综合降水

2024-07-14

综合降水（精选十篇）

综合降水篇1

技术上采用井点降水、钢板桩围堰及高压射水泵送吸砂都分别是独立成熟的技术, 同时把三者融为一体施工, 在技术上比较有利, 经济上钢板桩长度减少了6m、减少开挖深度, 内支撑减少一道, 使用三道即可, 封底混凝土厚度只需100cm减少了200cm, 人工、材料、机械费用节约了很多, 比较可行。

1 井点降水结合钢板桩围堰施工工艺流程

(力学计算采用结构力学求解器及MADIAS软件建立不同施工阶段受力分析本文不作论述)

2 井点降水施工技术

深井井点施工流程:井位放样→高压射水钻孔→安装井管→回填砾石→安装井泵→试抽水→正常降水工作。

3 井点降水结合钢板桩围堰施工过程

3.1 总体施工方案

桩基施工完成平整场地;利用挖机先将地面标高挖至+4.0m;测量放样后, 设置导向框后利用履带吊配合DZ90振动锤进行钢板桩打设, 形成钢板桩围堰;采用井点降水法边降水循序渐进的开挖、安装内支撑直至开挖至垫层底面, 然后浇筑垫层;最后在钢板桩围堰内进行无水作业施工承台;最后进行墩身施工及拔出钢板桩。

3.2 施工工艺流程

平整场地→布置降水井点→放坡开挖降地面标高至+4.0m→围堰内继续开挖至+3.2m→设置导桩框架→清理钢板桩→插打钢板桩→降水并开挖至标高+2.5m后安装第一道内支撑→继续降水及开挖至标高-0.5m后安装第二道内支撑→继续降水及开挖至标高-3.3m后安装第三道内支撑→继续降水及开挖至垫层底面→浇筑封底混凝土

3.3 钢板桩围堰施工工序及注意事项

(1) 场地平整及开挖:场地平整完, 进行测量放样处开挖边线 (28.8m×20.8m) 、撒白灰标示, 按1∶1放坡开挖将地面标高降至+4.0m。

(2) 导向框设置:精确测量放样钢板桩围堰内尺寸边线、撒白灰;四角设置标示桩;在四个角上各打设2根钢管桩;将焊接好的内支撑围檩与钢管桩焊接固定, 形成导向框架。导向框要有一定的刚度、四个方向要顺直、且固定好, 不能因打设钢板桩而偏位。

(3) 打设钢板桩:在设置好的导向框插打第一片钢板桩, 插打时钢板桩背紧靠导向框, 边插打边将吊钩缓慢下放, 这时在互相垂直的两个方向用经纬仪观测及吊锤等工具观测钢板的垂直度, 以确保钢板桩插正、插直;然后以第一根钢板桩为基准, 再向两边对称插打钢板桩, 直至完成整个钢板桩围堰的打设。

打设注意钢板桩之间的咬合处咬合好、并控制好垂直度;做好合拢;特别在转角处的合拢, 此处若没有配置角桩, 则需在此处多打设二片普通钢板桩 (交叉成90度) 形成合拢。

(4) 布置降水井点:在围堰内外布置合理的降水井点, 开挖围堰内土时围堰内外都降水至开挖面。

(5) 降水、开挖及安装第一道支撑:围堰内开挖土、开挖至地下水位时就开始降水位, 开挖及降水至围堰内标高+2.5m即开挖深度为1.5m时, 安装第一道支撑;围檩安装需设置上下牛腿且紧靠钢板桩, 支撑安装需准确定位, 焊接牢固;焊接采用满焊, 焊脚高度不小于6mm。

(6) 继续降水、开挖及安装第二道支撑:围堰内继续开挖及降水至围堰内标高-0.5m即开挖深度为3m时, 安装第二道支撑;支撑安装同上。

(7) 继续降水、开挖及安装第三道支撑:围堰内继续开挖及降水至围堰内标高-3.3m即开挖深度为2.8m时, 安装第三道支撑;支撑安装同上。

(8) 继续降水、开挖至垫层底面:围堰内继续开挖及降水至承台底面标高即-6.6m, 观测底面的积水及土质等情况确定垫层施工高度, 继续开挖至垫层底面, 浇筑垫层混凝土。

井点降水结合钢板桩围堰施工优点: (1) 围堰安全性高:通过设置井点降水, 钢板桩围堰外无水压力;同时因为土层从有水状态变成无水状态, 内摩擦角也变大, 则主动土压力也变小;因此大大降低了钢板桩围堰的外侧压力, 增加了钢板桩围堰的安全性。井点降水后土质增加了内摩擦角、土层处于较好自稳定状态。 (2) 施工方便且工期缩短:围堰内通过抽水降水、高压射水、抽砂, 基坑内外场地干净, 工人施工操作方便;同时因为围堰内也降水, 围堰内抽砂、清淤、安装内支撑等等工作均可以处在可见状态下施工, 相比带水开挖及水下封底混凝土施工, 工期可控状态大大提高, 工期也大大缩短。 (3) 基坑开挖采用高压水枪配合吸泥泵, 可以减少大型机械投入, 同时缩短基坑开挖工期, 有效降低施工成本。 (4) 较好的经济社会效益:首先钢板桩长度减小, 由传统的24m降至18m, 光钢板桩费用可节约较多。

4 基坑开挖过程中泵送吸砂技术分析

因96#墩处于曹娥江滩地, 岸边地质右上到下分为粉性土和砂性土, 粉性土和砂性土在高压水泵冲洗下很容易形成悬浮泥浆颗粒, 同时受采砂船泵送吸砂原理启蒙, 决定开挖基坑采用泵送吸砂。工作流程如下:高压泵加压冲击基坑内粉性土和砂性土使之形成悬浮泥浆颗粒, 经泥浆泵抽到岸边沉淀池再经过滤池排到江中。

此工艺有以下优点: (1) 吸砂泵的部分水来自井点降水, 还有部分来自江水, 水源充足; (2) 为加快施工步骤可同时投入多台高压水泵和吸砂泵同时作业, 效率加快; (3) 排出的泥沙距离基坑边较远减少土方堆积荷载对钢板桩的侧向压力; (4) 减少长臂挖机投入机械台班费用; (5) 拟补了机械开挖过程中死角缺陷, 并且大大提高工作效率; (6) 吸砂泵吸出的悬浮泥浆经沉淀池过滤池过滤, 不污染环境。

井点降水、钢板桩围堰与吸砂泵送开挖深基坑施工技术是一项非常实用的创新技术。其包含了井点降水的特性、钢板桩支护的特性同时容纳了高压射水冲击及高压泵送的机械原理, 达到了预期效。井点降水后、地基土产生附加沉降规律得到充分利用, 通过减少空隙水压力增加有效应力, 及通过降水来改善围堰外侧极易液化的粉土、粉砂层的物理性能, 特别是增大了土层的内摩擦角, 从而使该土层形成固结沉降, 提高地基承载力, 自身稳定性增强。同时也减少土体对钢板桩的侧向压力, 提高了钢板桩的稳定性及安全性。基坑周边井点降水, 水位得到有效降低达到预期效果, 基坑开挖不需加深, 封底混凝土变薄, 同时达到干封条件, 人工、机械、材料投入减少很多, 同时工期得到保证。此技术解决了我国在深基坑施工过程中遇到的堵水难、抗渗难、支护难、开挖难、封底难及局部坍塌造成基坑底隆起等诸多困难;同时也破解了深基坑施工过程中因水头压力对钢板桩造成安全性、可靠性隐患的难题;拓宽了桥梁及其它类似建筑工程深基坑施工技术发展道路。

参考文献

[1]杭甬客专曹娥江特大桥施工图.

