時間：2022-04-02 11:04:06
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水渠工程論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
論文摘要:南陽作為漢代的名邑,為我們今天留下了大量的文字石刻。2003年南陽鄧州漢代水利巨石的發現豐富了南陽漢代石刻文字的研究。本文通過對這批文字石刻的考釋、研究,旨在讓人們更多的了解南陽漢代的文化,從而全面的認識南陽。
一前言
兩漢時期,南陽經濟發達、文化事業繁榮,在政治上又有著特殊的地位,使南陽成為當時與洛陽、臨淄、邯鄲、成都齊名的名邑之一。今天我們從地下發掘出來的大量文物進一步印證了這一說法。在南陽出土的漢代文物中,數量最大,也最受人們關注的是漢畫像石、漢畫像磚,其次就是漢代石刻文字。
在南陽出土的石刻文字中,有歌功頌德的,有標明墓室情況的等等,但關于南陽漢代水利方面的石刻文字,幾乎沒有發現,僅在漢書中有一處記載,漢書載“開通溝瀆,起水門提閼,凡數十處,以廣溉灌,歲歲増加,多至三萬頃,民得其利,畜積有余。信臣為民作均水約束,刻石立于田畔,以防分爭。”關于此石,其它史志均無記載。石早佚,不可考。但是我們從文中所說可知,刻石的內容是為了百姓的合理、平均用水而制定的一些規章制度。無獨有偶,2003年我們有了新的發現,在南陽鄧州我們發現了一批漢代水利巨石。
二南陽漢代水利巨石的發現及考釋
2003年5月在鄧州元莊鄉曾莊村肖灣組趙河南岸拐角漫灘地發現了99塊刻有文字的水利巨石,是該鄉村民在平整廢棄的磚瓦廠時偶然發現的。這批石頭除刻有“虞少文石”一塊石頭留存于鄧州花洲書院外,其余帶有文字的石頭都存于南陽市臥龍崗漢畫館內。(圖附后)
從這批石頭外觀來看,基本上都是長方體,表面粗糙不平,看樣子是經過簡單的處理之后便被刻上了名字,并且有的石頭鑿有鉚口(如圖三)。從完整的石頭來看,除了一塊特殊的石頭和殘磚外,基本上每塊長約140厘米,寬約50厘米,并且每塊上面都用隸書刻一人名,如“虞少文石”、“云伯山石”、“何吳石”、“何武”、“許陽”、“蘇文遼”、“龐君髙”、“魯孟山”等。
在這批出土的石頭中,有一塊殘磚和一塊石頭比較特殊。殘磚(圖一),長約19厘米,寬約14厘米,上部稍殘,豎刻隸書兩行:左邊為“石渠下部”,右邊為“艸基石文甫”。石頭(圖二),長約100厘米,寬約15厘米,豎刻一行隸書為“石渠下部艸基石文甫”,由此可知圖
一、圖四文字內容是完全一樣的。從“石渠下部艸基石文甫”的含義來看,應該是對上面這批石頭用途的一個簡單說明。
我們先來看看“石渠下部艸基石文甫”這九個字,《南陽晚報》及《鄧州文化》一書將其讀為“石渠下部”、“基石文甫”,其中一字未釋出來,他們可能認為“艸”不是一個字,蓋誤也。我們來看圖一,“基”字上面有“艸”,此時認為“艸”不是一字,在情理之中。我們再來看圖四,在“部”和“基”之間也有一個“艸”,兩個銘文都有“艸”,看來這不是偶然的寫錯或者誤筆,“艸”應該是一個字。在南陽出土的漢碑《張景碑》中有一“草”字,和我們這里提到的“艸”的寫法一樣。在漢代的隸書中“艸”同我們今天的“草”字。《說文》:“艸,百艸也,從二艸。”如果按《說文》中的意義來解釋銘文的含義,顯然說不通。“艸”還有粗糙之意,《史記》:“秦王之國危于累卵,得臣則安然,不可以書傳也。臣故載來,秦王弗信使,舍食草具,待命歲余,當是時昭王已立三十六年。”(索隱謂:“亦舍之而食以下客之具,然草具為粗食草菜之饌具也。”)《元史》中曰:“以大麻索縛之,急復縛橫木三道於頭桅,皆以索維之,用竹編笆夾,以草石立之桅前,約長丈余”。這兩個例子中“草”都有粗糙之意。筆者親眼目睹了這批巨石,這批石頭雖然是方形,只是經過簡單的加工,表面粗略,高低不平。我們從以上的分析中可以看出“艸”應為粗糙之意。
我們再來看看整句銘文怎么斷句,應該有兩種斷法,一為“石渠下部艸基,石文甫”,一為“石渠下部艸基石,文甫”。我們看這批石頭每塊上都刻有一名字,并且很多名字后面都刻“石”字,如“虞少文石”、“云伯山石”、“何吳石”、“宋少平石”,所以此句應讀為“石渠下部艸基石,文甫”,所以筆者認為后者的讀法是正確的。“石渠下部艸基石,文甫”這句話有兩個含義:一是指明這批石頭的用途,是用于石渠下部的基石;二是“石渠下部艸基石”這六個字是由“文甫”這個人寫的。
在圖
一、圖二兩個銘文中,字的結構和精神基本相同,應該都是由“文甫”一人所寫,圖一應為草稿,圖二才是正規的銘文。此銘文字體結構方正、寬博,略帶隸意,我們從中看出“文甫”應該是一個書寫水平較高的人。
根據這批石頭出土于鄧州元莊鄉趙河漫灘,及上面對銘文“石渠下部艸基石,文甫”的分析來看,這批石頭應該是與水利有關。這批石頭雖然沒有確切的時間紀元,但我們從石刻文字的氣象、造形特點和運筆方法上看,應該屬于東漢后期的。在這批石刻文字中,“何武”之名與漢書同,但與漢書所載何武不涉。漢書卷八十六列傳第五十六有何武,字君公,蜀都郫縣人,一生歷經漢宣帝、哀帝兩朝,此兩帝時期皆為前漢,故何武應為西漢人,而石刻銘文中所涉及的何武應為東漢人。
我們知道南陽漢代的冶鐵業相當發達,因此為大規模興修水利提供了得心應手的鐵制工具,使漢代南陽的水利工程建設卓有成效。漢代南陽興建的水利工程比比皆是,主要有鉗盧陂、三郎堰、鄭渠堰、召父渠、六門堰、樊氏陂、鄧氏陂、新野陂等。其中在鄧州境內尤多,有鉗盧陂、三郎堰、召父渠等,這些水利工程為漢代鄧州農業的豐收提供了保障。今天鄧州好多村莊的名字都是以“渠”、“陂”、“堰”來命名,這也說明水利工程在鄧州的興盛。
這批水利巨石是在鄧州古六門堰遺址范圍內發現的。六門堰,又稱“六門石碣”或稱“六門陂”,又稱“穰西石碣”。西漢時,召信臣任南陽太守時修建,繼召信臣遺業,東漢杜詩為南陽太守時,復修六門堰,之后不斷的復修。《漢書·溝洫志》有關于六門堰的記載,但不夠詳細。按駱立群《鄧州古代史考》中所說,單就六門堰下屬水渠陂堰就有三十個之多,灌溉著穰、新野、昆陽三縣。后漢末,由于兵亂,工程全毀。
關于這一大批石頭,沒有文獻記載,我們只能根據出土的銘文“石渠下部艸基石,文甫”,斷定它是關于水渠的。那么,為什么每一塊石頭上都刻有人名呢?他們為什么不把所有的名字刻在同一塊石頭上。在漢代,象這種集體勞動,通常會將所有人的名字鐫刻在同一塊石頭上。我們再看看這批石頭上鐫刻的文字,形態各異,差別甚大,非出自一人之手。筆者推測,當時人們為了灌溉農田而修建水渠,每家每戶捐出來一塊石頭,然后刻上戶主的名字。然而,像這種大規模的文字石刻和這種石刻形制,在中國出土的漢代碑刻中尚屬首例,它是否就是當時的一種文化制度,是值得我們去深入研究的。
從這些石刻文字整體來看,應該屬于東漢后期民間的通俗隸書,雖然是隸書,但是里面蘊含著楷書的因素,這些文字應和南陽出土的《許阿瞿畫像石題記》所刻的年代大致相同。在這些石刻文字中,還有一個普遍的現象,大部分的名字第一個字刻寫都很大,第二字或第三字相對較小,這是不是當時民間的一種書寫習慣或者是有其它的原因。在這些石刻文字當中,如“何武”(圖四)、“何吳石”(圖六)、“蘇文遼”(圖十)、“龐君高”(圖五)等字,結體寬博,波磔分明,隸書的味道比較濃,書法風格類似于《石門頌》之類的摩崖石刻。從這幾個名字的書寫來看,書者應該屬于書寫水平比較高的人。如“云伯山石”(圖八)、“西門廿二淳”(圖七)、“魯孟山”、“陳雎”等字,幾乎看不到了隸書的波磔特征,基本上已成了楷書的體勢,只是還略帶點隸書的余韻。
在這些石刻文字中,還有幾個特殊的。如“西門廿二淳”(圖七),“西門”應該是姓,像“廿二”這種數字,在過去的人名中也經常出現,如“席廿二妻方氏”、“賈廿二郎”,也就是說“西門廿二淳”就是一個人名。“云伯山石”(圖八)、“由孟闓”這兩個名字的姓氏在鄧州現存的姓氏中是沒有的,這兩個姓氏的發現無疑對我們研究鄧州古代的姓氏文化提供了新的線索。我們再來看“竇建”(圖十一)這個名字,這兩個字應該是這批石刻文字中最有情趣的。“竇”字為什么寫這么長,好像三個字組成,當時作者處于一個什么樣的心理狀態呢?是不是作者當時正思索著修水渠的事,或者正和人談話分神而造成的呢?或者說書者是一個書寫水平低的人。
三結論
對這批石刻文字的考釋,不但對我們研究漢代水利工程、中國水利史有一定參考價值,而且也為研究漢隸的楷化提供了更有力的實物資料。
參考文獻
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[4]明宋濂等修《宋史·河渠志》文淵閣四庫全書電子版卷六十六
【關鍵詞】隧道工程偏壓 淺埋 軟弱圍巖 進洞 施工
中圖分類號：TU74 文章標識碼：A文章編號：
1.概況
某隧道位于甘肅省宕昌縣境內,為蘭渝線蘭州至廣元段一雙線隧道。該隧道全長301m，最大埋深90m，通過區位于西秦嶺褶皺系中,巖體受區域構造影響嚴重，節理裂隙發育，巖體破碎。進口端山體縱向坡度50°— 60°，橫向坡度40°— 50°，左側發育一大沖溝，為偏壓隧道；進口端位于滑坡體上，滑坡體物質松散，圍巖穩定性差，工程地質條件差，圍巖類別為V級，屬軟弱圍巖；隧道進口50m埋深為13m—18m，（覆蓋層厚度小于2.5倍洞跨=35m）屬淺埋段。
隧道進口位于滑坡坡體右側邊緣，為基巖滑坡，滑坡體長：50m，寬：50m，厚15～30m，滑坡體物質主要為細角礫土，稍密—密實，稍濕。滑坡體后壁高陡，平臺明顯，平臺上有當地灌溉用水渠，常年流水，不適合明挖進洞。
施工方案
2.1施工不利因素分析
在各種不利條件中，偏壓對隧道施工潛在的威脅最大。偏壓會造成隧道的不平衡受力，輕則可使隧道拱圈變形，重則破壞隧道結構。該隧道的偏壓來自左右兩側山體不對稱，洞口左側沖溝發育，相對右側邊坡較高，由于隧道不適合明挖，為確保進洞施工安全，首先加固邊坡及抑坡；其次在左側增加了擴大基礎擋墻減少山體側向推力，并在擋墻后拱頂部位回填土，以增加結構重量，加強平衡穩定；再次進洞前施工超前長管棚，以形成加固承載環，加強開挖面圍巖穩定。
隧道淺埋段，土層在施工擾動后很難形成穩定受力圈，地表先沉降，輔助施工處理不好很容易造成塌方事故。考慮該隧道進口巖體主要為細角礫土，自身穩定性差，采用地表注漿加固邊仰坡；進洞時采用套拱法進洞，施做超前管棚并注漿，使破碎巖體粘結為整體，增強其自穩能力，減少塌方幾率，增大安全系數。
2.2專項施工方案
2.2.1偏壓
結合實際地形及地質狀況，采用以下兩種方案解決偏壓問題。
2.2.1.1加固邊仰坡
a.施做洞頂截水溝及水渠的滲水處理
洞口位于滑坡體上，山體孔隙較大，為減少巖體孔隙水量，防止地面水流下滲，增大地層壓力，危害洞口安全，采取施做頂截水溝及水渠的滲水處理的方案。截水溝采用人工開挖，漿砌石砌筑，單坡排水，將降水引至天然沖溝排至山下便道邊溝。水渠內鋪設防水卷材、防水板、水泥砂漿抹面；水渠外緣施做φ42小導管并注雙液水泥漿防滲。小導管單根長4m，間距1m，梅花布置。
b．錨噴注漿加固邊仰坡
對邊仰坡進行錨噴支護，部分地段施做小導管注漿。根據設計邊、仰坡開挖線，利用機械與人工配合，進行排碴開挖，坡面修整、刷齊，對坡面進行掛鋼筋網并噴15cm厚C25混凝土，封閉加固松散破碎的巖面，最后進行打錨桿、注漿(1：1水泥漿)，加固巖體。錨桿單根長3m，小導管單根長4m，間距1.5m，梅花布置，鋼筋網采用φ8@20cm×20cm，注漿壓力不小于2Mpa。
2.2.1.2施做偏壓擋墻
偏壓擋墻應在進洞前施做，施做時避開雨季。由于此處不適合采用減壓法，在滑坡體坡腳處施做混凝土擋墻，擋墻采用擴大基礎并用碎石換填。擋墻長9m ,包括明洞段5m及洞身段4m，與明洞設φ22鋼筋連接，導向墻及洞口段鋼拱架用鎖腳錨桿與擋墻連成一體。該擋墻采用C25混凝土，墻高16m，平均厚度3m 。
在擋墻頂部回填填透水性較好的砂土，分層夯打密實，加高覆蓋高度，擋墻與洞身拱頂夾角處注1：1水泥漿加固，以增加防推穩定能力。
2.2.2淺埋
結合該處具體情況，采用套拱法進洞，大管棚及小導管注漿預加固及超前支護。
管棚超前支護是在隧道開挖前施做超前導管并注漿，開挖后架立拱形鋼架支撐，形成牢固的棚狀支護結構，是作為軟弱圍巖淺埋超前支護的一種手段，安全可靠。它對于防止圍巖松弛，坍塌和拱頂下沉有顯著效果。考慮各項因素，該隧道采用大管棚進洞，管棚的技術參數為：熱軋無縫鋼管φ108mm*6mm，43根，單根長30m，管內穿φ18鋼筋籠增加剛度，灌注水泥砂漿填充密實；鋼管間設φ42小導管注1：1水泥漿。
管棚施工要點如下：
2.2.2.1導向墻施工
施做導向墻有兩個目的，一確保管棚鋼管位置準確，二起到護拱作用。2m導向墻是由3榀20b工字鋼為骨架，固定安放導向管，澆筑80cm厚C25混凝土。施做時根據測量數據認真準確放置導向管并焊接牢固，澆筑混凝土時小心振搗，確保導向管位置。
2.2.2.2鉆機定位
安裝鉆機前先根據實際地形搭設鉆機平臺，合理安排鉆孔順序，縮短移動鉆機與搭設平臺的時間，同時便于鉆機定位。鉆機應安裝平穩、牢固，防止施鉆時鉆機不均勻下沉、擺動、位移等影響鉆孔質量。另鉆機機身與線路中線方向保持平行。
2.2.2.3管棚定位
上抬量：在實際施工中，水平鉆孔彎曲不可避免，在孔彎曲中最成問題的是向隧道設計斷面內彎曲。因此，除提高管棚定位精度外，給以適當的上抬量（25～30cm）和上抬角度是防止侵入斷面的一種有效辦法。
上抬角度：上抬角度的設置除考慮防止管棚侵入設計斷面外，還必須充分考慮到管棚鉆機工作平臺的高度，以及鉆孔長度而定。
放線定位：充分考慮到上抬量和上抬角度后，正確算出各鉆孔孔口位置，利用測量儀器定出鉆孔的位置和傾角。
為保證管棚施工質量，我們采取如下措施：
在拱腳部位，首先試鉆2～3個試驗孔，從而找出適合本地層特點的可能孔深及其調正系數，并通過試驗孔進行施工組織調整。
2.2.2.4管棚施工
