地下系统

地下系统（精选十篇）

地下系统 篇1

郑东某小区水源热泵系统应用工程位于郑州郑东新区中南部。在地热能利用规划适宜性分区方面属于一般适宜区,公共配套完善,位置优越,交通便利。

2 地层与构造

2.1 地层

郑东新区地层属华北地层区华北平原分区,地层由老到新有古生界寒武系(厚250~600m)、奥陶系(厚43.9~230.9m)、石炭系(厚2.7~98.3m)、二叠系下统(厚105~1 260m)、中生界三叠系(厚度大于2 000m)、新生界新近系(厚250~1140m)、第四系(厚3~105m),全区出露地层为第四系全新统。

2.2 构造

郑东新区位于华北坳陷(一级构造单元)中的开封坳陷(二级构造单元)的西南部,坳陷的形成及其中的构造展布受控于区域大地构造活动。

区内构造以北西向和近东西向断裂为主,主要是在区域内多次构造运动影响下形成的,它们和新构造运动一起控制着工作区的地热特征。大部分断裂均属基底断裂,错断了三叠系~奥陶系。此类断层自西南向东北分别呈东西向平行分布和北西向平行分布,造成基底呈阶梯状断落,形成许多断块,使上部第四系和新近系厚度变化较大。

区内新构造运动较发育,主要表现形式为升降运动和断裂活动。前者自全新世以来继续下沉,加上黄河带来大量泥沙的沉淀,使黄河河床高出堤外地面2~5m,形成闻明遐迩的悬河。后者均发生在第四纪以前,形成一系列北西向的正断层。

3 数学模型

鉴于地下水源热泵系统的运行特征,参考实际含水层结构,对地下水源热泵采能问题中地下水流及热传递过程方程用式(l)和式(2)描述:

式中,n为有效孔隙度(无量纲);t为时间,s;ρ为流体密度,kg/m3;p为流体压力,Pa;kp为多孔介质的渗透率张量,m2;μ为动力黏滞系数,kg/ms;g为重力加速度,m/s2;q为流体源的流量强度,m3/s,流入为正;ρ*为流体源密度,kg/m3;P0为渗流区初始压力分布,Pa;P1为已知压力边界的压力分布,Pa;Ω为地下水渗流区域;Γ1为已知压力边界;Γ2为流量边界;qfn为二类边界地下水流量;qfx、qfy、qfz分别为x、y、z方向的分量。

=荦·(n Kf+(1-n)Ks)I荦T+荦n·D荦T-荦·nρCfυT+qρCfT

式中,Cf为流体比热容,J/(kg·K);Cs为孔隙介质比热容,J/(kg·K);ρs为孔隙介质密度,kg/m3;Kf为流体热导率,W/(m·K);Ks为孔隙介质热导率,W/(m·K);D为热动力弥散系数张量,W/(m·K);T为温度,℃;I为三阶单位矩阵;υ为渗流速度,m/s;T0为渗流区初始温度分布,℃;T1为已知温度边界的温度分布,℃;Γ1为已知温度边界;Γ2为热流量边界;qfn为热流边界热量,qfx、qfy、qfz分别为x、y、z方向的分量。其它同式(1)。在方程组(2)中,偏微分方程右端的4个子项依次为热传导项、热动力弥散项、热对流项和源汇项。

4 区域地质条件与模型建立

该小区地下水源热泵采能系统工程设计抽、灌井数为11口(见图1)。

4.1 岩层结构概化

根据该小区水源热泵工程的成井资料岩层来进行结构概化。地下水源热泵采能系统建设在第四系地层中,在垂向上呈粉土、黏土层和中细砂层交互叠置。根据水源热泵系统各井实际水位长期观测资料,浅层地下水的静水位埋深在14.5m左右,因此,参照该钻孔柱状结构图和开采井、回灌井的深度,垂向上将地面以下0~110m的岩层定为研究范围,根据岩性可大致将岩层概化为5层。其中,主要的取、注水含水层为2层中细砂层,相应厚度分别为18m和16m。其余各层分别为粉土层、粉土/粉质黏土层和粉质黏土层。

4.2 模拟区坐标方位及网格剖分

通过灵敏度分析,将平面上的计算范围定为1200m×1 200m,垂向上的计算范围定为距地面以下0~110m。由此,空间上的计算范围为一个长方体区域,垂向上为5层水平延伸的粉土、中细砂层和粉质黏土层交互的含水介质,顶部为粉土层,底部为粉质黏土层。

区域地下水流动对地温场的演化起着重要的影响。区域地下水流动速度越大,系统停运期抽水段的温度恢复速度越快;对于相同的区域地下水流速,与区域流场流向垂直于抽灌井对连线情况相比,流向沿抽水井指向回灌井时抽水井的温度变幅相对要小。

根据郑东新区附近的地下水等水位线图,确定在该地下水源热泵系统附近地下水流动方向为西北向东南流动,方向为西偏北30°,水力坡度约为1‰。

考虑到水力坡度的存在和模型剖分的方便,在水平方向上(x-y平面),在集中开采和回灌井群区范围内,采用网格加密。在垂直方向上共分为5层,经过离散化处理后建立有限元数值模拟的网格模型。经过计算得到网格剖分后计算区域共有节点25314个,共41340个单元。

4.3 初始条件与边界条件

模拟区域的4个侧面概化为定水头、定温度边界,边界水头和温度值均与初始值相同。另外,模拟区域地表入渗条件较差,大气降水的垂直入渗补给可近似忽略,因此,将顶部边界概化为隔水、定温度边界。同时,由于该区域底部为厚层粉质黏土层,因而也将底部作为定温度、隔水边界处理。

初始水位分布以多井长期实际观测数据为参考,并考虑地下水天然流动的影响,对于垂直地下水流向的上游边界,根据设定的水力坡度1‰给出边界压力值,下游边界的水位埋深取-15m,模拟区的初始压力分布按照边界上的压力值通过插值计算给出。整个模拟区域的初始温度参照当地多年平均气温,定为16℃。

4.4 参数分区

该研究区域的空间范围仅为1200m×1200m×110m,且岩层结构相对较为简单,水平层理较发育。岩性的空间变化特征主要表现为垂向上粉土层、中细砂层和粉质黏土层的交替变化,水平方向上各层含水介质呈近似水平延伸,岩性变化不大。据此,模型参数分区仅按岩层的岩性垂向变化自上而下分为5个参数区。

由于缺乏实际的水文地质参数,所以在模拟时首先给定为一般经验值。如第1层、第3层、第5层粉土隔水层,垂向渗透率取10-15m2量级,径向渗透率为垂向渗透率的100倍量级;第2层、第4层中细砂含水层,垂向渗透率取10-13m2量级,径向渗透率为垂向渗透率的10倍量级。根据相关文献与前人研究成果,在没有实际勘测数据的情况下,有效孔隙度均取值为0.2。

各参数分区的岩层介质热物性参数取值参考前人研究成果以及《河南省重点城市浅层地热能评价开发与利用》土样热物理试验数据确定,并在实际模拟过程中进行微调。

地下水的相关参数选择按20℃左右的值选取:比热容为4 182.0J/(kg·K),热导率为0.59W/(m·K),热膨胀系数为2.0×10-4K-1,粘滞系数为0.001Pa·s。

5 模拟结果与分析

5.1 模拟与实测数据对比分析

由于水温的变化由长期过程决定,所以首先利用水位埋深数据来调整确定水文地质参数,以便模拟过程更接近实际情况。

经过一段时期的实际观测数据看出,6号井的抽水水量和水位相对稳定,因此,选取这一时期的数据进行水头拟合,抽水量22.5m3/h时水位埋深位为23.5m左右,6号井的水位埋深拟合结果较好。

5.2 长期运行地温场变化

建筑物制冷供暖设计面积为17990m2。每平方米的冷热负荷均取40W,则总的冷热负荷为720k W。

做项目时从地下水中提取冷热量的温差为5℃。则以5℃温差计算该系统所需的地下水循环量,由热力学定律:

式中,P为建筑物能量负荷,k W;C水为水的比热容,J/(kg·K);M水为地下水抽灌循环量,m3/h;ΔT为能量转移前后的地下水温差,℃。

经上式计算,地下水抽灌循环量M水为123m3/h。

正常使用时4号、6号、8号井为抽水井,其余为回灌井。按正常使用模式模拟长期地温场的变化,其中4号、6号、8号井为抽水井,每口井抽水量约为40m3/h。回灌井为1号、2号、3号、5号、7号、9号、10号、11号井,每口井回灌量15m3/h。回灌设定为等5℃温差回灌,冬季回灌11℃,夏季回灌21℃。应力期设定为3个月供暖——3个月停运———3个月制冷———3个月停运的周期。

利用校正后的模型对未来地温场变化情况进行预测,是地温场数值模拟研究的主要目的之一。通过预测了解未来潜在的温度变化趋势,以便针对可能的变化对采能系统进行优化管理和及时采取有效措施,尽量避免或减小可能的经济损失。本研究对未来15a内的地温场变化进行预测。

图2、图3给出了预测结果。从图中可以看出,在未来的运行过程中,随着供暖期、停运期、制冷期和停运期的不断交替出现,抽水井温度呈现不同幅度和不同速度的变化。由于4#号、8#号井距回灌井群较近,温度波动幅度较大,温度波动范围为13.6~17.9℃;6#号井距回灌井群较远,温度波动幅度较小,温度波动范围为15.2~16.5℃。

6 结论

从长期地温场变化来看,井温度总体上升不明显,15a的模拟期内,温度总体上升约0.1℃。

参考文献

[1]河南省地矿局水文一队.郑州市郑东新区地热能示范工程.2011.

