水灾害防御范文

时间:2023-09-21 16:58:23

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水灾害防御

篇1

[关键词]防汛抗旱;水旱灾害;风险管理;有效对策

中图分类号: B845.67文献标识码:A 文章编号:

水旱灾害是影响我国经济社会发展的重要原因,随着我国经济社会快速的发展,水旱灾害所造成的损失和影响就越来越大,因此,必须提高对水旱灾害的防御力度,加强对生态环境的有效保护,加强对防汛抗旱工程的建设,实行水旱灾害的风险管理,从而提高防汛抗旱工作的工作效率,促进我国国民经济和社会经济的有效发展,同时,也保障了人民群众的生产生活条件以及人民群众的生命财产安全。本文将结合水旱灾害的特点进行科学合理的分析,并提出相对应的防护措施,希望能有效的促进我国的水旱灾害风险管理。

我国水旱灾害的特点

水旱灾害造成的影响

我国的水旱灾害发生较为频繁,其灾害的种类繁多,包括山洪泥石流、洪水、干旱、气候异常等。根据研究表明,我国三分之二的土地面积都可能发生不同类型的洪水灾害,尤其沿江河中下游的地区经常受到洪水灾害的威胁,而我国的大多数地区正在面临着不同程度的干旱灾害。近年来,我国频繁出现洪水灾害和干旱灾害,而且这种趋势还在随着时间不断增长,给我国人民群众的生产生活和生命财产安全带来了严重的威胁。水旱灾害的发生给我国带来非常严重经济损失,而且这种损失也在随着水旱灾害的频繁发生在不断的增长,给我国社会经济的发展带来了较大的影响。我国干旱灾害的影响范围较广,其中西南地区干旱最为严重,众多地区存在饮水困难,不仅严重影响了人民群众的生产生活,也影响了大部分地区粮食作物的生产,给社会经济的发展带来了严重的影响。同时,我国又是一个洪水高发的国家,近年来,供水的发生次数也逐渐上涨,到每年的汛期来临,我国的大小河流都会出现超过预警水位的现象,洪水灾害带来的影响是非常严重的,它不仅危害了我国人民群众的生命,还给国家造成了无法挽回的损失,因洪涝灾害死亡的人数也在成倍的增长,给国家的正常发展和人民群众的正常生产生活带来了比较大的影响。

防汛抗旱工作中存在的问题

随着社会经济的不断发展,国家和人民群众对防汛抗旱的要求也在不断的提高,但就目前的实际情况来看,我国的防汛抗旱工作仍然和防洪抗旱的要求存在一定的差距。由于缺乏一套完善的防汛抗灾基础体系,所以在进行防汛抗灾的具体工作时,很难做到有据可依,从而影响了防汛抗灾工作的效率。目前,由于我国部分江河流域没有及时得到科学有效的治理,对河流治理的落后严重影响了对山洪防御的能力。此外,我国的部分地区还存在缺乏灌溉设施,严重影响了粮食的生产,城乡供水设施的不完善,直接影响了人民群众的安全饮水,给人民群众的生产生活和生命财产安全带来了威胁。目前我国防汛抗旱工作缺乏一定的保障能力,国家的防汛抗旱工作的经费有限,仅仅依靠国家政府的投入是远远不够的,如果依靠社会的投入,又缺乏一套健全的管理机制,关于针对干旱洪水的的保险还只停留在研究的阶段,这一系列问题说明了我国关于防汛抗旱的工作管理还有待加强,普遍缺乏专业的防汛抗旱组织,并且缺乏对防汛抗旱能力的培养。除此之外,我国对水旱灾害的预警预测工作不到位,没有针对洪涝灾害易发点进行监测点的建立,缺乏对水旱灾害的预测能力,直接影响了对水旱灾害的预防工作,目前,我国的水旱灾害监测体系还刚刚开始,并且存在着众多的问题,所以,监测能力和预测能力相对较低。由于目前我国的防汛抗旱的工程设备相对老化,没有及时的更新新技术和新产品,因此,直接影响了我国防汛抗旱工作的工作效率。

针对防汛抗旱的措施

针对抗旱的措施

国家必须加大对抗旱基础设施的建设,要针对每个地区的地理条件,做出科学合理规划,加强对蓄水工程的建设,并对区域调水的工程进行规划和建设,从而实现对抗旱水源工程系统的建设,在加强建设蓄水工程的同时,也要加大对节约水源的相关技术的研究,从而有效利用有限的水资源。必须要制定完善的抗旱预案,才能让我国的抗旱工作得到充分发挥,此外,还必须加强对土壤墒情监测站的建设,土壤墒情监测站可以根据对土壤的实际检测和分析,从而判定旱情的严重性,然后把相关资料上报给有关部门。必须加强对抗旱服务组织的建设,政府要加大投资资金用于支持抗旱服务组织,并且要为抗旱服务组织提供技术帮助,要针对抗旱组织适量的放宽政策,从而有效的提高抗旱组织的抗旱能力。有关政府部门必须加强对抗旱物资储备制度的建设,各地方政府加大对抗旱物资的储备,中央也必须储备相应的抗旱物资,以备不时之需,一旦发生重大旱灾,各地方政府和中央能够及时的实现对抗旱物资的供应,能够有效的提高抗旱能力。

针对防洪的措施

近年来,随着科学技术的快速发展,国家对洪水风险的管理也在不断的加强,国家不断的加大对责任制的监督力度,针对防汛工作制定了责任人名单,明确了防汛督查制度,并且在我国的重点流域设置了统一的管理指挥机构,并加强建立了比较完善的防汛抗旱组织体系,针对我国的一些水灾易发地区特别设置了防洪抗旱组织。随着我国针对防洪工作法规体系的不断完善,《防洪条例》的出台对防洪工作的进展起到了至关重要的作用。国家必须要针对我国重点流域的实际情况,制定出科学合理的防洪预案,洪水调度方案的制度也相当重要,要根据预案的实际情况来对防洪工程实施调度,加强对流域上下游和两岸的监测,以便及时有效的采取防洪措施。此外,国家必须加大对重点流域的防汛抗洪工程的建设力度,针对不同地区和不同地理位置,对防汛抗洪工程进行科学的设计,在加大对防汛抗旱工程建设的同时,还必须加大对防汛抢险队伍的建设,国家的每个地区都必须具备一批优秀的防汛抢险队伍,一旦发生重大洪灾,能确保这些队伍能立刻投身于抗洪抢险的工作中。国家必须完善防汛指挥系统的建设,实现对洪水风险管理制度的制定,从而促进洪水风险管理的快速发展。国家要不断的加强对防洪的应急措施,在面对突然出现的洪灾时,能采取积极有效的应对措施,从而有效的减少洪灾给我们带来的损失。

结论

综上所述,随着生态环境不断被破坏,自然灾害发生的几率也在不断增长,近年来,我国不断的出现干旱、洪水等自然灾害,给国家的经济发展和人民群众的生产生活带了极大的影响,水旱灾害不仅会给我国的经济发展带来严重的影响,还给人民群众的生命财产安全带来了威胁。因此,要想避免水旱灾害带来的巨大损失,国家就必须加强对水旱灾害风险管理的重视,必须完善相关的法规体系建设,加强对水旱灾害的监测,加大对防汛抗旱工程的建设,做到未雨绸缪,要不断的加强对防汛抗旱组织的建设,培养一批专业的防汛抗旱抢险队伍,国家还必须做好防洪抗旱前的应急措施,完善物资储备制度,只有做好相关的预防措施和准备工作,才不会在突发灾害面前措手不及,在进行及时的调度的同时,不但能减少水旱灾害对国家造成的经济损失,最重要的是能保障人民群众的生命财产安全。

参考文献:

[1]刘宁.唐家山堰塞湖应急处置与水旱灾害管理工程[J].中国工程科学,2008.10(12) .67-72.

[2]刘宁,杨启贵.唐家山堰塞湖应急除险技术实践[J].中国工程科学,2009,11(6) .74-81.

[3]刘宁,张建新,林伟,等.汶川地震唐家山堰塞引流除险工程及溃坝洪水演进过程[J]中国科学E辑,2009(4) .801-809.

[4]刘宁.进一步提高科学防御水旱灾害的能力[J].求是,2010(8) .47-49.

[5]刘宁.堰塞湖应急处置实践与认识[J].水科学进展,2010,21(4) .541—549.