鉆孔：利用管棚鉆機液壓旋轉推進鉆孔到設計深度，每鉆入一節續接下一節鉆桿，直至鉆孔到設計深度。鉆機開孔時要低速，待成孔1.0米以上，可升高到正常壓力，遇軟巖或流塑軟粘土，改用低壓鉆進。鉆進時產生塌孔、卡鉆者，必須補漿后再鉆進。鉆進過程中，嚴格按操作要點施鉆，控制好轉速及進度，同時隨鉆進注意鉆機的平穩狀態及鉆桿的鉛直到現在穩定狀態。發生異樣而停機檢查，及時對產生的鉆孔偏差予以糾正，防止廢孔。采取跳位鉆孔法鉆孔，并鉆一孔安設一孔，以防坍孔。每孔均要進行終孔檢查，孔位的偏差、終孔端的偏移值不大于10cm，并不侵入開挖周邊，對于彎曲、偏移過量孔填充后重鉆。
清孔：成孔后用高壓風或水水將孔內余碴清洗干凈，防止插管時卡管，必須做到隨鉆隨清孔隨插管。
校孔：測定時拔出鉆桿及鉆頭，在鋼管內安光源裝置并將鋼管插入孔內，用儀器測定其偏移量。
彎孔的修正：在彎曲部分填充比周圍強度大的砂漿，等其凝固后，從開始彎曲的起點重新鉆孔。
裝入鋼管：鉆孔檢查合格后，將鋼管接長裝入孔內，注意保持質量，防止開挖過程中接頭斷裂，引起坍塌。鋼管連接用小徑鋼管插入大徑鋼管內后再焊接牢固。
穿鋼筋籠：鋼管安裝完畢后穿入加工好的鋼筋籠，注意鋼筋籠接頭焊接質量。
堵孔灌注砂漿：現場配制砂漿，用砂漿泵注入，確保注漿壓力。
2.2.2.5管棚施工
在拱頂和2個拱腳預留存胩取芯孔，由取得的巖芯，可檢注漿效果并可根據巖芯分析地質情況，對其它孔也是參考，還可提供洞內開挖地址預報資料，指導洞內施工。
2.3洞內施工
軟弱圍巖一般采用CD、CRD法或三臺階七步法開挖，考慮到施工進度及施工安全等方面，本隧道采用三臺階七步法開挖。以人工風鎬配合挖掘機開挖，開挖后鋼拱架、錨噴支護、仰拱快速封閉。
三臺階七步流水作業法開挖采用弱爆破或人工開挖，局部爆破時嚴格控制炮眼深度及裝藥量。各部開挖循環進尺不大于0.6m（鋼架間距0.6m），預留核心土，開挖后及時對圍巖進行初噴，初噴C25混凝土，然后架立鋼架并設鎖腳鋼管、系統錨桿后復噴混凝土至設計厚度。圖2三臺階七步開挖法示意圖
三臺階七步開挖法施工說明：
第1步：施做超前支護后，開挖拱部弧形導坑，預留核心土，施做拱部初期支護；
第2、3步：開挖左右側階并施做初期支護；
第4、5步：開挖左右側下臺階并施做初期支護；
第6步：分別開挖上、中、下臺階核心土；
第7步：開挖隧底并施做仰拱初期支護封閉成環。
圖3三臺階七步法施工
2.4監控量測
隧道監控量測的目的：
（1）及時掌握地表沉陷圍巖和支護結構的動態，確保施工安全。便于進行日常施工管理。
（2）經過對量測數據的分析處理與必要的計算和判斷后，進行下一階段的施工預測。掌握圍巖和支護的動態信息并及時反饋指導施工作業，以確保施工安全和隧道的穩定。
（3）通過對圍巖和支護的變位、應力量測修改支護系統設計。
（4）將已有的工程量測結果應用到其它類似工程中，作為今后設計和施工的類比依據。
通過對施工中圍巖狀態觀測，合理安排施工程序，指導工序作業的時間控制，進行變更設計及日常的施工管理。根據收斂值，地表下沉量量測數據，適時或提前對施工方法進行調整，確保施工進度和安全
該隧道施工時隧道在DK323+427處根據監控量測數據發現拱頂下沉速度超標，山體出現裂縫，洞內立即采用大拱腳法（擴大拱腳，臨時仰拱）施工，并及時施做仰拱二次襯砌及填充，遏制了山體變形，保證了隧道施工質量。
3. 結束語
通過對該隧道的進洞施工實踐，總結經驗如下：
①大跨徑偏壓段隧道施工，首先要及時處理偏壓問題，否則事后難以處理；
②為保證偏壓淺埋隧道的進洞安全和施工質量，首要是做好洞口的準備工作，如排水、邊坡防護等；
③長管棚作為軟弱地層，大跨、淺埋地段隧道的超前支護技術，對注漿加固地層、封堵地下水滲漏，仰制圍巖變形，加快施工進度，確保施工安全作用明顯；
④在保證質量的前提下，開挖方法選擇，需因地制宜，應隨地質及水文變化而相應變更，以加快進度和提高效率；
⑤監控量測在偏壓淺埋隧道施工中尤為重要，利用監控量測數據指導施工能有效保證施工安全和施工質量，還能優化施工工藝。
該隧道進口端位于滑坡體上，屬于典型的偏壓、淺埋隧道。如果按照傳統的施工方案，進洞及洞內施工難度很大，而且工期長，安全隱患大。本文以該隧道為依托工程，進行了隧道進洞施工工藝等方面的探討，相關研究和結論可直接服務和指導該隧道施工，同時，本研究對類似隧道的施工有著重要的參考價值和指導意義有著巨大的經濟效益和社會效益。
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參考文獻
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論文摘要：麻灣引黃灌區工程，自1989年2月21日破土動工，至1991年6月末全部竣工，總投資4005萬元。是當時全省黃淮海平原農業開發和黃河三角洲開發的重點工程項目，也是當時東營市建市以來地方興建的大型引黃灌溉工程之一。
東營市是一個水資源相對缺乏的城市，在實施國家級戰略，建設高效生態經濟區的大背景下，強化水資源統一管理，搞好水資源的優化配置和高效利用，實施灌區續建配套與節水改造項目建設，促進灌區水利事業可持續發展非常必要。在此，筆者認為：要進一步強化以黃河水資源為主的水資源統一管理、優化配置和高效利用，搞好引黃灌區綜合治理、節水改造和續建配套項目建設，促進引黃灌區可持續發展勢在必行。
一、麻灣引黃灌區設計規模
東營市麻灣灌區是在原打漁張引黃灌區工程基礎上，調整、改建而成的。新建引黃閘和總干渠，貫通原打漁張灌區二、三、四干渠，進而成為獨立引黃灌區。引黃灌溉既保障了農業豐收，又補充了地下水，淋洗了鹽分，有效地保證了地下水位的穩定和水質；設計灌溉面積4.93萬公頃；年引黃河水1.5到2億立方米，實際灌溉面積在3萬公頃以上。
麻灣引黃閘位于黃河右岸的東營市東營區龍居鄉麻灣險工上。總干渠自引黃閘下向東南，穿過南展堤大孫閘經大孫村西，向東南直插原打漁張四干渠，順四干渠向東至龐家節制閘，然后沿四干四支折向正南，橫跨打漁張河、穿過支脈河，經廣青路南閆家泵站提水后，過三干向南，在廣饒溫樓閘入二干。由麻灣引黃閘至二干溫樓閘，總干渠縱貫2縣區5鄉鎮， 全長33.2千米。麻灣灌區控制范圍，即原打漁張灌區二、三、四干的控制范圍：新廣蒲河以南、小清河以北(通過二干十二支過清工程也可過小清河)、廣南水庫以西、東營市與惠民地區邊界以東。
麻灣灌區設計規模：引黃流量60立方米每秒，1條總干，3條干渠，1條分干，控制面積7.02萬公頃， 設計灌溉面積4.93萬公頃。各類建筑物103座，其中較大型建筑物有麻灣引黃閘、 大孫灌溉閘、打漁張河渡槽、支脈河倒虹吸和閆家揚水站等5座，改變了灌區范圍內靠天吃飯的局面。
二、麻灣灌區改擴建工程
(一)三干渠改造恢復治理工程
為了解決廣饒縣2800公頃和廣北農場1000公頃農田灌溉， 1991年4月市人大代表視察東營水利工作時，張萬湖副市長指示：由市引黃灌溉管理局牽頭，組織廣饒縣和廣北農場對三干渠下游進行工程恢復技術設計。設計由東營市水利勘測設計院承擔，1992年6月完成全部設計。
設計原則：既要保證三干下游用水，又要匯入二干5.0立方米每秒的流量，以緩解二干下游的供需矛盾，解決原三干渠供水范圍沒有包括的右岸 (其右岸原屬二干供水范圍，因偏遠、地勢高而難供水)供水問題。
該工程由東營市引黃灌溉管理局組織施工，于1992年3～6月施工，共完成土石方23.5萬立方米，建筑物37座，其中有李莊節制閘、泄水閘、尾水閘修復、丁莊渡槽，干渠排溝生產橋12座，支門21座，完成投資147.09萬元。三干下游的恢復治理，結束了廣饒縣丁莊鄉和廣北農場等單位40年來靠近干渠而又用不上黃河水的歷史。
(二)總干渠渠首段襯砌工程
由于受東張鐵路橋橋底高程限制，麻灣灌區在原設計中，引黃閘到東張鐵路橋段渠底比降是1/11000， 在沒有渠首沉沙的情況下，經一年運行，造成渠首淤積嚴重，因此對渠首需要進行改造。由東營市水利勘測設計院設計，將渠首渠底高程抬高75厘米， 將比降由1/10000調整為1/7000，將底寬由28米擴大到33米，將流量由60立方米每秒加大到80立方米每秒。 該工程由市引黃灌溉管理局于1992年9～12月組織施工，完成展區內2.3千米的砼板襯砌，投資150萬元，有效地減少了水量流失，節約了水資源，提高了引黃灌溉效率。
(三)總干大孫灌溉閘以下襯砌工程
1998年6～8月，由東營市灌溉管理處設計并組織施工，對大孫閘以下3.2千米進行砼板襯砌，投資250萬元，從此改變了該段滲漏嚴重的現象，進一步提升了干渠整體效能。
(四)四干渠改擴建工程
麻灣灌區四干渠是東營區和勝利油田用水的重要輸水渠道。由于黃河近年來經常斷流，造成四干下游農田和勝利油田廣南水庫嚴重缺水的困難局面。對四干進行改擴建，滿足東營區東部4個鄉鎮和廣南水庫用水需求，由四干、五干共同向廣南水庫輸水，實現“二龍抱珠”，是東營區和勝利油田多年迫切要求。根據東營市和勝利石油管理局《第七次聯席會議紀要》，由勝利石油管理局供水公司委托東營市水利局勘測設計院，對四干渠進行改擴建設計。
四干渠工程改擴建工程總體布置是：擴建四干進水閘，改建北隋節制閘、大許節制閘，新建王崗節制閘；擴大四干斷面，底寬由8～5米加大到18.5～11米；流量由15～5立方米每秒加大為50～30立方米每秒。干渠長度由30.30千米延長至32.28千米，終點到廣南水庫2號沉沙池。 在2號沉沙池前新建浮筒式揚水站，8臺機組，設計揚水能力30立方米每秒(此站由河南省水利勘測設計院設計)。干渠為土渠，比降1/6000；其中4處彎道長1089米護坡， 護坡結構自上而下為：60毫米厚、30毫米厚聚苯乙烯保溫板(陰和0.2毫米厚塑料薄膜。
整個干渠分為兩段布置：四干渠首至東辛路：長8.07千米，北壩基本不動，搬南壩向南拓寬；排水溝設南岸。東辛路至廣南水庫沉沙池泵站：長24.21千米，南壩基本不動，搬北壩向北拓寬；排水溝設干渠北岸。麻灣灌區四干改擴建工程由勝利石油管理局和東營區人民政府組成施工指揮部，市水利局負責質量監督和竣工驗收。1998年3月開工，10月完工，總投資4800萬元。
四干渠改擴建工程完成改建長度32.28千米，土方329萬立方米；改建四干進水閘(新增4孔) 1座，改建、新建節制閘3座(北隋、大許、王崗)，改建支門36座，新建支渠揚水站18座，新建改建生產橋及公路橋21座；新修東辛路至龐家進水閘柏油路一條，長8.0千米；新建、擴建4處管理站(龐家、北隋、大許、王崗)；四干下游沿渠道新建泵站專用電力線16千米，進一步提升了工程整體面貌，增強了節水綜合效益，促進了灌區社會效益的發揮。
三、麻灣灌區節水改造工程
20世紀90年代以來，黃河來水與需求矛盾日益突出，興建節水型輸水工程已成為彌補水資源不足的重要措施。一方面是水資源的嚴重匱乏，另一方面灌區灌溉水利用系數僅為0.45左右。灌區設計灌溉面積4.93萬公頃，現狀有效灌溉面積4.00萬公頃，實際灌溉面積只有3.33萬公頃，因此麻灣灌區建設節水型輸水工程已經非常必要。 麻灣灌區節水改造工程是全國大型灌區續建配套與節水改造項目之一， 搞好灌區節水改造對促進灌區經濟發展具有十分重要的意義。
四、麻灣灌區節水改造續建北延工程
2010年6-9月間，由東營市水利局組織承建的東營市麻灣灌區續建配套與節水改造工程：“總干渠北延工程”是以麻灣總干作為引水水源，以原打漁張總干作為輸水渠道，將麻灣總干、曹店干渠、勝利干渠貫通，可以有效利用麻灣引黃閘的引水優勢，實現引黃工程聯合調度，水量互補，提高引黃供水保證率；同時，還可以聯通廣蒲河，老廣蒲河、五六干合排、清戶溝、廣利河等城市水系工程為其建設提供可靠水源；另外，作為一條分干渠還可以向龍居、史口兩鎮供水，滿足區域農業灌溉用水需要。
麻灣總干渠北延工程控制灌溉面積19.10萬畝，設計流量20立方米/每秒，該工程嚴格按照《灌溉與排水工程設計規范》和《水利工程質量體系》要求施工。工程級別為3級，建筑物級別為4級。主要建設內容包括襯砌渠首進水閘（設計樁號：0+000）--南二路橋（5+110）段5.11km渠道以襯砌為主的配套與節水工程；坼除重建生產橋3座；新建生產橋1座；維修生產橋1座；坼除重建支渠進水閘1座；新建支渠進水閘4座；改造支渠提水泵站2座。工程共完成土方（挖方）3.55萬立方米；（填方）3.05萬立方米，砌石6701立方米；砼及鋼筋砼1141立方米。有效地改變了工程面貌，為保障東營市更加合理利用黃河水資源和促進黃河水城建設打下了良好基礎。
五、麻灣引黃閘新建閘前泵站工程
關鍵字：干支渠 防滲技術 滲透理論 方案
Abstract: With the development of national economy, and the increase of agricultural water, water utilization coefficient has drawn more and more attention. In this paper, according to the development of canal seepage control technology of main and branch canal of recent years, and combining with the practical engineering Taoqubo reservoir, the author analyses the canal seepage control technology, anti-seepage effect and economic benefit, and puts forward the current difficulties of canal seepage control technology, and the available solution.
