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相關概念、評價模型構建與數據來源
1海洋資源、海洋環境、海洋資源環境
海洋資源是蘊藏在海洋,能夠作為空間、物質、能量被直接、間接利用的總和,分為海洋生物資源、化學資源、礦產資源、能量資源及空間資源。而海洋環境,在廣義上也是一種特殊形式的資源,可理解為海洋資源的重要組成部分。因此,狹義海洋資源、廣義海洋環境兩部分共同組成了海洋資源環境,其中狹義海洋資源包括①海域資源,即承載著各種海洋經濟活動海洋空間資源,②海洋生物資源,即全部海洋生物,③海洋礦產資源,如海底煤炭、石油、天然氣、可燃冰及金屬結核等;而廣義海洋環境包括①海洋水質環境是海洋自身具備的一定自凈能力所能達到的一種水質狀態,②海洋自然環境,如氣候、地質等與岸線、島嶼、生物等自然要素,相互作用所形成的。海洋環境是海洋資源的一種抽象形式,如濕地、珊瑚礁、紅樹林等海洋自然環境在游客可以遠觀或游憩時便成為海洋旅游資源。
2海洋資源環境基礎評價模型
海洋資源環境基礎評價目的在于了解某地的海洋資源環境基礎對當地海洋經濟發展的支撐狀況,進而指導當地海洋產業選擇與空間組織優化,實現海洋經濟良性循環。由于海洋資源環境基礎涉及指標眾多,在評價時要注意:①如何確定科學的指標權重以解決各具體指標影響評價總目標的重要性程度差異,②如何將屬性、統計標準各異的指標轉化為可比的、可綜合計算的評價值,③選用何種綜合測度方法能科學衡量區域海洋資源環境稟賦及區際差異。由此構建了評價指標、評價指標度量方法、評價指標體系集成測度方法組成的海洋資源環境基礎評價模型。
2.1指標遴選與指標體系構建
評價指標的遴選,既受評價目的、評價對象的制約,又受評價操作主體的知識程度、經驗水平與價值觀念的影響。根據指標體系遴選基本原則、海洋資源環境的構成要素特性,構建了以海洋資源環境基礎為目標層、海洋資源與海洋環境準則層、18個指標構成的指標體系(表1)。其中指標層C1-C7、C10-C12代表區域海洋資源的岸線與港口、島嶼、海岸帶、海水養殖與海洋能源等資源,C8、C9用以刻畫沿海城市海洋旅游資源開發利用狀態;C13-C18用以刻畫區域海洋水質的背景值、排放值和人類處理狀態。表1中準則層和指標層的權重均采用層次分析法(AHP)獲得,這可避免損失各指標的重要性、屬性差異及可靠程度。
2.2綜合測度方法的選取
基于對常用綜合測評方法優缺點比較,采用基于層次分析法的綜合評分法。即首先將C1-C18各評價指標的權重值和得分值代入加權求和計算數學模型:式中:C為區域海洋資源環境基礎綜合評價結果,Bi為準則層標準化后的數值,Wi為權重值;Cj為指標層標準化后的數值,Wij為相應權重。
3數據來源與數據處理
文中數據源自《中國海洋統計年鑒2011》、《浙江省海岸帶和灘涂資源綜合調查報告》、《浙江省海洋環境質量公報2011》、《浙江省統計年鑒2011》以及浙江沿海各市海洋與漁業局網站的相關資料數據,并篩選整理。由于浙江沿海各市未建立系統海洋數據庫,各市海洋資源環境數據統計口徑不一、不齊,導致所構建的指標體系中的部分指標缺失某些沿海城市的相關數據。鑒于缺失部分為效益型指標,因此,可令缺失數據為0,標準化結果也為0,確保評價結果的科學性和一般性。
浙江省沿海市域海洋資源環境基礎評價
1綜合評價結果
利用前述海洋資源環境基礎評價模型,代入嘉興、杭州、紹興、寧波、舟山、臺州、溫州七市海洋資源環境基礎數據,得到浙江省沿海市域海洋資源環境基礎綜合評價(表2):一是浙江省的海洋資源環境優勢主要分布在舟山、寧波、溫州、臺州這四大沿海城市,嘉興也有一定的海洋資源環境優勢,而杭州、紹興的海洋資源環境基礎則相對較差;二是表2中海洋資源得分排名結果,與綜合得分排名基本一致;而海洋環境得分排名結果,與綜合得分排名出入較大,海洋資源優勢城市得分相對較低,海洋資源劣勢城市得分相對較高;三是整體而言浙江省沿海市域海洋資源環境基礎的豐度與質量,處在以寧波舟山為顯著優勢區域,溫州、臺州處于第二梯隊,嘉興、杭州、紹興處于第三梯隊,呈現浙江省沿海中部、南部海洋資源環境基礎優勢度明顯,具有較高的海洋經濟發展基礎。
2浙江省沿海市域海洋資源環境基礎空間分異
2.1浙江沿海各市海洋資源基礎差異
(1)地理位置:舟山、寧波、溫州、臺州、嘉興屬于濱海城市,擁有漫長的海岸線、廣大的海岸帶陸地面積、管轄海域和優良的海港等。其中,舟山為島嶼城市,海岸線最長;但就大陸海岸線而言,寧波最長;潮間帶土地資源以寧波、臺州和溫州最為豐富。而杭州、紹興無直接臨海地帶,其瀕臨杭州灣、錢塘江入??冢g接溝通海洋,無海岸線、管轄海域、海港等,但屬于沿海城市,擁有一定的海岸帶陸地面積。
(2)漁港養殖區資源:杭州、紹興既無漁港資源,也無養殖區資源。嘉興雖無漁港資源,但有海鹽歌山養殖區,適宜灘涂養殖。國家級漁港主要分布在舟山、臺州、溫州和寧波,其中國家一級漁港舟山10個、臺州5個、溫州4個、寧波3個;養殖區也主要分布于上述4個城市,臺州5個,舟山、溫州分別4個,寧波3個,其中,寧波只適宜灘涂、淺海養殖,而臺州、舟山、溫州還有網箱養殖。
(3)港口資源:杭州、紹興沒有海港,杭州港和紹興港都屬于內河港口。舟山、寧波、嘉興、溫州海港資源優良,多深水良港,尤以舟山、寧波為優。寧波-舟山港作為長三角僅次于上海港的綜合大港和國際集裝箱中轉樞紐港,以水水中轉為特色;嘉興港主要服務地域為杭嘉湖地區,是杭州灣北岸與太平洋溝通的唯一通道,對當地海洋經濟的發展起有力支撐作用;溫州港連通了浙西南、閩北、皖南、贛東,居于我國承北起南的海運心臟地位,兼具遠洋運輸的優越地理區位。
(4)鹽田資源:浙江沿海各市中,只有舟山、寧波和臺州有規模較大的鹽田區,如舟山中南部島嶼鹽田區、寧波象山港北部鹽田區、臺州南部鹽田區。
(5)海洋能資源:浙江潮汐能主要分布在寧波和臺州。已開發潮汐發電的有溫嶺江廈、玉環海山,可開發潮汐發電的如象山南田島、三門灣。潮流能則集中分布在舟山,其岱山縣龜山水道潮流能區在建潮流能實驗電站。海風能資源區則包括舟山海上海島風能區、寧波沿海海島風能區、溫州臺州海島風能區。
(6)海洋旅游資源:舟山、寧波、溫州和臺州海洋旅游資源條件優越,居浙江沿海各市前列。其中,較為著名有寧波的杭州灣、象山港,舟山的普陀山、嵊泗列島,臺州的大陳島森林公園、大鹿島及三門灣,溫州的南北麂島、洞頭列島及樂清灣等。此外,杭州的錢塘江觀潮旅游也極富盛名。
2.2浙江沿海各市海洋環境基礎空間分異
如圖1所示2010年東海區環境質量顯示出:浙江沿海各市均有不同程度的海洋環境問題,尤其是社會經濟發達的杭州灣、各沿海城市港口地區。海洋資源條件優越的寧波、溫州、臺州,由于粗放地發展海洋經濟,導致其附近海域海洋環境嚴重惡化;杭州雖不直接瀕臨海洋,但由于其人口稠密、工農業發達,通過杭州灣、錢塘江間接導致連通海域海洋環境惡化嚴重。而舟山、嘉興、紹興,由于其社會經濟發展相對較滯后,對其海域環境破壞作用相對較小。
3浙江省沿海市域海洋資源環境基礎與海洋經濟關聯度
受數據限制,分析浙江沿海市域海洋資源環境基礎與海洋經濟關聯度時,暫不考慮杭州、紹興兩市。將寧波、舟山、嘉興、溫州、臺州市域海洋經濟總產值標準化后與表2的海洋資源、海洋環境、海洋資源環境的綜合評價得分利用SPSS19.0進行相關分析,得出相關系數R海經-海洋資源環境=0.9103、R海經-海洋資源=0.9001、R海經-海洋環境=-0.6045,可見海洋資源環境基礎與海洋經濟呈顯著正相關,即海洋資源環境基礎越好,海洋經濟越發達,這也初步顯示出浙江海洋經濟對于海洋科技的依賴度較低;然海洋環境則與海洋經濟呈負相關,這表明浙江海洋經濟增長同時,無疑加重了海域環境污染。
海洋資源環境約束與浙江沿海市域海洋產業優化對策
浙江海洋經濟正處起步發展階段,要實現持續良性發展,需統籌考慮沿海市海洋資源環境基礎優勢與海洋產業發展相結合,形成各具特色的市域海洋經濟。因此,凾待從海洋資源環境約束探索性提出浙江沿海各市海洋產業結構調整戰略及布局優化策略。
1寧波、舟山海洋產業結構與布局優化策略
地處浙東北的寧波、舟山,海洋資源環境基礎為浙江最優,又是浙江海洋經濟發展示范區的核心區,應依托優勢,發揮寧波—舟山港口的規模效應,實現寧波、舟山兩市的海洋產業的島陸統籌發展與一體化發展。(1)寧波海洋經濟位居浙江之首,然海洋產業結構不合理,嚴重阻礙了海洋資源環境基礎開發利用的潛力,應大力發展以港口航運為核心的現代海洋服務業、濱海旅游業等第三產業,逐步淘汰高污染、高能耗的海洋產業,實現產業轉型升級。(2)舟山海洋資源環境基礎雖位列浙江第一,但海洋經濟發展程度相對滯后,應轉變思想觀念、改善基礎設施,吸引外界資金、技術、人才,以其特殊的海島資源環境優勢,大力推進港口大產業發展,努力打造海上花園名城。
2溫州、臺州海洋產業結構與布局優化策略
地處浙東南的溫州、臺州,與臺灣經濟區隔海相望,其海洋資源環境基礎雖次于舟山、寧波,但仍可打造成浙江海洋經濟發展的南翼核心區,且應主攻濱海新城、沿海民營海洋產業集聚區。(1)溫州應加強政策扶植并積極加以引導民營資本注入海洋經濟發展,培育海洋科技力量,推進“一港三城”建設,加大港口物流業、現代海洋漁業等,著力發展海水利用、海風發電產業等。(2)臺州漁業資源居浙江首位,但過度開發造成嚴重衰退,應實行海洋循環經濟模式,對包括漁業資源在內的各種海洋資源集約利用。此外,應加大資金、科技投入推進水產品加工業、現代遠洋漁業、船舶修造業等優勢產業發展。
3嘉興、杭州、紹興海洋產業發展優化策略
關鍵詞:地學三維可視化;教學改革;課程建設
中圖分類號:P208 文獻標志碼:B 文章編號:1674-9324(2012)09-0155-02
科學計算可視化[1](visualization in scientific computation)是20世紀80年達國家提出的一個新的研究領域,是通過運用計算機圖形學和圖像處理,將科學計算的過程和結果以圖形或圖像的形式顯示,并進行交互處理的方法和技術。它涉及計算機圖形學、計算機視覺、圖像處理和人機交互等多個領域。科學可視化在地學領域,如地理信息系統(GIS)和地學建模(GMS)的應用,形成了地學可視化。通過地學三維可視化可以提高人們對復雜、抽象的三維地學現象的空間感知、理解和分析能力。隨著地學可視化技術的發展和廣闊的應用前景,一些高校在與地學相關的專業中相繼開設了地學可視化相關課程。
一、課程開設的必要性
從學科發展需要而言,孫九林院士認為“地球信息科學這個學科是地球科學與現代信息科學技術交叉融合綜合集成在一起的新興學科,是以信息流為手段,來研究地球系統內部的物質流、能量流、人流和運動狀態、方式?!钡貙W領域關于三維空間信息的采集、組織、表達、建模、可視化、交互分析的研究日益重要,發展為兩個并行的研究方向[1],一個是3D GIS(三維地理信息系統),是以地球表面及其以上的自然地理實體和人工建筑實體為研究對象,另一個是3D GMS(三維地學模擬系統),是以地表及其以下自然地質實體和人工開掘實體為研究對象。目前,真三維地學建模、三維拓撲描述、地表地下空間無縫集成、三維動態地學過程模擬、三維地學可視化等問題已成為地球空間信息的技術前沿和攻關熱點[1-3],吸引了計算機科學、測繪、地理、地質、采礦、巖土、環境、資源等諸多領域的學者的研究興趣。因此為了適應地球信息科學的學科發展,有必要開設“地學三維可視化”課程,使學生了解研究前沿和熱點,實現本科生與研究生教育的良好銜接;并且,地學可視化在測繪、地質、環境、資源等諸多領域的重要性,使其成為學生應該掌握的重要技能。
從社會需求而言,隨著三維可視化技術的發展,地學可視化具有十分廣闊的應用前景和社會需求,主要應用于數字城市、礦山、海洋、地質、水利、氣象、環境等領域[1],例如城市景觀分析、城市規劃、地下水源污染監測、地下管線規劃、地表沉陷監測、多煤層礦層儲量分析、地層結構解析等。因此,通過開設“地學三維可視化”課程,使學生掌握三維地學建模、可視化和交互分析的方法和技能,可促進就業,適應社會需要。