[2]河南省地矿局水文一队.郑州市郑东新区地热能勘查报告.2009.

地下商场信号覆盖系统 篇2

地下商场信号覆盖系统

解决方案

黑龙江品誉科技有限公司

品誉科技

手机信号放大系统

随着移动通讯网络的迅猛发展，网络覆盖范围正在不断扩大。无线通讯是靠电磁波的传播来建立通信联系的。但由于各种建筑、交通道路的不断开发，受到建筑物的阻隔，在一些高大建筑物里边、地下室、商场、餐厅、家居房、娱乐场所等许多场所，无线通讯仍然存在一些薄弱环节不能满足客户的需要，手机信号非常弱，以至于不能正常使用手机。目前主要存在以下问题：

1)盲区：信号经过损耗后低于手机接收灵敏度，造成手机通话不良;

2)弱区：主要是信号经过损耗后低于手机接收灵敏度，造成手机通话不良;

3)冲突区：主要是高层建筑区域无线信号来自多个小区，并且多为地面、墙面的不稳定反射信号，导致频繁切换(即乒乓效应)，严重影响手机的正常通信;

4)忙区：主要是话务量大的地区，基站容量难以满足通信需求，用户无法接入移动网络正常通信。

而手机信号放大器(微型直放站,也叫手机信号增强器)，正是专门为解决以上手机信号薄弱区域而设计的产品。此类产品具有体积小、安装灵活等特点，可对室内信号进行深度覆盖，实践证明可为室内的移动通信用户提供稳定、可靠的信号，使用户在室内也能享受高质量的个人通信服务。

▲光秒手机信号放大器

一、手机信号放大器(微型直放站)的工作原理 品誉科技

1)下行：室外八木天线接收到的可通话的有用信号，被输入到主机，通过主机的放大后，送往室内吸顶天线发射出去。这样，稳定、可靠的信号就能随时被室内的用户手机所接收到。此为下行。

2)上行：室内的用户手机发射的信号，被吸顶天线吸收、输入到主机，然后通过主机放大，再送往室外八木天线发射到基站。此为上行。

▲手机信号放大器工作原理

二、手机信号放大器(微型直放站)适用的通讯网络类型

目前市面上的手机信号放大器，基本上涵盖了所有的通讯网络类型，包括：中国移动、中国联通的GSM(2G低频)网络和DCS(2G高频)网络，中国联通的W-CDMA(3G)网络，中国电信的CDMA(2G和3G)网络。

三、手机信号放大器(微型直放站)的类型

1、按照是否带显示屏来分，有：

1)不带显示屏的手机信号放大器，这种是普通型。

2)带显示屏的手机信号放大器，也就是所谓的智能型手机信号放大器，这是最近市面上新出的，这种机器有一个明显的好处，可以检测天线接收的信号强度，并实时显示出来，这样一来，调整天线的方位就变得轻松了。

2、按照支持的网络类型来分，有：

1)单频手机信号放大器，就是支持一种频率的放大器，其中包括，GSM手机信号放大器(支持中国移动、中国联通的4G低频网络)、DCS手机信号放大器(支持中国移动、中国联通品誉科技 的2G低频网络)、W-CDMA手机信号放大器(支持中国联通的3G网络)、CDMA手机信号放大器(支持中国电信的2G和3G网络)。

2)双频手机信号放大器，就是支持两种频率的放大器，包括GSM/DCS双频手机信号放大器、GSM/W-CDMA双频手机信号放大器等。

3)三频手机信号放大器，就是支持三种频率的放大器，包括GSM/DCS/W-CDMA三频手机信号放大器、GSM/CDMA/W-CDMA三频手机信号放大器、GSM/CDMA/DCS三频手机信号放大器等。这种机器制造难度比较大，因此成本也十分高昂，往往三套不同频率的机器总成本，也远远不及一套三频的机器。另外，三频机器的功率都做不大，覆盖面积都很小。

四、手机信号放大器(微型直放站)的应用区域

1)微小区域的信号盲区或弱信号区，如地下或半地下营业场所，小型地下室、地下停车场等。

2)小型热点信号投诉区域，如会议室、小超市、小商场、写字间、小型公共区域等。

3)话务量和社会影响力大的区域，如酒吧、网吧、歌舞厅、咖啡厅、健身俱乐部、休闲娱乐场所等。

4)家庭、办公、豪华游艇、私车、公安系统与公路安全管理等等。

5)大型厂房内无信号的地方。

6)城中村、出租屋等。

五、手机信号放大器(微型直放站)的套装组件

1)主机;

2)室外天线：有八木天线、吸盘天线、对数天线、玻璃钢天线、平板天线等多种类型;

3)室内天线：有吸顶天线、鞭状天线、平板天线等几种类型;

4)功分器：如果需要搭配多个室内天线，就要用到功分器，一般有一分二功分器、一分三功分器、一分四功分器等几种。

5)电缆线：有75-

7、50-

5、50-7等几种。

六、手机信号放大器(微型直放站)的功能特点

手机信号放大器(微型直放站)一般要具有以下这几种特点：

1)高增益的线性功率放大器;

2)自动电平控制;

3)超低噪声接收放大器;

4)不存在对基站的干扰,开通后无需要对原系统和基站参数进行调整;品誉科技

5)稳定可靠的电磁兼容设计;

6)不会引起基站背景噪声的增加,更不会导致基站通信质量的下降;

7)以全双工的通信方式;

8)散热有效合理,结构美观,体积适宜。

七、手机信号放大器(微型直放站)的信号覆盖面积

手机信号放大器(微型直放站)会有很多种不同的功率，功率和信号覆盖面积有一个大体的对应关系，如下表所示。但实际的覆盖面积，还与信号源的强弱和使用的线材有关。

范围

八、安装方法

手机信号放大器(微型直放站)一般是面向个人消费者，因此安装方法都比较简易。以下分别是安装一个室内天线和安装多个室内天线的示意图，供大家参考：

▲接一个室内天线的手机信号放大器的安装示意图 品誉科技

▲接多个室内天线的手机信号放大器的安装示意图

九、手机信号放大器(微型直放站)的辐射问题

很多人问：手机信号放大器会不会产生辐射，影响身体健康?

答案是：辐射是有的，但肯定不会影响身体健康。第一，任何电子产品都会产生辐射，只是大小的问题。第二，手机信号放大器(微型直放站)设备的功率都不大，下行输出功率往往比一般手机的最大发射功率还小很多，经过设备加强后的信号，就跟在户外信号正常情况下是一样的，所以无需担心。反而当手机信号很弱时，手机反复搜索，这时发射功率超过正常值的1000倍，而且非常耗电。长期在这种情况下通话，就容易对人体造成伤害。反之，信号很好手机发射信号会很低，就会减小对人体可能造成的伤害。所以建议提高网络信号，降低手机发射功率，提高通话质量。

惠民千年的地下排水系统 篇3

据《赣州府志》记载，赣州城(北宋时称虔州)三面环水，曾屡遭水患。尤其是贡江洪水暴发时，江水每每倒灌入城，严重危及居民生命财产。北宋熙宁年间(公元1068年～1077年)，刘彝在虔州知州(相当于赣州市长)任上，根据街道布局和地形特点，主持建成了全长12.6千米的两个排水干道系统，一举解决了江水倒灌和城区内涝的千年水患。因这两条沟的走向形似篆体的“福”、“寿”二字，故取名“福寿沟”。福寿沟断面宽约90厘米，高180厘米，沟顶用砖石垒盖。它设计科学合理，纵横遍布城市各个角落，与全城的水塘连通起来，暴雨来时可调节流量，减少下水道溢流。福寿沟利用城市地形的高低差，把自然降水和生活废水排入章江和贡江，江水高时自然关闭，防止倒灌，内水高时自然开启，能够排出。公元1087年，刘彝因“善治水”，被召回京师任“都水丞”，这一官位相当于现在的水利部副部长。专家认为，以现在的自然降水和污水处理量，即使再增加三四倍流量，福寿沟都可以应付，不会发生内涝。

现如今，900多年前北宋修建的福寿沟仍然承载着赣州近10万人旧城区的排污功能。说福寿沟是世界城建史上的奇迹之一，一点也不过分。为了纪念刘彝的丰功伟绩，赣州市民在市区宋城公园内给他铸造了一座高2.7米、重1吨的青铜雕像，石碑上刻有光绪年问勘测绘制的福寿二沟图。

自古以来，城市都是择水而建，高水而居。可以说，有了水，城市便有了生命。然而，近年来我国一些城市不时为雨水引起的灾害所困扰，积水成了城市的一块“心病”。造成我国多个城市遭遇洪涝灾害有多种原因，除异常的天气原因外，首先是地下排水管网极度落后，在城市建设过程中，给排水规格不够，应满足100万人口需要的给排水工程，仅仅满足10万人的需求。

