時間：2023-05-29 17:50:43
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇空間優化方案，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】生活體驗；材料；建筑
該課程廣州大學華軟軟件學院建筑景觀專業的基礎必修課，于大二第一學期開設，是該專業學生初次接觸設計課程。課程主要目的是為了強化大一所學的專業制圖基礎，重點理解方案策劃與設計的整體流程，并能夠把建筑概念通過一定的手法表達出來，包括：手繪、電子虛擬模型、實體比例模型。
課程設置了私密個性化空間、半開放性過渡空間、開放性公共空間三種空間類型，以生活體驗來展開空間設計，在每個空間類型下設置多個小題目，讓學生們能夠有所選擇。多樣的選擇必然導致多樣的的結果，兩年五個教學班，從教學結果來看，有助于低年級同學對整體設計過程的理解，但每個小題目的的評判標準不一。經過教研組的討論，確定以“生活體驗”為核心，以人為本的建筑設計價值取向。
一、實踐教學的設計思想
實踐教學的設計思想主要是有五個方面：1、強調課題的靈活性，適應時代變化需求，用不同主題，概括不同建筑空間類型，并用不同的設計策略優化實際建筑空間。體現了建筑設計過程的靈活性、計劃性、整體性、前瞻性、藝術性等；2、強調學生的合作和洞察力，對作業分組的要求嚴格。模擬實際方案設計操作流程，理性地整理思路。培養了學生團隊合作和競爭意識和負責的態度；3、強調課程的基礎性和銜接性，把大一所學的《制圖》、《透視學》等專業基礎課，運用到課程中來。同時也為后續的方案設計課程以及畢業設計做準備；如：《建筑綜合設計》。學生能整體把握設計的五個完整過程：“策劃-方案設計-方案表達-模型制作-方案修改與整理”；4、強調課程的適用性。該課程可面向所有與空間設計有關方向的學生。如：室內設計方向可選用住宅方向；建筑景觀方向可選用公共環境方向；其他有美術素養的同學，均可配合空間設計方向的同學，共同完成課程作業；5、強調課程學術交叉性，全面提高學生素質。如：策劃過程涉及到現場測量、管理學等方面；設計過程涉及到心理學等方面；方案文本的設計設計到平面設計與傳媒設計等方面。
二、教學方法與教學手段
2、強調三維空間的自由組織，適應社會發展 進展中
三、教學內容組織方式與目的
組織方式 目的
選題：選用學生熟悉的建筑景觀空間場景，包括學校生活、學習、家庭住宅等。 從學生實際經驗出發，通過優缺點分析，整理空間設計的要點。
教學方式：通過不同的主題，針對不同的空間如：私密空間、個性化空間、過渡性空間、公共空間等，借用不同設計策略，指導學生完成整體設計。1-2人完成調查、設計、制作、匯報等過程。 提高學生的三維空間感；提高設計的整體邏輯思維；提高組織和合作的能力；提高學生制圖基本功能力；提高快速概念表達能力；提高語言組織能力和現場表達能力等。
拓展方式：組織學生整理展覽文件，現場布置展覽并回收；組織學生參加相關競賽，調整方案設計文本。 用展覽的方式，提高學生的總結能力以及組織能力，同時進一步優化設計方案。
四、教學條件
國內，以廣美為例，強調概念的表達以及材料的綜合運用能力。國外則以瑞士蘇黎世聯邦理工大學為例，強調概念的推敲過程。本課程在本校開設時間較短，在教學過程也參考其他院校的教學方法和思想。基礎教材則以拓展學生的視野為主，現階段采用的教材是：《建筑模型制作》.（英）尼克?鄧恩著，費騰譯.中國建筑工業出版社.2011。此外，借鑒歐洲頂尖建筑學院基礎實踐課程的教程，拓展學生思維。具體參考教程有：
1、《歐洲頂尖建筑學院基礎實踐教程.上下冊：瑞士蘇黎世聯邦理工大學（ETH）建筑學院權威精品教程》.（德）馬克?安吉利爾（Mack Angelil）.（德）德爾克?黑貝爾（Dirk Hebel）編著.2011年.
2、臺灣淡江大學參數化課程參考
3、《建筑空間教學實驗.1：觸摸邊際》.沈康.楊一丁.王鉻編著.2011.
五、作業解析
選用住宅設計和半公共空間設計中的兩個題目進行探討，其中“九宮格住宅建筑設計”方案前期分析較好，但深入設計效果一般。而“停”與“亭”景觀建筑優化設計”因選址位于學院范圍內，學生的興趣及發現問題能力較強，且能提出新穎的理念進行空間設計。
5.1 “九宮格住宅建筑設計”學生案例分析
以九宮格住宅建筑設計為例，學生以自己家庭為例，用9個3-5米的正方形格子組合（如圖），尋找平面布局的可能性，通過分析功能關系，結合自身的生活體驗，進行方案設計并制作模型。每個方格代表一個空間，經過組合后，挑選3個以上的組合方式，進行平面布置
該同學的方案是為一對中年夫妻還有他們的18歲大的兒子設計的，夫妻倆都是藝術類專業的教師，生活品味有比較濃的藝術氛圍。通過組合三種方格形式，繪制功能氣泡圖，尋找最合適的平面布局進行空間深化設計。該同學能夠清晰的理解住宅空間的功能組織關系，并且能夠進行相應的設計，但布局嘗試上略顯保守。
5.2 “停”與“亭”景觀建筑優化設計學生案例分析
在校園內尋找一個“可停留空間”進行“亭”的整體設計通過優缺點分析，提煉設計關鍵問題，并繪制優化設計方案。該同學的思路來源于深海的貝殼，選址為學院湖邊的休息涼亭廣場，該生認識到建筑和環境應該是整體統一的，它們是不可分割的。只有兩者很好的相互襯托，建筑才是完整的。（如下圖）該題的教學進展較為順利，選址時是校園中風景最好的地方，也是學生最樂意停留的地方。
6、結論
通過教學實踐，私密個性化空間、半開放性過渡空間兩種空間類型的教學相對適合低年級，而開放性公共空間的教學幾乎無進展。原因有三個方面：該課程既然是基礎類課程，因此尺度較小，學生相對容易把握；從生活體驗上來說，學生更傾向于自己熟悉的環境來進行改造設計，這對教學開展以及作業評分都有很大的幫助。從設計過程上來說，學生扮演了使用者、設計者、評價者三種身份。而開放性廣場空間更多是學生穿過的空間，盡管空間現狀問題較多，但要提出合理解決方案難度太大，因將此空間類型另作專題設置課程。
參考文獻
[1]“建構”的一次嘗試――從材料出發進行的“傘”、“門”、“亭”設計，華中建筑，2007（4）：134-136
關鍵詞：泵站雙向流道流態垂直隔板導流錐數值模擬分析
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
一、橫江泵站設計要點
橫江泵站工程位于江門市蓬江區境內，是一座通過雙向流道中上、下、左、右閘門的啟閉組合控制實現雙向引排水功能的泵站。泵站布置6孔，中間4孔為泵室流道，2個邊孔為自引水閘。泵室內安裝4臺型號為1200ZDB－160（φ＝+2o）的潛水泵，單機容量為250KW，總裝機容量為1000KW，單機引水流量為5.1m3/s，總引水流量為20.4m3/s，單機排水流量為5.2m3/s，總排水流量為20.8m3/s。
橫江泵站原設計方案在各種運行工況下，裝置整體水流可以較好的從進水閘正向進入進水池，水流流態平穩，速度梯度變化均勻，且流速呈對稱分布，只在局部有小范圍的漩渦和回流產生。現對進水流道作進一步的優化設計，并對設計方案進行數模計算分析，進一步論證設計方案對橫江泵站進水流道流態的影響，為工程設計及運行管理提供技術參考依據。
二、 優化方案的提出
橫江泵站為一雙向引排水功能的泵站，由于泵站本身的特點，雙向進水流道中兩側水流流速不完全相同、水流轉彎處過水斷面的突變等因素，以及非進水流道一端有足夠的空間供帶有環量的水流發展成漩渦。改善流態的基本途徑是設法切斷漩流或將流道分割成若干小的空間,抑制漩渦的進一步發展,從而達到消渦的目的。根據設計經驗，一般有兩種有效的消渦設施方案，第一種是在流道內放置一塊貫穿整個流道的垂直整流隔板，第二種是在水泵喇叭口下設置導流錐。
為此，對泵站進水流道提出四個優化設計方案，分別是：1.單排隔板優化方案，即在流道內設置貫穿整個流道的垂直整流隔板；2.單排隔板加導流錐優化方案，即在方案1的基礎上在喇叭口下方設置一個坡面為橢圓錐形的導流錐；3.雙排隔板優化方案，即在流道內設置兩排等間距的貫穿整個流道的垂直整流隔板，隔板尺寸與方案1相同； 4.雙排隔板加導流錐優化方案，即在優化方案3的基礎上加裝優化方案二的導流錐。各方案在流道內的布置見圖1。
三、進水流道內消渦效果（數值模擬結果）對比
現對上述4個方案分別進行三維流場數值模擬，通過截取泵站進水流道1/2高程處橫截面，其數值模擬成果（速度矢量及流線圖）見圖2。
分析數值模擬成果速度矢量及流線圖可知，單排隔板的優化方案流道內流態順暢，漩渦及回流范圍小。雙排隔板的優化方案通過在進水流道內多加設了一道垂直隔板，將流道分割成小空間，進一步有效地抑制了漩渦的發展，流態順暢，流道內的漩渦和回流范圍減小，消渦效果明顯；但是，加導流錐的消渦效果一般，流道內依然有大量的旋渦和回流存在。
(a)方案1進水流道橫截面流線圖(b)方案2進水流道橫截面流線圖
(c)方案3進水流道橫截面流線圖(d)方案4進水流道橫截面流線圖
圖2 各方案喇叭口水平截面流線圖
四、喇叭口的偏流問題對比
（a）單排隔板優化方案（b）雙隔板優化方案
（c）單隔板加導流錐優化方案 （d）雙隔板加導流錐優化方案
圖3 各方案喇叭口水平截面流線圖
