導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇人工降雨的特征，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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效果。

關(guān)鍵詞 人工液態(tài)水含量；人工影響天氣；應(yīng)用

中圖分類號(hào)P4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2015）145-0057-01

人工降水是一項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，它主要是對(duì)需要進(jìn)行降水地區(qū)的云層實(shí)施降水技術(shù)。在人工影響天氣作業(yè)中，云中液態(tài)水含量的相關(guān)數(shù)值很重要，它是決定是否能夠進(jìn)行人工降雨的重要因素。近幾年，云中液態(tài)水含量在人工影響天氣中的應(yīng)用是氣象研究者的研究熱點(diǎn)，在研究過(guò)程中，運(yùn)用有效的探測(cè)方法來(lái)研究云中液態(tài)水含量，并對(duì)該技術(shù)在人工降雨中的推廣做出前景展望。下面我們就來(lái)具體分析一下。

1 云中液態(tài)水在人工影響天氣中的意義

云中液態(tài)水可以保持大氣中的水分收支平衡，它的分布特征與演變規(guī)律是氣象研究者的研究重點(diǎn)。云中液態(tài)水的意義很深遠(yuǎn)，它并不是獨(dú)立的個(gè)體，與其他水分子之間是相互作用的，并對(duì)全球氣候的變化產(chǎn)生有重要的影響。在氣象學(xué)與物理學(xué)研究過(guò)程中，云中液態(tài)水含量是比較重要的云物理參數(shù)，它是氣象研究者研究云物理過(guò)程的主要參考，也是氣象局進(jìn)行人工降雨作業(yè)的重要指標(biāo)。另外，云中液態(tài)水含量的高低可以直接影響人工降雨的效果，可見云中液態(tài)水在人工影響天氣中的重要作用。

人工影響天氣作業(yè)過(guò)程中，云中液態(tài)水含量包含過(guò)冷水含量，實(shí)際上過(guò)冷水含量在人工降雨過(guò)程中是很重要的參照指標(biāo)，以我國(guó)北方進(jìn)行人工降雨目標(biāo)云系來(lái)說(shuō)，主要將該云系分為三個(gè)層次，并且需要從上到下進(jìn)行分層，主要有冰晶層、冰晶與冷水滴共存層、水滴層。其中，冰晶層主要在-25℃到-30℃之間的區(qū)域。另外，冰晶的濃度相對(duì)較高，經(jīng)過(guò)凝華后增長(zhǎng)到最高點(diǎn)會(huì)自由下落，自由下落的過(guò)程中會(huì)播種目標(biāo)云系中間層的冰晶，從而形成冰晶與冷水滴共存層，這一層次的溫度一般在零攝氏度以下，它是根據(jù)冰水的轉(zhuǎn)化進(jìn)而形成的，也可以說(shuō)它有“飼養(yǎng)”冰晶的作用。在目標(biāo)云系的最底層，由于過(guò)冷水滴比較繁多，相對(duì)成熟的冰晶通過(guò)對(duì)過(guò)冷水滴的獲取逐漸開始變大，從而形成了雪花。目標(biāo)云系中的水滴層，溫度一般在零攝氏度以上，中間層的冰晶落入水滴層后由于溫度的升高會(huì)融化成雨滴，雨滴在掉落過(guò)程中就會(huì)因相互摩擦而逐漸增大。通過(guò)以上的分析我們可以了解到，在目標(biāo)云系中的中間層與最下層中，過(guò)冷水滴與云中液態(tài)水含量都與降水有著很密切的聯(lián)系。

2 云中液態(tài)水的探測(cè)方法

為了更好的觀測(cè)氣候變化與災(zāi)害天氣的發(fā)生，氣象部門要有計(jì)劃地測(cè)量云中液態(tài)水，這對(duì)更好的掌握人工降雨的指標(biāo)也具有重要意義。云和雨在氣象部門研究中變化指數(shù)都很大，并且具有一定的復(fù)雜性和多變性。所以，科研人員在進(jìn)行云中液態(tài)水含量的探測(cè)過(guò)程中，難度也比較大。目前，我國(guó)氣象部門的探究重點(diǎn)就是要及時(shí)、準(zhǔn)確的探測(cè)出云中液態(tài)水含量，這將是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。對(duì)于云中液態(tài)水含量的探測(cè)方法有很多種，運(yùn)用比較多的探測(cè)方法為微波輻射計(jì)探測(cè)、衛(wèi)星遙感探測(cè)、飛機(jī)探測(cè)與雷達(dá)探測(cè)。這四種探測(cè)方法各有利弊，在探測(cè)過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際狀況選擇合適的探測(cè)方法才能夠取得理想效果。

近幾年，微波輻射計(jì)探測(cè)技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，相對(duì)其他探測(cè)技術(shù)也比較成熟，在云中液態(tài)水含量的探測(cè)過(guò)程中，由于所需的探測(cè)時(shí)間比較長(zhǎng)，所以需要探測(cè)技術(shù)具有很好的連續(xù)性。但是微波輻射計(jì)探測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)是獲取的信息具有局限性，并不能全面、系統(tǒng)的探測(cè)出想要得到的相關(guān)數(shù)據(jù)。如果運(yùn)用微型遙感探測(cè)技術(shù)來(lái)探測(cè)云中液態(tài)水含量，可以獲取比較廣泛的探測(cè)信息，而它的缺點(diǎn)則是會(huì)因?yàn)闀r(shí)間與空間影響分辨率，人工發(fā)出的作業(yè)要求不能及時(shí)回應(yīng)，從而會(huì)延誤工作進(jìn)度。目前，只有飛機(jī)探測(cè)才可以直接探測(cè)到云中液態(tài)水含量，由于條件有限，我國(guó)的增雨飛機(jī)只有增雨一個(gè)用途，并不能做云中飛行探測(cè)工作。同時(shí)，在降雨過(guò)程中飛機(jī)并不能探測(cè)到整個(gè)降雨過(guò)程，針對(duì)云中水含量中的數(shù)據(jù)也無(wú)法進(jìn)行探測(cè)，因此，如果氣象局在人工降雨中有實(shí)時(shí)探測(cè)的需求，飛機(jī)探測(cè)是做不到的。

在對(duì)云中液態(tài)水含量進(jìn)行探測(cè)過(guò)程中，只有雷達(dá)最能滿足探測(cè)的需求，它不僅可以保證空間探測(cè)的連續(xù)性，還可以在所有空間范圍內(nèi)進(jìn)行探測(cè)，在人工影響天氣作業(yè)中雷達(dá)探測(cè)技術(shù)可以發(fā)揮出它的全部?jī)?yōu)勢(shì)。近幾年，雷達(dá)產(chǎn)品與探測(cè)技術(shù)相繼被提出，在人工影響天氣中被廣泛應(yīng)用，它可以準(zhǔn)確的獲取云中液態(tài)水含量，還可以實(shí)時(shí)的了解水含量在云中的分布狀況，對(duì)人工降雨來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。根據(jù)研究表明，雷達(dá)技術(shù)可以從不同高度、不同角度探測(cè)出云中液態(tài)水含量，可以給人工降雨的區(qū)域?qū)崟r(shí)的提供有效的數(shù)據(jù)，從而推動(dòng)我國(guó)人工影響天氣技術(shù)的不斷發(fā)展。

1998年，我國(guó)新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)出現(xiàn)，它對(duì)于人工影響天氣的作業(yè)有至關(guān)重要的作用。在垂直積分液態(tài)水含量被提出后，它可以直接的反映空中水資源的分布狀態(tài)，因此為人工降雨工作帶來(lái)重要的參考數(shù)據(jù)，從而也在人工影響天氣作業(yè)中被廣泛應(yīng)用。經(jīng)過(guò)反復(fù)的研究試驗(yàn)，可以了解到，雖然垂直積分液態(tài)水含量在目前被廣泛的運(yùn)用，但是它也有不足之處，它不能準(zhǔn)確的分辨清楚云中降水粒子的性質(zhì)，在整個(gè)云層中，垂直積分液態(tài)水含量主要是根據(jù)不同雨滴建立的雷法反射率因子和液態(tài)水含量獲得的，根據(jù)云層的變化和降水粒子的不同，雷達(dá)所反射出來(lái)的因子和云中液態(tài)水含量中有不一樣的關(guān)系，因此，垂直積分液態(tài)水含量在計(jì)算過(guò)程中就會(huì)存在一定誤差。

3 云中液態(tài)水含量探測(cè)技術(shù)在人工影響天氣中的應(yīng)用前景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的水平也在不斷進(jìn)步，在氣象研究中，雷達(dá)技術(shù)以及其他探測(cè)氣象技術(shù)設(shè)備在不斷的更新與完善，此后將利用高新技術(shù)精準(zhǔn)的探測(cè)云中液態(tài)水含量。隨著探測(cè)技術(shù)的不斷完善，探測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確度與連續(xù)性也相繼提高，給人工影響天氣的作業(yè)帶來(lái)一定的參考價(jià)值。在目前來(lái)看，云中液態(tài)水含量的探測(cè)技術(shù)還存在許多問(wèn)題，需要將不同的探測(cè)設(shè)備相互結(jié)合，彌補(bǔ)技術(shù)中的不足，這個(gè)問(wèn)題也是未來(lái)氣象研究員需要研究的重點(diǎn)。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)云中水含量在人工影響天氣中應(yīng)用的分析可以了解到，氣象部門要想更好的掌握人工影響天氣的重要指標(biāo)，就必須準(zhǔn)確的探測(cè)出云中液態(tài)的水含量。除此之外，氣象研究人員還需要利用相應(yīng)的云中液態(tài)水探測(cè)技術(shù)，來(lái)準(zhǔn)確的獲取云中液態(tài)水含量。云中液態(tài)水含量的數(shù)據(jù)在人工影響天氣作業(yè)中及其重要，因此要具有準(zhǔn)確性。在未來(lái)的人工影響天氣工作中，氣象研究員要完善并運(yùn)用云中探測(cè)高新技術(shù)，精確的探測(cè)出云中液態(tài)水含量，從而會(huì)在一定程度上提升氣象部門人工降雨的效果，也可以大大滿足人們對(duì)降雨的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]袁健，趙姝，張維全，等.云中液態(tài)水含量在人工影響天氣中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（1）：508.

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關(guān)鍵詞：斜拉橋；拉索；風(fēng)雨激振

Abstract: from the field observation, wind tunnel test, the theoretical analysis and the CFD simulation four aspects to cable-stayed Bridges of vibration problems and the present study status of generalization and summarized, analyzed the existing research results, the research direction in the future was prospected for relevant researchers reference.

Keywords: cable-stayed bridge; The lasso; Rain excitation

中圖分類號(hào)：U448.27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1.引言

斜拉橋是一種由三種基本承載構(gòu)件，即梁（橋面）、塔和兩端分別錨固在塔和梁上的拉索共同承載的結(jié)構(gòu)體系，以其結(jié)構(gòu)受力性能好、跨越能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)造型多姿多彩、抗震能力強(qiáng)及施工方法成熟等特點(diǎn)，而成為現(xiàn)代橋梁工程中發(fā)展最快、最具有競(jìng)爭(zhēng)力的橋型之一，在橋梁工程中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。進(jìn)入二十世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)性能的提高、正交異性橋面板制造工藝的成熟以及施工技術(shù)的進(jìn)步，斜拉橋在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，其跨徑已經(jīng)進(jìn)入以前懸索橋適用的特大跨徑范圍。目前，世界約建成300多座斜拉橋，作為斜拉橋建設(shè)史上里程碑的日本的多多羅大橋（主跨890米）和法國(guó)的諾曼底大橋（主跨856米）首次使斜拉橋進(jìn)入特大跨度橋梁領(lǐng)域。我國(guó)斜拉橋建設(shè)起步較晚，但發(fā)展迅速，自1977年建成重慶云陽(yáng)橋（主跨76米）以來(lái)，目前已建成各類斜拉橋200余座，包括上海楊浦大橋（主跨602米）、南京長(zhǎng)江二橋（主跨628米）、南京長(zhǎng)江三橋（主跨648米）、香港昂船洲大橋（主跨1018米）等一批大跨度橋梁；2008年6月30日，蘇通長(zhǎng)江大橋（主跨1088米）正式通車，成為當(dāng)今世界跨徑最大斜拉橋，使斜拉橋跨度突破千米大關(guān)。

由于斜拉索質(zhì)量、剛度和阻尼都很小，隨著斜拉橋跨度的增大，拉索振動(dòng)問(wèn)題的影響日益顯著。在各種振動(dòng)情況中，風(fēng)雨激振是拉索風(fēng)致振動(dòng)中最強(qiáng)烈的一種，且風(fēng)雨激振的起振條件容易滿足，振幅極大，對(duì)橋梁的危害最為嚴(yán)重，因而關(guān)于斜拉橋拉索風(fēng)雨激振的研究得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。

風(fēng)雨激振是指干燥氣候下氣動(dòng)穩(wěn)定的圓形截面的拉索，在風(fēng)雨共同作用下，由于水線的出現(xiàn)，改變了拉索的截面形狀，使其在氣流中失去穩(wěn)定性，由此發(fā)生的一種大幅振動(dòng)。1984年日本學(xué)者Hikami和Shiraishi首次在Meikonishi橋上詳細(xì)觀察到了拉索的風(fēng)雨激振現(xiàn)象，直徑140mm的斜拉索在14m/s風(fēng)速下振幅值達(dá)到275mm。1995年，美國(guó)的Fred Hartman橋由于斜拉索的風(fēng)雨振動(dòng)導(dǎo)致斜拉索的根部索套開裂。中國(guó)的楊浦大橋尾索在風(fēng)雨共同作用下曾發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)其最大振幅超過(guò)1米，在1994年和1995年曾三次因拉索的振動(dòng)而導(dǎo)致減振器脫落。洞庭湖大橋在2000年建成以來(lái)，發(fā)生多次較強(qiáng)烈的風(fēng)雨激振現(xiàn)象。斜拉索發(fā)生大幅振動(dòng)的危害是顯而易見的，會(huì)引起拉索的疲勞，在索錨接合處產(chǎn)生疲勞裂紋，破壞索的防腐系統(tǒng)。嚴(yán)重的甚至?xí)鹄鞯氖В魏我桓饕坏﹩适С休d能力，都會(huì)引起斜拉橋整體內(nèi)力的重新分布，導(dǎo)致斜拉橋的整體失穩(wěn)和破壞，造成嚴(yán)重的安全事故和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.研究現(xiàn)狀

2.1.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)是最早用于研究風(fēng)雨激振的手段。它可以獲得拉索風(fēng)雨激振最準(zhǔn)確的特征，為驗(yàn)證風(fēng)洞試驗(yàn)和理論分析研究結(jié)果的真實(shí)性、可靠性提供寶貴的資料。

日本學(xué)者Hikami等對(duì)日本名港西(MeikoNishi)大橋的實(shí)測(cè)。20世紀(jì)80年代，在日本建造名港西大橋的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了比較嚴(yán)重的風(fēng)雨激振現(xiàn)象，Hikami等選取了其中24根索進(jìn)行實(shí)測(cè)，對(duì)該橋進(jìn)行了為期5個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，并總結(jié)出了拉索風(fēng)雨激振的如下特征：拉索僅在下雨情況下才出現(xiàn)大的振幅；只有傾斜方向與風(fēng)向同向的拉索才會(huì)發(fā)生風(fēng)雨激振；拉索風(fēng)雨激振發(fā)生在一定風(fēng)速范圍內(nèi)；拉索風(fēng)雨激振的振動(dòng)頻率遠(yuǎn)小于渦激振動(dòng)頻率，而振幅則遠(yuǎn)大于拉索渦振的振幅；隨著拉索長(zhǎng)度的增加，發(fā)生風(fēng)雨激振的拉索振型從低階到高階變化。風(fēng)雨激振發(fā)生時(shí)拉索振型一般為1-4階；拉索表面會(huì)形成水線，水線會(huì)隨著拉索的振動(dòng)而振蕩。

Main和Jone對(duì)美國(guó)Fred Hartman橋的斜拉索風(fēng)雨激振情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：大部分情況是處于無(wú)降雨?duì)顟B(tài)，斜拉索振動(dòng)幅值較??；少部分是在中等降雨情況下，斜拉索可能發(fā)生風(fēng)雨激振，風(fēng)速范圍在4-14.5m/s之間；同時(shí)也得出一些與其他學(xué)者不一樣的特征，在大雨情況下，極少數(shù)風(fēng)速樣本點(diǎn)（小于5m/s）伴隨較大的加速度響應(yīng)，不僅風(fēng)向與中等降雨情況發(fā)生很大改變，而且其風(fēng)向離散性非常大，最大差異將近180°。

Zuo等進(jìn)一步對(duì)Fred Hartman橋的其中一根斜拉索的風(fēng)雨激振進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。這根拉索直徑0.194m，長(zhǎng)度197.9m，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)得到斜拉索在2-6階模態(tài)都發(fā)生了風(fēng)雨激振，其中2-4階模態(tài)的振動(dòng)幅值最大，發(fā)生風(fēng)雨激振的風(fēng)速段主要集中在5-10m/s，同時(shí)也觀測(cè)到少量10-15m/s發(fā)生風(fēng)雨激振的情況。將風(fēng)速換成折算風(fēng)速之后，認(rèn)為風(fēng)雨激振是發(fā)生在高折算風(fēng)速的一種渦激振動(dòng)。