Keyword: main and branch canal; seepage control technology; seepage theory; solution
中圖分類號 : TL353+.2文獻標識碼： A 文章編號：
1 前言
隨著我國工業農業的迅速發展，以及人民生活水平的不斷提高，各行業用水量也隨之增加，尤其是農業灌溉用水更是占全國用水量70%以上，其中灌溉用水約占農業用水的92%。然而由于某些地區灌溉技術的限制使得本來有限的水資源不能得到充分的利用，據統計，我國目前灌溉水的利用系數不足0.5，全國已建防滲渠道還只占渠道總長的18%。
渠道防滲是我國目前農田灌溉節水措施中最為經濟而且易于實施的節水措施之一，是我國目前最優先使用的也是使用范圍最為廣泛的節水技術措施。渠道防滲的作用不僅可以顯著減少水的滲漏，提高渠系水利用系數，而且可以提高輸水能力，水在防滲渠道中的流速一般較土渠高30%左右，引水能力比土渠增加50%左右，同時渠道防滲還有調控地下水水位、防止土壤鹽堿化、沼澤化，改良生態環境和降低渠道管理養護費用以及減小渠道斷面尺寸等作用。
正是由于渠道防滲有著如此經濟且顯著的使用效果才使得進一步發展和優化渠道防滲技術具有了重要的意義。
2 滲透理論
水由渠道深入渠床究其原因是水的滲流引起。滲流指的是水或其他流體透過巖土體孔隙流動的現象，水在巖土體中的滲流，一方面會引起水頭損失，另一方面將引起土體變形。
法國工程師達西在垂直圓管中裝砂進行滲透試驗，得出層流條件下，土中水滲透速度與能量（水頭）損失之間關系的滲流規律：達西定律即單位時間內的滲出水量q（cm3/s）與水力梯度i和滲透斷面面積A成正比，且與圖的透水性質有關：
(1)
其中：k是反映土的透水性大小的一個很有用的系數，稱為土的滲透系數，相當于水力梯度i=1時的滲透速度，其量綱與滲透速度相同（cm/s）。
滲流的計算就是為了減少因水的滲流而引起的水利用系數下降，導致工程經濟效益下降。對于水的滲流可以根據水流的形態分一維、二維、三維計算。灌溉渠道可按一維水流態進行計算即一維滲流計算方法。
3 防滲設計
3.1 防滲材料
渠道防滲常用的防滲材料有土料、石料、水泥土、混凝土、膜料、瀝青混凝土等。各種防滲措施用料及特點如下表所示：
表1防滲措施用料及特點
3.2 襯砌結構型式
目前我國渠道襯砌的斷面形式大多采用梯形、矩形、U形及復合形。矩形和梯形渠道優點是施工簡單，但水流速度慢，抗凍性能不好。U形斷面的渠道較矩形與梯形防滲效果更好而且具有水流條件佳、體積小、結構穩定性好、抗凍脹變形能力強、造價低、使用壽命較長等優點。
4 工程實例
4.1工程概況
桃曲坡水庫是一座以農業灌溉為主，兼有城市供水的中型水利工程。水庫位于石川河支流沮水河的下游，地處銅川市耀州區城北15km處的沮河峽谷地帶，是一座以農業灌溉為主，兼有城市供水的中型水利工程，總庫容5720萬m3，有效庫容3949萬m3。桃曲坡水庫灌區位于關中北部的渭北旱塬區，轄銅川市耀州區、銅川市新區、渭南市富平縣和咸陽市三原縣等兩區兩縣21個鄉鎮，198個行政村，916個村民小組，總人口46.7萬人，其中農業人口37.9萬人。灌區灌溉是以桃曲坡水庫供水為主，兼有引清、引洪，跨流域調水，蓄、引、提結合多渠首多水源的灌溉系統。灌區設施灌溉面積31.83萬畝，有效灌溉面積25.5萬畝，灌溉保證率為50%。灌區主要設施包括桃曲坡水庫、紅星水庫、尚書水庫和馬欄、岔口兩座自流引水樞紐，共有干渠5條，總長93km；支渠35條，總長139.2km，干支渠建筑物892座。
4.2防滲方案
先選取其中東干渠某段為試驗渠，渠身原土料為壤土。經反復比較, 選用土工膜加混凝土薄板襯砌作為試驗渠段的處理方案。土工膜采用的是Rm高充填PVC合金膜，密度為1.3g/cm3, 厚度為0.25mm, 抗拉強度為14～16MPa，延伸率≥250%。
試驗段渠道設計流量q=15.0m3/s,渠道開挖后如圖1所示，由于渠道斷面寬淺防滲膜采用埋鋪式全鋪，具體鋪設方案如圖2
圖1渠道開挖斷面圖
圖2渠道鋪設方案圖
渠底土工膜鋪設完畢后, 渠底及弧形部分直接澆筑混凝土。以上邊坡過渡層采用20～30mm厚砂漿，保護層采用預制150#混凝土，厚80mm，防滲層詳細構造見圖3。
圖3
防滲層構造圖
4.3施工工藝
施工工藝的優劣直接關系到渠道防滲的效果和經濟效益。對于土工布和現澆混凝土防滲施工工藝中最重要的部分是保證土工膜的完整性，以及水渠邊坡保護層的穩定。
4.3.1 鋪膜
鋪膜前要對渠床上的尖角沙石，樹根雜草進行清理，并根據渠道設計寬度每邊預留至少5cm以便鋪膜，然后將原土夯實。膜料接縫采用特種PVC粘接劑，連接前需將膜料擦拭干凈，粘結寬度5~10cm。若膜料出現損壞破洞，應及時進行修補，防止滲漏。施工時土工膜不宜拉的太緊，施工人員要注意不要將膜料踩破，冬季溫度太低不宜施工。
4.3.2過渡層
因過渡層直接鋪在土工膜上，過渡層砂漿不宜太厚，太厚易致使砂漿下滑。
4.3.3砌筑保護層
渠底過渡層鋪設完成之后，再現澆200#混凝土，厚度12cm。渠底及弧形部分采用用現澆混凝土，以上采用40厘米x50厘米、50厘米x80厘米兩種預制板鋪設。原因是，混凝土施工簡單，利用攔頭模板可進行部分澆筑，能夠保證渠道底部及過水部分的整體性。以上部分由于邊坡坡較陡，施工時現澆混凝土容易沿土工膜下滑，土工膜上又不便于支模，施工難度較大且效果不如預制混凝土板好，而且上部預制板損壞也便于及時更換。
4.4防滲效果
從2000年開始利用世行項目進行骨干工程改造，水利用系數從0.65提高到0.88。本灌區年平均飲水3500萬m3灌區自開灌以來，為當地農業增產、農民增收和農村穩定工作做出了重要的貢獻。糧食畝產由開灌初期的150kg提高到現在的630kg，區域內農作物種植結構由以前的單一糧食型向多經高效格局發展，復種指數從開灌前的1.25提高到近年的1.57，累計增產糧食6.4億kg，農業產值4.86億元，農民收入持續增加，隨著灌區糧食的增產，富平、耀縣已被省上列為商品糧基地。
5我國渠道防滲發展趨勢
進二十年來，我國渠道防滲技術得到很高的重視，發展也相當快，從最初簡單的土料防滲到最新高分子防滲材料的使用，我國在渠道防滲工程方面走出了一條符合我國國情、逐步走向高效的經濟技術發展路線。由于受到我國目前經濟實力的限制，科研經費投入有限，一些深層次的問題還沒有得到很好的解決，特別是成套的防滲技術方案和防滲施工的機械化、自動化還沒有實現，目前主要還是簡單的靠人力，使用簡單的防滲技術進行防滲處理，致使一些防滲工程耐久性差、易損壞、返修多。要進一步提高防滲水平，節約成本、提高水利用率，這些都是需要解決的問題。
5.1渠道防滲發展難點：
(1) 在我國北方地區冬季寒冷，渠道防滲工程存在相當嚴重的凍脹問題。我國目前采取的渠道防滲防凍脹措施大致可歸納為兩種：一是進行土的置換或是強夯處理；二是在襯砌的結構上選擇合理的襯砌結構和斷面形式。為減少基土凍脹作用對渠道防滲工程的破壞, 標準凍深大于10cm的季節凍土地區襯砌渠道, 必須進行防凍脹設計：做好渠道沿線土質、地下水位、凍深的調查，因地制宜，不同的凍脹情況做好不同的處理方法，并選擇有代表性的區段進行試驗觀測和計算。
(2) 特種土基渠道防滲技術。特種土基渠道,指渠床土是濕陷性黃土、鹽漬土、軟弱土、膨脹土、凍脹土的渠道。在這類渠道上修建防滲工程, 應先采取措施, 對渠床土進行處理, 然后再根據當地條件, 選用常用的防滲方法, 并注意設置排水設施。
(3) 施工機械化及施工工藝的改進。與發達國家機械化施工為主相比，我國目前仍然以人工施工為主，但也在逐步朝機械化方向發展。機械化施工能更加快速、高質量的完成渠道防滲施工，耐久性好、返修率低、水利用率高。
5.2發展和推廣防滲工程新技術的對策
(1) 渠道防滲工程, 雖然形式簡單, 但各項技術復雜, 應加強設計與施技術培訓, 建立完善的工程設計審查和評議以及工程施工的監理和監測制度。
(2) 增加科研投入力度, 增加跨行業合作, 在工程材料、設計方法、施工技術和施工機械、等方面增加創新進行深化研究。
(3) 倡導就地材料的利用, 以降低工程造價，減少周圍生態環境的擾動，保護和改善生態環境。
(4) 結合節水重點縣建設, 選擇幾個具有代表性的的地區, 建立綜合性高技術示范工程, 以促進渠道防滲工程技術的發展。
6結語
近幾十年以來，我國在干支渠渠道防滲技術以及其在工程應用上取得一定進展，無論是襯砌結構方面還是在防滲材料的開發方面，以及施工新技術方面都取得了長足的進展。伴隨著我國灌區節水任務的開展，干支渠渠道防滲工程技術必將被大規模地應用。因此，在我國渠道防滲節水在農業方面起著相當重要的作用。然而在渠道防滲的應用過程中必將會發現跟多新的需要去研究的問題，渠道防滲工程技術技術復雜性使其必須加強跨領域合作，加大科研投入以提高渠道防滲抗凍和耐久性為重點以提高施工速度和降低工程造價為目的加大渠道防滲工程技術的研究力度。
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關鍵詞：水利水電工程；地質災害；防治技術；方案措施
中圖分類號：TV文獻標識碼： A
一.前言
伴隨著我國經濟的迅速發展，水利水電工程行業作為一個新興的行業崛起，并逐步滲入到國家經濟發展和人們生活生產的各個角落中來，不僅成為了我國經濟發展中一個新的經濟增長點，而且對提高我國居民的生活水平，改善生活條件，有著極其重要的影響。在水利水電工程建設過程中，加強對各種水利水電工程所引發的地質災害防治具有著十分重要的意義，作為整個水利水電工程建設管理中的重要組成部分，不僅密切和人們的生命財產安全連接在一起，也關系到整個水利水電工程行業的健康發展，因此，如何加強對水利水電工程各種地質災害的防治，將會是水利水電工程行業的相關單位和相關工作人員必須要面對和思考的問題。
二.加強水利水電工程地質災害防治的意義
1.加強水利水電工程地質災害的防治，是促進企業安全生產的必然舉措。近些年來，在水利水電工程項目施工過程中，由于各種因素引發的崩塌、滑坡、泥石流等地質災害給社會帶來了極大的經濟損失和資源的浪費，更對人們的生命財產安全造成了極大的威脅，安全管理缺陷是事故發生的深層次的本質原因。因此，要從根本上防止事故，則必須加強對各種地質災害的防治，探究各種地質災害防治的技術措施。如此，可以更好的促進安全生產。
2.加強地質災害的防治，有助于保護施工人員的切身利益，從而體現出以人為本的思想。在水利水電工程施工過程中，人員的切身利益將會直接關系到整個水利水電工程項目的經濟效益和社會效益。在進行施工過程中，加強對地質災害的防治，保護施工安全，實現整個工程項目的經濟效益和社會效益。
三.水利水電工程地質災害發生是原因分析
在水利水電工程建設中，由于各種基礎工程的建設，周邊的地質環境、水文地質條件等都在發生著改變，因而，會很大程度的引發一些諸如山體崩塌、滑坡、泥石流等地質災害。
地質災害的發生一方面是自然原因導致的， 比如：特大洪水、地震等；另一方面是人為因素， 比如：大規模開挖、維護不到位、預防措施不完善等，其中人為的因素占主要部分。很多人為造成的地質災害不僅在很大程度上影響了水利水電工程的質量、縮短了工程的使用年限，更重要的是給人們的生命財產安全帶來極大的安全隱患，其實大部分地質災害通過有效地預防措施，是可以避免或者減小地質災害造成的影響。
1．水利水電工程建設區域自然地質環境較差
我國的地質災害情況比較嚴重，其中一部分的地質災害是由于違背自然規律的工程活動造成和誘發的，隨著社會的發展，我國的基礎設施建設逐年增加，很多水利水電工程建設區，降雨量少，蒸發量大，山高坡陡，土地瘠薄，植被稀疏，水土流失嚴重，滑坡、泥石流等山體災害時有發生，自然生態環境本來就嚴峻。不少開發建設單位水土保持意識差、法制觀念淡薄，發展理念陳舊，急功近利，
重視經濟利益，忽視生態環境保護，掠奪式地開發利用水土資源和環境的現象仍然較為普遍。山勢險峻，坡度較大，而且很多地方巖體破碎程度嚴重，生態環境也必將脆弱，在進行大規模的水利水電工程施工過程中，很大程度的讓一些破碎的巖體變得更為松動，同時，區域的植被也一定程度的遭到破會，當遇到一些暴雨等氣象因素時候，很可能引發諸如滑坡，泥石流等地質災害。另外就是在建設水利工程的時候，工程大量開挖坡腳、隨意堆放廢棄的土渣等，對水流的排放和疏通都造成了影響，從而引發一些地質災害的發生。
2．人類活動可加劇地質災害的危險性
工程建設可能誘發、加劇地質災害的危險性，主要是指由于工程建設形成高邊坡和開挖坡腳、在坡體中開挖水渠、在坡體上部加載、修建水池又不做有效防滲而誘發滑坡，還有在溝谷中堆砌工程廢棄物誘發的危險性等。這里強調的主要是工程建設加劇誘發滑坡、泥石流等而對其他工程設施、人民生命財產造成的危害。尤其是在巖質邊坡開挖的時候，一定要對松動的巖石或巖體破碎的邊坡進行嚴格的處理，避免經過長期的日曬雨淋，一定程度上使得邊坡的抗滑力減小，從而容易引發滑坡、崩塌等地質災害，在施工的時候一定要按照規范處理開挖、填埋，盡量減小人為地質災害發生的可能性。
四.加強水利工程地質災害防治的技術措施探討