内涝是指由于强降水或连续降水超过城市排水能力，致使城市内产生积水灾害。显而易见，只要排水能力差，就容易发生内涝。据统计，为防范内涝，国外的城市排水标准普遍较高，美国纽约是10～15年一遇(一年一遇是每小时可排36毫米雨量)标准，日本东京是5～10年一遇标准。我国大部分城市一般为1～2年一遇标准，重要地区为3～5年一遇标准。在实际设计时，我国多数城市一般取下限。而且，城市与城市之间的关联没有考虑到防洪，只是盲目考虑到交通等地上建设，对城市防洪的地下建设关注更少。此外，现在城市道路地面硬化处理，使降雨形成积水之后，不能转化为地下水，渠道、池塘被占用或破壞，城市调蓄水功能降低。另外，城市化进程中耕地被占用，也降低了蓄水功能。

隧道与地下工程智能优化系统 篇4

迄今为止, 以工程类比法为主、量测为辅的现场监控设计仍然是隧道和地下洞室设计的主要方法。由于隧道工程环境条件数量化表达方面的困难, 常常会使得力学家们所提出的一些理论和计算方法, 难以对具体工程起到指导作用。隧道与地下工程设计与分析方法主要有地层结构法和荷载结构法两种。地层结构法是基于现代支护结构原理, 建立在围岩与支护共同作用的基础上的设计模型, 显然, 比支护单独承载是一种技术进步, 但由于理论缺陷, 其作用机理, 围岩与支护相互作用以及复合式衬砌设计施工等方面, 尚存在诸多问题。特别是大量原始参数准确测试问题没有解决, 目前只能达到定量计算而定性使用的水平。有的工程应变实测值为理论计算的5～10倍, 甚至有些规律还不同。特别是计算得到的收敛值与实测所得的规律不符。因此, 地层结构法一般作为定性参考或校核。

荷载结构法因具有明确的受力概念及清楚的安全系数评价方法, 而被许多国家普遍使用。但也存在若干问题, 一是荷载确定方法还不可靠, 至今处于经验统计分析阶段, 特别是侧压力系数与实测相差甚大。二是荷载结构模型虽然考虑了围岩的粘聚力、摩擦力、弹性抗力的承载作用, 但未考虑围岩承载拱的承载作用, 因此不能正确解释围岩自稳等问题。三是缺乏可行的优化设计方法。传统做法是由工程类比初步选定断面几何形状及尺寸, 用反复试算或大比例作图试凑的办法进行设计优化, 不仅费工费时, 难以最优, 影响安全或经济性。四是设计计算过程比较烦琐, 优化计算周期较长, 而且容易出错, 不能满足快速设计和动态设计的要求。

本系统在解决存在问题的基础上, 使隧道与地下工程衬砌设计分析, 向科学、可靠、安全、经济和方便实用的新境界前进了一大步。

2 系统编制依据和创新点

系统根据现行《公路隧道设计规范》、《铁路隧道设计规范》、《人民防空工程设计规范》荷载结构法计算规定和具有国际先进水平的科研成果《隧道及地下洞室设计施工新法》编制, 经与朱-布法、纳氏法、链杆法、矩阵力法、能量法等等计算范例对比验证无误后, 考虑了各种不利的极限情况, 在确保安全前提下, 完成了隧道及地下洞室优化的智能系统编制、测试以及著作权报批工作。其创新点如下。

2.1 立体极限地压理论使荷载计算走向实用阶段

《隧道工程设计要点集》指出:“隧道设计时, 掌握支护结构上的围岩压力是非常必要的。遗憾的是, 在这个问题上我们还存在许多不清楚的地方”。《公路隧道施工》写道:“在设计中由于荷载不明, 围岩参数不清楚及设计理论尚不完善;喷锚支护和二次衬砌设计参数只能参考经验或套用规范。这样做对每座隧道来讲具有较大的主观性, 往往与实际山体地质及围岩应力状态出入较大”立体极限地压理论在泰沙基理论的基础上有四项新突破:一用立体计算取代了传统的平面计算, 考虑了进深对荷载的影响;二是考虑了围岩的层理、裂隙、节理、水害、施工震动及暴露时间对c值的影响, c值折减系数在0.3～1之间变化;三是考虑了不同施工条件下, 垂直荷载传递引起的侧压力系数增加的变化;四是考虑了深埋隧道极限压力问题, 使深、浅埋隧道设计荷载都接近于实际。从而使计算围岩压力与实测围岩垂直压力基本符合。立体极限地压理论的计算值, 与我国的40项工程实测地压十分接近。误差在±20%占93.5%;误差在±20%至±34.5%占6.5%。误差最大的洛河东坡单线铁路隧道, 实测地压是20kPa, 计算地压是26.9kPa, 优化后衬砌厚度影响不超过2cm。鉴定委员会专家对深埋、浅埋、模筑支护、喷锚支护四座不同隧道的计算围岩压力测试结果, 其误差均小于10%, 见表1。

与357个铁路单线隧道实测平均坍塌荷载相一致, 也与铁路、公路隧道最新规范深埋隧道的计算经验公式计算结果相一致, 见表2, 而且, 立体极限地压理论计算荷载与铁路隧道实测平均坍塌荷载最为接近, 说明垂直压力计算值是符合实际的。

水平侧压力计算值虽然普遍比规范值高, 但与实测值比较接近, 有利于工程安全。这样, 把长期以来凭经验设计提高到理论分析走出了新的一步。使荷载计算走向了实用阶段。

2.2 用荷载结构法计算围岩承载, 促进了荷载结构法的发展

荷载-结构模型是地下工程结构设计使用得最多一种, 前苏联、美国、澳大利亚、英国、意大利、德国、日本等国家普遍使用这种设计方法, 我国现行的《地铁设计规范》和《铁路隧道设计规范》中也均推荐采用。采用这种设计模型, 具有明确的受力概念及清楚的安全系数评价方法。但是, 现代支护理论认为:传统的荷载结构法只考虑围岩产生荷载而不能承载, 是有悖于地下结构的本质特征的。实际上, 荷载-结构法也考虑了围岩的粘聚力、摩擦力的承载作用, 使实际设计荷载远比整个围岩自重低。唯一欠缺的是没有考虑围岩承载拱的承载作用。本系统考虑了围岩承载拱的作用, 不仅可以计算无衬砌自稳洞室的尺寸和形状;可以计算围岩承载;也可计算衬砌承载或共同承载。从而, 使荷载结构法得到了新发展。它不仅可以用于深埋、浅埋隧道整体式衬砌设计, 也可应用于复合式衬砌设计, 还可用于自稳洞室设计。而且, 其计算结果, 比地层结构法清晰、可靠和节约, 可以对具体隧道工程起到指导作用。

2.3 系统通过智能选择合理拱轴, 使受力优化, 显著提高了围岩自承能力和衬砌承载能力

“新奥法的理论基础是围岩具有自承能力, 经济合理的隧道工程建设的关键是充分发挥围岩的自承能力。围岩自承能力源于围岩强度, 因此基本维持围岩原始状态, 既是为了保持原有的围岩强度, 又是发挥围岩自承能力的充分必要条件”但是, 尽可能保持原有的围岩强度是必要的, 但不是充分的。围岩强度有抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度之分, 如何利用其抗压强度高的优势, 尽量避免受弯拉剪破坏, 仍是关键之举。这样, 可以不用额外投入, 就能获得显著提高围岩的自承能力的效果。

在同样围岩和洞室尺寸的情况下, 通过智能优化系统计算, 发挥抗压优势可衬砌厚度显著减薄, 已在不同的试验工程中得到验证。按照本方法设计施工的不同围岩、不同跨度、不同埋深的9个可比的优化工程对比证明, 所有优化工程, 经过13～29年的长时间考验, 不仅全部安全无事故, 解决了裂缝、净空不足、渗漏等影响使用问题, 工程质量至今完好。实际平均节约混凝土41.1%, 节约钢材50%, 节约木材90%, 节约建设资金28.6%, 见表3。部分优化工程见图1～3。

2.4 双曲优化整体组合衬砌, 为保障隧道全过程稳定平衡创造了有利条件

系统推荐的双曲优化组合衬砌, 是由6cm厚、30cm宽、100cm长的多功能预制拱片和泵送防水混凝土组成的立体受力结构, 由于已达设计强度的预制拱片与现浇混凝土的组合衬砌具有立即受力、合理受力、立体受力、共同受力、稳定受力的特性, 且其强度与围岩压力同步增长, 保证了施工全过程处于稳定平衡状态。加之, 双曲优化组合衬砌在绝大多数情况下, 无须喷射混凝土、锚杆加固和钢筋网加强, 也无须支撑和模板, 减少了工序、节约了施工时间、减轻了围岩扰动, 因此能有效保护围岩和减少围岩变形, 并使衬砌施工人员始终在承载拱保护下工作, 确保了施工安全。不仅具有简化工序;节约材料;成洞迅速等优势, 而且, 有利于施工环境改善, 便于发展工业化施工。同时, 还实现了临时支护和永久支护合一;柔性支护与刚性支护合一;自动应力调整或人工应力调整结合;合理受力与共同承载结合。是一条经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥新路子。

3 系统的基本功能

本系统采用了荷载—结构模型, 适用于铁路、公路、冶金、煤炭、水电、水利、人防、国防等隧道、巷道、坑道、地道以及城市地铁、窑洞民居等地下拱形工程。主要有以下五种用途。