篇2

一、水稻超高产基本特征

1.产量构成特征。以适量的群体穗数与较大的穗型协调产出足够的群体总颖花量,并保持正常的的结实率与粒重。

2.群体茎蘖动态特征。在N-n达适宜穗数值,此后无效分蘖增长平缓,至拔节期高峰苗数为适宜穗数的1.3~1.4倍,此后平缓下降,至抽穗期实现预期穗数,成穗率80%左右。

3.群体光合物质生产动态特征。水稻生长中、后期的光合势、净同化率、群体生长率有明显的光合物质生产优势。

4.叶面积特征。至拔节期LAI达到4.0左右;中期增量高,孕穗期LAI高达8.0以上;以后消减缓慢,不早衰,至成熟期LAI仍在3.5左右。

5.株型特征。5张茎生叶较大,尤其是上3叶最大。基部第1、第2节间较短粗,穗下1、2节间较长。这一特征既利于大穗的形成,又利于抗倒。

二、调控技术

培育壮秧、适当提早移栽叶龄,扩行窄株稀植,以促进早发,延长有效分蘖生长时间,为形成大穗奠定基础。适当减少生育前中期的氮肥使用量,以减少无效分蘖,控制群体的无效组成。提前轻搁田,控制无效分蘖和低效叶(茎倒4、倒5叶)的伸长,以形成合理的群体叶面积。适当增加穗肥的使用比例,以促进大穗和提高冠层叶片的光合功能。结实期干湿交替灌溉,以维持根系活力,提高结实率。秸秆还田,以保持较高的土壤生产力。

三、超高产栽培技术

1.育苗

通过适时播种、精播匀播,培育叶蘖同伸的适龄壮秧。采取精苗精栽,以精良的秧苗实施扩行稀植,扩大行距(9 cm×4 cm、8 cm×4 cm、7 cm×4 cm)来改善群体的空间结构,以利于有效、高效的器官充分发育,无效、低效的器官得到适当的控制,以足量的健壮分蘖构建安全性高的强支撑系,有效防止倒伏。

2.施肥

做到有机肥与无机肥兼用,有机肥的用量占总氮量的20%~30%;氮、磷、钾、硅等配合施用,并因土确定其施用配比;同时特别注意氮肥的精确化施用,在合理施氮量的前提下,基蘖肥∶穗肥以(5~6)∶(4~5)为宜,穗肥的施用重点在倒4叶,这是超高产途径的关键所在。

3.灌溉

切实实施“浅-搁-湿”灌溉技术。浅水栽秧,深水活棵,浅水勤灌,适时搁田,拔节前后复水,孕穗、抽穗有浅水层,抽穗前软搁,抽穗后间歇灌溉,收获前7 d断水。做到时到不等苗,苗到不等时。搁田至田边不发白,田中不陷脚、不裂缝,叶色褪淡,叶片挺起。

四、病害防治

1.水稻纹枯病

发病特点。病斑中部呈灰白色,边缘呈暗褐色,经常几个病斑相互连合成云纹状大斑块。在阴雨多湿的情况下,病部长出白色或灰白色的蛛丝状菌丝体,以后逐渐形成白绒状菌块,最后变成褐色坚硬菌核。

防治方法:(1)清除菌源,打捞“浪渣”,铲除田边杂草,不用病稻草还田;(2)及时喷药:用1%(1万单位)井冈霉素可湿性粉剂7.5kg/hm2,或2%井冈霉素1.125 kg/hm2,或50%多菌灵可湿性粉剂1.5kg/hm2对水1 125kg喷雾。也可用草木灰225~300kg/hm2对水1 500kg浸泡一昼夜,过滤后喷雾;或用草木灰375~525kg/hm2直接撒施。

2.稻瘟病

发病特点:苗瘟:病苗基部变黑褐色,上部呈黄褐色或淡红褐色而枯死。潮湿时病苗表面常有灰绿色霉层。叶瘟:病斑呈纺锤形,最外层黄色,内圈褐色,中央灰白色;病斑两端有褐色坏死线向外延伸呈长条状,病斑背面产生灰绿色的霉层。穗颈瘟:发生于穗颈上。病部呈褐色或墨绿色。穗颈发病早的多形成“全白穗”;迟的则谷粒不充实,病穗往往从颈部折下,形成吊颈。

篇3

关键词:地下水开采;危害;防治对策

引 言:地下水是人类社会的重要资源,但是近年来来人们过度的开采地下水引发了一系列的环境和社会问题。因此,认识和总结地下水的危害,加强对地下水开采的治理,有着十分重要的社会意义和经济意义。

1 地下水超采的危害

1.1 地下水资源枯竭

地下水资源可分为浅层地下水和深层地下水。由于浅层地下水开采容易且储量大,在过去的一段时间里曾经被人们广泛开采使用。但是由于地下水补给无法供应过度开采的水量,导致浅层地下水逐渐减少之后,人们又将目光转投到深层地下水的开采当中。深层地下水远在地质年代就开始逐年累积,补给速度极其缓慢,可以说是开采一些就少一些,如果过度的消耗地下水特别是深层地下水,相信用不了多久就会使地下水资源枯竭。此外,井位不合理的布局、供水井过度集中等也是局部水资源枯竭的原因之一。水资源的枯竭将会直接影响到生产、生活用水,对人类社会生存和发展的影响难以估量。

1.2 地面沉降

(1)区域的地面标高降低

造成地面沉降的主要原因分为自然因素和人为因素,自然因素包括:地壳新构造运动、海平面相对上升造成地质抬升、土层的松紧程度及其结构、地震的冲击作用以及火山运动等等。人为因素有:抽取地下液体(包括了水、油、天然气等)、对地下矿产进行开采(如对有色矿产开挖)、修造地下工程并对地下结构进行改造(如修建地铁、隧道等)、还包括地表活动对地质施加负荷(包括地表的各种建筑)等。在我国北方地带地壳运动不频繁、土质结构稳定,因此自然因素对地面沉降的影响较小、沉降的速度也十分缓慢。但是,在我国大部分地区于近年集中出现了不同程度、不同面积的地面沉降现象,其中,人为因素是最主要的原因。

(2)地下水位下降地表因此出现下降

地面沉降是当今我国很多地区出现的较为严重的地质灾害之一,地面沉降会造成基础建设受损、人员伤害、降低城市防洪能力等严重的后果,主要有以下几点:①基础设施、房屋等建筑受到损害。由于地质表面出现局部下降等不规则升降,容易出现地表建筑倾斜、墙壁开裂,基础设施如公路、铁路、地下建筑等更容易受到破坏,公路塌陷、铁路地基不稳、地下建筑坍塌等严重事故出现的概率增多。②供水成本增高:由于地面沉降,使抽水井管相对上升,导致抽水深井降低甚至失去取水功能,从而增加工农业用水的重复取水投资。③农业损失加大,在农村出现地面沉降虽然不如城镇肯能会造成重大损失,但对农业的影响也是极大。④降低城市防洪能力,地面沉降造成整个城镇的地面不平,地段有高有低,排水系统则不能发挥作用,容易造成堵塞情况。⑤在水系发育丰富的河网地区,地面沉降造成桥梁净空减小,使过桥能力大大地降低,同时也使城市的港湾、码头的使用能力降低。

1.3 破坏水资源平衡,造成地下水质恶化

由于长期盲目开采地下水,破坏了稳定的水量平衡,使深层地下水存贮量锐减以至枯竭,河流断流,湖泊干涸,生态环境受到破坏。地下水超采容易引起水污染,主要原因有下面几个:

(1)由于超采地下水易引起地面塌陷,破坏稳定的水面平衡,地表污水就有可能通过塌陷段渗入地下。比如:有些工业废污水不经处理直接排入河流或坑穴,在河道或坑穴周围如果过量开采地下水产生了地面塌陷,地面污水如果塌陷段下渗,造成地下水水质的破坏和污染,从而使地下水的开采利用受到限制,人们的生产、生活用水受到严重的影响。

(2)由于过量开采地下水,造成水位降低,水量减少,同时水在地下净化时间变短,此外,水位降低和地下水漏斗的扩展则增加了地下水接受补给的范围以至于超出水源地保护区范围,实际就是扩大了受污染面积。这些原因都会造成水质变化。

1.4 海水入侵导致地下水盐碱化

地下水盐碱化的情况多发生在沿海地区。通常,陆地所含的淡水层水位要比海水的水位高,海水不会流入淡水层影响水质。但是由于地下水的大量开采,特别是对于淡水层的开采,导致沿海地区地下淡水层的水位比海水水位低,海水由透水层逐渐渗入到陆地的淡水层当中,直接使得淡水变得盐碱化,破坏了地下原有的淡水资源。人类生活和农业灌溉用水多为淡水,虽然现在的科技手段可以轻易将海水转化成淡水,但是地下水资源的盐碱化除了增加了人类的使用负担,还很容易造成沿海地区土地的盐碱化,这对于农业发达的沿海平原地区来说是致命的打击。

2 地下水开采灾害的防治对策

2.1 完善地下水资源管理体系

减少地下水资源的开采量并合理利用可以有效防止地下水超采所造成的危害的发生,而如何限制地下水的开采量则主要体现在政策和法律法规上。首先,对于地下水的开采要严格按照取水许可制度和审批制度来执行。同时对于私采地下水的情况,一定要严查严惩。其次,加强对地下水的统一管理,建立专门的机构负责地下水资源的管理工作,要有规划的进行地下水开采。第三,培养一批有素质的勘探、科研人员,加强处理地下水出现事故的工作能力,保证对地下水的科学管理。第四,加大对地下水资源保护区的资金投入,做好水源地地区的环境保护工作。第五,完善地下水资源的监测、预警系统,并做好应急备案,加强对地下水资源开发的监管力度。最后,加强节约用水的宣传工作,加大对地下水资源的重视和珍惜。