1．加強技術人員的職業素質培訓、明確責任
加強對水利工程維護技術人員的技術培訓，地方的水利技術部門應加大對鄉鎮技術人員、水利工程業主及水利工程建設承包者的技術培訓，同時也要加大對他們的責任意識培養。在建設水利工程之前，要找有相關設計經驗和資質的單位進行實地勘測、設計，工程建設中要嚴格按照有關技術要求進行施工、保養，經有關部門驗收合格之后再投入使用。在水利工程管理上，應明確城市防洪、重點湖泊、小型水庫及在建水利工程的防汛責任，并將責任人名單予以公布，以接受社會監督。
2．加強對水利工程地質災害監測
對水利工程的地質災害監測可以在很大程度上避免地質災害的發生。首先要堅持24小時值班制度，保持通信的順暢，部門之間加強協作，實行群測群控。水庫值班和管理人員等直接管理者應該對大壩、溢洪道、輸水道等主要建筑物進行檢查和巡視，加強對地質災害的監測。基層監測部門應該與國土、交通、建設、氣象等部門加強聯系，按照各部門的分工職責，切實做好水利工程設施的地質災害監測、預防和治理工作。
同時，上級管理人員也應該對水利工程的監管引起足夠重視，尤其是汛期來臨的時候，更應該加大對庫塘的監控力度，科學調度，依法防汛，確保安全度汛。這期間要隨時掌握降雨引起的蓄水變化情況，嚴格防洪調度，分月控制蓄水，將地質災害控制在萌芽階段，如果發現安全隱患要及時進行排除。
3．制定相關的災害防治預案
進行災害預防首先應該制定相關的城市防洪緊急預案、在建水利工程安全度汛預案、水庫防汛搶險應急預案、山洪災害防御預案等。在對有可能出現的洪澇災害的水利工程周邊進行檢查之后，應迅速制定相應的度汛搶險方案，尤其是在容易發生山體滑坡、山洪、泥石流等地質災害的地方及重點部位要設置明顯的警示牌。
4．做好物資、通訊、搶險應急隊等各項工作
為了保證在地質災害發生的時候，可以進行及時的救援，首先要做好物資、搶險、通訊等各項工作。一旦災情發生，能夠立即調動使用，應急搶險隊要隨時處于戰備狀態， 力保災害能夠得到最有效、最及時的控制。另外就是要加強對通訊施設的維護。在汛期，各縣區中繼站和各水庫無線通訊設施必須正常運行，電信部門應該確保水庫通訊線路通暢，使各站之間能夠及時保持聯系。
5. 加強施工安全管理
在水利工程施工中，施工單位獲得中標之后，要堅持多級安全控制，多層次的安全負責原則，加強對施工企的安全管理。首先，要建立健全施工過程的安全管理體制。設置項目經理職位，堅持項目經理的第一責任，堅持施工質量檢測部門進行質量安全自檢，同時，要建立起施工的相關工程試驗基地，建立健全各種資料的管理體制，設置專門的施工資料整理人員，并做好各個環節的工作分工，明確職責，加強對施工各個環節的工序質量檢測記錄，做好各種資料的送檢工作，并嚴格各種文件的存檔管理，為各種安全管理措施的出臺提供決策依據。
五.結束語
水利工程關系到整個國民經濟的發展和人民生活水平的提高。在施工過程中，水利工程所面臨的各種地質災害都有著不同的原因，要結合工程施工狀況，結合地質地貌實際情況，從實際出發，采用先進的科學技術，加強對各種地質災害的防治，從而促進整個水利工程行業的健康快速發展，為國民經濟的發展和人民生活水平的提高提供巨大的動力。
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論文摘要：湖北省一方面屬于水資源較為豐富的地區，另一方面，在水資源利用中又存在許多巫待解決的問題，如水資源污染問題日趨嚴重，過境客水資源豐富但難以利用，工、農業用水浪費嚴重等等。在分析湖北省水資源供水童、用水童現狀的基礎上，提出了湖北省水資源持續利用的對策。
當前，水資源問題已成為全社會關注的焦點，水資源危機已構成一個巫待解決的問題。我國人均水資源擁有量僅為2 300m3，約為世界人均水量的1/4，居世界110位，被聯合國列為13個貧水國之一。從湖北省的情況來看，20世紀50年代擁有1 050個湖泊，享有“千湖之省”的美譽，而如今只剩下83個湖泊。隨著湖北省經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，對水的需求量也必然增加，而一些地區的水環境質量惡化趨勢仍未得到有效控制。因此，了解湖北省水資源，保護好水資源，有效利用水資源，是實現湖北省經濟、社會持續發展的一個重要問題。
1 湖北省水資源的概況與特征
湖北地處亞熱帶，位于典型的季風區內。大部分為亞熱帶季風性濕潤氣候，光能充足，熱量豐富，無霜期長，降水充沛，雨熱同季。
1.1降水
通過比較全省各市2003年年降水量及其與常年降水量(見表1)，不難發現，2002.2003年全省降水屬偏豐年份，各地平均年降水量在800-1 600~之間。降水地域分布呈由南向北遞減趨勢，鄂西南最多達1400-1600mm。
1.2地表水資源
湖北省境內共有skm以上的河流1 195條，總長達3 500多km，尤以長江、漢江為最，流經湖北的長度均在1 oookm左右，河流總集水面積約131 567km2，約占自然水面積70.7%。同時，省內湖泊眾多，面積達3 001余km2，可謂“星羅棋布”。
1.3地下水資源
地下水資源量指降水、地表水人滲補給地下含水層的動態水量。2003年全省地下水資源總量312.8億m3，其中平原地區地下水資源量75.1億m3，山丘區地下水資源量242.9億m3。全省各地區多年平均地下水資源量顯示，江漢平原和河谷盆地地下水資源最為豐富，被稱為地下的天然水庫。
1.4過境客水資源
2002年全省人境水量7 145億m3，其中長江干流人境水量3 836億m3，江漢水系168.2億m3，洞庭湖水系3 122億m3;出境水量為8 028億m’o 2003年全省人境水量6 704億m3，其中長江干流為3 969億m3，漢江水系為454.4億m3，洞庭湖水系為2 259億m3;全省出境水量7 717億m3。多年數據顯示，湖北省客水資源豐富，自產水資源十分有限。如果考慮到大量的客水資源，則湖北省在總體上屬于水資源比較豐富的省份。
2 湖北省水資源利用現狀分析
湖北省是水資源大省，多江相聚，湖泊眾多。然而，隨著經濟發展與城市化進程的加快，水污染日益嚴重，水危機警鐘早已敲響。概括起來，湖北省水資源利用中存在的主要問題表現在以下幾個方面:
2.1水少問題
根據湖北省水資源供需平衡分析，全省水資源1 028億m3，占全省的3.5%，人水資源量1732m’，列全國第17位，低于全國平均值，接近國際公認的人均1 700m的嚴重缺水警戒線，尤其城市缺水突出。據調查，全省目前縣級以上缺水城市有46個。
2.2水多問題
這與上面似乎矛盾，其實不然。水多問題主要是就水利用和客水問題。全省每年要承納長江、漢水上游以及洞庭湖、湘、資、沉、澄流域大面積的客水，年平均過境客水量6 638億m3，為湖北省水資源的6.13倍。但是這些客水不僅難以利用，而且由于全省江河堤防現有防洪能力還很低，加上全省湖泊的減少、萎縮，降低了調洪能力。因此，洪水威脅始終是湖北省的心腹之患。
2.3水污染問厄
有調查顯示，湖北省湖泊和城市內湖富營養化加劇;長江湖北段沿岸排污沒有得到有效控制，形成多條污染帶;漢江大部分支流受到污染，唐白河、蠻河、小清河等主要支流水質超過五類標準，連農田灌溉水質標準都達不到。水污染事故頻發，特別是流域性的水污染事故時有發生，污染范圍廣、危害大，直接影響人民群眾的飲水安全。
2002年長江干流3類水質水體占100%;漢江干流2類水質占30% . 3類水質占70%。中小河流1類水質水體占7%,2類水質水體占43%,3類水質水體占26% ,受污染的4類水質水體占10%,5類及超5類水質水體占13%。
2.4水資源的地區分布不均
湖北省水資源在地區分布上，南多北少，山區多，平原河谷少，且相差懸殊。南部年徑流深最大為1 200-1 400mm，北部不足200mm，相差6-7倍。鄂西南、鄂東南山區年徑流深變化在900-1 400mm，為徑流高值區;鄂北、鄂西北年徑流深變化在150-250mm，為徑流低值區;水資源的地區分布與區域人口、耕地、產值等社會經濟要素的分布極不符。如武漢、襄樊、荊州、孝感、黃岡5市總人口占全省人口的55%，耕地占51%，工業產值占58%，但其水資源總量僅占全省總量的32%。恩施州人口、耕地、工業產值分別占全省的6.6% ,8.6%和1.1%，襄樊市人口、耕地、工業產值分別占全省的9.5% ,12.3%和12.2%，但它們的水資源量相差3.8倍，人均畝均水資源量相差5.5倍。
2.5其他問題
主要是指:由于全省水土流失面積擴大而導致的水渾問題;由于全省水資源利用系數不高而導致的節約用水問題。從全省的耗水結構看，農業灌溉耗水量占大頭。由于湖北省在農田灌溉方面，大水漫灌仍十分普遍，引水渠利用率僅為50%，既有一半的水白白地滲漏蒸發掉了，因此，農業節水大有潛力可挖。此外，湖北省工業用水重復利用率也很低，武漢市為50%左右，其他城市僅為20%-40% 。
3 水資源可持續利用的戰略對策
水資源統一管理是一項龐大的系統工程，既要采取工程措施，又要落實非工程措施，這就必須采取思想的、組織的、行政的、經濟的、法律的綜合對策和措施。
3.1利用輿論，形成保水、節水共識
一是要讓廣大民眾充分認識到水資源統一管理的重要性，要清醒看到水資源不足和水污染問題的嚴重性。湖北省水資源總量不豐、水污染問題比較嚴重，統一管理的發展態勢不容樂觀。因此，必須樹立憂患意識，大局思想，發展觀念，認真對待水資源統一管理中的問題;二是要堅持在全民中提倡節約用水和保護水的良好風氣。水環境保護不僅是我省各級人民政府及其有關部門的一項重要任務，同時也是企業、事業單位、社會團體和每個公民應盡的義務，是一項全民的事業。如果沒有公眾的支持和積極參與，就缺少了實現水環境保護的必要條件，也就失去了維護良好的水環境的原動力。
3.2抓緊制定湖北省水環境保護法規、規章和標準，據此保護水環境
水環境保護法規和規章是進行水環境保護的法律依據，是依法治水、依法管水的基礎。水環境保護標準是對水環境質量和水污染物排放所作的硬性規定，是水環境管理和執法的技術依據。通過制定和實施水環境標準，促使排污者達標排放，從而達到保護和改善水環境的目的。
3.3采取各種措施，防止水污染，維護和改善水環境質且
大力開發湖北省豐富的水力資源和其他潔凈能源，推廣潔凈的燃煤技術，提高城市機動車尾氣排放標準，降低酸雨對水環境的危害;對污染大的企業進行曝光，限期整改、停產整改或關停并轉等，尤其要加強對鄉鎮企業的監測、控制和管理;大力建設城市污水收集系統和污水處理設施;制定相關政策，鼓勵農民少用化肥和農藥，探索替代化肥和農藥的新途徑，控制化肥、農藥污染;加強對水資源保護區的規劃、管理和水質監控，逐步推行水源保護區污染防治管理目標責任制，對重污染的河段、湖泊進行重點管理，恢復其天然生態功能。
3.4節約用水，減緩水資源的供希矛盾
目前，湖北省有占總數量達45%的大中型引提水的工程失修、設備老化等原因使工程能力下降，不能正常發揮效益;部分水庫尚未達到設計標準;灌區渠系建筑物損壞，渠道水量滲漏很大，引水渠利用率僅為50%;城市供水網漏損現象普遍存在。節水、惜水意識淡薄。農業仍采用大水漫灌;工業水重復利用率低;城市生活用水由于價格不合理，浪費依然嚴重。
針對這些弊端，在農業方面，可以通過征收水資源費、水費，實施用水定額分配，大力推廣節水型農業技術灌溉，提高渠系利用率，大幅度節約用水，特別要在鄂北崗地缺水地區大力推廣高效節水農業;工業方面，在各行各業推廣用水標準定額，提高水費，鼓勵節約用水和清潔生產，提高水資源重復利用率和降低單位產品的用水量;城市生活用水方面，在用水中逐步加收污水治理費，同時大力宣傳，提高公眾的水資源意識。節水事業大有可為。
3.5抓住三峽工程和南水北調中線工程機遇，推動湖北水利建設
三峽工程和南水北調中線工程建成后，將大大提高湖北沿江地區的防洪安全。湖北省應抓住這個機遇，大力整治長江、漢江河道，完善江漢平原和鄂北崗地的排灌設施，從而從根本上根治全省的旱澇災害。同時，利用三峽工程提供的電能，降低煤能源給水環境帶來的污染。
關鍵詞:水庫 導流洞 封堵 設計
中圖分類號:TB21 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0061-01
1 工程概況
某水庫工程任務以防洪、灌溉為主,結合供水、發電。壩址位于陶寺村上游約50m處,距金華城區35km,距湯溪鎮8km,廠址位于壩址下游約500m處。九峰水庫由攔河壩、溢洪道、發電引水建筑物、發電廠、升壓站等組成。攔河壩型式為混凝土面板堆石壩,最大壩高66.5m,壩頂長380m。溢洪道由進水渠、閘室段、泄槽段組成,布置于右岸,溢流堰頂高程139m,設3孔6m泄洪閘。發電引水建筑物由進水口、引水隧洞、調壓井、岔支管等組成,布置在右岸,進水口距右壩頭約120m。進水口為豎井式,底高程為100.5m,引水隧洞為圓形有壓隧洞,開挖洞徑3.7m,混凝土襯后洞徑為3.0m。發電廠裝機容量為2×3200kW。導流隧洞為6m×7m城門洞型,導流洞進口距壩軸線120m,底高程91m,出口距壩軸線約180m,底高程86.5m,直線穿越右岸山體,洞身長338m,進口段明渠長34m,出口段明渠長76m。