因此,考慮到學科發展、就業和社會需求,有必要在地學相關專業開設“地學三維可視化”課程,使學生掌握地球信息科學領域的重要技能,促進學生在測繪、地質、環境、資源、氣象等諸多領域較好就業。
二、課程的主要內容
本課程的目的是通過系統講授地學可視化的基本概念、原理、方法和技術,使學生掌握面向地學的常用的三維空間模型、基本的三維空間建模算法、能夠運用常用的三維空間信息系統與圖形工具,如IDL(Interactive Data Language)或ArcGIS,進行三維地學建模和交互分析。
本課程主要包括以下5個方面的內容:
(1)“地學三維可視化”的內涵和相關概念,如“地學認知模型”、“空間數據模型”、“空間維數分析”、“真三維”“3D GIS”、“3D GMS”、“地學多維圖解”等。
(2)針對“地學可視化”應用最多的兩個領域:數字城市和地質領域,介紹常用的三維空間信息系統和三維圖形工具。
(3)面向地學常用的三維空間模型,包括面元模型、體元模型(規則體元和不規則體元模型)、混合三維模型(斷面-三角網混合模型、線框-塊體混合模型、八叉樹-四面體混合模型)、集成三維模型(三角網-八叉樹集成模型、矢柵集成模型);三維地質空間模型的原理、特點、優缺點及其適用范圍。
(4)典型的三維空間建模算法,包括三維圖形幾何變換、地物模型與地形模型無縫集成、TEN模型生成、Octree模型生成、面向對象的三維模型重建、GTP模型剖切、LOD模型生成、多分辨率紋理生成與映射、三維空間索引與顯示判斷等代表性算法。
(5)從常用的三維空間信息系統與圖形工具中選擇一種典型系統或圖形工具,如IDL或ArcGIS進行三維地學模型的建立、可視化和交互分析。
三、教學方法和考核機制
本課程是一門實踐性很強的課程,要求以學生為主體,激發學生的學習興趣、主動性和創造性;本課程并不指定某一具體的三維地學模型,不是要求所有學生都建立三維地形模型,而是鼓勵學生創設自己感興趣的三維地學模型,如洪水演進模型、地面沉降模型、三維地層模型、數字城市模型等,并鼓勵學生根據模型的需要來選擇合適的三維系統或圖形工具,建立自己的三維地學模型。有的學生擅長編程,則可以用VC或IDL編程實現三維空間建模算法或建立三維地學模型;有的學生對菜單操作更感興趣,則可以根據模型特點,選擇ArcGIS或3D Max來建立三維模型。因此本課程給予學生充分的學習主動性,鼓勵學生大膽想象和創設自己的三維地學模型,并根據自身特長和興趣,選擇合適的三維系統或圖形工具實現自己的三維地學模型。
為了激發學生的學習熱情,培養學生的創新精神,本人對教學方法作了一些探索和改進:
關鍵詞:海洋環境污染海洋災害海洋工程與海洋環境相互作用
隨著沿海經濟的迅猛發展,近海海域遭到越來越嚴重的污染,使海域環境質量明顯下降,生態環境日趨惡化,并對生物資源和人體健康產生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國,特別是象我國這樣具有相當長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關心的環境問題。海洋經濟的發展還面臨嚴酷的海洋自然環境,海洋災害直接影響著海洋經濟的發展規模、速度和效益,精確預報海洋災害的發生、發展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施,也成為嚴重關注的環境問題。為了開發海洋中的空間、礦產、漁業、能源等物質資源,需要在海上進行各類工程建設,在目前科技日益發展的情況下,工程建設的規模日益巨大,這些大規模的工程建設和海洋環境之間的相互作用也將是開發海洋中的一個應引起特別關注的重要問題。為了適應我國海洋經濟的快速發展,海洋環境的日益惡化,海洋災害的頻發和海洋工程向大型化發展,近海石油氣田的開發,以及海岸帶開發過程中的后效問題的研究需要,針對我國重大海洋環境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環境特征對各類污染物作用的機理和規律研究,第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究,第三類課題是海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環境特征對各類污染物的作用機理和規律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉化規律的研究為基礎,考慮各種自然環境因素(浪、流、風、光、溫度、濕度)、物理因素(擴散、揮發、沉降、吸附、釋放)、化學因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規律,并建立海洋水質預測預報模型。此外,近年來,在我國沿海海域,赤潮頻發嚴重。因此,除了加強赤潮的監測和預報外,也應加強在建立赤潮生長機理和發展規律方面的研究工作。
此項研究應通過現場觀測、物理模型實驗和數學模擬研究相結合的方法來進行。由于現場觀測工作耗資巨大,且受到許多客觀條件的限制,所獲得的數據往往有許多綜合因素的共同作用,很難將其中的單因素影響分離出來,因此,往往只能用它來作為對某一水質預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數學模擬方法來建立海洋水質預測預報模型是一個較為有效的方法。目前,在這方面國內外已有不少水質預測預報模型,這些水質預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型:水流數學模型;波浪數學模型;液流相互作用模型;近海海域污染物遷移轉化數學模型。
在水流數學模型研究方面,對于較大范圍的海域,通??刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W模型,對于紊動影響不顯著的海域,可不考慮湍流影響,而對于湍流效應顯著的區域,如排污口近區,則應考慮湍流效應。此外,采用坐標變換,可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數學模型,這樣才能夠較好地重現實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域,水流數學模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型為基礎,針對水溫和鹽度分層流的流動特性,考慮浮力對紊動的影響,建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k-(單流體數學模型。也可以基于多流體模型的基本概念,分別對兩相本身的湍流輸運規律以及相間相互作用規律進行模擬,建立兩相湍浮力分層流的雙流體數學模型。
在波浪數學模型研究方面,可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數方程組,以提高求解效率。從水波發展方程出發,可導出一種用于大區域波浪變形問題的數學模型。通過引入弱非線性波色散關系,可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究,使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度,并提高方程的非線性精度,可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題,通過把能有效模擬自由面形態的N—S方程和波能平衡方程的結合,可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程,用這個方程可模擬規則波和不規則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數學模型,可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,對于弱流情形,可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型;對于強流情形,可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型??梢詫⑤椛鋺Φ挠嬎愎脚c拋物型緩坡方程中的待求變量聯系起來,建立一種輻射應力計算的新方法,用該方法可對較大區域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數值模擬。
在近海海域污染物遷移轉化數學模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數全場模型,可對非對稱潮流作用下的側向岸邊排放問題過分數值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉化的三維預報系統作為目標,在分析近海環境中各種物理、化學和生物現象的基礎上,針對近海海域水污染的特點,從三維湍流模型出發,在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用;在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項,可建立一個統一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉化的三維預報模型,它可為環境評價、水質規劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據;同時對確定水域環境容量,從而制定水域環境保護策略,也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出,在海洋水質預測預報模型研究方面,數學模擬無疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數學模型,其模型中所需的必要參數和邊界條件的處理是研究水質模型的技術關鍵,直接影響到水質模型的科學性和預測能力。而這些必要的數據是無法從數學模型本身來取得的,有些可以通過現場觀測來得到,但其中一些最基本的卷數是要通過基本機理的研究才能得到,在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備,現代化的量測儀器和測試系統是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統,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結構,獲得流場中水質點速度的空間分布和時間過程;并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程,可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究