3.1 用于围岩压力计算

系统除包括按公路隧道设计规范公式计算、按铁路工程技术规范直接荷载确定法计算、按普式压力拱理论计算外, 特别推荐按立体极限地压理论公式计算围岩压力。这种方法考虑了洞室埋深、毛洞跨度、与洞形有关的毛洞计算高度, 毛洞长度、地层内摩擦角、粘聚力、重度、侧压力系数、考虑地层两侧地层物理力学性质、洞宽、洞高、洞形及施工方法影响的侧荷载系数以及考虑岩体构造状况、施工方法、支护时间、施工爆破情况、地面地下水影响、毛洞风化程度、施工环境、风化程度等对c值影响的折减系数等影响因素, 计算结果与实测十分接近, 有利于隧道设计安全可靠, 防止因荷载偏离过大引起的设计失误和浪费。而且, 可以自动传输数据进行优化设计, 准确方便, 立等可取。

3.2 用于常规衬砌设计

在已知荷载和轴线尺寸条件下, 设定断面厚度, 进行内力计算, 绘制弯矩、轴力图, 进行强度校核、工程量计算, 净空校核、绘制施工图等。其荷载可以是垂直、水平荷载按均布、马鞍形、山形、梯形、三角形分布的25种不同组合。

拱形可包含直墙或曲墙, 单心圆、三心圆、五心圆、七心圆等各种不同形式的拱形。截面厚度可以是等截面、直线变截面、余弦变截面和任意变截面。同时, 还可以考虑弹性抗力或不考虑弹性抗力、考虑地层与衬砌间摩擦力或不考虑摩擦力等情况。计算要求灵活, 计算结果准确。与多种计算方法的典型范例比较, 计算结果都很接近。其计算精度比经典设计范例提高100倍。

3.3 用于优化衬砌设计

(1单优化设计:根据已定结构尺寸和拱形进行截面厚度优化设计。系统自动按规范要求, 选择既符合安全强度要求、又经济节约的混凝土衬砌截面厚度。不仅节约了反复试算的时间, 而且, 较常规设计明显节约。对经典算例, 一般已经单优化, 节约混凝土较少, 但对多数设计仍有潜力可挖。如同济曙光软件计算地处Ⅲ类围岩、净宽9.5m的二级公路隧道算例, 衬砌厚度为c25混凝土60cm, 经单优化其最小厚度为56cm, 说明该设计在该设定拱形不变情况下已经优化, 节约余地较小。而新庄岭黄土公路隧道, 原设计为11×8m的直墙单心圆双车道隧道, 采用80～100cm厚的c25混凝土衬砌, 最小安全系数是5.2, 偏于保守;在拱形不变情况下, 单优化衬砌厚度为65cm, 最小安全系数是3.22, 即可满足规范要求。这与实测结果"一次衬砌厚度45～65cm, 实际承载89.5%, 二次衬砌35cm, 实际承载10.5%"的结论十分接近。

(2) 双优化设计:根据荷载和洞室尺寸, 系统自动选择优化拱形和优化衬砌厚度。可在满足净空要求的条件下, 设计出更适用、经济的衬砌截面来。所有选择 (包括决定拱形的各半径大小、圆心位置、各段圆弧对应圆心角等和决定最佳衬砌厚度) 计算、校核, 全部智能自动确定, 无须人工干涉。使过去二十天的工作量在一分钟左右精确完成, 为又好又快地进行方案对比、动态设计创造了条件。上述两例如果采用拱形优化, 在满足净空、强度和偏心的要求下, 其衬砌厚度仅需36cm, 说明拱形优化能充分发挥混凝土抗压优势, 是大有潜力可挖的, 而且已经得到了实践证实。1986年建成的西关地下商场工程, 净跨10m, 荷载也基本相似, 其优化设计仅需21～35cm素混凝土衬砌, 在地面公交通道车附加荷载作用下, 至今已完好安全使用二十余年。由此可见, 拱形优化是提高衬砌承载力的主要因素。对比计算表明:双优化较权威著作典型设计范例平均节约混凝土30.53%。比现代支护理论推荐的复合式衬砌标准设计平均节约混凝土39.05%;比日本单双线隧道和新干线平均减少混凝土31.76%。

3.4 用于围岩稳定分析

如果将承载主体由衬砌材料变成围岩, 系统就能进行洞室自稳计算。黄土洞室的稳定计算与黄土地下建筑技术条例调查结果完全一致;各级围岩的自稳计算与公路隧道设计规范的各级围岩自稳能力判断表基本符合。判断表中的稳定跨度与围岩物理力学参数平均值计算结果相同, 一般偏于安全或保守。本系统能分析任何实际洞室的稳定性, 因此具有普遍意义。例如, 规范判断表中:Ⅰ级围岩跨度20m可长期稳定, 计算检验是正确的。但对于跨度115m稳定了150多年的中洞苗寨是否能够长期稳定呢?计算表明:当围岩物理力学指标达到Ⅰ级时, 该洞室可以长期稳定, 而且稳定的形状与实际洞形十分接近, 见图4。判断表认为Ⅵ级围岩无自稳能力, 这对于公路隧道来说是对的, 但是, 计算结果, Ⅵ级围岩1.5m跨度也能暂时自稳。所以, 任何围岩都有一定的自稳能力, 只不过是自稳洞室的尺寸不同而已。这样通过围岩自稳计算, 合理控制毛洞开挖尺寸和进尺, 以有利施工安全。

3.5 用于复合式衬砌设计

如果将承载主体由衬砌材料变成围岩, 并选择设置注浆锚杆, 系统会自动考虑围岩的强度, 这样计算出的围岩厚度加锚杆锚固长度就是设计的锚杆长度。如承载主体选择某种标号的喷射混凝土或模筑混凝土, 计算出的厚度即为初期支护设计厚度或二次衬砌厚度。同样, 可以按照已定拱形不优化;衬砌厚度单优化;衬砌厚度及拱形双优化进行设计。

3.6 用于反推地压和动态设计

原铁道部黄土双线隧道设计研究组对陇海线13座黄土双线隧道裂缝问题调查研究发现:“黄土隧道开裂与结构形式有密切关系。尖拱型单线隧道, 则拱腰部分出现纵向裂缝;双线隧道均属尖拱型, 拱腰普遍出现裂缝。因此, 得出结论:裂缝的主要原因是尖拱型衬砌不适应实际土压力大小及分布”。为弄清土压力大小及分布, 原国家建委某工程黄土洞室科研组在山西进行了近二年的《黄土洞室稳定性的野外试验》 (表4) , 测得109洞垂直荷载为86kPa, 水平荷载按侧压力系数0.3计算是25.8kPa, 其按此分析结果得出计算变形与实际变形完全相反;原国家建委五局建筑科学研究所据此试验实测数据, 认为平均垂直荷载是86kPa, 推断其拱顶至拱脚的垂直荷载按2.7～172.1kPa直线变化, 呈马鞍形分布, 但这种荷载的计算结果与实际变形也不完全相符;本系统反推侧压力系数为0.6099, 完全符合拱顶向上位移, 两侧向内位移的实际情况, 得到了理论计算与实际破坏完全一致的结果。对保证动态设计的安全、经济性有重要作用。

3.7 用于隧道施工安全计算

静宁隧道是位于松软、潮湿、饱和新黄土地段的双车道隧道, 2007年发生的大塌方事故, 除遇连续降雨, 渗水使黄土强度急剧降低, 粘聚力显著折减等不利条件影响外, 其重要原因之一就是为抢工期, 一次衬砌太长、二次衬砌没有跟上, 造成冒顶坍塌事故。该隧道在松软黄土地层中构筑, 勘测确定为Ⅵ级围岩。系统计算:一次衬砌承载长度在3m以下, 安全系数>2, 可保安全;一次衬砌承载长度在3m～10m, 安全系数>1, 暂时安全;一次衬砌承载长度>10m, 安全系数<1, 不安全。实际一次衬砌承载长度控制30m, 安全系数在0.72以下, 事故难以避免。本系统可按照实际拱形, 计算最大掘进进尺长度、计算一次衬砌最大承载长度、校核二次衬砌允许拆模强度等, 对隧道安全施工具有一定指导意义。

3.8 用于围岩破坏机理研究

围岩自承载能力决定于围岩物理力学性质、隧道断面尺寸和形状以及掘进长度等。毛洞的破坏主要因素是荷载大小、分布与围岩强度、挖掘洞形不相适应、承载拱以内的地层失稳造成的。洞室破坏后形成新的优化拱形而暂时稳定, 但随着垂直和侧向水平荷载的相互变化, 又会形成新的失稳, 以新的优化拱形暂时稳定。每次暂时稳定的优化拱形和尺寸, 可以通过系统算出。其计算结果与陕西省建工局建筑科学研究所, 西安冶金建筑学院地下结构专业八孔土窑失稳破坏全过程调查结果相同, 见图5, 也与西安冶金建筑学院采矿系模拟试验研究小组黄土峒库模拟试验结论相似。不仅片帮、冒顶的形状、尺寸与实测接近, 而且片帮、冒顶的顺序也与实际相同。

