地下水的主要功能范文

导语：如何才能写好一篇地下水的主要功能，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：物联网；GPRS；虚拟专用网；无线传输；地下水监测

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）28-0197-03

Design of Internet of Things-based Groundwater Remote Monitoring System

GUO Yu1，HU Sheng-li1，YANG Tong-man2

（1.Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China；2.College of Meteorology and Oceanography，PLA Univ.of Sci.& Tech，Nanjing 211101，China）

Abstract： Being aimed at the problem of groundwater monitoring at present，this paper presents a design scheme of remote monitoring based on Internet of Things.Firstly，the concept of Internet of Things and its three layer architecture are introduced，and the overall design scheme of system based on the three architecture is put forward.The design of remote monitoring，wireless transmission network and monitoring center of system are introduced in detail.The paper gives Working principle and main functions of system at last.At present，the system has been put into concrete application.It is proved that the system has excellent expandsibility and applicability.It has saved lots of manpower，material resources and financial resources for relevant departments.

Key words： internet of things； GPRS；virtual private network；wireless transmission；groundwater monitoring

我国是一个水资源严重缺乏的国家，虽然总储量占世界第六位，但人均水资源却是世界人均水资源的1/4。地下水资源的合理利用和开采对一个国家的经济发展和生态环境都起着至关重要的作用。改革开放以来，我国的社会经济快速发展，人们生活水平提高的同时也伴随着地下水资源的大量开采，再加之水资源的污染、有关部门缺乏合理规划和有效监管，就安徽本地来说，已经出现了地区性水位下降和枯竭等问题。从而引发了部分地区地面沉降、土壤盐渍化和地裂缝等情况，对地下水资源的有效监测已迫在眉睫。

文献[1]提出了基于GPRS（General Packet Radio Service）-Internet网络和Zigbee网络结合的远程监测系统。文献[2]提出基于无线传感网络的水资源监测系统。本文利用物联网的各种特点和优势，以物联网三层结构为设计原则，提出了基于物联网的地下水远程监测系统的设计方案。

1物联网

1.1物联网的概念

物联网是通过射频识别（RFID）、激光扫描器、全球定位系统、红外感应器、等信息传感设备，遵守约定的协议，把物理实体与物联网相连接，进行信息交换和通信，实现对物体的、定位、跟踪、智能化识别、监控和管理的一种网络[2]。

1.2 物联网的三成架构

感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。主要包括一些基本感应器件和感应器件组成的网络这两部分。感知层我们采用超声波流量计作为采集终端。

网络层解决的是感知层获得的数据长距离传输的问题。它主要功能是接入传输，完成数据的传递和交换，一般分为接入网和传输网两种类型。本系统采用的是GPRS+VPN的无线传输方式，在保证数据安全性的同时又提高了实时性。

应用层解决是数据处理和人机界面的问题。网络层传输的数据被应用层处理并通过各种设备与人交互。系统中利用.NET技术设计系统软件平台，提供了实时和历史数据查询、数据报表和设备报警等相关功能。其三层结构如下图所示：

2系统结构设计

本系统结构主要由远程监控终端、GPRS数据传输网络和监测中心三部分组成，分别对应着物联网的感知层、网络层和应用层。系统结构如下所示：

2.1感知层

数据采集主要通过各类传感器，对地下水的水位、水温、水质等信息进行采集，通过MCU微控制器对采集的信号，比如电流、电压等数据进行A/D转换，将转换后的数据通过标准RS232/485串口传输到现场的从GPRS通信设备上，GPRS模块我们采用SIEMENS公司的MC39I模块，然后经过数据加密处理后传输到GPRS网络。

2.2网络层

GPRS无线网络主要担当着各个监测点和监测终端之间数据传输的桥梁。近年来，随着GPRS网络的不断完善和发展，其在数据传输方面的应用也越来越广泛。GPRS网络几乎无缝覆盖和按流量、话费等资费方式收费的优点，使其应用在地下水资源无线远程监测系统上的性价比和发展前景都是巨大的。本系统采用GPRS+VPN虚拟专用网技术相结合的方式，实现数据安全、稳定、高效的传输。

2.2.1 GPRS通信技术

GPRS是建立在GSM（Global System for Mobile Communication）网络之上，为用户提供高速分组交换数据的新网络业务。它是在GSM原有网络的基础上叠加了一层网络而组成的，网络中增加了GPRS服务支持节点SGSN（Serving GPRS Support Node）、GPRS网关支持节点GGSN（Gateway GPRS Support Node）、计费网关（可选）、边缘网关（可选）等实体，同时通过GPRS骨干网实现各实体之间的连接[3]。该网络的主要优点：

1）高速数据传输

GPRS网络采用的是分组交换技术，通信时数据传输速率最高可达到171.2kb/s。实际传输速率也可达到40kb/s，可以满足各个监测点的数据采集传输的要求，具有良好的实时处理和响应能力。

2）实时在线

网络环境下，各监测点的从GPRS模块与网络保持着实时交互的能力。满足了各个监测点数据采集和实时响应监控中心发来的各种控制指令，实时监测各监测点的工作状态和在线状态。

3）按量计费和覆盖范围广

各远端监测点的从GPRS设备只要正常开机就始终附着在GPRS网络上，按照接收和发送的数据包数量来收取费用，在没有数据包传递时，即使在线，也不会消耗任何费用，一定程度上降低的项目成本。另外水资源监测系统要求数据采集的跨度比较大，要求系统扩展不受地区的限制，GPRS网络由于覆盖范围很广，满足了系统设计的要求。

2.2.2 VPN虚拟专用网

虚拟专用网VPN（Virtual Private Network）是一种在公共通信基础设施上构建的虚拟专用或私有网，通过一个公共网络建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱公用网络的安全、稳定的隧道，可以被认为是一种从公共网络中隔离出来的网络。

监测中心的主GPRS模块和各监测点的从GPRS模块接入VPN网络后，中国移动都会为其分配一个固定的IP地址。各设备可以通过PPP、TCP/IP、UDP等协议直接进行数据交互，无需地址转换。另外VPN使用加密传隧协议，阻止截听和嗅探来保证数据安全性。并且为防止身份伪造，要求使用者在使用时发送身份验证，数据完整性和安全性得到充分的保证。

本系统中GPRS网络下VPN的消息流程如下：

2.3应用层

该层主要为监测中心软件的设计。监控中心软件以.NET为开发语言，采用B/S三层架构，分别为表示层（UI）、业务逻辑层（BLL）、数据访问层（DAL），安全性高并且具有良好的可扩展性。结构如下所示：

表示层：表示层主要通过业务逻辑层的类和对象为用户提供可视化的接口和界面，秉承所见即所得的原则，主要包括等水位线生成、电子地图、参数设置、报表和报警等功能。

数据访问层：数据访问层用于存储和修改项目下所需数据和参数。包括监测点实时传输过来并被前置机处理存储的数据、数据库的配置参数、当前数据表和历史数据表。通过数据访问组件提供数据访问接口，隐藏访问数据库的细节。

业务逻辑层：业务逻辑层完成与数据访问层的数据交互的操作。该系统中主要通过监测中心端的前置机完成数据处理并存储在数据库中。主要包括数据采集传输、数据存储处理和监测井端报警控制等。通过数据库类库中的Connection、Dataset和DataReader类用以访问数据库数据，并把数据存在数据集中送往表示层展现。

3系统工作原理和主要功能

3.1工作原理

系统数据传输采用全双工通信方式。远程监测端的流量计等采集设备通过DTU微处理机芯片对采集的信号进行A/D处理，将处理的数据以数据流的形式通过标准RS232/485串口传输到监测端的从GPRS通信模块上，从GPRS模块完成激活与移动基站进行连接，使用TCP/IP和PPP协议将需要发送的数据包封装、加密处理后传输到GPRS网络上。基站的SGSN与网关支持节点GGSN进行通信，GGSN对分组的资料进行相应处理。网络端由于采用GPRS+VPN方式，监测中心的主GPRS模块可以直接对网络传输的数据包进行解析，将解包的数据送往监测中心端的前置机，通过RS232/485串口存入数据库，监控软件从而对采集的数据进行分析处理展示。

系统工作流程如下：

3.2主要功能

1）实时信息监测模块

监控系统通过监测中心端的前置机向各个远程监测点发送AT指令，监测点响应指令或主动对水位、水温、监测点工作状态、设备工作状态和信道是否正常进行监测，通过从GPRS模块将各种数据经由GPRS网络送往监测中心。监测中心将发来的数据按照数据类型进行区分并储存在数据库相应的表中。监测中心能够实时绘制水位柱状图、流量曲线图等过程曲线。它是整个系统的核心模块。

2）数据分析模块

通过对数据库中的历史和实时数据进行分析，绘制相关的曲线图。根据监测端的数据实时绘制水位等值线，用来判断部分地区漏斗状态的变化，为相关管理机构和决策者提供参考帮助。

绘制等值线采用的是美国Golden Software公司编制的surfer软件，它能够轻松制作基底图、等值线图、分类数据图、剖面图、3D曲线图等，已成为气象、地质、水位水利、土地管理工作者必备的专业成图软件。

3）水位流量查询

取水查询可以进行多个用户的水量查询，也可以查询单个用户的用水情况。多用户的查询，系统提供日、周、月、年查询方式。用户从前台软件的下拉列表框中选择需要查询的类型，规定查询需要的时间段后，用水单位的取水流量情况会自动查询出来，同时生成柱状图。

4 结束语

本文利用物联网技术设计了基于物联网的地下水无线远程监测系统，利用.NET技术和GPRS+VPN网络实现了监控中心端的设计和无线传输网络的组建，对远程监测井和地下水可以实现实时动态监测，满足了无需现场工作人员也可以准备监测地下水数据变化的需要。为水利决策者提供了准确、实时、操作便捷的数据，节省了大量的人力、物力、财力。相信随着无线网络技术的发展，该系统会越来越完善，在其他行业也会得到越来越多的应用。

参考文献：

[1] 曹磊.基于无线网络的水资源监测系统的设计与实现[D].保定： 华北电力大学， 2011.

[2] 程甜华.基于WSN的水资源实时监测数据采集系统的研究[D].南昌： 南昌大学， 2013.