陳政清等于2001年1月至2004年4月對(duì)岳陽(yáng)洞庭湖大橋上進(jìn)行了連續(xù)4年的風(fēng)雨激振觀測(cè)研究。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：拉索進(jìn)入穩(wěn)定的大幅振動(dòng)后，其波形猶如甩鞭狀，可以認(rèn)為至少在拉索中部一個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)每個(gè)拉索截面都有幾乎相等的振幅，拉索的這種振動(dòng)形態(tài)很接近馳振的特征；降雨是拉索發(fā)生大幅風(fēng)雨激振的必要條件，在無(wú)雨的條件下，即使是風(fēng)速達(dá)到20m/s，洞庭湖大橋的拉索也幾乎不發(fā)生振動(dòng)，但是風(fēng)雨激振與降雨強(qiáng)度卻無(wú)明顯的相關(guān)性，當(dāng)降雨幾乎停止時(shí)，由于拉索上源源不斷有雨水流下，拉索仍在大幅振動(dòng)，即只要有上水線存在，風(fēng)雨激振就不會(huì)停止；在有雨條件下，起振風(fēng)速約在6m/s―8m/s之間，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)14m/s時(shí)，就有較強(qiáng)烈的風(fēng)雨激振現(xiàn)象，在14m/s―20m/s范圍內(nèi)，振幅隨風(fēng)速增加而增加；靠近橋塔的4#、5#索，其傾角已達(dá)70度，也會(huì)發(fā)生明顯的風(fēng)雨激振。

通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外專家對(duì)風(fēng)雨激振現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的結(jié)果，得出了一些結(jié)論：(1) 與拉索振動(dòng)形態(tài)的關(guān)系。進(jìn)入穩(wěn)定的大幅振動(dòng)后，其波形猶如甩鞭狀，拉索表面會(huì)形成振蕩的水線，表現(xiàn)為低階振型。(2) 與環(huán)境參數(shù)的關(guān)系。風(fēng)雨激振存在起振振動(dòng)，只在一定風(fēng)速范圍內(nèi)發(fā)生；在無(wú)雨情況下，很少觀測(cè)到風(fēng)雨激振，而且雨量為小到中雨情況觀測(cè)到風(fēng)雨激振次數(shù)最多。(3) 與拉索本身參數(shù)的關(guān)系。風(fēng)雨激振的振幅大小與拉索的表面材料、長(zhǎng)度、風(fēng)偏角和傾斜方向等參數(shù)有關(guān)。

2.2.風(fēng)洞試驗(yàn)

按照水線的模擬方法，研究風(fēng)雨激振的風(fēng)洞試驗(yàn)可分為兩種類型：人工降雨試驗(yàn)和人工水線試驗(yàn)。

1. 人工降雨試驗(yàn)

人工降雨試驗(yàn)是在風(fēng)洞內(nèi)通過(guò)人工模擬降雨，提供與實(shí)際拉索發(fā)生風(fēng)雨激振相類似的風(fēng)雨條件，對(duì)通過(guò)彈簧懸掛在固定支架上的拉索節(jié)段模型進(jìn)行的一種試驗(yàn)形式。

Hikami與Shiraish在日本名港西大橋發(fā)現(xiàn)風(fēng)雨激振現(xiàn)象后，隨即在風(fēng)洞試驗(yàn)中重現(xiàn)了該現(xiàn)象，并在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上初步分析了拉索風(fēng)雨激振的發(fā)生機(jī)理，認(rèn)為拉索風(fēng)雨激振有兩種可能機(jī)理：一種是鄧哈托馳振機(jī)理；另一種是類似裹冰輸電線的彎扭兩自由度馳振機(jī)理。

Matsumoto等也進(jìn)行了一系列的人工降雨試驗(yàn)，研究了具有一定風(fēng)向角和傾角的圓柱體在有雨和無(wú)雨情況下的氣動(dòng)特性，試圖解釋拉索風(fēng)雨激振的機(jī)理。

M.Gu等在同濟(jì)大學(xué)TJ-1風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室成功地重現(xiàn)了拉索的風(fēng)雨激振現(xiàn)象，這在國(guó)內(nèi)尚屬首次。通過(guò)試驗(yàn)研究了來(lái)流風(fēng)速、拉索傾角和風(fēng)向角、拉索振動(dòng)頻率、結(jié)構(gòu)阻尼等對(duì)風(fēng)雨激振的影響及拉索空間姿態(tài)對(duì)上水線位置的影響，測(cè)量了拉索風(fēng)雨激振時(shí)的氣動(dòng)阻尼；另外對(duì)螺旋線控制拉索風(fēng)雨激振的有效性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

2. 人工水線試驗(yàn)

人工水線試驗(yàn)是在風(fēng)洞內(nèi)對(duì)帶有人工水線的拉索節(jié)段模型進(jìn)行的一種試驗(yàn)形式。根據(jù)人工水線與拉索的連接形式和試驗(yàn)的測(cè)量?jī)?nèi)容的不同，人工水線試驗(yàn)可分為：固定人工水線測(cè)振試驗(yàn)、固定人工水線測(cè)力試驗(yàn)、固定人工水線測(cè)壓試驗(yàn)和運(yùn)動(dòng)人工水線測(cè)振試驗(yàn)。

固定人工水線試驗(yàn)可研究水線在拉索表面的位置、水線形狀和水線大小等參數(shù)對(duì)拉索風(fēng)雨激振的影響?？赏ㄟ^(guò)測(cè)力或表面測(cè)壓得到帶人工水線拉索的氣動(dòng)力與水線位置的相互關(guān)系，為進(jìn)一步的理論分析提供試驗(yàn)依據(jù)。運(yùn)動(dòng)人工水線測(cè)振試驗(yàn)可模擬水線在拉索表面的運(yùn)動(dòng)，更真實(shí)地模擬實(shí)際拉索發(fā)生風(fēng)雨激振時(shí)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，用于研究拉索振動(dòng)和水線運(yùn)動(dòng)之間的耦合關(guān)系。

Yamaguchi對(duì)帶有小圓柱體的大八面體柱體節(jié)段進(jìn)行了一系列測(cè)力試驗(yàn)，試驗(yàn)得到了在不同d/D比值(這里d為小圓柱的直徑，D為八面體圓柱體的平均直徑)時(shí)圓柱體的三分力系數(shù)隨風(fēng)的攻角的變化規(guī)律。雖然Yamaguchi的試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c拉索發(fā)生風(fēng)雨激振時(shí)的實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)，但得到的結(jié)果卻使得進(jìn)一步的理論分析成為了可能。

Matsumot對(duì)帶人工上水線的圓柱體進(jìn)行了測(cè)振和測(cè)壓試驗(yàn)。研究了紊流度、上水線位置、風(fēng)速、風(fēng)攻角等參數(shù)對(duì)帶人工上水線圓柱體的氣動(dòng)性能的影響，并測(cè)得了強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)帶人工水線拉索表面的壓力分布。Matsumoto認(rèn)為紊流度的增加可減小發(fā)生拉索風(fēng)雨激振的可能性；人工上水線在某些位置可劇烈地改變拉索的氣動(dòng)性能。

同濟(jì)大學(xué)是國(guó)內(nèi)外較早進(jìn)行拉索人工水線試驗(yàn)研究的科研機(jī)構(gòu)之一。劉慈軍等通過(guò)一系列固定人工水線測(cè)振風(fēng)洞試驗(yàn)，研究了水線在拉索風(fēng)雨激振中的作用，分析了風(fēng)向角、拉索質(zhì)量、拉索振動(dòng)頻率、拉索結(jié)構(gòu)阻尼及St數(shù)等參數(shù)對(duì)拉索風(fēng)雨激振的影響。彭天波在風(fēng)洞中采用測(cè)力天平測(cè)得了帶固定人工水線拉索節(jié)段模型在不同風(fēng)攻角時(shí)的氣動(dòng)力，進(jìn)而得到了模型的升力阻力系數(shù)隨攻角變化的曲線，并對(duì)氣動(dòng)力進(jìn)行了譜分析。呂強(qiáng)設(shè)計(jì)了大小不同的兩種形狀的人工水線，通過(guò)測(cè)力天平得到固定人工水線拉索模型的氣動(dòng)力隨上水線位置的變化曲線。黃麟在固定人工水線試驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)人工水線的試驗(yàn)裝置，研究了水線振動(dòng)與拉索運(yùn)動(dòng)之間的耦合關(guān)系，分析了風(fēng)速、水線平衡角和阻尼比等參數(shù)對(duì)拉索振動(dòng)的影響，并在頻域上比較了固定水線模型與運(yùn)動(dòng)水線模型振動(dòng)的區(qū)別。杜曉慶通過(guò)拉索表面測(cè)壓試驗(yàn)，研究了水線位置、風(fēng)向角、下水線、水線尺寸和風(fēng)速等參數(shù)的影響，并且得到各種參數(shù)下上水線表面的風(fēng)壓分布規(guī)律，通過(guò)表面壓力的積分得到了帶固定人工水線三維拉索的氣動(dòng)力和水線上的氣動(dòng)力。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的李惠，陳文禮研究了一套實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斜拉索風(fēng)雨激振時(shí)其表面水線特征的超聲波測(cè)厚系統(tǒng)，進(jìn)行斜拉索風(fēng)雨激振風(fēng)洞試驗(yàn)，分析不同風(fēng)速下斜拉索的上水線狀態(tài)，研究了上水線幾何特征與斜拉索風(fēng)雨激振之間的關(guān)系，揭示斜拉索風(fēng)雨激振與上水線振蕩頻率、振動(dòng)幅值、平衡位置和相位之間的相關(guān)性。

通過(guò)分析不同研究者人工模擬降雨風(fēng)洞試驗(yàn)的成果，可以得到一些共同點(diǎn)：風(fēng)雨激振風(fēng)速一般為6-18m/s，雨量一般為小到中雨，通常發(fā)生風(fēng)雨激振的斜拉索是沿風(fēng)向向下的方向，拉索直徑一般為100-200mm，下水線對(duì)風(fēng)雨激振的影響較??；斜拉索風(fēng)雨激振主要發(fā)生在面內(nèi)，也存在一個(gè)面外分量，風(fēng)雨振動(dòng)的頻率一般為0.6-3.4Hz，在斜拉索表面形成上下兩條水線，沿索表面向下流動(dòng)，上水線沿斜拉索模型環(huán)向振蕩，振蕩頻率等于模型的自振頻率。

拉索風(fēng)雨激振現(xiàn)象機(jī)理非常復(fù)雜，受各種因素影響，例如：拉索傾角、來(lái)流風(fēng)速、來(lái)流方向、來(lái)流紊流度、拉索的振動(dòng)頻率、拉索阻尼、降雨量、拉索線質(zhì)量等?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)雖然能獲得拉索風(fēng)雨激振最真實(shí)的特征，但無(wú)法對(duì)各種影響因素進(jìn)行參數(shù)分析。為系統(tǒng)研究風(fēng)雨激振的機(jī)理，風(fēng)洞試驗(yàn)可以重現(xiàn)風(fēng)雨激振的一些基本特征，還可研究振動(dòng)控制措施的有效性。

2.3.理論分析

目前關(guān)于斜拉索的風(fēng)雨激振問(wèn)題形成機(jī)理大致可分為如下幾類觀點(diǎn)：

1. 馳振機(jī)理

日本的Hikami與Shiraishi1985年在Meiko.Nishi橋最先觀測(cè)到風(fēng)雨激振現(xiàn)象。隨后他們通過(guò)一系列的人工降雨風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)了這一現(xiàn)象。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上初步分析了風(fēng)雨振的發(fā)生機(jī)理，認(rèn)為風(fēng)雨激振可能有兩種機(jī)理：一種是Den Hartog馳振機(jī)理；另一種是彎扭兩個(gè)自由度馳振機(jī)理。

2. 上水線振蕩誘發(fā)機(jī)理

H.Yamaguchi在進(jìn)行帶固定人工水線拉索三分力實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，最早進(jìn)行了理論分析，對(duì)于Hikami提出的兩個(gè)可能的機(jī)理，Yamaguchi采用準(zhǔn)定常馳振方法進(jìn)行分析，建立拉索和水線兩自由度運(yùn)動(dòng)方程。分析認(rèn)為單自由度Den Hartog馳振理論不能解釋風(fēng)雨振的形成機(jī)理水線是風(fēng)雨激振不可缺少的條件，當(dāng)水線的振蕩頻率接近于拉索的自振頻率時(shí)，水線與拉索之間的相互作用導(dǎo)致斜拉索產(chǎn)生負(fù)阻尼，引發(fā)斜拉索發(fā)生大幅振動(dòng)，應(yīng)該把風(fēng)雨激振作為一個(gè)兩自由度馳振問(wèn)題來(lái)研究，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)水線的形狀和位置的變化會(huì)改變拉索的氣動(dòng)穩(wěn)定性。

Xu&Wang,Wang&Xu在Yamaguchi的基礎(chǔ)上提出單自由度分析模型，將氣動(dòng)力升力表示成拉索豎向運(yùn)動(dòng)速度、水線角度和角速度的函數(shù)，將拉索速度項(xiàng)移至方程左邊（氣動(dòng)阻尼項(xiàng)），右邊則剩下水線的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)，風(fēng)雨激振變?yōu)樵谒€運(yùn)動(dòng)荷載下的受迫振動(dòng)，但沒(méi)有考慮拉索運(yùn)動(dòng)對(duì)水線的振幅和頻率的影響。對(duì)于移動(dòng)水線情況，由于水線與拉索以及來(lái)流之間的相互作用導(dǎo)致氣動(dòng)阻尼發(fā)生交替的變化，從而引發(fā)風(fēng)雨激振。Wilde&Witkowski在Xu&Wang單自由度模型中考慮了水線振蕩幅值隨風(fēng)速的變化關(guān)系。

Peil, U.& Nahrath, N在Yamaguchi兩方程馳振模型的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)三自由度模型，增加了斜拉索順風(fēng)向振動(dòng)進(jìn)行分析，假設(shè)斜拉索受到的氣動(dòng)力矩全部作用到水線上，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了索結(jié)構(gòu)風(fēng)雨激振，認(rèn)為上水線的運(yùn)動(dòng)是導(dǎo)致風(fēng)雨振的主要原因。

Seidel等將水線看作是移動(dòng)干擾，考慮斜拉索表面存在兩條水線，建立了六個(gè)耦合方程組，分別表示斜拉索和兩條水線橫風(fēng)向和順風(fēng)向運(yùn)動(dòng)。由于水線的存在，圓柱表面被分成不同壓強(qiáng)區(qū)域（亞臨界和超臨界），通過(guò)積分得到氣動(dòng)升阻力系數(shù)，氣動(dòng)升阻力表示成水線角度的函數(shù)。Seidel等指出當(dāng)風(fēng)速大于某個(gè)限制，流動(dòng)不存在轉(zhuǎn)變，這時(shí)不會(huì)發(fā)生風(fēng)雨激振；發(fā)生風(fēng)雨激振的速度下限是由風(fēng)偏角和拉索傾斜角決定的。

3. 上水線特定位置致振機(jī)理

Masumoto對(duì)帶人工上水線的圓柱進(jìn)行了測(cè)振和測(cè)壓實(shí)驗(yàn)。研究了紊流度、上水線位置、風(fēng)速、風(fēng)攻角等參數(shù)對(duì)該模型的氣動(dòng)性能的影響，并測(cè)得強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)帶人工水線拉索表面壓力分布，提出了上水線在某些位置可劇烈改變拉索的氣動(dòng)性能。

Xu&Wang,Wang&Xu認(rèn)為對(duì)于靜止水線情況，拉索大幅值振動(dòng)的發(fā)生是由于水線處于某些特定位置使得拉索產(chǎn)生負(fù)的氣動(dòng)阻尼造成的。

國(guó)內(nèi)，顧明和杜曉慶建立了三維拉索風(fēng)雨激振的準(zhǔn)二自由度運(yùn)動(dòng)方程，氣動(dòng)力系數(shù)根據(jù)帶人工水線三維拉索模型試驗(yàn)得到，分析了水線平衡位置和水線振幅的取值，采用數(shù)值求解方法計(jì)算了拉索風(fēng)雨激振振幅。顧明、黃麟、劉慈軍等通過(guò)人工水線風(fēng)洞測(cè)振試驗(yàn)研究，得出了水線特定位置是引起索結(jié)構(gòu)大幅振動(dòng)的主要因素的結(jié)論。

4. 渦激振動(dòng)機(jī)理

Delong Zuo揭示了風(fēng)雨激振與高風(fēng)速下干索渦激振動(dòng)之間的聯(lián)系，認(rèn)為風(fēng)雨激振的內(nèi)在機(jī)理與渦激振動(dòng)的相同，與降水無(wú)關(guān)。由于風(fēng)偏角和拉索傾角的存在使得這種渦激振動(dòng)不同于經(jīng)典卡門渦脫，是一種三維渦激振動(dòng)。

5. 軸向流與水線間的氣液耦合現(xiàn)象引發(fā)振動(dòng)機(jī)理

Masumot提出了軸向流理論，認(rèn)為拉索上部形成的水線和拉索背風(fēng)面的軸向流是拉索結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)不穩(wěn)定的重要因素，軸向渦流與上水線的氣液耦合現(xiàn)象是拉索風(fēng)雨激振的關(guān)鍵所在。

2.4.CFD數(shù)值模擬

風(fēng)工程的研究方法主要有風(fēng)洞試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、理論分析和數(shù)值模擬四種，其中數(shù)值模擬是最近30年在前三種方法的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的，下面的介紹為CFD技術(shù)在拉索風(fēng)雨激振方面的相關(guān)研究。