[2]桥梁施工手册.

[3]钢结构施工手册.

综合降水篇2

人教版七年级上册地理教材第三章“天气和气候”第三节“降水和降水的分布”是天气要素的分解诠释，是对第一节“多变的天气”的自然延伸，也是今后学习分区地理的基础，在本章中起着承上启下的作用。教材从对学生有用的地理知识进行选材，涉及大量的基本概念和图表操作，有助于培养学生对图表的阅读和分析能力，同时让学生学会观察生活，树立地理就在我们身边的思想，体现地理学科以人为本的出发点。

二、设计思路

以“学习生活中的地理”的教学理念为指导，充分发挥学生的主体作用；以学生参与活动为形式，在学生的亲身体验、研究探索中培养其创新精神和实践能力；以学生合作学习为方式，由学生集体探究合作完成相关主题，培养其团结协助精神；以学生兴趣为出发点，提高其参与热情，增强课堂生动性。

三、教学目标

知识与技能：知道降水的概念；阅读降水量柱状图、世界年平均降水量分布图，知道降水的时空分布规律；根据降水的数字资料，绘制出降水量逐月分配图，并依据这些气候资料说出降水特点。

过程与方法：学会阅读和绘制降水量柱状图；通过阅读世界年平均降水量分布图，了解纬度、地形、海陆位置的不同对降水分布的影响，把握世界降水分布规律。

情感、态度与价值观：体会降水的意义、降水与生活的关系；通过降水的学习,对学生进行辨证唯物主义教育。

四、教学重难点

重点：降水的季节变化；世界降水的分布。

难点：通过阅读降水量分布图，说出世界年平均降水量的分布规律。

五、教学方法

启发式、探究式、体验式与合作学习相结合的教学方式；借助多媒体教学，使活动教学与传统教学相结合，让学生愉快学习。

六、教学过程（表1）

综合降水篇3

1“尤特”登陆后的降水

第11号台风“尤特”于2013年8月14日15时在阳江市阳西县溪头镇登陆, 15日进入广西, 并减弱为热带风暴。“尤特”减弱前已经给云浮市带来了大面积的暴雨局部大暴雨天气。“尤特”减弱后的低涡在广西境内一直维持到19日。低涡在广东省的强降水集中在粤北、粤西和粤东, 云浮市地区主要以中雨为主, 局部有暴雨。事后回顾, 对“尤特”低涡造成的降水预报偏大, 连续空报暴雨, 因此有必要分析“尤特”低涡在云浮地区降水偏少的原因。 (如图1)

2 不利“尤特”低涡暴雨原因分析

2.1 高层辐散。大范围持续性的高层强辐散可以为大暴雨的出现提供很好的高空抽吸作用, 为低层强降水提供有利的条件。反之没有高空强辐散, 则不利于强降雨的维持, 不利于暴雨以上强降雨出现。200hpa图上, “尤特”低涡中心15-17日清晰可见, 随着流场的变化, 强辐散区不断出现在华南上空, 但最强辐散区一直出现没有出现在云浮上空 (图2) 。由此可见, 高空辐散场并不利于云浮出现大范围暴雨。2.2低层水汽和热量输送通道。数值试验表明, 低空急流输送的水汽通过影响热带气旋的结构来改变其强度, 充沛的水汽供应有利于热带气旋暖心的维持, 外界水汽输送有助于热带气旋雨带中的强对流活动, 使雨量加强[1]。实验表明了西南季风急流对残涡维持和残涡积云暴雨的重要性。水汽充沛是出现暴雨以及大暴雨的必要因素, 由水汽通量图 (图3) 上可以看出, 15日夜间到17日, 南方暖湿气流输送的水汽集中在粤西沿海到粤东, 粤北一带, 恰好和最强降雨落区有较好的对应关系, 云浮地区则属于水汽通量较弱的区域, 降水强度受到影响也是理所当然。温度图 (图4) 上也可能看出温度的输送路线, 暖湿空气的热力作用对云浮地区降水的贡献相对其他地区偏小。

3 地形作用初探

当台风登陆后, 陆地地形的摩擦作用将耗损登陆台风的能量而使其减弱, 但同时释放的能量将增强山脉地形的辐合和迎风坡上升运动, 继而加剧对残涡暴雨的增幅起到一定作用。钮学新等[2]对0216号台风的数值模拟试验表明, 地形作用使迎风坡及降水中心增加雨量, 背风坡雨量减少, 从而使降水分布更不对称, 更不均匀。数值试验结果表明, 台风与地形相互作用可激发出中尺度涡旋, 当此涡旋与台风环流同向时会使局部环流增加, 从而加剧暴雨, 而反向时则局部环流减弱, 暴雨也相应减弱[3,4]。

广东省大陆地势大体是北高南低, 东西两侧向腹部倾斜, 东北部和西部都有较高山脉, 多为东北至西南走向。本次低涡降水过程中, 近地层强烈季风云系经过粤东的莲花山脉, 粤西的大云雾山脉、粤北的南岭山脉, 在地形强迫作用下降水可能出现异常增幅并相对集中。配合风场和山脉走势分析, 14日08时到15日08时西南风遇到云雾大山, 造成茂名的特大暴雨区;15日到16日, 粤东受西南到东北风场影响, 风向和山脉走向基本一致, 虽然有大范围大暴雨, 但特大暴雨以上的落区不明显;16日夜间到18日, 粤东、粤北的风场已经减弱, 但是风向偏南分量逐渐加大, 和山脉交角加大, 特大暴雨点就在惠州、汕尾、揭阳等地纷纷出现。另外, 云浮地处云雾山和云开大山的包围, 历来西南季风的降水都会受到云雾山脉的阻挡, 在14日08时到15日08时雨量图上, 有清晰的体现 (图5) 。

4 结论

4.1“尤特”残留的低涡降水过程中, 高空最强辐散区一直出现没有出现在云浮上空, 缺乏高空抽吸作用条件。4.2低层水汽通量和暖温度平流主要集中在粤西沿海到粤东, 粤北一带。4.3配合风场和山脉走势分析, 局地强降水也与地形强迫作用有关。

参考文献

[1]李英, 陈联寿, 徐祥德.水汽输送影响登陆热带气旋维持和降水的数值试验[J].大气科学:2005, 29 (1) :91-98.

[2]钮学新, 杜惠良, 刘建勇.0216号台风降水及影响降水机制的数值模拟试验[J].气象学报:2005, 63 (1) :57-68.

[3]段丽, 陈联寿, 徐祥德.山脉地形对热带风暴结构和运动影响的数值试验[J].气象学报, 2006, 64 (2) :186-193.