[3] 陈秀宏，钱东平，赵瑞明.基于掌上电脑的地下水自动监测系统软件的研究[J].微计算机信息，2006，22（28）：256-258.

[4] 温小莉，柏屏.浅谈物联网技术及其在水利上的应用[J].江苏水利，2011（9）.

[5] 胡胜利，万晋军.基于GPRS的地下水自动监测系统设计[J].水利水电技术，2011（42）.

[6] 冯桂宏，孟繁鑫，程祥.基于GPRS和VPN的农乡配电网远程数据采集系统[J].中国农村水利水电，2011（12）：165-166.

[7] 余国河，吴苏，，等.Surfer软件在气象资料自动成图中的应用研究[J].电脑知识与技术，2014，10（34）： 8174-8175.

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[关键词]科技 虚拟现实 计算机 水文地质

中图分类号：P5 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）15-0360-01

虚拟现实技术，英文译为：virtual reality technology（VRT），主要是指一种人机界面的新型计算机技术，通过模拟技术模拟自然环境中人的感官、运动等行为。主要特征有这样几点：沉浸，通过对数据手套、头盔等设备的利用，使体验者拥有身临其境之感；交互，利用模拟交互设备，使虚拟环境与自然技能实现交互操作；构想，重视三维图形的立体显示。

1.虚拟现实技术的优点

（1）虚拟现实技术具有强大的实时表达功能，可以对不同条件、时间的环境进行虚拟。还能够对时间变化的过程进行有效反映。

（2）虚拟现实技术能够从多角度对目标进行研究与展示，这得益于虚拟技术的三维立体弄能。

（3）能够对目标的全貌与细节进行比对

（4） 在对已存在的目标进行表达的基础上，更能实现虚拟世界中可能发生的事物的发展趋势的。

（5） 构建全面的虚拟现实系统，类似于虚拟现实的实验室，这不仅能够实现对虚拟事物发展趋势的表达，更能够根据相应条件，对不同结果进行模拟。

（6）虚拟现实技术为一些特定的环境、微观世界与医学领域研究开辟了一个全新的研究方向与方法。

2. 水文地质研究工作中虚拟现实技术的运用分析

VRT技术，尤其技术特点决定，其具有很强的三维可视化功能，但是其作用的发挥，需要有大量的数据做支撑。大量的数据是对现实进行模拟的基础资料，也是对现实进行模拟的可靠保障，数据的数量与质量直接影响模拟的效果，以及与现实的差距。

VRT技术的主要功能为：实时地，具有沉浸感的立体三维表达目标事物的特点。虚拟现实技术在水文地质工作中的应用，也正是利用这些特点，利用虚拟现实技术对无法见到的事物在三维空间内，对该事物进行时间变化的模拟。

VRT三维可视化功能能够最大程度上真实表现出隔水层与含水层，真实再现其厚度到空间变化，在VRT没有广泛应用以前，我们只能通过剖满图对隔水层与含水层的分布特点进行分析，在剖面图中，利用含水层厚度的等值线来分析含水层的分布，这种方法显然是片面的，并且不够直观。在VRT系统中，随着数据的进一步丰富，地下水含水层能够直观的呈现在我们面前。

地下水的运动也是水文地质研究工作的重要组成部分，地下水系统是一个不断变化的动态运动过程，在现今的水文地质研究工作中相对比较活跃，虚拟现实系统的应用，使地下水系统的研究不仅仅停留在含水层的分布，利用VRT系统的不断实时变化的特征模拟出地下水的运动特征，从而充分的再现地下水的流向、流量，以及储量等变化特点。尤其在社会经济高速发展的时代，人类对地下水过度利用，利用VRT系统能够直观的了解到人类开采地下水资源对地下含水系统造成的负面影响，通过VRT的应用不断了解与完善地下水的管理与可视化控制，进而形成科学的管控与开采方案。在此基础上，也可以利用VRT对方案进行模拟，在不断修改中使之成为完善的管理与控制模型。

2.1 对地下水水质的虚拟

2.1.1 天然变化

地下水的水质变化受多种因素的综合影响，所以导致水质存在很大的变化。在天然状态下，对地下水的水质的变化进行有效地虚拟，能够分析出影响地下水水质的最重要因素，从而对水质变化的因素与机理产生更加深刻的理解，进一步探索水质良性变化的有效途径。

2.1.2 地下水水质虚拟实验室

现如今，在地表水污染等很多原因的共同影响下，地下水资源整受到巨大的污染，通过VRT模拟，能够再现出水中例子的变化与运动规律与趋势，这对于研究地下水水质变化也能够起到关键性作用。

2.1.3水资源的合理规划

在对水资源的初步利用阶段，应该重点利用VRT系统对水资源的水文地质条件、环境条件进行有效模拟与构建。在规划初期，可以将所有计划与方案，以及类似规划带来的环境变化过程与结果直观的再现出来，从而达到对水资源规划方案的进一步完善，最终达到水资源的优化配置、可持续发展。

3.结束语

作为一项最新的计算机研究技术成果，虚拟现实技术在水文地质工作中的应用正处于蓬勃发展的阶段，虚拟现实技术在水文地质工作中的作用是明显的，在研究地下水分布、存储、水质变化、等方面提供了大量直观、科学的信息与数据，从而为研究开辟了新的空间，丰富了研究手段。对以往不可见的水文地质情况构建了一个三维表达平台，最终在可视化层面上为水文地质工作研究提供了新的方向。

参考文献

[1] 杨宝民，朱一宁.分布式虚拟现实技术及其应用[M].北京：科学出版社，2000.

[2] 壬旭升，刘立才.地下水源热泵的水文地质设计[J].水文地质工程地质，2007，34（5）.

[3] 于军，王晓梅，苏小四，等.苏锡常地区地裂缝地质灾害形成机理[J].吉林大学学报（地球科学版），2004，34（2）：236―241.

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关键词:深基坑连续墙 锚杆支护

随着经济的快速发展,城市建筑越来越密集,建筑物越来越高,相应基坑也越来越深,对基坑支护的要求也越来越高,特别是拟建物周围场地狭窄、高楼林立,而且周边市政管线纵横。基坑支护稍有不慎,后果极为严重,地下连续墙结合预应力锚杆在深基坑支护中有其独到的优点。

1工程实例

1.1工程概况

某工程地上主36层,主要功能为酒店及办公楼,裙房6层,主要功能为商业及酒店配套,地下室3层,主要功能为车库;主楼采用框筒结构,裙房及地下室采用框剪结构,筏板基础。±0.000相当于绝对标高782.3m。该工程基坑深度17.0m。根据岩土工程勘察报告,基坑开挖影响范围内地层分布自上而下依次为:素填土;②粉土;③粉细砂;④粉土;⑤粉细砂;⑥细中砂;⑦粉质粘土;⑧粗砂。施工作业面宽度为地下室外挑基础向外500mm;基坑周边3m范围内严禁堆载,1m～6m范围内堆载不得超过15kPa。

基坑开挖影响范围内有多条地下管线和多栋已有建筑物,特别是基坑西侧的暗沟和基坑南侧的通讯电缆,距离基坑较近,施工时需作重点考虑。

1.2技术措施

西侧地连墙墙顶标高高于暗渠底标900mm,梁顶标高与暗渠水压力合力点基本齐平,冠梁以上采用砖砌挡墙,并用构造柱与冠梁形成整体。锚杆设置时,通过调整锚杆位置和长度,保证锚杆端部不进入相邻建筑的主体结构内部。锚杆施工采用跟进套管钻机成孔,管内出土和注浆,减少锚杆施工对土体的扰动。采用坑内降水和坑外回灌相结合方式,避免坑外地下水位下降对土体产生附加沉降。地连墙兼作帷幕,满足抗突涌和抗渗流破坏要求,地连墙接头采用防水效果较好的十字接头。采用信息化施工,严格按照监测规范对基坑及周边环境进行监测,并根据监测数据复核各施工工况的设计方案与实际情况是否相符合。

1.3降水对周边环境影响分析

该工程采用的隔水帷幕深度达9m～10m,根据地质勘察报告判断,基坑内外的水力联系已被全部截断。但第④层粉细砂局部较薄,甚至有局部尖灭的可能,第⑤层粉细砂中的水有可能绕过帷幕底端渗入基坑。当这种情况发生时,在坑外地下水补给量和坑内抽排量实现动态平衡时,坑外地下水位降低很少,可以忽略不计,对周边环境的影响不予考虑。当坑外地下水补给量小于坑内抽排量时会引起坑外水位下降,造成周边土体沉降,为避免这种情况发生,工程拟在基坑外设置观测兼回灌井。降水过程中在保证基坑内干槽作业条件下,尽可能减少抽排量,同时对坑外水位进行观测,当坑外水位下降较大时,可通过回灌井进行回灌。采取以上措施后,降水对周边环境的影响完全可以得到控制。

1.4坑外观测及回灌

坑外观测兼回灌采用管井,孔径600mm,井管为􀀁300的无砂混凝土管,滤料采用直径2mm～3mm豆石。布井位置沿基坑边缘周圈布置,平均间距15m。

1.5施工工艺流程和施工措施

1.5.1工艺流程

根据地层及场地特点,该工程地下连续墙采用抓槽机成槽、泥浆护壁、水下灌注混凝土工艺。

1.5.2施工措施

1)泥浆制备。泥浆材料的选择:采用膨润土泥浆护壁。使用主要材料为:膨润土,外加剂的用量可根据具体情况适当选择。通过试配,达到规定的性能指标后,再进行泥浆拌制。搅拌均匀的泥浆放入储浆罐或储浆池,静置24h后使用。护壁泥浆必须循环使用,并及时检测其性能指标,使之满足施工要求。

