有效降水

2024-08-14

有效降水（精选九篇）

有效降水篇1

干旱是全球普遍发生的自然灾害, 是影响最为严重、受灾面积和影响范围最为广泛的自然灾害之一。我国地域广博, 地形复杂, 一直以来都是受气象灾害最严重的国家之一, 干旱灾害的发生对国家经济的发展和人民生活水平的提高产生了严重的影响。重大干旱灾害所引起的水资源匮乏、粮食危机、生态恶化 (如荒漠化等) , 直接威胁到国家的长期粮食安全和社会稳定[1]。

2 WAP的提出、应用及改进

2.1 WAP的提出

2009年Lu[2]提出了加权平均降水量 (WAP) 的概念, 它只基于降水量这一单一要素, 同时考虑前期降水量、蒸散量、土壤水分供给、径流和表层水分损失的过程。能表征其过程的简单物理模型可表达为式子:

其中, t为0时表示现在的时间状态, f (t) 表示当前的旱涝强度, P (t) 表示降水量, -bf (t) 表示由于前期土壤蒸散、径流、下渗等过程对旱涝强度的影响。

由 (1) 积分后化简, 运用加权平均的思想, 得到WAP指数可化为:

N表示前期降水的时效。由 (2) 式可以看出, SPI和当前降水量P0可以看成是参数取两个极端值的WAP指数, 即:当趋于0时, 当前的旱涝强度WAP值就变成当前的降水量P0;当趋向于1时, WAP值就相当于当前降水和前期降水进行简单平均的SPI值, 不同长度的前期降水时效天数N就对应于不同的SPI时间尺度。

(3) 式中WAP的表达可进一步化为:

其中, 权重系数由于, 能被简单表示成:

WAP指数是用来监测某个地区的相对旱涝程度, 研究其旱涝程度的时间变化。对于某个地区的旱涝季节性变化, 它的旱涝开始、持续和结束时间都能被观测出来。

最后, 在计算WAP时, Lu建议取a=0.9, N=44, 此时截断误差为0.01。最终 (4) 式可确定为:

该计算公式累加了前期44d的降水量情况对于当天WAP值得贡献, 可以很好地表征某段时期内累计降水量甚至土壤含水量的情况。

2.2 WAP的应用

2.2.1利用WAP指数对长江流域及其以南地区的干旱研究

2010年梁成、申双和, 根据长江流域及其以南地区194站的1958-2007年共50a的逐日降水资料, 利用WAP指数对该区域干旱的主要特征进行综合分析。对个季节WAP指数的多年平均分布特征、WAP指数的长期变化趋势、区域平均的WAP指数变化特征等空间分布特征进行分析, 并对基于WAP指数的干旱时间变化特征进行分析。

2.2.2 将WAP非等权重思想应用到综合干旱指数Ic中并对其进行修正

2011年赵海燕, 高歌等在加权平均降水量WAP改进标准化降水指数的基础上, 对综合气象干旱指数Ic进行了修正, 定义为ICW, 并运用于西南地区, 分析了修正后的改进效果。

单站逐日滚动干旱监测指标综合气象干旱指数Ic是由近30天标准化降水指数Z30、近30天相对湿润指数M30、近90天标准化降水指数Z90综合而得的, 即:

修正得到的ICW指数则用Z65代替Z30和Z90, 即:

式中, Z65为标准化后的WAP。假设逐日WAP是随机变量, 由于WAP的分布一般不是正态分布, 而是一种偏态分布, 所以标准化后的WAP (Z65) 参考标准化降水指数的做法, 在计算出WAP的Γ分布概率后, 再进行正态标准化处理。所以ICW吸取了Ic和WAP各自的有点。

2.3 WAP的改进

2013年赵一磊, 任福民等基于WAP, 从两个方面对其进行改进:确定WAP指数中的两个参数以及去除区域性和季节性差异, 从而发展了改进的IWAP。相比于多因素气象干旱指数Ci和单因素气象干旱指数Pa, 新发展IWAP指数总体上表现出良好的特性:IWAP计算方法更简洁, 物理意义更明确。考虑到它基于单一降水因子特性, 使该指数不仅便于业务应用, 而且在研究中特别是在现有气候模式输出要素有限的情况下对干旱的模拟和预估方面有明显的优势。