由于雙向流道總是一端進水，所以喇叭口處的進水多有偏流現象，從上面四個方案的喇叭口水平截面流線圖，觀察匯流點的偏移狀況可以看出，各個優化方案對吸水管喇叭口下方流態都有較好的矯正作用，交匯點在容許偏移區域內，其中，尤以雙隔板加導流錐的優化方案四效果最明顯。但是綜合考慮圖2和圖3的對比效果，而且考慮施工及經濟因素，單排垂直隔板方案可行性最高，因此排除在流道內加設導流錐的優化方案。
下面著重對單排垂直隔板優化方案和雙排垂直隔板優化方案進行對比分析。
五、機組整體流態對比
通過截取單排隔板優化方案以及雙排隔板優化方案一號泵中部截面，通過三維數值模擬作出截面速度矢量及流線圖（見圖4），從流線圖分析可知，單排隔板優化方案的出水流道流態順暢，天沙河側基本無回流和漩渦現象出現，但若在進水流道內再加設一道垂直隔板，惡化了出水流道的流態，在天沙河側管道垂直交叉處有較大的旋渦出現，且整體流速降低。出水流道流態是機組段流態的間接反映，在一定意義上將會增加泵站的揚程。
（a）單隔板泵中部截面流線圖（b）雙隔板泵中部截面流線圖
六、總結
橫江泵站為一雙向引排水功能的泵站，由于泵站本身的特點，雙向進水流道中兩側水流流速不完全相同、水流轉彎處過水斷面的突變等因素，以及非進水流道一端有足夠的空間供帶有環量的水流發展成漩渦，因此，在非進水流道一側內存在漩渦和回流的現象避免不了。
目前，改善流態的基本途徑是設法切斷漩流或將流道分割成若干小的空間,抑制漩渦的進一步發展,從而達到消渦的目的。基于以上消渦基本方法，本設計擬定了四種優方案，數值模擬計算結論如下：
（1）在流道內設置貫穿整個流道的垂直整流隔板情況下，再設置導流錐，消渦效果不明顯，考慮施工及經濟因素，因此在流道內不宜加設導流錐。
關鍵詞：土壤污染調查；地統計條件模擬；污染概率；局部空間變異；污染區范圍；布點優化；
作者簡介：謝云峰(1981—)，男，副研究員(博士)；E-mail：xieyf@craes.org.cn；
1引言(Introduction)
土壤采樣調查是獲取土壤污染物空間分布信息最重要的手段，采樣調查結果的精度直接影響污染風險評價結果的準確性和風險管理決策的合理性.土壤污染調查包括土壤樣點布設、樣品采集、污染物含量分析等環節.實際工作中，通常認為污染物分析方法的準確性是影響污染物調查準確性的最主要因素(Crumblingetal.，2001)，而忽略了土壤采樣布點方案的重要性.大量研究表明，污染物在土壤中的空間分布表現出明顯的空間變異性，人類活動影響越大的區域，局部變異程度越大(Thompson，1996；叢鑫等，2009；杜平等，2006；張娟等，2014；鄭一等，2003).針對空間變異性較大的環境要素，樣點布設方案是影響調查結果準確性最主要的因素之一.Jenkins等(1997)對土壤中三硝基甲苯污染的調查結果表明，至少95%的變異度(統計方差)是由采樣位置導致，而含量分析(室內分析和現場分析)手段對變異度的貢獻不超過5%.其他類似研究也表明，土壤采樣導致的不確定對污染物含量測定不確定性的貢獻超過50%(Argyrakietal.，1997；Theocharopoulosetal.，2001；Jenkinsetal.，1999).因此，科學合理的土壤采樣布點方案對保障污染調查結果的精度非常重要.現有的土壤污染調查布點方法主要包括判斷性采樣和非判斷性采樣(姜成晟等，2009)，其中，判斷性采樣主要根據已有先驗知識設計采樣布點方案，并在潛在的高污染風險區域加大采樣密度(UKEnvironmentAgency，2000)；當缺乏場地污染物分布的背景信息時，就只能采取非判斷性采樣方法，如隨機采樣、均勻網格布點采樣等(Thompsonetal.，1995；USEPA，1989).傳統的土壤污染調查布點方法主要用于對污染物總體(平均含量)的最佳估計(Brusetal.，1999)，樣本量主要取決于污染物含量的空間變異程度.土壤污染治理過程中，污染調查主要關注目標污染物的超標程度及污染區范圍.因此，以總體估計為目標的傳統土壤污染調查布點方法對土壤污染范圍的估計精度通常不能滿足修復決策的需求(劉庚等，2013；謝云峰等，2010).近年來，應用地統計學方法來提高土壤污染調查精度已成為研究熱點之一(D'Or，2005；Demougeot-Renardetal.，2004；Juangetal.，2005；VanGroenigenetal.，1999；VanToorenetal.，1997)，該方法基于土壤污染物空間分布的自相關性，優化土壤調查布點空間布局，可提高土壤污染調查效率(Burgessetal.，1981；Demougeot-Renardetal.，2004；Englundetal.，1993；閻波杰等，2008；趙倩倩等，2012).雖然基于地統計學和條件模擬方法的樣點布設方法效率最高(Jonesetal.，2003)，但在土壤污染調查過程中卻很少用于土壤污染調查布點優化(Verstraeteetal.，2008).
為了獲得準確的土壤中污染物空間分布信息，土壤污染調查通常包括污染初步調查、污染詳查等多個階段.初步調查的主要目的是識別土壤主要污染物及潛在污染區域，通常樣本量較少.污染詳查是在初步調查基礎上，在潛在的污染區域增加樣點，確定污染區的范圍及其污染程度.土壤污染調查方案的誤差主要包括污染區被低估和清潔區被高估(Marchantetal.，2013；Ramseyetal.，2002)，其中，前者會導致污染區面臨的污染風險不能得到有效控制，后者會導致不必要的修復投入.為了獲取準確的污染區信息，通常需要增加樣本量，但這會導致采樣分析成本的增加.高效的采樣方案是將采樣調查成本與調查不確定性導致的經濟損失的總成本降到最低(Ramseyetal.，2002).采樣方案優化的目的就是要尋求降低污染修復不確定性的最佳樣本量(Demougeot-Renardetal.，2004).土壤污染物的空間分布受污染來源、環境條件、污染物性質等因素的綜合影響，其在空間上表現出不同程度的空間相關性和變異性，對土壤污染物空間變異性的描述準確與否是影響調查結果的關鍵.本研究結合土壤污染調查的特定需求，提出基于污染概率和污染物局部空間變異特征的土壤污染調查加密布點方法，以提高土壤污染調查方法對污染區范圍和污染程度的估計精度，并為土壤污染調查提供方法學支持.
2土壤污染調查加密布點方法(Samplingdesignoptimizationprocedurefordetailedsoilpollutioninvestigation)
土壤污染調查結果的不確定性主要出現在污染物含量過渡區域(劉庚等，2013；謝云峰等，2010；Xieetal.，2011)，為此，該研究針對污染調查結果的不確定性，提出土壤污染調查加密布點的工作流程和方法(見圖1).土壤污染調查加密布點的2個核心問題分別為確定需要加密布點區域和樣點布設方法.
2.1加密布點區域的確定方法
由于土壤污染治理僅關注污染物含量超過相關環境標準或修復目標值的區域，因此，提高污染區范圍的估計精度就顯得尤為重要，加密布點法正是基于這一需求而提出.由于初步調查階段已經獲得了一定的污染物分布信息，所以在加密詳查階段只需要針對污染分布信息不確定性較大的區域進行補充調查即可，其中，不確定性區域是指污染物空間分布精度低于修復決策需求精度的區域.
為了定量評估土壤污染調查的不確定性，該研究引入土壤污染概率方法.基于初步調查數據，利用概率制圖方法預測土壤污染物超過環境標準或修復目標值的概率，常用的概率制圖方法有地統計條件模擬方法、指示克里格方法等.其中，地統計條件模擬方法包括多種模擬算法，如序貫高斯模擬、序貫指示模擬等.污染概率的取值范圍為0~1，概率值越高，可優先判定為污染土壤；相反，污染概率值越低，可優先判定為清潔土壤.概率制圖結果中，概率值介于高值和低值之間者即為不確定性區域，需要進一步補充調查確認.假定某污染土壤地統計條件模擬的污染概率閾值范圍為0.1~0.8，設定污染概率閾值和清潔概率閾值分別為0.5和0.3，則污染概率為0.5~0.8者為污染區域，0.1~0.3者為清潔區域，0.3~0.5者即是需要加密調查的區域.
不確定性區域污染概率值較低的可能原因為：①區域內污染物含量較低；②區域屬污染區域，并且樣本量較少.為了進一步探究其具體原因，該研究引入局部變異特征方法.基于初步調查數據，分析土壤污染物含量的局部變異特征(包括變異系數、方差、自相關性等)，如果局部變異性較大，表明土壤中污染物含量空間分布差異較大；反之，則表明污染物含量空間分布差異較小.對于局部變異性較大者，通常是污染物含量高值區向低值區的過渡區域，也是調查結果不確定性較大的區域；對于變異性較小者，通常是高值集中或低值集中的區域，調查結果的可靠性較高.因此，根據土壤污染物的局部變異系數，將土壤污染調查結果劃分為不確定性區域和確定性區域.假定某污染土壤局部變異系數為20%~200%，設定變異系數閾值為100%，則變異系數為100%~200%者為不確定性區域；低于100%者為確定性區域.
綜合污染概率和局部空間變異系數確定的污染調查不確定性區域，即為污染調查加密布點的目標區域.
2.2不確定性區域樣點布設方法
不確定性區域樣點布設包括加密樣點的數量和樣點的空間位置.其中，加密樣點數量主要與不確定性程度相關，不確定性較大的區域，加密布設的樣本量也較大；樣點的空間位置主要與污染物含量空間變化趨勢相關，主要利用趨勢分析方法分析土壤污染物空間變化規律，沿著土壤污染物含量變化的方向布設加密樣點.