2)导墙施工。导墙的施工顺序:平整场地测量定位导墙土方开挖测量放线绑扎钢筋支模板浇筑C20混凝土拆模并设置横撑土方回填。导墙采用“ ”形整体式钢筋混凝土结构。按导墙开挖线及高程点挖导沟,沟底平整,沟宽不得小于设计值,沟壁顺直;按导墙设计尺寸在导沟内绑扎钢筋,要求主筋顺直,箍筋与主筋绑扎牢固;内侧支设的模板要求垂直平整,保证拆模后两内墙面距连续墙轴线分别为墙宽的一半;浇筑C20混凝土,浇筑程序先浇一侧,再浇另一侧。浇筑过程中要边浇边振捣密实,严禁漏振。顶面抹平,顶面要满足高出现有地面100mm-200mm;导墙混凝土强度达到一定后拆模,为保持沟的宽度,拆模后应向导墙内填土,并每隔3m设置一道素混凝土梁(200mm,200mm)支撑。混凝土养护期间,起重机等重型设备不得在导墙附近作业或停留,以防导墙开裂和位移,导墙后填土要求密实回填,采用蛙式打夯机夯实,导墙施工缝位置应与地下连续墙施工接头位置错开。提前预备排水使用的排污泵,扬程为20.0m-25.0m。在连续墙导墙施工过程中,出现上层滞水或层间水流入导槽,采用排污泵排出槽外。

3)地下连续墙成槽施工。根据设计进行单元槽段划分,基本单元槽段长6.0m。根据已调整的单元槽段长度、编号进行测量放线,标注在导墙顶面上,导墙顶面下标明“泥浆液面”位置。槽段划分考虑设备的施工能力,本着槽段数最少的原则。但由于场地限制,在施工过程中根据现场情况进行调整。将组装好的地下连续墙抓斗就位,就位前要求场地处理平整坚实,以满足施工垂直度要求,吊车履带与导墙轴线平行,抓斗对准导墙中心位置,对首开槽段应采取先两端后中间的顺序挖槽。边开挖边向导墙内泵送泥浆,保持液面在导墙顶面下300mm处。挖槽过程中随着墙深的向下延伸,要随时向槽内补浆,使泥浆面始终位于泥浆面标志处,直至槽底挖完。测定泥浆面下1.0m及槽底以上0.5m处的泥浆比重,如比重大于1.15时,则进行清底,置换泥浆。成槽1h后槽底泥渣厚不得大于100mm,浇筑混凝土前(吊装钢筋网片、导管)槽底沉渣厚度不得大于100mm。每挖掘一抓斗宽,测量一次槽壁垂直度,抓完一槽段进行槽深测量,以便计算混凝土总方量。成槽后抓斗进行下一槽段开挖。槽段开挖采取跳段施工。施工顺序应先挖首开槽,后挖顺开槽,最后挖闭合槽。

4)钢筋笼的制作。由于钢筋笼重量大,为满足钢筋笼的吊装要求,将连续墙钢筋笼沿槽段长度方向分成两片加工,两片钢筋笼接头处以凹槽形式相互咬合。主筋采用对焊连接或直螺纹连接,对焊弯折角度不应大于4度,两钢筋轴线差不大于2mm,搭接双面焊的焊接长度为5d,单面焊接长度为10d,主筋与支架筋的交点需全部点焊,点焊咬肉应小于0.5mm。钢筋连接除四周两道钢筋的交点需全部绑扎外,其余可采用50%交错绑扎,绑丝接头向笼内。钢筋笼纵向主筋放在内侧,横向钢筋放在外侧,纵底端应稍向内侧弯折,但向内弯折程度不应影响插入混凝土导管。钢筋笼在设导管的周围应增设箍筋和连接筋进行加固。主筋保护层厚度为70mm,垫厚5.5cm,在垫块与墙面之间留1.5cm的间隙。钢筋笼中预留孔采用钢管与钢筋笼主筋焊接固定,内用编织袋堵孔,并用胶带封口。钢筋笼制作时,吊点处需采取适当的加固及控制措施,防止钢筋笼在起吊过程中发生扭曲变形。检查验收合格的钢筋笼应挂牌标识,以利吊放。

5)钢筋笼吊装。因钢筋笼重量较大,为确保其在吊运过程中安全无变形,在成型后的钢筋笼上布置一定数量的桁架筋和稳定骨架钢筋,确保制作精度和起吊刚度。吊点钢筋采用 形筋搭接焊于主筋上。现场根据各槽钢筋笼宽度具体详细计算吊点位置,保证笼子吊起后保持平稳。

6)混凝土水下浇筑。连续墙的混凝土采用商品混凝土灌注,设计的混凝土标号为C25,抗渗等级P6。钢筋笼就位后,在4h以内浇筑混凝土,超过时应重新检查沉渣厚度,不符合要求时应重新清底。混凝土灌注时,导管下口与槽底距离一般要大于隔水栓长100mm-200mm,混凝土面上升速度不小于2m/h。根据槽段长度采用两根导管同时灌注,两导管间距不大于3m,导管距槽端不大于1.5m。两导管第一次灌注时必须同时进行,各混凝土面高差不宜大于0.3m,直到灌注到墙顶标高以上300mm-500mm。

7)施工中对槽壁坍塌现象的应急处理措施。根据槽壁坍塌的具体情况,适当缩小单元槽段的长度。改善护壁泥浆的质量,调整泥浆的各项掺量,必要时向槽内投入粘土块。减少地面荷载、机械等对地层产生的振动,随时观察泥浆液面的变化。若出现泥浆大量漏失,泥浆内有大量泡沫上冒或出现异常的扰动,导墙及附近地面出现沉降,排土量超过设计断面的土方量等情况,应及时地将挖槽机械提至地面,以避免发生挖槽机被埋入地下的事故,然后迅速补浆以提高泥浆液面或回填粘性土,待所填的回填土稳定后再重新开挖。

1.6锚杆施工工艺流程和施工措施

1)工艺流程。工程地质条件的特点是:地下水位高,土体含

水量高,若采用螺旋钻机成孔工艺,钻孔内土体不易返出,同时孔壁土体受到扰动较大,很容易在孔壁和注浆体之间形成软弱夹层,大幅降低锚杆的承载能力,因此对该工程的锚杆施工采用跟管钻机成孔,并进行二次压力注浆工艺,有效保证锚杆的施工质量。

2)施工措施。锚杆杆体制作时应比设计长出1.0m-1.5m,以满足锁定需要。定位骨架间距1.5m-2.0m,钢绞线用铁丝均匀捆于骨架周围,二次注浆管固定于定位骨架中心。在锚杆自由段,钢绞线上满涂黄油,以塑料套管包裹,保证钢绞线与水泥浆体无粘结。将制作好的杆体及二次注浆管缓慢放入锚杆孔内。钻进过程中,采用水泥浆液护壁,钻进至设计孔深后,停钻并通过中空钻杆向孔内注入水泥浆液清孔,水泥采用P.SA32.5,水灰比0.5-0.6,注浆应慢速连续,直至钻孔内的水及杂质被完全置换出孔口,孔口流出水泥浓浆为止。清孔完成后,缓缓将钻杆提出。然后将钢绞线放入孔内。一次注浆完成6h后进行二次高压注浆,注浆压力保持在1.0MPa-2.0MPa。当锚杆腰梁安装完毕和锚固体强度达15MPa后,为缩短养护时间,可在水泥浆液中掺加早强剂,对锚杆进行张拉、锁定。锚杆张拉采用穿心千斤顶,张拉设备在锚杆张拉前须经计量部门进行标定。

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我市水务信息平台始建于2004年，是在基本完成防汛抗旱指挥系统基础上，抓住我市被列为全国城市水资源实时监控与管理系统建设试点市的机遇，以需求为导向、以应用为目的，高标准、高起点、大范围地实施了这一项目。共计完成投资1400万元，现已基本建成并应用。从开展信息化建设工作至今，我市提出的以“数字水务、智能丹江”为总体目标的城市水资源实时监控与管理系统已初步形成，正在逐步完善当中。项目构建了“三网”、“一中心”、“三平台”(三网：水务外网、水务内网、水务监测网；一中心：水务实时监测与管理数据中心；三平台：实时监测与自动化控制平台、水务管理平台、决策支持平台)，以牡丹江城区为核心区，并逐步向所属县(市)扩展，核心区内所有涉水信息几乎全在监控之中。信息平台的主要功能是：可对我市三大水系13个断面的水量和水位进行实时监测；对牡丹江城区21个取用水12和排水闸等水工程进行视频监控；对城市供水水源水质、污水处理厂进出水量和水质进行实时监测；对市区江、河、湖、库及城市入河排污口的相关数据和水质进行卖时监测；对市区及上游宁安、海林等115个取用水大户取用水情况进行实时监控，城区取用水量在线监控率达到了98％以上；对城区18处地下观测井地下水位变化情况进行实时监测；对重点水库水位、流量。防山洪重点村屯降水量进行实时监测。现在，我们可在第一时间掌握所有系统的实时数据、运行状态。在征费管理上，改变了以往由征费员逐户抄表计费的模式，有效杜绝了征费员抄表计费过程中的随意性，更增强了用水户节约用水意识。水资源管理由“静态滞后”到“动态实时”，从传统转向现代迈出了坚实一步。

二、加强合作、优势互补，实现涉水行业信息资源整合与共享

根据我市水资源管理现状，我局与水文、气象、环保等有关部门协调，实现资源整合与共享。一是整合了自动雨量测报系统。将全市175个翻斗式自动雨量计进行数据整合，达到了雨量无人值守有人看护的观测方式，实现雨量信息的自动采集及传递。二是建设了水源监测系统。全市三大水系共布设监测断面13处；投资80余万元，建设了河道管理处水环境监测分中心，设立了15个视频监测点，对11个提水单位取水口及四个排水闸进行视频实时监控。三是建设了水量监测系统。投资200多万元在市区范围内对11个地表水用水大户、151眼地下取水井安装了自动水量监测系统，布设了18处地下水位监测井，做到了实时监测用水户的取用水情况，实现水位遥测自记，并能实时将监测到的数据传输到数据中心。四是实现了水质实时监测。投资50多万元购买了7台自动水质监测仪，对城市供水水源地水质进行实时监测；对污水处理厂的进出厂水量及进出厂水质数据进行了整合；定期将市区江、河、湖、库及城市入河排污口的相关数据导入到数据库。

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【关键词】混凝土；渠道工程；冻胀；必要性；原因；现象；维修措施

混凝土渠道工程中对渠道做好冻胀防治工作有利于渠道工程的正常使用，有利于避免水资源的浪费，达到理想的使用效果。混凝土是现代化工程项目施工中最常见的一种施工材料，其具有强度高、稳定性好、质量好等优点。但是混凝土在施工过程中容易受到外界环境因素的限制，导致其出现裂缝、冻胀等质量问题，极不利于整个工程的施工质量。基于此，以下就混凝土渠道冻胀的原因及其维修措施进行探讨分析。