2.2 采用回灌方法,恢复养蓄地下水

根据不同的地形和各地的特点采取不同的回灌方法。因超采导致地面下沉的最有效的防治措施是人工回灌,不但方法简单,而且能够达到蓄水储能的效果。各地应该充分利用条件、创造条件进行人工回灌,同时保证回灌水资源的质量。如:水资源丰富的地方可以兴建拦河工程、蓄水工程,规划建设回渗井工程,定期的回灌,使地下水的采补趋于平衡。水资源匮乏的地方应该积极引水回灌工程,确保地下水能够得到及时的回补。

2.3建立污染处理设施,对污染排水进行严格管理

地下水污染来源于地表水渗入,而地表水的污染来源为人类各种工业、农业活动,需要对重污染企业进行严格控制,防治污染通过排污进入地下水。建立污染处理设施,将污染的水资源进行处理,符合要求的水方可排出,这样减轻地下水污染及化学灾害。

2.4 强化节水意识

提高人民的节水意识,爱惜和保护好有限的水资源。采取综合措施,努力形成节水型社会。农业采取水利与农业措施相结合的办法,充分利用降水和可利用的水资源,节约地下水。实行地表水、地下水等多水联合运用,实现优化调度。根据水循环规律与各地自然条件,结合各地、各用水部门的特点,在不断采用技术新成果的进程中,进行科学地组合。工业要引进先进工艺,全面提高水的重复利用率,充分利用污水,循环水,冷却水,一水多用,计划用水,科学用水,尽可能缩小地下淡水供应范围。

3 结束语

总之,地下水资源并非取之不尽,用之不竭。当水的开采量超过了地下水的自我调节范围以后就会带来一系列危害。因此,要保证地下水资源的可持续利用,就要加强对地下水开采的重视,多做动态监测,同时对已出现的危害积极治理,为地下水的合理开采和利用提供依据和经验。

参考文献:

[1]张华.地面沉降的现状及发展变化趋势[J].地质灾害与环境保护,2010(04).

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关 键 词:敏感图像;压缩域;数据挖掘;多代价敏感决策树

一、引言

当前,由于各种自然灾害而导致的水利突发事件层出不穷,根据国家防汛抗旱总指挥部网站消息,去年南方水涝导致广西、福建、浙江等地50多条河流先后发生超警戒水位洪水,超警幅度0.01-5.67米,其中广西蒙江发生了超历史实测记录大洪水,福建建溪支流南浦溪发生了超保证水位洪水。去年以来,洪水造成22个省(区、市)1823万人受灾,因灾死亡148人,失踪42人,农作物受灾1642千公顷,倒塌房屋6.78万间,直接经济损失299亿元,其中水利设施经济损失56亿元。与2000年以来同期相比,洪涝灾害直接经济损失偏多近2成。与此同时,在我国甘肃省却由于降水偏少,导致农作物受旱面积达970万亩,旱情造成71万人、65万头牲畜存在程度不同的饮水困难。随着各种自动监测技术在水利工程中的应用和深入扩展,各个决策部门的工作变得更加快捷和便利,同时,也生成了大量图像数据。要在这海量数据中即时获取有效信息是当前急需解决的关键技术之一,本文主要针对敏感图像的自动快速识别技术进行研究,从而为决策部门预防水利灾害提供数据支持。

二、敏感图像快速识别面临的挑战

敏感图像识别对速度和准确率的追求是永无止境的。但是面临网络环境下的海量信息,同时信息内容又复杂多变,想要快速准确的识别敏感图像需要面临各方巨大的挑战。

首先,各种水利系统中自动检测技术的应用都通过信息技术利用网络存储传输图像文件。[1]而网络环境下为寻求高存储率和高效率,对图像的本地存储和远程传输大多采取压缩技术。传统的敏感图像识别都是基于像素域进行的,因而针对压缩码流就必须先解压缩再进行识别,这样做虽然完成了识别图像的要求,但恰恰违背了网络环境下的核心优势,既增加各种负荷又缺乏灵活性及实时高效性。

其次,在各种水利系统的自动检测过程中生成的海量图像信息,由于拍摄点的环境、拍摄本身的角度、拍摄所处的背景和各种光照条件不同的限制,使得图像的表现形式呈多样性特点,很难找到统一特征进行准确、完整的表征描述。因此,提取哪些图像特征,及如何抽取各种鲁棒的敏感图像判决规则都是在网络环境下进行的,提高系统识别速度和准确率,从而提供数据决策支持是必须解决的重要问题。

最后,敏感图像表现形式的多样性,以及针对图像敏感性,不同的部门、不同的用户有不同的主观理解和需求,没有完整统一的标准,因而很难通过经验简单确定需要提取何种合适特征,也很难判断图像的底层特征和高层语义之间的联系规则。所以如何适应终端用户的主观需求是提高敏感图像识别准确率所要面临的又一大问题。

三、敏感图像快速识别研究

基于内容的敏感图像识别是一种综合利用图形图像处理技术和人工智能决策的方法。本文基于这一思想,不针对单幅图像进行详细分析,而是通过详细分析压缩码流特点,快速准确的在压缩域中提取图像多种特征;然后利用数据挖掘的方法探寻适合识别敏感图像的特征及潜在决策规则,利用获取的知识来建立识别模型并用于对其它图像进行判决;最后,在预先分类的数据库中检索与之匹配的图像,再根据匹配结果对图像进行判定,如图1所示。

针对敏感图像识别,首先提取压缩图像的区域特征,进而分别利用颜色直方图、纹理及形状等特征在预定义类别的图像样本库中检索出与待识别图像最匹配的若干幅图像,如果检索结果中敏感图像的数量超过一定的阈值,则认为待识别图像为客户需求的敏感图像。由于该方法的效果和样本库与检测方法密切相关,因而针对压缩图像如何构建完整的样本库和如何基于数据挖掘探寻识别规则,实现有效快速检测是本方法存在的两个主要问题,同时也是本文重点要解决的问题。

四、敏感图像快速识别关键技术

本文提出的压缩域检测方法分为模型库生成和图像检测两个阶段,在模型库生成阶段,首先对压缩码流进行熵解码然后从中提取颜色、纹理以及其它一些图像特征。接下来利用数据挖掘技术探寻这些特征与敏感图像判断结果之间的内在规律,同时建立相关模型。在检测阶段,首先从熵解码之后的数据中提取与敏感

图像模型相关的图像特征,并初步检测图像中的敏感区域,然后采用区域生长算法完成最终的检测,如图2所示。

4.1 模型库生成

敏感图像识别是典型的模式识别问题,由于图像保真的需求造成数据量巨大,一种有效的方法是将图像信息通过特征提取从原始数据空间转换至特征空间,然后利用模式分类的方法对其识别。能够表征敏感图像的特征包括:基于区域颜色的特征、基于图像检索结果的特征、基于感兴趣区的特征以及图像全局颜色和纹理特征等。

目前敏感图像识别的主流技术都以未经压缩的像素域数据为研究对象,对于普遍存在的压缩格式的图像信息需要完全解码再进行处理。图像的解码操作不仅耗费时间,而且解码后待处理的数据也过于庞大,这已成为敏感图像识别的严重制约因素之一。基于压缩域的敏感图像识别注重对现有压缩格式的图像进行分析,并从中提取能够表征敏感图像的特征。由于各种压缩编码标准制定之初,并没考虑后续操作。因而,基于压缩域研究敏感图像识别方法需要深入分析压缩标准及压缩码流技术,进而研究相应的压缩域图像处理方法。DCT变换是当前压缩标准常用的核心技术,作为JPEG编码标准的核心技术分块,DCT变换的基本流程是:原始图片颜色空间转换分块DCT变换量化熵编码压缩码流,解压过程是此流程的反序。颜色特征是图像底层的基本特征之一,在图像识别领域有广泛应用。与其它视觉特征相比,颜色特征具有旋转、平移、尺度等不变性的特点,常用的颜色特征包括颜色直方图、颜色矩阵、颜色相关图等。JPEG采用YCbCr颜色空间,YCbCr颜色空间能够较好的分离亮度信息和色度信息,适应人眼视觉特性。出于编码效率和运算复杂度考虑,DCT变换前通常将原始数据先做8×8分块。经DCT变换后左上角系数会集中大部分能量,该系数称为DC系数,其他位置的系数称为AC系数。量化后的高频AC系数大部分会变为零,以此达到压缩目的,再经熵编码可进一步提高压缩效率。[2]N×N的二维DCT变换定义如式(1)所示。

(1)

其中,u、v、x、y∈[0,N-1];x、y是数据块的空域坐标;u、v是变换域的坐标。C(u),C(v)的取值如式(2)所示。

(2)