本研究提出的污染調查加密布點方法的主要目的是為提高污染區范圍的估計精度.在初步調查結果的基礎上，結合污染概率和局部變異系數方法確定加密布點的目標區域，再根據土壤污染物含量分布的空間變異性及其變化趨勢，確定加密樣點的布設方案.該方法可優化加密布點的位置，降低加密布點的數量，提高加密布點的效果，從而在保證調查精度的前提下，降低調查成本.
3加密布點方法案例驗證(Validationofthesamplingdesignoptimizationprocedurefordetailedsoilpollutioninvestigation)
3.1案例區概況
案例數據來源于某重金屬污染場地，場地面積約14.50km2.按照200m間隔進行均勻采樣，在部分高污染區域適當增加樣本量，共采集359個土壤樣品.土壤污染調查結果表明，土壤重金屬Cu、Pb、As、Cd等污染物都存在不同程度的污染.以該場地土壤Cd污染為例，開展土壤污染調查詳查加密布點優化方法研究.
3.2樣點加密布點方案
案例驗證研究過程中并不實際開展土壤污染初步調查布點取樣，以及初步調查結果分析和詳查加密布點工作.而是利用案例場地已有的359個調查數據，采用空間抽樣的思路，模擬開展土壤污染初步調查和加密詳查布點過程.具體操作步驟為：首先基于案例數據的359個樣點數據，進行模擬的土壤污染初步調查.根據圖1的工作流程可知，土壤污染物空間變異特征研究和土壤污染不確定性區域確定是土壤詳查加密布點的2個最重要的環節.地統計學的半方差分析方法是最常用的空間變異特征研究手段之一，為了獲取比較準確的土壤污染物的空間分布規律，需要有足夠的樣本量.因此，在初步調查階段，將研究區域劃分為10×10的網格，落在網格內的土壤樣點作為初步調查樣點，當網格內有多個土壤樣點時，隨機選取其中一個，由此共獲得土壤初步調查樣點97個，樣點間平均距離約為386m.在初步調查的97個樣點數據的基礎上，利用本研究提出的加密布點方法進行加密布點.具體步驟為：基于初步調查數據，利用地統計學方法分析場地土壤Cd含量(w(Cd))的空間分布規律.利用條件模擬方法預測該場地土壤Cd污染概率(圖2a).基于污染概率預測結果，設定污染概率閾值(Pt)和清潔概率閾值(Ct)，污染區域確定方法如式(1)所示.土壤Cd污染概率閾值和清潔概率閾值分別設定為0.8和0.2，基于污染概率劃定的不確定性區域見圖2b；在此基礎上，結合土壤污染局部變異特征(圖2c)，將局部變異性大于變異系數閾值(CVt)的區域劃定為不確定性區域(圖2d)，變異系數閾值設定為局部變異系數最大值的75%(式(2)).綜合污染概率和局部變異系數的結果，即為土壤污染詳查布點的優先區域，根據土壤污染物空間結構分析結果，沿著污染物含量變化的方向確定加密樣點的位置(圖3a).由于該研究是模擬研究，如果在最佳的采樣位置沒有樣點數據，就選擇鄰近樣點作補充，土壤詳查加密樣點為57個，布點方案見圖3b.將加密布點后的污染調查結果與案例場地359個數據獲得的結果進行對比，評價加密布點的效果.
式中，Rp為污染概率分區，Z(x)為條件模擬預測的土壤污染物含量，Zc為土壤污染評價標準，Pt為污染概率閾值，Ct為清潔概率閾值，Rcv為污染變異系數分區，CVx為局部變異系數，CVt為變異系數閾值.
3.3數據處理方法
利用GS+7.0軟件進行土壤污染物含量的空間結構特征分析.樣點污染物含量局部變異特征是在樣點VORONOI圖的基礎上，借助ArcGIS10.1的GeostatisticalAnalyst工具，計算每個樣點及其鄰近樣點的變異系數.采樣網格、初步調查樣點設計及所有空間制圖均在ArcGIS10.1軟件中實現.土壤污染物含量條件模擬及污染概率計算在GSLIB(GeostatisticalSoftwareLibrary)中實現(Journeletal.，1998).地統計學條件模擬方法較多，該研究采用最常用的算法之一序貫高斯模擬方法(SequentialGaussianSimulation，SGS)(謝云峰等，2015)，該方法算法簡單、靈活、計算方便，其基本思路為：根據現有樣點數據計算待模擬點污染物濃度的條件概率分布，從該分布中隨機取值作為模擬實現；將得到的每一個模擬值，連原始樣點數據一起作為條件數據，進入下一個點的模擬.
3.4結果與討論
3.4.1土壤Cd統計特征的估計精度
由表1可見，土壤Cd污染初步調查樣點(97個)與污染詳查樣點加密后(154個)的統計特征很相似，平均值差異僅為0.01mg·kg-1.加密詳查后樣本的變異系數降低.與總體樣本相比，初步調查和加密詳查這2個階段采樣的Cd平均值都偏高，誤差為5.40%.變異系數較總體分別降低2.79%和6.71%.初步調查平均值的估計精度較高，而加密詳查并沒有進一步提高平均值的估計精度.在污染詳查階段，由于在土壤污染空間變異較大的區域增加了樣點，因此，其變異系數降低.
3.4.2土壤污染區面積的估計精度
土壤污染調點關注的是污染信息的識別精度.初步調查和加密詳查階段，根據樣點w(Cd)超標率(表2)估算的污染區面積所占比例分別為68.04%和70.13%，比所有樣本的估算結果分別高3.14%和5.23%.污染概率預測結果表明，當污染概率閾值為0.8時，污染概率預測的污染區面積所占比例在53.58%~57.84%之間，比樣點超標率估計結果低7.06%~16.39%.基于超標率估算污染區面積，意味著當某個采樣網格內的土壤樣點污染物含量超標時，則判定該網格超標.樣點加密詳查后，增加的樣點都位于污染概率較高的區域，因此，總體樣點中污染區域樣點的比例增加，導致污染面積估計結果增大.
初步調查和加密詳查這2個階段估計的污染區面積非常接近，樣點加密后污染概率預測的污染區面積僅增加0.16%，初步調查與加密詳查估算的面積均小于總體樣本的估計結果，污染面積低估4.10%.為了評價污染區范圍空間位置的預測精度，將不同采樣階段預測的污染區范圍與總體樣本預測的結果進行空間差值運算，并根據差值結果將污染區空間位置預測精度分為相同、低估和高估3種情況.相同表示污染程度預測結果一致，低估表示污染區被預測為清潔區，高估表示清潔區被預測為污染區(圖4).從污染區的空間位置精度來看，初步調查污染區面積預測的準確度為79.35%，分別有12.45%的區域污染程度被低估，8.20%的區域污染程度被高估.加密詳查后，污染區面積預測的準確度提高到86.10%，污染程度被低估和被高估的面積分別降至9.00%和4.90%.
土壤Cd平均值估計結果表明，在初步調查階段，其估計精度就已達到94.00%以上，而污染區的估計精度僅為79.35%.表明在土壤污染調查過程中，平均值或土壤污染統計特征的估計精度，并不能反映污染區范圍的估計精度.土壤污染治理過程中，污染區空間分布信息比平均值更重要，直接影響到修復成本的估計.本研究提出的土壤污染詳查加密布點方法，在保證土壤污染總體平均含量估計精度的前提下，顯著提高了污染區面積的估計精度；加密詳查后，污染區面積的估計誤差為4.10%，空間位置精度為86.10%，比初步調查精度提高了6.75%；土壤污染調查的樣本量顯著降低，初步調查和加密詳查的樣本量僅為總體的42.90%.
本研究的樣點優化思路是在不確定性較大的區域內增加樣點，不確定性區域的界定標準為條件模擬的污染概率和局部變異系數.從圖2可知，不確定性區域主要分布在污染區邊緣，在這些區域增加樣點密度，能顯著提高污染區空間位置精度.初步調查過程中，污染程度被低估時，污染區域被誤判為清潔區域(見圖4左下角和左上角的綠色區域)；樣點優化過程中，清潔區域不會補充調查樣點，因此，優化后的結果仍然是被低估.污染程度被低估與初步調查布點、污染概率閾值選擇有關.由于沒有污染物分布相關的背景信息，網格隨機采樣布點法對總體平均含量和變異程度的預測精度較高，對局部污染信息的預測精度較低.在初步調查前，收集場地污染源排放、土地利用方式、土壤理化性質、水文地質條件等影響污染物空間分布的相關信息，輔助調查樣點設計，可以提高對污染區識別的精度(Falketal.，2011).污染概率閾值選擇對加密點的空間分布有較大影響，如果選擇的污染概率閾值過低，就會導致被高估的區域不能被識別；概率閾值過高，則會導致不確定性區域增大，需加密的樣本過多，從而降低加密效率.本研究為了獲取較大的不確定性區域，選擇了較高的污染概率閾值和較低的清潔概率閾值，用于檢驗樣點優化方案的效率.在具體應用中，應結合研究區的特點和調查目標，選擇適宜的污染概率閾值，進一步提高樣點優化方案的效率.加密詳查樣點優化過程中，基于污染概率和局部變異系數篩選出不確定性較大的區域，該研究并沒有在這些區域增加樣點，而是根據已有的樣點數據，基于距離鄰近原則，用鄰近樣點替代最佳位置的樣點.增加的樣點在空間位置上并不是最優化的，這可能會降低樣點優化的效率.實際應用中在最佳的空間位置補充樣點，應該會取得更好的調查效果.