海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來,我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣,是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結構的投資費用很高,一旦發生破壞,將會造成重大的人員傷亡和巨額財產損失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺,1989年風暴潮損失超6億元,1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等)。當前我國海洋能源開發與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞,面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環境因素。我國東臨西北太平洋,每年出現的臺風數目占全球的38%,其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時,都會在沿岸局部地區產生風暴潮,形成風暴潮災害。
在我國北方海域(渤海和北黃海),冬季由于受寒潮影響,沿岸地區每年都有結冰現象,結冰嚴重的年份則出現冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成,不但可給結構物以強大的冰壓力,而且由于冰激引起的振動作用,也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區溢油的遷移規律及預防和清理技術,至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂,斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結構物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺,為了抵抗冰害,往往建成正、倒錐體的結構型式,冰排對錐體結構的冰荷載及與其的動力相互作用,也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中,除進行理論分析和數值模擬外,實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中,模型冰可采用凍結模型冰和非凍結模型冰來進行,它們各有其優缺點,發展這兩種技術是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家,海域中時有地震發生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結構物(海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等)發生破壞,除其直接經濟損失極大外,其次生災害——火災、環境污染等的后果也不堪設想。
近年環太平洋地區地震的頻度和強度都在上升,造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特別是抗震防災的基本原理和減震技術措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明,地震及由此引發的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理,至今國內外對此都很少研究,且由于試驗條件的限制,國內外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領域。
以下的一些研究內容將是為解決海洋工程設施抗震措施中的關鍵技術所必需考慮的,如近海環境地震危險性分析,設計地震動參數和頻譜特性,強震海底多維地震動及其空間分布規律,地震波傳播特性及地震動輸入機理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考慮周圍水介質影響的結構振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗;核電站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用,碼頭及護岸建筑物地震穩定性;海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化,其損傷主要來自兩個方面:其一是結構的老化、疲勞、超載、內部損傷(裂縫)、地基沉降變形以及環境的物理化學損傷(低溫、凍融、大氣侵蝕)等;其二是設計不周或設計標準偏低,施工質量差,原材料不合格,管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經濟的發展造成重大的影響。
因此,發展以下的一些技術和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結構安全的不確定性情況下,對現役海洋工程結構進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論;結構健康狀態及損傷檢測的新技術和新方法;結構病害治理用的新材料、新技術和新方法;海洋工程結構在多種復雜海洋環境條件下(風、浪、流、冰、地震等)的可靠度和優化理論研究,設計與建造新型抗災工程結構;研究和設計使海洋工程結構物在設計使用期限內有足夠的安全度,而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環境的風云變幻和災害的可能來臨,發展海洋環境及災害的預報技術是非常必要的。為此需要建立以下一些系統,如建立由近海到遠海的海洋環境及災害觀測網絡、預報與預警系統、沿岸防災準備和各類應急處理系統;以主要海域和海岸帶區域經濟發展為背景,進行重點研究,建立數字化的海洋環境信息系統模型與結構;以及建立海岸和近海工程設施防災減災數字信息系統,將海岸和近海工程與網絡技術人算機技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統相結合,建立數學物理模型,通過多媒體技術,形象化地描述災害成因、發生機理、傳播規律、模擬災害破壞的過程,建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統。
三、海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間,現代海洋空間利用除傳統的港口和海洋運輸外,正在向海上人造城市、發電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發展。人們現已在建造或設計海上生產、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結構和海底工程,估計到21世紀,可能出現能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等,日本已經于99年8月在東京灣用6塊380米長,60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見,隨著海洋資源與空間的開發利用,各類海上工程建筑物數量不斷增多、規模日益復雜和龐大,保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區,但同時又是經濟活動最為發達的地區,海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發環境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態平衡,影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態,破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地,若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產中的溢油事故將對海洋環境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失,另一方面又要避免人為造成的海洋環境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發和利用,海洋環境保護與人類生產實踐活動協調發展日顯重要。如港口開發中的環境問題,主要內容包括:航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環境的影響,深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結構的環境和生態影響;破波帶及其附近水域沿岸流對物質輸運擴散規律研究;大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環境的變遷和海岸演變;海岸演防護及開發利用新概念的原則與理論,如由于工程措施所引起的海岸動力學、生態學、社會經濟學及與環境關系的綜合分析與協調。
隨著沿海大、中型城市經濟建設的快速發展,城平建設中的污水深海排放技術,感潮水域污水多點排放漂移擴散研究,天然海灣、人工湖及人工運河的水質交換能力,人工沙灘的保護措施,灘涂圍墾對水域環境的影響等,都將是需要認真解決的問題。
關鍵詞 海洋環境污染 海洋災害 海洋工程與海洋環境相互作用
隨著沿海經濟的迅猛發展,近海海域遭到越來越嚴重的污染,使海域環境質量明顯下降,生態環境日趨惡化,并對生物資源和人體健康產生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國,特別是象我國這樣具有相當長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關心的環境問題。海洋經濟的發展還面臨嚴酷的海洋自然環境,海洋災害直接影響著海洋經濟的發展規模、速度和效益,精確預報海洋災害的發生、發展和應該采取何種防災、抗災和減災工程措施,也成為嚴重關注的環境問題。為了開發海洋中的空間、礦產、漁業、能源等物質資源,需要在海上進行各類工程建設,在目前科技日益發展的情況下,工程建設的規模日益巨大,這些大規模的工程建設和海洋環境之間的相互作用也將是開發海洋中的一個應引起特別關注的重要問題。為了適應我國海洋經濟的快速發展,海洋環境的日益惡化,海洋災害的頻發和海洋工程向大型化發展,近海石油氣田的開發,以及海岸帶開發過程中的后效問題的研究需要,針對我國重大海洋環境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面,重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環境特征對各類污染物作用的機理和規律研究,第二類課題是海洋工程設施防災、抗災和減災研究,第三類課題是海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環境特征對各類污染物的作用機理和規律研究
以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉化規律的研究為基礎,考慮各種自然環境因素(浪、流、風、光、溫度、濕度)、物理因素(擴散、揮發、沉降、吸附、釋放)、化學因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋復雜條件下的運動及演變規律,并建立海洋水質預測預報模型。此外,近年來,在我國沿海海域,赤潮頻發嚴重。因此,除了加強赤潮的監測和預報外,也應加強在建立赤潮生長機理和發展規律方面的研究工作。