3 结束语

本文总结了WAP干旱指数从提出至利用该指数研究分析某个特定区域的干旱气候特征。目前, 对于WAP研究的论文较少, 对于WAP指数在未来的研究应用还需不断的发展和改进。

利用WAP指数, 已对长江流域及其以南地区的气候干旱特征进行了分析, 初步揭示了该区域50年来的降水特征及干旱发生的规律。但是对于华北江淮流域、西北和东北地区的气候干旱特征还未进行研究, 可以作为下一步的研究工作。

摘要：总结了近年来从WAP的提出, 到运用WAP指数具体研究分析长江流域及以南地区的干旱气候特征, 以及将WAP非等权重思想应用到综合气象干旱指数Ic中, 修正Ic得到的改进指数Icw, 和近期发展了改进的WAP指数:IWAP的内容。

关键词：有效降水,干旱指数,WAP,研究综述

参考文献

[1]王劲松, 郭江勇, 周跃武, 等.干旱指标研究的进展与展望[J].干旱区地理, 2007, 30 (1) :60-65.

降水和降水的分布篇2

通过学习使学生了解降水的观测方法和降水形成的过程。

掌握世界年降水量的分布规律。

认识降水的季节变化类型。

初步学会阅读世界年平均降水量的分布图，说出世界降水量分布的差异。

使用降水柱状图，说明降水季节变化的特点。

训练学生的推理能力和思维能力。

培养学生观察能力、勤于思考的品质。

教学建议

关于的总体教材分析

本节教材内容的安排与前一节的气温分布有类似的地方，可以利用前一节的分析方法，引导学生从降水的来源→降水量的测定→降水的时间和空间分布→分析成因，这样安排符合学生的思路，能够调动学生学习兴趣，使其积极主动参与学习过程。

大气降水是从空中降落下来的雨、雪、雹等总称。教材通过一段文字讲述了降水的来源到降落到地表的动态过程，水汽从这里可以使学生充分认识到：物质是在一刻不停运动着的，而运动是由一定规律可循的。

降水量的测定首先是学生形成年降水量的准确概念，其次在降水量的测定过程中培养学生的实际操作能力。

世界降水的分布和降水的季节变化，教材体现了降水的时间概念、空间概念、数量概念的结合。在降水的空间分布中，教材通过提问对各地降水量的多少作了定性的叙述，而在降水的季节变化中，偏重定量的说明。在此基础上，归纳出降水的时空分布规律。另外，教材用提问、图像、小结的形式，反复说明一个问题，但侧重点有所不同：图像能够较直观地反映降水的时空分布和变化情况，培养学生的观察力;课本提供的读图问答，引导学生读图思路，降低难度和训练思维;课文中对规律的总结归纳，可以使学生由感性认识上升到理性认识。

关于“降水的分布”和“降水的季节变化”的教法建议

对于降水的分布，同样也分为时间(季节)和空间(世界)的变化。某地降水的时间变化用降水柱状图，降水的空间分布用世界年降水量分布图。教学中可以采取以下办法：

1、引导学生明确年降水量世界分布中“等降水量线”的含义，可以与等高线、等温线对比，知识迁移。

2、读世界年降水量分布图，按照提出问题→读图分析 → 总结规律→分析成因的步骤进行。提出问题可以参照课本商有关内容。最后总结归纳，用表格的形式展示，表格的“列”的排列是从低纬到高纬，如果画成半球图展示，更直观，效果可能更好。总之，是知识系统、条理清楚，便于学生理解。中纬地区东西两岸先不填写内容。

降水分布	赤道附近	南北回归线附近		中纬地区			两极附近
	常年多雨	大陆西岸	大陆东岸	大陆西岸	内陆	大陆东岸	降水少
	常年多雨	常年少雨	夏季多雨	冬季多雨夏季干燥	降水少	夏季多雨	降水少
原因分析	气温高，空气上升降温，易成云致雨	副高控制时气流下沉；信风控制时，风从陆吹向海洋	夏季风从东部海洋吹向陆地	受西风影响多雨，受副高控制少雨	距海远，水汽难以到达	夏季风从东部海洋吹向陆地	温度低，冷空气下沉，不易降雨

3、对于降水柱状图，首先要识图，了解绘图方法，找到它与气温曲线图的不同之处。其次要读图：各月降水量的约数，什么季节多雨?什么季节少雨等，充分利用课本中提出的问题。最后归纳出世界降水季节分布五种类型。