一、混凝土渠道工程防治冻胀的必要性

混凝土是现代化工程项目建设与施工中的主要施工材料之一，其具有明显的优越性，但是也不可忽视其缺点，一旦受到外界各种因素的影响，极有可能导致混凝土出现质量问题。在渠道工程施工过程中，混凝土工程的主要功能是为了避免其出现渗水等情况，但是由于该项工程是在冬季施工，外界温度因素对于混凝土的性能造成了严重的影响，这就导致其发生冻胀现象，防水性能也得不到保证。这就需要在实际工作中对其进行全面分析与处理，以提高渠道工程的整体性能与防水能力。

二、混凝土渠道工程出现冻胀的原因

在处理冻胀现象之前，首先应当对其产生的原因进行全面分析。 造成渠道工程出现冻胀现象的原因主要是由于土体结构中的水分结成冰，此时体积因扩张而导致土壤的颗粒发生位移，此时在受到周边建筑物的影响，导致其产生较大的冻胀力，导致整个建筑物出现变形。尤其是在寒冷的冬季，地下水同样会收到外界温度的影响，导致其冻胀现象越来越严重。由此可以看出，造成渠道工程出现冻胀现象主要受到地基土的含水量、地下水的基本特征以及土壤特性等多种因素的影响。

1、设计上的缺陷。渠底是最易受冻胀破坏的部位。有些小断面渠道，渠底现浇混凝土板未设计纵缝，因底板两侧受边坡挤压，中部受到拱力作用，无法释放，稍有冻胀或滑坡，底板中部就成为数力集中作用点，可轻易折断，在渠底形成一条长长的裂缝。渠底未设纵缝的混凝土现浇渠道普遍发生这种破坏，破坏情况往往较严重。

2、细砂垫层含粉土量偏高的情况。为了有效防止冻胀破坏，可以进行设垫层替换冻胀土的操作，风积砂具有高系数的导温系数，透水性比较强，属于弱冻胀土。因为管区内风积砂的分布较多，所以防渗渠道都要采用风积砂做垫层，其粉土的含量设计不能超过5%，由于部分风积砂源含粉土量偏高，有的高达17%，其本身已经属于冻胀土，用于渠道的垫层，无法起到防冻涨的作用等。

3、渠基上抬高度不足。老渠改建和老渠一侧新建的渠道，受地形限制，往往不能上抬足够高度。渠道因处常年灌溉区内，沿线地下水位较高，渠基土层水分补给充分，致使基础含水量较高。冻结过程中，地下水受温差产生的渗透力作用，沿毛细管源源不断地上升积聚，不断加大基土冻胀量，对渠道防渗面板产生较大的冻胀作用。实际表明，这些渠段的冻胀破坏比较普遍，也较为严重。

4、防渗塑膜接缝不严或损坏的应对措施。防渗塑膜的连结多采用搭接法以及扣接法，只有极小数的情况采用了焊接法，由于施工质量的不同，施工中造成的部分破损也不能修补，存在集中渗漏通道。由于板间的接缝的不可靠，并且容易受到损失的特点，对于预制板衬砌渠道，板间开缝开裂、分离的现象比较普遍，去水容易侵入到达其防渗塑料层，再经过塑膜连接处于破损处渗入渠堤，自内补给水分，增加基层的含水量。对此，入冬前的冬灌对于渠道的冻害防治是没有好处的，在春季，温度回升的时候，基土的水分经渗入通道反向外溢，容易引起垫层与边坡的变形，影响渠道的运行安全。

三、混凝土渠道冻胀的现象

在渠道工程施工中混凝土出现冻胀现象的表现形式主要包括以下几个方面：

1、混凝土板发生隆起现象。在混凝土工程施工过程中，不仅受到温度因素的影响，还会因为地下水位过高而导致混凝土板出现隆起现象。在渠道工程施工过程中，若发现地下水位过高，那么其冻胀现象也就较为严重，而在渠道顶部的冻胀程度也就相对比较低，最终导致混凝土板出现隆起现象。一般来说，混凝土板出现隆起的高度在1～4cm之间，等到春季之后，这种隆起现象会有一定的好转，但并不能够恢复到原来情况。并且当渠道出现隆起之后，地基土中含有大量的水分，当开春之后，地基土中的水分会随着外界环境因素的影响而不断溢出，这就导致渠道的细砂垫层出现位移等现象，且加大了混凝土板的荷载。再次到寒冷的冬季，该处必然还会出现冻胀现象，最终出现滑坡，影响到整个工程的质量。

2、现浇混凝土底板出现破裂现象。在寒冷的冬季，温度较低，若施工人员对于渠道并没有设置纵向分缝，那么极有可能因为温度过低而导致混凝土底板出现裂缝现象。一般来说，裂缝大多分布在渠道底部的中心线位置，其宽度约为0.1～1cm左右，长度较长，不具有规律可循，甚至还有一些裂缝贯通整条渠道，这对于渠道的正常使用产生严重的影响。

3、预制混凝土板出现鼓胀、滑塌现象。所谓预制混凝土板出现鼓胀现象主要是由于预制板中几块出现鼓起现象，这种鼓胀的高度一般不超过2～6cm，当出现这一现象之后，技术人员必须要及时对其进行处理，否则就会出现滑塌现象，致使整个预制混凝土板失去平衡，最终影响到整个工程的质量。

四、混凝土渠道冻胀的维修措施

1、及时维修。冻胀隆起的土体，体积较原先增大，且含冰夹层和冰晶体，冻胀现象往往一年比一年严重。不及时治理，将导致渠道更为严重的破坏。维修应遵循“重伤不拖延，轻伤不放过，合理安排，逐步解决”的原则，具体办法主要有：a.置换冻胀部位的不合格垫层，基土含水量较高、冻胀部位较为严重的部位，可加厚至冻层厚度；b.修补损坏的板间分缝和防渗塑膜；c.对变形严重的渠堤挖开重新填筑，提高土体密实度；d.凿开现浇混凝土底板中心裂缝，使缝宽达到2厘米，用适应变形较好的聚乙烯塑料胶泥灌缝。

2、修建截、排水系统。在地下水位较高的地段，尤其是挖方渠段，可采取在渠旁修建截水、排水沟的办法切断基土水的外补给来源。截水、排水沟可做成明沟或暗沟，从地形和占地方面考虑，暗沟较为合适。

3、改善渠道运行方式，加强田间灌溉管理。利用原有土渠进行冬灌，尽量减少基土水分的内补给量。同时，应加强田间灌溉水的调度管理，勿使超灌，控制入冬前灌区地下水位的上升。

结束语

在混凝土施工的过程中，混凝土结构时常会出现冻胀破坏的现象，这样结构混凝土施工的质量和效率有着一定的影响。尤其是在渠道工程施工的过程中，这样的现象十分的严重，因此必须采用相应的防治措施，对渠道冻胀破坏进行有效的控制，从而保障其正常运行。

参考文献：

[1]朱永峰等.浅析渠道衬砌混凝土板的冻害及防治[J].科技致富向导，2009（04）

[2]杨伟峰等.东雷抽黄渠道冻胀渗漏的原因及对策[J].现代农业科技，2012（06）.

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坎儿井是维吾尔语“Karez”的音译。根据历史资料，新疆吐鲁番坎儿井出现在唐代，至今已有2000多年的历史［12］。吐鲁番坎儿井是新疆特有的文化景观，是新疆勤劳智慧的各族劳动人民，根据本地自然条件、水文地质特点创造出来的一种结构巧妙的特殊的地下水利工程设施，是在第四纪地层中自流引取地下水进行灌溉的水利工程设施，人们形象地喻之为“地下长城”。坎儿井在新疆主要分布在吐鲁番、哈密等地区，还曾在木垒、乌鲁木齐、奇台、库车、和田、阿图什等地区有过不同程度的分布，尤以吐鲁番地区最多［13］，总长度超过5000km，它是与万里长城和京杭大运河齐名的中国古代三大工程之一。坎儿井集中分布在吐鲁番盆地的原因是和当地的自然地理条件不可分割的。吐鲁番是一个典型的环绕型盆地，其北面的博格达山的主峰海拔高达5445m，而盆地中的艾丁湖面海拔154m，该盆地的地形高差悬殊［14］。盆地山前倾斜平原地下水补给充沛，含水层透水性强、地形坡度为1/30～1/50，地面坡度自北向南逐渐变缓，恰好能使坎儿井水通畅流过［11］。吐鲁番是我国气候极端干旱、水资源十分短缺的地区之一，年降水量只有16mm，而年蒸发量可达到3000mm，夏季酷热少雨，可称之为是中国的“干极”［15，16］。但坎儿井水由地下暗渠输送，蒸发量较少，流量稳定，可以常年自流灌溉。聪明智慧的各族人民利用当地自身的这种地理位置优势，发明了地下河道———坎儿井。许多坎儿井至今为当地的农业生产和人民生活发挥着重要的作用。据吐鲁番地区第三次全国文物普查，吐鲁番盆地共有坎儿井1108条，但有水坎儿井的数量已从1957年的1237条下降到2009年的200余条。

2坎儿井工程结构

吐鲁番坎儿井是利用北高南低的地势，不需动力而将出山口或山前冲洪积扇区域水源地的地下水自流引出地表的一项古老人工水利工程设施。坎儿井由竖井、暗渠、明渠、涝坝四部分组成，参见图1。竖井的功能是在开挖暗渠时，通风出土、定位以及供施工与维修人员上下起作用。竖井分布疏密不等，上游比下游间距长，一般上游段间距约60～100m，中游段间距约30～60m，下游段间距约为10～30m。竖井的深度，一般越是靠近水源地，竖井越深，从上游至下游由深变浅，上游深度约40～70m，中游深度约20～40m，下游段深度约3～15m。其断面，一般长1～1.2m，宽0.8～1m［17］。暗渠是坎儿井的主要组成部分，根据功能的不同分为集水段和输水段。集水段的功能是当其周围的潜水位高出暗渠时，截取和汇集地下水，具备集水功能;输水段是暗渠输水通道，把集水段汇集的地下水引出地面。暗渠高度一般为1.7m左右，宽度为1.2m左右，长度一般为3～5km，最短也有数百米，最长的超过10km［18］。明渠是暗渠出水口至农田之间的水渠。明渠的功能是把从暗渠出来的地下水引入储水涝坝。涝坝是绿洲的心脏，又称蓄水池，其主要功能是调配坎儿井水，使坎儿井水得到充分利用。