此項研究應通過現場觀測、物理模型實驗和數學模擬研究相結合的方法來進行。由于現場觀測工作耗資巨大,且受到許多客觀條件的限制,所獲得的數據往往有許多綜合因素的共同作用,很難將其中的單因素影響分離出來,因此,往往只能用它來作為對某一水質預測預報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數學模擬方法來建立海洋水質預測預報模型是一個較為有效的方法。目前,在這方面國內外已有不少水質預測預報模型,這些水質預測預報模型大體上都基于以下幾方面的模型:水流數學模型;波浪數學模型;液流相互作用模型;近海海域污染物遷移轉化數學模型。
在水流數學模型研究方面,對于較大范圍的海域,通??刹捎蒙疃绕骄某绷鹘虒W模型,對于紊動影響不顯著的海域,可不考慮湍流影響,而對于湍流效應顯著的區域,如排污口近區,則應考慮湍流效應。此外,采用坐標變換,可建立一種能夠考慮復雜地形和套流效應的三維潮流數學模型,這樣才能夠較好地重現實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域,水流數學模型可以以N-S方程和通用的k-(湍流模型為基礎,針對水溫和鹽度分層流的流動特性,考慮浮力對紊動的影響,建立用于模擬同時存在溫度和鹽度梯度這一類密度分層流的k-(單流體數學模型。也可以基于多流體模型的基本概念,分別對兩相本身的湍流輸運規律以及相間相互作用規律進行模擬,建立兩相湍浮力分層流的雙流體數學模型。
在波浪數學模型研究方面,可應用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數方程組,以提高求解效率。從水波發展方程出發,可導出一種用于大區域波浪變形問題的數學模型。通過引入弱非線性波色散關系,可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應。對高階Boussinesq方程的進一步研究,可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度,并提高方程的非線性精度,可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題,通過把能有效模擬自由面形態的N— S方程和波能平衡方程的結合,可導出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程,用這個方程可模擬規則波和不規則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數學模型,可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,對于弱流情形,可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型;對于強流情形,可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型??梢詫⑤椛鋺Φ挠嬎愎脚c拋物型緩坡方程中的待求變量聯系起來,建立一種輻射應力計算的新方法,用該方法可對較大區域均勻斜坡地形上的波浪輻射應力進行數值模擬。
在近海海域污染物遷移轉化數學模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二維應力一通量代數全場模型,可對非對稱潮流作用下的側向岸邊排放問題過分數值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉化的三維預報系統作為目標,在分析近海環境中各種物理、化學和生物現象的基礎上,針對近海海域水污染的特點,從三維湍流模型出發,在動量方程中引入表面風應力、底部切應力以及柯氏力的作用;在輸運方程中引入反映物理、化學、生物等作用的源、匯項,可建立一個統一考慮物理、化學和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉化的三維預報模型,它可為環境評價、水質規劃、污染控制以及水域排污工程設計等提供重要的科學依據;同時對確定水域環境容量,從而制定水域環境保護策略,也具有十分重要的理論價值和應用前景。
應該指出,在海洋水質預測預報模型研究方面,數學模擬無疑是一種十分有效的手段,但不論是何種數學模型,其模型中所需的必要參數和邊界條件的處理是研究水質模型的技術關鍵,直接影響到水質模型的科學性和預測能力。而這些必要的數據是無法從數學模 型本身來取得的,有些可以通過現場觀測來得到,但其中一些最基本的卷數是要通過基本機理的研究才能得到,在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設備,現代化的量測儀器和測試系統是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統,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結構,獲得流場中水質點速度的空間分布和時間過程;并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程,可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數。
二、海洋災害的精確預報及海洋工程設施防災、抗災和減災的研究
海洋災害主要包括風暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。90年代以來,我國海洋災害所造成的損失每年達上百億元人民幣,是世界上海洋災害最嚴重的國家之一。海洋工程結構的投資費用很高,一旦發生破壞,將會造成重大的人員傷亡和巨額財產損失(如1969年渤海冰推倒“海二井”平臺,1989年風暴潮損失超6億元,1991年DB29銷管船在南海通臺風翻沉等)。當前我國海洋能源開發與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設施能夠安全服役免遭破壞,面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴酷和復雜多變的環境因素。我國東臨西北太平洋,每年出現的臺風數目占全球的38%,其中對我國可能造成災害的臺風每年有7—8個。每當臺風在我國登陸或接近我國沿海通過時,都會在沿岸局部地區產生風暴潮,形成風暴潮災害。
在我國北方海域(渤海和北黃海),冬季由于受寒潮影響,沿岸地區每年都有結冰現象,結冰嚴重的年份則出現冰害。若對這些海洋災害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成,不但可給結構物以強大的冰壓力,而且由于冰激引起的振動作用,也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區溢油的遷移規律及預防和清理技術,至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂,斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結構物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺,為了抵抗冰害,往往建成正、倒錐體的結構型式,冰排對錐體結構的冰荷載及與其的動力相互作用,也是目前尚未解決的課題。在海冰力學的研究中,除進行理論分析和數值模擬外,實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中,模型冰可采用凍結模型冰和非凍結模型冰來進行,它們各有其優缺點,發展這兩種技術是海冰力學研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家,海域中時有地震發生。強烈的地震將有可能是海上工程設施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結構物(海洋平臺、鉆井船、人工島、輸油及輸氣管道等)發生破壞,除其直接經濟損失極大外,其次生災害——火災、環境污染等的后果也不堪設想。
近年環太平洋地區地震的頻度和強度都在上升,造成重大災害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特別是抗震防災的基本原理和減震技術措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明,地震及由此引發的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴重。水工建筑物的這類破壞機理,至今國內外對此都很少研究,且由于試驗條件的限制,國內外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領域。
以下的一些研究內容將是為解決海洋工程設施抗震措施中的關鍵技術所必需考慮的,如近海環境地震危險性分析,設計地震動參數和頻譜特性,強震海底多維地震動及其空間分布規律,地震波傳播特性及地震動輸入機理;海域中大型海上水工建筑物在地震作用下,考慮周圍水介質影響的結構振動破壞機理、振動控制、地震動時頗聯合分析模型和輸入機制、非線性動力分析和動力破壞試驗;核電站海域工程建筑物抗地震性能,海洋采油平臺及地下輸油管線與地基土動力相互作用,碼頭及護岸建筑物地震穩定性;海域中水工建筑物的性能設計和地震設防標準等。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化,其損傷主要來自兩個方面:其一是結構的老化、疲勞、超載、內部損傷(裂縫)、地基沉降變形以及環境的物理化學損傷(低溫、凍融、大氣侵蝕)等;其二是設計不周或設計標準偏低,施工質量差,原材料不合格,管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經濟的發展造成重大的影響。
因此,發展以下的一些技術和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導致結構安全的不確定性情況下,對現役海洋工程結構進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論;結構健康狀態及損傷檢測的新技術和新方法;結構病害治理用的新材料、新技術和新方法;海洋工程結構在多種復雜海洋環境條件下(風、浪、流、冰、地震等)的可靠度和優化理論研究,設計與建造新型抗災工程結構;研究和設計使海洋工程結構物在設計使用期限內有足夠的安全度,而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環境的風云變幻和災害的可能來臨,發展海洋環境及災害的預報技術是非常必要的。為此需要建立以下一些系統,如建立由近海到遠海的海洋環境及災害觀測網絡、預報與預警系統、沿岸防災準備和各類應急處理系統;以主要海域和海岸帶區域經濟發展為背景,進行重點研究,建立數字化的海洋環境信息系統模型與結構;以及建立海岸和近海工程設施防災減災數字信息系統,將海岸和近海工程與網絡技術人算機技術、遙感技術、地理信息系統、全球定位系統相結合,建立數學物理模型,通過多媒體技術,形象化地描述災害成因、發生機理、傳播規律、模擬災害破壞的過程,建成智能化的防災、抗災和減災決策支持系統。
三、海洋工程及海洋環境工程與海洋環境的相互作用及防治措施與對策