高仕寧選取雷諾應(yīng)力(RSM)模型，應(yīng)用CFX軟件分別對(duì)位于拉管不同位置的水線和不同尺寸的水線的情況做數(shù)值模擬，得出拉管表面壓力分布、升力系數(shù)、阻力系數(shù)的變化規(guī)律，并與前人的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。李壽英和顧明采用CFX軟件對(duì)帶固定人工水線斜拉索的繞流進(jìn)行數(shù)值模擬，選取兩種人工水線，計(jì)算了傾角為30°、風(fēng)攻角為35°時(shí)帶固定人工水線拉索的阻力系數(shù)、升力系數(shù)、表面平均壓力系數(shù)、固定人工水線上的氣動(dòng)力等，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。Rocchi D和Zasso A 選取大渦模擬（LES）模型，使用FLUENT軟件，對(duì)固定水線位置的拉索進(jìn)行了模擬，并得出一些有益的結(jié)論。陳文禮和李惠提出物理試驗(yàn)與CFD數(shù)值模擬的混合子結(jié)構(gòu)方法，通過(guò)與圓柱渦激振動(dòng)的流固耦合方法結(jié)果進(jìn)行比較，分析了上水線對(duì)繞流場(chǎng)特性的影響，然后采用有限元程序ANSYS和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)程序CFX對(duì)考慮風(fēng)速剖面的CFRP斜拉索渦激振動(dòng)進(jìn)行流固耦合方法的CFD數(shù)值模擬。

3.結(jié)語(yǔ)與展望

本文參考各類文獻(xiàn)，對(duì)斜拉橋拉索風(fēng)雨激振問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié), 并對(duì)今后的設(shè)計(jì)研究提出展望。總結(jié)如下:

在現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和風(fēng)洞試驗(yàn)方面，未來(lái)的研究應(yīng)更加關(guān)注水線的形成及其在風(fēng)雨激振中的作用，精確測(cè)量不同拉索運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的水線形狀和位置，為理論分析和數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)。

在理論分析方面，雖然國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者和專家提出了各種理論模型和數(shù)值解析方法分析風(fēng)雨激振發(fā)生機(jī)理，但是迄今為止還是沒(méi)有一種大家公認(rèn)的對(duì)斜拉索風(fēng)雨激振的發(fā)生機(jī)理能夠完全解釋清楚的模型，對(duì)設(shè)計(jì)工作也無(wú)決定性的指導(dǎo)意義，今后的研究應(yīng)側(cè)重于風(fēng)雨激振的軸向流、風(fēng)場(chǎng)與水線間的氣液兩相耦合現(xiàn)象以及風(fēng)場(chǎng)、水線與拉索間的氣液固三相耦合現(xiàn)象的研究，結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)對(duì)風(fēng)雨激振機(jī)理進(jìn)行更加深入和精細(xì)化的研究。

目前的CFD數(shù)值模擬中主要集中于繞流現(xiàn)象和渦激振動(dòng)的研究，風(fēng)雨激振的數(shù)值模擬主要針對(duì)固定水線位置的分析，以下問(wèn)題有待進(jìn)一步解決：(1) CFD中風(fēng)雨（氣液）兩相流對(duì)水線形成過(guò)程的研究需要進(jìn)一步探討；(2) CFD中風(fēng)雨條件下與斜拉索的耦合振動(dòng)（氣液固三相）問(wèn)題需要進(jìn)一步闡述；(3) 風(fēng)雨激振的軸向流的數(shù)值模擬需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)；(4) CFD中考慮超長(zhǎng)跨斜拉索下垂影響，在風(fēng)速剖面作用下的風(fēng)雨激振的現(xiàn)象需要進(jìn)一步解釋。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉慈軍. 斜拉橋拉索風(fēng)致振動(dòng)研究[D]. 上海：同濟(jì)大學(xué)，1999.

[2] 陳文禮. 斜拉索風(fēng)雨激振的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

[3] 高仕寧. 拉管結(jié)構(gòu)繞流的數(shù)值模擬及理論分析[D].大連：大連理工大學(xué)，2009.

[4] 陳文禮. 斜拉索風(fēng)雨激振的試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

篇3

從學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備上來(lái)看，學(xué)生已經(jīng)了解了很多有關(guān)CO2的現(xiàn)象和知識(shí)。從學(xué)生心理特征上來(lái)看，初三的學(xué)生正處于青春期，對(duì)外界事物及現(xiàn)象充滿了好奇心。他們對(duì)化學(xué)的興趣逐步由直覺(jué)興趣——操作興趣——具有因果關(guān)系的興趣向具有概括性的認(rèn)知興趣遷移。往往通過(guò)自主探究來(lái)了解一類物質(zhì)的規(guī)律知識(shí)，甚至為此要求進(jìn)行一些創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)和觀察活動(dòng)。從學(xué)生獲得知識(shí)與技能方面看，什么叫實(shí)驗(yàn)探究、如何實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)生不熟悉的。因而，在教學(xué)中教師要有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的過(guò)程、方法和意義。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：能說(shuō)出二氧化碳的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)；能用二氧化碳的性質(zhì)解釋生活中常見的現(xiàn)象；再次練習(xí)固體、液體藥品取用等基本操作。

過(guò)程與方法：通過(guò)對(duì)二氧化碳的性質(zhì)、用途等有關(guān)知識(shí)的探究學(xué)習(xí)，使學(xué)生體會(huì)獲得知識(shí)的過(guò)程，使學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)探究的方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過(guò)相互交流、探究式的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生產(chǎn)生科學(xué)探究的興趣，從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)化學(xué)的強(qiáng)烈愿望。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生從生活視角觀察二氧化碳的存在及用途，再?gòu)纳鐣?huì)視角分析其使用，體會(huì)化學(xué)與社會(huì)的關(guān)系；在探究活動(dòng)中，感受合作學(xué)習(xí)、研討、理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，創(chuàng)設(shè)學(xué)術(shù)氛圍、滲透科研方法，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)方法觀。通過(guò)對(duì)溫室氣體之一的二氧化碳的介紹，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，并且有意識(shí)辯證地看待問(wèn)題。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

探究二氧化碳與水反應(yīng)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)和掌握相關(guān)反應(yīng)方程式。

教具學(xué)具

實(shí)驗(yàn)用品：燒杯、集氣瓶、鐵架臺(tái)、試管、礦泉水瓶、噴壺、紙花、蠟燭、階梯、毛玻璃片、火柴；鹽酸、石灰石、水、石蕊試液

教學(xué)媒體的準(zhǔn)備及使用環(huán)境

媒體的準(zhǔn)備：幻燈片的制作，上網(wǎng)查找干冰升華、人工降雨視頻

媒體使用環(huán)境：多媒體教室

本節(jié)課提供了大量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，但有的實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)有條件下無(wú)法完成，例如，干冰極不易保存，所以干冰升華、人工降雨實(shí)驗(yàn)在課上完成起來(lái)有困難。本節(jié)課我利用網(wǎng)絡(luò)資源，找到干冰升華、人工降雨的視頻，在課上播放，不但節(jié)省時(shí)間，而且效果非常好。多媒體展示自然、生動(dòng)，使學(xué)習(xí)者易于接受，有利于激發(fā)和維持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)由感性到理性認(rèn)識(shí)的飛躍。學(xué)生通過(guò)對(duì)多媒體提供的大量信息進(jìn)行認(rèn)真觀察、思考，感知教材，既提高了課堂教學(xué)效率，又實(shí)現(xiàn)了化學(xué)教學(xué)的整體優(yōu)化。因此，通過(guò)多媒體資源與課堂教學(xué)的整合，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，使化學(xué)教學(xué)充滿生機(jī)和活力。

教學(xué)過(guò)程

導(dǎo)入新課

猜謎語(yǔ)：農(nóng)民伯伯說(shuō)我是莊稼的糧食；消防隊(duì)員說(shuō)我是滅火先鋒；環(huán)境學(xué)家說(shuō)我是溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)住Ｖi底：二氧化碳。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣。

設(shè)問(wèn)：你還知道其他有關(guān)二氧化碳的事情嗎？

教師首先通過(guò)圖片展示二氧化碳循環(huán)圖，介紹固態(tài)二氧化碳——干冰，然后通過(guò)視頻播放干冰升華、人工降雨的過(guò)程，講解人工降雨的原理。

設(shè)計(jì)意圖：滲透生活中處處有化學(xué)，激發(fā)學(xué)生探求新知的興趣。

環(huán)節(jié)一：二氧化碳的物理性質(zhì)

學(xué)生通過(guò)肉眼無(wú)法觀察到密度和溶解性，于是教師演示紙?zhí)炱綄?shí)驗(yàn)，并指導(dǎo)學(xué)生親手做二氧化碳溶于水實(shí)驗(yàn)，學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論：二氧化碳密度比空氣大，能溶于水。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)、分析問(wèn)題能力。

環(huán)節(jié)二：二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)

在二氧化碳溶于水的過(guò)程中，有沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化呢？教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)化學(xué)變化的判斷標(biāo)準(zhǔn)；是否有新物質(zhì)生成；反應(yīng)物是否減少。

設(shè)計(jì)意圖：總結(jié)判斷化學(xué)變化的依據(jù)，使學(xué)生形成階段性總結(jié)的意識(shí)，拓展思維。

引導(dǎo)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)：取少量瓶中液體于試管中，滴加石蕊試劑，石蕊變紅。是什么使石蕊變紅的？分析瓶中液體的成分：水、二氧化碳、新物質(zhì)。

結(jié)論1：二氧化碳與水反應(yīng)生成了一種酸——碳酸：

H2O+CO2==H2CO3 。

演示實(shí)驗(yàn)：加熱變紅的小花又變回紫色。

結(jié)論2：碳酸不穩(wěn)定，受熱立刻分解，變成了二氧化碳和水：H2CO3== H2O+CO2。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在探究二氧化碳的過(guò)程中，體驗(yàn)了一次完整的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，學(xué)生在明確了化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的同時(shí)，也提升了實(shí)驗(yàn)探究的能力。

演示實(shí)驗(yàn)：檢驗(yàn)碳酸飲料中的二氧化碳，現(xiàn)象：石灰水變渾濁了。

結(jié)論3 ： 二氧化碳能與石灰水反應(yīng)：

Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O。

教師在此時(shí)提醒學(xué)生碳酸飲料會(huì)腐蝕牙齒；飲料中的磷酸影響鈣和鐵的吸收，造成缺鈣和貧血。

設(shè)計(jì)意圖：滲透生活中處處有化學(xué)，激發(fā)學(xué)生探求新知的興趣。

講述和設(shè)疑：在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳時(shí)，這個(gè)反應(yīng)可以用來(lái)檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w。那么如何驗(yàn)滿呢？

學(xué)生回答：用燃著的小木條，小木條熄滅。

結(jié)論4：一般情況下，二氧化碳不能燃燒，不支持燃燒，不供給呼吸。

設(shè)計(jì)意圖：用學(xué)生已經(jīng)熟悉的知識(shí)引出本節(jié)課新知識(shí)，過(guò)渡自然，學(xué)生易于接受。

教師播放視頻：檢驗(yàn)久未開啟的菜窖是否能下去；進(jìn)山洞用火把照明更安全。在久未開啟的菜窖，干涸的深井等處一定要防止二氧化碳含量過(guò)高而危及生命。怎樣測(cè)試菜窖里二氧化碳的含量過(guò)高？

演示實(shí)驗(yàn)：傾倒二氧化碳滅蠟燭實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)意圖：應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象，拓展視野，將課本上的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活，滲透生活中處處有化學(xué)。

環(huán)節(jié)三：二氧化碳的用途

根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)，總結(jié)二氧化碳的用途。

設(shè)計(jì)意圖：傳遞化學(xué)理念：物質(zhì)的性質(zhì)決定用途，用途反映物質(zhì)的性質(zhì)。

環(huán)節(jié)四：了解溫室效應(yīng)

CO2具有很多用途，那么在空氣中是否越多越好呢？展示溫室效應(yīng)圖片，讓學(xué)生感受溫室效應(yīng)的危害。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生辯證地看待問(wèn)題的思維，辯證地看待二氧化碳?xì)怏w的利與弊，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。

環(huán)節(jié)五：小結(jié)

教學(xué)反思

1.縱觀本節(jié)課，信息技術(shù)與化學(xué)教學(xué)的有效結(jié)合，提高學(xué)習(xí)的效果和效率，促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的深度理解和靈活運(yùn)用，促進(jìn)學(xué)生解決問(wèn)題以及創(chuàng)造能力的發(fā)展。同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的能力、對(duì)信息內(nèi)容的理解與批判能力以及處理并運(yùn)用信息的能力。

2.以實(shí)驗(yàn)為載體，以問(wèn)題為導(dǎo)向，巧設(shè)化學(xué)情境，設(shè)疑啟思，激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力。教學(xué)實(shí)踐充分證明學(xué)起于思、思起于疑、疑能生惑。因此，本節(jié)課，從猜謎語(yǔ)引入開始，我的每個(gè)環(huán)節(jié)都從問(wèn)題開始，利用設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)，以解決問(wèn)題結(jié)束，使學(xué)生始終處于主動(dòng)學(xué)習(xí)和不斷探究思考的過(guò)程中，培養(yǎng)其創(chuàng)造力。同時(shí)，讓學(xué)生體驗(yàn)解決問(wèn)題后帶來(lái)的快樂(lè)與成就感，為創(chuàng)新性學(xué)習(xí)提供源源不斷的動(dòng)力。

篇4

關(guān)鍵詞：前期土壤含水率；坡度；降雨產(chǎn)流；土壤入滲率；裸地

中圖分類號(hào)：P334.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：16721683（2016）06000606

Rainfall runoff test on bare soil with different slope gradient and soil moisture content

MU Wenbin1，2，LI Yihao1，3，LI Chuanzhe1，LIU Jia1，CHENG Shuanghu4，ZHAO Nana5

（1.State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin，China Institute of Water Resources

and Hydropower Research，Beijing 100038，China；2.The Yellow River Institute of Science，North China University

of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450045，China；3.School of Environmental Science and Engineering

Donghua University，Shanghai 200051，China；4.Hebei Survey Bureau of Hydrology and Water Resources，

Shijiazhuang 050031，China；5.Institute of Wetland Research，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China）

Abstract：Antecedent soil moisture content and slope gradient are significant influential factors for rainfallrunoff （RR） process.In order to study the RR mechanism of semiarid region in the North China，artificial RR simulation test was carried out in the condition of different slope gradient and antecedent soil moisture content.According to the results：（1） In the whole RR process，the overland flow increased with the increase of antecedent soil moisture and slope，and the relationship between cumulative runoff and rainfall duration complied with a linear function.（2） Soil infiltration rate and runoff lag time decreased with the increase of antecedent soil moisture content and slope，and the influence of antecedent soil moisture on soil infiltration rate and runoff lag time was more obvious than that of slope.（3）Horton model was better than Kostiakov and Philip model in fitting the relationship between rainfall and infiltration.