4、将降水柱状图中涉及的几个城市，依照2表格中归纳的降水空间图中找到它们的大体位置。如新加坡在赤道附近，所以为全年多雨型。完成表格中中纬东西岸的内容。对降水时空分布形成的原因，本节教材涉及的不多，都放在影响气候的因素中一起讲解了，教师提前在这里引导学生简单的分析、讲解，可以起到及时了解原因、分散难点的作用。

这节内容不太难，应充分利用课本插图及课文中涉及的问题，通过学生的认真观察、讨论，找出降水时空分布的规律。使学生在读图、析图、归纳上有所提高。

关于“降水和降水量的测定”的教法建议

对于本节课，首先应使学生明确降“水”的来源，可以用举例、动画、朗读等方法，从感性入手认识到水汽的来源是海陆水体蒸发及植物的蒸腾。通过动画使学生认识到降水形成的过程。注意提醒学生降水与降雨的不同之处。

对于“降水量的测定”，学生看课本雨量器示意图，引导学生想象、自己设计简易的雨量器，有条件的学校可以组织观测。测定降水量时应每天定时观测(每天8时、20时)，不是等降水后才测;降水量的单位是毫米(mm);降水量是指某个时段(日、月、年)降水的总和(以便与气温区别)，通常所说的某地年降水量是指该地的多年平均降水量，可引导学生计算多年平均降水量;教师可以选择补充降水等级的划分，使学生对日常的降水量预报有较为清晰地认识。

有效降水篇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.

降水和降水的分布教案篇4

知识目标

1、知道降水及降水量的测定。

2、能举例说出降水与人类生产和生活的关系。

3、能用降水量柱状图，说明降水的变化规律。

4、能用世界年平均降水量图，说明世界降水分布的差异。

能力目标

1、初步学会阅读、绘制降水柱状图。

2、初步学会阅读世界年平均降水量分布图。

3、培养学生读图分析解疑能力和思维能力。

德育目标

通过对降水的学习，对学生进行辩证唯物主义教育。

教学重点

降水的分布

教学难点

1、降水和降雨。

2、降水的季节变化。

教学方法

启发式谈话、图像分析为主的教学方法。

课时安排

一课时

教具准备

1、降雨、降雪等景观图片。

2、制作多媒体课件。

教学过程

[导入新课]

创设环境，引导学生自觉地、积极地投入到本节课的学习之中。用一段视频材料“降雨、降雪、降冰雹”，依次展示三种天气现象，最后画面定格为正在降落中的雨、雪、雹三种降水的形式，使学生观察得出降水的概念。推出课题：降水和降水的分布。

[讲授新课]

一、降水与生活

1、教师提出：“降水就是降雨”的说法，把学生一分为二，争辩这个说法是否正确?为什么?让学生在争辩中知道：降雨只是降水中的一种主要形式，降水还包括雪、雹等其他形式。因此，从大气中降落到地面的雨、雪、雹等，统称为降水。

板书1、降水及其主要形式

2、让学生根据自己的观察和体验来描述下小雨、中雨、大雨、暴雨时，所看到的、听到的情景和感受。然后教师进行描述，让学生判断。

雨滴下落时清晰可辨，地面全湿，但无积水或积水很少。(小雨)

雨滴下落时连续成线，落到地面四处飞溅，能听到雨声，地面积水较多。(中雨)

雨滴下落时模糊成片，落到地面溅的很高，雨声激烈，地面积水很多。(大雨)

雨如倾盆，雨声猛烈，地面积水特别快，下水道往往来不及排泄，常有外溢现象。(暴雨)

3、让学生阅读课本p54活动1，以第一项给出的影响案例做参照，讨论降水从哪些方面影响人类的生产和生活。教师把学生分成3组，每组讨论剩余三项中的一项。在各组讨论形成共同意见后，选出一名代表在全班发言交流。通过此项活动，使学生加深认识降水对人类活动的影响。

4、教师对学生的交流情况评价点拨后承转：无论是人类的生产还是生活活动，都受降水的影响。那么，降水落到地面，我们如何知道降水量的多少呢?