為了充分利用海洋空間,現代海洋空間利用除傳統的港口和海洋運輸外,正在向海上人造城市、發電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發展。人們現已在建造或設計海上生產、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結構和海底工程,估計到21世紀,可能出現能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等,日本已經于99年8月在東京灣用6塊380米長,60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見,隨著海洋資源與空間的開發利用,各類海上工程建筑物數量不斷增多、規模日益復雜和龐大,保證這些海上工程設施的安全運行及采取海洋工程防災減災措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復雜的地區,但同時又是經濟活動最為發達的地區,海上工程建設如果考慮不當將會在一定程度上引發環境災害。工程設施可能破壞原有海岸帶的動態平衡,影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態,破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地,若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當則會造成二次污染。海上石油生產中的溢油事故將對海洋環境造成極其嚴重的污染。日益增多的海上退役工程設施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災減災的任務是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災害帶來的報失,另一方面又要避免人為造成的海洋環境災害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發和利用,海洋環境保護與人類生產實踐活動協調發展日顯重要。如港口開發中的環境問題,主要內容包括:航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環境的影響,深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結構的環境和生態影響;破波帶及其附近水域沿岸流對物質輸運擴散規律研究;大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環境的變遷和海岸演變;海岸演變、防護及開發利用新概念的原則與理論,如由于工程措施所引起的海岸動力學、生態學、社會經濟學及與環境關系的綜合分析與協調。
隨著沿海大、中型城市經濟建設的快速發展,城平建設中的污水深海排放技術,感潮水域污水多點排放漂移擴散研究,天然海灣、人工湖及人工運河的水質交換能力,人工沙灘的保護措施,灘涂圍墾對水域環境的影響等,都將是需要認真解決的 問題。
我司企業理想是作最專業的休閑生活建筑家,打造以休閑文化為主題,水城山鎮、高端別墅(含藝術家落)、溫泉酒店等休閑建筑為載體的國際型大社區。高品質的項目需要更高品質的設計管理,不僅要具備很強的專業技術水平,還需要有科學的工作方法,豐富的經驗積累,不斷改進創新,這樣才能不斷提升項目的品質,沒有最高,只有更高。本人主要負責暖通空調專業的設計管理工作,下面就談談關于本專業設計管理工作的幾點看法。
1 重視與各專業各部門的溝通協調
1.1 充分的溝通可以準確的把握工作方向
在設計過程中大量的調整工作與掌握的相關信息有關,充分溝通可以保證掌握信息的準確性與及時性,可以準確的把握調整方向,避免無謂的重復性工作,大大提升工作效率。
比如別墅類建筑,一般景觀、建筑、室內、結構都有各自鮮明的特點,若協調不好,那將是很麻煩的事情。
1.1.1 與建筑、景觀專業的協調。
空調室外主機體積較大且運行時噪音較大,因此其位置的選擇,除了要滿足本專業要求,還須同時滿足建筑專業與景觀專業的要求:
a能設于顯要及對噪音有要求(例如臥室)的位置。
b調室外主機的冷\熱風不能吹向重要的景觀植物。
但在設計過程中經常遇到,無法同時滿足的情況,此時溝通協調顯得尤為重要,最終使得各方做出妥協調整,達成一致,盡量做到最好。
1.1.2 與結構、室內專業的協調
空調室內機的配置與室內、結構專業密不可分,需要對室內功能布局、天花造型標高,梁底、樓板底標高有充分的了解,確保室內機位置有足夠的空間安裝室內機。而且在前期就必須對結構做出管線預埋、洞口預留的條件要求。否則,在后期的空調設計中將非常困難,甚至留下無法彌補的缺陷。
1.2 高效溝通,快速反應需要團隊合作。
有很多層面個人是想不到的,所以信息必然不夠全面及時,團隊合作可以有效的彌補這個缺陷,保證高效溝通,從而產生出1+1>2效果,保證溝通的高效率,工作的快速反應。團隊合作的精華在于主動,在工作中需意識到不是一個人在工作,而是一個團隊在工作,所有內容都需考慮與團隊的協調一致,與團隊成員之間的不厭其煩的相互溝通。
1.3 重視溝通方式,要靈活多樣,目的性強。
溝通方式是多樣化的,有會議溝通、個別溝通、電話溝通、樣板溝通等,對不同的環境、不同的部門、不同的人員,溝通方式不同,溝通效果也是大不相同的。
在溝通前必須作足準備工作。溝通往往會組織相關的人,時間,地點,比較集中的占用各方面資源,為了保證溝通順利高效的進行,需要提前對溝通的情況做相關的預測,備齊所需參考資料,對關鍵問題,還需做好合適的應對方式。這樣,才不至于溝通時,由于非技術性問題,空耗時間,浪費資源。
2 重視基礎性工作的積累
設計管理并不是只做管理,還需做大量基礎性工作,對現場情況、項目特點、設計的原則、指標參數,經濟指標、規范要求等作詳盡的分析了解,做到心中有數,這樣才能對設計單位進行有效的引導,對相關專業進行有效的溝通協調,使得設計的進度及質量能夠按照計劃得到有效的控制。
2.1 相關技術資料的累積
在現代社會,各行業的知識及數據浩瀚如海洋,而且日新月異。人不可能都記在大腦里,因此需要擴充我們專業儲備,進行比較齊全的技術資料累積,為我們的大腦相當于配備外置硬盤,隨時備查應用。
下面是暖通空調專業部分常用資料:
《實用供熱空調設計手冊》(第二版)陸耀慶 主編
《全國民用建筑工程設計技術措施(暖通空調.動力)》2009版
《全國民用建筑工程設計技術措施(建筑產品選用技術)》2009版
《全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇(暖通空調?動力)》2007版
《建筑設計防火規范》GB50016-2006
《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95 (2005年版)
《采暖通風空調調節設計規范》GB50019-2003
《鍋爐房設計規范》GB50041-2008
《暖通空調制圖標準》GB/T50114-2001
《住宅設計規范》GB50096-1999
《城鎮燃氣設計規范》GB50028-2006
《建筑工程設計文件編制深度規定》2008版
《多聯機空調系統工程技術規程》JGJ174-2010
《暖通空調工程設計方法與系統分析》
《暖通空調常用資料備查手冊》
《中國建筑節能年度發展研究報告》
2.2 建立專業數據庫
工程項目在實施的過程中是復雜多變的,需要根據實際情況快速反應,需要有實際意義的專業數據庫的支撐,有如現代戰爭的快速反應部隊,有高速的衛星網絡化信息數據庫為支撐,才快得起來。
專業數據庫的建立,應構成體系,可靠、實用、方便、齊全,是一個累積的過程,在每一個實施的項目中都可以提煉出所需要的專業數據,當然也可以從技術資料中提取。
下面是部分常用數據列項:
熱負荷/冷負荷指標
風管、風口風速,水管流速一般性數值
與冷量、熱量對應的管徑參考值
各類管道保溫厚度參考值
新風量及排風換氣次數
水、空氣等常用流體的密度、比熱等常用物理參數
常用空調設備技術參數(熱力參數、外形及安裝尺寸)
常用空調設備、管材、項目規模的經濟指標
室外氣象及室內環境設計參數
各種常用的計算及查詢軟件(五金手冊、負荷及水力計算、工況模擬等)
2.3 設計管理工具的編制與應用
2.3.1 項目管理工具
多項目同時管理且各項目情況復雜多變,是設計管理的一個顯著特點。這需要借助一些工具來對所有項目進行梳理及有序跟進。
最常用的是用Excel編制《跟進項目一覽表》,將所有跟進項目的基本情況、進度計劃等內容進行匯總,只要瀏覽該表,即可對所有項目心中有數,是很好的管理工具。見附表1。
2.3.2 審圖工具
審核設計院的圖紙,是一項很細致且工作量很大的工作,各個項目內容也不同,但其設計工作的方法和運用的基礎資料基本相同,將其歸納起來,編制成統一的工具,加以規范運用,可在一定程度上簡化審核工作,減少失誤和遺漏,有效提高工作效率。見附表2。
3 設計管理應不斷總結、改進與創新
3.1 在各項目實施過程中優缺點的分析總結中改進與創新
每一個項目都有其自身的特點,都是活生生的案例,其優點和缺點均可作為后續項目的參考,尤其是缺點,印象更為深刻。分析總結的過程,就是經驗積累的過程,品質提升的過程,同是也是創新的過程。
項目的分析總結不只是最后的總結,而是全過程點點滴滴的總結記錄的過程,重要的細節在過程中最清晰,光靠最后的回憶是遠遠不夠的。見表3
3.2 在不斷的學習中,改進與創新。
在本行業中有很多優秀的項目,匯聚了專業的智慧,需要我們虛心的學習,去考察,去搜集資料分析,在學習中改進,提升,創新。
2.1.1統一調整為8號灰色,并按樓層合并為圖塊(即本專業以外的內容)便于修改、設置、打印
2.1.2 本專業內容按類別設置顏色,線型、圖層
2.2 空調室外機
2.2.1 選型1.0<(室內機冷量之和/室外機冷量)≤1.3
2.2.2 主機形式及附帶功能 制冷制熱、制熱水、用戶及規劃需求
2.2.3 安裝位置及布置方式 通風良好,操作空間500mm以上,進風空間300mm以上。
與建筑及景觀專業溝通確認
與其他(水電專業)設備是否沖突
冷媒管路敷設方便
基礎高出地面150mm
盡量利用預埋管線接口
2.2.4 標注說明 規格型號清晰,但不體現廠家品牌
定位尺寸
2.3 空調室內機
2.3.1 房間的功能建筑及室內專業條件圖
2.3.2 制冷量、制熱量按制冷量選型:餐廳、客廳、多功能廳等公共區域取量250~300W/,臥室、書房等房間取150~200W/,過道按最小機型考慮,
2.3.3 室內空調機形式結合建筑、結構、室內裝修而定,復核安裝空間,天花高度,梁底及樓板底空間的現場情況。
裝修專業、成本等外部因素
2.3.4 安裝位置及布置方式 送回風口的尺寸與位置與室內裝修專業協商確定。
冷凝水排放方便
盡量利用預埋管線接口
2.3.5 檢修口設置復核其方向性、共用性 、與室內裝修內容的協調性
2.3.6 標注說明 規格型號清晰,但不體現廠家品牌
送回風口定位尺寸標注清晰
2.3.7 控制方式 遙控或線控方式需標明
暗藏風管式采用線控,其它采用遙控
2.4 冷媒管路
2.4.1 室內外機分配1.0<(室內機冷量之和/室外機冷量)≤1.3
2.4.2 立管設置 盡量減少立管,復核管井空間
2.4.3 走向天花內、就近、減少交叉,方便檢修敷設原則
2.4.4 管徑標注說明完整,準確
2.5 冷凝水管路
2.5.1 走向獨立排放或就近排入衛生間
走向需滿足坡度要求
2.5.2 管徑及坡度標注說明 完整性、準確性
2.6 通風
2.6.1 衛生間換氣次數5~10次/h
2.6.2 地下密閉場所 換氣次數5~10次/h
2.6.3 外墻風口 防雨百葉或防雨彎頭、與建筑專業溝通與外墻的協調性
2.6.4 風管止回閥排風有交叉污染時,需設置風管止回閥
3 設備表
3.1 戶型與平面圖一致
3.2 規格型號與平面圖一致
3.3 技術參數與平面圖一致
4 系統圖
4.1 技術參數與平面圖一致
4.2 管路走向與平面圖一致
4.3 注釋說明與平面圖一致
5 打印線型設置表列表注明
注 :按以上要求,遵循相關規范,完成施工圖,歡迎提出改進意見,謝謝合作!