Key words：antecedent soil moisture content；slope gradient；rainfallrunoff；soil infiltration rate；bare soil

隨著人類活動(dòng)和氣候變化影響的加劇，各種氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生。作為我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)的華北地區(qū)，面臨著降水變率大、區(qū)域洪澇災(zāi)害頻發(fā)等嚴(yán)重問(wèn)題。因此，正確理解華北半干旱地區(qū)的降雨產(chǎn)流特性對(duì)準(zhǔn)確選擇或建立有效的水文模型至關(guān)重要 [12]。目前，國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者對(duì)降雨產(chǎn)流機(jī)理的研究主要集中在黃土高原地區(qū)，如王占禮等[3]采用人工模擬降雨試驗(yàn)法對(duì)黃土裸坡降雨產(chǎn)流過(guò)程進(jìn)行了研究；孔剛等[4]利用室內(nèi)人工降雨試驗(yàn)，研究了黃土坡耕地土壤初始含水率對(duì)坡面降雨入滲、產(chǎn)流、溶質(zhì)遷移規(guī)律的影響；陳洪松等[5]通過(guò)對(duì)黃土高原區(qū)坡面降雨入滲、產(chǎn)流的研究，表明產(chǎn)流時(shí)間主要取決于土壤初始含水量；王輝等[6]研究了黃土區(qū)前期土壤含水量對(duì)不同土壤坡面降雨入滲、產(chǎn)流和產(chǎn)沙特性的影響。然而針對(duì)華北半干旱區(qū)大田土壤的降水產(chǎn)流機(jī)理研究還相對(duì)較少，因此，本文基于華北半干旱區(qū)的土壤特性，以比重較大的砂壤土為研究對(duì)象，采用人工模擬降雨的方法，研究了降雨產(chǎn)流過(guò)程中坡度和前期土壤含水率對(duì)產(chǎn)流的響應(yīng)機(jī)理，從而為華北半干旱區(qū)降雨產(chǎn)流過(guò)程研究提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用自行設(shè)計(jì)的土槽，長(zhǎng)×寬×高=200 cm×50 cm×60 cm，土槽坡度可在0～25°之間自由調(diào)整。土槽上端以及底部均布設(shè)有導(dǎo)流裝置，分別用以觀測(cè)地表徑流和壤中流。土槽頂端四周內(nèi)側(cè)安裝10 cm高的鐵片，防止雨滴濺蝕及表層水土的側(cè)向沖刷流失。同時(shí)，土槽前端出口的縱剖面用鐵質(zhì)的百葉窗封裝，并在百葉窗內(nèi)側(cè)鋪設(shè)一層紗網(wǎng)，防止降雨過(guò)程中土壤側(cè)漏（見圖1）。

降雨產(chǎn)流試驗(yàn)所用的土壤取自北京市大興區(qū)中國(guó)水利水電科學(xué)研究院試驗(yàn)基地，土壤質(zhì)地為砂壤土，并于2012年3月對(duì)試驗(yàn)土槽進(jìn)行填裝。裝土前篩去土壤中的雜物，經(jīng)10 mm的濾網(wǎng)過(guò)濾后風(fēng)干，每隔5 cm進(jìn)行分層裝土，土壤填充高度為50 cm，基本為同性、均質(zhì)的土壤[7]。本試驗(yàn)于2015年8月進(jìn)行，所用土槽中的土壤已經(jīng)沉積3年多的時(shí)間，其性狀與大田土壤特性相似，基本參數(shù)見表1。

試驗(yàn)中采用的美國(guó)Decagon公司生產(chǎn)的電容式土壤水分傳感器EC5，通過(guò)測(cè)量土壤中的介電常數(shù)來(lái)計(jì)算土壤體積含水率，測(cè)量精度可達(dá)到±1%～2%[1，7]。土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)采用EM50數(shù)據(jù)采集器（采集時(shí)間間隔的可調(diào)整范圍為1～1 440 min）進(jìn)行采集。

1.2 試驗(yàn)方法

降雨產(chǎn)流試驗(yàn)于中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所的人工模擬降雨大廳進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)定三種不同坡度（5°、10°和15°），每種坡度分別在前期土壤含水率為020、025和030時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，且每組均進(jìn)行一組重復(fù)試驗(yàn)，降雨歷時(shí)均為120 min。相關(guān)研究指出[812]，雨強(qiáng)較大時(shí)，前期土壤含水率對(duì)產(chǎn)流的影響不明顯，故本試驗(yàn)采用較小的雨強(qiáng)進(jìn)行試驗(yàn)，標(biāo)定雨強(qiáng)為25 mm/h。各場(chǎng)次降雨的具體雨強(qiáng)和前期土壤含水率見表2。

試驗(yàn)采用人工計(jì)量的方式對(duì)降雨過(guò)程中的地表徑流進(jìn)行觀測(cè)，在產(chǎn)流過(guò)程中每隔3 min采集一次徑流樣，降雨停止后的退水過(guò)程每隔1 min采集一次。降雨過(guò)程中土壤含水率的變化使用EM50數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)采集，采集時(shí)間間隔為1 min。

2 結(jié)果分析

2.1 前期土壤含水率和坡度對(duì)產(chǎn)流量的影響

前期土壤含水率相同、不同坡度條件下的降雨產(chǎn)流過(guò)程見圖2。由該圖可知：當(dāng)前期土壤含水率相同時(shí)，產(chǎn)流量隨坡度的增加而增大，這與王占禮等[3]的研究結(jié)果相一致。當(dāng)前期土壤含水率θ=020時(shí)，三種坡度的產(chǎn)流量均未達(dá)到穩(wěn)定，且坡度從5°增加到15°時(shí)，產(chǎn)流量增加了144%；在θ=025和θ=030的條件下，則均在產(chǎn)流后30 min內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)流，且坡度每增加5°，穩(wěn)定產(chǎn)流量約增加10%。然而，在前期土壤含水率為025時(shí)，坡度為15°的產(chǎn)流量卻小于坡度為10°和5°的產(chǎn)流量，原因是坡度為15°的土槽由于人為因素造成土壤表面出現(xiàn)裂縫，使得坡度為15°的土槽降雨產(chǎn)流過(guò)程受到了影響。

坡度相同、不同前期土壤含水率條件下的降雨產(chǎn)流過(guò)程見圖3。由該圖可知：坡度相同時(shí)，前期土壤含水率越高，產(chǎn)流量越大。這是由于隨著土壤含水率的增高，土壤入滲能力不斷降低，進(jìn)而使產(chǎn)流量不斷增大；在相同坡度下，不同前期土壤含水率下產(chǎn)流量的增加速率差異較大，前期土壤含水率θ=020時(shí)，產(chǎn)流后徑流量增加緩慢且降雨過(guò)程中未達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)流。而θ=025和θ=030時(shí)，產(chǎn)流后徑流量迅速增加至穩(wěn)定狀態(tài)；相同坡度下，前期土壤含水率從025增加至030，穩(wěn)定產(chǎn)流量約增加10%。

不同坡度和前期土壤含水率的降雨產(chǎn)流試驗(yàn)，在起始產(chǎn)流至產(chǎn)流剛達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)段內(nèi)，單位時(shí)間產(chǎn)流量與產(chǎn)流歷時(shí)呈現(xiàn)對(duì)數(shù)函數(shù)y=aln（x）+b關(guān)系（見表3）。

2.2 不同坡度/前期土壤含水率對(duì)累積徑流

量的影響分析 對(duì)不同坡度和前期土壤含水率的累積徑流量進(jìn)行回歸分析發(fā)現(xiàn)：在產(chǎn)流過(guò)程中累積徑流量幾乎均呈線性變化趨勢(shì)，其確定性系數(shù)均在09以上（見表4），且均通過(guò)顯著水平α=001的方差分析和檢驗(yàn)。表4中參數(shù)a和b分別表示擬合曲線的斜率和截距。通過(guò)對(duì)比不同條件下斜率a可發(fā)現(xiàn)：累積徑流量的變化速率整體上隨前期土壤含水率和坡度的增加而增大。然而，在前期土壤含水率為025時(shí)，坡度為15°的斜率值明顯小于5°和10°，其原因是由于土壤表面出現(xiàn)裂縫，使得在降雨過(guò)程中土壤入滲總量變大，導(dǎo)致累積徑流量增加緩慢。

2.3 不同坡度/前期土壤含水率對(duì)產(chǎn)流滯時(shí)

的影響分析

坡度和前期土壤含水率是影響產(chǎn)流滯時(shí)的兩個(gè)重要因素[1316]。不同坡度和前期土壤含水率對(duì)產(chǎn)流滯時(shí)的影響見圖4。試驗(yàn)結(jié)果表明：相同坡度下，前期土壤含水率越高，產(chǎn)流滯時(shí)越短。在前期土壤含水率θ=020時(shí)，三種坡度的產(chǎn)流滯時(shí)均在70 min以上，而在θ=025和θ=030時(shí)，均在35 min以內(nèi)產(chǎn)流。對(duì)比不同坡度與前期土壤含水率下的產(chǎn)流滯時(shí)可以發(fā)現(xiàn)：前期土壤含水率對(duì)產(chǎn)流滯時(shí)的影響較坡度更加明顯，這與陳洪松等[5]的研究結(jié)果相一致。

2.4 不同坡度和前期土壤含水率對(duì)土壤入

滲率的影響

土壤入滲率是描述降雨條件下坡地水文過(guò)程的一個(gè)重要指標(biāo)，其變化可影響徑流的形成過(guò)程[1721]。為研究降雨過(guò)程中土壤入滲率的變化特征，本文采用水量平衡的方法，對(duì)不同坡度和前期土壤含水率下的土壤入滲率進(jìn)行計(jì)算。不同坡度和前期土壤含水率條件下土壤入滲率曲線見圖5。從圖5可以看出，降雨開始后，土壤含水率隨著降雨歷時(shí)的增加而增大，然而，由于降雨強(qiáng)度小于土壤入滲率，致使降雨全部入滲，無(wú)地表徑流產(chǎn)生，因此入滲曲線在地表徑流產(chǎn)生前是一條直線；當(dāng)土壤入滲率小于降雨強(qiáng)度時(shí)，開始產(chǎn)生地表徑流；當(dāng)土壤含水率達(dá)到田間持水量時(shí)，此時(shí)土壤入滲率趨于穩(wěn)定。同時(shí)，在相同坡度下，前期土壤含水率越大，土壤入滲率曲線越陡、下降速率越快。

采用傳統(tǒng)的降雨入滲模型Kostiakov模型[22]、Horton 模型[23]以及Philip 模型[24]對(duì)不同坡度和前期土壤含水率下的降雨入滲關(guān)系進(jìn)行回歸分析（見表5）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同降雨條件下，Horton 入滲模型擬合結(jié)果較好，而Kostiakov 模型和Philip 模型的計(jì)算結(jié)果精度相對(duì)較低。從而說(shuō)明，對(duì)于試驗(yàn)區(qū)域的砂壤土而言，Horton入滲模型用以估算土壤入滲率以及入滲量具有較好的適應(yīng)性，該結(jié)論與相關(guān)學(xué)者[1，2，7]的研究結(jié)果一致。

3 結(jié)論

本文采用人工模擬降雨的方法對(duì)華北半干旱區(qū)裸地不同坡度和前期土壤含水率條件下的降雨產(chǎn)流過(guò)程進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果如下。

（1）徑流量隨坡度/前期土壤含水率的增加而增大，在起始產(chǎn)流至產(chǎn)流剛達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)段內(nèi)，產(chǎn)流量與產(chǎn)流歷時(shí)呈現(xiàn)對(duì)數(shù)關(guān)系；產(chǎn)流過(guò)程中，累積徑流量與降雨歷時(shí)呈現(xiàn)線性關(guān)系。

（2）在降雨產(chǎn)流過(guò)程中，坡度和前期土壤含水率越大，產(chǎn)流滯時(shí)越短，且前期土壤含水率對(duì)產(chǎn)流滯時(shí)的影響較坡度更加明顯。

（3）土壤入滲率隨產(chǎn)流歷時(shí)的增加而不斷減小。在相同坡度下，土壤入滲率的變化趨勢(shì)受前期土壤含水率的影響較大，其變化速率隨前期土壤含水率的增加而增大；同時(shí)，與前期土壤含水率相比，坡度對(duì)土壤入滲率的影響程度則相對(duì)較低。

（4）采用Kostiakov模型、Horton 模型以及Philip 模型對(duì)不同坡度和前期土壤含水率下的降雨入滲關(guān)系進(jìn)行回歸分析發(fā)現(xiàn)，Horton 模型的模擬結(jié)果優(yōu)于其它兩種模型。

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篇5

關(guān)鍵詞：坡耕地；養(yǎng)分流失；優(yōu)先流；壤中流；地下徑流

作者簡(jiǎn)介：劉 海（1984―），女,山西榆社人,西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境與工程學(xué)院碩士研究生。

通訊作者：陳奇伯(1965―)，男,甘肅通渭人,博士,教授,主要從事土壤侵蝕與流域管理方向的科研與教學(xué)工作研究。

中圖分類號(hào)：S152.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16749944(2011)10009904

お

1 引言

坡耕地作為山區(qū)落后生產(chǎn)條件下人口與資源矛盾沖突中出現(xiàn)的產(chǎn)物,是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源,其養(yǎng)分隨水土流失進(jìn)入河流及湖泊,使得水體富營(yíng)養(yǎng)化。到20 世紀(jì)70 年代初坡耕地養(yǎng)分流失問(wèn)題才引起人們的重視。湖泊的嚴(yán)重污染和肥料投入的增加都是養(yǎng)分遷移造成的,據(jù)統(tǒng)計(jì),農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染已占中國(guó)全部污染的1/3,并有繼續(xù)惡化的趨勢(shì)[1],研究發(fā)現(xiàn)造成水體污染的真正根源是土壤養(yǎng)分的流失[2]。前人對(duì)養(yǎng)分隨地表徑流流失做了大量的研究工作,而對(duì)土壤養(yǎng)分隨地下徑流流失研究則較少,對(duì)優(yōu)先流、壤中流等水分運(yùn)動(dòng)過(guò)程影響?zhàn)B分流失的研究還處于探索階段。因此全面認(rèn)識(shí)水分運(yùn)動(dòng)對(duì)養(yǎng)分流失的影響,能夠有效減少土壤養(yǎng)分流失,防止面源污染。オ

2 坡耕地養(yǎng)分流失特征、途徑及影響因素研究

降雨作用于表土,從而引起坡耕地養(yǎng)分流失,其與區(qū)域降雨過(guò)程密切相關(guān)而具有隨機(jī)性，養(yǎng)分流失隨徑流進(jìn)入水體且遍及廣大地區(qū)而具有廣泛性，養(yǎng)分流失在某個(gè)固定點(diǎn)無(wú)法監(jiān)測(cè)到而具不確定性,隨時(shí)間空間變化幅度大而具時(shí)空性,因養(yǎng)分流失達(dá)到一定數(shù)量,才反映土壤的貧瘠和退化而具滯后性與潛在威脅性,養(yǎng)分伴隨徑流產(chǎn)生分布于徑流和泥沙中,使得監(jiān)測(cè)、控制和處理的難度增加而具復(fù)雜性[3~4]。

土壤養(yǎng)分流失是受降雨特征及下墊面因素綜合影響的物理化學(xué)過(guò)程,土壤養(yǎng)分淋失,土壤養(yǎng)分流失及通過(guò)氣態(tài)揮發(fā)或粉塵進(jìn)入大氣是其3個(gè)主要途徑。李俊波認(rèn)為土壤養(yǎng)分流失途徑為徑流泥沙攜帶和徑流水?dāng)y帶[5]。前人從不同角度認(rèn)識(shí)養(yǎng)分流失途徑,得到大量研究成果。近年來(lái)氮素淋失的研究受到眾研究者廣泛關(guān)注,國(guó)外采用同位素示蹤等技術(shù)研究氮素淋失很多,氮素流失較少,二者相結(jié)合的研究更少。我國(guó)北方主要集中在降水條件和灌溉水對(duì)土壤氮磷淋失影響的研究，南方地區(qū)主要集中在紅壤養(yǎng)分淋失規(guī)律及水稻土氮素流失的研究。

養(yǎng)分流失的特征及途徑?jīng)Q定了其影響因素的多面性。降水是產(chǎn)流和產(chǎn)沙的原動(dòng)力,徑流又是攜帶養(yǎng)分的介質(zhì),所以降雨強(qiáng)度是坡耕地養(yǎng)分流失的主要影響因素之一[3,6],而降雨時(shí)間、地面坡度、坡長(zhǎng)、土壤的理化性質(zhì)、作物覆蓋度、土地利用方式、整地方式等下墊面因素直接影響到坡面徑流,故也是影響?zhàn)B分流失的主要因素。前人在人工降雨法或自然降雨條件下就不同影響因素展開地表徑流造成的養(yǎng)分淋失、流失規(guī)律的研究[7-27],但通常把淋失與流失分開研究,使全面評(píng)估農(nóng)田養(yǎng)分流失對(duì)面源污染的影響受到局限。オ

3 土壤水分運(yùn)動(dòng)對(duì)坡耕地養(yǎng)分流失影響研究

3.1 優(yōu)先流對(duì)坡耕地養(yǎng)分流失的影響研究

優(yōu)先流是近年來(lái)針對(duì)土壤水運(yùn)動(dòng)所提出的術(shù)語(yǔ),是一種較為常見的快速非平衡的土壤水分運(yùn)動(dòng)形式[28,29],作為快速到達(dá)深層土壤甚至地下的非均勻流,極大地影響了地表徑流、地下徑流的形成和運(yùn)動(dòng)過(guò)程與養(yǎng)分流失過(guò)程,誘發(fā)泥石流、滑坡及崩塌等災(zāi)害事件形成,其所運(yùn)移的溶質(zhì)會(huì)造成嚴(yán)重的地下水質(zhì)惡化[29]。優(yōu)先流現(xiàn)象作為土壤水分一種特殊運(yùn)動(dòng)形式成為當(dāng)今世界水文學(xué)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題之一[30]。

目前優(yōu)先流對(duì)坡耕地養(yǎng)分流失的影響的研究在國(guó)內(nèi)報(bào)道較少,眾學(xué)者從優(yōu)先流的特征及影響因素進(jìn)行研究[29~32],認(rèn)為由于入滲水沒(méi)有充分時(shí)間與土壤基質(zhì)緩慢運(yùn)移的其他部分保持平衡,使優(yōu)先流在流動(dòng)路徑具有非平衡性。影響優(yōu)先流的靜態(tài)因素主要是土壤理化性質(zhì)、生物因素和土壤初始含水量,動(dòng)態(tài)因素為降雨強(qiáng)度、灌溉方法、耕作方式及干濕和凍融交替4個(gè)方面。一般呈聚集狀分布的土壤大孔隙作為土壤中優(yōu)先路徑,一定區(qū)域內(nèi)其數(shù)量、聯(lián)通狀況及分布特征影響優(yōu)先流現(xiàn)象的發(fā)生[30];土壤初始含水量反映層狀土壤上層物理特征,對(duì)優(yōu)先流產(chǎn)生具有重要作用;Edwards和Essington研究表明土壤初始含水量較高時(shí),施加農(nóng)藥,短時(shí)間的降雨使得農(nóng)藥的遷移路徑很深[33~34]。降雨強(qiáng)度和灌溉方法影響優(yōu)先流運(yùn)動(dòng)過(guò)程,耕作方式、凍融和干濕交替過(guò)程改變土壤的結(jié)構(gòu)和孔隙度,從而導(dǎo)致優(yōu)先流的形成。Gish認(rèn)為免耕方式在增加土壤滲透性的同時(shí),使得流向地下水中的污染物增加[35],牛健植也認(rèn)為免耕地中的大型脊髓動(dòng)物能夠極大地驅(qū)動(dòng)優(yōu)先流產(chǎn)生[31]。區(qū)自清采用環(huán)割PVC土柱研究表明凍融和干濕交替過(guò)程造成土壤大孔隙及由此形成優(yōu)先流[36]。秦耀東對(duì)關(guān)于土壤中大孔隙流方面的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展做了詳細(xì)論述[37]。何凡認(rèn)為優(yōu)先流流量主要決定于產(chǎn)流次雨量及前期影響雨量,當(dāng)優(yōu)先流與地表徑流流量過(guò)程線為單峰時(shí),二者線性關(guān)系隨著產(chǎn)流次雨量及前期影響雨量的不同而有所差異[38]。牛健植研究表明土壤松散、多孔、孔隙度較大,低強(qiáng)度、低雨量級(jí)和長(zhǎng)歷時(shí)降雨,并具有較厚的地被物層和豐富的根系層這些誘發(fā)因素的存在,是優(yōu)先流形成的條件[39]。王偉使用亮藍(lán)染色法劃分林地優(yōu)先流發(fā)生區(qū)域,結(jié)果表明隨土壤深度增加,大孔隙呈現(xiàn)出聚集態(tài)的分布且數(shù)量逐漸減少,“漏斗”狀的孔隙有利于水分優(yōu)先運(yùn)移[40]。掌握優(yōu)先流產(chǎn)生的影響因素,結(jié)合養(yǎng)分流失的特征,從而研究?jī)?yōu)先流對(duì)養(yǎng)分流失的影響對(duì)全面認(rèn)識(shí)坡耕地養(yǎng)分流失有重要意義。