本研究提出的加密布點方法的核心是在污染預測結果不確定性的區域，根據污染物空間分布規律補充調查樣點.如圖1所示，在污染物空間分布、污染概率預測、預測結果不確定性評價等階段都應用了地統計學方法.根據地統計學方法的基本假設，應用該方法時要求污染物空間分布具有顯著的空間自相關性.大量的研究結果表明，重金屬、多環芳烴等污染物在土壤中的空間分布都表現出明顯的空間相關性(胡克林，2004；鄭一等，2003).因此，地統計學方法是適用的.對某些污染物，如化工場地的氯代烴污染等，這類污染物主要是通過泄漏釋放到土壤中，然后通過土壤孔隙進一步向下遷移.在水平空間上，存在泄漏的區域就會檢出污染物，沒有泄漏的區域就不存在污染(韓春梅等，2009)，因此，這類污染物在空間上自相關性較差，本研究提出的加密布點方法就不適用.土壤中污染物空間分布受污染源分布及釋放特征、區域環境條件、污染物性質及環境行為特點等多種因素的綜合影響，在不同尺度上會表現出不同的空間分布規律.針對具體區域開展污染調查時，需綜合考慮污染物空間分布的影響因素，同時可借鑒前期研究和其它類似研究的成果，初步分析土壤中污染物的空間分布特征，在此基礎上，進行初步調查布點.基于初步調查結果，應用地統計學方法研究污染物空間分布規律，如果污染物具有較好的空間自相關性，就可以采用本研究的方法進行加密布點優化，否則，本研究的方法就不適用.加密布點是在初步調查結果的基礎上，通過辨識污染物的空間分布規律，結合污染調查的要求，開展詳查布點優化.因此，初步調查的可靠性會直接影響加密布點的效果.地統計學應用半方差分析研究污染物的空間自相關性.相關研究表明，樣點數量和空間分布會直接影響半方差分析結果的準確性(Goovaerts，1999).從樣點數量來看，由于污染物類型、研究區域條件的差異，不同研究的結論不太一致，通常認為樣點數小于60時，難以獲得較準確的半方差(秦耀東，1998).在具體應用時，可根據半方差函數的擬合效果，評估樣點數是否足夠.從樣點空間分布來看，為評估污染物在不同距離和不同方向上的空間分異規律，初步調查樣點應盡可能在研究區域內均勻分布，在不同距離和方向上都有足夠的樣點數用于分析污染物的空間分布規律，可幫助提高加密布點優化的效率.
4結論(Conclusions)
1)土壤污染調查布點方法對土壤污染物含量的估計精度較高，案例場地土壤中Cd平均值的預測誤差為5.40%，變異系數的預測誤差為6.71%.
關鍵詞：火電廠；綜合管線；管架；規劃布置
中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A
1 前言
火力發電廠（以下簡稱火電廠）綜合管線規劃布置是一項較為復雜的綜合性工作，且根據管道的用途不同、介質不同、敷設方式不同等情況相互影響。因此，要做好火電廠綜合管線的規劃布置工作，需要設計人員對電廠工藝要有比較充分的解，加強與各專業之間的密切配合，掌握并熟悉各管線工藝特性，才能做出布局合理、安全可靠、操作性強的火電廠綜合管線布置施工圖。
本文結合鄒平高新鋁電有限公司魏橋一電 4x330MW 機組工程（以下簡稱本工程），對本人在該工程綜合管線規劃布置過程中所采取的設計思路和方法進行了總結，希望能對類似工程有所幫助，也希望通過探討能進一步促進專業技術的發展。
2 準備工作
2.1 分析總平面布置圖。本工程總裝機容量為4臺亞臨界參數自然循環煤粉鍋爐，4臺330MW亞臨界參數抽汽式汽輪機，4臺330MW空冷發電機，一次設計，一次建成，不考慮擴建。電廠總布置情況詳。
由圖1可以看出，本工程用地較小且不規則，總平面布置緊湊但稍顯擁擠。熟悉電廠設計的人應該能看出，本電廠總圖在設計過程中對廠區綜合管線的走廊用地預留明顯不足，特別是環主廠房四周。為了更清楚的說明存在的問題并提出解決的方法和方案。需要先了解下廠區管道的數量和種類。
2.2資料收集并分類。火電廠主要管線資料主要由水工、電氣、汽機、鍋爐、除灰、運煤、化水、暖通等專業提供。
根據各專業提供的管線資料，首先對每條管線的工藝要求、介質特性、管徑大小、其它特殊要求等進行分析，歸納整理，本工程主要管道種類見表1。
3 廠區綜合管線初步規劃
3.1建立框架。經過準備期對廠區管道的分析和分類。設計人員基本上能夠達到對廠區的總平面布置和各專業管道要求的基本了解，即可開展廠區綜合管線規劃布置的初期工作。
首先應對各專業管道一一進行核對，主要核對各專業管道是否齊全并合理選擇管道路徑，將每一條管線按照最合理、最經濟的敷設路徑進行初步的平面規劃，以便盡快建立起廠區管線規劃布置的初步框架。
3.2確定初步布置方案。根據本工程廠區管線初步布置框架顯示結果，環主廠房四周管線較為密集，交叉重疊，管道通廊嚴重不足。設計人員采取對廠區密集段管線逐條進行梳理。本工程在設計過程中將廠區管線密集段分為5個區間段，分別為主廠房A排外區間段、固定端區間段、擴建端區間段、爐后區間段、煙囪后區間段。
主廠房A排外區間段：根據機務司令圖布置情況，主廠房A排各種管道接口有56個，管道種類21種，且A排外6kV共箱封閉母線構架基礎、變壓器基礎密布，管道走廊嚴重不足。設計人員應根據規范要求和管道性質、用途：先將循環水管、雨水管、汽機事故油管、主變事故油管、酸堿廢水管（無壓）、工業廢水管（無壓）、電纜隧道等必須直埋的管道埋地布置，剩余管道考慮全部采用架空布置方式。綜合管架根據A排外空間利用情況緊貼主廠房平A排柱平行布置。
按照主廠房A排外區間段的設計思路和方法，整理出主廠房固定端區間段管道數量為23條；擴建端區間段管道數量為16條；煙囪后管道數量為19條。各區間段管道走廊均表現為嚴重不足。沿用A排外區間段管道布置原則，先將循環水管、雨水管、生活污水管、電纜隧道等必須直埋的管道進行埋地布置。剩余管道暫時考慮采用架空布置方式。特別注意，各密集管道區間在進行選擇性的直埋布置中，要保證預留足夠的綜合管架基礎用地。
4 廠區綜合管線詳細規劃
4.1首先確定A排外區間的管道布置。根據前一階段初步規劃布置方案結果顯示，A排外區間已無可利用管道走廊，僅1#、2#、3#主變與A排之間剩余約1.65m寬的可利用空間。根據總平面布置情況，化水專業的凝結水廢水池、酸堿儲罐和凝結水補水箱布置在A排外，且兩條管道均與主廠房相連接，綜合比較空間需求和可利用空間后將兩條管道直埋布置在1#、2#、3#主變與A排之間可利用的1.65m管道空間內。剩余管道全部采用架空布置方式，如圖2所示。
4.2主廠房擴建端區間管道布置。根據前一階段初步規劃布置方案結果，為了在滿足規范要求的前提下盡量優化布置方案和降低綜合管架的荷載，采取將兩條較大管道SD、SW1和兩條小管道SE、DW直埋布置在優化后的可利用空間內和循環水管之間的空隙。既不影響管道檢修維護的要求，又大大降低了綜合管架的工程量。剩余管道全部采用架空方式，綜合管架結合油管架走向統籌考慮南北向布置在主廠房擴建端。
4.3主廠房固定端區間管道布置。根據初期固定端綜合管線規劃布置方案，結合前面兩個區間段管道的優化方法和經驗。首先將除灰渣管道支架與其它綜合管道支架考慮合并為一個綜合管道支架，再根據直埋管道優化布置后的結果將管徑較大MW、MW1、SD和管徑較小的DW1、DW直埋布置在優化后的可利用空間和循環水管之間間隙。綜合管架靠近主廠房固定端南北向平行布置。
4.4煙囪后區間管道布置。本工程爐后用地空間僅24.5m（含道路），而管道數量達19條，且大部分管道管徑較大，水工專業建議DN600以上的管道不要采取架空方式，而爐后DN600以上管道數量達6條。按照該要求，則爐后區間段管道將形成雙層布置型式，也難以滿足規范布置要求。經與各相關專業協商討論，最總確定將循環水管布置在下層，將管徑較大的MW、MW1、SD和較小管徑的FW、DW直埋布置在上層。剩余管道全部采用架空布置方式，綜合管架東西向布置在爐后冷卻塔北側。
通過以上各階段和各分區管線布置的深入工作，經過方案的反復設計和反復比較以及采取的相關優化措施基本上確定了廠區綜合管線的最終布置方案。
結語
火電廠綜合管線布置雖然復雜，但通過整理，分析、分類后，能夠較大程度的清晰設計思路，提高工作效率，也使得方案在較大程度上能夠體現出設計的合理性和經濟性。綜合管線的最終布置成果是多專業參與配合的結果，也是團隊精神的集中體現。合理完整、清晰美觀的圖紙能夠有效的指導施工，也是每個設計人員價值的體現。
本文僅代表的是本人在實際工作中所采取的方法和思路，也存在不足和缺陷之處。但希望能對相關專業技術人員在以后的相關工作中有所幫助和參考價值。
參考文獻
關鍵詞：高容積率、舒適度、戶型優化及配比
Abstract: a can meet the demand of buyers for living comfort and at the same time developers profit maximization of the planning and design scheme of test planning consultant company's planning ability and creativity of the grasp of the market and design units.