“副高”与我国降水的关系篇4

要从原理上清楚此问题，必须先理解三点基本知识：一是影响我国的夏季风，主要是源自太平洋副热带高压(尤其是西太平洋副热带高压，以下简称“副高”)辐散出来的强大气流登陆我国大陆；二是副热带高压是全球性的大气环流系统，遵循随太阳直射点的季节变化而南北移动的规律，且在北半球夏季北移过程中，高压势力逐渐加强，当移到最北方时势力达最强，影响范围也达最大，即高中教材提到的副高的西伸北进；三是理解锋面雨带的移动规律和影响我国东部地区的冬、夏季风势力的比较。总的来说，冬季风的势力大于夏季风的势力。冬、夏季风交锋的锋面之所以在夏季有北移的现象，是因为在夏季，大陆上空的气温高于海洋上空的气温，使我国冬季风的源地——蒙古—西伯利亚高压势力减弱，造成冬季风势力也随着减弱，而夏季风的势力随副高的西伸北进而逐渐增强，所以在夏季，冬、夏季风交锋的锋面才会北移至我国华北和东北地区。但由于冬夏季风势力的总体差异，锋面雨带北进的速度慢，而南退的速度快。

理解了这三点基本知识后，再理解、记忆锋面雨带的移动规律，就比较简单了。就平均状况而言：春末(即5月中旬)，副高大约北移至15～20度N，源自副高的夏季风登陆我国华南地区(北回归线附近)，冬、夏季风在我国华南地区相遇，形成锋面雨带，华南地区开始进入雨季。之后，副高继续北移且势力逐渐加强，则发源于西太平洋副高的夏季风的势力也随之加强；而蒙古一西伯利亚高压随亚欧大陆气温的升高而势力减弱，此时副高继续西伸北进，夏季风的势力逐渐增强。夏季风的势力大于冬季风的势力，则二者交锋形成的锋面雨带又一次向北挺进。夏初(即6月中旬)，副高西伸北进至20度N左右，锋面雨带也北移到长江中下游地区(30度N附近)，至此，冬、夏季风的势力相当，锋面雨带在江淮地区徘徊一个月之久，即形成江淮准静止锋，江淮地区进人梅雨季节。7月中旬，随亚欧大陆的气温进一步升高，蒙古一西伯利亚高压势力进一步减弱。冬季风的势力也随之减弱，而副高的势力进一步增强，且西伸北进至25～30度N，夏季风的势力也随之增强，锋面雨带迅速北移至我国华北、东北地区(35度N以北地区)，一般约停留一个月之久，即华北、东北地区进入雨季。而此时我国的长江流域，正处于副热带高压的高压脊控制之下，盛行下沉气流，晴朗少雨，即伏旱季节。8月下旬，亚欧大陆气温开始降低，蒙古—西伯利亚高压势力开始加强，冬季风的势力也随之增强，而副高也开始随全球气压带、风带的季节移动而南退，同时副高的势力也在继续减弱，夏季风的势力也随之减弱，冬，夏季风势力差异加大，锋面雨带迅速南退。到9月底或10月上旬。华南地区已完全处于冬季风的控制之下，夏季风已退出我国大陆，我国东部地区的雨季结束。

需要注意的是，影响我国的西太平洋副热带高压的势力强弱变化、进退规律很容易出现异常。一旦异常，就会引起我国不同地区降水的异常，从而引起全国大范围的水旱灾害。当有的年份副高的位置持续偏南时，夏季风的势力较弱，冬、夏季风相交而形成的锋面雨带也长朗滞留在我国南方地区，使我国北方地区雨季短、降水量偏少，易造成我国北旱南涝；相反，当副高的季节性北跃时间提前、位置较常年偏北时，夏季风的势力也较强，冬、夏季风相交而形成的锋面雨带长时间停留在我国北方地区，而我国的长江流域地区却遭遇空梅现象，梅雨、伏旱两季相连，降水量异常偏少，造成我国北涝南旱。

综合降水篇5

沿海地区, 随着经济的发展, 用地越来越紧张, 围海造地成为临海工业基地及港口码头建设必然的选择。造地过程中吹填土多为粉细砂和海相淤泥等, 使得其地基具有高含水量、高压缩性、低强度及承载力低等特点, 不适宜作为建筑场地直接使用。对此类大面积场地, 选择一种快速经济的地基处理方法, 对工程建设投入及工期显得尤为重要。

对于此类大面积场地, 常用的地基处理方法有预压法及强夯法等。其中, 预压法对于要求处理地层深度相对较深时, 较为适用, 此类方法工程造价适中, 但其存在处理周期相对较长的缺点。而强夯法对于处理深度要求不高的场地, 以其快速、高效及造价较低而常被选用。对常规强夯法而言, 当地下水位过高时, 将严重影响施工或夯实效果, 常用对策是采取降水联合强夯措施进行地基处理[1]。

2 降水联合强夯法基本原理

降水联合强夯法是降水与强夯相结合的一种地基处理工艺。通过对需处理的土层进行预降水, 并利用夯锤自由落下产生的冲击波使地基密实, 达到降低土体含水量, 提高土体密实度和承载力的目的。土层在适当的夯击能作用下, 土体有效应力的变化十分显著, 由于超孔隙水压力不能迅速消散, 在地基中产生很大的拉应力。水平拉应力使土体产生一系列竖向裂缝, 使孔隙水排出, 土体渗透系数增大, 加速了土体的固结[2], 从而达到了消除沉降, 提高承载力的目的。

3 常用降水工艺

3.1 降水方法的选择

降低地下水位可以通过井点降水, 其是通过对地下水施加作用力来促使地下水的排出, 从而达到降低地下水位目的。常用井点的适用范围见表1[3]。

3.2 水位降深在土体内的影响半径

井点的布置形式需考虑水位降深在土体内的影响半径, 考虑到此工艺一般降水要求, 其降深s一般均小于10m, 当井水位降深小于10m时, 取s=10m。潜水深度H=10m, 则用库萨金经验公式[4]:

式中, R为影响半径;s为水位降深;H为潜水深度;k为渗透系数。

根据管井及真空井点不同的渗透系数范围算得相应的影响半径如图1。

4 工程实例分析

4.1 工程概况

沿海地区某经济开发区内一场地面积约1.9×105m2, 场地地貌单元属滨江临海的冲积平原, 原为海滩, 后经吹砂回填而成, 地势较为平坦。吹填前场地自上而下依次分布为粉土、淤泥质粉质黏土夹粉土及粉砂等。上部吹填土, 主要由粉土、粉砂组成, 局部为粉质黏土, 结构松散, 土质不均匀, 不宜直接作为建筑场地使用, 需进行加固处理。场地内土层参数如表2。

4.2 试夯方案

主体设计单位综合分析场地条件及使用情况, 要求地基处理后承载力特征值不小于150kPa, 影响深度应穿透②A层, 深5.0~6.0m。因场地地下水位较高, 拟采用降水联合强夯法施工工艺。为确保大面积处理效果, 在施工前应进行试夯。根据降水工艺的不同, 选择两块代表性区域进行试夯。试夯区一:强夯联合真空井点降水;试夯区二:强夯联合管井降水。

4.2.1 试夯强夯工艺

强夯采用“少击多遍”的原则, 两试夯区均采用三遍点夯一遍满夯施工工艺, 根据类似工程经验, 两试夯区均采用相同的强夯工艺。夯点布置见图2, 各遍夯点施工参数见表3:

4.2.2 试夯降水工艺

表2土层参数显示, 拟处理土层渗透系数为0.19~0.28m/d。根据本文第3节分析可知, 真空井点及管井降水工艺均可采用, 试夯区一拟采用真空井点降水工艺, 试夯区二拟采用管井降水工艺。

真空井点设置主要包括井点间距、排距及井点管长度等。管井设置包括管井深度及间距等。经过理论计算结合工程经验, 各试夯区降水井布置见图3、图4, 降水工艺参数见表4。