4 结语

本系统针对当前隧道与地下工程衬砌设计存在的问题, 解决了地下工程荷载计算、用荷载结构法计算围岩承载、智能确定优化拱形和最佳衬砌厚度等问题, 并经过理论与实践的长期检验, 证明是可用于指导隧道具体工程的实用设计系统, 除了能精确、快速地进行衬砌优化设计外, 还能用于围岩稳定分析、复合式衬砌设计、反推围岩压力分布、动态设计、隧道施工安全计算和围岩破坏机理研究等工作。但其试验工程还局限于部分地区的少量工程, 缺乏普适性验证。隧道及地下工程量大面广, 地质条件工程情况千变万化, 还需要广大同行通力协作, 在不同条件下进行试验和检测, 以通过大量工程实践, 进一步发现问题, 完善补充, 扩大应用, 为我国乃至世界隧道及地下工程发展作出贡献。

5 后记与致谢

本系统在继承和发扬太沙基理论、荷载结构法、合理拱轴原理的基础上, 进行了创新、论证、检验、试验等工作, 于2007年通过省级鉴定, 与会专家一致认为:该研究成果在地下洞室优化设计方面达到国际先进水平;2008年获得甘肃省科技进步奖;2009年取得国家知识产权局批准公布的三项国家发明专利。这些工作, 单靠我们的力量是难以完成。其取得进展, 离不开广大隧道及地下工程工作者的辛勤劳动和无私奉献。因为, 从室内模拟试验、围岩压力的测试、优化工程的实践以及理论问题的探讨等, 广大隧道工作者都做了大量工作, 为成果完成起了很大作用。例如:清华大学、同济大学、哈尔滨建筑工程学院、重庆建筑工程学院、天津大学、淮南煤炭学院、山东矿业学院、西安冶金建筑学院、兰州铁道学院、铁道科学院、铁路专业设计院、北京市政设计院、中华人民共和国交通部、中国人民解放军工程兵司令部等编著的曲墙或直墙拱结构计算实例, 为理论上验证系统计算的精确性和优化效果提供了条件;长安大学公路学院、原国家建委某工程黄土洞室科研组、原铁道部黄土双线隧道设计研究组、广州铁路局科学技术研究所等众多单位的40项工程围岩压力测试和裂缝隧道调查统计以及357个铁路单线隧道塌方统计分析, 为对比计算与实测结果、检验系统的正确性和可行性提供了依据;国内外173项隧道与地下工程实践, 为检验设计的安全性、经济性对比提供了条件;甘肃省人防、兰州市人防、原甘肃省建委、兰州市建委提供的9项隧道与地下工程优化试验工程, 为进一步长期实践考验优化工程的安全、质量、速度、节约性能作出了最有力的证明。

摘要：为解决隧道与地下工程衬砌设计存在的问题, 根据国际先进水平的《隧道与地下工程设计施工新法》编制, 用立体极限地压理论、优化承载主体、自动确定合理拱轴线等方法, 解决了正确计算地下工程荷载、智能确定最佳拱形和最佳衬砌厚度等问题, 使隧道与地下工程设计进入了新高度。利用本系统不仅可以在几分钟时间内完成隧道衬砌设计分析工作, 计算精度较经典范例提高100倍, 工程经济技术指标显著提高。经过大量实测数据与多项工程试验证明, 是可靠、实用、经济的方法。比复合式衬砌总厚度平均减薄30%以上。按本系统设计和施工的不同试验工程, 经过长期考验, 全部获得成功。不仅实现了安全无事故、优质、快速, 而且节约水泥、钢材、木材40%以上。

关键词：地下工程,隧道,优化设计,智能分析

参考文献

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[9]王建宇.关于我国隧道工程的技术进步[J].中国铁道科学, 22 (1) :75.

地下系统 篇5

在河南境内黄河流域地下水系统划分的研究中,探讨区域地下水系统划分应依据两个基本条件:(1)依据地质环境因素确定含水层系统;(2)含水层系统是否具有独立的水循环流动系统,即拥有完整的`补给、径流、排泄系统.河南境内黄河流域划分成5个区域地下水系统(3个孔隙地下水系统,2个裂隙岩溶水系统),都具有稳定的边界,便于对地下水资源做出准确评价、开发、规划和管理.

作 者：曹剑锋 冶雪艳 王福刚 赵林 作者单位：曹剑锋,冶雪艳,王福刚(吉林大学,环境与资源学院,吉林,长春,130026)

赵林(天津大学,化工学院,天津,300072)

地下系统 篇6

关键词：地下建筑照明 智能 照明控制系统

与地面建筑相比，地下建筑最大的特点是没有天然采光，主要依赖人工照明措施，因此，地下建筑的照明使用时间长、照度和可靠性要求高，潮湿对灯具及线路影响较大。长期以来，地下建筑的照明设计沿用地面建筑的设计标准，照明效能一直没有得到很好的利用，工作人员长期在这种环境中工作，不但使工作效率下降，而且会出现视觉疲劳、头昏、神经衰弱等症状，严重影响了地下建筑战略功能和经济效能的发挥，因此，必须对地下建筑的照明效能做具体深入的研究。

一、地下建筑照明效能探讨

照明可以人为地创造良好的光照条件，使人眼既无困难又无损伤、舒适而高效地识别所观察的对象，从事相应的活动，并保证身心健康，提高劳动生产率，提高产品质量，减少各种事故。采用不同形式、不同大小的灯具，利用光照的方向性和层次性等特点还可以渲染建筑的功能，烘托环境的气氛。

1、做好深入细致的效能研究，为照明设计提供科学的依据

照明质量的评价是一个十分复杂、涉及诸多因素的问题。长期以来，照明设计一直是以照明的照亮度、均匀度、立体感、眩光、显色性指数和物体的颜色参数等物理量为标准进行设计和评价照明效果。随着时代的发展和科技的进步，照明设计不仅在数量指标方面应达到标准的要求，更要综合考虑人的视觉特性、舒适感、建筑照明艺术和节能等因素。不同亮度和色彩对人具有不同的视觉感受，不同人、不同时间、不同场所，甚至人的不同情绪都会反映出对亮暗和色彩的不同感受，照明设计要体现人和环境相互关系，营造一个舒适、明亮并富有艺术魅力的照明环境。

2、充分利用新产品、新技術，改善地下建筑的环境

改善地下建筑工作环境，提高照明效能可以采用以下措施，一是通过新型采光方法和材料有效地利用天然光；二是在人工照明中选用高品质的照明光源；三是对各类灯具进行无级连续调光和缓和的场景切换控制。

二、地下建筑智能照明控制系统探讨

1、智能照明控制系统应具备的功能

智能照明控制包括：集中控制、现场控制、遥控、时间控制、电话控制、可视化软件控制、场景设置、灯光软启动、调光、亮度记忆等。笔者认为，地下建筑应考虑设置以下功能。

1）集中控制

与地面建筑相比，大多数地下建筑轴线长，各功能单元分布较为分散，都在现场进行照明的控制、巡检很困难。设置集中控制以后，问题将迎刃而解。

在中央控制室设一台智能照明中央监控计算机，在该计算机上用图形模拟显示照明设备平面布置图，在图上以形象直观的方式实时动态地显示各区域的照明设备使用状况。操作人员可通过界面监视整个智能照明系统的运行状态，根据需要用鼠标点击图形来进行控制。中央监控计算机具有历史数据存储能力，能实时提供智能照明系统的资料，并生成和打印各种报表，为设备维护提供依据。

2)现场控制

在一些人员经常工作的地方(如会议室、控制室、主要通道、重要办公场所)设置智能开关代替普通的机械式开关，中央监控计算机不工作时也可在现场控制灯光。它由230V的交流电源直接供电，按动开关上的按钮，可作为一个普通的开关使用；同时，有一个内置的接收器可以接收遥控器或无线探头发出的信号，使用遥控器可以对电子开关进行控制。

3)多种控制功能

中央监控计算机和现场智能开关均可实现多种控制功能，包括全开全关，无级连续调光、缓和场景切换等。全开全关功能可确保人员离开地下建筑时，那些受智能系统控制的灯具停止工作。在工作时经常需要多种环境模式的场所，如在人防、国防工程的会议室、作战指挥室设置缓和的场景切换控制，使用时只需选择相应的场景按键，会自动按设定好的方式打开相应区域的照明回路，实现适合开会、放映投影或研究地图等功能的环境。

4)遥控功能

一般情况下，地下建筑尤其是地道式和坑道式地下工程，轴线长，支坑道多，有必要装设遥控装置。遥控器或无线探头可以发出无限射频，这种无限射频能穿越障碍物，被智能开关上的接收器接收，无线接收器可把无线信号转换为电力载波信号，并发送到220V电力线路上。

5)人体感应功能

在卫生间或一些通道处装设感应开关或有红外线探测功能的灯具：当探测到人体移动时，会自动发光照明，人走灯关。同时宜设并联定位开关，以便必要时解除感应或探测功能。

6)灯光软启动、软关断

地下建筑的照明条件远不如地面建筑，为保护人员的身体健康，特别是眼健康，在那些人员长期工作的场所，灯光可实现软启动、软关断。开灯时，灯光由暗渐渐变亮；关灯时，灯光由亮渐渐变暗。软启动、软关断还能保护灯泡，延长使用寿命，节约维护经费。另外，灯光可配备亮度记忆功能，以免进行重复性设置。