2 導流洞地質條件
洞身圍巖為侏羅系上統西山頭組第四段(J3x4)流紋質晶屑熔結凝灰巖,淺灰紫～黃綠色,風化后呈灰黃～灰白色,塊狀構造,新鮮巖石致密、堅硬。山坡覆蓋第四系坡積(el—dlQ4)粉質粘土夾碎塊石層,厚1m～4m,主要分布于出口的山坡。出口地段河谷分布第四系全新統沖洪積(al-plQ4)砂礫卵石層,厚2.0m～7.0m,礫石呈次滾圓狀,粒徑以2cm～15cm為主,表部見薄層中細砂,主要分布于進出口高程以下的漫灘。隧洞沿線無區域性斷裂通過,主要節理發育有3組:N25°W,SW＜80°;N55°E,NW＜15°和N45°E,SE＜24°。節理以閉合為主,表部局部張開,延伸長。
3 下閘封堵設計流量
水庫P=20％、10％時的月平均流量如下(見表1)。
封堵設計流量按8月份P=20％時的月平均流量5.4m3/s考慮。九峰水庫導流洞從2003年底開工,于2004年5月份完工驗收通過,按設計要求導流洞上、下游均已清理疏通,具備過流條件。水庫樞紐土建工程于2003年10月份招標,后由于移民政策處理難度較大,一直到2004年底大壩才進行基坑開挖。施工期間由于壩區移民工作難度大,攔河壩在2005年至2006年6月期間施工進度受到影響。2006年6月復工,并在2006年10月中旬河床截流,在2007年、2008年、2009年施工期間通過導流洞實現了安全度汛,在2010年8月下旬下閘封堵。
4 封堵設計
根據施工總進度計劃,本工程下閘蓄水選擇在2010年8月底進行,下閘封堵設計流量為5.4m3/s(8月份P=20％時的月平均流量)。封堵分為臨時封堵和永久封堵。其中臨時封堵段采用“導流洞埋設鋼管拍門”(以下簡稱拍門)方式封堵。臨時封堵段位于導流隧洞的進口段(樁號導0-013～0-007m),其長度為6m。臨時封堵段導流采用在導流洞中心埋設鋼管(圓管,直徑為2·0m)導流,對導流洞進口段(樁號導0-013～0-007m)進行突擊封堵,在完成進口段臨時封堵混凝土后,再采用“拍門”對臨時導流鋼管進行截流及混凝土回填,然后在導流洞進口段頂拱上部120°范圍內進行回填灌漿。
根據所在市地區水文分析,8月份月平均流量約5.4m3/s,在非汛期4月份初,根據天氣情況統計分析,一般情況下導流洞過流水深約30cm～50cm,過流面積約1.8m2～3.0m2。在臨時導流期間,控制涌高水位不超過鋼管管頂(經水力計算分析,其過流能力約為7.5m3/s),鋼管過流面積不小于現有過水斷面積;擬采用的鋼管直徑為2.0m(斷面積為3.14m2),長度為8.5m。導流鋼管由專業生產廠家生產安裝,運至施工現場,節間通過手工電弧焊焊接。臨時封堵段設計按121m水位考慮(按8月份P=20％時的月平均流量5.4m3/s,考慮30d的蓄水量),設計水頭為30m。在臨時封堵段施工期間,加強關注天氣預報,選連續晴天突擊施工。
永久封堵段布置在導流隧洞樁號導0+073.5～0+083.5m段。永久封堵段設計按校核洪水位147.78m水位考慮,設計水頭為56.8m。在完成進口段混凝土封堵后,再對永久封堵段(樁號導0+073.5～0+083.5m)進行封堵施工。永久封堵段(樁號導0+073.5～0+083.5m)全斷面回填C20混凝土,在頂拱上部120°范圍內進行回填灌漿(如圖1)。
(1)封堵體設計。
導流洞封堵分為臨時封堵和永久封堵。臨時封堵段位于導流隧洞的進口段(樁號導0-013～0-007m);永久封堵段布置在導流隧洞樁號導0+073.5～0+083.5m段。經計算,臨時封堵段Lmin=1.45m,臨時封堵段長度采用6m,布置在導流隧洞進口段(樁號導0-013～0-007m)。經計算,永久封堵段Lmin=2.9m,永久封堵段長度采用10m,布置在導流隧洞樁號導0+073.5～0+083.5m段。臨時封堵段和永久封堵段均在頂拱上部120°范圍內進行回填灌漿,回填灌漿采用預埋回填灌漿管。回填灌漿待混凝土強度達70％后進行,灌漿壓力0.3MPa,灌漿采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。
(2)放水管設計。
由于導流洞封堵蓄水后,在封堵初期將使下游河道產生斷流,嚴重影響下游河道兩岸的生活用水及下游河道的生態用水。經綜合分析,采取在導流洞封堵體內埋設1根放水鋼管(圓管,直徑50cm)來進行放水,不使河道斷流;并分別在導流洞樁號導0-006m、導0+084.5m安裝蝶閥來進行控制。
參考文獻
而作為專著于包膜控釋肥料的研發、生產、銷售的金正大公司，其研制的包膜控釋肥料作為優質農用肥料，具有利用率高、節約能源、減少污染、均衡營養等特點，不僅占領了行業發展的制高點，而且引領了中國農業與化肥的一場科技革命。
之所以金正大公司由10年前一家不起眼的小企業，發展成為中國包膜控釋肥料產業的領跑者，離不開與山東農業大學的緊密合作，更離不開留美歸國博士、國家科技進步二等獎和中國專利優秀獎獲得者、山東農業大學博士生導師張民教授等專家團隊提供的關鍵技術支撐。
而張民，也因此成為中國包膜控釋肥研制及產業化第一人。
從科技隊長到留美博士
1958年7月，張民出生在嘉祥縣瞳里鎮東高莊村的一個農民家庭。1975年高中畢業后，張民在村科技隊擔任隊長。他帶領十幾個隊員，住在離村不遠的科技隊，在200多畝試驗田里搞玉米雜交育種，同時還參加修水渠和引水灌溉等技術推廣工作，帶動全村的農業生產。
“當時，農村貧窮，僅有的少量作物秸稈用來燒火做飯，沒法做到秸稈還田。土地瘠薄，麥穗長的像蠅頭，小麥、玉米產量很低，畝產不到100公斤，提高糧食產量主要依靠優良品種和施用肥料。”張民回憶起當年情形，顯得有些激動。
“有一次，我們步行10多公里，到縣城參觀氨水廠，了解氨水的化學原理和使用方法，回來指導農民使用。后來村里建起了氨水池，用大汽油桶運來，放在氨水池里密封保存。在作物生長的關鍵季節，用氨水耬施到小麥和玉米田里，隨后壓實，增產效果很好。但是，氨水容易揮發，浪費很大!”
“為了糧食增產，科技隊到10公里外的青石山打石頭，運回石頭修水渠，修排灌站，用12馬力195型柴油機，從京杭大運河新挖的引河里抽水灌溉或排澇，以保證莊稼旱澇保收。擔任科技隊長的經歷，讓我認識到農民的艱辛，認識到農業科技的重要，作物離開肥水不能增產。”張民說。
1977年，張民考入山東農學院；1986年，張民到南京攻讀碩士學位；1992年，他在中國科學院南京土壤研究所讀博士，并借助山東農業大學與美國肯塔基大學的合作關系，作為合作培養赴美留學。
3年之后，張民回國，并用在美國作的英文研究論文，完成中國科學院的博士論文答辯。繼之，張民二度赴美，繼續做他的研究。
在美國，他主要從事土壤肥料、土壤化學、土壤環境與植物營養方面的研究，接觸到了美國和日本生產的包膜控釋肥料，對包膜控釋肥料做了大量調查研究，并在柑橘和柚子上做肥效試驗。佛羅里達屬于亞熱帶濕潤地區，雨量充沛。柑橘和柚子的根系主要生長在土壤表層，將包膜尿素撒施在地面，營養隨雨水逐漸緩慢釋放到達根系，省工省肥，效果非常好。
當時，張民就打算回國后研制自己國家的包膜控釋肥。
那時候，國外包膜控釋肥料產品的價格比普通肥料高出5至8倍，僅在花卉、苗木、草坪等觀賞植物上使用。在中國的土壤肥料學教科書上還鮮有相關內容，產品更是聞所未聞。
從技術引進到技術創新
1996年6月，張民完成研究回國。當時，學校正在組織申報“農業部引進國際先進農業科學技術(948)項目”，張民連夜寫申報材料，并以自己在國外參與科研的情況和發表的論文，說服了評審專家和農業部分管項目的領導。
第二年，他聯合校內外科研人員申報的“自控緩釋肥制作技術”研究課題在農業部立項。
從此，他開始了包膜控釋肥料從技術引進、技術創新到產業化的艱難歷程。
在國外，張民雖然做過包膜控釋肥料的肥效試驗，但對它的包膜材料和生產技術、工藝流程、生產設備知之甚少。開始，張民在實驗室里分析國外的膜殼材料成分，尋找國內相似的包膜材料，制作了小型流化床包膜塔，并研制出了小試控釋肥料樣品。
1998年夏天，課題組花5萬美元，從美國引進了實驗室用的流化床包膜塔和多種噴涂設備，加快了研究進度。張民在國內篩選了近50種包膜材料，進行了成千上萬次的試驗。他把引進的流化床包膜塔放大，自行設計制作了流化床包膜塔及配套生產設備，優選包膜材料的配方，用收集到的美國、德國、日本、以色列的包膜控釋肥料樣品作對比，按照歐美和日本等國外的產品標準檢測自己的產品，并于1999年起草制定了與國際相接軌的《自控緩釋肥》企業標準，按此標準不斷改進和完善產品的內在控釋性能和外觀質量，為以后緩控釋肥料行業標準和國家標準的制定奠定了理論和工作基礎。
研究中，張民帶領課題組創新了包膜材料及配方技術、包膜設備研制開發與生產工藝、包膜控釋肥料產品的技術指標與質量標準、控釋養分釋放機理與肥效評價技術、作物專用復合肥配方與造粒技術。
經過大量工作和艱辛探索，張民課題組創新并形成了成熟的包膜控釋肥料核心技術，即：可降解膜材料配方精準控釋技術、熱固性樹脂快速表面固化成膜技術……
多次的試制、試驗、反饋、改進和創新，終于使張民和他的團隊生產出定型的12個系列數百種包膜控釋肥料新產品。然后在學校中試車間完成了由小型流化床包膜塔到大型流化床包膜塔的放大調試，產量也由每小時3公斤提高到300公斤。
2004年11月，山東農業大學包膜控釋肥料生產技術轉讓山東金正大公司。
2006年4月，山東農業大學和山東金正大公司合作完成的“包膜控釋肥產業化成果轉化”項目――年產30萬噸的硫加樹脂包膜控釋肥料生產線在山東臨沭建成投產。
第二年底，項目通過了國內11個單位13位權威專家的技術鑒定，形成了具有中國自主知識產權的包膜控釋肥生產技術體系，成為世界上品種最多，生產規模最大的包膜控釋肥料生產基地，實現了包膜控釋肥料關鍵技術的集成與大規模生產的歷史性突破。
目前，張民與金正大公司已研制出具有自主知識產權，適合規模化生產的包膜控釋肥料生產新工藝，開發出12大系列100多個品種，獲得國家發明專利78項，不僅在中國，而且在美國農業部3個試驗站和6所大學的試驗基地13種作物上推廣應用，產品已出口到澳大利亞、馬來西亞、韓國、英國、荷蘭、美國等10多個國家。
艱辛創業路
張民，回國創業15年，將中國包膜控釋肥料研制和生產工藝做到了極致，完成了包膜控釋肥料從技術引進、技術創新、集成到產業化的全過程，汗水灑滿了創業的道路。
“生產設備由小到大，靠我們自己研制、安裝、調試。產量由每小時1公斤提高到3公斤，由3公斤提高到300公斤，由300公斤提高到1000公斤，由1000公斤提高到3000公斤。每小時生產3000公斤的設備由一套擴大到24套。
這不是幾何放大，而是一種物理性放大。在這個過程中，情況復雜，需要一步一步地試驗和探索，需要具有頑強的毅力和奉獻精神!”
談到包膜控釋肥料由小試、中試到產業化的技術創新歷程，許多難忘的情景，張民至今仍然記憶猶新。
“2003年7至8月，正是泰安最炎熱的時節，也是300公斤流化床包膜塔在學校農場的車間進行安裝調試的關鍵時期。要使從3公斤到300公斤肥料在包膜塔中均勻包膜，噴頭和氣流分布板需要一遍一遍的修正，24小時不能停，困了就在車間睡一會兒。天氣熱，蚊子多，咬的人們難以忍受。一天夜里兩點鐘，車間突然跳閘停電，我們急忙找來變電室值班人員，接好了電，繼續試驗。不長時間，線路再次斷電，沒辦法又去叫醒值班人員，和值班人員說好話，賠笑臉。”張民說：“此前，我們已經與荷蘭一家貿易公司簽訂了60噸包膜控釋肥中試產品的銷售合同，不盡快調試好包膜塔生產設備，就不能按時交貨!”
就這樣，張民和助手楊越超帶領著研究生，吃住在條件十分簡陋的生產車間，晝夜加班，奮戰兩個多月，完成了生產中試試驗。
2005年春節前夕，“包膜控釋肥產業化成果轉化”項目在金正大公司開始啟動。
第一臺大型流化床包膜塔及輔助設備，需要吊裝到四樓車間，由于機器設備龐大，張民在現場指揮工作人員，拆了四樓的窗戶，把機器吊裝到樓內。時值寒冬臘月，滴水成冰，北風呼嘯，冷風直接吹進樓內，穿著羽絨服都凍得難受，張民帶領技術人員，冒著零下十幾度的低溫，調試機器設備，從上午一直干到晚上八九點鐘，忙到臘月二十九才收工。
正月初六，當人們還沉浸在過年的氣氛中的時候，張民已經來到工地，繼續指揮調試正在安裝的包膜生產設備。
十幾年下來，張民在實踐中不斷學習樹脂、塑料、溶劑、機械、生產工藝流程等方面的知識，書架上增加了一大批新書。他邊學習，邊摸索，邊試驗，邊總結，成為包膜控釋肥料研制和生產技術專家。
“為祖國服務，祖國更需要我!”
為驗證國產包膜控釋肥料在國外的施用效果以及新型葉面肥料的合作研究，2000年6月至2002年9月，張民作為訪問教授再次來到美國佛羅里達大學，在熱帶作物研究與教育中心做研究工作，一邊做中國產包膜控釋肥料與美國、日本以色列等國家控釋肥產品的對比試驗，承擔佛羅里達大學熱帶作物研究中心的試驗項目。
曾經擔任美國農業部副部長、具有環境生態學專業背景的Dr.WaldemarKlassem，時任佛羅里達大學熱帶作物研究與教育中心主任，非常贊賞張民的工作表現，極力挽留張民在美國發展，并對張民說“你在這里工作得這么好，你就留下來吧!”