Key words: high plot ratio, comfort, model optimization and matching
中圖分類號：F292] 文獻標識碼：A文章編號：
光明花苑東區項目位于棗莊市高新區光明西路北側，占地總用地約92509.2平方米（約120畝），經初步概念設計方案討論，將進入優化方案階段，在把握“以最少的成本投入獲得最大的投資收益”的經濟前提下，盡量考慮風險性，增強抗風險能力，通過進一步優化設計方案，形成項目可操作實施性。
如何在高容積率的壓力下爭取居住的舒適度
建設資源節約型、環境友好型社會是國家“十一五”規劃中提出的重大戰略。在建筑領域，落實這一戰略的重要舉措就是大力發展節能省地型住宅。為了達到節能省地的目的，必須提高地塊的容積率已是不爭的事實。那么如何在高容積率的同時又保證一定的居住舒適度呢？
提高容積率最為直接的辦法就是增加樓層數，但層數過高的住宅帶給人們心理上的感受并不舒適。同時，超過18層的住宅由于消防避難、管線布置等要求，使得公共交通空間面積較大，土建造價提高。而增加的造價最終會由住戶來分攤，也加重了住戶的負擔，因此建議規劃設計方案中板式樓最高的樓層數控制在18層，點式樓控制在25層。11層-18層的高層住宅如果樓體過長，也會讓人覺得樓棟體量過大，給人以壓抑感。建議方案中利用綠化、水景、小廣場、行道等元素，將樓棟劃分成幾處高低錯落的板塔和短板,降低了建筑密度，同時也保證了大多數戶型的通風、采光，居住的舒適度就得到了有力的保障。
在現行政策日照間距一定的條件下，小面寬大進深的戶型是最利于節地的，若要想做到緊湊舒適，單個戶型很難做到大進深，勢必會采取一梯多戶的住棟形式。與一梯兩戶的住棟形式相比，一梯多戶存在朝向均好性差，對視問題嚴重，每戶外墻面占用少，通風差、內部暗空間多，特別容易產生日照自擋現象。目前從光明花苑西區點式高層住戶反饋的情況來看，購房者對點式樓并不太認可，并且還存在抵抗的現象。針對此種情況，如何在保證容積率的前提下，規避決策定位風險？遵照國家對日照間距的規定，將設計方案中點式樓調整為板塔+短板的形式，東邊短板部分的朝向由正南正北向改為向東偏轉30度，這樣的角度很適合北方地區陽光照射的方向和時段。既保證了樓棟中每一戶型都能獲得充足的日照，又能有效地縮小樓棟間距，提高容積率。短板東轉的另一大好處在于，東邊的板樓與西邊的廂樓一起，在小區里形成了“東開西合”的建筑群形態，這樣一來，春夏季的東南風就能被引入居住區，從而降低空調能耗；而冬季冷酷的西北風則被擋住，又降低了暖氣的消耗，為節約能源創造了條件。
二、規劃整體建筑形態配比
在產品構筑方向考慮利潤最優化及有利于促進銷售速度的原則，整體建筑形態建議以小高層、高層、商業等為主，小高層考慮占住宅總建筑面積的40%，高層考慮占住宅總建筑面積的60%。結合商業銷售價格對整體利潤的有效提升及整體均衡，商業建筑面積考慮47000平米左右。幼兒園作為作為項目形象支撐點之一，建筑面積考慮在2500平米左右，建筑位置考慮在地塊中心位置。
上海九歌設計公司提供的5套方案中均在小區西側考慮步行商業街，此商業街的存在不僅提高小區升值空間，并且還完善小區配套，符合當地人群的生活習慣（特別是礦區職工的生活習慣）。光明路作為城市主要交通要道，人流量非常大，但駐足停留人員很少，商業價值并不是太高。通過設置小區商業帶能夠吸引大部分流動人群，對提高商業價值非常大，并且還能帶動北側商業，使商業形成規模。
畢竟住宅占整個項目地比例較大，規劃方案別注意商業區與住宅區要劃清界線，住宅區封閉保證居民的居住生活優越感，封閉式小區當然重要考慮的是安全因素，此外加以封閉的另一原因是為了盡量避免小區內提供的綠化及園林環境、休憩及居民會所等設施被外來居民占用或破壞。光明西區及東區可以開往商業街的次入口，提高商業區人氣。
戶型方案優化和配比
戶型方案優化及配比對項目成功的起著決定性作用。尤其在光明花苑東區高容積率情況下進行戶型細部設計顯得特別重要。此項工作應該做規劃方案前期首要考慮的內容，因戶型方案決定著平面樓棟形式和建筑立面形式。
戶型方案優化，注重細節設計
戶型設計在經濟舒適的同時，強調其健康品質，良好的朝向和面寬可以保持有大量的陽光直射入室。在總體布局，房型設計，結構選型上做到節約造價，客廳爭取良好景觀及盡可能向陽，做到明廚、明衛、得房率盡可能高。在控制成本的前提下可考慮設計部分不計入建筑面積的形態，如露臺等。可作為營銷推廣的賣點。儲藏、洗漱、晾曬、炊事之類是不同住宅都必備的基本功能，不論是別墅豪宅還是小家小戶都需要為此安排適當的空間。小戶型住宅中這部分功能空間所占的比重相對更大一些，是住宅設計的重點所在。在衛生間設計上，盡可能做到干濕分區。對于空間較小的衛生間，可將洗手盆外置，既避免了開門與洗漱的沖突，又方便了餐起使用。
2、戶型配比
通過市場調查，光明花苑東區購買的人群主要是礦區職工、企事業單位、個體商戶。綜合考慮我國目前人口結構形式，當地購房人群的消費水平。加之項目區域位置，建議建筑面積以120—130平方米為主打戶型，比例考慮占總建筑面積60%；建筑面積90平米以下戶型比例考慮占總建筑面積15%，考慮做兩房；90—120平方米小三室比例考慮占總建筑面積10%；建筑面積以130—150平方米比例考慮占總建筑面積8%，考慮做三房兩廳；建筑面積以150平方米以上比例考慮占總建筑面積7%，主要是頂層復式。
小結
綜上所述，規劃設計工作應"以人為本"出發，建筑與環境并重，現實與適度超前結合。不斷優化設計方案，使項目達到預定的社會效益、經濟效益，實現最終價值。
參考文獻：
作者：李智炯 單位：中國神華神東煤炭集團地測公司
礦山測量理論發展
隨著電子計算機的軟硬件發展，以及各種測量計算分析軟件的推出，計算機已成為測量控制網優化設計、測量數據處理、自動化成圖最有效和必不可少的工具。相對于以前測量工作人員在小型計算器上編程進行簡單的數據處理或者進行簡單的平差數據處理，現在的測量數據處理則體現出智能化、自動化和可視化，且數據處理理論得到了更深入的發展。灰色理論、小波分析、人工神經網絡模型等新的理論大量應用于礦山工程測量數據處理中，單一模型的變形預測與組合模型的變形預測均得到了發展。以公路勘測數據處理系統為例，這個數據處理系統主要包括3部分:1)數據獲取和處理模塊;2)數字地面模型模塊;3)繪圖與設計應用模塊。礦山測量控制網優化設計測量方案的設計以前都是憑經驗進行的。隨著計算機技術的應用，設計正在向著更科學的方向發展。優化設計是在現有人力、物力和財力條件下，使礦山工程控制網具有較高的精度。而在滿足控制網的精度和可靠性的前提下，使成本最低。網的優化設計是一個迭代求解過程，它包括以下內容:1)提出設計任務。由測量人員與應用單位共同擬定，通常是后者提出要求，前者對其具體化，每一個優化任務都必須表示為數值上的要求。2)制定設計方案。包括網的圖形和觀測方案，觀測方案指每個點上所有可能的觀測，通過室內設計和野外踏勘來制定。3)進行方案評價。按精度和可靠性準則進行，同時考慮費用和靈敏度。4)進行方案優化。對網的設計進行修改，以期得到一個接近理想的優化設計方案。礦山測量信息管理隨著礦山測量數據采集和數據處理的逐步自動化、數字化，測量工作者更好地使用和管理海量礦山測量信息的最有效途徑是建立礦山測量數據庫或與GIS技術結合建立各種礦山信息系統。目前，礦山測量部門已經建立了各種用途的數據庫和信息系統，為礦山管理部門進行信息、數據檢索與使用管理的科學化、實時化和現代化創造了條件。目前，礦山測量人員對這個問題都很重視，并且正在參與和從事各種信息的收集、傳遞和管理工作，建立礦山信息系統、礦山生活區信息系統、礦區信息系統以及土地信息系統等。煤礦開采沉陷預計理論開采沉陷預計理論按采用方法的基礎可分為:經驗方法、分布函數、理論模型法三大類。而常用的預計方法主要有:概率積分法、負指數函數法、典型曲線法、威布爾分布法、樣條函數法、皮爾森函數法、山區地表移動變形預計法、基于托板理論的條帶開采的預計法、力學預計法和有限元法。近年來，隨著變形理論的深入發展，灰色系統理論預計法和神將網絡預計法被應用到了沉陷預計領域，并有了一定的實踐進展。同時，基于地質觀點的沉陷預計方法也有相應報道。
3S技術在采煤地質災害監測中的應用
以計算機技術為核心，結合數據庫技術、地圖可視化技術和空間分析技術，建立對包含空間定位和屬性關聯的問題進行計算機化處理，進而提供輔助決策的功能系統。目前，GIS已經廣泛應用于地質災害數據管理、地質災害風險性分析和地質災害預警等防災減災工作當中。由于GIS系統具有強大的空間分析能力，因此，其不再局限于某種地質災害的分布顯示，而可提供綜合多種地質災害，并能進行區域劃分的功能。RS技術的應用RS(遙感技術)作為一門新興的高新技術手段，近幾年迅速在眾多領域得到了廣泛的使用，而應用遙感技術進行地質災害監測的文章也多不勝數。總結歸納，遙感技術用于地質災害監測是可行的，也是必要、可推廣的。從地質災害監測與防治的角度來看，遙感技術貫穿地質災害調查、監測、預警、評估的全過程，為地質災害防治提供了很好的決策參考。隨著遙感技術在理論上、技術上和實際應用上的逐步發展，遙感數據源向著高分辨率遙感影像過渡，其不僅具有精確的空間分辨率，更重要的是擁有豐富的光譜信息，使具有特殊光譜特征的地物探測成為可能。這也必將使得遙感技術在地質災害宏觀調查、災體動態監測和災情評估中大顯身手，成為地質災害監測與防治的重要手段之一。GPS技術的應用煤炭開采中，大量的采空區隨之出現，給采煤區居民的生活帶來了很大的影響，而因此誘發的大量的地面塌陷災害更給采煤區的經濟帶來了巨大損失。以采空區為變形體所進行的沉陷觀測，受采空區自身沉陷影響，很難找到穩定的地點埋設監測基點。同時，在對沉陷引起的地裂縫進行監測時，需掌握其空間位置，針對上述工作，如果采用傳統測量方法，必將面臨諸多不便與不利因素。作為新一代空間定位技術的代表—GPS技術，經眾多技術人員從實踐角度和眾多學者從理論角度的驗證，其不僅可以滿足沉陷觀測的精度要求，而且可以實現監測工作的自動化與實時化。目前，GPS技術已廣泛應用于各類變形監測項目中。而動態差分GPS技術的出現，更為地質調查、災害地點確定等實時、高精度定位工作提供了有力支持。