由式(1)和(2)可知,DCT变换后的DC系数值,即(0,0)位置处的DCT系数,如式(3)所示。

(3)

考虑N×N的像素块,其均值可由式(4)表示:

(4)

由式(3)和(4)可推出式(5):

(5)

由式(5)可知空域图像像素块均值可直接由DC系数获得,不必进行反DCT变换。由此可将图像中所有分块DC系数组合成一幅DC图。虽然DC图仅是原始图像的缩略,但可保留大部分视觉信息。YCbCr颜色空间中,Y分量反映图像的亮度信息,Cb、Cr分量反映图像的色度信息。DCT变换前已经将图像转换至YCbCr颜色空间,因而利用DC系数提取颜色特征及亮度特征,是一种有效方法。除此,还可在DC图中提取亮度直方图、颜色直方图、色度直方图等信息。提取的压缩域颜色特征并利用图像块内所有像素的颜色平均值表示。对于8×8大小的图像块,其颜色平均值可由下式获得。其中以F(0,0)为8×8图像块经DCT变换后的DC系数。如式(6)所示。

(6)

由于压缩过程中DCT变换后的系数需要经过量化处理,因而式(6)可由量化后的DC系数与量化因子的乘积近似得出,如式(7)所示。

(7)

式(7)中,Q(0,0)是量化表中(0,0)处的值,可在压缩码流中直接获取。FQ(0,0)是熵解码后的DC系数,可在熵解码后的码流中获取。因而我们将上式定义为压缩域的颜色特征,用μc_colar表示,如式(8)所示。

(8)

利用式(8)求得的各颜色分量的均值作为图像块压缩域的颜色特征,并分别记为YDC、CbDC、CrDC。综上所述,具体的特征提取过程为:

1.在压缩码流中,将图像转换至YCbCr颜色空间,利用基于数据挖掘的压缩域颜色检测方法获取颜色似然图,即DC图。

2.将DC图划分为8×8的图像块。

3.将DC图中对应图像块像素均值作为低分辨率图像的像素值得到低分辨率图像。

4.对低分辨率图像进行二维DCT变换。

5.变换后的DCT系数进行Zigzag排序,并提取前6个系数作为SCLD特征。

纹理是图像的另外一种基本底层特征,在图像内容分析中有重要作用。目前对于纹理并没有统一定义,但普遍认为纹理特征反映了图像像素的亮度或者颜色信息的某种变化,是统计相关的。对于纹理分析常用的研究方法有结构法、统计法、模型法和频谱法四种。

4.2 图像检测

基于压缩域的特征提取提高了特征提取速度,但敏感图像识别算法性能的提高还要求通过选用合理有效的模式分类方法,进而提高检索速度。特征提取将原始图像转换至特征图像后,为了深入分析提取的各种图像特征与敏感图像之间的关系,我们采用了数据挖掘的思想在大量的样本数据中探寻潜在的敏感图像识别规律。决策树是一种常用的数据挖掘方法,能够清晰的显示哪些特征比较重要,具有检测速度快、方便生成、易于理解等优点。

基于NNIA的代价敏感决策树构建方法,首先将平均误分类代价和平均测试代价作为两个优化目标,然后利用NNIA对决策树进行优化。优化过程中,将决策树看作是免疫进化中的抗体,通过研究决策树抗体的随机构建方法、剪枝策略以及变异操作等,最终建立的多代价敏感的决策树具有规模小、泛化能力强的特点。[3]利用NNIA算法解决决策树构建过程中多代价优化问题时,将决策树视为NNIA算法中的抗体。为了使NNIA更适应决策树抗体并且进一步降低复杂度,在构建代价敏感决策树过程中我们对NNIA算法进行改进。改进后的算法在每次迭代过程中增加对决策树抗体的剪枝操作,以获取更精简鲁棒的决策树。由于变异操作需要利用决策树的测试结果,如果变异之前进行重组操作势必会破坏原有决策树结构,这时需要重新对训练集进行测试。因此,为了降低算法的计算复杂度,我们去除了NNIA中的重组操作。另外,为增加抗体的多样性,在每次迭代过程中都加入新的随机决策树抗体。

平均误分类代价和平均测试代价是NNIA算法中首先需要确定的待优化目标,这是构建代价敏感决策树的基础。另外决策树抗体初始化、决策树剪枝以及决策树变异操作是算法的三个关键步骤。至于优势抗体群更新、活性抗体选择及比例克隆等操作与标准的NNIA相同。

1.优化目标确定

将平均误分类代价和平均测试代价作为两个优化目标,即构建的决策树对误分类代价和测试代价敏感。采用分类代价矩阵的方法计算平均误分类代价。对于一个K分类问题,分类代价矩阵C是一个K×K阶矩阵,其中元素Ci,j(0

(9)

其中, I D I 为训练样本集D中所包含的样本数目;d为训练样本集D中的样本;Id为样本d的实际类别;h(t,d)为决策树t对样本d的预测类别。

2.决策树抗体的随机生成

NNIA算法框架首先需要对决策树抗体进行编码。由于二叉树和多叉树之间可以相互转换,因而我们直接用二叉决策树表示抗体,随机建立的二叉决策树为满二叉树,其内部节点决策属性和分裂点是随机选择的,这有利于在整个决策树空间搜索。叶节点类别的指派方法为:对于叶节点,训练样本集D经决策树t测试后,得到符合叶节点l对应规则的数据样本子集Dl,将使Dl误分类代价最小的类别指定为叶节点l的类别。其中x为叶节点l应指派的类别,如式(10)所示。

(10)

3.决策树剪枝策略

考虑到随机生成的决策树某些分支可能无效以及构建代价敏感的决策树的需要,我们采用了两种剪枝策略:(1)基于最小支持项数目的剪枝策略;(2)基于分类错误代价的剪枝策略。

基于最小支持项数目的剪枝策略与控制树规模的方法类似,以此作为剪枝策略。剪枝前预先设定决策树的每分支最小支持项的数目,然后自顶向下考察每棵子树。基于分类错误代价的剪枝策略则是利用训练样本集D评估决策树的误分类代价,并自顶向下对子树是否被剪枝作以判定。对于内部任意节点,假设以该节点作为根节点的子树tn,若剪除tn后的决策树的平均误分类代价不大于剪枝前的平均误分类代价,则对子树tn进行剪枝,否则保留该子树。

4.决策树抗体的变异操作

决策树抗体的结构并不固定,不易采用普通的变异操作进行变异。为此,采用以下五种决策树变异操作:(1)利用随机创建的子树替代原决策树中随机选取的子树;(2)对决策树进行随机剪枝;(3)随机改变内部节点决策属性的分裂点;(4)随机改变内部节点的决策属性和分裂点;(5)随机分裂叶节点。

针对检测对象,首先在码流中提取图像块的颜色和纹理等特征快速构建低分辨率版本图像;进而利用基于数据挖掘的压缩域检测方法,在大量的训练样本中探寻隐含决策规则,并将这些规则作为压缩域检测的依据。网络环境下虽然难以简单确定敏感图像信息的决策规则,但可以轻易获取各种类型的大量数据,从而利用选定的样本数据,探寻隐含的颜色和纹理等特征关系,进而在样本中挖掘出隐含知识,从而建立基于规则的模型,并用于检测新图像,最后利用一些先验知识和区域生长算法进一步去除部分背景噪声干扰,最终获取检测结果。该方法能够有效提高检测速度,并且准确率也较高。

五、结束语

在敏感图像识别中,将敏感信息误判为正常和将正常信息误判为敏感所造成的影响是不同的,并且图像特征的提取也需要一定的时间。在数据挖掘中,前者称为误分类代价,后者称为测试代价。这两种代价影响到了敏感图像识别的准确率和速度。针对这个问题,本论文提出了一种基于非支配邻域免疫算法的多代价敏感决策树构建方法。将决策树作为非支配邻域免疫算法中的抗体,通过对决策树的平均误分类代价和平均测试代价进行优化,获得一组Pareto最优决策树。该方法不仅仅能够用于敏感图像识别,也能够应用于其他对误分类代价和测试代价比较关注的分类领域。

敏感图像表现形式多样并且缺乏统一定义,难以获取准确的判决规则。针对这个问题,本论文首先将图像划分为四种较为客观的类别,并在压缩域提取多种图像特征。然后,利用基于多代价敏感决策树的数据挖掘方法,对大量图像样本进行分析,探寻隐含在其中的敏感图像判决规则。最后,通过引入可由用户自行定义的敏感程度的概念,使决策规则可输出待检测图像的敏感程度信息。最终识别结果取决于终端用户对各类图像敏感程度的定义,可以适应不同群体用户的需求,有效提高了识别的准确率和速度。

参考文献

[1] 邱瑞田,等.全国水库防洪调度决策支持系统工程[J].中国水利.2004,18(22):58-60.

[2] 程向辉,等.电力系统应急调度权转移分析及决策方法[J].电力自动化设备.2012,32(8):80-84.

