风负荷对车站空调系统影响的问题。
又如,对于地铁系统设计时非正常工况(如阻塞、火灾等)的验证目前采用实际测量方法的条件还不成熟,可通过Stess进行模拟计算获得相关工况的结果作为参考数据。
4测量结论与意义
通过理论分析建立的地铁热环境能量平衡关系式、地铁风量平衡关系式、地铁空调系统负荷平衡关系式,不仅为检验测量方法是否合理提供了依据,也为深入分析研究地铁热环境特性、空调系统运行状况、优化系统设计与运行管理、评价地铁空调系统能源利用经济性等方面提供了翔实的数据基础,具有重要的实际意义与指导作用。
通过对地铁热环境的实际测量,了解地铁热环境的特点,发现测量过程中存在的问题,不仅促进了相关测量仪器的研发与应用,更重要的是总结出一种较为准确实用、系统完整的地铁热环境实际测量方法,并通过对测量方法的优化与简化,拓展了地铁热环境测量的普遍性及应用性。
本文论述的地铁热环境测量方法,经过不同地铁工程的数次实际测量,基本满足工程要求,获得了预期的数据结果。在不同的实际测量过程中,应根据不同的被测对象、不同的工程条件、不同的目标参数,对常规测量方法做出必要的修改及优化,使之符合当前测量的要求,达到工程测量的目的。
参考文献
网络共享资源的极速膨胀,使教师摆脱了多年来“巧妇难为无米之炊”的局面,欣喜之余,另一个问题随之而生:如此复杂庞大的资源库,该如何取舍?俗话说有舍才有得。因不懂取舍,经常会看到一些教师被多媒体课件牵着鼻子走,大量问题已经不能用在最新修订的课程中。新课程标准对地理教学提出非常明确的要求:1)要学习对生活有用的地理,引导学生在生活中发现地理问题,理解其形成的地理背景,提升学生的生活品位,增强学生的生存能力;2)要学习对终身发展有用的地理,要引导学生从地理的视角思考问题,关注自然与社会,使学生逐步形成地理素养;3)要构建开放式的地理课程,着眼于学生创新意识和实践能力的培养,充分重视校内外课程资源的开发利用,拓宽学习空间。基于上述理念,要学会选择,学会取舍。面对茫茫的资源库,要慧眼识珠,取其精华,去其糟粕。如在讲“影响气候的主要因素”时,笔者从网络上下载了现成的课件,只是重新进行了设计,把“地球形状对气候的影响”完全从课件中删掉,直接让学生分组带手电筒,自己动手操作直射和斜射在墙面和地球仪的实验。这样一来,平面和球面对太阳高度角的影响不但一目了然,而且锻炼了学生的动手能力。
2、信息环境下面面俱到不如临门一脚
地理学是研究地理环境以及地理环境与人类活动之间关系的科学,具有强烈的时代呼声。地理教科书是专家团队在特定时间编写的,并不一定适合所有学校、所有教师和学生的要求,这就要求地理教师要有很强的整合教材的能力。在整合的过程中,多媒体起了不可估量的作用。但是部分教师备课时没有对多媒体课堂的教学程序进行周密的设计和安排,只是片面地、盲目地运用多媒体进行辅助教学,认为多媒体对教学的作用是至高无上的,内容越多越好,甚至多得令学生眼花缭乱。实际上课件的设计无需面面俱到。多媒体在地理教学中的应用是为了提高学生学习的兴趣,调动学生学习地理的积极性,以便取得较好的教学效果。但目前往往有些教师在制作课件时,特别是要上公开课时,总是将课件制作得非常精美。在课堂上展示时,给学生和评委的感觉是耳目一新,整个课堂显得十分热闹,双边互动非常好。但整堂课下来,知识点掌握得很不理想。究其原因就在于教师在制作和展示课件时,忽略心理学中有意注意与无意注意的规律。在课件中过度采用与教学内容无直接关系的图像、音乐、动画等,只会使学生把更多的无意注意放在精彩的画面和悦耳的音乐上,表面上是面面俱到,但效果往往适得其反。因此,在设计课件时要根据教学内容和学生的认知规律适当选用多媒体,紧抓教学的主题,适时地建立思维碰撞课堂。如在讲海陆变迁时,其中的大陆漂移假说和板块构造学说,完全可以通过学生自学、小组合作探究来解决,教师重点展示魏格纳发现大陆漂移假说的过程,培养学生敢于质疑、敢于探索的精神;而地震带的学习,教师可通过展示“地震带”图,让学生自己找出两大地震带,并结合教材中的“活动”学习重点内容,然后展示我国汶川大地震发生时的一些图片,让学生讨论其发生的原因,展示一些感人的画面及故事。这临门一脚让这些看似无用的内容培养了学生互助的精神和爱国的情感。新课程标准是从三个维度来阐述课程目标的,其中情感、态度与价值观是核心目标,是教育的本真。就地理学科而言,培养学生正确的人生观、价值观和可持续发展观念,增强学生爱国、爱家的情感,形成正确的全球意识是广大地理教师必须担当的责任。在使用多媒体时应将情感、态度、价值观的培养与知识点的传授有机结合,这将是一种水到渠成、润物细无声的收获。
3、多媒体的呈现方式:要点睛之笔,不要画蛇添足
多媒体的优越性是不言而喻的,但其优越性的发挥必须具备一定的条件,并不是说只要在地理课堂上使用了多媒体就一定能增强教学效果,更不是说多媒体用得越多越好。使用多媒体教学需要多考虑在什么条件下使用,如何使用,这个知识点是不是适合用多媒体来展示。从教学内容上看,并不是所有教学内容运用多媒体辅助教学手段都能取得好的教学效果,如果采用多媒体辅助教学不能提高教学质量,也就谈不上比传统教学手段的新与优,那就是画蛇添足。笔者曾经听过一位优秀地理教师的课,整节课就用了三张地图,总共就展示了几分钟,然而听课的教师几乎都认为那是一节最成功的多媒体教学课。因为这位教师用这几张地图,引导学生从中获取了地理信息,找出了自己的疑难问题,又用这几张图合作探究解决了疑问。可见多媒体的使用不在于多而在于精,当用则用,否则就不要用。不能离开具体的教学内容与教学对象来进行多媒体辅助教学,不要只追求形式,而忽略课堂的主体。因此,在使用多媒体教学之前要认真钻研教材,找准多媒体与教材的最佳作用点,有的放矢,才能起到画龙点睛的作用。
4、课件的设计制作:要与多学科结合,构建高效思维碰撞课堂