7)火灾应急照明控制

地下建筑防火要求很高，发生火灾时，应自动启动相应区域的应急照明，强行关闭一般照明回路。事故照明可选择仅用消防中心的计算机控制而禁止用监控计算机或现场控制，也可选择都有控制权。

另外，控制系统要具有良好的可扩展性、开放性和电磁兼容性。

智能照明控制系统是整个地下建筑智能化系统的子系统，可以通过标准接口与其他控制系统兼容进行互联。

为了抑制电磁干扰，使系统具有良好的电磁兼容性，总线传输距离较远，可采取以下措施：与附近可能产生电磁干扰的电气设备(如电动机、电力变压器、复印机等)保持必要的隔离；对系统进行连续、有效的屏蔽；上升时间，即电压从额定电压的5％上升至95％所用的时间，应超过200μs。

2、智能照明控制系统的效益和展望

采用智能照明控制系统带来的好处主要表现在：照明控制智能化；照度的一致性；场景变换灵活；可观的节能效果；延长光源寿命；提高管理水平，减少维护费用。因此，智能照明控制系统自诞生起就引起了人们的高度重视，并具备良好的发展前景。

地下管网综合管理系统设计 篇7

地下管线是城市基础设施的重要组成部分, 是城市规划建设管理的重要基础信息。城市地下管线包括给地下供水、污水、天燃气、电力管线、通信管线等, 被称为城市的“生命线”。城市地下管线的管理是城市基础设施建设管理工作中最重要的一环。随着城市地下管线越来越庞大, 越来越密集, 管理上也需要统一管理。同时, 加强城市地下管线的管理与信息化建设, 也是智慧城市建设的重要环节。合理开发和利用地下空间, 保障维护地下管线, 完善城市功能, 服务于民, 以保障城市建设和可持续性发展。

针对上述问题, 以城市规划管理部门住建局为依托, 建立城市地下综合管线信息管理系统就显得势在必行。该系统通过全面普查城市地下管线的分布情况, 建立地下管线综合数据库。将地下管线信息分类存储在数据库中, 从而实现对全市地下管线数据的管理、分析、查询、统计输出和实时更新等。城市地下管线信息系统建成后将有利于提高地下管线信息现代化管理水平, 促进城市精细化管理, 保障城市地下管线管理高效率、高质量地运转。

1 总体功能要求

(1) 系统建设时总体要遵循功能完善、性能可靠、技术先进、整体规划、分步实施、节省投资等原则。 (2) 系统具有开放性、标准性、高效性、可靠性、安全性、可用性、可扩充性、先进性、成熟性、交互性和可操作性等特点。 (3) 系统为了满足多部门管理和开放性要求, 采用客户机/服务器和浏览器/服务器网络模式来整体部署。 (4) 系统的管理对象主要为东台市地下综合管线进行多种设定条件的查询统计和分析决策等, 为住房和城乡建设局对管线的管理和维护提供参考。

2 系统目标

(1) 在查明城市地下综合管线信息的基础上, 建立城市管线及相关设施数据库和基础地形数据库, 实现各类信息的数字化存储, 为实现城市地下管线的信息化管理打下基础, 同时具备强大的可扩展性, 满足系统的日后功能扩展, 如其他管线、市政设施数据的增加等。 (2) 建立C/S, B/S系统的网络部署及数据访问机制, 以C/S为主B/S为辅的系统管理的模式, 提高用户对数据的使用效率。 (3) 在实现对所普查管线进行管理的基础上, 达到相关管线设施的管理效果, 提供方便的信息检索查询、统计分析等功能, 为设施管理提供信息化手段。

3 系统用户

系统的最终用户可作如下分类:

一般用户 (C/S, B/S) :使用系统是管理员分配的功能, 自觉维护系统。数据处理人员 (C/S) 负责将数据处理、加工、入库工作。

系统管理员 (服务器端) : (1) 负责系统的数据安全工作。 (2) 负责系统的数据备份工作。 (3) 负责系统的权限设置和监控一般用户工作。 (4) 负责系统的数据库维护。 (5) 负责充分发挥东台市地下管网信息管理系统的功能, 为管线管理工作服务。

4 系统功能结构

地下管网信息管理系统包括了6个子系统:基础信息管理子系统、地图信息管理子系统、管网信息管理子系统、数据动态三维子系统、系统运行模式和系统设置安全管理子系统。具体功能结构如图1所示。

基础信息管理子系统包括:数据转换工具、管网成图、基础表配置和数据备份还原功能。

地图信息管理子系统包括:地图工具、视图是遏制和地图选择功能。

管网信息管理子系统包括:数据查询、管网编辑、管网分析和地图标注功能。

数据动态三维子系统包括:动态生成三维和三维场景管理功能。

系统运行模式子系统包括:C/S客户端和B/S网站发布功能。

5 系统技术路线

(1) 操作系统:考虑到系统的适用性, 根据性能价格比和实际需求, 服务器端可以选用Windows Server 2012, 客户端选用Microsoft Windows 7或Windows 8。 (2) 数据库平台:城市地下综合管线管理信息系统的数据库服务器可以选用Oracle, SQL Server, Sy Base, Informix等。考虑到系统运行涉及大量矢量、栅格地图, 建议系统选用国际流行的Oracle 11g数据库, 它能够在效率、速度、稳定性、安全性等方面达到系统要求。 (3) GIS软件平台:在Arc GIS平台上定制开发城市地下综合管线管理信息系统。Arc GIS是美国ESRI公司研制的大型地理信息系统平台, ESRI是全球优秀的GIS软件厂商, 一直是地理信息系统平台软件的领导者, ESRI公司的Arc GIS系列软件一直在全球GIS市场占有最大的份额, 并经过了全球GIS行业的锤炼, 其在国内也拥有着广大的客户群, 具有较强的安全性和稳定性。 (4) 开发语言:系统基于Microsoft Visual Studio .NET 2013开发平台, 使用C#语言。.NET平台基于组件或面向服务的架构体系开发, 该平台经过大量工业实践, 技术成熟, 有大量可借鉴的企业级应用和辅助解决方案供参考, 是构建电子政务平台的重要基础, 保护现有的投资并避免风险。

6 系统运行结构

在系统的应用结构设计上, 本文采用基于GIS的结构设计方案, C/S+B/S的结构体系 (见图2) 。

(1) C/S架构主要应用于城市住房与城乡建设局, 用来支撑其运行、维护、升级和数据更新的日常工作。C/S结构模式在局域网内共享信息, 满足各个部门对地下管线数据的管理, 实现数据的录入、输出显示、数据编辑、数据查询和数据统计分析等功能。采用C/S模式的优点是:C/S方式具有更好的交互性和更好的操作性能;缺点是:C/S模式要求客户端都要安装系统软件和系统平台许可, 每个客户端都需要维护, 大量采用C/S模式将会导致系统的成本大幅度提高。

(2) B/S结构主要是通过互联网实现共享信息, 市政府的规划部门可以通过政务内网快速地浏览各种地下管线信息, 进行管网的规划和设计等工作。不同级别的用户根据分配的权限, 浏览、查询不同级别的数据, 满足各方不同的需求并保证安全。B/S模式钟的GIS平台、数据库和系统软件都部署服务器端, 客户端通过浏览器访问, 不需要安装客户端软件。用户请求得到的图形实际是栅格图像 (Jpg, Gif等格式) , 所以用户无法在客户端对数据进行修改更新, 增强了数据的安全性。

7 结语

城市地下管网管理信息系统将地下各类管线数据作为整个信息系统的核心, 建立了一套现代化的综合管网管理信息系统, 实现各部门之间信息的科学组织、共享和协作, 为城市管线规划、建设和管理提供依据, 大大提高了政府办公效率, 为政府决策和紧急事故处理提供依据, 为建设智慧城市提供了基础。

参考文献

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诱导通风系统在地下车库的应用 篇8

近年来, 随着我国城镇居民生活水平的不断提高, 特别是由于我国汽车工业的高速发展, 汽车价格不断下降, 我国城市交通中私有汽车的拥有量呈现出快速增长的趋势, 在大的商业建筑和居住小区中, 汽车停车位成为人们的新的需求, 配套的地下车库被大量兴建。而地下车库的通风方式决定了地下室的层高及平时用行费用, 从而直接影响到整个建筑的投资。如何经济、美观、合理地布置地下停车库的送、排风系统, 以达到满意的通风效果。本文就地下汽车库通风设计中的系统选择阐述了笔者的观点。

(二) 传统的设计方法及其存在的问题

建筑物地下汽车库无窗井时, 必须设置通风系统。如果通风系统设计不好, 将导致汽车废气不能有效排除。过去通风系统的做法通常是采用送风机将室外新风送入停车库, 并由分上下设计的排风口 (上排1/3, 下排2/3风量) 将室内的空气吸入排风道, 最后由排风机排至室外, 在实际建筑物的地下车库通风设计施工中发现, 这样的通风方式也存在不少问题:

1. 风道在梁下穿行要占据一定的空间 (一般车库层高3m左右, 梁下所剩净高在2.