[3] 姚亚夫,邢留涛.决策树C4.5连续属性分割阈值算法改进及其应用.中南大学学报(自然科学版).2011,42(12):3772-3776.

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关键词:祁连山;水源涵养林;自然灾害;预防

1基本情况

祁连山水源涵养林区位于我省西北部,南接青海省,北临河西走廊,西至玉门石油河,东连永登连城林场。地理坐标为东经97°24′~103 °46′,北纬36° 43′~39 °42′。范围包括天祝藏族自治县、肃南裕固族自治县的全部及古浪、武威、山丹、民乐、张掖、永昌诸县(市)的部分地区,划定土地面积2 722 260hm2,约占甘肃省总土地面积的6%。全区属高山深谷地貌,海拔一般在3 000~4 000m之间,山势西高东低,气温变化剧烈,雨量分配不均 ,温度、降水随海拔高度呈明显垂直梯度,降水总趋势从东向西减少,从南到北降低,雪线由东向西增高。海拔 2 500~3 300m为森林草原带,年平均温度-6 ℃以下,年降水量300~500mm之间,年蒸发量1 200mm,无霜期90~120d。

据2000年森林资源规划设计调查查明,全区林业用地面积66 666.30hm2,其中有林地166 843.60hm2,疏林地11 910.10 hm2,灌木林地412 569hm2,森林覆盖率21.30%[1]。全区活立木总蓄积2 166万m3,有林地上平均每公顷蓄积 127.70m3。林分平均生长率2.87%,年生长量62万m3,自然枯损率0.15%,年自然枯损量3万m3,年净生长率2.72%,净生长量59万m3 。主要建群树种为云杉,树种单一,结构简单,一旦遭到破坏,很难恢复。

2自然灾害种类

2.1雪害这是造成祁连山森林成片受损的主要因子。1992年5月12~13日,祁连山区连续普降了几十年罕见的大雪,降雪时间持续长达45h,平均积雪厚度在450~1 000mm 之间。据调查 ,全区有12个保护站程度不同的受灾,受灾面积达4.22万公顷,受灾林木株数146.09万株,损失立木蓄积10.63万m3。其中,受灾最重的哈溪自然保护站,平均每公顷被压木100株以上的重灾区面积5 971hm2,被压木50~100株的中灾区面积6 037hm2,被压木50株以下的轻灾区面积4 070hm2。最重地段每公顷被压株数高达600多株。1998年5月14~15日 ,地处乌鞘岭以东的夏玛、乌鞘岭自然保护站林区内连续17小时普降大雨雪,平均积雪厚度350~600mm,两林区有19个林班的林木遭受了严重的雪害。经调查,受灾面积1万多公顷,受害林木77.78万株,损失立木蓄积4.674万m3。林木受灾后,林内梢头遍地,树杆横陈,有的被雪压弯了腰,有的被折断了头,有的被拦腰折断,有的被连根拔起,林内一片狼籍,惨不忍睹。根据调查分析,发生雪害的主要原因一是初夏降雪,大强度的混合降水在高寒山区春末夏初乍暖还寒的气候条件下,不能及时融化滴落而在树冠上积累,导致树木承受不了巨大压力而受灾[2];二是大部分受害地段林木密度大树身细而高,林木抵御自然灾害的能力较差;三是受害对象多为青海云杉单层纯林,且往往连片受灾。

2.2风倒青海云杉在祁连山的垂直分布高度一般在海拔2 500~3 300m之间,由于降水和温度的关系,青海云杉多分布在阴坡、半阴坡,并呈带状和斑块状分布。分布区的年降水量300~500mm之间,年蒸发量在800~1 600mm之间,年平均温度为-0.70~20 ℃,最冷月平均气温-11~-140 ℃,绝对最低气温-320 ℃,冻土层深2.16m。其分布区内永冻层或季节冻层广泛存在,阻碍降水渗透,同时使得植物根系下伸困难,造成青海云杉为浅根性树种,遇到大风,林缘和陡坡地段的林木极易倒伏。

2.3病虫害目前,全区森林病虫鼠害每年发生面积在2万公顷左右,其中一次性发生面积1.50万公顷左右,重复发生面积5万公顷左右。祁连山水源涵养林的主要建群树种青海云杉病虫鼠害发生面积为1.20万公顷左右,其主要种类有:嫩梢小蛾类、多露象甲类、扁叶蜂类、尺蛾类、金龟甲类、小蠹类及锈病类。它们往往单独或混合发生,有的危害顶梢,有的危害叶部,有的危害枝干,有的危害主干,造成林木生长衰弱,抵御自然灾害能力下降,最终慢慢枯死。

2.4滑坡青海云杉属浅根性树种,主根不明显,根系密集深度仅30cm,最深只有70cm,集中分布区(海拔2 500~3 300m)林下只有5~10cm苔藓层覆盖,无深根性灌木,地被物吸水和渗透力强,无固持土体力,土壤以褐色土为主,土层较薄,一般厚30~60cm,母质层为疏松的坡积物,透水性较高。由于祁连山地处高寒山区,气温低,林内阴湿,春夏之际,土壤温度回升缓慢,解冻时间长,一般到8月下旬至9月上旬才完全解冻,当雨季到来时,土体下层仍然冻结,因而形成了一个良好的隔水层,当降雨量增加,土层土体处于过饱和状态,稳定性降低,遇到强大的连续降雨,在地形条件等因素的配合下,很容易发生滑坡,造成林木受损,破坏森林植被,降低林木涵养水源能力,林木滑倒后若不及时清理,当年或第二年就有蛀干害虫入侵,条件适宜时就会出现害虫大发生[3]。

3自然灾害的危害性

3.1恶化林分卫生条件,形成病虫害发源地林内受灾的林木若不能及时清理,造成林木在林内自然腐烂,给病虫害的发生和蔓延创造了条件,一旦条件成熟,很容易爆发成灾。

3.2增加了林区可燃物,森林火险等级升高森林可燃物是森林火灾的物质基础,森林火灾的发生,不仅受气候和气象条件的支配,而且受可燃物规律的支配,森林可燃物“蓄之愈久”,森林 火灾“其发必速”。因此,把森林可燃物纳入森林防火全过程,是一项釜底抽薪的防火措施。

3.3加大了护林难度自然灾害造成林木受害,受害的林木往往成为群众抢拿对象,进入林区的群众增多,增加了护林难度,对森林的安全构成巨大的威胁。

4预防措施

4.1科学经营祁连山森林祁连山森林自1980年实行封禁保护以来,林分密度逐年增大,部分林木因竞争养分逐渐枯死,没有枯死的林木因得不到足够的营养空间质量下降,抵御自然灾害的能力很弱,一旦环境不利,极易受灾。因此,通过综合培育、抚育促优、综合经营等方式提高水源林的质量已迫在眉睫。

4.2改造现有林地对因雪压受灾的林中空地,及时栽植深根性阔叶和灌木树种,改变林分结构,形成乔灌混交林,既有利于防火,也利于防虫防病,还可以防止山体滑坡。

4.3增加森林病虫害防治投入祁连山林区近年来持续干旱少雨,病虫害发生严重。保护区各级领导对此都非常重视,把森林病虫害防治列入议事日程,但由于防治经费严重不足,防治手段和技术落后,大面积的森林病虫害得不到及时有效防治,对祁连山森林构成极大威胁。因此,加大投入力度,有效防治祁连山水源涵养林森林病虫害,是保护好现有森林资源的一项重要工作。

4.4依法治区,加大管理力度尽快落实《甘肃祁连山国家级自然保护区条例》,把水资源补偿费、核心区标桩立界和人口迁移、退耕还林和15m保护带划分落到实处,减少人为干扰,为林木的生长创造良好的环境。

参考文献

[1] 甘肃祁连山国家自然保护区森林资源规划设计调查报告[R].甘肃省林业勘察设计研究院.内部资料,2001(4).

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【关键词】太阳能;热水工程;质量管控;冰雹灾害防护

Union of tube solar hot water project quality control and the hail disaster protection research

Li Yan-hua,Chen Guo-chang,Yin Tao,Sun Ye-ke

(Unit 96531LuoyangHenan471031)

【Abstract】Solar hot water system because of its simple structure technology is single-minded, details easily neglected, seriously affecting the use effect of the user and the healthy development of the solar industry, in this paper, the engineering quality control and research of hail disaster protection in order to share with colleagues.