3.2 壤中流對(duì)坡耕地養(yǎng)分流失的影響研究

壤中流的形成源于土壤水在土壤內(nèi)的流動(dòng),其與地表徑流、地下徑流一起構(gòu)成流域的徑流過(guò)程[41],也坡地徑流的重要組成部分,對(duì)徑流產(chǎn)生與養(yǎng)分流失等都有重要影響[42]。對(duì)壤中流的研究,國(guó)外集中于壤中流模型的研究,國(guó)內(nèi)側(cè)重于紫壤、紅壤這兩類土質(zhì)坡耕地壤中流的形成、影響因素、產(chǎn)流特征及養(yǎng)分輸出特征。

3.2.1 紫壤區(qū)坡耕地壤中流養(yǎng)分流失特征

壤中流的存在使得地表侵蝕狀況發(fā)生變化,對(duì)養(yǎng)分輸出特征產(chǎn)生影響。徐佩利用模擬降雨對(duì)紫色土坡耕地壤中產(chǎn)流特征進(jìn)行研究,表明壤中流增大的主導(dǎo)因素在于土層較淺,耕作改善了土壤結(jié)構(gòu),增加水分入滲,以及緩坡條件,同時(shí)壤中流峰值流量隨雨強(qiáng)增大而顯著增加[43]。丁文峰,賈海燕采用人工降雨法研究三峽庫(kù)區(qū)紫壤坡耕地壤中流形成,表明壤中流活躍,且土質(zhì)越松散壤中流越大。在重力侵蝕中活躍的壤中流起到相當(dāng)重要的促發(fā)作用,甚至由此促發(fā)的侵蝕量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于片蝕、溝蝕等坡面侵蝕形式[44~45],這與以往研究的長(zhǎng)江流域坡面侵蝕以面蝕為主的結(jié)論有所不同。鄭侃應(yīng)用坡面流-壤中流的耦合產(chǎn)流模型表明坡度對(duì)壤中流流量的影響也不明顯[46],這與丁文峰等的研究有所不同。丁文峰采用4個(gè)不同坡度與5個(gè)不同雨強(qiáng)的組合實(shí)驗(yàn)來(lái)研究,表明雖總徑流量中壤中流總量比例不高,但其攜帶養(yǎng)分含量卻為地表徑流養(yǎng)分含量的4.32~63倍[47],這與賈海燕研究結(jié)果不一致。壤中流攜帶而流失的養(yǎng)分還不成熟,仍需進(jìn)一步的研究。

3.2.2 紅壤區(qū)坡耕地壤中流養(yǎng)分流失特征

尹忠東在紅壤緩坡面以地表植被覆蓋、死地被物敷蓋、裸地三類坡面和雨強(qiáng)的交互作用為研究對(duì)象,表明裸地壤中流量遠(yuǎn)小于采取保水措施后的地塊,敷蓋地各層壤中流量及總量均大于覆蓋;覆蓋小區(qū)底層壤中流量小于表層,而其它兩小區(qū)則相反[48,49]。王峰以不同土地利用類型為基點(diǎn),結(jié)合不同的降雨類型表明紅壤區(qū)壤中流的形成因降雨類型不同而異[50]。褚利平研究表明烤煙坡耕地不同坡位各層壤中流總氮和總磷濃度變化趨勢(shì)基本一致,但不同坡位壤中流中總磷濃度隨深度的變化呈波動(dòng)遞減規(guī)律,隨深度的增加變異系數(shù)變小[51]。

前人對(duì)壤中流的形成對(duì)養(yǎng)分流失研究的范圍較小,且涉及到具體的養(yǎng)分流失量時(shí),大多都與地表徑流相結(jié)合研究,對(duì)氮、磷養(yǎng)分的研究較多,但欠缺對(duì)鉀的研究。因此,在實(shí)踐生產(chǎn)中,不僅要控制地表徑流,更重要的是要提高土壤的持水能力,減少壤中流,從而能夠控制養(yǎng)分流失。

3.3 地下徑流對(duì)坡耕地養(yǎng)分流失的影響研究

地下徑流是指滲入地下成為地下水,并以泉水或滲透水的形式泄入河道的那部分降水。國(guó)內(nèi)對(duì)地下徑流的研究集中在數(shù)字模擬法預(yù)報(bào)地下徑流過(guò)程[52],其與地表徑流的關(guān)系[53],地表-地下徑流耦合模型在流域中的應(yīng)用[54],以及對(duì)地下徑流退水過(guò)程規(guī)律[55]等方面,而對(duì)地下徑流影響土壤養(yǎng)分流失的研究則很少。李新虎采用大型土壤滲漏裝置對(duì)百喜草覆蓋、百喜草敷蓋、3種生態(tài)措施的地下徑流養(yǎng)分流失問(wèn)題進(jìn)行了研究[56],表明3種生態(tài)措施下敷蓋養(yǎng)分流失量最大,其次為覆蓋,最小;地下徑流的養(yǎng)分主要來(lái)自上部土體養(yǎng)分的淋溶,淋溶作用越強(qiáng)則地下徑流越大,養(yǎng)分流失也越多。目前對(duì)地下徑流養(yǎng)分流失問(wèn)題的研究很少且還處于探索階段,要掌握地下徑流對(duì)土壤養(yǎng)分流失影響需對(duì)養(yǎng)分隨地下徑流流失進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)語(yǔ)

從目前的研究來(lái)看,對(duì)坡耕地養(yǎng)分流失的體系研究不夠完善,地表徑流影響?zhàn)B分流失的研究趨于成熟,而忽視了優(yōu)先流、壤中流和地下徑流對(duì)養(yǎng)分流失影響的過(guò)程研究。優(yōu)先流影響土壤養(yǎng)分流失還未定量化;對(duì)壤中流影響?zhàn)B分流失的研究較少,通常結(jié)合地表徑流來(lái)研究,而缺乏與地下徑流等其他過(guò)程的結(jié)合;對(duì)地下徑流影響?zhàn)B分流失的研究甚少,還存在較大研究空間。

研究中注重坡耕地養(yǎng)分流失的機(jī)理,開展多重因素影響研究,能使目前定性的研究逐漸定量化,逐一解決尚未研究的方面,能有效掌握坡耕地養(yǎng)分流失的體系,減少水土流失,提高土壤質(zhì)量,控制面源污染,實(shí)現(xiàn)坡耕地可持續(xù)發(fā)展。

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Review of the Impacts on Nutrient Loss of Sloped Farmland due to Soil water movement

Liu Hai1,Chen Qibo1,Zhou Ling2,Tang Zuoxin1

（1.The Faculty of Environment Science and Engineering,Southwest Forestry University,

Kunming 650224,China;2.Kunming Engineering & Reasearch Instltute of Nonferrous

Metallurgy Co.Ltd,Kunming 650051,China）

篇6

自然界中，泥石流往往由上游溝岸或坡面的固體物質(zhì)失穩(wěn)進(jìn)入溝道，并在溝道水流的動(dòng)力作用下形成。初始形成的泥石流規(guī)模不大，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)侵蝕、裹挾松散物質(zhì)，規(guī)模才逐漸增長(zhǎng)［12］。

一般而言，坡面土體要達(dá)到一定的含水量(體積比，下同)才能啟動(dòng)形成泥石流。坡面土體的含水量是反映泥石流形成的直接參數(shù)。目前常用的前期降雨和當(dāng)期降雨量預(yù)警指標(biāo)，間接體現(xiàn)了降雨使土體含水量增加，抗剪強(qiáng)度和土體穩(wěn)定性降低，從而使泥石流發(fā)生的可能性增大［36］。國(guó)內(nèi)外許多泥石流預(yù)警模型多以“前期有效雨量雨強(qiáng)/雨強(qiáng)歷時(shí)”為基本模式［710］。但是前期有效雨量與流域下墊面特性、巖土體物理特性等有關(guān)，其計(jì)算過(guò)程中涉及的遞減系數(shù)、前期降水衰減系數(shù)等重要常數(shù)的確定需要長(zhǎng)時(shí)間的土體含水量和降雨量觀測(cè)，且不同學(xué)者使用的計(jì)算方法以及得到的結(jié)果可能不一樣［1114］。不同泥石流溝的有效前期雨量衰減規(guī)律也不同。因此，前期降雨量預(yù)警模式存在局地性強(qiáng)、預(yù)警精度不高、參數(shù)不易確定等缺點(diǎn)。

針對(duì)“有效前期雨量雨強(qiáng)/雨強(qiáng)歷時(shí)”預(yù)警模型所存在的不足，筆者通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外大量泥石流形成過(guò)程中的土體含水量變化數(shù)據(jù)，直接以土體含水量為預(yù)警指標(biāo)，提出泥石流啟動(dòng)臨界土體含水量的概念和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式；經(jīng)過(guò)云南東川蔣家溝泥石流觀測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，所得到的方法和公式可應(yīng)用于泥石流預(yù)警工作中。

1泥石流臨界土體含水量

1.1泥石流形成過(guò)程中土體含水量變化

Cannon等對(duì)美國(guó)加利福利亞、科羅拉多火災(zāi)地區(qū)大量野外土體含水量和泥石流暴發(fā)時(shí)間監(jiān)測(cè)表明，不同深度坡面土體(一般監(jiān)測(cè)最大深度為60 cm)在泥石流暴發(fā)時(shí)的含水量都未達(dá)到飽和［1517］。以加利福尼亞南部桑加布里埃爾山區(qū)2009年發(fā)生的泥石流為例，167 mm的累積雨量共造成7條流域產(chǎn)生泥石流，而流域中的土體含水量卻始終維持在22%，遠(yuǎn)小于飽和度40%［18］。這些地區(qū)的泥石流在較好的地表植被條件下（比如火災(zāi)過(guò)后植被逐漸恢復(fù)后），可由徑流觸發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榛录ぐl(fā)，1 h激發(fā)雨量也逐漸增大［19］；蔣家溝暴雨泥石流的多年監(jiān)測(cè)也表明：降雨過(guò)程中，雨水在坡面松散土體最大可以下滲60~80 cm，斜坡坡腳位置的土體含水量最大，但是都未超過(guò)孔隙度 ［2021］；一些模型試驗(yàn)結(jié)果也表明，在土體啟動(dòng)時(shí)大部分土體處于未飽和狀態(tài)［2224］。這與傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)的泥石流形成理論并不一致，尤其從非飽和土力學(xué)角度來(lái)看，泥石流啟動(dòng)的原因應(yīng)是土體飽和后短歷時(shí)雨強(qiáng)造成孔隙水壓力劇增、有效應(yīng)力下降或喪失。事實(shí)上，降雨過(guò)程中土體含水量空間分布不均勻，垂直深度上土體含水量是非線性關(guān)系。對(duì)孔隙度大、強(qiáng)度低、顆粒間黏結(jié)程度差的坡面松散物源體來(lái)說(shuō)，土體失穩(wěn)不僅僅是由于含水量增加、抗剪強(qiáng)度減小、下滑力增加導(dǎo)致的，土體失穩(wěn)在泥石流形成過(guò)程中只是初步階段也是必不可少的階段，降雨下滲在土體中形成壤中流以及表面形成地表徑流也是非常重要的原因。在一些地區(qū)甚至徑流作用在泥石流形成作用中更是起主導(dǎo)作用。例如，根據(jù)蔣家溝流域坡面徑流和溝道匯流匯集過(guò)程的觀測(cè)，大多是清水變成泥石流體的過(guò)程，在很多情況下，在坡面上就初步形成了小泥石流體或漿體［25］。美國(guó)加利福尼亞南部、科羅拉多地區(qū)火災(zāi)后的泥石流多是流域坡面土體含水量達(dá)到一定值后，由峰值降雨時(shí)段在引發(fā)一定水力條件的坡面徑流激發(fā)形成的［26］。

1.2臨界土體含水量定義和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式

無(wú)論是土力類還是水力類的泥石流，暴發(fā)時(shí)刻大多在峰值降雨時(shí)段附近。隨著雨水入滲，土體含水量逐漸增加，當(dāng)含水量達(dá)到某個(gè)臨界值時(shí)，源區(qū)坡面土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，或者坡面土體入滲和失水達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。后續(xù)的降雨強(qiáng)度如果能夠達(dá)到或者超過(guò)滲透率，坡面產(chǎn)生地表徑流而且土體失穩(wěn)下滑，形成最初的泥石流。這一臨界含水量稱為泥石流啟動(dòng)的臨界土體含水量。國(guó)內(nèi)外研究中有關(guān)臨界土體含水量的概念已有所涉及。例如，在Brocca等提出的一些降雨徑流模型中，土體水分平衡主要考慮了降雨入滲率、雨強(qiáng)、蒸發(fā)率以及因壤中流和深層土體滲透的土體排水率，臨界土體含水量與飽和度并不一致［27］。楊大文等將遂川江流域?qū)崪y(cè)土體含水量與不同時(shí)間的雨量結(jié)合起來(lái)，建立流域內(nèi)不同點(diǎn)土體飽和度和警戒雨量的關(guān)系［28］。該結(jié)果間接反映了含水量越大，警戒雨量越小。實(shí)測(cè)的土體飽和度中也反映了臨界土體含水量的概念。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大量降雨激發(fā)淺表層滑坡、泥石流過(guò)程中土體含水量變化與土體物理參數(shù)的分析（表1），發(fā)現(xiàn)泥石流暴發(fā)時(shí)的土體含水量與土體滲透系數(shù)、孔隙度以及顆粒級(jí)配存在正相關(guān)關(guān)系，用Matlab的Stepwise函數(shù)作交互式逐步回歸分析，得到多重線性關(guān)系式

Wa =-1.12K+0.46n+0.12Cc-0.165(1)

式中：Wa為臨界土體含水量；K為土體滲透系數(shù)；n為土體孔隙度；Cc為土體顆粒的曲率系數(shù)，Cc=d230/(d10d60)，其中d10、d30和d60分別是土體顆粒質(zhì)量累計(jì)含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）為10%、30%和60%時(shí)的粒徑。

式（1）擬合所用數(shù)據(jù)如表1，判定系數(shù)為0.896 5，調(diào)整判定系數(shù)為0.883，均方根誤差為0.055 6。對(duì)該方程顯著性進(jìn)行F檢驗(yàn)，查表得到F0.05(3,23)值為3028，遠(yuǎn)小于統(tǒng)計(jì)量F值（66.4），因此，回歸公式顯著。

從式(1)可以看出，臨界土體含水量與滲透系數(shù)成負(fù)相關(guān)關(guān)系，與孔隙度和土體顆粒曲率系數(shù)成正相關(guān)關(guān)系。滲透系數(shù)越大，說(shuō)明土體在一定水力梯度下可以很快下滲并在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為壤中流。因內(nèi)部壤中流流動(dòng)和深層滲漏的土體排水速度與雨強(qiáng)大小接近時(shí)，土體含水量才達(dá)到臨界值，并短時(shí)間維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平?？紫抖仍酱?，說(shuō)明水、氣兩相占據(jù)土體內(nèi)部空間越大。一般而言，在非飽和階段，土體內(nèi)部顆粒之間具有一定的黏聚力和咬合力并使土體具備一定的抗剪強(qiáng)度，從而保持穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)外許多研究證明土體啟動(dòng)時(shí)是非飽和的，土體內(nèi)部需要更多的水才能使抗剪強(qiáng)度下降，下滑力增加。因此，臨界土體含水量與孔隙度成正相關(guān)關(guān)系說(shuō)明水分在松散碎屑坡面體穩(wěn)定性中具有重要作用。土體顆粒的曲率系數(shù)反映了土顆粒粒徑分布曲線形態(tài)。從表1中曲率系數(shù)可以看出，泥石流源區(qū)粒徑級(jí)配累計(jì)曲線斜率比較連續(xù)，細(xì)顆粒在泥石流源區(qū)土體仍 占很大部分。盡管級(jí)配連續(xù)，但是泥石流源區(qū)土體是不均勻的，存在不連續(xù)粒徑，且均勻系數(shù)變化較大。由此說(shuō)明臨界土體含水量與曲率系數(shù)成正相關(guān)關(guān)系，曲率系數(shù)越大，土體內(nèi)部存在不連續(xù)粒徑，土顆粒間的存水空間越多，臨界土體含水量越大。