工作失誤匯總
序號 工作項目 實際情況及原因總結與改進備注
1 C3-20空調主機及熱水箱布置 水箱因操作空間不夠移位導致難看 1、看現場,2、與廠家充分溝通 3、注意操作空間
2 D鏡樣板房 首層酒吧空調難看,與室內組溝通不充分 注意跨專業溝通
3 圓石灘C005別墅空調 冷媒管穿越管道井,冷凝管跨越風管,主機與墻距離400mm;粗心 加強工作的嚴謹性
4 F區東北側室外管網圖設計說明 全銅質閥門不合理;資料套用檢查不嚴密。 套用資料時,必須逐條仔細檢查
5 休息站空調容量選大,功能理解錯誤對設計前提條件要與相關專業溝通確認
6 FCU安裝高度空間 設小了;溝通不夠 勤于與相關人員充分溝通
7 廣美圖紙 圖紙沒簽收,后發現少一套;簽收意識薄弱積極主動,負責心態
8 廣美圖紙 圖面錯誤兩處;粗心 態度嚴謹,多想后果
9 集美聯拼別墅空調 A、B空調室外機偏?。辉瓌t性不強堅持原則,態度嚴謹
10 聯拼聯排別墅空調主機空間不夠,與景觀建筑專業沖突;充分重視及時溝通,盡快完善工作方法與工作流程。
11 聯拼聯排別墅空調室內風管機低靜壓,標準靜壓沒細分;粗心,經驗不足 細心、認真總結,舉一反三
12 聯拼聯排別墅空調不帶空調機交樓說明太晚,預見性不足嚴謹態度,提高風險識別能力
13 臨時藝術中心無塵間誤會潔凈室,挨批,輕率,不動大腦三思而后言
工作間通風設計補圖,上次出圖之前無溝通,此次溝通不到位 充分重視溝通,周全考慮,嚴謹態度
錯過發圖,溝通管理不到位, 多渠道溝通,多渠道保障
空調冷暖形式工程部采購錯誤,與設計不符施工圖標注清晰,防范施工理解不充分
14 污水泵房除臭進展緩慢,態度不明確、經驗不足、匯報不及時,無準備,無計劃 1、嚴明態度,認真負責
2、及時匯報
3、合理分工,謹慎處理
關鍵詞:海洋意識 海洋社會組織 海洋民間信仰
進入21世紀,“藍色國土”、“海洋世紀”等詞語不絕于耳目,隨著國家“海洋強國”戰略的提出及近年來我國關于“”、“南?!钡群Q髥栴}的激化,我國的海洋權益、海洋安全和海洋意識等問題越來越受到公民的重視,這一切讓我們意識到海洋越來越重要。對于一個國家、一個民族,海洋的開發利用與海洋權益的爭取和維護,在較大程度上取決于他們的海洋意識狀況[1]。
一、 世界海洋強國公民海洋意識的發展歷程
從世界歷史來看,尤其是在近代史上,一個國家的繁榮富強,在很大程度上是與它的海洋戰略分不開的,它們之間有著緊密的關聯。葡萄牙稱得上是海上霸權國家,它的發展崛起,是有計劃、有目的的進行的。亨利王子、若昂二世的海洋意識很強,在他們的支持鼓勵下,達.伽馬、麥哲倫、迪亞士先后進行了航海探究,這些遠航探究使葡萄牙的航海事業得到了較好的發展,也奠定了葡萄牙在海外貿易的主導地位,給葡萄牙帶來了豐厚的經濟利益。
二戰后,美國海洋事業獲得較快的發展,為提升公民的海洋意識水平,美國教育、科研、海洋各部門相關代表召開了研討會議,要求因時因地建立多個海洋教育網絡中心,為全國海洋意識教育活動的推廣提供平臺。為了能讓海洋意識教育進入美國中小學課堂并在美國全國范圍內普及和發展,美國國會了世紀海洋藍皮書,該書闡述和強調了海洋意識教育的意義,奠定了學校普及海洋意識教育的堅實基礎。美國認為海洋意識是為了增強公民對海洋生態系統的意識和知識,是建立公眾和海洋之間的聯系,讓公眾通曉海洋問題,知道和理解海洋在他們的生活中所扮演的角色,因此美國大力宣傳海洋意識教育,努力讓海洋成為國家進步繁榮的法寶。
日本作為一個典型的海島國,它的公民海洋意識相對比較普及,日本政府特別重視全體公民的海洋意識教育,他們在小學生國情教育的教學資料中寫到“我們沒有土地和資源,只有陽光、空氣和海洋”。韓國很早就開始向幼兒園提供海洋玩具,而且在小學、中學中逐步增加海洋內容,在大學開設海洋專業,海洋意識教育逐步深入[2]。
二、我國公民海洋意識相對薄弱的原因分析
在這個海洋的世紀,相比于以上國家,我國公民的海洋意識相對比較淡薄。究其原因主要有兩個。
(一)歷史原因
雖然秦、漢、唐、宋都是海洋意識得到推崇的時代,但這大都是統治者為了長生之道而開展的。秦始皇時徐福東渡尋找長生不老之藥,漢武帝時方士尋找海上長生之地等等,唐朝時鑒真東渡還算是有點意義,但是到了清朝時期,為防倭患昏庸的封建統治者實行了消極保守的海禁政策。這些錯誤在一定程度上使公民的海洋意識弱化了很多,這不能不說是一個歷史的傷痛。
(二)政府及相關部門在海洋意識的宣傳教育工作上重視力度不夠
1998年進行的 “中國青年藍色國土意識調查”顯示近九成的被調查者竟然不知道除960 萬平方千米的國土外,我們還有300 萬平方千米的海疆國土。我國對公民海洋意識教育的探索開始的比較晚,且也只是在部分涉海高校領域內,因此在戰略規劃和教育體系的研究方面比較匱乏,基礎教育研究的深度不夠,更欠缺全體國民研究的廣度,缺少政策理論和經濟物力的支撐,與其他涉海國家比起來差距還很大,海洋意識的發展相對比較緩慢[3]。雖然政府在公民海洋意識教育上也有較多的政策引導,比如出臺了《關于提高海洋意識加強海權教育的工作方案》、《全民海洋意識教育指導綱要》等方案綱要,但還沒能細化、沒能有效地落到實處,更沒能形成有效地指導海洋意識培養的相關理論體系。
綜上所述,加強國民的海洋意識教育的任務刻不容緩。要提高公民的海洋意識,中國必須量身定制一些海洋意識培養模式,只有這樣,我們才可以有計劃、有目的的培養公民的海洋意識。
三、我國公民海洋意識培養模式的探討
隨著世界戰略格局的轉變和海洋戰略地位的提高,人們對海洋權益的爭奪,已進入白熱化的地步。從過去的以軍事殖民為目的轉變為以經濟利益為目的;由爭奪有利的海上通道轉變為爭奪海洋。當前,我國的海洋權益面臨著巨大的危機,島嶼被不良居心的人侵犯、海域被無禮的分割、資源被無情的掠奪,這些問題一直困擾著我國[4]。顯而易見,捍衛我國的海洋權益,是不容置疑的事情。但當我們越來越多的將目光投入到海洋權益維護的時候,首先必須要改變的是我們的海洋意識,樹立一種全新的海洋觀。
(一)改變學校教育模式,提升學生的海洋意識
我國海洋意識教育在學生層面暫時還停留在一個比較低的水平,沒有形成一套專門的教育模式理論。但是有一些涉海學校在海洋意識培養模式方面卻做出了突出成就,為我國海洋意識培養模式研究提供了理論依據。青島市39中學在2011年被評為全國第一個海洋意識宣傳教育基地。這所學校的做法是,讓海洋知識“進學校、進教材、進課堂”,引導學生從小認識海洋、了解海洋、倚重海洋。該校還將海洋教育融入到學校課程中,建立了海洋教育專門人才培養班,在校長白剛勛的帶領下,青島市39中學又被評為全國第一個中學海洋教育課程體系,并創立了全國第一個海洋教育創新人才培養班。舟山市沈家門小學是我國第一所小學海洋意識教育基地,學校定位在海洋特色教育層面,校園內到處都充滿著海洋文化氣息,無論是海味七彩園和海洋繪畫秀秀墻,還是海洋知識長廊和海洋藝術長廊等,都蘊含著對海洋的熱愛與崇敬之情。平時學生可以通過電子影像、報告論壇、博客等各種現代媒體手段了解海洋文化、學習海洋知識。他們的海洋教育,不僅僅是為了學習海洋和了解一些海洋課本知識,而是為了把海洋教育與素質教育有機的融合在一起。浙江海洋大學是全國第一所“全國海洋意識教育基地”,也是一所以海洋為特色的大學,近年來學校致力于海洋歷史發展戰略研究、海洋觀教育研究,學校堅持理論與實踐齊頭并進,采用思想政治教育與海洋觀學習有機結合的方式,在深化傳統理論研究的同時,開展有關海洋的特色研究。
綜上所述,我國已經在小學、中學、大學三個層次上展開了海洋意識培養模式的初步探索,全國開展海洋意識教育可以借鑒他們的模式,但是這些模式還不是很成熟,因此還需要我們的進一步努力和探索。
(二)運用媒體的高效傳播特性來提高公民的海洋意識
21世紀也是新媒體的時代,各種媒介不斷涌現,像微信、微博、QQ等等。新媒體時代的到來催生了人們生活方式的改變,海洋時代的特征將為這種新的生活方式注入新的精神內涵,二者互為補充,互為融合,互為促進,相生相長[5]。要提高我國公民的海洋觀念,喚起大眾傳媒的海洋意識是必不可少的。這是因為現代社會是一個有機體,大眾傳媒是其重要的組成部分之一,它對社會的發展進步有著一定的促進作用。大眾傳媒的類型以及優缺點見表1。
大眾傳媒不僅是現代社會文明的助推器,也是人類文明進步的不二法寶。在國民海洋意識培養教育過程中,大眾傳媒的獨特特點是我們應當充分發揮的,我們要有目的、有計劃、有步驟地運用各種先進的科學的文明的技術手段,大規模地制造、翻印、傳播有利于提高公民海洋意識水平的新聞、信息、影視作品及娛樂節目,讓 “海洋問題”的關注度在公民中不斷提高,使有較高海洋意識的現代公民層出不窮,為海洋強國建設提供智力和精神支持。
(三)借助海洋社會組織的作用強化公民的海洋意識
海洋社會組織,是指一切在海洋社會中活動的群體。海洋社會組織有兩種,一種是正式的,另一種是非正式的,兩者的內容及功能作用,見表2。
正式的宣傳海洋意識的社會組織,這些機構可以有計劃、有目的地進行海洋意識的宣傳工作,比如開展有關海洋事業成就的宣傳教育、組織開展有關海洋文化的論壇等。非正式的宣傳海洋意識的社會組織,它是由社會熱心人士組建的,不要小瞧這種非正式的組織,它是最有效,也是最接地氣的組織,它能很好地宣傳海洋意識。
(四)運用海洋民間信仰傳承海洋精神
海洋民間信仰是指對超自然的神秘力量的信仰和崇拜,認為有神靈主宰海洋、決定人世命運,它是伴隨著海洋社會的發展形成的一種社會意識形態。海洋民俗是指涉海居民依托于海洋,受海洋環境的影響,在日常生產活動中形成的一種文化,它反映著海洋地區特有的歷史文化、地貌、社會形態以及日常心理[6]。二者的特點與作用,見表3。
由于古時候海洋科技的不發達,海洋上的一些現象不容易被人們認清楚,海洋的浩瀚和神秘,讓人們對海洋有了的無限假想,久而久之人們就不約而同的形成了對海洋的敬畏之情,進而形成了對海洋的信仰。因此我們可以利用他的積極作用來培養公民的海洋意識,比如可以利用海洋信仰勸人們愛護海洋,維護好海洋社會的秩序,利用海洋信仰博大的文化內涵教化人們,使人們提高文化知識素養,進而增強海洋意識。
四、結論
十三五規劃要求拓展藍色經濟空間,可見海洋對于中國的可持續發展有著不可替代的作用,而海洋意識的強弱關乎中國海洋權益的大小和整體利益的得失,中國要想在已經到來的海洋世紀里成為一個海洋強國,就必須根據自己的基本國情,通過有效的方式、方法來穩步的提高國民的海洋意識,使國民樹立起一種全新的海洋觀,讓每個國人都對海洋產生一份信仰之情,讓他們在了解認識了海洋后,能更合理的利用和保護海洋,進而較快的實現海洋強國夢。
參考文獻
[1] 趙宗金,尹永超.我國海洋意識的歷史變遷的類型分析[J].臨沂大學學報,2012(4):65- 69.