【Key words】Solar energy;Hot water engineering;Quality control;The hail disaster protection

随着社会经济的高速发展,人们的生活水平得到了快速提高,社会生产和居民生活对热水的需求量亦与日俱增,加之不可再生能源储量有限和对环境的严重污染,太阳能作为新兴清洁能源更加得到人类的重视和青睐。太阳能热水系统的分类方式很多,仅以其集热部分的材料与结构不同大致可分为户(单元)式系统、板联式系统和联集管式系统等三大类,目前工程中又以联集管式太阳能热水系统最为常见。

1. 基本结构组成

联集管式太阳能热水系统主要由玻璃管集热模块组合、储热水箱、循环泵组、集中控制系统、支架及阀门管道连接而成(见图1太阳能热水系统结构及运行)。

2. 工作原理

安装在支架上的真空管集热模块组合以太阳辐射为主要能源,在冷水正常供应的条件下,通过一定强度和一定时间的日照,集热模块组合可以产生一定温度的热水,当集热模块的最低点和最高点的水温达到设定温差时,循环泵组在控制系统的作用下开始运行,直至温差消失,同时集热模块组合进入下一个加热循环。由此整个系统便能在集热模块组合持续加热和循环泵组根据温差间歇运行的共同作用下,达到使储热水箱内水温逐步提升的目的和效果。根据理论计算和工程实测证明:在环境温度达到15℃以上,日均太阳辐照量达到20MJ/m2以上(北方阳光资源较好的地区,夏季晴好天气),入口冷水温度15℃时,每平米产生45℃~50℃热水约60~80Kg;当环境温度在0℃左右时,日均太阳辐照量18MJ/m2(北方阳光资源较好地区,冬季晴好天气),同样入口冷水15℃,每平米产生45℃左右热水约40~60Kg。

3. 工程案例

3.1案例情况简介。

某小区位于河南中西部北临黄河,规划16层住宅楼数栋,顶层檐口高度49.5M。设计热水系统为:冬季利用市政高温热水自备换热机组不间断供水,各单元底部设单元循环泵一组,供水方式为上供减压模式;其他季节为屋面联集管太阳能集中供水,管道与冬季系统连接(见图2单元系统示意图)。项目划分三个标段由三个品牌的供应商供货并负责安装调试。

3.2存在质量问题。

经调试和初期使用证明三个品牌系统在安装质量及运行可靠性等方面有着较为明显的差距,经过两个年度的运行和维护,发现不少问题需要研究探索。

(1)整体布局不合理,系统边缘距女儿墙距离和系统底缘距屋面高度都太小,严重影响工程收尾施工和后期维护(见图3距女儿墙距离太小、图4距屋面距离太小)。

(2)基础支敦未座在结构层上而直接座在屋面面层上,会导致保温层局部受压收缩和防水层受损。基础支敦未用砼浇注而用砖或其他材料砌筑强度和寿命不能满足要求(见图5支敦直接座在屋面面层上、图6砖砌支敦材料强度不满足要求)。

(3)储热水箱形状结构选择不合理,安装高度不当,导致顶层供水压力不足;水箱管路接口位置设置不当,影响有效储水量;水箱内、外未设置人梯影响检修维护安全。

(4)支架不牢防风能力差导致真空管损坏;管路保温层厚度不足,保护层质量低劣,法兰及活接未作标示;管路坡度不合理,不能满足放空及排污要求。

(5)系统控制系统制作安装粗糙质量低劣,电磁阀、电动阀、循环泵选型与系统要求不匹配,导致温度过高噪声过大;防雷接地可靠性不够,未与建筑避雷网可靠连接。

(6)系统设计未考虑反冲洗和除垢功能,管路冲洗困难、结垢严重。

4. 质量管控与运行维护措施

为避免和有效减少质量问题的出现,保证太阳能系统的运行效果和使用年限,需在工程各阶段严格质量管控。

4.1招投标阶段。

(1)对竞标单位资质、企业信誉度及施工能力水平等方面进行严格审查,避免不良企业参与竞标。

(2)标段划分不宜太多,否则会给施工监管带来麻烦,同时增加运行维护的难度。

(3)招标文件的技术要求须详细具体全面,如水箱的结构、尺寸、材质规格,管道的材质,阀门、开关、仪表等部件的品牌等级,支架用料的材质型号及连接方式等均须明确。

4.2深化设计阶段。

4.2.1严格研究审查中标单位提供的深化设计方案及施工组织设计,通过仔细审阅平面图、立面图、系统图、效果图,确定设备管线的位置标高和相互关系,考察系统与建筑主体外观的协调性等。

4.2.2严格循环泵、储热水箱及重要阀部件等主要设备材料的选型定型:

(1)循环泵的品牌型号选择非常关键,功率过小不能满足使用需求;功率过大不仅造成投资成本运行费用增加,而且调试困难严重影响设备使用寿命。

(2)储热水箱应在现场条件允许时优先选择圆柱形。圆柱形水箱具有结构简单、用料经济、焊缝少、宜保温、好清理、使用寿命长等优点。根据底面积大小应在底部适当位置设集垢坑便于排垢维护。水箱顶部宜做成锥形,以防积水浸入保温层影响保温效果。水箱内、外部亦须设置人梯以便于维护时使用。

(3)电控元件及缆线不得选择低劣品牌产品,缆线保护及安装必须符合相关技术规范要求,所有电控阀门应优先选择电动阀而不宜选择电磁阀。

4.3施工阶段。

(1)现场质量监控人员必须学习和了解相关知识及标准规范,掌握施工程序和关键技术,认真组织工厂预制件的出厂验收和设备材料进场验收并注意现场成品保护。

(2)太阳能系统安装人员要积极做好与建筑施工的穿插配合,认真组织系统基础的定位与施工,应在屋面保温及防水施工前完成基础施工。放线定位时要结合现场情况全面考虑、合理布局,为下步施工作业及系统维护预留足够操作空间。

(3)支架安装前应检验基础的平整度,支架连接固定宜选择螺栓连接,若选择焊接时须做好焊缝防腐处理,所有交接点必须牢固可靠。

(4)管道及其阀门部件的安装必须符合相关技术规范和使用需求,其重量不应由联集箱承负。各管道安装时应保持一定坡度,确保系统检修和维护时管内积水可彻底排空。

(5)集热模块上连管上方应加装避雷网并与建筑避雷网可靠连接。真空管极易破碎,应在系统管道全部安装完毕后安装,然后再进行系统试水,真空管安装时应保证管尾端高于其插口端3MM,形成坡度以便于排垢。

(6)循环泵的安装位置应选在便于操作维护且不影响通行的地方,同时还应加装防雨棚并采取相应的减振措施(见图7循环泵防雨棚及减震)。水箱的安装高度也有一定要求,其顶部应低于集热模块的上连接管,底部应高于集热模块的下连接管(见图1)。

(7)在每组(串)联集箱的底部须顺联集箱安装外通阀,以备系统放空排污和反冲洗使用。反冲洗管可由水箱进(补)水管引出与集热模块上连管相连并用阀门断开,通过调节冲洗管及水箱补水管上两处阀门的启闭,来实现系统反冲洗与水箱补水两项功能的转换(见图1)。

4.4运行维护。

(1)运管人员应经过专业培训,熟悉系统结构原理,掌握各管路、阀门部件的位置、走向、功能及操控要领。

(2)管道保温层表面应设置水流方向标识,在阀门、法兰和活接等部位应单独保温并设明显标示以便检修。

(3)根据当地水质和使用频率等实际情况,定期检查维护,确保系统运行正常。整个系统每年应至少进行一次反冲洗排垢维护,有条件时还可在系统中安装永磁除垢器以缓解结垢现象。

5. 冰雹灾害防护

5.1冰雹灾害案例。

集热管的机械强度与集热管的原料、生产工艺、厚度、外径等内在因素有关,有的品牌承诺可抗击2.5CM的冰雹打击。2015年5月6日当地遭遇大风冰雹强对流天气,冰雹直径达3.5CM,有轿车天窗受损报道,该工程太阳能集热管受损260只,占总数的2.5%造成严重经济损失并影响工程使用。

5.2受损情况分析。

太阳能集热管竖置状态(家用式)比横置状态(联集管)的抗垂直打击能力强50%,但因其积污严重排污困难不适合家用以外的工程体系。通过理论分析,47是58集热管抗垂直打击能力的1.5倍,另外,集热管抗垂直打击能力与集热模块的设计安装角度有关(如图8集热管安装角度与受受冰雹打击面关系及护措施图)。

5.3预防措施。

(1)招标采购时优先选择直径47集热管。

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【关键词】 中小河流;气候;暴雨;灾害;防汛减灾

【中图分类号】 TU14 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123(2013)04-045-01

1 加强中小河流暴雨灾害防治的必要性

大江大河历来是我国防汛抗洪重点,这一点是非常明确的。但是水灾发生几率更多往往是中小河流和中小型水库。近年来我国防汛形势特点总的是大江大河在持续加大投入,建立水文遥测系统、提高堤坝防洪能力后水势平稳,一些地区遭受洪涝灾害,损失惨重,主要是中小河流、中小水库失事造成的。

中小河流洪涝灾害严重的主要原因:①防洪标准低。绝大多数中小河流防洪标准都是3~5年一遇,遇到常见洪水就可能发生洪涝灾害;②一些地区为了追求眼前的经济利益,盲目开发、乱采矿石、拦河设障、挤占河道,一旦发生洪水就会造成重大经济损失;③中小河流流域面积小,汇流快,气象监测困难,水文观测站点缺少,防洪难度很大。四是中小河流地质地貌情况复杂,发生洪水时极易诱发山地灾害,造成人员伤亡。五是中小河流治理的资金投入不足。