3坎儿井工程勘探测量技术探讨

在坎儿井工程勘探测量技术研究当中，几何学和测量学是非常重要的。特别是长距离坎儿井的勘探和施工中，如果高差测量不准，母井、地下水位与出水口的位置就很难确定，同时竖井的深度也会出现误差，最终暗渠的贯通也会偏离，影响井下通水。所以，坎儿井的勘探工程技术中最重要的环节就是坎儿井工程勘探测量方法的确定。而坎儿井工程勘探测量主要包括测量母井位置和竖井深度。3.1母井位置的测量确定方法坎儿井工程勘探施工中，坎儿井位置的选定是很重要的。选择位置，首先要考虑在什么地方能挖出水来，其次要考虑坎儿井下游有没有可垦荒地。坎儿井的水源由当地坎匠们选定。这些坎匠们具有非常丰富的经验。他们所选的坎儿井源头一般出水量较大、水流通畅、源流时间较长。通常他们根据土壤的颜色、湿度、附近鹅卵石的形状、地形、植被的种类和覆盖情况来判断地下水源的丰富程度。水源选定以后，考虑坎儿井出水口有没有可垦荒地，土质是否适宜农作物生长等。最后根据水源与可垦荒地的地理位置，选择合理的地方，确定第一个竖井的位置即母井位置。接着从母井位置A点向下挖掘直到地下水位C点为止并量取母井水深h1，然后测量出母井位置A点与出水口B点之间的高差h2并与母井水深h1进行比较(参见图2)。图2母井位置的确定方法示意图水是液体，具有一定的流动性，在重力作用下从高处往低处流，所以从理论上看:如果h2＞h1，表明地下水位高于出水口，若母井的位置基本确定为A点，则出水口B点能提供用水。如果h2＜h1，表明地下水位置低于出水口，B点不能提供用水。这时坎匠继续向上游移动寻找新的水源，反复多次调整母井的位置，使其满足条件h2＞h1为止。3.2竖井深度的测量确定方法图3是竖井深度确定方法示意图，为了保证坎儿井水流畅通，竖井深度要从上游至下游由深变浅。要知道各竖井的深度，坎匠根据确定的母井位置和母井深度，从母井位置开始向出水口方向进行竖井深度的测量工作。4.2.1第一口竖井深度确定方法母井深度确定以后，根据几何学矩形原理可以得出式(1)、式(2)(参考图3):h=h1+a(1)h1=h－a(2)式中，h是母井深度，a是母井与第一口竖井之间的地面高差，h1是第一口竖井的深度。3.2.2第二口竖井深度确定方法第一口竖井的挖深确定了以后，根据几何学矩形原理可以得出式(3)、式(4)(参考图3);h1=h2+b(3)h2=h1－b(4)式中，h1是第一口竖井的深度，b是第一口竖井与第二口竖井之间的地面高差，h2是第二口竖井的深度。3.2.3第三口竖井深度确定方法第二口竖井的挖深确定了以后，用同样的几何学矩形原理可以得出式(5)、式(6)(参考图3);h2=h3+c(5)h3=h2－c(6)式中，h2是第二口井的深度，c是第二口竖井与第三口竖井之间的地面高差，h3是第三口竖井的深度。余下的竖井深度的测量按以上方法以此类推。总之，无论是母井位置的确定方法还是竖井深度的确定方法都离不开高差测量。一条坎儿井的总长度一般在3～15多公里左右，竖井之间的距离也大概几十米左右，那么在古代没有现代测量仪器和测量工具的情况下，是用什么样的测量方法和测量工具完成3～15km之间的高差测量?下面本文将着重探讨古代坎儿井的高差测量原理和方法。

4古代坎儿井高差测量原理和测量方法

4.1高差测量原理及测量工具通过实地调查和访谈我们获取了一些涉及到坎儿井工程勘探测量中的高差测量方法、测量工具、测量术语等方面的资料。当时测量坎儿井母井与出水口之间的高差时，选用的方法是用容器盛水，利用水在静止时的水平面进行高差测量(如图4所示)。基本原理和现代水准测量原理相同，即利用水面提供的一条水平视线，并借助一定长度的木杆，来测定地面两点间的高差。首先将盛满水的容器(敞口盆)安置于两点之间，在容器内放置可以漂浮的玉米秸秆芯，玉米秸秆芯的长约10cm、宽2cm、厚1cm，在中间下部钉一个铁钉可起到在水面固定玉米秸秆芯的作用。测量时在前后测点分别放置两根木杆，木杆约长3～4m，通过水面提供的水平视线，在木杆水平线高度所对应的位置上做标记，画黑线或者系红色带子，测出两木杆标记处的高度，取差值，即是两点的高差。高差=后视读数—前视读数4.2古代坎儿井高差测量方法因为坎儿井母井与出水口之间的距离较远或高差过大，不能安置一次仪器即可测得母井与出水口之间的高差，这时需要在直线方向上将两点(母井口、出水口)之间分成若干段，根据古代高差测量原理逐渐连续多次安置仪器，依次测得各段高差，而后将各段高差相加得出母井与出水口之间的高差。如图5所示，在地面上按一定要求选定一系列的地面点以相邻次序由出水口向母井方向进行测量。假设出水口位置为1，母井位置为n，我们要在母井和出水口之间逐次增加2、3、4、……n－1个辅助点，在辅助点间安置仪器，每安置一次仪器，测读前视、后视读数，测读后得到各段高差。现以三个辅助点为例，母井位置为5。

5结论

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1．1地理概况

加利福尼亚州（简称加州）地处美国西海岸，南北方向呈狭长型地带．作为美国经济规模和人口均最大的州，加州现有3300万人，主要集中在南加州海岸平原和中部圣佛朗西斯科湾地区．

加州西部海岸是较低的山部地区，东部是南北方向绵延643．6km（400英里）的西拉内华达高大山脉，它屏障了太平洋水汽东送的通道。夹于西部海岸山脉和东部西拉内华达山脉间的中央峡谷，长约724．05km（450英里），其久负盛名的农业也主要集中在这一峡谷内．两条主要河流萨克拉门托河与圣乔昆河分别从北部和南部汇流到圣佛朗西斯科湾．

总体来讲，加州是一个半干旱地区，降水时空分布不均，降雨集中在11月初至来年4月末．其西北部地区水量较多，全州有1／3的径流是来自这一人烟稀少的地区，而这一水源地必须修建水利工程其丰富的水资源才能被中部和南部利用，否则水将流入大海．

1．2历史发展及产业结构

加州的产业结构从最初采矿业最发达的阶段，相继经历了农业、航空航天业、电影业、电子工业等产业占主导地位的不同发展阶段，其中，农业至今仍是加州很重要的一个产业，1995年农业用水量占总用水量的43％，预计到2020年农业用水仍占39％，它对加州水资源的开发和管理有很大的影响．

如今，由于加州人口和经济规模的快速增长，由此带来的水资源紧张、能源短缺问题也日益严重．这一现象引起了加州政府的焦虑和担心，但目前还没有找到较好的控制办法．

1．3主要水利工程

经过100多年的发展，加州水利工程已经发展得十分发达．全州现共有水坝和水库1200多座，及多条引水渠．这些引水渠大都是从水库引水，甚至有多个调节水库，也有少数几个是直接从河道引水，加州大部分用水就依赖于这些水利设施．州水利工程（StateWaterProject，SWP）和中央峡谷工程（CentralValleyProject，CVP）是两个最主要的工程．

州水利工程在加州是一个十分重要的水利工程，大约有2000万人口的用水量的一半来自于它，占总人口的2／3左右．州水利工程归州所有，由加州水资源局管理，50年代开始规划，60年代开始建设，由奥罗卫理（Oroville）大坝和水库、中央峡谷蓄水工程和通往南加州的643．6km（400英里）长的输水干渠、电站、泵站以及八九十年代新增的约321．8km（200多英里）长的附属输水渠道等几部分组成．其主要功能是将加州北部多余的水调往缺水的中部和南部地区，水量的70％供给城市，30％供给农业．

州水利工程不仅在加州，甚至在全美国都是很特殊的．它完全是自筹经费，归州所有并由州立机构管理运行．工程提供统一的服务，与29个北部、中部和南部地区的公共机构之间有统一的水价协议，水价根据实际的工程建造成本和运行成本得出，州并不提供财政补贴，农村和城市用水价格相同．

中央峡谷工程作为全美的一个大型水利工程，它从加州北部卡斯凯德（Cascade）山脉一直延伸到南部科恩（Kern）河，干流长约643．6km（400英里），包括20座水库和大坝[其中有加州最大的水库：萨克拉门托河流上的沙斯塔（Shasta）水库]和11个水力发电厂．其主要功能是防洪、供水，同时兼顾航运、旅游、发电、生态效益．据估计，该工程产生的效益已是当初投资的100倍．20世纪30年代，州政府就提出要兴建这一大规模工程，但由于经济萧条，自已没有能力修建，最终由垦务局建设完成，而工程产权归联邦政府和加州政府共同所有．

中央峡谷工程和州水利工程均从萨克拉门托河及三角洲地区引水，而且两者有一段约160．9km长的共用引水渠和水库、大坝（圣路易斯子系统），它们之间按照“工程运行协调条款”、“海湾、三角洲规划”以及其他协议有条不紊运行，至今已有40余年历史．

2加州水利工程建设及其产权特征

加州水资源开发的一大特征是水利工程的所有权的多样化，工程归很多机构所有．这些机构大多数是公共性的机构，包括很小的区域性机构和两大联邦机构，少数几个中等规模的水利工程归某些公司所有，而大多数水力发电厂则归投资者所有．