此問，張民16歲的女兒來到美國讀書，妻子也從國內來到美國。
當時，只要有工作成績，有博士學位，有人推薦，是受美國歡迎的人才，很快就會拿到美國綠卡。只要張民有了美國綠卡，就會為女兒在美國的讀書、就業和成長帶來很多便利。所以，當時女兒也很希望父母繼續留在美國工作。
同學和朋友們也好心勸張民“現在，一家人都在美國，應該考慮給女兒爭取一張在美國的綠卡，先不要考慮回去了!”張民深沉地說：“留在美國，我主持承擔的‘包膜控釋肥料的中試與示范’和‘波爾多液營養保護劑制作技術及作物效應研究’兩項農業部課題，就無法按期完成。同時，也無法指導國內的3名碩士和1名博士完成論文。為祖國服務，相比之下國內更需要我!”
張民感到：“在美國搞科研，尤其是做應用技術，技術再好，成果再大，產權首先是美國的。在那里做出成果來，受益的首先是國外。而且，應用研究和理論研究不同，理論成果無國界，應用成果和專利技術的推廣卻受到地域的很大影響。回到國內做科研，就是為中國的農業、農村、農民做事!”
關鍵詞:聚落;水系景觀;景觀形態;銅灣陳村
中圖分類號:TU984.2文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2014)10-2464-06
Water System Landscape of the Traditional Settlement in Southeastern Hubei Province
――Taking Tongwanchen Village in Yangxin Country of Hubei Province as an Example
HOU Tao,ZHU Rong,ZHANG Pan
(Wuhan university of science and technology school of art and design Huhan 430200,China)
Abstract: Landscape of traditional settlement’s water system is an ancient impression left by the history,and is a vital type of cultural landscape. For hundreds of years, the characteristic,vivid and harmonious landscape of water system space has been developed in Tongwanchen valley because of the local people′s way of producing and living. These landscape,including the characteristics of water system in different times,the relationship between the water system and surrounding environment and the characteristics of the constituent factors of the water system landscape, reflects people’s wisdom and experience in living environment. A study on the water system oftraditional settlements landscape space in Tongwanchen will give us inspiration for landscape architecture practice today.
Key words: settlement; water system landscape; landscape patterns; Tongwanchen village
傳統聚落作為鄉土文化的載體,具有重要的認知意義,同時也具有相當的審美、情感價值與使用價值。“傳統”是從古至今的歷史延續,它不僅不是一個短暫、靜止的片段,相反,它是一個長期、動態的變化過程。作為具有古老性、科學性、獨特性以及民族風俗的集聚或村落,傳統聚落應該包括古鎮、古城、古村落等。其中古村落是傳統聚落的一種,有著悠久的歷史沿革,并仍然在繼續傳承著。
1緒論
1.1聚落
聚落是人類各種形式的聚居地的總稱。它不單是房屋建筑的集合體,還包括與居住直接相關的其他生活設施和生產設施,包含了人們生活和社會活動的各種場所,也是人們進行生產的場所。聚落形態所反映出的文化變遷的作用和影響在功能、性質、類型以及所處環境等方面的復雜性對其空間形態的形成會產生復合性的影響。
1.2水系景觀空間
水的分布之廣泛,一般指的是廣義的地球表面的各種水體。對于“水系景觀”,可以界定為:針對某一主體,圍繞它并對其產生影響的分布于地表空間所有水域組成的有機系統。包括水體、水域建筑群落、道路、橋梁等一切自然與人文要素及其相互關系,包含生態、美學上的多層意義。
鄂南水系景觀空間作為傳統聚落空間的一部分,通過其自身的地理歷史環境和文化傳統表現出自己獨特的魅力。
2整體布局特征
2.1自然地理概況
湖北省陽新縣位于鄂東南,地處長江中游南岸,有著悠久的歷史、良好的區位優勢和豐富的自然資源。在地理學家眼中,鄂南是一整片的丘陵地,幕阜山、九嶺山、武功山、萬洋山連綿在鄂湘贛的三省邊界,古代那些最初進行遷徙的先民,世世代代沿著一條進出大山的通道遷徙。江西人分水陸兩路,水路經長江進入孝感、麻城,陸路走幕阜山通道進入鄂南,再沿長江、漢江、隨棗走廊,向西進入四川,向北進入漢中。而地處于鄂湘贛的三省邊界的陽新縣便成為了“移民”聚居地。
陳氏第九世祖陳涵公有八個兄弟由于原在江西瑞昌村落人口增多,分家后他們各自選擇土地組建家園總稱“果石莊”。相傳當年陳涵公來到陽新縣此地后,發現此處三面環山有水有石,空氣清新宜人,是一個難得的世外桃源,有肥沃的土地可以耕種。便決定留下來在此建設家園,因此陳氏始祖從山勢、水體等自然的幾個方面來選址并帶領族人在此生息繁衍,又由于此地山石含銅,定居于此的都是陳氏同灣的人,故命名為“銅灣陳”。銅灣陳村隸屬于湖北省黃石市陽新縣王英鎮隧洞村。
該村落三面環山,為了不占農田,又便于生產生活故房屋依傍在溪流邊,建在向陽背風的山腳坡地上,由林地、小溪、正屋、宅居、農田構成,形成依山伴水天人合一的村落(圖1、圖2)。陽新縣陳姓村落的祠堂堂匾是“義門第”,出自陳氏第七十世旺公事跡。陳氏族譜載:“旺公,字天相,宋仁宗天圣四年敕封晉國公,后遷江州德安太平鄉儒教里艾草坪,為義門始祖。”
2.2銅灣陳聚落歷史變遷及水系發展(圖3)
2.2.1聚落定居階段聚落創建之初,這里三面環山,氣候宜人,堪稱世外桃源,同時有肥沃的土地可以耕種。定居時期,村落的正屋前有一大水塘,屋后靠山,村旁有竹林與老屋相望,背山面水,正屋的修建成為村落搬遷至此的一個試金石。
2.2.2聚落發展階段陳氏宗族在此處開始發展壯大,東榜山由于坡度較大,樹林茂密,交通不便。因正屋修建的大山腳下地勢平緩且有兩條溪流從兩側經過,族人開始在正屋周圍填塘建房。
2.2.3聚落鼎盛時期陳氏家族將古建筑大部分都集中在村落的西部居住,同時沿水域建造,地域范圍明顯分隔。村落內很少有商業設施分布。
2.2.4聚落衰落時期民國初,軍閥混戰,民不聊生,大量古建筑被毀,嚴重影響了當時的經濟和文化的發展。同樣,歷經戰爭后的銅灣陳也奄奄一息,加上木結構房屋年久失修,正屋遭到破壞后如今已荒廢。
2.2.5聚落停滯階段村落所在地幾乎沒有什么自然災害,即使地震時此處震感也不明顯,對居住其間的居民生活幾乎沒有造成影響。同時村落的自然排水系統良好,也不會發生泥石流滑坡以及洪水等災害。村民修筑了水渠,將泉眼水引入蓄水渠,通過人工來控制水資源。此時期西側灌溉農田的溪流漸漸消失。
2.3水系景觀特征
聚落周邊往往都會出現溪流水域,因此水系規劃也是聚落建設中非常重要的一環,需要綜合飲用水、洗滌水、灌溉水的供給,洪水的防范、雨水的排放以及蓄水防旱防火等各方面因素。
村落一般都要建設水渠,將附近的水源河流引水入村,不僅方便使用,更是為了保證聚落的周邊農田的灌溉水源。有的聚落則會有較大的蓄水池塘。
銅灣陳村主要的水系分為兩大部分,一部分是泉水,一部分則是自來水。村中有兩條從山中流下來的泉水溪流,經由泉眼流出,也是村中生活用水以及灌溉農田的來源,其中西側溪水已由于水庫的修建而干涸,曾用于灌溉農田。現存東側的水源也逐漸減少,現主要用于居民日常洗衣以及兒童洗澡嬉戲。整體水系連續統一,走勢自南向北順應山勢而流向村落。
2.4引水方式
水對于傳統聚落的重要意義不僅僅因為其是傳統聚落的靈魂和生命之源,也為古村居民的生活提供了便利,同時也為當地村落文化民俗的形成提供了智慧源泉并影響著生活其間的居民生活、習俗、日常活動等各個方面。
銅灣陳村所在地為周邊村落的水源地,其水之源頭為山上一泉眼,水資源豐富,長年不干涸,經過分流為三向――東、西、中。其中西渠由于水庫的修建改道而逐漸干涸,東渠則是通過修建的管道引水至山腰的水塔,以滿足村落居民使用,中渠則是現今流經村落的一條溪流(圖4)。
村落內的引水方式則極為簡便,多是通過建造小型自流引水工程利用水流的重力作用自上而下流至村落及周邊。具體做法則是在被引流的水體高于村落整體高程的上游,采用筑壩、水管等方式攔截潛流,引水至修建好的溝渠和水塔中,再順地勢緩緩流至村落。這些幾百年前規劃建設的引水工程直至今日仍發揮著不可替代的作用。
3聚落水系景觀形態
銅灣陳村中的泉眼提供了豐富的水資源,村中溪流經過頗為復雜的地勢狀況。整個村落水系景觀構成要素主要是泉眼、溪流、水塔、橋及其他要素。
古村落由山中泉眼發散而形成的主要水系的景觀空間,順應山勢流向村落,與城市景觀空間不同,呈現的是自由式的水系景觀空間系統,且多數水系景觀空間的水都是通向山下村落。由此可以看出村落自山腰向東西兩渠的發展脈絡。
3.1泉眼
泉眼是村落水系景觀空間結構的重要構成要素。泉眼的分布大多依山川天然走勢而形成。銅灣陳的泉眼位于山腰,其間叢林茂密,同時包含銅灣陳在內的附近村落用水也一直依靠此泉眼水供應。據年長的村民描述,從建村以來一直依靠這里的水供給家家戶戶,后因用水過多,將自然形成的泉眼池水依山挖鑿將水分為東、中、西三渠。其中東渠水引到水塔每天用開關控制供村民生產生活中使用,而西渠由原灌溉農田到如今已廢棄。中間的水渠由水管引水至山下村莊形成溪流。
泉眼是銅灣陳村的水系景觀空間序列的開端,一方面為村民解決了飲水灌溉等生活問題,也是獨具聚落特色的景觀之一,另一方面村民對于泉眼的尊重及保護都是傳統聚落得以存在和發展的關鍵。
3.2溪流
一般而言溪流與村落的關系有兩種:一種是沿著村落的邊緣涓涓流過,此種方式使得一般村民的建筑依山而建,依地形而起伏參差錯落,溪流順地勢而下,瀕臨于溪邊的人家便可得“近水樓臺”之利,不僅可充分利用溪水來方便生活,還使生活更加接近自然,從而獲得山石林泉等自然風光。另一種是貫穿于村落的中間,令環境優美讓人神往。即便是穿過村落內的溪流,雖然受人工影響其自然的情趣有所減弱,但依然可起到某種調節村落小環境氛圍的作用,而使村落景觀富有更獨特的生機和情趣。
銅灣陳村落的溪水屬于第一種,溪水發自山上泉眼并順山勢而下,水勢平穩,水面如鏡。村民也經常在溪水里洗菜,由于泉水天然冰涼,夏天溪水邊也成為村民納涼休閑的好去處。
3.3水塔
鄂南地區大多數農村用水主要是來自于井水或自來水,而在銅灣陳村中則是蓄水塔。當年修建水塔的原因一方面是因附近村落用水都依靠這一泉眼的泉水,銅灣陳村民為了保護以及充分利用水資源,開始引水筑塔,并由本村村民自行控制開關供水。本村居民將泉水通過管道引進到家里,由此“自來水”都是山上的天然泉水;另一方面則是因為露天順山勢而下的溪水不如直接從泉水源頭而下的水干凈,且附近村民曾因用水有過糾紛,而修筑水塔可更方便地控制用水。
3.4橋
橋是村落常見的設施之一,橋體本身連同它的周邊環境通常也往往是富有詩情畫意的美景。橋作為一種公共交通設施對于傳統聚落來講是非常重要的。
銅灣陳村的橋的形式也多種多樣,建于不同年代、形式各異的橋也仿佛在深情述說著村落古老的歷史。
橋為欣賞水景提供了方便,而橋本身也是作為水景的一部分也供人觀賞。銅灣陳村中橋的寬度大概都在2~3 m之間,其中歷史最為久遠的橋名為“集義橋”,在現在村落的西邊,由青石砌成。據說是起初建村八兄弟為給陳涵公祝壽而建,但因年代久遠,聚落變遷發展,村落中心轉移了,此橋也已漸被廢棄,但對于研究村落發展與水系變化仍有著重要的意義。而村中其他橋,大多在村口和村內,具有重要的日常交通功能。同時橋的所在地往往也是村民集會和日常出行使用較為頻繁的場所,如用作打谷場。而且村民的日常行為如洗菜、洗衣甚至洗澡都與橋或多或少地發生著聯系。因此,橋的存在對于傳統聚落景觀空間形態的塑造和形成有著極為重要的意義,甚至可以說,橋本身已經成為了傳統聚落公共空間的一個重要組成部分。
3.5其他構成要素
3.5.1天井天井有聚水、采光、通風、消防、排水和調節小氣候的功能,天井的尺度則以間為基準。其更深一層的功能是精神上的要求,可以說天井是中國人“天人合一”觀念的特殊產物。天井是鄂南地區民居的重要生活空間,在居民生活中發揮著舉足輕重的作用。雨季時節,天井作為收集雨水的重要工具,在密集的建筑群體中,夏季能降低室內溫度,通風、采光、排水,冬天還能補充光照提高室溫(圖5)。
3.5.2排水設施銅灣陳村排水系統有兩部分,一部分為村落生活排水,一部分為住宅自排水。村落排水主要靠道路和地形來引導,呈自然排水的形式。住宅排水主要是通過建筑四周的溝渠和天井,房屋四周的青石板夾縫內有暗溝,雨水降落到街巷和天井之中會從暗溝排出,最終流入水塘、小溪之中。
4水系景觀的空間擴展