7m以下) , 会影响部分通道的净高, 使某些较高的面包车 (如依维柯) 难以进入, 如要保持足够的净高, 就需要增加土建层高, 从而增加了土建造价和影响建筑的高度, 以上情况业主是不愿意接受的。

2. 风口的布置不可能很密集, 出口风速也有一定的限制。

这就造成有风口的地方气流流动较快, 而在两个风口之间或拐弯处以及部分角落, 室内空气流动较慢甚至静止, 致使汽车排出的有害物不可避免地滞留在车库内。

3. 大面积的车库要设置送排风口, 系统管路比较长 (风

道断面也比较大) , 并且常与消防喷淋管道、电缆桥架、排水管、电线管交叉, 既不易处理, 又影响车库的美观, 这也是设计人员常常遇见、且难以解决好的问题。

(三) 诱导通风系统的原理及特点

近年来, 国外学者针对在车库等高大空间建筑中使用传统送排风系统在局部地点有CO滞留的现象, 经过理念研究工程实践后已开始在车库中推广应用诱导通风系统。

1. 系统原理

无管道诱导通风系统由送风机、诱导风机机组、排风机、控制设备四部分组成。其中送风机是提供新鲜空气, 通过诱导风机机组的喷嘴产生的定向高速气流, 诱导地下车库内的空气, 通过高速气流边界层与地下车库内空气的动量交换, 带动地下车库的空气流动, 从而将废气排到排风机处, 通过排风机排出室外, 新鲜空气再有送风机带入室内, 这样循环产生通风效果, 控制设备通过感测室内废气浓度自动开启或关闭设备, 废气浓度感测器一般至于排风口附近。

2. 系统特点

(1) 降低土建造价、节省设备投资。传统的地下车库送、排风系统, 由于低速风道尺寸大, 而地下车库往往梁高且又有其他管线如电缆桥架、消防喷淋管等, 使的风管很难合理布置。诱导通风系统的风机箱只有250mm多高, 体积小, 重量轻, 可在梁间布置, 直接吊挂于楼板下, 不占建筑空间, 节省层高, 可以使地下车库降低0.5m左右高度, 节省地下工程开挖费用及混凝土结构工程费用。无需安装送排风管, 大大减小了施工安装工作量。同时大幅度减少通风设备投资, 与传统风管通风方式相比, 一般可减少投资40%左右。

(2) 节能效果好、运行费用低。传统的通风系统, 送、排风机常年运行, 全天开机, 运行费用高。诱导系统因为车库的空气得以充分混合, 排风口处的CO浓度真实地代表了车库内CO的最高浓度, 所以可在排风口处设置CO传感器, 用以控制进、排风机的风量及诱导风机的启动, 节省电力, 降低运行成本。诱导通风系统避免了风管阻力造成的电能消耗, 可以选用低压风机送风与排风, 系统耗电量低。

(3) 车库内空气质量好。传统的送、排风系统因为考虑到汽车尾气中CO比空气轻, 加上引擎发热, 气流易滞留在上部, 而汽车引擎在空转时又在下部排气, 且汽油蒸汽比空气重, 所以采用上下同时排, 并且必须有多个均匀的送、排风口, 布置较复杂。当送、排口设置位置不合适, 气流组织欠佳时, 易产生CO滞留现象, 达不到理想的通风效果。而诱导通风系统中诱导风机布置灵活, 气流方向随诱导风机布置可以合理调整, 使得车库内的空气、送风机送入的新鲜空气和汽车尾气得以充分混合, 不产生死角。车库内有害气体随诱导气流方向流向排风口, 有效地进行空气净化。

(4) 系统设计简单。诱导通风系统设计简单, 省去了大量的风管计算与布置工作量, 没有与其他管线交叉互相干涉的问题, 设计者仅需设计送、排风机及送、排风口位置, 布置诱导风机。而且设计变动弹性大, 即使施工已完成, 仍可视实际需求增减诱导风机数量, 以增减通风量。 (下转第33页) (上接第102页)

(四) 总结

笔者综合比较传统式通风系统和诱导通风系统后得出, 诱导式通风的确具备了简洁、美观、简单的特点。其整齐美观的外型, 更能体现停车场的现代感, 提升了车库的品位。气流方向可以随意调节, 适应不同的建筑形式达到最佳配置, 气流畅通无死角, 整体空间内新鲜空气分布均匀, 混合效果好, 废气被充分稀释, 室内空气品质良好。利用物理特性导引风量, 无管路阻力损失, 故节省电力, 运行成本低。设备体积小, 重量轻, 安装工艺非常简单, 施工成本大为降低, 单相220V电源, 电路安装十分简单, 采用高质无油式轴承电机, 无需定期添加润滑油, 维修量很小, 又采用了高效低噪音凤机、消声箱和符合空气动力学特性曲线的高速喷嘴, 故噪音也低。无风道式喷流诱导系统可以说是车库通风的一场革命和重要成果, 既增加了车库的通风效果, 又增加了车库的美观和减轻管道交叉的负担, 而且经济性大大提高了, 是一项非常值得推广的技术。

摘要：通过对传统地下车库通风系统的弊端分析, 阐述地下车库诱导通风的原理、特点。认为诱导通风系统比传统通风系统有许多优越性, 更能适应当前地下车库通风的发展。

关键词：地下车库,诱导通风,诱导通风系统,汽车库

参考文献

[1]GB50067-97, 汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S].1997.

国内地下物流系统的研究及其进展 篇9

20世纪90年代以来, 国内外许多学者专家针对城市成为现代物流产生负面影响的集中地, 把地下物流作为可持续物流研究的一个焦点, 提出了地下物流观点。

目前对地下物流系统的概念和标准还不统一。在国内的翻译也不是很统一, 本文采用城市地下物流系统的概念。地下物流系统是除传统的公路、铁路、航空及水路运输之外的第五类运输和供应系统。城市地下物流系统是基于区分城内运输和城外运输的概念下, 把城外的货物运输到城市边缘处的物流基地或园区, 经处理后由物流基地或园区通过地下物流系统配送到各个终端, 这些终端包括超市、工厂和中转站, 与城内运送货物的反向物流类似。

2地下物流发展情况

地下物流从其发展来看, 最具代表性的有英国、美国、荷兰和日本四个国家。在世界最早的地下物流系统雏形是1853年英国伦敦的城市管道邮政系统。1927年英国建立了全城的全自动双轨邮件运输系统。这是全世界最早的连接全城的地下物流系统。荷兰于20世纪70年代正式提出地下物流系统理论。在1991年, 美国国家科学基金成立了管道舱体物流系统研究中心, 标志美国地下物流系统研究的开始。

在我国, 地下物流的实际应用是很少的, 最早应用的是在2004年, 广州从瑞典引进技术, 规划建设地下垃圾管道输送系统, 2005底已完成勘测和设计。2005年, 北京市区中心地下空间开发利用规划完成, 上海地下空间概念规划得到市政府批准。

我们可以从国内外地下物流的发展中看出:无论国内还是国外, 地下物流系统刚刚起步。一致认为地下物流是成为解决城市交通可持续发展这一难题的有效办法。

3国内地下物流的研究

2002年, 开始有文章介绍国外地下物流的相关研究 (杨涛等) ;聂小方、田津新主要介绍了地下物流的概念及对城市的作用。2004年, 钱七虎首次明确提出地下物流系统可作为解决大城市交通新思路, 介绍了国外地下物流发展及对我国城市的作用并结合北京实际研究, 标志着我国地下物流系统应用研究的全面展开。陈志军 (2005) 《发展北京地下物流系统初探》对北京进行了分析和论证, 标志着我国关于地下物流系统的研究已从单一的理论分析探讨阶段步入与城市具体情况相结合进行分析阶段。同年, 中国地质大学进行了国家自然基金资助课题——“城市地下管道自动化快捷物流系统基础研究”。 (马保松) 2006年: 《城市地下物流系统网络规划与设计研究》 (黄欧龙) 对发展地下物流系统网络规划与设计进行了初步探讨。《上海地下集装箱物流系统基础研究》课题 (郭东军) 获中国博士后基金 (一等) 资助。

目前国内介绍地下物流图书共11本, 2007年钱七虎《城市地下物流系统导论》该书对地下物流系统的网络构架、经济评价和风险评估等方面进行了研究。期刊文章29篇, 会议论文6篇, 均为在期刊上已发表的。

国内对地下物流研究主要集中在地下物流的前景和作用、地下物流的可行性分析报告、大城市地下空间规划等几方面, 特别提出集装箱运输方式将成为地下物流的主要开发方式。

4地下物流系统研究动态及趋势

4.1研究动态

(1) 网络构架研究:网络规划及地下物流系统网络的评价。

(2) 风险评价:目前没有成熟的地下物流系统, 只能通过对历史数据分析估计风险发生概率。

(3) 法规方面。

(4) 大直径地下集装箱运输。

4.2研究趋势

技术方面:各国都处在基于对现有技术的基础上的概念设计。

应用领域:城市内或城市间的长距离运输。

未来研究方向:降低地下物流的投资和维护费, 获得更好的经济性;进行可靠的经济性评价和风险性评价。

5结论

国外学者运用大量的项目实证研究, 成功地总结了地下物流对城市发展的长远作用。国内外对地下集装箱物流系统研究极少。从目前的研究和使用情况来看, 无论是国内还是国外, 地下物流都还处在起步阶段。世界上还没有建成一条正式商业运行的现代城市地下物流系统。虽然近年来研究发展很快, 但基本上仍处于实验室研究阶段, 可借鉴的实践经验不多。希望能通过对国内地下物流研究的不足找寻科学的可持续的方法来进行物流系统规划建设的研究, 为我国开展地下物流系统研究提供一些可借鉴的经验和思路。

摘要：从阐述地下物流的概念及分类入手, 介绍了地下物流系统在国内的研究、应用现状和进展情况, 总结了地下物流系统的研究趋势和研究动态, 以期为我国开展地下物流系统研究提供一些可借鉴的经验和思路。

关键词：地下物流系统,集装箱运输方式,动态及趋势

参考文献

[1]王正, 黄欧龙.地下物流系统开发模式探讨[J].物流技术, 2007, (9) .