[2] 郭景鵬,王雪梅.美國卓越海洋意識教育中心簡介[J].海洋開發與管理,2010(10):56- 57.
[3] 高建平.論國民海洋觀教育體系的建立[J].浙江學刊,2012(1):184- 189.
[4] 何立居.海洋觀教程[M]. 北京:海洋出版社,2009.01.
QK17-2氣田位于渤海灣,已進入生產后期階段,產出液含水量逐年增高,開始出現段塞流,不利于穩定生產,同時存在分離器處理能力低于產量的問題,需要在原處理系統加入新的氣液處理設施。如果增設一個傳統分離器,將需要超過40m2的甲板面積,需要大筆投資,并且QK17-2是一座老平臺,已沒有如此大的額外面積,因此,采用新型高效分離器解決這一問題。
該分離器由一個管狀圓柱體和GLCC整合而成。當產出液從立管流入平臺時,首先進入該分離器,其中的重組分液體,在下傾管段中進入圓柱體,隨后流入GLCC進行下一步處理,而輕組分氣體則直接流入GLCC上部,經過捕霧器后進入氣體處理系統(圖1)。為此,需要在原處理系統中增加3個設備:①管狀圓柱體,用于接收液體,并引導其流向GLCC,氣體較少從中經過。其入口直徑12″,出口直徑8″,主體直徑16″,高度1000mm。GLCC:用于進一步處理氣體和液體,其入口直徑12″,出口直徑8″,氣體出口直徑4″,高度2500mm。捕霧器:用于捕捉氣體攜帶的液體,直徑800mm,固定于分離器2200mm的高度上。其中:1″=25.4mm。整套系統需要一套對應的控制系統(如GLCC控制系統),當段塞來臨時,在不同的入口氣液流量下,通過控制和調節不同閥門,實現段塞的合理控制。
原氣體處理系統經過改造后,液體處理能力達到6000m3/d,氣體處理能力達到120000sm3/d,均有顯著的提高,而且出口流體達到了以下標準:氣體攜液量低于50mg/m3,水中含油量低于1000mg/kg。因而同時解決了段塞問題和處理量問題。本次改造,沒有采用需占用大量甲板面積的傳統分離器,而是采用占地僅3m2的一系列設備,實現了段塞控制和流體處理的雙重功能。該系統在QK17-2平臺上一直順利運行,相比傳統方法,節約了70%的支出。
二、文昌油田自動節流裝置
文昌油田位于南海,采用固定平臺+FPSO的方式開發,來自周圍平臺的幾條管道將產出液輸送至FPSO集中處理(圖3)。最近幾年,WC14-3平臺登陸FPSO的立管開始出現段塞,因而增大了FPSO的油氣處理難度。此外,由于FPSO采用燃氣透平發電,如果立管中發生嚴重段塞,氣體將很難及時通過分離器進入透平供給發電,燃氣透平發電則切換為應急柴油發電,不但給生產帶來不便,而且消耗了柴油,經濟性差。因FPSO沒有太大的改造空間,不得不探索其他方法解決問題。
現場工程師最初采用手動節流方法,但確定正確的閥門開度并不容易,需要花費大量時間調節,一旦生產工況有變,又需要重新尋找合適的閥門開度。為了使控制系統工作更加高效,設計了一套自動節流系統。該系統基于PID控制機理開發,根據WC14-3海底管道入口壓力進行調節控制,閥門開度為被調節參數,PID用于計算閥門開度的差別。在程序中,采用一個略大和略小的閥門開度區間,以便更快地穩定壓力波動,并使壓力更接近設定點。
閥門開度的自動調節,在程序中宜采用立管底部的管道壓力波動作為調節依據,但立管底部并未安裝壓力檢測點。而在立管底部安裝壓力監測裝置,不僅昂貴,而且需暫時停產并存在后續安全風險,不可行。因此,采用WC14-3海底管道入口壓力作為計算依據。為此,將下列信號引入程序中:WC14-3海底管道入口壓力、WC14-3海底管道出口壓力、閥門開度輸入值、閥門開度輸出值、氣體流量(與燃氣透平密切相關),采集這些控制信號并連接到系統中,在中控室進行實時監測。
經過一個月的測試,自動節流系統取得了良好的效果(表1)。管道入口壓力平均降低了6%,不僅有利于工藝處理系統的穩定,而且降低了井口回壓,有利于產量的提高;最低氣體流量提高了8.2%,氣體流量更加穩定,這意味著燃氣透平可以更穩定地工作。可見,通過采用自動節流系統,多相流立管段塞的不利影響得以克服,提高了生產系統的安全性,自動控制系統因而展現了良好的段塞控制能力。
三、X油田氣舉系統
X油田是位于西非的一個深水油田,其產出液由8km海底管道輸送至回接的FPSO,生產期內GOR約100。在油田投產初期,因產量較低,以及在油田生產后期,因產出液含水量較高,1400m混輸立管中可能出現嚴重段塞問題。由于臨近油氣田氣源充足,因此采用氣舉法消除段塞。
在設計階段,采用OLGA分析海底管道和立管的流動安全。以早期投產工況為例,首先確定最低流量,以保證流動處于安全、穩定、高效的區間內。針對管匯、海底管道、立管、段塞流捕集器建模,以5kpbd(1kpbd=159m3/d)流量為步長進行計算,以最大入口壓力最低時的流量為最低流量,其值為30kpbd(圖4)。若流量低于30kpbd,則需采取措施消除段塞。將注氣系統添加到OLGA模型中,即可計算求得所需的注氣率。
用于氣舉的氣體與外輸氣體相同,經節流和加熱后注入氣體環空。注氣環空位于立管內,立管為PIP柔性管。自外而內,立管各層依次為保溫層、外管、注氣環空、內管。生產流體從內管向上流動,注入的氣體從環空流到立管底部。注氣環空和內管的交界處在立管底部,氣體由此進入內管,舉升內管產出液,使嚴重段塞流得到控制。在立管底部,液塞被注入的氣體擾亂,成為分散流,產出液也獲得了注入氣體所提供的額外動力,流動更為順暢和連續。盡管注氣系統十分昂貴,但其不僅解決了段塞問題,而且有利于產量的提高,對油田生產具有積極的意義。
四、結論
縱觀近幾年高考、 不難發現、 無論是地理單科試卷還是文科綜合測試卷、 無論是全國卷還是地方自主命題卷、 在大部分主觀試題的命題形式上都體現了“案例導原理” 或“案例導理論的特點、 即要求學生根據試題中所提供的材料或案例、 運用已學過的地理知識、 地理原理或規律來分析解決教材中未曾出現的實際問題。 這里,舉兩個例子。 ①2004 年上海單科試卷主觀題中的第七大題、 通過提供冰島的一段資料、要求學生分析該國的相關區域特征(包括冰島的地理位置、地形、巖石成因類型、氣候、洋流等自然地理特征以及產業結構、經濟發展水平、土地利用類型、旅游業發展條件、主要城市和能源資源等人文地理特征)。②2004 年“文科綜合能力測試沿海和安徽等地區卷”的第 36 題、通過提供中亞平原地區 20 世紀 60 年代頻發沙塵暴(“白風暴”)的案例、要求學生分析該地區河水的主要補給形式及影響因素、外力侵蝕作用、人類的不合理活動導致的結果及形成過程和機理等。 因此,從高考的上述命題形式及其反映出來的命題意圖看,重視地理案例教學不僅是必要的,而且是勢在必行的,否則,學生在高考中很難具備這種較高層次的綜合分析問題的能力和知識遷移的能力。 此外,依據現行高中地理教學大綱編寫的教材(尤其是人文地理部分和《選修》教材)乃至即將全面實施的與新高中地理課程標準相配套的實驗教材中,“原理加案例”或“理論加案例”式內容占了相當大的比重,因此,實施地理案例教學也是可行的、應該引起足夠的重視。
二、地理案例教學的實施過程
根據現行高中地理教學大綱編寫的高中地理新教材、在高一(必修)下冊和高二、高三選修教材中,“原理加案例”式內容占了相當大的比重。 但教材中的案例往往只提供一種情境,至于問題的設置需要教師去創造。 因此、教學的任務就是如何在情境中發現問題、分析問題、解決問題。 下面,就現行教材高一下冊《7.3 交通運輸網中的點》一節中分析影響上海港建設的主要區位因素為例,談談如何實施地理案例教學。
1、呈現地理案例
首先、在上課之前、應該根據教學目標要求、結合教材提供的上海港背景素材、確定所要討論的問題。 為提高課堂教學效率、在課前可預先把案例材料印發給學生、要求學生做好預習工作。 教學過程中教師進行生動描述,并輔以計算機多媒體手段或網絡環境方式呈現背景材料,模擬再現實際情境。
補充:上海港區位案例相關材料
已有幾百年悠久歷史的上海港,位于中國大陸海岸線的中心,扼長江入海之咽喉,東臨浩瀚的太平洋,同時又處于長江東西運輸通道與海上運輸通道的交匯點。 上海港地理位置適中,腹地經濟發達。 上海港最突出的地理優勢是水上交通便利、水陸相連,江海相連。
上海港是我國第一大港、也是世界著名大港口之一。 2000年以來,貨物吞吐量突破 2 億噸大關(位居世界前列),上海物資總量的 60%和上??诎锻赓Q進口物資的99%都通過上海港??梢?上海港在上海乃至中國的經濟發展中發揮著重要的作用。
上海港的管轄范圍包括長江口、黃浦江水域和杭州灣北岸水域,港區總面積達3600km2。 主要港區沿黃浦江兩岸分布,現有萬噸級泊位 70 個、黃浦江航道水深約為 8—10m。
討論問題設計如下:
①閱讀課本“圖7.15上海港位置”。找出上海港的位置,觀察其主要港區分布在哪里? 為什么說上海港首先是一個河口港,又可兼作海港?②上海港所處地區屬于何種地貌,這種地貌對港口建設有何優缺點?③長江和黃浦江為上海港建設和發展提供了哪些有利條件?④為什么上海港能發展成為我國第一大港?其有利的區位因素有哪些?⑤什么是經濟腹地?上海的經濟腹地對上海港發展有何促進作用?⑥上海市經濟發展對港口建設和發展起什么作用?⑦與上海近在咫尺的浦東地區經濟長期以來沒有得到發展的主要自然原因是什么?⑧對比上海港,鹿特丹港有哪些區位優勢?