2 如何开展中小河流暴雨灾害防治工作

2.1 暴雨灾害易发区的调查编制。首先应对区域内的河流全面了解,这个了解不仅是根据历史资料来了解,更应该走下去了解,现时与历史相结合,深入调查中小河流暴雨灾害易发区并编制成册是开展这项工作的第一步。探讨洪水及洪水灾害的特性与成因;在实地调查、摸底的基础上,建立完善的躲灾和避灾预案;探讨建立快速、准确的降雨实时观测系统及洪水预报系统,研究建立区域暴雨与洪泛区灾害损失的相关关系实用模型;在走访、调查的基础上,总结探讨如何采取多种形式广泛动员和组织全民搞好避灾工作,探讨系统治理洪水灾害的措施和途径。

2.2 用非工程措施来防御洪水。洪水预警预报系统作为防汛抗洪的非工程措施,它的投资少、见效快,在防汛抗洪中所起的作用是巨大而不可替代的,因此在中小河流暴雨灾害易发区建立洪水预警预报系统是防治手段之一。随着无线电通信技术的发达,无线通信得到迅速推广普及,这为建设洪水预警预报系统提供了稳定而多样的信道。从目前的情况看,洪水预警预报系统的管理运行工作主要由水文部门完成,行政机关的领导干部和地方老百姓对系统知之甚少,因此,建立、健全上下联动、左右配合的洪水防御组织体系,是有效防御洪水的重要保障。各地重点突出乡(镇)及村组的组织建设、落实基层干部的防灾责任,主要从以下五个方面抓紧、抓实:①各洪水易发区都明确行政首长为洪水防御第一责任人,汛期发生较大降雨时主动向水文、气象、国土等部门了解本次降雨的范围、强度及是否引发灾害,所有乡、村干部都联系防范责任区;②落实干部防灾责任,重点是如何确保人员安全、组织群众和物资转移;③制定部门防灾职责,水利、水文、气象、国土、卫生、安全监督等部门都明确洪水防御职责;④把各级领导干部落实洪水防御工作的好坏纳入到干部考核范畴,作为干部考核、奖罚一个重要依据;⑤建立责任追究制,用严格的责任追究保证各项职责落到实处。

在建立洪水预警预报系统、落实防灾责任的同时,要建立完善的洪水防御预案。有效防御洪水,涉及到的工作多,一旦暴发洪水,要能够迅速组织各方面力量投入到抗灾中,必须要制定和落实完备的、操作性强的预案,包括水库调度预案、人员紧急转移预案、抢险预案、救灾预案等,其中最主要的是制定详细的、以避灾躲灾为目的的人员紧急安全转移、安置预案,涉及到洪水发生的条件、影响范围、安全区域的划分、人员紧急转移安置方案、预案启用条件及程序等各方面内容。预案一经制定,各地广为宣传,组织干部群众学习、熟悉,有些地方还有必要组织实践演习。这样当洪水来临时,各级责任人可迅速启动预案,有效组织抗灾工作,群众可以按照预案确定的转移路线紧急逃生,避免关键时刻打乱仗,减少灾害损失。

2.3 用工程措施来防御洪水。中小河流洪水灾害频发的原因,除了天气因素外,另一个主要原因是人类活动的影响。由于环境保护意识的薄弱落后,很多企业及个人没有根据相关环保政策对自身活动后果影响行为做出相应的补救,造成流域植被破坏严重,水土流失引起河道淤积,同时由于不合理的采砂、采矿以及占河建房、向河道倾倒垃圾等侵占河道的违法行为,导致河道行洪能力日渐萎缩。对于这样的河流,应采取清淤疏浚、修建堤防等工程措施来防御洪水。清淤疏浚的目的是要还河流的天然河道,因此清淤的河段要尽可能的彻底且不让清淤出来的物质再回到河流中。经过清淤修堤的河道,要加强后续管理,避免“前人”清淤修堤之后“后人”跟着破坏。

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关键词:万全县 山洪灾害 防治工程措施

1 山洪灾害的成因和特点

受大陆性季风气候影响,县境降雨多集中在6~9月,或暴雨倾盆,或阴雨连绵,加上万全县境北部山区山高、坡陡,植被破坏,保水能力差,地表,土壤侵蚀剧烈,沟壑纵横等特有的地理环境,极易诱发山洪,且形成河道坡陡流急,行洪猛,历时短,泥沙含量大,洪峰破坏力强的特点。

2 山洪灾害现状

万全县山洪灾害较多,主要灾害类型为山洪、滑坡、泥石流、水库、塘坝下游威胁区。全县山洪灾害威胁区涉及11个乡镇,共有10条流域,威胁涉及150个村,共计25000户,共计65301户,人口148760人,房间237404间,耕地28.8万亩。

3 防灾措施现状及存在问题

3.1 山洪灾害非工程措施现状及存在问题

目前,县政府设立了“防汛抗旱指挥部”,构成了县防洪抗旱的管理体系,防汛指挥部门在防灾减灾中统一领导、统一组织,发挥了巨大作用。多年来,在对本地的防灾工作进行不断总结的基础上,对能防治山洪灾害的一些非工程措施方面,县里进行了一定程度的布置与建设,从而减少了部分人员伤亡和财产损失。但是,就总体而言,在应对山洪灾害方面,还是缺少必要的防御手段,这些防灾非工程措施非常薄弱。

①在一些山洪灾害严重区域布设了气象监测设施,并初步建立了群测群防网络,但监测网点布设不够,覆盖率不高,山洪灾害防御的通信预警系统建设尚处起步阶段。

②县防灾减灾组织编制了较为完善的防灾预案,并且取得了较好的效果,但大部分乡村尚未编制预案或预案不完善。

③政策法规建设取得一定进展,但专门针对山洪灾害防治的有关法律文件的配套法规、执行程序和操作条文尚不完善。

④防灾管理工作逐步加强,但山洪灾害防治涉及多个部门,缺乏有效的协调机制,现有法律、法规贯彻执行的力度较弱。

3.2 防灾工程措施现状及存在问题

目前情况下,对地区范围内的一些重要的城镇以及大型工矿企业,还有一些重要的基础设施所在区域,我们设置了不同程度的治理保护措施,这些治理措施对有效地减轻山洪灾害发挥了重要作用。但仍有部分问题存在,例如:

①堤防、河道整治等防洪工程建设标准低、质量差。

②山洪诱发的泥石流、滑坡治理工程薄弱。泥石流、滑坡防治手段落后,由于没有足够资金,仅极少数采取了工程治理措施。

③水土流失治理进度缓慢。多年来水土保持投资主要以群众投工、投劳为主,水土流失治理进度缓慢。受人为及自然的双重破坏,造成水土流失,河床抬高,降低了河道行洪能力。

4 万全县山洪灾害防治工程措施具体分析

全县共计五条主要河道分10条小流域,应对10条流域建立健全监测预警系统,同时和县防办进行联网运行。主要建设内容:新设立简易雨量观测站点121;新增雨量自动遥测站点50个;新建简易水位监测站点5处;新增雨量、水位自动监测站点7处,新增视频监测站2个。县防办建立监测预警平台,平台建设内容包括基本信息查询、水雨情监测查询、气象国土信息服务、水情预报服务、预警服务、应急响应服务和系统管理;加大宣传,印发《山洪灾害防御知识宣传手册》,制作山洪灾害防御宣传光碟及录音带,制作《山洪灾害防御明白卡》、宣传牌、宣传栏和警示牌等;对山洪灾害防御指挥部人员、责任人、监测人员、预警人员、片区负责人进行山洪灾害知识培训,对监测预警系统技术及运行维护进行培训,对数据采集、汇总进行培训,进行山洪灾害的防御演练。

4.1 预警

根据万全县历史降雨及山洪灾害情况,结合万全县地形、地貌、植被、土壤类型等,确定每个小流域或乡镇村各级临界雨量、水位等预警指标,并在实际运用中修订完善。

4.2 监测

万全县山洪灾害防治监测预警系统建设主要包括雨水情监测、信息汇集与预警平台、预报决策、预警系统等子系统建设。本次监测预警系统建设主要针对防治降雨在山区引发的洪水灾害的监测预警及群测群防设施,同时考虑防治泥石流、滑坡等灾害的要求,预留与相关部门的数据接口。

4.3 责任组织

为保证山洪灾害安全转移,成立了县、乡(镇)、村、队(街)、户五级山洪灾害防御责任制体系,组织指挥机构主要在县、乡(镇)、村建立。

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关键词:山洪灾害;防治;非工程措施

Abstract: the mountain torrent disaster by rainfall, topography and geological conditions and the influence of the economic and social activities, the disaster has wide distribution, occurs frequently, sudden strong, foresee prevention difficulty and seasonally strong, regional obvious and run fast, destructive big wait for a characteristic, therefore in the mountain flood disasters prevention and control should be based on maximum reduce casualties for primary goal, in case first and prevention &treatment combination to the non-engineering measures is given priority to, the non-engineering measures and engineering measures, combining and through implementing personnel removal, strengthen ShanQiuOu management measures, efforts will disaster loss falls to the minimum. This paper analyzes the reasons for the formation of mountain flood disasters in our country, and puts forward the prevention and control of mountain flood disasters of non-engineering measures, analysis lincang city in the mountain torrent disaster prevention project construction status of the non-engineering measures at or above the county level.