4.3 试夯效果分析

4.3.1 降水效果

为了解降水效果, 确定降深达到设计要求, 分别在两试夯区内设置一口水位观测井。试夯一区真空井点区, 水位观测井设置在两排井点间中心位置;试夯二区管井区水位观测孔设置在两口管井间中点处。通过对监测井内地下水位的观测可知, 一区抽水2~3d、二区抽水4~5d后水位降深即达到设计要求。强夯期间, 水位只要保持在水位降深附近即可, 通过每隔2h观测的水位变化情况, 适时调节水泵的开关来达到省点节能的目的。

4.3.2 地基承载力检测

试夯结束后15d分别对两试夯区进行了效果检测。每一试夯区检测项目及数量见表5。

为比较试夯区降水强夯后处理效果, 分别对不同土层的标准贯入试验标贯击数及静力触探试验比贯入阻力进行了分层数理统计, 并对强夯前后数据进行列表比较, 具体详见表6、表7, 承载力汇总见表8。

由表6~表8可以看出, 通过降水强夯前后数据对比, 处理深度范围内土体的密实度和强度较试夯前均有了明显提高, 地基承载力均达到设计要求。其中①层冲填土提高幅度较大, 下卧粉土层②A及②有一定提高。说明其影响效果随深度的增加有一定减弱。

两强夯区域试验数据对比可以看出, 在降水效果基本一致条件下, 强夯后地基处理效果差异不明显。

4.3.3 施工适宜性及经济性分析

试夯区一、二施工工艺区别主要是降水工艺的区别, 现仅就降水工艺方面进行分析比较。管井降水及轻型井点降水在实际工程中应用都较为广泛, 工艺也比较成熟, 从技术角度均能满足要求。实际工程中, 除了技术必须满足要求外, 经济性及施工的方便与否也至关重要, 两种降水工艺在经济及施工适宜性方便的分析见表9。

5 结论

根据对两种降水工艺条件下降水联合强夯法技术经济及施工可行性的分析比较可知:

1) 对地下水位较高的大面积新近吹填土地基, 通过预降水, 使强夯法这种较其他常规地基处理方法具有明显工期及成本优势的地基处理工艺得到有效应用。

2) 根据拟处理土层渗透性, 可以采用多种不同的降水措施。在降水效果能同时满足的条件下, 优先选用间距相对较大, 施工方便的管井降水工艺。

3) 通过本项目的实践, 为类似场地的地基处理设计与施工提供了参考。

参考文献

[1]JGJ79—2012建筑地基处理技术规范[S].

[2]龚晓南.地基处理手册 (第三版) [K].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[3]JGJ120—2012建筑基坑支护技术规程[S].

综合降水篇6

关键词：称重式降水传感器,测量原理,雨量筒降水量

1 称重式降水传感器的测量原理、仪器组成及技术性能

1.1 测量原理

称重式降水传感器是一种可以长期在野外使用并自动测量降雨、降雪及混合性降水的设备, 它既可以作为自动观测仪单独使用, 也可以作为单独的传感器接在传统的自动气象站上。

称重式降水传感器是通过传感器对质量变化的快速响应来测量降水量的, 主要技术有2种:基于电阻应变技术;振弦技术。辽源市气象站目前使用的是中国华云技术工程中心研制的DSC2称重式降水传感器, 它的测量原理是基于载荷测量技术, 其传感器利用内部的振动金属线被测量重物 (降水) 拉紧的程度来称重, 称得的重量由输出的频率量来表示。

1.2 仪器组成

称重式降水传感器主要由承水口、外壳、内筒、载荷元件及处理单元、底座组件、防风圈等部件组成。DSC2称重式降水传感器的硬件可分成称重单元、处理单元和外围组件。DSC2称重式降水传感器由硬件和处理软件组成, 硬件包括称重传感器、处理单元、安装基座和防风圈等构成。它具有自动监测系统, 无内部加热, 内部无可移动部分, 可以根据需要设置间隔时间进行实时观测, 可以自动计算出降水强度, 并可达到每分钟测量数次的观测密度。

称重单元, 主要由载荷元件和信号变换电路组成, 载荷元件是核心, DSC2传感器测量技术采用的是振弦技术, 即以弦丝为弹性部件, 对应其重量与振动频率的关系, 根据相应的测量电路得到重量。信号变换电路转换载荷元件测得的信号, 进行温度修正, 得到重量数据。

处理单元, 由中央处理器、数据存储器、时钟电路、控制电路、接口等部分构成对称重单元的信号采样及数据运算处理, 得出分钟和累计降水量, 并进行质量控制、记录存储, 实现数据通信和传输, 存储数据量不少于3个月并具备掉电保存功能。

外围组件包括带雨/雪入口的保护罩和集雨/雪容器 (集水桶) 及悬挂架。

1.3 技术性能

称重式降水传感器测量的可以是液态降水、固态降水和混合性降水, 测量范围为0~400mm, 分辨力为0.1mm, 当降水量≤10.0mm时, 最大测量误差为±0.4mm, 当降水量>10.0mm时, 最大测量误差为±4%。

2 称重式降水传感器与人工雨量筒降水量对比分析

根据辽源市气象站2013年1~3月的观测所得自动及人工降水量进行的对比分析可以看出, 在降水量≤4.0mm时, 自动观测降水量相对偏大, 差值百分比最大达60%;而当降水量>4.0mm时, 自动观测降水量与人工观测降水量比较接近且人工观测值偏大, 最大差值百分比为-5%。结合称重降水传感器的测量精度进行分析可得在降水量≤10.0mm时, 最大测量误差为0.5mm, 且仅有1次, 其他多为0.3mm, 而当降水量>10.0mm时, 最大测量误差为-3%。

3 称重式降水传感器异常降水分析

由上文可知, 称重式降水传感器的测量原理是对质量变化的快速响应来测量降水量的, 因此存在其他原因导致无降水现象时出现异常降水量数据, 如因露、雾、霜及蜘蛛、爬虫、灰尘等杂物。

通过对辽源市气象站1~3月的异常降水数据分析表明:异常降水量随温度的降低而增加, 随湿度的增大而增加, 且天气晴朗和微风时较多云时偏多:异常降水量多出现在早晨8:00~10:00及19:00~20:00时段内, 且9:00出现频次最多, 出现时降水量相对较大。

4 称重式降水传感器的常规维护检查

4.1 常规维护

加强对称重式降水传感器的常规维护及检查, 可以有效的减少称重自动降水量的误差及出现异常降水的概率。因此, 观测员要严格按照《降水观测规范-称重式降水传感器 (试行) 》执行, 加强日常巡视及日、周、月及年维护, 及时对防雷接地情况及其他防雷安全情况进行检查, 遇有沙尘天气及时加盖, 遇有降水量较大可能超过量程时及时排水等, 并注意经常检查防冻液和蒸发抑制油, 发现过少时, 应结合本地气温、降水量的大小有针对性调整和添加, 具体可根据华云技术开发公司整理的混合液配比表进行配制。同时, 维护时要注意先断开电源, 拔下称重降水传感器数据线, 并在维护后再接上。

4.2 特殊情况维护检查

在降水过程中, 称重式降水传感器出现异常数据, 是有沙尘、树叶等杂物伴随降水落入时, 记录按正常降水记录处理;出现液态降水溢出、固态降水堆至口沿以上或降水过程中取水, 则该时段小时及分钟降水数据均按缺测处理。