100多年前，州通过了立法以允许农民自己组织起来建立灌区并共同建造水利工程，现在的很多灌区就是当时建立的，加州最初的几个有一定规模的水库和输水渠也由灌区建造．

在灌区进行水资源开发的同时，城市在水资源开发过程中也起了十分重要的作用．洛杉矶和圣佛朗西斯科这两个最大的城市就曾参与了早期的水资源开发．

圣佛朗西斯科的用水起先由归投资者所有的供水工程提供．但100年前，圣城就已认识到必须加大水利投资扩大工程规模才能满足日益增长的用水需要，因此，它买断了一些已有工程的所有权，然后建造引水扩建工程，并打通了通往西拉内华达山脉的输水道路．圣城利用这些建造的工程向圣佛朗西斯科湾南部地区的小城市供应水，当然，这是要收费的．如今，圣城向20多个其他城市出售水．

洛杉矶的做法与圣城相类似，它也买断了当地的水利设施并建造更大规模的欧文斯峡谷输水工程．但与圣城不同的是，洛城并不是将其引入的水卖给别的城市，而是将别的城市组织起来，共同将科罗拉多河水调入南加州城市，这样就产生了区域性机构．

加州城市用水占全州总用水量的15％左右，其中大部分依赖于引水渠调水，很小一部分是来自本地．由于很多大城市都是建在海岸边，先天淡水不足，所以线路最长。最昂贵的输水渠主要都是为了满足城市用水需要．一般来讲，城市供水工程均没有州和联邦的资金投入，修建工程的当地机构必须支付工程的全部成本．

在加州，农业灌溉用水占到总用水量的40％左右，尽管有少数农场依赖自备井和当地河道，但是大部分的农场是位于灌区内，使用灌区引水渠．加州很多大型水利工程都由灌区自己建造，也没有州和联邦的资金投入．

应当指出，多年来联邦政府在加州水利方面的投资还是占主要地位的．20世纪初建立垦务局主要就是为了建设17个美国西部地区的灌溉工程，促进西部地区的经济发展，100多年来加州深受其益．中央峡谷工程就是垦务局在加州境内建设的最大的一个水利工程．

3水资源统一管理

加州早期的工程大都由当地灌区、城市机构或者联邦垦务局兴建，众多的引水渠构成了十分复杂的水网．早期，这些水网间缺乏合作．近年来，由于逐渐强调效率和协作，通过修建新的沟通渠道以沟通这些管道和水渠或者相互签定水交换书面协议，不同机构所有的水渠相互联成了一个很大的水系统．

3．1南加州都市水行政区和圣佛朗西斯科东部水行政区

早在洛杉矶修建欧文斯峡谷输水工程时，南部加州就已预料到需水量肯定会继续增加，必须从区域外调水．因此，洛城于1928年开始，组织了其余15个城市要求立法许可他们成立全新的水行政区，这就是南加州都市水行政区．南加州都市水行政区的初衷是要修建引水渠从正在修建胡佛大坝的科罗拉多河中调水．行政区也建立了骨干分水系统用以将水批发出售给各城市．70多年以后的今天，南加州都市水行政区不仅从科罗拉多河调水，而且还从州水利工程调水，供给南加州135个城市，担负超过加州半数人口的供水任务．

南加州都市水行政区组织建立的同时，北部加州也开始建立类似的行政区．圣佛朗西斯科湾东岸地区组建了圣佛朗西斯科东部水行政区．建立至佛朗西斯科东部水行政区主要是为修建引水渠从西拉内华达山脉西坡引水，该工程于20世纪30年代完工．与南部加州不同的是，它发展了水零售系统，而且也提供该地区所有的水利服务，比如地区的污水处理等．虽然其规模只有南加州都市水行政区15％，但是其提供的服务范围更广．

这两个水行政区在加州水资源的开发和管理过程中，尤其是在解决地区性水资源问题中，发挥了很重要的作用．

3．2水利工程统一调度

由于中央峡谷工程和州水利工程都是很复杂的水系统，有众多的水库、电站和水渠，因此管理这一复杂的系统是很难的．目前，工程的运行由运行管理办公室负责，其下属机构包括：运行规划处，运行中心和运行支持处3个部分．电力调度、配水计划等均由该办公室负责实施．目前，这些水库的调度和各级输水渠道的配水控制，以及污水的收集、处理与利用，都是在控制中心的控制室完成的，信息化程度较高．

3．3地表水和地下水

在一般年份，加州地下水占据了总用水量的一半之多，以前，地下水资源并没有被看成是加州水系统中的一部分，但这种不利的状况正在逐渐改变．地下水流域的各机构之间正在加强合作，以协商共同长期有效利用地下水资源储备．比如，从某州水利工程引水的城市机构在丰水年可以将剩余的水回灌到某地下水流域，在枯水年份，当其需要用水时可以取回部分水作为以前回灌的补偿．

与其他西部州不同的是，加州政府并没有对地下水的开采进行管制，除非是在过渡开采导致长期的水质恶化发生时才加以限制．目前，加州许多地下水流域并没有开采和回灌的规划和限制，主要是因为这些地区的地下水开采量有限，而城市和高产值农业地区则不然，这些地区的地下水利用要受到当地管理部门的限制，以确保地下水长期保持平衡．

3．4农业灌溉节水现状

1992年颁布的水政策中，明确将节约用水定为当时水资源管理中的首要工作内容，规定城市用水、农业用水和环境用水均必须高效，用水大户农业必须继续发展滴灌、微喷灌、以及激光水准管道布线、整平等节水手段．由于受到相当可观的节水效益的激励，效率更高的节水器具被不断地开发出来．

现在加州的许多农场和果园都采用了计算机控制的自动化灌溉管理系统，尤其是菜园和果园微喷及喷灌系统的控制自动化程度较高．从土壤水分的测定，灌溉决策及其指令的发出，到停止灌溉时的关机停泵，直至下一次灌溉指令的发出，都用计算机和自动监测、传输、分析等系统完成．

4水权和水市场

最初随着金矿业的发展，金矿的增多使得金矿主之间为争夺同一河流上的水权而引发了许多争端，为解决这些水权争端，政府必须制定相应的法律．随后农业灌溉需水的增长使人们对水的争夺变得更加激烈，农业用水要较金矿业用水多得多，灌溉面积的增加使得人们不得不去兴建新的蓄水引水工程．海岸地区工农业经济的发展和人口继续增长，当地较容易利用的水资源很快就被用光，这就迫切需要从州内水多的北部和东部地区向缺水的南部和西部调水．

在加州，只要涉及到用水，不管是政府、企业还是个人，首要条件是自己必须拥有水权或者是与水权拥有者之间有交易契约（买卖关系），而且用水必须合理有效，不能浪费．上述情况均涉及到水权的分配或交换问题．

在美国，各州的水权在不与联邦法律冲突的前提下归各州解释，加州也有自己的一套水法．加州水法规定：水归人民集体所有，个人和实体只有水的使用权．加州的水权可以分为地下水权和地表水权两种．其中，地下水权的规定相对要简单一些，地表水权则相当完备而且很复杂．加州的地表水权也是较特殊的，它包括河岸水权和占有权两种形式，属于混合式水权系统，而其他州的水权主要只有占有权一种．河岸水权沿用的是英国法律体系，是当初水资源紧缺问题不是十分突出的情况下出现的一种水权，占有权在水资源比较紧缺的现在和将来都则是主要的，加州水法对两种地表水权进行了详细的解释和界定．

水权本质上是一种财产权，受与财产权相同的法律保护．水权可以买卖、交换，也可以按照法定程序撤消，水权以年引水量、引水速度、引水季节、引水方式、引水口位置、使用目的、使用地点等形式表现出来．水权可分为非消耗性水权（如发电用水）和消耗性水权两种，水利工程则可以有这两种水权中的一种或两种同时拥有．

如何进行水权的量化也是一个很重要的问题，美国西部很多州规定，水权的数量与水权拥有者的直接用水量相同，而加州规定水权数量与其有益利用的水量相同，它包括合理的运输过程中的损失．这样可以避免造成过多的低效率用水，因为低效率的多用一方水就会多一分浪费，结果是损害了别的高效率的用水户的权益．因此，这种界定既有利于水权拥有者节水，又保护了其他合法用水户的权益．

为获得水权，申请者必须提出书面申请，提供事实证明并接受他人的质询和反对．申请过程由水资源管理委员会控制，包括接受申请、举行听证、颁布决议等一系列程序，类似于司法判决．当然，这是一个充满矛盾和争论的过程，有些甚至要上诉到联邦最高法院．但判决生效后，各有关用户必须遵循判决执行，这往往需要专门的管理员以监督其执行情况，该任务一般由水资源局承担．

4．1水权交换

加州现在的水权交换大致有两种形式，一种是大范围的调水，另一种是用水户个体或实体之间水权的直接交换．

跨区域（流域）调水．由于加州南部和西部地区缺水，从水多的东部和北部地区调水是必然的结果．大范围的调水，实际上也是水权的交换．

调水初期遇到了一些困难，由于丰水地区的农民和灌区已经建立了自己的水利设施，很多情况下，当地农民对出售自己的水权并不感兴趣，也不愿意城市的各种机构卷入到本地的水事务中．问题的解决只能通过复杂的协商程序甚至于诉诸于法律，尽管城市最终还是得到了自己所要的水，但由此便造成了农村和城市之间的矛盾，并且这种矛盾一直持续了很多年．

个体或实体间的水交换．这种水交换是更直接的水权交换．通过水交换，整个水系统可以实现水资源的合理配置，用户没用完的过剩水可以直接卖给需要用水而没有水用的用户，对于个体来说这也是理智的选择．这样可以减少水资源浪费，最大化水资源的利用效率．

对水交换过程中涉及到的水权和水权交换问题以及相应操作步骤，州水资源管理委员会制定了专门的指导建议．

4．2干旱“水银行”

20世纪80年代末90年代初，加州经历了持续4年的大旱，降雨仅有正常年份的28％，水库蓄水只有其蓄水容量的32％，州水利工程和中央峡谷工程被迫急剧减少供水，州水利工程只能按正常供水量的10％的供应城市用水，其农业供水被迫停止．为缓解干旱造成的紧张压力，1991年2月，“水银行”这一应急措施被提了出来，这在美国是一个创造．水银行主要负责购买自愿出售水的用户的水，然后卖给急需用水的其他用户．其成员可以是公司、共同用水组织或者是负责工农业和环境供水的公共机构，他们必须符合严格的条件才能成为水银行的成员（比如用完了所有能被利用的水），用水户必须保证不浪费水，也不能购买超出需要量的水．出乎预料的是，45d内水银行竞买到了10亿m3水，其买入价是