另外，式(1)中的3個(gè)變量綜合反映了流域內(nèi)土體的平均最大蓄水量。臨界土體含水量實(shí)際上與平均最大蓄水量物理涵義一致。超過(guò)臨界土體含水量或者平均最大蓄水量的降水將從地表流走，形成地表徑流，并聚集形成足夠水動(dòng)力條件的溝道水流。坡面匯流而來(lái)的初步小規(guī)模泥石流漿體與溝道水流

表1泥石流形成時(shí)的土體含水量、滲透系數(shù)、孔隙度以及曲率系數(shù)

Tab.1Soil Moisture, Permeability Coefficient, Porosity and

Coefficient of Curvature when Debris Flow Formed

編號(hào)WaK/(mm·s-1)nCc

1

2

30.500 00.023 5100.753.333 333

0.590 00.014 4930.763.333 333

0.660 00.004 6670.693.333 333

0.540 00.007 6190.723.333 333

0.480 00.003 7040.763.333 333

0.540 00.005 0720.763.333 333

0.240 00.005 6260.542.000 000

0.133 00.005 6260.450.408 333

0.120 00.010 2600.580.888 889

0.113 00.087 7600.580.888 889

0.124 00.010 2600.580.888 889

0.103 60.087 7600.580.888 889

0.161 80.010 2600.580.888 889

0.152 60.005 6260.450.408 333

0.117 40.010 2600.580.888 889

0.152 90.005 6260.451.125 000

0.326 00.003 8190.691.481 481

0.310 00.003 8190.691.481 481

0.357 00.003 8190.691.481 481

0.237 00.003 8190.691.481 481

0.340 00.003 8190.691.481 481

0.340 00.003 8190.691.481 481

0.352 00.003 8190.691.481 481

0.378 00.003 8190.691.481 481

0.313 00.003 8190.691.481 481

0.347 00.003 8190.691.481 481

0.347 00.003 8190.691.481 481

注：編號(hào)1的數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)［29］；編號(hào)2的數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)［30］；編號(hào)3的數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)［24］。

匯集增大了其中的含沙量和攜帶固體物質(zhì)能力。溝道水流在流經(jīng)泥石流動(dòng)床時(shí)強(qiáng)烈侵蝕固體物質(zhì)并形成泥石流。由于式（1）中的3個(gè)參數(shù)是泥石流源區(qū)土體物理特征值，所以該公式主要針對(duì)泥石流形成區(qū)的土體，尤其是細(xì)顆粒含量多的泥石流物源體。

2基于臨界土體含水量和實(shí)時(shí)降雨的預(yù)警方法

根據(jù)臨界土體含水量的定義以及泥石流預(yù)警模式中有效前期降雨難以精確計(jì)算的問(wèn)題，筆者提出一種基于臨界土體含水量和實(shí)時(shí)降雨的泥石流預(yù)警方法(圖1)，該方法的具體流程如下。

圖1基于土體含水量和實(shí)時(shí)降雨的泥石流預(yù)警方法實(shí)施過(guò)程

Fig.1Flow Chart of Debris Flow Forecasting System Based on Critical Soil Moisture and Realtime Rainfall

(1)計(jì)算泥石流啟動(dòng)的臨界土體含水量。根據(jù)泥石流形成區(qū)的巖土體特征，利用式（1）計(jì)算對(duì)應(yīng)臨界土體含水量Wa。

(2)計(jì)算當(dāng)前土體含水量與臨界土體含水量的差值。在得到臨界土體含水量的情況下，通過(guò)土壤含水量傳感器，以太陽(yáng)能板和蓄電池作為電源，運(yùn)用GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息傳輸和室內(nèi)數(shù)據(jù)接收終端，得到降雨過(guò)程中t時(shí)刻的土體含水量Wt。通過(guò)室內(nèi)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)反復(fù)計(jì)算差值含水量ΔW，其表達(dá)式為

ΔW=Wa-Wt(2)

(3)根據(jù)當(dāng)前雨強(qiáng)計(jì)算達(dá)到臨界土體含水量所需要的時(shí)間T。具體計(jì)算方法為：通過(guò)雨量傳感器，以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式發(fā)出和接收雨量值，通過(guò)室內(nèi)系統(tǒng)判定t時(shí)刻雨強(qiáng)Rt和土體滲透系數(shù)K的大小；并選擇大于滲透系數(shù)的計(jì)算公式和小于滲透系數(shù)的計(jì)算公式對(duì)達(dá)到臨界土體含水量所需要的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。

T＝(Wa-Wt)/KRt>K

(Wa-Wt)/RtRt≤K(4)

(4)根據(jù)計(jì)算的T值進(jìn)行預(yù)警，并每隔一定時(shí)間重復(fù)第(3)、(4)步直至達(dá)到臨界土體含水量或降雨結(jié)束。

如果T>0，則多通道數(shù)據(jù)反復(fù)確認(rèn)降雨過(guò)程中土體含水量是否達(dá)到臨界土體含水量，并每隔一定時(shí)間(比如10 s)重復(fù)第(2)、(3)步操作內(nèi)容。如果降雨一直持續(xù)且T≤0，那么安排現(xiàn)場(chǎng)查看或發(fā)出泥石流即將發(fā)生的警報(bào)。如果降雨結(jié)束，則停止泥石流預(yù)警。

3實(shí)例分析

筆者利用提出的基于臨界土體含水量和實(shí)時(shí)降雨的泥石流預(yù)警方法，對(duì)云南東川蔣家溝1999年7月16日泥石流進(jìn)行演算。

3.1臨界土體含水量確定

蔣家溝角礫土密度為1.954 g·cm-3，孔隙度n為0.381 8，滲透系數(shù)k為0.008 07 mm·s-1，d10為0.01 mm，d30為0.25 mm，d60為3 mm，角礫土顆粒級(jí)配曲線的曲率系數(shù)Cc為3.125(圖2)。由此得到蔣家溝泥石流暴發(fā)的臨界土體含水量為401%。陳曉清等在蔣家溝人工降雨激發(fā)滑坡失穩(wěn)形成泥石流的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，盡管不同深度的土體含水量不同，但每一組試驗(yàn)中土體含水量最大值都介于45%和35%之間，且土體破壞前的土體含水量大致在40%上下劇烈波動(dòng)［23］。土體在降雨作用下達(dá)到破壞前狀態(tài)，其含水量劇烈變動(dòng)，但是變動(dòng)的幅度基本在40%左右。這與通過(guò)式(1)計(jì)算得到的土體含水量值基本相同。因此，蔣家溝源區(qū)土體含水量接近越該值，泥石流暴發(fā)的可能性就越大。

圖2云南東川蔣家溝角礫土的顆粒級(jí)配曲線

Fig.2Particle Grading Curve of Breccia Soil in Jiangjiagou of Dongchuan, Yunnan

3.2演算過(guò)程

根據(jù)東川泥石流觀測(cè)站提供的降雨數(shù)據(jù)，激發(fā)蔣家溝1999年7月16日泥石流的降雨過(guò)程見圖3。

圖31999年7月16日泥石流暴發(fā)前的降雨過(guò)程和前20 d的雨量過(guò)程

Fig.3Rainfall Processes Before Occurrence of

Debris Flow on 16 July, 1999 and During the 20 Days Before the Debris Flow

(1)計(jì)算差值含水量。初始時(shí)土體含水量為4%，未達(dá)到臨界土體含水量(40.1%)，因此，在此時(shí)沒(méi)有泥石流發(fā)生，差值含水量ΔW為36.1%。

(2)比較雨強(qiáng)、滲透系數(shù)大小并計(jì)算每單位時(shí)間的土體含水量。蔣家溝角礫土的滲透系數(shù)為0008 07 mm& middot;s-1，相當(dāng)于每10 min降雨484 mm，與該溝的始發(fā)雨強(qiáng)（5 mm）非常接近。滲透系數(shù)0008 07 mm·s-1是經(jīng)過(guò)原位滲透試驗(yàn)得到的參數(shù)，即土體達(dá)到穩(wěn)定滲透階段時(shí)的滲透系數(shù)。滲透系數(shù)是隨時(shí)間和土體含水量變化的，但無(wú)論滲透系數(shù)在降雨過(guò)程中如何變化，穩(wěn)定滲透階段的滲透系數(shù)在不同測(cè)試手段下差異不是很大。比如陳寧生等經(jīng)人工降雨試驗(yàn)測(cè)得降雨開始時(shí)的土體初始滲透系數(shù)為0009 2 mm·s-1 ［31］，相當(dāng)于每10 min降雨552 mm的等效雨強(qiáng)。

通過(guò)實(shí)際10 min雨量(R10)與滲透系數(shù)的對(duì)比，以單位面積和單位垂直深度的土體作為分析對(duì)象得到每單位10 min末的含水量

Wt=WtΔt+ΔtRAHA(5)

式中：WtΔt為tΔt時(shí)刻(對(duì)應(yīng)t時(shí)刻之初)的土體含水量；t為實(shí)際降雨記錄時(shí)刻；Δt為單位雨量記錄持續(xù)時(shí)間(這里為10 min)；R為雨強(qiáng)；

A為土體面積；ΔtRA為時(shí)間Δt內(nèi)進(jìn)入土體的降水體積；HA為土體的總體積，H為一般含水量傳感器的探針長(zhǎng)度（60 mm)。

(3)根據(jù)筆者提出的預(yù)警方法演算。由于蔣家溝沒(méi)有實(shí)測(cè)的泥石流暴發(fā)過(guò)程土體含水量變化，這里在得到臨界土體含水量、確定基本土體含水量和實(shí)際雨量過(guò)程后，根據(jù)提出的方法具體流程進(jìn)行演算。演算結(jié)果見表2。

表2基于臨界土體含水量和實(shí)時(shí)降雨的泥石流預(yù)警方法演算過(guò)程

Tab.2Calculation Process by the Forcasting

Method for Debris Flow Based on Critical Soil Moisture and Realtime Rainfall

編號(hào)時(shí)間段R10/mmWtΔtWa-WtΔtT/min

121:50~22:000.50.040 00.361 0433.200 0

222:00~22:101.70.048 30.352 7124.482 4

322:10~22:201.60.076 70.324 3121.612 5

422:20~22:301.10.103 30.297 7162.381 8

522:30~22:400.80.121 70.279 3209.475 0

622:40~22:500.90.135 00.266 0177.333 3

722:50~23:001.30.150 00.251 0115.846 2

823:00~23:102.00.171 70.229 368.790 0

923:10~23:204.40.205 00.196 026.727 3

1023:20~23:301.40.278 30.122 752.585 7

1123:30~23:401.10.301 70.099 354.163 6

1223:40~23:503.00.320 00.081 016.200 0

1323:50~次日00:002.30.370 00.031 08.087 0

14次日00:00~次日00:101.30.408 3<0.000 0<0.000 0

注：次日01:12:34時(shí)刻，監(jiān)測(cè)到泥石流；R10值始終小于滲透系數(shù)。

3.3精度比較

將本文提出的預(yù)警方法與蔣家溝泥石流預(yù)報(bào)臨界線和暴發(fā)線判別式進(jìn)行結(jié)果對(duì)比，得到以下結(jié)果

R10=5.5-0.098(Pa0+h)>0.5 mm(6)

R10=6.9-0.123(Pa0+h)>1.0 mm(7)

式中：Pa0為泥石流暴發(fā)前某一天的指數(shù)；h為泥石流暴發(fā)前的當(dāng)日降雨量。

臨界線式(6)的物理意義是：在10 min雨強(qiáng)大于0.5 mm的降水過(guò)程中，某10 min降水量只要等于5.5-0.098(Pa0+h)，則蔣家溝泥石流就可能暴發(fā)；暴發(fā)線式(7)的物理意義為：在10 min雨強(qiáng)大于1 mm的降水過(guò)程中，某10 min降水量只要等于69-0.123(Pa0+h)，則蔣家溝就會(huì)暴發(fā)泥石流。

利用該次泥石流過(guò)程之前的降雨量過(guò)程和蔣家溝前期雨量計(jì)算公式，得到臨界線和暴發(fā)線10 min雨量分別為2.26、2.86 mm(圖3)。從該次降雨過(guò)程來(lái)看，23:10~23:20時(shí)段4.4 mm的降雨是造成該次泥石流的主要原因。但泥石流暴發(fā)時(shí)并不與該次降雨過(guò)程的峰值雨量時(shí)段重合，滯后近1 h。表1演算結(jié)果表明，該時(shí)段土體含水量并未達(dá)到臨界土體含水量。而泥石流暴發(fā)時(shí)段雨強(qiáng)僅0.9 mm，大于臨界線而小于暴發(fā)線。從達(dá)到臨界土體含水量和泥石流暴發(fā)時(shí)間上來(lái)看，達(dá)到臨界土體含水量和泥石流暴發(fā)之間相差約1 h，而原方法可提前預(yù)警17~200 min［8］。因此，從臨界土體含水量結(jié)合實(shí)時(shí)降雨過(guò)程來(lái)判別泥石流的發(fā)生更準(zhǔn)確。筆者提出的基于臨界土體含水量和實(shí)時(shí)降雨的預(yù)警方法比傳統(tǒng)利用臨界線和暴發(fā)線判別泥石流的物理意義更明確，方法更可靠。

4結(jié)語(yǔ)

（1）在泥石流形成過(guò)程中，一般理論認(rèn)為前期降雨使源區(qū)土體飽和，短歷時(shí)雨強(qiáng)造成飽和后的土體產(chǎn)生高孔隙水壓力使土體失穩(wěn)并轉(zhuǎn)化為泥石流。但是國(guó)內(nèi)外大量泥石流形成過(guò)程監(jiān)測(cè)表明，源區(qū)坡面土體降雨過(guò)程和泥石流形成過(guò)程中土體都未達(dá)到飽和，且土體含水量存在一個(gè)臨界值。由此，本文提出了臨界土體含水量的概念，并通過(guò)擬合國(guó)內(nèi)外野外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到計(jì)算臨界土體含水量的經(jīng)驗(yàn)公式。

（2）基于臨界土體含水量的概念和經(jīng)驗(yàn)公式，發(fā)展了一種基于臨界土體含水量和實(shí)時(shí)降雨的泥石流預(yù)警方法。通過(guò)云南東川蔣家溝1999年7月16日暴發(fā)的泥石流的實(shí)際觀測(cè)資料，對(duì)該方法進(jìn)行了實(shí)例演算。演算結(jié)果表明，該場(chǎng)泥石流暴發(fā)時(shí)刻并未與峰值降雨時(shí)段重合，而是在達(dá)到臨界土體含水量后約1 h。

（3）由于臨界土體含水量計(jì)算公式是經(jīng)驗(yàn)性的，在后續(xù)研究中有必要從土體降雨入滲以及激發(fā)坡面土體失穩(wěn)的物理過(guò)程并結(jié)合泥石流形成區(qū)監(jiān)測(cè)進(jìn)行深入研究，提出更具有物理意義的臨界土體含水量概念，建立以水文學(xué)、水力學(xué)、泥沙運(yùn)動(dòng)學(xué)等為基礎(chǔ)的預(yù)警模型。

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篇7

關(guān)鍵詞：pm2.5；控制；多元化；污染現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：X508.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-0432（2012）-04-0148-1

0 引言

所謂的pm2.5是指漂浮在空氣中直徑小于2.5微米的固體懸浮物。由于其可以被直接吸入肺部并且嚴(yán)重的影響了人們身體健康進(jìn)而引起了人們的廣泛關(guān)注。由于人類的擾動(dòng)以及工業(yè)生產(chǎn)，pm2.5作為空氣的微量組成在最近一段時(shí)間所占比重呈上升趨勢(shì)。因此，在今年2月，國(guó)務(wù)院出臺(tái)的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)修訂辦法中將其作為空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)之一。

1 pm2.5的污染現(xiàn)狀

1.1 pm2.5的危害

pm2.5的危害主要表現(xiàn)為直接危害與間接危害兩個(gè)方面。在直接危害方面主要表現(xiàn)為pm2.5由于粒徑較小可以直接避免鼻腔以及呼吸道的攔截過(guò)濾作用直接進(jìn)入到人體的呼吸道。進(jìn)而對(duì)人體肺部以及其內(nèi)的氣體交換造成一定的影響。并誘發(fā)或加重肺部疾病。嚴(yán)重的可誘發(fā)肺癌等惡性疾病。此外，由于肺部，毛細(xì)血管的過(guò)濾作用強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致部分的pm2.5進(jìn)入血液循環(huán)當(dāng)中去，長(zhǎng)期加劇腎、肝等內(nèi)臟的負(fù)擔(dān)，降低人的壽命。間接危害主要表現(xiàn)為pm2.5具有一定的表面吸附能力。此外，由于來(lái)源的不同進(jìn)而造成pm2.5的成分復(fù)雜，往往含有大量的重金屬以及包括病原體與細(xì)菌的微生物。在吸入人體后隨著血液的流動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)散。進(jìn)而影響體內(nèi)鹽平衡，甚至引起人體重金屬中毒以及病原性感染。