4.3 称重式降水传感器的计量校准

称重式降水传感器校准分为现场校准和计量检定。其中现场测试由所在台站完成, 若出现测试误差大于4%时, 则需进行检查调试, 且必要时及时进行更换。计量检定由具有气象计量检定资质的机构完成。

5 结束语

综合降水篇7

GPS可降水量具有与水汽辐射计、无线电探空接近的精度, 可用于降水预报。目前基于统计理论的相关分析和回归方法在天气预报的使用中仍发挥着重要作用[1], 但是这些手段大部分是处理线性相关的数据, 应用到具有一定非线性关系的气象因子以及天气状况 (降水) 时, 受到了很大的限制。最近几年, 有关气象方面的问题开始使用一些手段, 这些手段具备处理非线性问题的能力。神经网络可以较强的逼近非线性函数, 近年来, 降水预测研究开始使用神经网络, 并且取得了一些研究成果。经验模态分解 (Empirical Mode Decomposition, EMD) 方法适合于分析非线性、非平稳信号序列, 该方法可对非平稳数据进行平稳化处理。本文采用经验模态分解 (EMD) 与径向基 (RBF) 神经网络相结合技术对气象要素 (温度、气压、风) 和GPS可降水量, 进行短期降水预报, 以提高气象要素和GPS可降水量的降水预报在气象业务的短期天气预报中的应用。

1 神经网络

1.1 径向基神经网络模型

RBF神经网络从结构上看属于一种多层前向神经网络, 是一种性能很好的网络, 它不仅具有最佳逼近性能, 还具有全局逼近的功能。径向基神经网络结构输出的权值之间具有线性关系, 可以保证训练方法简单快速, 使全局达到最优。典型的RBF神经网络是三层结构, 第一层是输入层, 组成成分为信号源节点;第二层是隐含层, 其个数是由所描述的问题决定的, 第三层是输出层, 是对输入矢量做出响应的。RBF网络的基本原理是:把径向基函数 (RBF) 当作隐单元的“基”, 以此构成隐含层的空间。隐含层对输入模式进行变换, 将低维空间的输入数据转换到髙维空间里, 使低维空间内的线性不可分的情况可以在髙维空间内变为线性可分[2]。由于RBF神经网的收敛速度快, 可以逼近任意的非线性函数, 所以RBF网络应用较为广泛, 如非线性控制、时间序列分析和图像处理等。

径向基函数的神经元的传递函数多种多样, 最常见的形式是高斯函数 (radbas) 。神经元radbas是输入矢量p和权值w之间的距离乘以b。径向基传递函数可表示为:

阈值b用于调节径向基神经元的敏感度。从式 (1) 中可以看出, 当n=0时, 径向基函数最大的输出值是1, 这意味着当减小权值向量w和输入向量p之间的距离时, 径向基函数的输出就会增加。这也就是说, 输入信号受径向基函数的影响产生局部响应。当输入的函数信号n靠近函数的中心范围时, 隐含层的节点输出就会变大。这样就可以看出RBF网络具有很好的局部逼近的能力, 故RBF网络也是局部感知场网络。

1.2 神经网络的时间序列分析

用神经网络进行时间序列预测, 就是利用神经网络去逼近一个时间序列。实际应用时, 用时间序列的前k个值Xn, Xn-1, Xn-2, …, Xn-k+1去预测接下来的m个值Xn+1, Xn+2, …, Xn+m, 可以用下式表达:

也就是对神经网络进行函数F的拟合, 用它来推导需要预测的值。当m=1时, 称为一步预测, 也就是网络输出个数为1;当m>1时, 称为多步预测, 每次可预测多个预测值, 预测过程中可以将已经得到的预测值作为下一次的预测输入, 然后计算出预测值, 可以进行迭代式的多步预测[3]。

应用RFB网络进行时间序列的预测, 通过多次试验选取合适的数据序列后, 还要合理的选取训练样本, 如果样本的容量选取的少, 那么规律不明显, 学习效果就会不好;如果样本容量选取的大, 那么则会给计算增加负担, 计算过程冗繁。这就进行备选方案的试验, 选取最合适的样本, 从而达到最好的预测结果。选择应用RBF网络进行预测时, 散步常数spread的选择非常重要, 因为网络的输出图形与其存在较大关联, 散步常数越大, 该网络所包括的输出范围越大;散步常数越小, 意味着径向基函数变化越快[4]。在实际例子中散步常数的选择需要从1到10都设定一次进行网络训练, 这样就可以构造10个网络结构对输入样本进行学习训练, 再根据训练得到的样本数与实际的目标样本之间的差值来判断, 选择差值最小的网络结构所对应的散步常数是最合适的, 最后再进行其他样本的预测分析。

2 经验模态分解

经验模态分解是把物理系统的实测序列分解为不多数目的本征模态函数 (Intrinsic Mode Function, IMF) 分量以及一个趋势项。EMD能用几个内在的本征模态函数和一个剩余分量表示序列的频率结构特征和非平稳性, 总之, 经验模态分解适用于非线性非平稳序列, 是一种新的序列分解方法。

在大气运动中, 天气是一个典型的非平稳系统, 非平稳信号就是其相关函数、功率谱等随时间变化而变化的不稳定信号, 时频分析方法是研究分析这类信号的有效手段。已有的时频分析方法很多, 目前大都是以傅立叶变换为理论依据, 但传统的傅里叶变化只是一种整体变换, 在信号的提取频谱上, 需要信号的整体时域信息, 这就缺少了时域的定位。EMD克服了傅立叶变换的不足之处, 它能较好地表征将瞬时频率定义成解析信号相位的导数时容易产生的一些所谓“悖论”, 在实际应用中也已表现出了一些独特的优点[6]。在经过EMD分解后, 其得到的IMF分量必须满足下面两个条件[7]:

1) 某一个分量中, 此分量的整个数据中极值点数必须和过零点的数相等, 或者最多只能相差一点;

2) 该分量上, 任意部分的由极大值确定的包络线和由极小值确定的包络线的均值必须为零。

3 降水预报技术的研究进展

降水预报通常使用的方法是统计学方法, 大多数情况采用回归分析方法建立统计模型, 来筛选事先选定的因素并且对系数进行求解。在所选的因素之间有很强的关联性, 这种关联性会影响预测效果。因为降水系统相对来说很复杂, 受降水的各个物理因素之间的相互作用的影响, 使其存在显著的非线性特性, 只是凭借线性统计方法不易表达这些非线性特性, 然而这些非线性问题可以通过神经网络来解决。

从20世纪90年代以来, 人工神经网络的研究开始在国内大气科学方面进行, 并且取得了明显的效果。胡江林等探索讨论了在人工神经网络模型的基础上进行暴雨预报, 2000年的汛期试验验证了这种预报手段在改良数值预报模型的暴雨落区方面有很好的成效[8]。谷晓平等通过采用遗传算法使网络的初始权值得到优化, 把遗传算法 (GA) 与前馈误差反传播 (BP) 算法相结合, 以广东省东北部的滨江流域为试验区域, 以1995年~2001年气象探空资料为基础, 建立了流域面雨量预报的GA-BP神经网络模型并应用于流域面雨量预报[9]。农孟松等运用人工神经网络与主分量分析相结合的方法, 对同一降水预报量的各种数值预报产品进行集成预报研究[10]。该方法构造的集成预报模型, 对于独立样本的实验预报结果具有更好的预报准确性和稳定性。