歷史的變遷,常常會導致村落水系景觀周邊環境的變化,改變村落水系景觀空間與周邊環境的關系,從總體上說,銅灣陳村水系景觀空間是一個功能和諧、形式統一的景觀整體,與建筑、田地、植物等周邊環境聯系緊密,周邊環境實際上也是水系景觀空間向其他區域過渡的重要部分,起到視覺形象的引導或烘托作用。水系景觀空間與周邊環境共同組合而成多樣的空間形態,既有帶狀的空間形態,也有塊狀的空間形態。在諸多水系景觀空間同周邊環境共同組成的空間形態中,根據其空間的私密程度、尺度的大小變化,可以將其劃分為三個等級。由于用地類型的差異,水系景觀空間構建往往考慮與村落不同用地類型的結合,以及各種空間在功能及其周邊環境方面的差異,所形成的景觀空間的構建也有所不同。
4.1開敞水系景觀空間
開敞水系景觀空間包括泉眼、水塔、小溪和橋,主要位于村落的,在功能上主要是滿足日常生活、灌溉等的引水、排水及交通的問題。由于此類水系景觀空間沒有山體、建筑等要素的圍合,因此視線開闊、空間開敞,可以從整體上觀看整個村落的總體狀況,這類水系景觀空間既界定了村落區域,又形成了村落水系景觀空間的總體框架。
4.2半開敞水系景觀空間
此類水系景觀空間屬于半開敞、半私密性的空間類型,其空間構建一面或多面是由建筑或其他垂直要素限定。在功能上,主要是提供水源、排水。建筑物圍繞帶狀水系景觀空間布置,同時也受其空間形態以及地形的影響。在此類空間中,村中村民的集體活動以及生活、交往活動也會在此類空間中進行。
4.3封閉水系景觀空間
包括建筑物內的排水空間、天井,主要位于村落內部。此類水系景觀空間屬于私密性最高的景觀空間,是由建筑物所圍合的水系景觀空間所形成的。水系景觀空間系統較為狹窄,兩側多為建筑或墻面,空間層次變化較少,多為結合自然地形由人工開發而成。其功能是滿足排水功能、改善小氣候、采光、空間組織功能及交往活動功能。
銅灣陳村這三個不同等級的水系景觀空間與周邊其他環境因素共同構成了豐富的空間形態。由此可以看出,古村落傳統水系景觀空間框架由開敞水系景觀空間構成,半開敞水系景觀空間為主體并與村民日常活動息息相關,封閉水系景觀空間則私密性較強,因此主要是村民自發聚集、生活、活動的交往活動地區。通過建筑界面的圍合形成的不同級別的水系景觀空間,易被人所感知,同時也形成了親切的空間氛圍。
5水系景觀空間形態與村落形態分析
自古以來當地人用他們的聰明才智因地制宜地利用和開發水系,滿足了日常生活以及農業灌溉用水的需要。同時這種自發形成的聚落形態在一定程度上尊重并利用了現有自然環境中的有利因素,建構了與自然和諧統一的空間形態。
5.1建筑與水系的關系
水系空間分布,限定了村落的范圍,建筑大多依水布置,聚落擴展的規模和發展的方向也受到了水系的限制。民居都依山旁水而建,順應地勢建造村落。溪水由山上泉眼而出,順山勢而下。銅灣陳村小溪寬度大約1.5~2 m,同地面高差約2~2.5 m,小溪是居民賴以生存的水源,與居民的生活息息相關。建筑與水系一靜一動,豐富了村落的空間形態,使其充滿活力與靈氣。
5.2道路與水系的關系
由于地形南高北低,泉眼位于南面山上。在雨季較多的季節,為順應地勢,易于泉水和山水的排放,故而村落內多南北向街道,東西向街道較短。
道路路面高出水面約1 m,依山就勢,人工與自然式相結合的排水方式,雨水經由路面流入到水塘、小溪,有利于農田的灌溉。道路與水系的走勢基本保持一致,二者共同構成統一的空間體系。
5.3水系與村落公共活動空間的關系
橋頭、小溪、水塔、打谷場等水陸節點空間與村落中主要水系呈并行的線型空間,構成了聚落環境內主要的公共空間體系。村中的集體活動以及村民的生活、交往活動也會由此展開。溪邊作為公共活動場所,主要為村民提供浣洗的空間,地勢較低,是一個較為私密的活動空間。同時由于取水于山泉,溪水尤為清涼沁人,每到夏日也是納涼的寶地。打谷場、橋頭與小溪形成上下兩個不同層次的空間構架,村民們在此進行農作物晾曬、交談、嬉戲、集會等活動,空間開敞,公共交往活動較為頻繁。同時,也有部分公共空間則是由建筑間的不規則的組合而成的巷弄,是銅灣陳村民們經常聚集聊天的地方,在所有公共空間中活動最為頻繁。
5.4水系與農田的關系
農田緊臨水系景觀空間,主要目的是便于灌溉取水,因此農田作為帶狀空間與線形水系形成一個整體的塊面。銅灣陳村的農田主要分布在東面,與主要水系并行,農田成為山體與小溪間的過渡空間。水系景觀空間與農田聯系緊密。石板橋將農田與陸地相連,人們經過小橋越過小溪到達農田,溪水給予農田養分,是村民不可或缺的耕作條件,因此人們更加珍惜泉眼帶給大家的福澤。
6小結
古村落的一池一沼,一墻一隅,無不因水成趣。水系對于塑造和諧的聚落空間環境,對村落歷史文化景觀有很大的保護作用。研究村落歷史文化景觀對解決中國由于城鎮化所引發的關于村落歷史文化的保護和發展之間的矛盾,具有一定的現實意義。
當前在城鎮化急速發展的背景下,隨著人們保護觀念的增強,村落歷史文化景觀不斷受到大眾普遍的關注和空前的重視。如何處理水系景觀與周邊環境的關系,是人們應該思考的一個重要方面,筆者認為應該遵循以下3個原則:
1)保護村落水系景觀的完整性。村落的水系景觀是歷史留下的村落古老印記,是一種親切的歷史文脈的延續,是人們可以感受到的村落歷史文化信息的物質載體,使人們有強烈的文化和景深歸屬感。因此,在處理村落水系景觀與周邊環境關系的問題上的首要原則就是應該盡量保持其景觀的完整性狀態。
2)突出村落水系景觀風格特色。村落水系景觀是村落歷史與文化展現的物質載體,同聚落的整體風貌有相互依存的關系。然而,傳統古村落的保護必然遭到由城市化帶來在空間、交通、功能等各方面的影響。而保護與建設之間的矛盾,幾乎伴隨著聚落發展的每一個環節。因此如何著重突出水系的景觀風格特色在一定程度上對于塑造傳統聚落空間形態有著舉足輕重的作用和意義。
3)生態性原則:構筑可持續水系景觀環境。村落水系景觀本身就是村落中集視覺審美與自然風貌為一體的景觀,它往往與周邊的自然環境要素有緊密聯系,共同形成村落中自然和諧而有鮮明景觀特色的生態氣氛。盡可能保留和恢復一些傳統聚落的生活環境,保留傳統聚落整舊如舊的狀態,保持本土的水系循環平衡對于塑造水系景觀環境的可持續性甚為重要。
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人類進行邊坡防護已有很長的歷史，但在防護與綠化美化兩方面一直沒有統一，與傳統防護材料相比，生態混凝土既有較高的強度能有效地進行邊坡防護、加強邊坡的穩定性，提高防護年限，又具有很大的孔隙率便于植物在其中生長，具有改善環境的功能，是一種被廣泛認可的生態修復材料，因此，開展生態混凝土的研究具有重要意義。
本文主要針對具有生態環保功能的生態混凝土的配合比設計、強度、干濕交替作用下的耐久性、護坡構建和綜合生態效應等方面進行了探討和研究。在基本性能方面，本論文研究了生態混凝土在摻加礦物摻合料時，其強度隨著摻合料摻量的變化規律。除此以外，還研究了摻加礦渣的生態混凝土處在干濕交替作用下的耐久性特點，進行了生態混凝土抗干濕交替性能的試驗。在護坡構建中，還研究了植物必要的生長環境、生態護坡植物的選擇以及生態護坡基質的選擇。此外，本文最后研究了不同粗骨料的生態混凝土水質凈化性能和污水處理的標準。
關鍵詞：生態混凝土，干濕交替，生態護坡，強度，水質凈化
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：
第一章 緒論
1.1 研究背景
近年來，在水利工程建設中，人們逐漸意識到河堤護坡是河流生態系統的一個重要組成部分，它是河道水流生態系統向陸地生態系統過渡的一個通道。河道不僅僅具有防洪、航運等基本功能，還應具有生物棲息地和人文景觀等功能。傳統的漿砌石或混凝土河堤護坡雖然結構穩定，具有防止水流和波浪對岸坡基土的沖蝕和淘刷作用，但水體封閉在河道中，切斷了水體和近岸陸地土壤之間各生態要素間的物質、能量及信息系統的有機聯系，破壞了原有水陸交錯帶的生物群落。水生植物、水生動物不能正常生長而消失，生物多樣性急劇下降，從而影響整個河流的生態環境。
此時就需要考慮發展能與自然協和共生的建筑材料來建造護坡。此護坡可保持水土，加固堤岸，又可維持甚至增加生物多樣性并凈化水質。這樣，生態混凝土的概念就被引進了。生態混凝土又稱環境友好型混凝土，又名親環境混凝土，可以減輕環境負荷同時也與有機物相適應，它實質上是一種有著連續孔隙的多孔混凝土，水與空氣能夠很容易通過或存在于其連續通道內,能與生態環境相適應，可使水質得到凈化。雖然與普通混凝土相比，它的強度和耐久性都有所不及，但是其有著極為廣泛的應用前景，對人類社會的可持續發展有著深遠的意義。
生態混凝土的凈水功能主要由于它存在大量的孔隙，所以具有良好的透水與透氣性。就目前國內外的研究現狀來看，它的凈水機理主要是物理作用、化學作用以及生態綜合效應三個方面：
1．物理作用
多孔混凝土的孔隙率在5%～35%之間，并且連通孔占15%～30%，平均孔徑為4～5 mm，并且孔隙彎彎曲曲，這就形成了很好的過濾材料，但是它的比表面積是遠遠小于如沸石、活性炭等良好的吸附凈水材料。而且在實際應用中，我們可以想像到，它的孔隙會慢慢堵塞，從而喪失了過濾的功能。因此它通過物理作用來凈水的效果是不會太明顯的。
2．化學作用
大家都知道,我們經常使用石灰來凈化水質,因為它不但可以調節pH,而且作為無機混凝劑可使污水中的懸浮物質絮凝沉淀,在澄清的同時也降低了水中污染物質的含量。混凝土組成材料中的水泥在水化過程中,以及混凝土浸泡在水中都會不斷地溶蝕出Ca（OH）2, 從而起到凈化作用。但是這會影響混凝土的耐久性，其堿性也會對生態植物產生影響。
3．生態綜合效應
由于生態混凝土是多孔結構的，所以它就提供了適合微生物生長的生存環境。在其表面和內部有大量的細菌棲息繁衍,包括硝化菌、甲烷菌、脫氮菌等喜氧性和厭氧性細菌。而且多孔混凝土上形成的生物膜中生物種群較多,可以充分發揮生物膜的作用,降解水中的污染物質。另外水草等植物附著生長在生態混凝土上時，可以吸收水中的N、P等污染物質。
總之，生態混凝土在水中富集的微生物、動植物形成了一個綜合的生態效應從而取得良好的水質凈化效果，因此是我們研究的重點。
1.2 國內外研究現狀
由于環境保護的需要，水土保持、水質凈化和退化生態環境的修復和重建得到了世界各國的重視。人們試圖通過多種途徑解決保水、排水、保護水資源、保護生物的多樣性等一系列包含復雜技術的生態環境保護問題。多孔混凝土是一種采用特殊工藝制備的含有連續空隙的混凝土，它既有一定的強度同時又具有透水性和透氣性；多孔混凝土在水中富集的微生物、動植物形成了一個綜合的生態效應從而取得良好的水質凈化效果，在美國、日本、歐洲等國家得到了較為廣泛的應用。
直到20世紀90年代美國、日本、歐洲等國家才開發使用生態混凝土這種新型的材料，尤其是日本在這方面做了深入細致的研究。日本大成建設技術研究所進行了連續四年的探索性研究，在1993年提出生態材料(environment conscious materials)概念的基礎上, 日本混凝土工學協會在1994－1995年設立了“生態混凝土研究委員會”，1995年日本混凝土工學協會提出了生態混凝土(environmentally friendly concrete / eco-concrete )的概念。[1]
在生態混凝土的水質凈化方面，文獻報道日本近畿大學的玉井元治教授從90年初就開始進行多孔混凝土（POC）在自然水環境中生物附著和水質凈化的可能性的研究。表明POC在自然水環境中會有大量不同的生物附著生長在其上面并具有水質凈化的效果。[2]文獻報道日本長崎大學于1994年起進行海水現場試驗,將直徑1m高0.5m的有孔試塊10個一組地投入海中,并于1995年2月至1996年2月每月實測一次水質變化,發現生態混凝土有富集營養物質的功能. 另有文獻報道,使用生態混凝土在公園內小河上建造凈水渠(15m×2m×0.4m),水在其中停留1～3h可去除水中的BOD40%～50%,長時間停留可去除80%～90%。[3]日本德島大學的水口裕之教授1997年在實驗室建立了POC水質凈化裝置并開始研究多孔混凝土的空隙率，粗骨料粒徑，孔隙直徑對混凝土的強度，生物膜附著和水質凈化效果的影響。發現空隙率20%～30%，粗骨料粒徑5～20mm的混凝土（28天強度7.5～23MPa）在實驗裝置中浸泡30天，T-P除去率達60%，T-N去除率達50％。[4]林正浩和水口裕之教授通過在生態混凝土中添加高爐礦渣和沸石粉方法，研究其對多孔混凝土強度和水質凈化的影響，取得了較好的成果。[5]日本宮崎大學中澤隆雄博士等也通過室內實驗裝置對POC的水質凈化效果進行了研究，表明POC對廢水的TOC、T-P、T-N的去除有明顯的效果。[6]
我國在生態混凝土的研究在20世紀90年代后期才開始，與國外水平還存在較大的差距。清華大學、吉林水利科學研究所、吉林水土保持科學研究所對植生型多孔混凝土進行了一些研究。近年來，東南大學高建明教授、呂錫武教授和河海大學的吉伯海教授共同對生態混凝土進行了較為系統研究，取得一定的成果，并將其成功應用于鎮江的江濱治理上。[7]同濟大學陳志山副教授利用生態混凝土為材料設置了一套裝置并研究其污水處理的效果。[3]除此之外，國內對其研究還是空白。
關鍵詞：無人機航攝技術；土地綜合整治；動態監測
1 引言
土地綜合整治是國土資源工作的重要組成部分，是確保我國糧食安全、提高糧食綜合生產能力的有力支撐，是一項涉及面廣、實施時間長、管理程序復雜的系統工程，對保證國民經濟和社會可持續發展，實現耕地總量動態平衡，加速農業、農村現代化有著不可替代的作用。現階段，我國土地綜合整治事業正處于管理模式調整和管理水平提高的關鍵時期。如何建立一套科學的監管體系，確保土地綜合整治專項資金發揮預期績效，全面完成國家補充耕地計劃和項目建設任務，讓項目長期發揮效益，促進社會經濟可持續發展，已成為我國當前土地開發整理工作的一項首要任務。
2 無人機航攝系統簡介
2.1 無人機航攝系統組成
無人機航攝系統主要由飛行控制系統、地面站系統、航拍攝像系統和影像處理軟件四部分組成。
2.2 無人機航攝系統的特點
（1）低空飛行，空域申請便利。飛行系統升空準備時間短，操作簡單，運輸便利。
（2）系統可快速獲取超高分辨率數字影像和定位數據，可針對特殊監測目標搭載全色波段、單波段、多波段等傳感器，并可進行多角度攝影。