10美分／m3，卖出价是14美分／m3，这些水大多数是来自休闲耕地用水和地下水．从全局来看，水银行可以尽可能地减少干旱造成的全州经济损失，更合理进行水资源的配置，据估计，水银行带来的经济效益达3．5亿美元．但水银行也带来了一些争论，如环境用水如何保证、对农业负面影响以及对税收和财政的影响．尽管如此，这一措施却不失为合理有效配置水资源的一个探索性的方法．

值得一提的是，尽管加州的水权系统已发展得较完备，但是目前还没有建立起水市场．90年代的10年间，加州政府试图把水市场作为解决日益增长的城市用水需要的措施，提出了很多提案欲对水市场立法，以促进水市场的发育，但至今仍缺乏获得立法通过的提案．提案的反对意见主要来自农业方面，由于农业用水占大多数，农民有自己的水权，但很多农民观念上认为建立水市场是在逼迫他们出售水，水市场建立对小农场不利，因此不同意这些提案．所以，要想建立起水市场，必须根据公平的原则，照顾弱势群体小农场的利益，给予适当补偿．有人也建议，建立水市场最好让卖方和买方直接谈判，同时要建立起一定框架条款，根据这些条款，谈判双方必须考虑交易所涉及的第三方利益．

在水交易过程中，州政府应该发挥宏观调控的功能．由于水交易表面上只涉及买卖双方，但是，交易水要从卖方手中到达买方手中，一般来讲这一过程必然要用到第三方的水利设施，这时水资源局的州水利工程骨干输水渠就可以发挥作用了．

5水环境生态问题

加州最早受到环境保护主义影响的是北部海岸流域水资源开发，该地区是加州重要的水源地，州和联邦政府最终还是通过了立法以保护该地区的野生动机自然风景．近年通过的“公众信任原则”规定，如果水权影响到公众信任和利益，比如鱼类和野生生物因此受到危害，则可以重新考虑水权拥有者是否应继续保持其权利，亦即可以撤消其权利．

目前加州水利政策方面的争论主要围绕的就是环境问题，不管是规划中的新的水利工程还是已建成的水利工程，均受到了来自环境保护法的挑战，哪怕是已经建成达一个世纪之久的供水工程也将必须调整供水量，以减少对环境的影响．可以说生态环境问题已经成了水资源管理遇到的最主要的问题，而且也是考虑一切问题的前提．

6结语

本文主要从水利工程的产权特征、水资源统一管理、水权水市场、水环境生态保护4个方面对加州水资源开发管理加以了介绍．可以看出，加州水资源开发和管理也正在经历从传统水利向更高阶段转变的过程，更加注重水资源的统一管理和合理配置，也更关注水利工程的环境影响．由于发达国家所经历的某些阶段或遇到的一些问题，我们也正或多或少地面临着，通过了解其历史发展过程及其开发、管理思路，我们可以少走一些弯路．现提出以下几点供大家思考：

（1）我国正在或即将兴建的几个大型调水工程，是否可以调动地方的积极性，拓展多种投资渠道，减少国家投入，实行股份制，按投资的多少享有不同的股份，加快跨流域调水设施的建设；

（2）加强地下水和地表水的联合调度，在更大的时空范围均衡水资源的分布；

（3）建立获取水权的合法途径，并制定水权的定量化细则，规定水权拥有者的年引水量、引水速度、引水季节、引水方式、引水口位置、使用目的、使用地点；

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【关键词】地下室底板；倒无梁楼盖式底板；抗浮设计

1. 工程概况

广州某商业广场项目，框架结构，主体建筑4～6层，地面以下设一层扩大地下室，主要功能为汽车库及设备用房。地下室裙房大部分柱网7.4m×8.0m。扩大裙房基础采用400预应力管桩，少部分桩按抗拔桩设计（试桩确定单桩抗压、抗拔承载力特征值1000KN、200KN）。根据工程地勘报告，地下室底板下标高处多为淤泥质土层，不宜将底板设计成梁板式结构，综合考虑地下室面积较大，故该底板拟采用无梁楼盖式平板结构，桩承台兼做柱帽。

2. 地下室底板结构设计

2.1确定荷载。

本工程地下室底板底面相对标高-4.320m，室外地面相对标高为-0.120m。设底板厚度400mm，按设防水位-1.200m计，水浮力标准值为34.0KN/m2；底板自重加面层及其上使用荷载，标准值为24.5KN/ m2。故本工程底板处于向上向下两向作用控制。

2.2底板厚度验算。

底板的冲切承载力验算：

因有桩承台兼做柱帽，一般底板的冲切承载力由承台的冲切控制。

根据《混凝土结构设计规范》中冲切验算公式为：Fl≤0.7βh ftηumh0h （1）

本工程取最不利柱网位置（8.8mx9.0m）进行验算，最大冲切荷载为1410KN，根据公式（1）计算得出冲切承载力3346KN，假设的400mm板厚可以满足冲切要求。

2.3倒无梁楼盖式底板的内力及配筋计算。

无梁楼盖主要有两种简化计算模式：（1）经验系数法；（2）等代框架法。本工程柱网较规则，符合经验系数法计算条件，故采用经验系数法进行计算，他的优点计算简便，受力明确。具体计算是参考文[4]的方法，步骤如下：

2.3.1先求出各跨总弯矩MO：

M0=（（g+q）ly（lx-2c/3）2）/8

2.3.2按柱上板带和跨中板带弯矩分配值分配弯矩，分配系数见表1：

2.3.3按照以上方法，可逐轴算出柱上板带各跨的跨中弯矩或支座弯矩，进而进行强度计算和裂缝验算。考虑地下室底板的抗裂要求及简化施工要求，一般有设置双层双向拉通钢筋要求。本工程通过对计算结果研究后，采用了这样的配筋方法：（1）顶面双向通长配置D16@150，底面双向通长配置D14@150；（2）边跨处柱上板带支座弯矩和跨中弯矩较大，需设置另加筋，间距150mm；（3）柱距较大处，弯矩较大，需设置另加筋，间距150mm；（4）竖向荷载较大处（如消防水池等），平时荷载起控制作用，支座及跨中需设置另加筋；（5）另加筋的设置长度不小于计算净距的1/4。

3. 地下室底板抗浮设计

3.1浮托力确定。

本工程水浮力标准值为34.0KN/m2；地下室结构自重标准值为24.5KN/ 2，即净水浮力为9.5KN/ 2。因此，本工程扩大地下室部分需进行抗浮设计。

3.2抗浮设计。

目前，地下室抗浮设计多采用设置抗拔桩，抗浮锚杆或增大地下室底板或顶板覆土厚度等方法以平衡地下水对整体结构的浮托力。结合本工程情况，不能增加自重来抗浮，且地勘报告显示场地内淤泥厚度较大，岩层埋置深度较深，最终选择采用设置抗拔管桩的抗浮办法。

3.2.1单桩抗拔承载力特征值估算：

本工程拟采用PHC-400B-C80型预应力管桩做为抗拔桩。

3.2.2抗浮验算：

单桩可承受抗拔桩的底板面积 A= Rta/F=200/9.5=21 m2，经复核，单桩对应的最大底板面积为14 m2，故满足抗浮要求。

3.2.3现场单桩抗拔静载试验。

经现场试桩，同前文中的估算结果基本一致。

4. 结论

地下室底板的设计方法及抗浮设计方法相对都比较复杂，需要考虑的影响因素较多，合理的选取方案，不但可以实现建筑功能要求，还可以节约造价，方便施工，这就要求设计人员不断积累经验，总结提高。

参考文献

[1]建筑地基基础设计规范.GB50007-2011.

[2]建筑桩基技术规范.JGJ 94-2008.

[3]混凝土结构设计规范.GB50010-2010.

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关键词：规划勘察；架构；分析评价

1概述

在城镇化发展的大背景下，面临有限的城市用地和不断增长的需求之间的矛盾、面临规划建设与工程地质环境问题之间的矛盾。各规划阶段工程地质环境的辅助决策直接或间接地影响后期设计、施工、运维的费用投入与环境安全，因此，服务于城乡规划建设，为实现城乡规划的经济性、生态性、安全性提供地质技术支撑，建立城乡规划勘察信息管理与应用系统的需求凸显重要。本文主要论述城乡规划勘察信息的存储、查询、统计和分析评价等。主要内容为GIS地图的可视化管理和规范化管理、工程建设适宜性评价、建设场地稳定性评价、不良地质作用与地质灾害分析评价等。

2技术路线

本系统基于微软Windows操作系统、Orcale数据库和ArcS⁃DE空间数据库引擎，采用C/S（客户端/服务器端）架构、Micro⁃softVisualC++6.0与集成开发环境和ArcGISEngine开发工具。采用C/S（客户端/服务器端）架构，使服务器可以集中管理核心资源（公共信息资源和软件资源），同时客户机也具有充分的自主控制的能力（本地数据资源和辅助决策资源），并且客户机需要专业地质功能，需要具有足够的计算能力。因而采用客户机模式，可以灵活地配置软件部件，充分发挥客户机和服务器的计算能力。采用Oracle数据库和ArcSDE空间数据库引擎，可充分利用已有的软件和数据资源，并具有较高的成熟度和稳定性。系统客户端采用ArcGISEngine，通过COM组件技术，构建定制的GIS应用。