农吉夫等以前期500 h Pa高度场、海温场为预报因子, 把径向基函数 (RBF) 神经网络和主成分分析结合起来, 并且建立了广西中部地区5月份的平均降水预报模型[11]。罗芳琼等以中国气象局的T213和日本的细网格数据资料为基础, 利用粒子群———投影寻踪对众多气象物理因子降维, 利用最小二乘支持向量机对其集成, 对广西1951年~2002年6月的逐日降水量进行试验[12]。

以上神经网络用于降水预报多为中长期降水预报, 另外神经网络还存在过拟合、样本数不足泛化能力下降、数据病态等不足, 影响了神经网络技术在短时降水预报中的应用[13]。

4 EMD-RBF降水预报模型

经验模态分解方法适合于分析非线性、非平稳信号序列, 该方法可将非平稳信号数据平稳化, 将复杂信号分离成几个本征模态函数 (IMF) , 每个IMF分量包括初始信号的不同时间段的个别特征信号。经验模态分解与神经网络相结合用于GPS可降水量预测, 预测时效达到2 h~3 h, 预测精度1 mm~2 mm[14]。GPS可降水量具有精度高、高时间分辨率的优点, GPS可降水量变化与降水过程具有较好的对应关系[15,16,17]。综合气象要素、GPS可降水量, 利用经验模态分解与神经网络技术进行短时降水预报研究。

5 结语

基于统计理论的相关分析和回归方法大部分是建立在线性相关方向的, 在解决某些存在非线性特性的气象因素或者天气现象 (降水) 时, 比较受局限。神经网络有较强的非线性函数逼近能力, 经验模态分解可以对非线性、非平稳信号进行平稳化。本文采用经验模态分解 (EMD) 与径向基 (RBF) 神经网络相结合技术对气象要素 (温度、气压、风) 和GPS可降水量, 进行短期降水预报, 以提高气象要素和GPS可降水量的降水预报在气象业务的短期天气预报中的应用。

摘要：综述了近几年的降水预报模型, 分析比较了几种模型的特点, 并提出了基于经验模态分解的神经网络降水预报模型, 以提高GPS可降水量的降水预报在气象业务的短期天气预报中的应用水平。

综合降水篇8

呼准铁路增建第二线吕家塔大桥位于内蒙古准格尔旗大路开发区境内, 根据建设单位要求, 铺架工程首先从该侧进行。受征地拆迁等因素影响, 在工程后期, 该桥成为控制性工程, 工期非常紧迫。

吕家塔大桥上游有地方自建水库一座, 距桥址约35米, 水库下游有小溪一条。吕家塔大桥3#主墩位于小溪中间, 主墩承台尺寸为9.2×6.4×2.5m, 承台埋深1.8米, 承台基础底与水库水头高差为18.3m, 大桥0#桥台右侧有村民房屋, 距大桥3#墩距离约56米。在基础开挖前, 墩身桩基础已施工完毕。承台基础施工的难点在于该墩承台地质条件为回填粉、砂土, 承台基础靠近大里程一侧为岩石发育地质, 另一侧为破碎岩石及砂土, 受水库影响, 地下水位较高, 在实际施工中先进行试挖时坍塌、流沙现象严重, 经稳定后测得, 基坑水位高出承台底2.7米。

2工程降水措施实施

鉴于吕家塔大桥3#主墩基础地质条件特殊且工期紧迫, 为尽快达到施工要求, 我们结合实际地质、场地限制及附件有构筑物等综合因素, 采用了传统的大口径井点降水及超轻型井点快速降水组合的方式进行降水处理, 具体施工方法为:

2.1大口径井点降水方案设计

2.1.1地表水改道。受场地限制, 吕家塔大桥3#主墩现场无法采用开挖明渠进行溪水改道, 因此我们在承台小里程方向埋设直径为1米的钢筋混凝土管涵一座用做溪水引流, 同时在小溪底部铺设防水土工布, 同时在管涵上游采用编织袋装水泥土对基坑开挖线外1m处进行加固围护, 保证地表水能够汇入溪水而不流入承台基坑, 从而保证施工安全。

2.1.2大口径井点降水。根据现场条件, 结合实际工程、水文地质及以往施工经验, 沿破碎岩石及砂土地质一侧开挖线以外1m环承台布置, 井点间距3米, 井径400mm, 钻孔直径600mm, 井深10~15m。

2.1.3主要技术措施及控制要点。 (1) 钻孔。钻进方法采用循环回转钻机成孔, 在钻孔过程中, 应保证孔位准确, 孔径不小于设计孔径, 孔身垂直, 孔深不小于设计孔深。不得使用粘土造浆护壁, 必须保证清水的供给, 循环泥浆池不得小于5m3, 以便控制泥浆稠度, 下管前进行彻底换浆清孔, 换浆后泥浆比重不大于1.1, 确保孔底无沉渣。 (2) 成井。选择具有一定强度、渗透能力较好的无砂混凝土管;接头处的死管长度小于2cm;换浆后立即下入井管, 井管保持垂直和居中, 在下管过程中, 管身不得碰撞孔壁, 最后一节井管要高出地面20-50cm;井孔内沉淀厚度不得大于0.5m;滤料必须沿四周均匀下入, 边洗井边下滤料, 确保滤料不架空, 上部1~2m待洗井结束后用粘性土封井。 (3) 降水井质量验收。施工结束前, 对井深和水位进行验收, 达不到设计要求的井点, 应进行重新洗井, 洗井后仍达不到要求的, 应补打;若洗井、抽水时, 井内出砂严重, 应停止进行洗井和抽水, 防止砂土流失而引起不良后果。

经过约一周时间, 水位下降了4米, 我们立即进行承台基础开挖, 但因承台基础另一侧为岩石发育地质, 受上游水库影响, 地下水仍由岩、土层间向基坑渗入, 流砂严重, 为保证后续施工安全, 在承台初步开挖后, 我们及时进行钢围堰现场吊放组装, 并进行加固处理, 受渗水影响, 承台仍不具备施工条件, 且传统大口径降水措施不适用此类地质, 为此, 我们在钢围堰安装完毕后, 将围堰四周采用砂性土进行回填, 决定采用超轻型井点降水施工。

2.2超轻型井点降水方案设计

沿钢围堰1~2m布设井点线, 井间距1.0m, 井径100mm, 井深2.5m (至岩层) , 井点管选用4分钢管, 滤水管选用6分聚乙烯塑料管, 钻6×10网眼, 外包120目尼龙网, 长度20cm, 选用水钻钻孔, 下入连接好的井点管后, 洗孔, 填入粗砂滤料, 全部井点施工结束后通过集水总管与潜水式射流真空泵连接降水。

2.3工程施工效果

在超轻型井点设备组装调试后, 经过与传统的大口径井点降水组合方式进行降水作业, 3天后, 3#主墩基坑一次性顺利开挖清理, 之后我们按要求对承台基地进行有效处理后, 及时的完成承台基础的施工, 顺利转入墩身施工阶段, 保证了全线铺架工期进度要求。

3施工注意事项

3.1组织准备

开工前由技术人员向全体人员作详细技术交底;各工序设质量负责人、质量检查人, 岗位明确, 责任落实;保证材料供应到位, 严把材料进场关, 确保材料质量;降水作业是一项持续工作, 因此现场备用电源及不同功率的抽水设备必须保持随时可投入使用, 防止因电力、设备故障导致前功尽弃。