【關鍵詞】光纜網 管道光纜敷設 集中接續 定點盤留
1 引言
隨著光纖通信的規模化普及，光纜需求迅猛增多，而在城市道路上，通信管道已成為十分寶貴的稀缺資源。一方面，管道建設成本居高不下，一經建設后期再擴容的難度很高；另一方面，城市道路下方需容納設施增多，可用于建設通信管道的空間較為狹小。如何充分有效地利用通信管道，提供更多光纖資源，已成為光纜工程建設的突出問題。在現有管道光纜敷設過程中，接頭和盤留占用了大量管井空間。基于此，本文提出集中接續和定點盤留的方案，管道只用于純光纜敷設，可以減少空間占用、凈化管道用途并提高利用率，從而解決管道與光纜日益突出的供需矛盾。
2 管道光纜敷設現狀
目前在管道光纜敷設過程中，為滿足光纜接續、分歧、割接及維護要求，需要沿途設置光纜接頭和光纜盤留（平均每個盤留10～15 m），占用的管井空間不容小覷。城市區域由于光纜接續頻繁，基本每隔300～500 m需設置1個光纜接頭或盤留，隨著光纜條數的不斷增多，光纜接頭和盤留的數量急劇增加，占用了大量管井空間，遠超光纜敷設本身所需空間，從而造成管井擁塞，可放光纜的條數大打折扣，極大降低了空間利用率。
現有管道光纜敷設示意圖如圖1所示：
隨著管井內光纜條數增多，光纜接頭和盤留擁塞管井，除了影響后期光纜擴容，對于已有光纜的維護，在擁擠不堪的管井內想要將其厘清也變得十分困難，極大降低了光纜網的可擴展性和可維護性。
另外，管道光纜敷設后，大量的光纜盤留置于管井內，光纜接續和維護均要在管井內操作，施工條件惡劣。同時由于城市交通繁忙，光纜施工會給交通造成影響，并且容易出現交通及井下施工事故，安全生產風險較高。
現有管井光纜敷設實拍圖如圖2所示：
3 管道光纜敷設優化方案
現有管道光纜敷設方案將光纜接頭和盤留沿途設置于管井中，可稱之為“分散設置”方案。為解決上文所分析的弊端，筆者提出了“集中接續和定點盤留”新方案。
該方案結合光纜交接箱（簡稱光交）布點選址，將光纜接續集中在光交內實現，以擺脫井下作業；同時將光纜盤留定點設置于光交前管井內，而其余管井純用于光纜敷設，空間利用率大大提高，可容納光纜條數增多或敷設同樣數量光纜占用空間大大減少，這樣既降低了管井建設需求，又節約了工程投資，切實達到了“降本增效”的目的。
優化后的管道光纜敷設示意圖如圖3所示：
管道光纜的接頭主要有以下用途：
（1）割接引出分支光纜，平均350 m設置1個（占85%以上）；
（2）光纜分段敷設接續，平均3 km設置1個（占10%以內）；
（3）斷纜搶修接續（占5%以內）。
在現有敷設方案中，光纜接頭均設置于管井中；而采用新方案后，除斷纜搶修的光纜接頭仍需設置在管井外，絕大部分光纜接頭均可取消，相應接續功能轉由光交實現。
光纜盤留主要有以下用途：
（1）預留以后制作光纜接頭，一般每個盤留15 m；
（2）光纜接頭維護余長，每個接頭兩邊各盤留10 m。
采用新方案后，光纜盤留的數量也將隨著光纜接頭相應減少，從而節省管井占用空間。
隨著光纜網建設規模加大，光交應用數量漸趨龐大，布點密度越來越高，不少城市區域光交覆蓋范圍已控制在300～400 m，與現有光纜接頭的覆蓋范圍和光纜盤留的預留間隔基本相當。因此，筆者認為光交布點設置完全可以包含現有的光纜接頭和盤留功能，將光纜接續和盤留收納起來，可以凈化管道布纜空間、提高管井利用率、簡化光纜維護，起到一舉多得的效果。
在光交里配置“直熔單元”用于光纜纖芯熔接，可替代常規光纜接頭的作用。光交箱立于路面，直熔單元在光交里擺放有序，纖芯走向標識清晰，施工便利性較井下光纜接頭大大提高。光交靠近人井設置，其與人井之間設置操作手井，三者之間采用通道連接，人井與手井均可用于定點放置光纜盤留，其中人井主要放置主干光纜盤留，手井主要放置分支光纜盤留。手井與光交一一對應，其空間大小按滿足光交終局分支光纜需求為宜。對于市政合建通信管道，不同運營商的光交采用各自獨立的手井接入合建人井。由于光纜接續均在光交內完成，且隨著布點加密，分支光纜距離縮短，其盤留主要用于箱內熔接需求，因此盤留長度可由原先的15 m縮短為3 m之內，對手井的空間需求進一步減小。
（1）對于分支光纜，由于光纜只需單向進入光交，人井與手井及光交之間采用管孔連接，每條光纜占用1個小孔；
（2）對于主干光纜，由于光纜進入光交熔接后需再次引出至下一個光交，故主干光纜為雙向進入光交，為便于光纜不中斷出入，要求人井與手井及光交之間采用較寬的通道連接。
為滿足上述兩種光纜出入需求，人井與手井及光交之間的通道需同時設置大小兩種孔洞：一個大孔用于主干光纜雙向出入；若干小孔用于分支光纜單向進入。
混合連接通道結構示意圖如圖4所示：
4 光纜網結構優化
新方案光交選址需要滿足一定條件，即所服務區域潛在光纖需求高、引出光纜長度短且靠近主干路由。在多數情況下，這些條件難以兼顧：主干管道建設成本高，不宜敷設過多分支光纜；交接箱離用戶近勢必離主干遠，造成主干光纜迂回。
因此，筆者提出光纜網應采用分層結構，即主干路由上僅設置主干光交，用戶需求所在區域另設置配線光交，由配光交將光纜需求收斂后再上聯至主干光交，這樣既減少了主干路由上分支光纜條數，又縮短了用戶光纜長度。
配線光交上聯光纜初期配置纖芯可直接與主干光交內的主干光纜纖芯直熔對接，后續擴容纖芯可靈活選用直熔或跳接方式接入主干光纜纖芯。主干光纜交接箱纖芯接續示意圖如圖5所示：
（1）對于新建城區，管道與光交可以全新統一規劃，按新方案實施較為容易；
（2）對于現有城區，新建光交和新敷設光纜可視條件按新方案實施，伴隨銅纜退網，騰出管井空間，ο鐘泄飩恢鴆郊右愿腦歟以破解光纜需求增加而引起的管井擁塞問題，使“纜滿井塞”處于可控范圍之內。
5 結束語
隨著光纖需求的增長，城市通信管道緊張的問題日趨明顯，且井下作業條件惡劣、施工及維護難度大，對本文提出的“集中接續和定點盤留”方案另辟蹊徑加以優化改善，主要思路總結如下：
（1）現有方案中光纜接頭和盤留數量龐大，已成為現有管井空間消耗主體，導致城市管井擁塞；并且位于人井中，施工條件惡劣，線纜敷設混亂，工程及維護難度高、效率低。
（2）新方案將光纜接續集中于光交、盤留定點于交前井，可大幅減少井下作業；同時減少管井空間占用，管井可在現有基礎上小型化，以降低管道建設成本。
（3）現有方案中光纜接頭和盤留設置較為隨意，缺少規律性，在施工及維護時會查找不便；而新方案中改為定點集中的路面光交內作業，便利性將會大大改觀。
（4）新建城區的管道與光交可采用“新方案”全新統一規劃建設；現有城區可結合銅纜退網分步加以改造，新建光交按“新方案”先行實施，而現有光交可視條件逐個改造。
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[關鍵詞] 虛擬；仿真；穹頂；懸索預應力；玻璃幕墻
中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：
（一）工程概況
全國組織干部學院E區結構設計復雜，采用型鋼混凝土框架-剪力墻混合結構、鋼桁架結構、預應力懸索鋼結構和穹頂鋼結構等多種結構形式。
1屋面穹頂鋼結構采用全隱框玻璃幕墻，共約3000 m2，幕墻玻璃采用8+1.52PVB+8mm和10+1.52PVB+10mm兩種鋼化夾膠玻璃，穹頂最頂部水平位置采用10+1.52PVB+10mm玻璃，共計32塊；開啟扇玻璃共3排，即第8排、第9排和最底部1排，共計144塊；其它玻璃共計476塊，合計穹頂夾膠玻璃為652塊，每塊玻璃面積約4.0m2至5.3 m2不等，玻璃自重約250/塊。
2 屋面穹頂高42.3m，施工中設計圖紙變更，在E區鋼桁架層與屋面穹頂之間增加一層懸索預應力鋼結構層，即多功能廳（二層）上增加屋面花園平臺（五層）。
懸索預應力鋼結構平臺（圖4中紅色虛線部分）整體形狀為圓環形，由24榀鋼桁架以15°角度成放射狀均勻布置，圓環直徑28.90m，內圓環鏤空，直徑7.30m，桁架高1.80m，上下弦為焊接H型鋼，中間為三根無縫鋼管與之焊接相連，每榀重量為6.1t，長10.7m。結構的下層由環向拉索和徑向拉索組成，構成穩定的空間結構受力體系。
3、E區屋面造型獨特，穹頂鋼結構及玻璃幕墻、懸索預應力鋼結構層施工復雜，需利用虛擬仿真施工技術，對其施工及各階段受力情況、安裝精度、構件尺寸等進行詳細的分析研究，并優化設計、施工方案，以達到最好的工程效果。
3.1 為達到屋面穹頂完美的半球體效果，利用仿真技術，通過建立三維模型，確定玻璃幕墻空間分格尺寸，逐一確定每塊玻璃的具體加工、安裝尺寸；
3.2 施工前，為確保懸索預應力鋼結構質量安全可靠，對空間張弦結構施工進行仿真計算，模擬懸索預應力張拉，確保整個鋼平臺的施工萬無一失；
3.3 為確保原竣工日期的實現，項目部成立QC小組進行現場攻關，利用虛擬仿真施工技術，對比模擬鋼桁架層、懸索預應力鋼結構平臺層、屋面穹頂施工工序，比選、優化施工方案，從而確保了最終竣工工期目標的實現。
（二）施工難點
1 本工程E區復雜的建筑造型和鋼結構大跨度空間的設計，給穹頂玻璃幕墻的施工帶來很大難度。
1.1 屋面穹頂半球體造型，采用平面幕墻玻璃達到曲面圓弧效果，確定空間分格位置、大小難度大。
1.2 玻璃規格形狀多樣，加工難度大。
穹頂全部為鋼結構，弧形鋼梁放射性設計致使幕墻玻璃成梯形規格，玻璃尺寸由上至下逐層遞變。同時，考慮鋼結構施工偏差，幕墻玻璃無法提前批量加工，必須在鋼構件焊接完對每個位置的玻璃尺寸現場實量、定位編號，加工周期長。
1.3 幕墻玻璃吊裝難度大
本工程穹頂位于建筑物的中心位置，且幕墻玻璃單片面積最大的為5.3m2，施工時既要考慮汽車吊吊臂傾斜角度，又要保證玻璃本身不被損壞。同時，汽車吊無法覆蓋的區域還要由人工進行二次倒運。
1.4 穹頂打膠質量要求高
五層屋面花園平臺位于穹頂以內，雨水和積雪會完全淋灑在穹頂上，所以玻璃縫隙及遮陽鋁板打膠質量要求高，任何一點質量隱患都會造成穹頂漏水。
2 模擬仿真受力計算多。
本工程懸索預應力鋼結構造型新穎獨特、受力復雜，預應力鋼結構從結構的拼裝，到預應力張拉完成以及最后支撐架的拆除，其間經歷很多受力狀態，為了保證工程質量能夠符合設計要求，必須進行大量的施工模擬計算。