（3）系統為多種小型遙感傳感器提供了良好的搭載平臺，如探地雷達、熱成像儀、氣象傳感器、合成孔徑雷達等，易于拓展監測功能，以滿足多種快速監測所需。
（4）系統的置建費用較低，運營成本、維護成本和操作手的成本遠遠低于載人機系統。
3 試驗方案
3.1 試驗區概況
本文選擇寧鄉縣大成橋鄉土地整理項目作為試驗。該項目位于寧鄉縣大成橋鄉東北角區域，屬丘陵地區。土地綜合整治面積4km?，分割成四小塊，如圖1所示。
3.2 試驗目的
采取航空攝影方式獲取不同時間階段的地面影像資料和數字線劃圖，通過數據變化分析對比對土地整治項目全過程實施動態監控。
3.3 試驗方案流程
本次實驗方案主要分為“事前、事中和事后”三個階段，使其達到“事前預控、事中監控和事后驗控”的效果。試驗方案流程如圖3所示。
由于實驗區域范圍不發生變化，因此在進行航線設計時只做一套方案，采取對項目區進行3次航飛，分別為規劃設計前航飛一次、施工過程中航飛一次、竣工后航飛一次。如圖2所示：
4 動態監測
4.1 事前預控
主要是獲取項目區內DOM、DLG產品，向設計部分提供設計依據。DLG數據疊加DOM數據可為設計人員提供更為直觀的設計效果，更能合理地進行道路、水渠及其附屬工程的設計，而DEM成果可作為土方量計算的依據。
在方便設計部分的同時也為土地監管部門留下了歷史依據，為項目實施過程中是否存在夸大土方量，田間道路重復建設，橋梁維修虛報為橋梁新建，虛列拆遷補償費、青苗補償費及其他變更工程，整理田塊面積錯報，整理田塊數量漏報，整理結果、質量瞞報等現象起到了防微杜漸、提前預防的效果。
4.2 事中監控
在項目施工過程中，工程量大，土地監管人員無法直觀地了解到項目區的施工情況。而事中階段能根據土地監管部門的需要，采用無人機定期對項目區進行航飛，可飛一次或者多次，主要是獲取生產項目區的DOM數據，能直觀地反映出項目區施工進度及施工質量，并能及時發現施工單位是否按照設計圖紙進行施工，是否存在工程質量問題。對存在質量問題的工程起到了實時監控的作用。如圖4所示：左邊影像為項目施工前，右邊影像為項目施工中。
4.3 事后驗控
項目驗收是項目完成的最后一個關鍵環節。事后階段無人機航飛主要是為生產項目區的竣工驗收圖紙、竣工后DOM和DEM 數據。通過竣工后影像與施工前影像獲取對比，可直觀地檢查出其工程是否按照設計圖紙進行施工，是否存在偷工減料、瞞報工程量等現象。如圖5所示。
5 結語與展望
在大力發展RS技術運用于土地整理動態監測的時代，無人機航攝技術的產生無疑又是一個新的轉折點。相對于傳統的RS技術，其高效、快捷、成本低的特性，促使土地監管部門加強了土地監管力度。無人機航攝技術能夠全面提高規劃設計和預算編制的科學性，為土地監管打下了堅實的基礎，在今后的土地整理動態監測項目中對提高土地整理項目竣工驗收質量和進一步規范土地整理權屬管理工作等方面具有廣闊的應用前景。
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我國水資源總量為2．8X10rn3，占全球總量的6％，在巴西、俄羅斯和加拿大之后，位居第4。但我國人口眾多，人均下來只有2200m3，僅為世界平均水平的1／4，在世界上位居121位，是全世界13個人均水資源最匱乏的國家之一。而實際上，扣除難以利用的洪水徑流和散布在偏遠地區的地下水資源后，我國現實可利用的淡水資源量則更少，僅為1．2X10m3左右，人均可利用水資源量約為900m3，并且分布極其不均衡。由于經濟生活的迅猛發展，水污染問題越來越嚴重，不僅降低了水的使用功能，進一步加劇了水資源的短缺。
長期以來，農業和農村生活用水占全國用水總量的絕大部分。但是，隨著工業化和城鎮化的推進，這個比重在逐漸下降，但是，過去幾年農業用水的減少是以糧食產量的不斷下降為代價的。在保障糧食安全的前提下，最根本的選擇是提高糧食的單位面積產量…。而由于單位用水量對糧食產量的貢獻率遞減，對糧食單產提高的需求使未來對灌溉用水的需求以更快的速度膨脹。而在目前以及未來發展的情況下，農業不可能再獲取更多的水資源，就現有的農業灌溉水平和用水模式而言，我國的農業灌溉問題就更為突出。
2關于節水灌溉和節水灌溉技術
2．1節水灌溉
節水灌溉，簡單的來講就是指采用先進的農業節水技術，提高灌溉水的利用率和水的生產率。換言之，節水灌溉是用盡可能少的水投入，取得盡可能多的農作物產出的灌溉形式。節水灌溉的內容大致包括：水資源的合理開發利用；節水工程技術；節水農業技術；節水管理技術。
2．2節水灌溉技術
灌溉用水從水源到田間，到被作物吸收、形成產量，主要包括水資源調配、輸配水、田間灌水和作物吸收等4個環節。在各個環節采取相應的節水措施，組成一個完整的節水灌溉技術體系，包括水資源優化調配技術、節水灌溉工程技術、農藝及生物節水技術和節水管理技術。其中節水灌溉工程技術是該技術體系的核心，已相對成熟并得到普及，其它技術相對薄弱，急需加強研究開發和推廣應用。
(1)灌溉水資源優化調配技術。主要包括地表水與地下水聯合調度技術、灌溉回歸水利用技術、多水源綜合利用技術、雨洪利用技術。
(2)節水灌溉工程技術。主要包括渠道防滲技術、管道輸水技術、噴灌技術、微灌技術、改進地面灌溉技術、水稻節水灌溉技術及抗旱點澆技術。直接目的是減少輸配水過程的跑漏損失和田間灌水過程的深層滲漏損失，提高灌溉效率。
(3)農藝及生物節水技術。包括耕作保墑技術、覆蓋保墑技術、優選抗旱品種、土壤保水劑及作物蒸騰調控技術。目前，農藝節水技術已基本普及，但生物節水技術尚待進一步開發。
(4)節水灌溉管理技術。包括灌溉用水管理自動信息系統、輸配水自動量測及監控技術，土壤墑情自動監測技術、節水灌溉制度等。其中，輸配水自動量測及監控技術采用高標準的量測設備，及時準確地掌握灌區水情。
2．3國內外節水灌溉技術的發展趨勢
(1)因地制宜，繼續普及與推廣噴、微灌技術。在節水灌溉模式中，噴、微灌應用越來越多，目前國內外噴、微灌技術正朝著低壓、節能、多目標利用、產品標準化、系列化及運行管理自動化方向發展。任何一項節水灌溉技術都有其適用的自然條件、經濟條件，普及與推廣噴、微灌技術必須堅持因地制宜。此外還有地下滴灌技術。
(2)灌溉渠系管道化。上世紀80年代中期以后，日本新建灌溉渠系的大部分都采用管道化。美國約有1／2的大型灌區實現了管道化輸水。我國已基本普及了井灌區低壓管道輸水技術，今后的發展方向是大型渠灌區渠系管道化，并加快相應大口徑塑料管材的開發生產。
(3)現代精細地面灌溉技術。土地平整是改進地面灌溉的基礎和關鍵，由于我國地面灌溉量大、面廣，需要采用推廣應用激光控制平地技術、水平畦田灌溉技術、田問閘管灌溉系統以及土壤墑情自動監測技術等一切改進地面灌溉措施，逐步實現田間灌溉水的有效控制和適時適量的精細灌溉。
(4)研究和推廣非充分灌溉技術。非充分灌溉理論將與生物技術、信息技術及“四水”轉化理論等高新節水技術和理論相結合，創建新的灌溉理論及技術體系，它將對現有灌溉工程的規劃設計及灌溉管理模式等產生巨大的沖擊和影響。
(5)“3S”技術在農業節水中的應用。現代農業是以高新技術應用為標志。在西方發達國家，通過遙感(RS)、地理信息系統(GIS)、地球定位系統(GPS)及計算機網絡獲取、處理、傳送各類農業信息的應用技術已到了實用化的階段，中國在這方面的工作也開始起步，如作物估產、土壤含水率分布的監測等，如果能在農業節水中推廣應用“3s”技術，產生的節水效能將是革命性的。此外，國外還出現了地面浸潤灌溉、坡地灌水管灌溉、土壤網灌溉、繩索控制灌溉等新的節水灌溉技術，都對我國的節水灌溉有積極的參考借鑒意義。
3我國農業節水灌溉的發展
3．1我國農業節水灌溉的現狀
根據《中國水利年鑒2005》的統計數據，截至2004年底，我國灌溉面積為0．615×loshm2，其中有效灌溉面積0．562×loshm2，節水灌溉面積為0．203×loshm2，占有效灌溉面積的36．1％；其中噴滴灌和微灌面積315．447Xlo4hm2，占節水灌溉面積的15．5％，占有效灌溉面積的5．6％；低壓管道輸水灌溉面積470．627×lo4hm2，占節水灌溉面積的23．1％；其余為渠道防滲和其他節水工程，占節水灌溉面積的61．4％。2005年的耕地面積為1．221×loshm2，由此看出，全國約有1／2的耕地面積沒有灌溉設施；約2／3的有效灌溉面積還在沿用傳統落后的灌溉方法。在節水灌溉面積中，采用現代先進節水灌溉方式的微乎其微，絕大部分只是按低標準初步進行節水改造，輸水渠道的防滲襯砌率不到30％。
3．2推廣農業節水灌溉出現的問題
(1)節水法規制度建設不健全，未形成水市場，缺乏強有力的政策支持。雖然我國近期大力推動節能減排，也出臺了一系列的包括節水在內的節能條例，但不可否認的是，我國節水法規制度方面的建設很不完善，尤其灌溉用水的市場機制不健全。其次，農用水價偏低，未形成水市場，調節手段單一。再就是政策扶持力度不夠，優惠措施不到位，都不利于節水灌溉工作的實施。
(2)多頭管理導致“水亂”，影響節水灌溉推廣。地方水務存在多頭管理的問題，出現“城鄉分割、職責交叉、多頭治水”等弊端嚴重，在水資源與供水管理、排水與河道管理、河涌綜合整治涉及的截污、堤岸建設和環境、綠化工程、城市供水與農村供水、涉水工程審批等環節上權責不明，政事和政企不分，嚴重影響了節水灌溉的推廣。其次，重建設、輕管理仍然是長期以來沒有解決好的問題。
(3)農民群眾的認識程度低，不具備水資源危機意識。很多地方老百姓養成了“一條土渠一把掀，開個豁子隨便澆”的大漫灌思想，認為“有河就有水，挖井就有水，水是用不完的”，對水資源缺乏認識不到位，沒有水資源危機意識，節水意識淡薄，導致了抵觸情緒。又由于節水灌溉將打破以往農作方式，這也給農民群眾帶來了新問題，因循守舊的思想促使著他們抵觸此類工程。
(4)地方政府支持與否是節水灌溉推廣的瓶頸。很多地區借節水灌溉的幌子騙取國家資金，這些工程往往是形式主義，面子工程，往往是“領導來了放一放，領導走了蓋起來”，甚至到最后不了了之，給當地的群眾造成了很大的心理傷害。
新疆很缺水，群眾普遍對節水工程有較高的認識，再加上兵團化的管理，對推廣節水灌溉起到了組織保障。但對于有水灌溉的東部平原區來說，就沒有那么高的積極性去節水灌溉。即使做了節水的工程，但也不會有節水的積極性。以灌區工程為例，灌區做了節水工程措施節水了，但直接的問題是灌區管理部門收繳的水費少了收入就少了，這個損失如何進行彌補?節約的水如果用到工業上會創造更大的價值，那就是全社會收益，應由政府主導來對灌區管理部門做補償，但現在尚未建立一個有效的補償機制。
(5)節水灌溉只適合規模化生產需要，投入很大。節水灌溉的工程一次性投資是很大的，以噴滴灌為例，教科書中說的造價約15000元／hm2，其實這個造價應該是說管網部分，而非全部工程。一個節水灌溉工程需要有動力源、水源、取水設備、水處理設備、輸水管、分水的三通、多通、灌水器等多種設備。這里水源部分又有河水、泉水庫水、方塘水、井水等，而這些攔蓄設施的造價是很高的。由于集中種植，又涉及到產品銷售等問題，不適合散戶發展節水灌溉。因此說節水灌溉只適合規模化土地種植采用。
(6)節水灌溉工程的技術培訓、技術支持等服務不到位。投資建設了節水灌溉工程，有時候卻得不到足夠的技術培訓，甚至由于各種原因，得不到后續的技術支持因此，對作為使用者的農民群眾來說，節水灌溉工程就等于毫無用處。
總之，資金、政策、管理、觀念、技術支持等問題制約著節水灌溉的推廣。
3．3逐步推廣節水灌溉，循序漸進
(1)加強宣傳力度，提高節水意識。發展節水灌溉作為我國的一項國策，要首先在群眾中建立起水資源有限和水危機的意識，變被動接受為主動節水，積極投入到節水灌溉的開展中去，有利于節水灌溉的快速推廣，使農民節水增產增收。
(2)政策配套改革，加強引導。加快我國的節水法規制度的建設和健全，尤其加快水價改革措施，加強節水灌溉中的管理環節，逐步實現以水養水，達到節水的良性循環，通過管理降低成本，理順體制，提高節水效益。出臺相關優惠政策，鼓勵農民參與節水，加強引導力度。
(3)快建立水市場，形成補償機制。在加快水價改革的基礎之上，更需要加快研究建立水市場，用市場經濟的杠桿來促進節水意識。而在水市場的框架內，建立合理、有效的補償機制，形成“誰收益，誰補償”的用水氛圍，帶動農民群眾節水的主動性，進而促進節水灌溉工程的推廣。
(4)變多頭管理為統一管理，更有效推進節水灌溉。現在相當多的地方比如廣州，已經開始成立統一管理涉水事務的水務局，類似這樣的理順的管理結構，將有利于解決水務管理工作中存在的諸多弊端與瓶頸，更能有效推進節水灌溉。
(5)優先在灌溉條件差地區進行推廣。灌溉條件差的地區，糧食產量低，通過廣泛推廣節水灌溉工程，利用有限的水資源實現增產，讓農民增產又增收，農民致富，在區域性的范圍內起到一個示范帶頭作用。
(6)以國家投入為主。我國農民收入水平相對較低，而節水灌溉的效益主要體現在改善生態環境等社會效益方面，要求農民投入太多的資金用于發展節水灌溉是不現實的。從現階段的國情來看，除發展溫室大棚或經濟作物等高產出的節水灌溉，以業主或農民為主投入外，我國節水灌溉的投入應以國家為主。
(7)統籌安排，因地制宜，切勿盲目。在發展節水灌溉采取的措施上，要打破常規，采取非常措施，改分散為集中、改小打小鬧為戰略安排、改單純搞示范點、示范區為全流域綜合治理，改以需定供為以供定需，改追求工程建設規模為出臺重大管理舉措，統籌安排，合理發展。我國地域廣闊，各地經濟條件不同，作物類型有別，氣候差異較大。因此，發展節水灌溉要從各地的實際出發，在充分考慮當地自然條件和農村社會經濟水平的基礎上，因地制宜地選取各種適宜的節水灌溉技術和模式。
(8)強節水灌溉相關技術的創新研究：①對于節水灌溉設備而言，要組織力量進行技術攻關，研制低成本、使用環保材料、物美價廉的節水灌溉設備；②要發展一批以節水灌溉為主要服務內容的具備咨詢、規劃、設計為一體的技術服務公司、營銷與培訓相結合的經濟實體等多種形式組成的節水灌溉產業化技術支持體系。
總而言之，節水灌溉工程推廣，任重而道遠。我們有理由相信，通過節水灌溉的逐步推廣使用，實現水資源的科學開發，節約用水，實現水資源的可持續利用，指日可待。