3.2观测注意事项

(1) 抽水:按要求下泵抽水, 做好水位流量记录。利用已有降水井作为地下水位观测孔, 进行地下水位监测, 采用测绳测量井深及水位标高。 (2) 水位、流量及现场附件构筑物观测。具体的水位、流量观测应结合具体情况, 因本工程地质及周边构筑物较为特殊, 因此井点施工期间和抽 (降) 水前期, 对水位、流量及周边构筑物采用精密测量仪器按要求观测, 用以确定抽水作业导致的地下水位下降是否对其造成影响。 (3) 观测记录与资料应用。将每次观测的水位值和流量记录在“地下水位长期观测记录表”中, 并及时进行整理, 分析水位下降的趋势与流量变化;预测地下水位下降到设计深度的时间和确定抽水井数与时间。如水位、水量或水工含砂量发生突然变化, 应立即查明原因, 及时进行处理。 (4) 降水维护与处理。在整个降水期间, 必须保证降水井点和抽水设备的完好, 对抽水设备进行定期检查和维修, 发现问题及时处理, 确保建筑施工安全进行。井点降水使用时, 一般应连续抽水, 时抽时停, 滤网易堵塞出水混浊, 并引起附近建筑由于土颗粒流失而沉降、开裂, 同时由于中途停抽, 地下水回升, 也可能引起边坡塌方等事故, 抽吸排水保持均匀, 正常的出水规律是“先大后小, 先浑后清”, 真空泵的真空度是判断井点系统工作情况是否良好的尺寸, 必须经常检查并采取措施, 在抽水过程中, 还应经常检查, 杜绝有堵塞的“死井”。 (5) 后期井点处理。在施工完毕后, 应及时将设备进行回收, 对现场留下的大口径井点应进行回填处理, 防止留下安全隐患, 本工程大口径降水井采用C10混凝土回填。

4结束语

虽然大口径井点降水与超轻型井点快速降水组合的方法在文章所述仅为一小而浅的基坑降水工程, 但处于特定的施工条件下却是整个工程的瓶颈或节点, 该方法充分体现了其他方法所无法比拟的优越性, 可为类似工程借鉴。

参考文献

[1]路桥施工计算手册[M].人民交通出版社, 2001.

[2]吴静.大口径深井井点降水设计及施工例析[J].施工技术研究及应用, 2007.

浅谈我国降水趋势的变化篇9

【关键字】降水;雨带南移

Changes in the trend of rainfall in China

【Abstract】The impact of global climate change by the 20th century, 80 years, largely to China's Yangtze River. Huaihe River as the boundary, a decreasing trend of precipitation north of the south there is a growing trend. Concentration of rainfall in China often appears banded zonal called rain bands. Spring and summer, the rain belt from south to north in order to promote, and then southward retreat. However, global warming and increased greenhouse effect and changes in atmospheric heat source over the Tibetan Plateau under the background of spatial and temporal distribution of rainfall there was a marked change.

【Keywords】Precipitation; rain belt south

1 气候的总体特征

1.1 季风气候显著。

东亚及东南亚是世界上季风最显著的地区。我国东部大部分地区均受此影响,降水有明显的季节之分。冬季偏北风来自亚洲内陆,性质寒冷干燥,降水偏少,气温便低,北方更为突出。夏季风来自东南的太平洋和西南的印度洋,性质温暖.湿润,降水普遍增多,雨热同季。

1.2 降水的普遍状况。

我国大部分地区属于季风区,大气降水量的季节变化很不均匀。江南地区多春雨,每年三四月份开始,两湖地区降水量明显增多,四月下旬开始,华南沿海春雨盛行,五到六月份,雨区遍及江南各地;长江中下游地区一般在六月中下旬至七月上中旬进入梅雨季节;北方的雨季一般出现在夏季的七至八月,其中华北地区雨季降水量大约占全年的百分之七十;青藏高原的雨季是六到九月。

2 降水趋势

2.1 近年来部分地区降水变化。

2.1.1 辽宁省,孙凤华、袁健等专家运用沈阳、大连、丹东、营口、朝阳5个站1953~2001年降水量资料,建立了辽宁降水系列,分析出辽宁近50年的降水量具有明显减少的趋势。

山东,丁峰等专家利用青岛近50年的降水资料得出青岛站夏季降水量呈现明显下降的趋势。70年代后期以来,东亚季风开始减弱,以及ENSO发生频繁,青岛降水趋于减弱。

长江流域年均降水量在1960～2001年里呈现增长趋势,但不显著。冬夏降雨量有显著增加的趋势,春秋降雨量有下降趋势,而秋季降雨量下降明显。

海南岛,陈小丽等专家利用1961～2002年海南岛11个气象站降水量等资料指出。从全岛平均情况来看,降雨量除了冬季有明显增加,其余各季和年降水量有弱降水趋势。

从辽宁到海南岛,即从北到南,降水有增加的趋势。我们再看一下,我国西北部的降水情况。

2.1.2 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所分析发现,西北部地区年降水量分布存在自西北向东南、有高山向盆地逐渐减少的趋势。90年代后,降水减少是西北地区东部的普遍特征。张存杰等专家利用祁连山附近30个监测站的气温和降水资料分析得出,祁连山附近地区的降水在80年代和90年代都有不同程度的上升。夏季降水增加趋势最为明显,而秋季降水在80年代和90年代一直处于下降阶段。

西北地区和东北黑龙江地区降水都有上升趋势,而全国其他地区的年降水分布状态是从北到南有下降趋势。

3 结论

轻型井点降水工程实践篇10

关键词：井点降水,设计,施工和控制要点

轻型井点降水系在基坑外围、一侧或二侧埋设井点管深入含水层内, 井点管的上端通过连接弯管与集水总管连接, 集水总管再与真空泵和离心水泵相连, 启动抽水设备, 在真空泵吸力的作用下, 地下水经滤水管进入井点管和集水总管, 再经离心水泵排水管排出, 使地下水位降低到基坑底以下, 以方便基础施工。本法适用于土方工程、房建地基处理、大型设备基础施工中渗透系数为0.1-20.0m/d的砂土、粉土或易引起流砂、坍方的基坑降水工程。

一、工程概况

马鞍山市新建某厂房内有大型设备基础需要施工, 基坑底宽7.6m, 长13.6m, 深4.2m, 挖土边坡1:1。经地质勘察, 自然地面以下0.7m为杂填土, 其下有6.8m厚粉细砂层, 砂层渗透系数K=9.5m/d, 粉细砂层以下为不透水的粘土层, 地下水位标高为-0.8m。现采用轻型井点法降低地下水位。

二、井点系统设计

(一) 井点系统的布置

根据本工程地质情况和平面形状, 轻型井点选用环形布置。则根据基坑大小和放坡尺寸确定基坑上口平面尺寸为16m×22m, 环形布置井点。总管距基坑边缘1m, 则总管长度:L=[ (16+2) + (22+2) ]×2=84 (m)

水位降低值:S=4.2-0.8+0.5=3.9 (m)

采用一级轻型井点, 井点管的埋设深度 (包括滤管) 为:

其中H’:井点管的埋设深度;

H1:井点管埋设面距基坑底面的距离;

h:基坑中央最深挖掘面距降水曲线最高点的安全距离 (m) , 本工程机械开挖, 取0.5 m;

i:降水曲线坡度, 环状降水可取1/8~1/10, 本工程取1/9;