板书2、降水量的测量

5、多媒体课件演示降水量的测定

雨量器画面1依次展示储水筒、储水瓶、漏斗、盛水器，并组装成降水量测定的工具――雨量器及量杯，说明雨量器的构成和测量单位(毫米)。

画面2用降水动画，并配以降水声，雨水通过漏斗进入储水瓶，再倒入雨量杯，从而测出降水量。并依次显示某天上午8时的降水量知晚上20时的降水量，指导学生会测、会记录、会计算日降水量。继而引导学生思考月降水量、年降水量。

6、在学生观察了解的基础上，教师进一步说明：一般每天(不管是否降水)8时、20时各观测一次，并把两次观测到的降水量相加，得到的是该地的日降水量;把某月每天观测到的降水量相加，得到的是该地的月降水量;把某年每月观测到的降水量相加，得到的是该地的年降水量。教师要特别强调：通常所说的年降水量，是指多年平均降水量。

7、让学生根据自己的体验，说说当地一年内各季的降水是否均匀;哪个季节多?哪个季节少?转入降水的季节变化。

板书二、降水的季节变化

1、教师说明一个地方一年内降水的季节变化，通常用各月降水量柱状图来表示。

2、多媒体课件展示降水量柱状图的绘制，教师边鼠标点击，边说明。引导学生了解降水柱状图的组成以及绘制的方法和步骤，并让学生准备好画图工具跟着绘制。

(1)显示某地多年月平均降水量资料

月份123456789101112

降水量/毫米10522477181135169112572412

(2)画面显示一个长方形图(指导学生要把握图幅的大小，不要过小或过大)。

(3)画面显示横坐标，依次标注12个月份。(指导学生把横坐标12等份，在每等份的中央标注月份)

(4)画面显示纵坐标，依次标注降水量刻度，单位是毫米(指导学生降水量的刻度，要根据资料中月平均降水量的最高值和最低值来确定。如本资料中，最高值169毫米，最低值5毫米，因而每个刻度就应确定为30毫米或50毫米，总刻度从0至200毫米就行了)。

(5)画面逐月显示12根柱形，说明12根柱形表示12个月的降水量，每根柱形的高低表示各月降水量的多少，12根柱形的降水量之和，表示年降水量(指导学生根据资料中各月降水量的多少，依次画出12根柱形，注意提示学生每根柱要画在横坐标每等份的中央，即12根柱形之间的距离要相等，不要太粗或太细)。

3、学生画好图后，鼠标点击读图要求，引导学生分析该地降水在一年的季节变化情况。

(1)该地哪几个月份降水较多?(7、8、9月份)

(2)该地哪几个月份降水较少?(1、2、3、4、11、12月份)

(3)该地的年降水量是多少?(约749毫米)

(4)说明该地降水的季节变化。(该地全年降水较多，且不均匀，夏秋降水较多，冬春降水较少)

4、根据以上分析，总结降水柱状图的阅读方法。先让1~2名学生谈谈，大家补充，最后归纳：首先看柱状高低，对照降水量刻度，读出各月降水量的约数，以及计算全年的降水量。其次分析降水在一年内的季节变化情况，包括该地降水全年多或少，各季降水分配是否均匀，什么季节多雨，多到什么程度，什么季节少雨，少到什么程度等。

5、多媒体展示反馈练习。把学生分成5个小组，某地各月雨量的分布

先给每个小组分配一个问题(或让各小组自选、抽题都可以)，然后各小组根据问题找出相应的图组织讨论(如第1小组②题→e图→讨论)

根据a~e几个地方的全年各月降水量分布图，回答下列问题。

世界各地各月雨量的分布：

(1)哪个地方的降水量夏季多，冬季少?最多月与最少月相差多少毫米?(b图所在的地方夏季多雨，冬季少雨。最多月与最少月相差约200毫米)。

(2)哪个地方各月降水量都很少?少到什么程度?(e图所在的地方全年少雨，少到连续几个月不降一滴水)

(3)哪个地方的降水量冬季多，夏季少?年降水量约多少毫米?(d图所在的地方冬季多雨，夏季少雨，年降水量约850毫米)共4页，当前第2页1234

(4)哪个地方各月降水量适中，分布比较均匀?各月降水量大致在多少毫米左右?(c图所在的地方雨量适中，各月降水量分配比较均匀，而且大致都在50毫米左右)

(5)哪个地方各月的降水量都很多，最多的月份在多少毫米以上?(a图所在的地方各月降水都很多，最多的10月份降水量达到400毫米以上)

6。各小组代表发言交流，教师评价点拨后承转：世界各地的降水不只是季节上有变化，就不同地方来说，降水也不一样，有的地方多，如a地，(指图)有的地方少，如e地，(指图)那么，世界降水分布有没有规律可循呢?