3系统主要功能实现

3.1数据查询

在规划勘察数据专业化架构设计的基础上，通过SQL语句和ADO数据库访问技术，对数据库中存储的规划勘察数据，进行智能化查询。系统支持根据不同目的来设置查询条件，以此完成对现存工程数据的高效搜索功能，并且可对搜索结果进行，分析、浏览、导出、再查询等处理。系统主要支持四种智能化查询方式：属性条件查询、地图查询、坐标查询、特征地物查询。1)属性条件查询从专业查询的角度出发，系统支持对三大类专业数据的查询功能，分别是：规划勘察工程数据的查询；钻孔资料的查询；成果图文档资料的查询。2)地图查询系统支持结合GIS地图，从地图上框选空间范围进行工程查询的功能。系统支持五种方式的地图空间查询：矩形选择、多边形选择、圆选择、线形缓冲选择、点缓冲选择。3)坐标查询通过坐标查询，可根据精确的空间地理坐标，进行精度更高的空间查询。系统支持四种方式的坐标查询：矩形范围、多边形范围、圆形范围、线形缓冲范围。4)特征地物查询系统可深度结合利用ArcGIS地图，根据ArcGIS地图中的特征地物(如主要道路、标志性建筑、标志性山体、标志性水体、小区名称等)，进行相关的智能化查询。在特征地物查询中，系统支持智能模糊搜索功能。可根据特征地物名称的个别文字，自动搜索ArcGIS地图上的相关可能地物，并列出可能性较大的特征地物的精确名称。

3.2数据统计

系统从三个角度提供了对工程数据和文档资料的统计(勘察工程、勘察钻孔、勘察图文档)。勘察工程提供了11种类别的工程统计，勘察钻孔提供了14种类别的钻孔统计，勘察图文档提供了9种类别的图文档统计。

3.3分析评价

根据规划评价的实际专业应用需要，系统设计实现了工程建设适宜性评价；剖面图、柱状图、桩端承载力等值线、地下水埋深等值线等多种图形化的技术指标分析应用。

3.3.1工程建设适宜性评价

系统依托《城乡规划工程地质勘察规范》(CJJ57-2012)进行工程建设适宜性定性分析和工程建设适宜性定量评价。1)定性分析评价根据规范要求，交互录入相关的定性评价因子。系统在后台将选择结果，进行计算机量化转换处理。根据规范要求“从不适宜开始，向适宜性差、较适宜、适宜推定，以最先满足的为准。”，进行定性分析判断，得到分析结论。最后，可自动生成报告。2)定量分析评价根据规范要求，交互录入定量分析相关因子与参数。交互录入定量参数指标时，系统会根据规范要求，自动实时进行数据合法性检查，确认数据合法之后，进行下一步的计算分析。最后，自动生成报告。

3.3.2技术指标图形化分析应用

1)剖面图剖面图展现一定范围场区内的工程地质信息:地层分布情况、地层分布趋势以及水位、风化分布等相关的工程地质参数。2)等值线图桩端持力层和地下水埋深分析是十分重要的专业应用。本系统以等值线图形化的方式，形象直观的将对应的专业数据指标的分布情况展示出来，便于分析和进一步应用。系统后台提供包含克里金插值算法、距离反比加权插值算法、径向基函数插值算法、样条曲面函数插值算法、矩形网格插值算法、不规则三角网TIN插值算法等多种插值算法的算法库。系统可根据离散的钻孔数据，按照归纳总结的专业规则，自动分析对比和选用最合理的插值算法，从而生成合理的等值线。为了使等值线的显示效果更加直观形象，系统设计实现了渐变插值效果的云图算法，使得图形化效果更加直观。

4结束语

城乡规划勘察数据管理与应用系统的建成，从地质环境安全的角度，对城乡总体规划、详细规划及专项规划起到了重要的辅助决策作用。根据中华人民共和国城乡规划法、城市规划编制办法等法律法规及相应技术规范要求，系统在今后升级中重点增加三维分析、浅层地温能数据管理与分析评价、不良地质作用和地质灾害数据管理与分析评价等功能模块。为城乡规划安全提供地质技术保障。

参考文献：

[1]李洪文,夏薇,金晓媚.镇江市建设用地适宜性评价[J].现代学术研究杂志,2012(4):83-86.

[2]金江军,潘懋,赖志斌,等.城市地质信息系统及其应用[J].信息技术,2006(4):15-18.

[3]吴冲龙,牛瑞卿,刘刚,等．城市地质信息系统建设的目标与解决方案[J].地质科技情报，2003,22(3):67-72.

[4]彭卫平．城市工程地质信息系统研制模式探讨[J].城市勘测，1999(4):45-48.

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【关键词】渗沥液收集系统 导流层收集沟 多孔收集管集水池 提升泵调节池------

1 、概述

莱芜市铜山生活垃圾填埋场位于莱芜市莱城区苗山镇铜山村南，属于典型的山谷型填埋场，总占地面积175亩，设计总库容156万m³，平均日填埋处理规模为400吨/日，设计服务年限15年。

该项目于2003年月12月30日，经山东省发展计划委员会批复立项后， 2005年7月8日山东省环保局环评批复，与2006年3月份开工建设，2007年5月正式运行，现已填埋库容量约为33万m³。

该填埋场设有专门的渗滤液收集系统，渗沥液收集系统的主要功能是将填埋库区内产生的渗沥液收集起来，并通过调节池输送至渗沥液处理系统进行处理，同时向填埋堆体供给空气，以利于垃圾体的稳定化。为了避免因液位升高、水头变大而增加对库区地下水的污染，该系统应保证使衬垫或场底以上渗沥液的水头不超过30em。设计的收集 导出系统层要求能够迅速地将渗沥液从垃圾体中排 出，这一点十分重要，其原因如下：

（1）垃圾中出现壅水会使垃圾长时间淹没在水中，不同垃圾中的有害物质浸润出来，从而增加了渗 沥液净化处理的难度；

（2）壅水会对下部水平衬垫层增加荷载，有使水平防渗系统因超负荷而受到破坏的危险。

在生活垃圾卫生填埋场渗沥液收集系统设计中，水平衬垫和导流层的功能是互补的，衬垫防止渗沥液和气体从填埋场扩散出去并可改善其上导流层的功能，导流层则限制位于其下衬垫上的水头，同时 把渗透到导流层的渗沥液导入由多孔渗沥液收集管组成的管网中。

渗沥液收集系统通常由导流层、收集沟、多孔收集管、集水池、提升多孔管、潜水泵和调节池等组成，如果渗沥液收集管直接穿过垃圾主坝接入调节池，则集水池、提升多孔管和潜水泵可省略。按照《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》的要求，渗沥液产生量按填埋场多年逐月平均降雨量（一般为20a）设计，并保证该套系统能在填埋场服务年限内和封场后30a内正常运转而功能不受到损坏。

2 、导流层

为了防止渗沥液在填埋库区场底积蓄，填埋场底应形成一系列坡度的阶地，填埋场底的轮廓边界必须能使重力水流始终流向垃圾主坝前的最低点。导流层的目的就是将全场的渗沥液顺利地导入收集沟内的渗沥液收集管内（包括主管和支管）。

在导流层工程建设之前，需要对填埋库区范围内进行场底的清理。在导流层铺设的范围内将植被清除，并按照设计好的纵横坡度进行平整，根据《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》的要求，渗沥液在垂直方向上进人导流层的最小底面坡降应不小于2％，以利于渗沥液的排放和防止在水平衬垫层上的积蓄。导流层铺设在经过清理的场基上，厚度不小于300mm，由粒径40-60mm的卵石铺设而成。在卵石来源困难的地区，可考虑用碎石代替，因此，该项目也是采用碎石代替的。

3 、收集沟和多孔收集管

收集沟设置于导流层的最低标高处，并贯穿整个场底，断面通常采用等腰梯形或菱形，铺设于场底 中轴线上的为主沟，在主沟上依间距30~50m设置支沟，支沟与主沟的夹角宜采用l5o的倍数（通常采用 60o），以利于将来渗沥液收集管的弯头加工与安装。

多孔收集管按照埋设位置分为主管和支管，分别埋设在收集主沟和支沟中，管道需要在水力和静力作用测定的基础上计算确定管径和材质，其公称直径应不小于100mm，最小坡度应不小于2％。

渗沥液收集系统中的收集管部分不仅指场底水平铺设的部分，同时还包括收集管的垂直收集部分。

垃圾卫生填埋场一般分层填埋，各层垃圾压实后，覆盖一定厚度粘土层，起到减少垃圾污染及雨水下渗作用，但同时也造成上部垃圾渗沥液不能流到底部导层，因此需要布置垂直渗沥液收集系统。

在填埋区按一定间距设立贯穿垃圾体的垂直立管，管底部通人导流层或通过短横管与水平收集管相接，以形成垂直一水平立体收集系统，通常这种立管同时也用于导出填埋气体，称为排渗导气管。排渗导气管随着垃圾层的增加而逐段增高，导气管下部要求设立稳定基础。

4 、集水池及提升系统

渗沥液集水池位于垃圾主坝前的最低洼处，全场的垃圾渗沥液汇集到此，并通过提升系统越过垃圾主坝进入调节池。如果采取渗沥液收集主管直接穿过垃圾主坝的方式(适用于山谷型填埋场)，则可以将集水池和提升系统省略。

山谷型填埋场可利用自然地形的坡降采用渗沥液收集管直接穿过垃圾主坝的方式，穿坝管不开孔，采用与渗沥液收集管相同的管材，管径不小于渗沥液收集主管的管径。

平原型填埋场由于受场地限制，渗沥液无法依靠液体自身重力从垃圾堆体内导出，通常使用集水池和提升系统。

集水池的尺寸根据其负责的填埋单元面积而定，一般采用(L×B×H)5m×5m×1.5m，池坡1：2。集水池内填充砾石的孔隙率大约为30％～40％。

5、 调节池

渗沥液收集系统的最后一个环节是调节池，主要作用是对渗沥液进行水质和水量的调节，平衡丰水期和枯水期的差异，为渗沥液处理系统提供恒定的水量，同时可对渗沥液水质起到预处理的作用。依据填埋库区所在地的地质情况(当采用渗沥液重力自流入调节池时，还需考虑渗沥液穿坝管的标高影响)，调节池通常采用地下式或半地下式，调节池的池底和内壁通常采用高密度聚乙烯膜进行防渗，膜上采用预制混凝土板保护。为了减少雨水的进入，莱芜市铜山垃圾填埋场的调节池还采用高密度聚乙烯膜加盖，既能加快渗滤液的厌氧反应，又能减少臭味的散发。

6、 清污分流

实行清污分流是将进入填埋场未经污染或轻微 污染的地表水或地下水与垃圾渗沥液分别导出场外，进行不同程度处理，从而减少污水量，降低处理费用。