L:井点管中心至基坑中心短边的距离;

l:滤管长度 (m) , 考虑安全本工程取1.0m。

实际采用7.5m长的井点管, 直径50mm, 井点管外露地面0.2m, 则埋入土中7.3m, 大于6.7m的计算埋深, 符合埋深要求。滤管底部距不透水层距离为 (0.7+6.8) -7.3=0.2m, 可视为基本达到潜水含水层底部, 基坑长宽比小于5, 按无压完整井环形井点系统计算。

(二) 基坑涌水量计算

根据无压完整井环形井点系统涌水量计算公式可得涌水量:

其中Q:基坑涌水量;

H:潜水含水层厚度, 本工程为0.7+6.8-0.8=6.7m;

K:渗透系数, 经实测K=9.5m/d;

R:降水影响半径, R=2S (KH) 1/2=2×3.9× (9.5×6.7) 1/2=62.2m;

r0:基坑等效半径, 本工程按矩形计算r0=0.29 (a+b) =0.29×[ (22+2) + (16+2) ]=12.2m, 其中a、b分别为基坑上口的长短边加井点管到基坑边缘的距离。

(三) 计算井点管数量及间距

根据公式计算单根井点管出水量 (d为井点管直径) :

井点管数量:n=1.1Q/q=1.1×612.3/21.6=31.2≈32 (根)

井距:D=L/n=84/32=2.6 (m)

取井距为2.1m, 则实际井点管总根数为84÷2.1=40根。

(四) 抽水设备选用

抽水设备所带动的总管长度为84m。选用V5型往复式真空泵。V5型泵生产率4.4m3/min, 真空度100kPa。

所需水泵流量:Q1=1.1Q=1.1×612.3=673.5 (m3/d) =28.1 (m3/h)

所需水泵的吸水扬程:Hs 37.5 (m)

选用2B31型离心泵, 流量10~30 m3/h, 扬程34.5~24m, 吸程8.2~5.7m。

三、井点系统施工

(一) 施工准备

1、技术准备:

根据勘查报告和现场实际编制详细的施工方案, 经审批后实施。要求对降水方式, 井点设计, 降水对周边环境影响, 质量、安全和工期保证措施等需详细说明。

2、材料:

井点管的过滤材料主要为粗砂和豆石, 封口材料使用湿黄土。

3、机具设备:

真空井点系统由井点管 (含滤管) 、连接管、集水总管和抽水设备组成。

(1) 井点管为直径φ50、壁厚3.0mm的无缝钢管, 上部长6.5m, 下部滤管长1.0m;滤管底端用厚为4.0mm的钢板焊死, 在管壁上钻φ15mm的小圆孔, 孔距为25mm, 呈梅花状排列, 外包两层滤网, 滤网采用编织布, 外部再包一层网眼较大的尼龙丝网, 每隔50~60mm用10号铅丝绑扎一道, 滤管下端装一个铸铁管尖。

(2) 井点管与总管之间的连接管采用透明塑料管, 两端用8号铅丝绑扎, 不得漏气。

(3) 总管为直径φ100、壁厚为3.8mm的无缝钢管, 每4米用法兰盘加橡胶垫圈连接, 每隔2.1m设一个连接井点管的接头。

(4) 真空井点系统由真空泵、离心泵、水气分离器等组成, 均采用定型产品、离心泵一用一备。

(5) 15t履带吊车、水枪、φ200冲孔管、蛇形高压胶管 (压力达1.50MPa以上) 。

(6) 高压水泵:采用100TSW-7高压离心泵, 配备一个压力表, 作下井管之用。

(二) 井点系统安装

1、安装程序:

放线定位→铺设总管→冲孔→安装井点管、填砂砾滤料、上部填粘土密封→用弯联管将井点管与总管接通→安装集水箱和排水箱→开动真空泵排气, 再开动离心水泵抽水→测量观测井中地下水位变化。

2、井点安装。

井点管安装有水冲法、钻孔法和套管法, 本工程采用水冲法施工。

(1) 根据测量控制点, 测量放线确定总管和井点位置, 先安装总管, 总管的流水坡度按坡向抽水流水方向即水泵的方向设置5‰的上扬坡度。然后在井点位置先挖一个小土坑, 深大约500mm, 并用水沟将小坑与集水坑连接, 以便于集水、灌砂及排泄多余水。

(2) 水冲法埋没, 分为冲孔与埋管两个过程, 冲孔时将高压水泵出水管利用高压胶管与孔连接, 冲孔管用起重设备吊起, 并插在井点的位置上, 利用高压水 (1.8N/mm2) , 经主冲孔管头部的喷水小孔, 以急速的射流冲刷洗土壤, 同时使冲孔管上下左右转动, 边冲边下沉直至潜水含水层底, 从而逐渐在土中形成￠300孔洞, 井孔形成后, 拔出冲孔管, 用水泵将井内泥浆抽出;将井点管吊起慢慢插入井孔中央, 使露出地面200mm, 堵上井点管上口, 然后倒入粒径5-30mm石子, 使孔底以上达500mm高, 再沿井点管四周均匀投放2-4mm粒径中粗砂, 最上部1.0m深度内, 用粘土填实以防漏气。

(3) 管路安装, 用透明胶管将井点管与总管连接好, 再用10#铅丝绑好, 防止管路不严漏气而降低整个管路的真空度。再安装集水箱、排水箱、真空泵和离心泵。离心水泵轴心标高宜与总管平行或略低于总管.

(4) 检查管路, 检查集水总管与井点管连接的连接管的各个接头在试抽水时是否有漏气现象, 否则应重新连接至不漏气为止。在正式运转抽水之前必须进行试抽, 在水泵进水管上安装一个真空表, 在水泵的出水管上安装一个压力表。在基坑中心设置一个观测井点, 以便于通过观测井点测量水位, 并描绘出降水曲线。试抽合格方可正式投入抽水。

(三) 抽水

当抽水设备运转一切正常后, 整个抽水管路无漏气现象, 可以投入正常抽水作业。开机5~7d后将形成地下降水漏斗, 井趋向稳定, 土方工程可在降水10d后开挖。

四、控制要点

(一) 施工期间必须确保双电源, 以便连续不断抽水, 严禁时断时续抽水, 防止淤塞滤管、基槽倒塌。

(二) 冲孔过程中, 孔洞必须保持垂直, 井点成孔后, 应立即下井点管并填入豆石和粗砂滤料, 否则孔口应盖盖板;井点管应确保垂直并位于孔中央, 使周围有一定厚度的砂滤层。

(三) 井点管埋设后, 管口要用木塞堵住, 以防异物掉入管内堵塞。

(四) 轻型井点降水时应经常进行检查, 其出水规律“先大后小, 先浑后清”。若出现异常情况, 应及时进行检查。

(五) 在抽水过程中, 应经常检查和调节离心泵的出水阀门以控制流水量, 当地下水位降到所要求的水位后, 要减少出水阀门的出水量, 尽量使抽吸与排水保持均匀, 达到细水长流。

(六) 真空度是轻型井点降水能否顺利进行降水的主要技术指数, 现场设专人经常观测, 若抽水过程中发现真空度不足, 应立即检查整个抽水系统有无漏气环节, 并应及时排除。

(七) 在抽水过程中, 特别是开始抽水时, 应检查有无井点管淤塞的死井, 如“死井”数量超过10%, 将严重影响降水效果, 应及时采取措施, 采用高压水反复冲洗处理。

(八) 滤管必须置于含水层内, 否则达不到降水效果;总管流水坡度须沿抽水水流方向有一定的上扬坡度, 不能相反。

(九) 基坑周围上部应挖好水沟, 防止雨水流入基坑。