3 工程量大，工期緊張
3.1 本工程穹頂豎向弧梁為放射形布置，需高空拼裝焊接，對接角度、位置確定困難，吊裝、定位、焊接完成一榀完整的豎向弧梁需要6個小時，24榀共需15天時間；支撐體系及吊裝焊接操作平臺構造復雜，搭設困難，搭設架體至少需要15天時間，嚴重影響施工速度。
3.2 鋼桁架層標高為13.05m，共有大小桁架梁112榀，從單榀重量從0.304t至9.691t不等，長度超過10m的鋼桁架梁，單段重量最大達到5.017t，需分成兩至三段運送至進場。桁架梁采用分段吊裝，起吊次數多，嚴重制約施工速度。
（三）虛擬仿真技術的應用
1 空間張弦結構施工仿真計算
施工過程會使結構經歷不同的初始幾何態和預應力態，兩個狀態的分析理論和方法都不同的，加載方式、加載次序及加載量級都對結構受力具有很大影響，因此，施工仿真計算是預應力鋼結構施工方案中極其重要的工作。實際施工過程必須和結構設計初衷吻合，施工中必須嚴格組織施工順序，確定加載、提升方式，準確實施加載量、提升量等。施工仿真具體項目如下：
（1）驗證張拉方案的可行性，確保張拉過程的安全；
（2）給出每張拉步鋼索張拉力的大小，為實際張拉時的張拉力值的確定提供理論依據；
（3）給出每張拉步結構的變形及應力分布，為張拉過程中變形及應力監測提供理論依據；
（4）根據計算出來的張拉力的大小，選擇合適的張拉機具、設備，并設計合理的張拉工裝；
（5）確定合理的張拉順序，具體張拉步驟如下所示：
第1步：結構全部安裝完成后
第2步：第1批拉索張拉到設計初張力的30％
第3步：第2批拉索張拉到設計初張力的30％
第4步：第3批拉索張拉到設計初張力的30％
第5步：第4批拉索張拉到設計初張力的30％
第6步：第4批拉索張拉到設計初張力的70％
第7步：第3批拉索張拉到設計初張力的70％
第8步：第2批拉索張拉到設計初張力的70％
第9步：第1批拉索張拉到設計初張力的70％
第10步：支撐塔架拆除后
第11步：第1批拉索張拉到設計初張力的100％
第12步：第2批拉索張拉到設計初張力的100％
第13步：第3批拉索張拉到設計初張力的100％
第14步：第4批拉索張拉到設計初張力的100％
2 虛擬仿真優化施工工序
方案經優化后，懸索預應力平臺層與穹頂鋼構兩大施工區域間，由原來的順序施工，改為平行立體穿插施工，大大縮短了E區鋼結構施工關鍵線路的總用時，大大縮短了工期。
我們運用虛擬仿真技術，融合了計算機圖形學、多媒體工業建筑技術、網絡技術、電子技術等高新技術，對懸索平臺層、屋面穹頂施工過程建立仿真模型，虛擬、對比原方案施工過程及優化方案，利用計算機硬件、軟件及各種傳感器創造出一個四維空間虛擬環境， 使所需解決的問題得到清晰和直觀的認識。
（四）實施效益
1全國組織干部學院E區鋼平臺懸索預應力在實際施工過程中，通過詳實的理論計算和周密的施工部署，將困難考慮充分、問題解決在施工之前，最終施工質量和裝修效果得到各方一致好評。平臺預應力鋼索張拉檢測全部符合設計要求。
許繼中壓開關廠是許繼集團根據“五年成為國內一流，十年成為國際一流公司”的發展目標，整合許繼中壓開關設計和生產資源，新建立起來的全亞洲最大的中壓開關生產基地。目前已根據發展規劃設計好生產工藝線以及各區域的劃分，其中倉庫的設計通過“需求與供應能力管理”理論的應用得到了顯著優化。
一、需求與供應能力管理
需求管理是認識和管理對產品的全部需求，并確保主生產計劃反映這些需求的功能。需求管理包括：預測、訂單錄入、訂單承諾、分庫需求、非獨立需求、廠際訂單及維修件需求等。在更廣泛的意義上，需求管理包括籌劃倉庫地址、從制造源到倉庫的替代運輸方法、倉庫布局、物料搬運與作業。供應鏈理論發展到今天，需求鏈管理的理論出現了，需求鏈管理更是強調了需求在整個鏈條中的重要地位，提出了供應能力必須與需求相匹配的要求。
需求與供應能力的匹配管理，突出了需求的內容，需求鏈所包含的與供應鏈逆向的內容和功能越來越多，國內一些著名學者也在一致強調需求與供應的對應。企業是市場供需的平衡機體，其經濟目的是實現開源節流，并要保持源流的有機平衡。那么供應與需求鏈，則是一個雙向的信息、資金、物流的回路。供應和需求所關注的要點也不相同，供應鏈強調的是在既定／預定的需求下，如何更好地滿足需求，而需求鏈側重的是客戶需求的分析和需求信息的有效傳遞，如何將兩者很好地結合起來，即是需求與供應能力的匹配管理。本文關注于中壓開關廠倉庫設計因素中倉儲流量與生產的匹配，其中包括物流設計、各類倉儲面積、吞吐量和收發頻率等。
二、需求介紹（以2009年為例）
1、倉儲空間需求
倉儲空間按照貨架總容量以及地面存儲占用的空間折合成1000?鄢1200?鄢1000的托盤空間以及大型物料所需占用的地面面積計算而成。
2、吞吐量需求
三、原設計
中壓開關廠區內倉儲物流原規劃為三個單位各設重型立體貨架式的倉庫，庫房總面積3240平方米（不含一樓辦公場地），計劃設置1000 1200 1000托盤貨位4704個。位置設在廠區東端南排第2―4跨，東數1―5間隔并列布局（如圖1所示）。
四、設計的改進
1、需求與供應能力分析
2、原設計的不足之處
第一，無地面存儲空間，造成大型物料無法存放，需在生產區域另外劃分位置進行擺放。
第二，要滿足未來三年吞吐量的需求，需再購買叉車來補充吞吐量，但叉車的使用成本以及帶來的安全風險較高，且倉庫的通道設計僅能滿足三輛叉車的投運。
3、二次設計（方案二）
為充分利用廠房高度，進而實施綜合立體倉庫的建設，經研究進行二次設計，取消原第二跨延長第三跨的方式，調整了庫房規劃（如圖2所示）。
在庫房總占地面積不變的情況下，在第三跨加長的巷道上建巷道式立體倉庫，設計5個巷道、10列貨架，貨架高8層，1000?鄢1200?鄢1000托盤貨位4200個。堆垛機立體貨架旁邊可擺放重型立體貨架609個貨位（1000?鄢1200?鄢1000），同時留有近600平方米的地面區域為重型物件存放區域（如圖3所示）。
4、第二次設計的需求與供應能力分析（如表5所示）
5、方案二的不足之處
第一，地面存儲空間較原方案顯著增加，為大型物料提供了900平的存放計劃，但仍需在生產區域另外劃分約300平面積進行擺放。
第二，貨架存放量超出需求30%，意味著近四分之一的貨位閑置。
第三，雖然滿足了未來三年吞吐量的需求，但超出需求量67%，造成大量供應能力的閑置和浪費。
6、第三次優化設計――需求與供應能力管理的應用
結合需求與供應能力管理理論，在滿足需求的前提下，創造具有調整功能的供應能力，盡可能減少因超量供應造成的浪費，并創造可調整的供應能力。我們將方案二中的堆垛式立體倉庫的設計進行了優化。
將5個巷道、10列貨架、5個堆垛機調整為4個巷道、8列貨架、3個堆垛機（彎軌設計，1個堆垛機可對4列貨架進行操作），1000?鄢1200?鄢1000托盤貨位3200個。堆垛機立體貨架旁邊可擺放德利施爾原倉庫使用的重型立體貨架609個托盤貨位，同時留有近860平方米的地面區域為重型物件存放區域（具體細節如圖4所示）。
7、第三次設計的需求與供應能力分析
8、結論
第一，方案三的需求與供應能力基本匹配，能保證中壓開關廠未來三年的發展需要。
第二，方案三通過調整堆垛機的數量，不僅減少了設備投入的成本，也為日后中壓開關廠跨越發展留有擴展空間，如3臺堆垛機無法滿足，可將彎軌改成直軌，增加堆垛機的數量，從而提高吞吐能力。
五、需求與供應能力管理應用前后各方案的對比
1、庫容面積
綜合立體庫（方案三）可以充分利用廠房的立體空間，不僅提高了物流倉儲收發存的自動化程度，同時在保證滿足生產需求的基礎上優化了存儲結構，適當減少了貨架數量，增加了860平方米的地面存放區域，解決了特種大件物料的存放問題，也為生產經營的后續發展在倉儲方面爭取到了相應的空間儲備（預留兩列貨道，可再建堆垛機式立體貨位800個）。
2、倉庫流量
立體貨架式方案能滿足目前日常生產配套物資節拍流量的需求，但對生產突發期的配套需求較為吃力，更無法滿足三年發展需要，其流量的不足只能通過再增加叉車設備來彌補。考慮電氣城整體物流配套規劃（通用物資集中采購配套管理），日流量將增加到574―860托盤需求量，原方案無法滿足生產拍節流量的需求，綜合立體庫（方案三）供應能力能保證每天出750個托盤數量，可以保障未來生產發展的需要。
關鍵詞：獨塔斜拉橋；跨徑布置；優化分析； 受力性能；
Abstract: taking the huaihe river in anhui province under the five new bengbu highway (xuzhou to bright light the highway) bridge as the background, the span to be optimized arrangement proposes five different project. For each scheme adopts the space finite element software are calculated. The different scheme in the overall structure of the influence on the performance of the force, and the advantages and disadvantages of each method; A comparative study of each scheme structural deformation, stress, and the component cable force state, etc. Comprehensive site construction condition, at this stage of the overall construction engineering plan and other factors, put forward the most reasonable arrangement for bridge spans.