板书三、降水的分布

1、教师指出世界降水的空间分布，通常用等降水量线图来表示。等降水量线与前面学习过的等高线、等温线一样，都属于等值线。也就是说，在同一条等降水量线上，各点的降水量相等，等降水量线图的阅读要领与等高线图、等温线图的阅读要领基本相同。

2、多媒体展示课本p56图3.21“世界年降水量的分布”读图分析下列问题。

(1)赤道附近各地的年降水量，大多在多少毫米以上?

(2)由赤道向两极，年降水量是怎样变化的?

(3)在南、北回归线附近，大陆东岸与大陆西岸的年降水量有什么差别?

(4)在中纬度地区，大陆内部与沿海地区的年降水量有什么差别?

(5)世界降水量最丰富的地区和最贫乏的地区各分布在哪里?

3、以“世界年降水量的分布”为底图，教师边鼠标点击，边引导学生观察、分析读图要求，边得出结论。

(1)画面显示用红色勾勒出赤道，并闪烁。对赤道附近降水量在毫米以上的地区用黑色闪烁，让学生读出降水量，归纳出第一问的结论：赤道附近地区降水多，年降水量在毫米以上。

(2)画面显示用蓝色虚线勾勒出南、北极圈，并闪烁。对两极地区降水量在200毫米以下地区用黑色闪烁，让学生读出降水量，归纳出第二问的结论：两极地区降水少，年降水量多在200毫米以下。

(3)画面显示用绿色虚线勾勒出南、北回归线，并闪烁。然后用黑色块分别闪烁回归线东西两侧的降水量，让学生观察、比较;得出第三问的结论：南、北回归线附近，大陆东岸降水较多，西岸降水较少。

(4)画面分别显示北回归线和北极圈、南回归线和南极圈，让学生指出是哪两带?(北温带和南温带)然后对温带地区内陆和沿海地区降水量分别闪烁，让学生观察、比较，得出第四问的结论：在温带地区，大陆内部降水较少，沿海地区降水较多。

(5)画面分别显示乞拉朋齐和阿塔卡马沙漠所在地方及降水量，并闪烁。让学生从两地所在的降水量的多少，得出第五问的结论：世界降水量最丰富的地区是乞拉朋齐，最贫乏的地区是阿塔卡马沙漠。

4、通过以上读图分析，教师进一步引导学生共同归纳出世界降水的分布规律。

板书1、赤道附近地带降水多;两极地区降水少。

2、南、北回归线两侧，大陆东岸降水多，大陆西岸降水少。

3、在温带，沿海地区降水多，内陆地区降水少。

5、让学生回忆影响世界各地气温的分布，有很大差别的因素有哪些?(纬度、海陆、地形)同样，使世界各地，有的地方降水多，有的地方降水少，也是受纬度位置和海陆位置因素影响的结果，除此之外，还受地形的影响。

6、多媒体演示地形对降水的影响。

(1)画面显示山体。

(2)画面显示暖湿气流，并沿坡爬升，闪现云层、降雨。

(3)让1名学生上讲台指图说明：哪是迎风坡?降水多还是少?(多)哪是背风坡?降水多还是少?(少)大家评判补充，使学生认识迎风坡和背风坡及其与降水多少的关系。教师并给学生说明乞拉朋齐在喜马拉雅山的南坡(印度境内)，位于迎风坡，因而降水很多，被称为世界“雨极”。

板书4、迎风坡降水多，背风坡降水少

[课堂小结]

多媒体展示本节知识要点与检测。边检测，边质疑，边归纳知识要点。

板书设计第三节降水和降水的分布

活动与探究

1、根据你的生活体验，结合本节所学的知识，思考学校所在地的一年之中，哪个季节降水多?哪个季节降水少?为什么?

2、阅读课本p56图3.21“世界年降水量的分布”，思考下列问题。

(1)年降水量在1000毫米以上的地区主要在哪些大洲的什么位置?(非洲的中部、亚洲的东部和东南部、南美洲的北部和中部)

(2)年降水量在200毫米以下的地区主要在哪些大洲的什么位置?(非洲的北部、亚洲的西部和中部、大洋洲的澳大利亚中部)

有效降水篇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].

有效降水篇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

有效降水篇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。

有效降水篇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.

轻型井点降水工程实践篇9

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。