此外，pm2.5還是霧霾天氣的主要成因，在造成霧霾天氣的情況下嚴(yán)重的影響了出行能見度。進(jìn)而，影響交通運(yùn)輸安全，不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.2 pm2.5污染現(xiàn)狀

Pm2.5的總量與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展以及工業(yè)化程度有關(guān)。有研究表明高度的城市化以及高密度的工業(yè)聚集區(qū)能夠產(chǎn)生大量的pm2.5。此種現(xiàn)象從我國(guó)pm2.5的分布可以看出。北、上、廣等一線城市pm2.5顯著高于其他城市水平。此外，pm2.5還呈現(xiàn)出一種逐年遞增的趨勢(shì)。在1997年美國(guó)科學(xué)家提出pm2.5的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)概念之后以平均每年9%的速度遞增。到2011年，我國(guó)地區(qū)最高pm2.5含量達(dá)到80微克每立方米。按照人類平均呼吸水平，每人每天吸入pm2.5總量為8mg，嚴(yán)重的影響了人體健康。

Pm2.5的監(jiān)測(cè)不利也是pm2.5污染出現(xiàn)的重要組成部分。我國(guó)在2012年2月修訂的《空氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》首次將pm2.5列入到監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)的項(xiàng)目中去。在此之前，對(duì)此種指標(biāo)的監(jiān)測(cè)還處于空白。同時(shí)，由于監(jiān)測(cè)與監(jiān)管的疏忽起步較晚，我國(guó)對(duì)pm2.5僅存在一個(gè)平均水平的監(jiān)測(cè)而對(duì)其排放源等監(jiān)測(cè)與治理還屬于空白。這對(duì)pm2.5的綜合管理與控制提出了挑戰(zhàn)。

2 pm2.5的多元化控制

Pm2.5的來(lái)源是多元化的，主要由工業(yè)生產(chǎn)、自然風(fēng)化、建筑揚(yáng)塵、尾氣排放等途徑進(jìn)入空氣當(dāng)中。其控制與治理可以根據(jù)切斷污染源、降低固有比重、有效的防范措施等多個(gè)方面進(jìn)行多元化控制。具體的控制方式如下：

2.1 切斷污染源控制手段

通過(guò)切斷污染源的控制手段能夠有效的降低污染源向空氣中持續(xù)排放pm2.5，進(jìn)而防止空氣pm2.5污染的惡化。同時(shí)可以利用環(huán)境的自凈能力逐步降低現(xiàn)有的pm2.5污染。切斷污染源的控制手段可以根據(jù)其污染來(lái)源進(jìn)行確定。其中自然來(lái)源即自然風(fēng)化來(lái)源屬于不可控污染源。其他污染源可以看作為點(diǎn)源進(jìn)行處理。主要的處理手段可以采用靜電去除、濾膜去除以及分子篩去除的方法進(jìn)行。具體的操作模式是確定可能的pm2.5污染物產(chǎn)生與排放點(diǎn)位。比如工業(yè)生產(chǎn)的排煙系統(tǒng)、汽車排氣裝置、建筑工地等、對(duì)排放源進(jìn)行處理裝置的安裝進(jìn)而降低其向環(huán)境的排放強(qiáng)度。

2.2 降低固有比重控制手段

所謂的降低固有比重控制手段是通過(guò)一定的方式對(duì)空氣中現(xiàn)存的pm2.5進(jìn)行有效去除的控制方法。其主要通過(guò)自然方法以及人工方法兩方面進(jìn)行。所謂的自然方法是利用自然界的降雨對(duì)空氣的沖刷作用將空氣中的pm2.5轉(zhuǎn)變?yōu)橛甑卧僖詽癯两档男问浇档降孛?，進(jìn)而降低了空氣中的pm2.5固有比重。人工方法則是利用pm2.5在空氣中的特性利用人工干預(yù)的手段進(jìn)行去除的方法。主要方法有：利用濕沉降去除原理采用人工降雨的方式將空氣中pm2.5進(jìn)行去除；pm2.5具有一定的聚沉效應(yīng)，有研究表明此種效應(yīng)能力的大小與空氣相對(duì)濕度成正比關(guān)系。可以通過(guò)人工的方式增加地面的相對(duì)濕度進(jìn)而促進(jìn)pm2.5的自身聚沉作用進(jìn)行去除；Pm2.5與植物覆蓋率呈反比，并且由于pm2.5可以被植物氣孔進(jìn)行吸收進(jìn)而固定在植物體內(nèi)，因此對(duì)于城市中的綠化減少以及防風(fēng)、防沙林帶的減少同樣可以降低空氣中的pm2.5固有比重。

2.3 增加有效的防范控制手段

所謂的有效防范控制手段是指在空氣中pm2.5總量不變甚至惡化的情況下。通過(guò)增加過(guò)濾等防范手段來(lái)防止空氣中的pm2.5進(jìn)入人體。主要的方式是采用新型的口罩以及室內(nèi)空氣過(guò)濾裝置來(lái)完成的。對(duì)于室內(nèi)空氣流通過(guò)程中的pm2.5去除相對(duì)簡(jiǎn)單。僅需對(duì)傳統(tǒng)的空氣過(guò)濾系統(tǒng)加裝水濾系統(tǒng)即可達(dá)到較好的去除效果。而對(duì)于人們出行過(guò)程中pm2.5的防范則需要通過(guò)分子濾膜以及高效吸附技術(shù)來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

3 總結(jié)

本文從pm2.5的危害談起，總結(jié)了其存在對(duì)人體及環(huán)境的危害。進(jìn)而分析了目前pm2.5的污染現(xiàn)狀。并從切除污染源頭、控制pm2.5總量以及增加防范措施等三個(gè)方面討論了其多元化控制對(duì)策。希望為改善我國(guó)空氣質(zhì)量提供理論基礎(chǔ)。

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篇8

1 現(xiàn)今對(duì)氣象信息的了解和應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 廣大群眾已經(jīng)意識(shí)到氣象的意義所在

最近幾年，由于科技不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的設(shè)備被用到農(nóng)業(yè)工作之中，此時(shí)農(nóng)業(yè)活動(dòng)的機(jī)械化非常顯著，產(chǎn)值也在不斷提升。然而還是有著眾多的影響要素，干擾到農(nóng)業(yè)活動(dòng)的開展。通過(guò)分析我們可知，由于我們國(guó)家的國(guó)土面積十分廣闊，環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致各個(gè)區(qū)域的農(nóng)業(yè)活動(dòng)不盡相同。不過(guò)不管是何種區(qū)域，農(nóng)業(yè)收入依舊是廣大農(nóng)戶的主要收入。絕大多數(shù)的農(nóng)民群眾都認(rèn)為氣象要素對(duì)農(nóng)業(yè)有著非常明顯的影響，尤其是降雨較少的區(qū)域，氣象要素的意義更為明顯，它會(huì)直接的影響廣大農(nóng)戶的收入。

1.2 農(nóng)戶無(wú)法獲取大量的氣象信息

對(duì)于絕大多數(shù)的農(nóng)戶來(lái)講，要想獲取氣象信息主要還是依靠氣象預(yù)報(bào)，其渠道較窄，在一些較為落后的區(qū)域還有人只能通過(guò)聽取廣播或者是報(bào)紙來(lái)獲取信息。有個(gè)別的農(nóng)戶使用自己的方法獲取氣溫情況，比如在自己的溫室棚內(nèi)安放溫度計(jì)，以此來(lái)獲知溫度情況，便于為大棚通風(fēng)。上述的這些渠道都相對(duì)落后，渠道較窄，無(wú)法幫助農(nóng)戶更好的安排農(nóng)業(yè)活動(dòng)。

1.3 氣象探測(cè)無(wú)法完全滿足農(nóng)民需求

不論是哪個(gè)地區(qū)的農(nóng)戶，都明白氣象信息的重要性，都會(huì)參考?xì)庀笮畔才呕顒?dòng)。不過(guò)，在農(nóng)忙的時(shí)候，本身的高強(qiáng)度勞動(dòng)使得他們根本沒(méi)有心思關(guān)注氣象信息，更別提去電?咨詢了。通過(guò)調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的農(nóng)戶都認(rèn)可氣象探測(cè)工作對(duì)其生產(chǎn)工作的幫助，普遍認(rèn)為氣象播報(bào)在短時(shí)間內(nèi)的精準(zhǔn)性在不斷提升，不過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的探測(cè)和具體情況之間還是有一定的差距的。特別是對(duì)干旱氣象的預(yù)報(bào)，它會(huì)直接的影響到缺水地區(qū)的農(nóng)業(yè)活動(dòng)，會(huì)對(duì)廣大農(nóng)戶的生活產(chǎn)生極大的影響，因此相關(guān)機(jī)構(gòu)就要切實(shí)依據(jù)氣象信息，制定抗旱策略。

1.4 加強(qiáng)災(zāi)害預(yù)警的重要性

因?yàn)槭艿浇?jīng)濟(jì)要素的影響，落后區(qū)域的群眾更加重視災(zāi)害預(yù)警。由于其獲取氣象信息的方式不是很先進(jìn)，無(wú)法在第一時(shí)間得知信息，就不能夠盡快的開展預(yù)防活動(dòng)，最終會(huì)造成很嚴(yán)重的損失，有時(shí)候還會(huì)危及到相關(guān)人員的生命安全。因此，為了避免問(wèn)題出現(xiàn)，就要積極擴(kuò)寬信息傳播途徑，確保群眾能夠在第一時(shí)間獲取所需的信息。

2 氣象探測(cè)如何為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)

第一，要確保信息精準(zhǔn)，提升預(yù)警力度，輔助廣大農(nóng)戶開展好農(nóng)業(yè)活動(dòng)。第二，積極開展氣象研究工作，做好技術(shù)服務(wù)活動(dòng)，作為氣象工作者還要深入了解廣大群眾的需求，幫助他們更好的開展農(nóng)業(yè)工作。第三，要提升信息傳遞速度，確保以最快的速度開展好信息的收取以及處理和播報(bào)等工作，將災(zāi)害的影響降到最低。同時(shí)，還要細(xì)致記錄和留存有關(guān)的氣象資料，便于后續(xù)出現(xiàn)類似事情的時(shí)候加以參考。第四，積極使用高新技術(shù)，比如借助遙感科技探測(cè)空氣中的水汽量，積極分析資源布局特征，劃分好氣候區(qū)域，確保廣大群眾能夠了解所在區(qū)域的氣候特征。第五，積極預(yù)警，在災(zāi)害出現(xiàn)之前的時(shí)候，要通過(guò)多種渠道告知廣大農(nóng)戶，此時(shí)群眾就能夠依據(jù)信息開展應(yīng)對(duì)工作，最大化的降低災(zāi)害帶來(lái)的負(fù)面影響。

3 氣象條件對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響

（1）大風(fēng)。通常，我們將風(fēng)力超過(guò)8級(jí)，速度大于17m/s的都定義為大風(fēng)。目前我們國(guó)家的大風(fēng)類型有三類，分別是臺(tái)風(fēng)侵襲、雷雨大風(fēng)、北方冷空氣南下大風(fēng)。在這三種中，以最后一種較為常見。不論是何種類型的大風(fēng)，一旦出現(xiàn)都會(huì)對(duì)植被以及房屋等造成嚴(yán)重的影響，尤其是對(duì)莊稼的影響最為嚴(yán)重，個(gè)別情況下會(huì)導(dǎo)致絕收。

（2）連陰雨。所謂的連陰雨，指的是持續(xù)降雨超過(guò)5天，降雨總數(shù)超過(guò)30mm的氣候現(xiàn)象。在這個(gè)過(guò)程中，光照非常稀少，濕度大，很顯然這對(duì)于莊稼的生長(zhǎng)是非常不利的，如果在莊稼成熟期出現(xiàn)了這種天氣的話有可能會(huì)導(dǎo)致絕收。其中像是花生以及棉花等的質(zhì)量會(huì)大打折扣，假如這種氣候出現(xiàn)在播種階段，會(huì)導(dǎo)致播種時(shí)間推后，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到很明顯的干擾。

（3）低溫冷凍。低溫凍害同樣會(huì)作用于農(nóng)業(yè)活動(dòng)。具體來(lái)講，因?yàn)槔淇諝庖约昂钡挠绊?，溫度?huì)不斷下降，給作物造成嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

（4）干旱。在眾多的自然災(zāi)害中，干旱是最為嚴(yán)重的。如果一段時(shí)間之內(nèi)持續(xù)不降雨，就會(huì)導(dǎo)致土壤中的水分散失過(guò)快，水域之中的水分也隨之減少，對(duì)廣大群眾的生活和作物生長(zhǎng)都是非常不利的，會(huì)使得莊稼產(chǎn)量明顯減少。

（5）洪澇。所謂的洪澇指的是因?yàn)槌掷m(xù)的降雨導(dǎo)致地勢(shì)較低的區(qū)域出現(xiàn)了存水或是淹沒(méi)之類的問(wèn)題。對(duì)于我們國(guó)家來(lái)講，降水一般集中在每年的夏季，而每年的雨量是不一樣的，時(shí)而發(fā)生洪災(zāi)。一旦出現(xiàn)的話就會(huì)導(dǎo)致作物生長(zhǎng)受限，產(chǎn)量降低，干擾農(nóng)業(yè)活動(dòng)的開展。這類災(zāi)害的影響非常嚴(yán)重，會(huì)作用于廣大群眾的生活和社會(huì)穩(wěn)定。

（6）冰雹。除了上述的幾種災(zāi)害之外，冰雹的影響也非常嚴(yán)重，發(fā)生幾率較高。通過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)其成因主要來(lái)自對(duì)流特別旺盛的積雨云，云中的上升氣流相對(duì)一般雷雨云強(qiáng)的多，小冰雹是在對(duì)流云內(nèi)由雹胚上下數(shù)次和過(guò)冷水滴碰撞增長(zhǎng)起來(lái)的，當(dāng)云中的上升氣流不能支撐時(shí)就下降到地面造成災(zāi)害。通常它不是單獨(dú)出現(xiàn)的，一般出現(xiàn)在風(fēng)雨交加的天氣中。它帶來(lái)的影響非常嚴(yán)重，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量明顯降低，個(gè)別情況下還會(huì)絕收。

4 減少氣象條件對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的措施

4.1 提高農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的針對(duì)性、準(zhǔn)確性與及時(shí)性

農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)要建立綜合氣象的監(jiān)測(cè)站。氣象站的監(jiān)測(cè)要遍及農(nóng)田、環(huán)境、交通、林業(yè)等多個(gè)方面，實(shí)行全天候的監(jiān)測(cè)，提高綜合監(jiān)測(cè)的能力。根據(jù)農(nóng)民以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，構(gòu)建新型的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)，注重氣象信息播放的時(shí)效，將短時(shí)播報(bào)與滾動(dòng)播報(bào)相結(jié)合。努力開發(fā)氣象服務(wù)的新產(chǎn)品，積極利用網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建專業(yè)化、可視化以及動(dòng)態(tài)化的氣象服務(wù)體系，幫助人們隨時(shí)便捷的了解氣象信息。構(gòu)建長(zhǎng)效的服務(wù)機(jī)制，加強(qiáng)鎮(zhèn)、村的合作，保證氣象信息準(zhǔn)確、及時(shí)的傳達(dá)到農(nóng)民那里，用來(lái)指導(dǎo)農(nóng)民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4.2 建立完善的災(zāi)害防御機(jī)制

相關(guān)氣象部門一定要加大對(duì)于災(zāi)害防御機(jī)制的探索力度，加強(qiáng)災(zāi)害防御體系的建設(shè)力度，針對(duì)冰雹、低溫冰凍、洪澇、干旱、臺(tái)風(fēng)等常見的農(nóng)業(yè)災(zāi)害，加強(qiáng)評(píng)估、預(yù)警、預(yù)報(bào)和監(jiān)測(cè)的力度，充分利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷地發(fā)展完善災(zāi)害防御的信息系統(tǒng)，提高災(zāi)害防御能力，根據(jù)農(nóng)作物的生長(zhǎng)特點(diǎn)，進(jìn)行季節(jié)性的災(zāi)害預(yù)報(bào)。不斷的進(jìn)行氣象災(zāi)害的評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)，加強(qiáng)災(zāi)情的普查力度，編制災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃，加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)的雷電預(yù)警，對(duì)于災(zāi)害防御設(shè)備要進(jìn)行定期的檢查維修，確保設(shè)備能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。還要加強(qiáng)人工對(duì)于天氣的干預(yù)力度，完善相關(guān)的技術(shù)系統(tǒng)，比如，當(dāng)旱情出現(xiàn)的時(shí)候，可人工降雨。

4.3 分析氣象規(guī)律積極布控農(nóng)業(yè)活動(dòng)

通過(guò)分析可知，氣象災(zāi)害的出現(xiàn)都是有特定原因的，比如自然條件改變等，因此，作為工作者一定要了解氣象規(guī)律，要結(jié)合氣象變化情況積極監(jiān)測(cè)，認(rèn)真開展災(zāi)害測(cè)報(bào)工作，以此為農(nóng)業(yè)活動(dòng)提供災(zāi)害預(yù)警，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作來(lái)講，要經(jīng)過(guò)科學(xué)的布局生產(chǎn)活動(dòng)，切實(shí)提升抗災(zāi)水平，帶動(dòng)農(nóng)業(yè)朝著高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)方面發(fā)展。