2.分析討論地理案例
(1)在簡單介紹港口建設的歷史及我國海洋運輸概況后,引入我國第一大港—上海港的建設,首先呈現中國政區圖及上海港補充材料,指導學生閱讀課文,從水域條件和陸域條件兩方面了解影響上海港建設的主要區位因素。 然后圍繞小組合作、現場搶答等形式展開問題討論。
(2) 指導學生閱讀“圖 7.15 上海港位置”,得出上海港地處長江口與黃浦江交匯處,主要港區沿黃浦江兩岸分布,東臨東海,因此它首先是一個河口港,又可兼作海港。
(3) 結合案例材料有關數據討論長江三角洲地貌對港口建設的有利條件和不利條件(三角洲地勢平坦開闊,為港口設備、建筑,以及上海市進行合理的平面布置提供了有利條件;但三角洲坡度極緩,水流分汊多,泥沙容易淤塞航道),以及長江和黃浦江為港口建設提供的有利條件(為港口提供淡水,并保證船舶入港航道應有的寬度和拋錨所需的空間)。
(4)呈現“上海港的經濟腹地”示意圖,聯系《4.3 海洋資源(二)》一節中有關港口建設、經濟腹地及配套設施等內容,分析上海港的經濟腹地是中國經濟最發達的地區,通過比較長江流域水陸交通運輸條件,說明經濟腹地是港口興衰的重要基礎;聯系《5.6 工業的區位選擇》一節中寶鋼原料運入、產品運出與上海港交通運輸條件的關系,討論上海港依托上海市這個全國最大的綜合性工業基地和外貿基地,對港口建設和發展所起的重要作用。
(5)指導學生閱讀“圖 7.15 上海港位置”,討論與上海近在咫尺的浦東地區經濟長期以來沒有得到發展的主要自然原因是由于黃浦江的阻隔,交通不便所致。
(6)最后讓學生對比上海港和鹿特丹港、討論鹿特丹港有萊茵河流量季節變化小,海港更廣闊、更發達等區位優勢。
3、總 結點評地理案例
關鍵詞:熱過切;技術經濟;研究
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.042
1 25mm S6級卸扣的傳統生產工藝流程介紹
S6級卸扣廣泛應用于吊裝行業,是吊裝索具未端常用的零部件。在S6級卸扣系列中,需要配扇形銷軸的卸扣裝配時規定:扣體雙耳外端面與銷軸盤面接觸率≥75%(如圖1)。為保證盤面接觸率≥75%,卸扣體雙耳外端面需設計加工余量,通過加工獲得一定面積的平面來保證面接觸率。由于設計有加工余量(如圖2),以及鍛造拔模斜度等原因,扣體雙耳外端面不平整,因而,一般需要通過銑削或熱擠壓整形等工藝方法來加工扣體外平面(如圖2)。
以25mm S6級弓形卸扣為例作為研究對象,卸扣體傳統的生產工藝流程一般有兩種:
(1)下料制坯鍛造熱切飛邊除毛刺拋丸機加工熱處理拋丸熱鍍鋅冷整形裝配;其中,機加工工序包括:銑外端面鉆孔倒角攻螺紋等步驟;
(2)下料制坯鍛造熱切飛邊熱壓扁、整形除毛刺拋丸機加工熱處理拋丸熱鍍鋅冷整形裝配;其中,熱切飛邊、熱壓扁整形工序均在沖床上實現;機加工工序包括:鉆孔倒角攻螺紋等步驟。
兩種傳統的卸扣體生產流程冗長,人工、設備占用多,能源浪費大,生產成本高,無法通過降低綜合生產成本來提高產品競爭能力。由于降低成本的迫切需要,仍然需尋找出技術創新點來降低生產成本。
經技術論證,找出了其中的一個技術創新點:以熱過切代替銑削加工,代替熱壓扁整形,償試應用熱過切技術。因而優化出如下工藝流程:下料制坯鍛造熱過切飛邊除毛刺拋丸機加工熱處理拋丸熱鍍鋅冷整形裝配;其中,機加工工序包括:鉆孔倒角攻螺紋等步驟。
2 熱過切技術特征
經理論研究分析和實踐驗證,熱過切技術具有以下主要特征:
(1)以崆邢魈媧冷切削加工工序,實現機械加工方式的靈活性; 可切出工件機械加工定位點或機加工起始面;
(2)對過切量有一定限制要求,過切量以合適的度為量,以能夠基本滿足切除加工余量、或切出加工定位面或裝配面為最大限度;過小,達不到技術經濟效果,過大,熱沖切模具磨損較大,模具壽命較低,切面易發生不規則拉傷變形;
(3)沖切模具特殊設計制作,運用復合式的模具架構技術,實現沖切、熱整形一體化生產,減少熱整形生產工序,模具需常檢查磨損狀態,及時修復更換;
(4)與切飛邊時同步完成,不多設工步,不多占用沖切時間;無需占用銑床等生產設備,無需采購銑刀等刀具,無需制作銑削工裝模具,減少生產資源的占用,從而增加有效生產時間;
(5)在不增加操作工勞動強度的條件下,以熱切削代替冷銑削,沖切速度明顯高于銑削速度,生產效率可大幅提高。
3 熱過切技術經濟分析
經實際考察同類產品生產工廠,搜集了生產25mm規格有關的工藝流程和生產資料,對不同工藝所需的人員、設備、工裝模具、刀具等資料數據,整理如表1所示。經比較分析發現,熱過切工藝的技術經濟指標具有以下特點:
(1)熱過切是熱沖切的一種方式,不僅不單獨占用生產工序,而且減少了生產工序;節省了后續加工成本; 熱擠壓整形雖然比銑削節約生產時間,但也是一個獨立的生產工序,需耗用人力、物力資源,而且面平整度較差,殘余飛邊壓扁后在熱處理易產生微裂紋,裝配時盤面接觸率合格品普遍較低;
(2)熱過切由于工序合并,零耗時;有效地縮短了生產流程和生產時間;
(3)由于熱過切實現了工序合并,減少了機械加工過程中的半成品種類和數量,減少了產品流轉環節和倉儲占用空間,利于現場管理;
(4)熱過切不合格率低,質量水平沒有降低,熱鍍鋅鋅層附著力高于銑削工藝,質量成本隨之降低;
(5)生產總成本低,能夠逐漸增加產品利潤率,增強競爭力和贏利能力。
總之,熱過切技術有創新點: 以切代銑或熱整形,減少設備、工裝模具、刀具數量,減少生產工序,縮短生產流程,減少操作人員數量;質量穩定性高。應用熱過切技術,直接降低了生產成本, 實現人財物資源的節約,改善生產環境,生產力得到釋放和生產效率的提高。
4 技術創新與經濟的關系
由上所示,25mm S6卸扣體熱過切工藝從“人、機、料、法、環”五個方面中的“法”,即工藝流程和技術方法方面找到技術創新改進點的, 而且遵從了實踐檢驗真理的工作原則,持續改進完善創新。技術創新每成熟運用一次,就推動一次經濟效益的提高;另一方面,每一次經濟效益水平提高后又驅動著下一次的技術創新和技術改造; 因而,兩者是具有強關聯性的,是緊密相結合相互促進的,兩者交互向好發展。
降低成本、提高經濟效益往往是推動每一次技術改造的根本目標。在產品流程再造、工裝模具設計時,借鑒汲收先進技術,反復推敲技術可行性、工藝可靠性和經濟效益顯著性;在實施技術改造方案過程中,緊密地跟蹤驗證其技術經濟效果,發現潛在技術改進點;每次技術改造后, 綜合評價技術經濟效果,分析每次技術改造的優缺點,長期的技術改造準備詳實的材料。
5 結語
在傳統制造型企業里, 技術創新點可以從人力資源、機設備、工藝方法等各個方面尋找??萍际堑谝簧a力,是企業內部挖潛的源動力,這也是技術創新的必由之路,是中國企業由制造轉向智造轉型的必然選擇和強國之路。
參考文獻:
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