[2]郭东军, 陈志龙, 钱七虎.发展北京地下物流系统初探[J].地下空间, 2005, (1) .

[3]马祖军.城市地下物流系统及其设计[J].物流技术, 2004, (10) .

[4]郭占全, 石晓东.北京市发展地下物流系统的前景[J].地下空间与工程学报, 2006, (1) .

地铁地下车站防排烟系统设计探讨 篇10

1 地铁防排烟系统的重要性

由于地铁车站和区间隧道基本都深埋于地下, 受空间封闭、通道狭长、通风不良、电气设备故障、日常管理不到位和人为破坏等的影响, 一旦发生火灾, 则车站内的氧气会被快速消耗, 且会聚集大量高温烟气, 很难自然排除, 进而造成重大灾害事故。因此, 有效设计通风排烟系统是地铁防灾系统的重要组成部分, 对减少人员伤亡和财产损失具有极为重要的意义。

2 地铁公共车站防排烟系统的运行模式

2.1 区间隧道防排烟系统

地铁车站两端一般各设有1条活塞风道, 对应的进、出站区间隧道分别设置了活塞风阀。正常情况下, 活塞风道和活塞风阀常开。同时, 在车站两端分别设置了2台区间隧道事故风机、消声器和风阀等设备, 通过风阀的开、闭转换, 可实现2台风机并联向一条区间隧道送风或排风。假设有地铁A, B两站, 对应的上、下行区间分别编号为A1B1和A2B2, 一般情况下, A, B站两端区间隧道事故风机主要负责区间隧道排风、调节隧道内温度和湿度等空气指数。当A1B1区间发生火灾时, 通过关闭A2B2区间的事故风阀、A1B1区间活塞风阀, 可实现A站 (B站) 2台事故风机同时对A1B1区间排烟、B站 (A站) 2台事故风机同时对A1B1区间排送风, 从而使区间内的气流速度达到2~11 m/s, 乘客和工作人员可迎着新风的方向疏散;当A2B2区间发生火灾时, 则可关闭A1B1区间的事故风阀和A2B2区间的活塞风阀, 风机运行方式与A1B1区间发生事故时的类似。

2.2 车站轨行区防排烟系统

车站两端各设置有1台排热风机, 负责排出列车的启动发热量和停站过程中冷凝器所产生的热量, 尽量避免热量进入区间隧道, 从而提高排热效率。该系统可在热气尚未扩散到车站空间前, 从轨道上收集并排出热气, 一般由轨顶和轨底排热风道组成。

2.3 车站公共区防排烟系统

地铁车站公共区由站厅层公共区和站台层公共区组成, 是供乘客上、下车的过渡空间, 也是车站人员最密集的区域。因此, 公共区防排烟系统的意义重大。在《城市轨道交通技术规范》 (GB 50490—2009) 中的8.4.17规定, “地下车站站厅、站台公共区和设备及管理用房应划分防烟分区, 且防烟分区不应跨越防火分区。站厅、站台公共区每个防烟分区的建筑面积不应超过2 000 m2, 设备及管理用房每个防烟分区的建筑面积不应超过750 m2”。标准地下车站站厅的公共区面积约为1 500 m2, 站台公共区面积约为1 200 m2。因此, 在划分防烟分区时, 应将站厅层公共区设为单独的防烟分区, 站台层公共区也设为单独的防烟分区。因地铁车站的空间有限, 且内部管路系统复杂, 一般情况下, 公共区防排烟系统与通风空调系统合设, 并由车站两端排烟风机共同负担。

当站厅层公共区发生火灾时, 由烟感反馈到车站控制系统或工作人员手动切换至站厅火灾模式, 通过风阀控制关闭站厅送风和站台排风, 开启防烟分区的排烟风机, 将站厅火灾产生的烟气经风管、风井排至地面。同时, 打开组合式空气处理机组对站台层补风, 从而使站厅的负压使烟气无法扩散到站台, 新风由出入口进入站厅, 限制了烟气气流的方向, 以方便人员撤离。

当站台层发生火灾时, 由烟感反馈到车站控制系统或工作人员手动切换至站台火灾模式, 通过风阀关闭站厅排风和站台送风, 开启防烟分区的排烟风机, 将站台火灾产生的烟气经风管、风井排至地面。同时, 还需开启组合式空气处理机组对站厅补风, 并开启相应的排热风机和常闭排烟口加强对站台的排烟, 以保证楼梯口部达到1.5 m/s的风速要求。站台楼梯口侧面采用电动挡烟垂帘封闭, 正面垂至可踏步2.2 m的位置, 从而使站台烟气无法扩散到站厅、站台楼梯, 站台人员可通过楼梯疏散到达站厅, 再经出、入口撤离。

2.4 车站设备管理用房防排烟系统

车站设备管理用房主要包括车控室、站长室、站务室和卫生间等运营管理用房和通信机房、信号房、变电所和环控机房等设备用房。在具体规划中, 可简单划分为非气灭房间和气灭房间。由于设备管理用房小且复杂, 综合管线繁多, 空间有限, 因此, 防排烟系统一般与通风空调系统合设。非气体灭火房间发生火灾时, 关闭部分 (或全部) 气体灭火房间回风支管上的电动防烟防火阀, 开启排烟风机排烟, 同时, 开启空调器, 保证非火灾房间正压和对火灾房间补风, 当烟气扩散至走道时, 烟感会自动报警, 也可采用FAS控制或手动开启走道排烟风机和常闭排烟口, 打开公共区自然进风口补风;走廊发生火灾时, 开启走廊排烟风机和常闭排烟口排烟, 打开公共区自然进风口补风。

非空调房间设有机械排风系统, 通过设置在墙上的防火阀自然进风;厕所、污水泵房设有独立的机械排风系统, 通过设置在墙上的防火阀自然进风;气灭房间发生火灾时, 关闭该房间送、回风支管上的电动防烟防火阀, 并关闭送排风机使房间密闭, 待灭火后, 开启该房间风管上电动防烟防火阀, 通过排风系统将有害气体排出。

车站设备管理区域的一端较狭长且房间较多, 为了便于在发生火灾时疏散该区域的工作人员, 在此端设置了紧急疏散通道, 楼梯间设置了加压送风系统, 以防止烟气进入, 保证人员安全撤离。部分车站的出、入口也设置了紧急疏散楼梯间。

2.5 出入口及换乘通道防排烟系统

对于连续长度超过60 m的出入口通道需设置机械排烟系统, 非空调季节排烟系统兼作通风系统, 补风由出入口口部与车站公共区自然引入。其设置方式如表1所示。

3 地铁防排烟系统中存在的问题

地铁防排烟系统中存在的问题主要分为以下2方面: (1) 区间隧道内的排烟原则为背向乘客安全疏散方向排烟, 迎着疏散方向送风。发生火灾时, 起火位置与列车有3种位置关系, 即起火位置位于车头、车中间或车尾部。当起火位置位于车头或车尾部时, 隧道内的烟气流向与乘客疏散方向相反;当火灾发生在客车中部时, 起火处前部车厢的乘客将向前方车站疏通;当起火位置位于后部车厢时, 乘客将向后部疏散。无论客车停留在区间隧道中的任何位置, 乘客都会向隧道两端疏散。在此情况下, 隧道内烟气的流向与部分乘客的逃生方向相同, 威胁了同向逃生乘客的安全。 (2) 地铁车站防火阀的数量众多, 而部分设计人员只考虑了理论尺寸, 特别是在设计风井穿越楼板时, 常因空间过于狭小而影响施工、调试和维修, 导致此部位成为整个防排烟系统的薄弱环节。当火灾发生时, 可能因个别风阀开关转换失效或开启、关闭不严导致达不到设计排烟的效果。

4 结束语

综上所述, 优秀的防排烟设计可降低事故的发生率, 即使事故发生, 也会大大降低现场火灾烟气浓度的80%以上。防排烟设计是车站消防中较为复杂的环节, 也是交通生命安全系统的重点。近年来, 有许多研究者不断深入探究防排烟系统, 而设计人员除了应掌握基本的规范要求外, 还要对防排烟技术的发展现状有所了解, 从客观的角度分析设计中的问题并改进, 从而达到交通消防立足自救安全、可靠的设计目的。

摘要：结合地铁地下车站的实际情况, 介绍了地铁防排烟系统的重要性, 阐述了地铁车站防排烟系统的组成、设计标准和运行模式, 同时, 对防排烟系统的常见问题进行了分析, 并提出了相应建议。

关键词：地铁,地下车站,火灾,防排烟系统

参考文献

[1]孙有望, 李云清.城市轨道交通概论[M].北京:中国铁道出版社, 2000.