4.4 切實(shí)提升群眾防災(zāi)認(rèn)知水平

具體來(lái)講要做到如下兩點(diǎn)：第一，積極開展宣傳活動(dòng)，確保廣大群眾能夠意識(shí)到氣象災(zāi)害給農(nóng)業(yè)活動(dòng)造成的影響，提升群眾對(duì)災(zāi)害的認(rèn)知能力，確保他們能夠真正的了解氣象災(zāi)害的形成原因以及它們?cè)斐傻挠绊?，掌握自我防御方法等，只有這樣才可以確保在災(zāi)害出現(xiàn)的時(shí)候可以制定正確的策略來(lái)應(yīng)對(duì)。第二，要提升氣象工作者和防災(zāi)減災(zāi)人員的工作能力，提升他們的防災(zāi)意識(shí)和水平，只有這樣才能夠確保他們更好的開展災(zāi)害預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)工作，才能夠降低因?yàn)闅庀鬄?zāi)害而給農(nóng)業(yè)帶來(lái)的損失，進(jìn)而幫助廣大農(nóng)戶提升經(jīng)濟(jì)效益，更好的增加農(nóng)業(yè)收入。

4.5 完善災(zāi)害保險(xiǎn)以及補(bǔ)貼體系

積極探索研究，制定適合我國(guó)基本情況的農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)體系。該體系應(yīng)該是以國(guó)家機(jī)構(gòu)為主要領(lǐng)導(dǎo)力量，同時(shí)聯(lián)合社會(huì)力量共同維護(hù)。作為政府，應(yīng)該從政策條例方面予以扶助，做好協(xié)調(diào)工作，不斷完善保險(xiǎn)模式，合理應(yīng)對(duì)氣象災(zāi)害給農(nóng)業(yè)活動(dòng)造成的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合所在區(qū)域的具體情況完善補(bǔ)貼模式，盡最大努力降低災(zāi)害造成的負(fù)面影響，確保農(nóng)業(yè)發(fā)展穩(wěn)定高效。

4.6 提升群眾的環(huán)保意識(shí)

之所以會(huì)出現(xiàn)各種氣象災(zāi)害，深入分析其原因可知環(huán)境變化的影響最為嚴(yán)重。因此，在農(nóng)業(yè)活動(dòng)中必須要按照自然規(guī)律開展工作，合理利用水以及土地等資源，并且做好保護(hù)活動(dòng)，強(qiáng)化治理力度，統(tǒng)籌規(guī)劃農(nóng)業(yè)活動(dòng)以及防災(zāi)工作，防止因?yàn)槿祟悷o(wú)序活動(dòng)而導(dǎo)致環(huán)境惡化的現(xiàn)象出現(xiàn)。

篇9

一、多媒體能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，是最好的老師。新課程倡導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行各種自主學(xué)習(xí)活動(dòng)，假如學(xué)生對(duì)物理沒(méi)有興趣，他們就沒(méi)有自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，甚至連物理教材都不想多看幾眼。如果在教學(xué)中利用多媒體技術(shù)，就很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)的積極性。比如，在學(xué)習(xí)光的直線傳播知識(shí)時(shí)，可以自制日食、月食的視頻；在學(xué)習(xí)機(jī)械能的時(shí)候，我們可以利用多媒體向?qū)W生展現(xiàn)“黃河之水天上來(lái)”“巍巍壯觀的火箭帶著我們的宇航員升空”等情境；在學(xué)習(xí)物態(tài)變化知識(shí)的時(shí)候，可以利用多媒體方便地向?qū)W生播放風(fēng)、霜、雪、雨；在講到人工降雨的時(shí)候，更能繪聲繪色地展現(xiàn)飛機(jī)在云層里如何灑下干冰，云中的水汽最終形成雨點(diǎn)的過(guò)程。這些集聲音、動(dòng)畫于一體的視頻，給學(xué)生的視覺(jué)、聽覺(jué)極大的沖擊，牢牢地抓住學(xué)生的注意力，不僅能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能有效地提高教學(xué)效果。

二、多媒體能提高教學(xué)的效率

利用多媒體能有效地突破教學(xué)上的難點(diǎn)，使學(xué)生不易理解的物理原理，變得直觀、易懂。比如，學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系是很難理解的，有一道勻速運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)空投救災(zāi)物資的題目，很多學(xué)生無(wú)法理解離開飛機(jī)后的救災(zāi)物資，為什么在空中是排列在一條豎直直線上的？假如我們老師利用粉筆與黑板，畫上幾個(gè)分解的圖，學(xué)生是很難理解的。如果利用多媒體技術(shù)，將飛機(jī)空投救災(zāi)物資的過(guò)程制作成動(dòng)畫播放給學(xué)生觀看，老師再結(jié)合動(dòng)畫講解，學(xué)生自然而然地明白了。光學(xué)中的有關(guān)知識(shí)雖然是學(xué)生日常生活中常見的現(xiàn)象，但學(xué)生對(duì)光的傳播、光的反射、光的折射中各自所遵循的規(guī)律并不好理解，而初中物理中的光學(xué)知識(shí)僅有一個(gè)章節(jié)，從光的現(xiàn)象到透鏡的應(yīng)用一環(huán)連著一環(huán)，這么密集的知識(shí)，讓小小的初中學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)牢靠的掌握是很有難度的。如果我們?cè)诮虒W(xué)中能重視實(shí)驗(yàn)，再自制多媒體課件加以輔助，就能收到很好的教學(xué)效果。

三、多媒體可以優(yōu)化教學(xué)信息

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用是舉足輕重的。但很多物理實(shí)驗(yàn)的效果并不明顯，老師結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)再努力講解，效果也不一定好。此時(shí)，可以用多媒體向?qū)W生放大展現(xiàn)，這樣不僅能使學(xué)生看到細(xì)微的變化，而且班級(jí)里每個(gè)角落的學(xué)生都能看清楚實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如果沒(méi)有多媒體技術(shù)，后排的學(xué)生常?？床磺謇蠋煹难菔緦?shí)驗(yàn)。

物理所研究的對(duì)象是極其廣闊的，小到微觀粒子，大到宇宙天體，很多規(guī)律是無(wú)法用普通的實(shí)驗(yàn)手段演示的，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)很費(fèi)勁。假如使用多媒體技術(shù)，就可以很容易地將這些規(guī)律展現(xiàn)給學(xué)生。比如，磁場(chǎng)它是看不見摸不著的物質(zhì)，用多媒體技術(shù)可以將其抽象的物質(zhì)變得具體、直觀，便于學(xué)生理解掌握。再如，核能的獲得途徑有兩條：一是重核的裂變，二是輕核的聚變。單憑教師的語(yǔ)言與手勢(shì)不容易達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，但是如果利用多媒體技術(shù)，可以模擬裂變與聚變的過(guò)程，這不僅能提高教學(xué)效率，還能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

四、合理使用多媒體

在物理教學(xué)中使用多媒體的目的是讓學(xué)生掌握重點(diǎn)，搞懂難點(diǎn)。它與其他教學(xué)手段是相輔相成的，不是取而代之所有的傳統(tǒng)教學(xué)手段。在具體的教學(xué)中，切不可替代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)。新課程強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力的培養(yǎng)，而創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力只能靠學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐獲得，靠觀看多媒體是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。假如在教學(xué)中不讓學(xué)生親自做實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生的感覺(jué)可能是老師用動(dòng)畫“蒙”我們，這些現(xiàn)象可能是“假的”。因此，模擬的實(shí)驗(yàn)不能淡化老師的演示實(shí)驗(yàn)，更不能取代真實(shí)的、學(xué)生動(dòng)手的操作實(shí)驗(yàn)。

篇10

一、我國(guó)農(nóng)村建設(shè)存在的主要問(wèn)題與障礙

1.二元經(jīng)濟(jì)格局遲遲不能改變

根據(jù)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一般規(guī)律，第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的比重隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的不同而不同。由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)特有的生產(chǎn)要素稟賦特征、經(jīng)濟(jì)體制特征，三次產(chǎn)業(yè)的演變不同于世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一般規(guī)律。首先是中國(guó)經(jīng)濟(jì)在其發(fā)展過(guò)程中二元結(jié)構(gòu)特征遲遲不能轉(zhuǎn)變和消失，雖然農(nóng)業(yè)占整個(gè)GDP的產(chǎn)值比重不斷下降(降到10%以下)，但是農(nóng)業(yè)吸納的就業(yè)人口比重仍然居高不下(近50%)，使得三農(nóng)問(wèn)題在中國(guó)長(zhǎng)期得不到很好的解決。其次，服務(wù)業(yè)的發(fā)展大大落后于工業(yè)的發(fā)展，尤其是現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展長(zhǎng)期緩慢，無(wú)法吸納農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移和工業(yè)中勞動(dòng)生產(chǎn)率提高后勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移。

2.農(nóng)業(yè)資本投入不足

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的一份報(bào)告顯示，2003年用于農(nóng)業(yè)的固定資產(chǎn)投資僅為11.5%，這與我國(guó)農(nóng)村擁有9億農(nóng)民相比不成比例。同時(shí)，由于農(nóng)村交通、通訊、電力等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，減弱了農(nóng)村吸引社會(huì)投資的能力。從農(nóng)業(yè)信貸規(guī)模發(fā)展情況來(lái)看，農(nóng)業(yè)信貸規(guī)模有所擴(kuò)大，但是農(nóng)業(yè)貸款占銀行貸款總額的年均比重不到3%，農(nóng)業(yè)企業(yè)和農(nóng)戶貸款相比之下比較難。國(guó)務(wù)院在1996年便出臺(tái)了《關(guān)于農(nóng)村金融體制改革的決定》，但實(shí)際上農(nóng)村建設(shè)、發(fā)展的信貸資金很難到位，而且農(nóng)村大量資金外流現(xiàn)象嚴(yán)重。

3.農(nóng)村勞動(dòng)力質(zhì)量與邊際產(chǎn)出較低

建國(guó)后，為優(yōu)先保證工業(yè)建設(shè)所需資源，我國(guó)建立了嚴(yán)格的戶口管理制度，這一方面使我國(guó)在較短的時(shí)間內(nèi)建立起了門類齊全的工業(yè)體系；另一方面也為勞動(dòng)力的合理流動(dòng)制造了制度性的障礙，造成了我國(guó)城市化滯后于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，形成了典型的城鄉(xiāng)二元經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。受城鄉(xiāng)分割治理的影響，我國(guó)農(nóng)村人均受教育年限較城市而言要低得多，教育投入更是不足；同時(shí)，由于薪資待遇的城鄉(xiāng)差異大，農(nóng)村人才難以回流。于是便形成一種悖論，貧窮的農(nóng)村越需要人才，卻越是難以獲得人才。人才短缺造成新農(nóng)村建設(shè)中智力支持的缺位。農(nóng)村普遍存在的高素質(zhì)的勞動(dòng)力和人力資源短缺現(xiàn)象，導(dǎo)致農(nóng)村勞動(dòng)力的質(zhì)量與邊際產(chǎn)出較低。

4.農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率較低

目前我國(guó)的農(nóng)業(yè)科技貢獻(xiàn)率為48%左右，而發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)達(dá)到了70%—80%。從整體來(lái)看，我國(guó)科技自主創(chuàng)新實(shí)力薄弱、核心技術(shù)缺乏，農(nóng)業(yè)科學(xué)研究多數(shù)仍屬于“跟蹤式”、“模仿式”或“轉(zhuǎn)化式”研究。表現(xiàn)為：一些出口創(chuàng)匯農(nóng)產(chǎn)品品種和重大技術(shù)裝備仍主要依賴進(jìn)口；農(nóng)業(yè)科技推廣體系不健全，科技成果轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)薄弱，很多成果不能變成現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力；農(nóng)民科技素質(zhì)總體不高，對(duì)新技術(shù)的吸納能力不強(qiáng)，農(nóng)業(yè)科技普及不普遍；農(nóng)業(yè)科技投入總量偏低，創(chuàng)新與應(yīng)用體系建設(shè)有待加強(qiáng)，農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的體制機(jī)制性障礙還沒(méi)有根本消除。

二、對(duì)我國(guó)建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的政策建議

1.政府應(yīng)加大農(nóng)業(yè)發(fā)展的資金投入，改善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施

要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展，政府必須投入大量資金支持農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。針對(duì)目前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源嚴(yán)重匱乏的現(xiàn)狀，政府應(yīng)出巨資興建和維護(hù)水利設(shè)施，在干旱時(shí)期通過(guò)蓄水工程或人工降雨等方式為農(nóng)戶提供價(jià)格低廉的農(nóng)業(yè)用水，解決干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的缺水困難。政府還應(yīng)定期撥款改良土質(zhì)。雖然我國(guó)農(nóng)村實(shí)行土地家庭聯(lián)產(chǎn)承包經(jīng)營(yíng)制度，農(nóng)戶擁有幾十年的土地經(jīng)營(yíng)權(quán)，但對(duì)于土質(zhì)的改良等生產(chǎn)要素的資金投入，政府仍然有責(zé)任負(fù)擔(dān)部分投資費(fèi)用。此外，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的建立與完善，準(zhǔn)確、快速的信息對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用也越來(lái)越重要。各級(jí)政府可以有線電視網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，盡快建立上下暢通、靈敏快捷的信息網(wǎng)絡(luò)體系。同時(shí)，全面開發(fā)利用國(guó)內(nèi)外信息資源，鼓勵(lì)有條件的農(nóng)民加入因特網(wǎng)，讓農(nóng)民通過(guò)因特網(wǎng)充分利用社會(huì)信息資源，推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

2.構(gòu)建多層次的農(nóng)村金融體系，為新農(nóng)村建設(shè)全力提供資金支持

近年來(lái)，財(cái)政用于“三農(nóng)”的支出增加較多，但同財(cái)政收入的增長(zhǎng)速度和農(nóng)村發(fā)展的客觀需要相比，仍然存在較大的差距。因此，要堅(jiān)持以服務(wù)“三農(nóng)”為宗旨，加快金融業(yè)立法，確保農(nóng)村金融法制化、規(guī)范化、程序化運(yùn)作，努力構(gòu)建一個(gè)良好的金融環(huán)境；要以市場(chǎng)化為導(dǎo)向，在充分研究論證的基礎(chǔ)上，積極開展并穩(wěn)步推進(jìn)包括農(nóng)村信用社、農(nóng)業(yè)銀行、郵政儲(chǔ)蓄在內(nèi)的農(nóng)村金融機(jī)構(gòu)改革，支持并鼓勵(lì)農(nóng)村中小金融機(jī)構(gòu)組織的發(fā)展，合理分工，適度引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，全面構(gòu)建多層次、高質(zhì)量的農(nóng)村金融體系；要以商業(yè)化為要求，努力拓展農(nóng)村金融業(yè)務(wù)，探索支農(nóng)的新方法、新途徑，優(yōu)化信貸結(jié)構(gòu)，提高資金使用效率，增強(qiáng)盈利能力，努力促進(jìn)資金回流；要借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)村金融的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，逐步建立起適合我國(guó)國(guó)情的，覆蓋全農(nóng)村的農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)體系，提高農(nóng)業(yè)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力。

3.大力發(fā)展農(nóng)村教育，促進(jìn)農(nóng)村科技進(jìn)步

21世紀(jì)農(nóng)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，說(shuō)到底是農(nóng)業(yè)科技尤其是高科技的競(jìng)爭(zhēng)。改革目前我國(guó)農(nóng)業(yè)科研與推廣相脫節(jié)的體制和機(jī)制，政府應(yīng)專門撥出經(jīng)費(fèi)，形成農(nóng)業(yè)教育、科研、科技推廣三位一體的科技服務(wù)體系。各地區(qū)應(yīng)設(shè)立至少一所農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)校(推廣站)，承擔(dān)本地區(qū)農(nóng)民的技術(shù)普及工作。技校還應(yīng)承擔(dān)起當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)科研任務(wù)，把科研成果及時(shí)用于當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)中，提高技術(shù)轉(zhuǎn)化速度。此外，技?？萍既藛T還應(yīng)深入田間地頭，隨時(shí)解決農(nóng)民生產(chǎn)中存在的技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)三位一體的農(nóng)業(yè)科技服務(wù)體系，逐步提高我國(guó)農(nóng)民的素質(zhì)與技術(shù)水平。另外，繼續(xù)加大農(nóng)村基礎(chǔ)教育的投入與扶持力度，全面推行九年義務(wù)教育，著力提高農(nóng)村勞動(dòng)者素質(zhì)與技能。

4.逐步構(gòu)建城鄉(xiāng)統(tǒng)一的勞動(dòng)力市場(chǎng)

要以新型工業(yè)化道路為指引，努力提高工業(yè)化的速度與質(zhì)量，系統(tǒng)帶動(dòng)城市化；要以提高城市化質(zhì)量為核心，科學(xué)規(guī)劃，大力促進(jìn)結(jié)構(gòu)升級(jí)與產(chǎn)業(yè)集聚，拓寬就業(yè)渠道，增加就業(yè)崗位；要加快城鎮(zhèn)住房、就業(yè)、醫(yī)療及社會(huì)保障等多項(xiàng)制度改革，優(yōu)化生活環(huán)境；要進(jìn)一步改革戶籍制度，實(shí)行城鄉(xiāng)平等的勞動(dòng)力就業(yè)政策，強(qiáng)化法律約束，切實(shí)規(guī)范勞動(dòng)力市場(chǎng)，保證勞動(dòng)者的合法權(quán)益；做好失地農(nóng)民的補(bǔ)償及社會(huì)保障工作，切實(shí)維護(hù)農(nóng)民的根本利益。