Keywords: mountain torrent disaster; Control; Non-engineering measures

中图分类号: X43 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)

一、引 言

山洪灾害是指由于降雨在山丘区引发的洪水灾害及由山洪诱发的泥石流、滑坡等对国民经济和人民生命财产造成损失的灾害。根据山洪形成原因可分为暴雨山洪、融雪山洪、冰川山洪等。我国山洪主要是由暴雨引起,故这里所讨论为暴雨山洪。

山洪灾害防治是一个世界性难题。日本、美国和欧洲一些发达国家对山洪灾害问题的研究起步较早。相对西方发达国家,我国的山洪灾害研究起步较晚,20世纪90年代以来,中央政府加大了对山洪灾害研究与防治工作的投入。经过近几年的研究探索及示范,逐步探索出了一套具有中国特色的山洪灾害防治方法体系。全国山洪灾害防治县级非工程措施项目建设工作于2010年11月全面启动,计划用3年时间初步完成《全国山洪灾害防治规划》确定的1836个县级行政区山洪灾害防治非工程措施体系建设。截至目前,临沧市涉及该项目的有:临翔、镇康、云县、凤庆、沧源、耿马等6区县,其中临翔区作为试点县已完成项目建设,其余5县将在2012年度完成县级行政区山洪灾害防治非工程措施体系建设并投入使用。

二、山洪灾害的形成原因

(一)降雨因素

降雨是诱发山洪灾害的直接因素和激发条件。降雨量大, 多数情况下意味着降雨强度高、激发力强, 在一定的下垫面条件下, 易产生溪河洪水灾害、泥石流和滑坡灾害。降雨强度大, 降雨迅速汇聚成地表径流引发溪河洪水, 而泥石流的发生与前1小时的降雨强度关系十分密切。降雨历时长, 产生的径流量就大, 雨水对土体、岩体的侵蚀作用就强, 山洪、泥石流、滑坡就比较严重。

(二)地形地质因素

不利的地形地质条件是山洪灾害发生的重要因素。山丘区地质构造复杂, 断裂发育, 以纵向构造和歹字形构造最为突出, 对泥石流的形成和活动起着控制作用。软硬相间岩石分布区更容易风化, 侵蚀也更强烈,特别有利于泥石流和滑坡的发育, 云南是我国泥石流、滑坡灾害的易发区之一。

(三)经济社会因素

由于受人多地少和水土资源的制约, 为了发展经济, 山丘区资源开发和建设活动频繁, 人类活动对地表环境产生了剧烈扰动, 导致或加剧了山洪灾害。山丘区居民房屋选址多在河滩地、岸边等地段, 或削坡建房, 一遇山洪、泥石流暴发或发生滑坡, 极易造成人员和财产损失。

三、山洪灾害防治工作中的非工程措施

(一)加强防灾知识的宣传培训

山洪灾害的广泛性和严重性决定了防御工作需要全社会的共同努力, 全社会都有责任和义务参与和承担防灾工作。规划要求在全社会加强山洪灾害风险宣传培训, 增强群众防灾、避灾意识和自防自救能力, 使山洪灾害防治成为山丘区各级政府、人民群众的自觉行为。

(二)建设监测预警系统

监测预警系统监测实时的降雨和洪水过程、监视山洪灾害发生征兆, 预测山洪灾害的发生, 并及时预警信息, 这是减少或避免山洪灾害导致人员伤亡和财产损失的最有效措施。监测系统包括气象、水文、滑坡、泥石流等专业监测与群测群防相结合的监测系统。

(三)落实责任制并编制山洪灾害防御预案

建立山洪灾害防御责任制体系,编制切实可行的预案, 建立由各级政府部门负责的群测群防组织体系, 在有山洪发生征兆和初发时就能做到快速、准确地通知可能受灾群众, 并按照预案确定的路线和方法及时转移,最大限度地减少人员伤亡。

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关键词:气象灾害;防灾减灾;体系

气象灾害是指大气对人类的生命财产和国民经济建设及国防建设等造成的直接或间接的损害,是自然灾害中的原生灾害之一,一般包括天气、气候灾害和气象次生、衍生灾害。气象灾害是自然灾害中最为频繁而又严重的灾害。

北京市门头沟区属于多山区,正处于由采矿向生态旅游发展的转型期,之前煤矿开采已经造成了山体结构破坏、植被大量减少、地下水环境恶化等,近几十年来发生了多次气象灾害。对1980-2011年气象灾害进行了统计分析。

1.影响门头沟区主要气象灾害

1.1冰雹灾害 冰雹灾害是门头沟区发生频率最高的气象灾害。冰雹常常在强对流天气条件下,从发展强盛的积雨云中产生并降落到地面的一种固态降水物。门头沟区1980-2011年冰雹灾害主要发生在5-9月,6月达到21次。冰雹主要发生在雁翅、斋堂和清水等地区,发生次数占总数的63.0%;军庄、妙峰山等东北部地区发生占总数的19.0%;永定、龙泉、王平、大台等东南部地区相对发生次数较少。

1.2大风灾害 大风灾害是门头沟区发生频率仅次于冰雹的气象灾害。我国气象观测业务中规定瞬时风速达到或超过8级(17m/s)时称为大风。当大风给人类社会带来危害时,即构成大风灾害。门头沟区1980-2011年共发生大风灾害150次,主要发生在6-7月,发生次数占总数的75.0%;春秋两季大风也时有发生,但造成的灾情较少。大风灾害主要集中在雁翅、斋堂、清水等西部山区,累计发生106次大风灾害,占总数的71.0%。

1.3山洪灾害 山洪是指山区溪沟中发生的暴涨洪水,具有突发性,水量集中流速大、冲刷破坏力强,水流中挟带泥沙甚至石块等,常造成局部性洪灾。门头沟区的山洪灾害主要是由暴雨引发的洪水灾害和泥石流灾害。门头沟区降水集中在夏季,降水量大,洪灾发生时空分布与暴雨的时空分布基本一致,主要发生于汛期6-9月,特别是7月下旬-8月上旬的主汛期。门头沟区洪灾主要发生在永定和清水区,分别发生洪灾4次和3次,龙泉、军庄、雁翅、斋堂地区2次,妙峰山、潭柘寺、王平、大台地区1次。

1.4干旱灾害 门头沟区发生干旱主要分为春、夏季,分别为4、5、7月。门头沟区春旱持续时间较长,夏旱持续时间较短,发生的区域较大,且较为平均。门头沟区1980-2011年平均每3-4a发生旱灾。

2.气象灾害的影响

冰雹和大风灾害是由强对流天气系统所引起的气象灾害,出现的范围较小,时间短促,但来势猛、强度大,并常伴随着强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。冰雹是直接危害严重的灾害,一般会将农作物砸坏、砸死,建筑物砸塌等,特别是在城市容易造成汽车被砸坏、经济损失惨重。大风通常是一种突发性的灾害,能够刮倒农作物,造成大面积农作物减产,甚至导致建筑物倒塌或垮塌,直接造成人员伤亡。

水旱灾害会加重土壤盐碱化,低洼地区在旱涝综合作用下,加重了土壤盐碱化。在连续干旱、地表供水不足情况下,长期超量开采地下水,引起地下水位大幅度下降。同时还会导致地面沉降、水质恶化。洪水、泥石流破是破坏力很强的灾害,不仅给人民生命财产造成很大的损失,而且对生态环境造成重大破坏,如水土流失、水库淤积、河道堵塞及冲毁林木、农田等。

1980-2011年门头沟区气象灾害受灾人数162948人次,受灾面积46898.72hm2,受灾金额23590.26万元,气象灾害对门头沟区人民的生命安全和全区的经济发展都有较大影响。

3.门头沟区防灾减灾体系建设的思考

门头沟区属于多山地区,山区站全区总面积的98.5%,地质灾害易发,险村险户较多,防灾减灾迫在眉睫。

3.1建设气象灾害应急指挥平台 建立适应地方政府决策需求、具备应急快速反应能力、气象灾害情报收集、预警信息等功能于一体的气象灾害应急指挥平台,整合综合业务、预报服务和人影指挥资源,实现气象灾害预警信息端口与区应急指挥部、公众媒体及预警信息传播载体间的有效衔接。

3.2促进政府主导,部门联动 强化政府主导、部门联动、社会参与的气象灾害防御工作机制,以政府为主导,各部门、各乡镇合作联动,建立长效合作机制,实现资源共享,特别是气象灾害监测、预警和灾情信息的实时共享,促进气象防灾减灾能力的不断提高。