Keywords: a single pylon cable-stayed bridge; Span decorate; Optimization analysis; Force performance;
中圖分類號：U442.5文獻編識碼：A
0引言
隨著交通事業的大發展，我國的橋梁建設已達到一個高峰。各種橋梁結構形式均已有了較大的發展，尤其是斜拉橋在近年的橋梁建設中更是備受工程師青睞。斜拉橋是一種由索、梁、塔組成的纜索承重橋梁體系。斜拉橋由橋面系承擔自重和外荷載，通過斜拉索將荷載傳遞至橋塔，再由橋塔傳遞至基礎。主梁一般處于壓彎狀態，拉索處于受拉狀態，主塔處于受壓狀態。斜拉橋為高次超靜定結構，橋跨的布置對結構體系的總體受力影響極大，因此跨徑的合理布置對斜拉橋的設計十分重要。
一般斜拉橋的橋塔由于受到索塔錨固區的影響其結構尺寸較大，對于跨徑較小的斜拉橋橋塔往往是結構美學設計的控制要點。對于跨徑不大的斜拉橋，橋塔一般較矮，當低矮的橋塔截面過大時便顯得十分笨拙，缺乏美感。本文的背景橋梁通過采用一種新的索塔錨固方式有效的降低了橋塔截面尺寸，使得橋塔挺拔優美，成為當地一個新地標性建筑。因此本橋的橋塔剛度較一般斜拉橋橋塔的剛度小很大，更像是一根柱子，該體系被設計者稱之為柱、索、梁組合體系斜拉橋，結構體系的受力也與常見斜拉橋略有差別。有必要對其合理跨徑展開研究。
1背景工程
1.1背景工程簡介
本橋為徐州至明光高速公路跨越安徽省蚌埠市五河縣淮河的主橋，采用柱式獨塔空間雙索面混合梁斜拉橋，支撐方式為塔梁固結體系，跨徑布置為246+125m，分別跨越淮河主通航區域和淮河南大堤。橋梁總體布置圖如圖1所示。
圖1橋梁總體布置（單位：cm）
拉索為扇形空間雙索面，通過鞍座單向錨于上塔柱。全橋共32對拉索，支承著中跨鋼箱梁段和邊跨混凝土梁段，主跨拉索縱向布置為14m，邊跨拉索縱向布置為7m，拉索均錨固在箱梁外側腹板處，錨固方式為錨拉板式錨固。主梁采用鋼混組合梁結構，邊跨為預應力混凝土主梁，采用體外預應力方案；主跨采用鋼箱梁方案，鋼混結合段設置在主跨第一對拉索和第二隊拉索之間。邊跨與中跨均采用分離式雙主梁結構，兩高均為3.2m。主橋按高速公路標準在每個方向設計有兩個3.75m車道及一個3.5m路肩。橋下凈高超過10m，凈寬超過現有航道規定的150m標準。
圖2邊跨主梁斷面（單位：cm）
圖3主跨主梁斷面（單位：cm）
1.2問題的提出
背景橋梁在施工圖設計中選取的邊中跨之比為0.508。邊跨跨越淮河大堤，過渡墩為陸上基礎；中跨跨越主航道，過渡墩為深水基礎。在施工圖優化設計階段為了減小一個水中基礎，降低工程造價。現對主跨側取消一孔引橋（一孔引橋為40m），主橋主跨側跨徑增加40m的方案進行研究。由于在優化階段邊跨與主橋基礎均已開始施工，因此本次方案優化的過程中要求盡量保持主橋以外原結構不改變。
2優化方案介紹
2.1有限元模型介紹
結構的計算分析采用商業有限元軟件MIDAS CIVIL，利用空間桿系單元完成。主梁和主塔采用空間梁單元模擬，拉索采用索單元模擬。有限元模型如圖4所示。
圖4結構有限元模型示意圖
同時為了準確模擬橋梁結構的空間受力特性，在結構計算分析中，邊跨混凝土主梁的預應力線形均按照其實際的豎彎數據和平彎數據進行分析。
圖5邊跨預應力示意圖
在結構計算分析的過程模擬了實際施工工序。該橋邊跨混凝土分段之間澆筑，中跨測鋼梁采用懸臂拼裝方案施工。在主梁拼裝完成后拆除支架，進行最后一輪調索，最后施工鋪裝成橋。
2.2主要計算方案
本次跨徑布置優化分析中主要分析了五種方案，這五種方案均為主跨側主梁增加40m，但拉索的布置方案個不行同。各方案的具體情況如下所示。
方案一：主跨箱梁增加40m，邊跨跨徑及拉索布置均不改變，對調整后的方案重新進行調整索計算，并對邊跨施加壓重，壓重的總重為10830kN（和增加的40m鋼梁的重量相近），壓重的范圍為邊跨靠近支座的11.4m。
方案二：主跨箱梁增加40m，邊跨跨徑不變。主跨側拉索的布置進行調整。對主跨側尾部三對拉索的索距進行了調整，斜拉索的索距由14m調整為17.5m。調整后的拉索布置為12×14+3×17.5m。同時對邊跨施加壓重，壓重方式于方案一相同。
方案三：主跨箱梁增加40m，邊跨跨徑不變。主跨測拉索布置進行調整，將主跨側的拉索索距由原來的14m調整為16.5m。邊跨斜拉索布置不改變，同時對邊跨施加壓重，壓重方式于方案一相同。
方案四：主跨箱梁增加40m，邊跨跨徑不變。主跨測拉索布置進行調整，主跨的索距由原設計調整為16m，最后兩對索的間距調整為3.5m。調整后主跨索距為15×16m，邊跨索距為13×7.5+2×3.5m。同時對邊跨施加壓重，壓重方式于方案一相同。
方案五：主跨箱梁增加40m，邊跨跨徑不變。主跨測拉索布置進行調整，主跨的索距由原設計調整為16m，最后兩對索的間距調整為3.5m。調整后主跨索距為15×16m，邊跨索距為13×7.5+2×3.5m，并將尾部兩對拉索采用地錨。同時對邊跨施加壓重，壓重方式于方案一相同。
3結構受力性能分析
3.1結構位移分析
由于斜拉橋在恒載作用下一般可通過設置預拱度進行消除，在《公路斜拉橋設計細則》中也沒有對恒載下結構的變形沒有明確規定。因此在本次研究中主要關注在汽車荷載作用下結構的變形。
圖6汽車荷載作用下模型一主梁變形圖（單位：mm）
在汽車荷載作用下模型一主跨主梁豎向位移如圖6所示，其他各模型在汽車荷載作用下中跨主梁位移值如表1所示。經計算可知各方案在汽車荷載作用下主梁的豎向位移均大于570mm，塔頂水平位移均大于155mm（見表2）。這是由邊跨的拉索無法較好的限制塔柱的水平位移，使得結構變形較大，通過不同拉索布置方案的調整能夠對主梁的變形有一定的改善，但由于結構體系總體剛度較小，只調整拉索的布置無法有效的降低結構主梁豎向位移。在汽車荷載作用下主梁的變形較大，不利于主梁橋面鋪裝的耐久性，同時對結構各構件的疲勞性能也有較大的影響。
表6汽車荷載作用下主梁中跨變形 （mm）
方案一 方案二 方案三 方案四 方案五
578 587 641 609 579
表7汽車荷載作用下主塔水平變形 （mm）
方案一 方案二 方案三 方案四 方案五
196 198 186 171 155
3.2主梁應力分析
隨著主跨跨徑的增加，主跨側的荷載明顯增加，而邊跨側的荷載不變，因此主塔在荷載作用下會向中跨側產生較大的水平位移，如3.1節所述。橋塔的變為會引起邊跨側拉索索力的被動增加，使得邊跨混凝土主梁出現上拱現象，在混凝土上緣產生拉應力效應。在各方案比選中，通過調索消除邊跨混凝土的拉應力，這也是本次分析中的調索原則。中跨鋼梁在跨中和邊支點附近處于上緣受壓，下緣受拉的壓彎狀態。由于拉索對主梁提供的支撐較弱使得主梁變形較大，主梁承擔荷載的比例較原方案增加很多，因此主梁應力較大。
圖7荷載標準值組合下主梁下緣應力圖（單位：MPa）
圖7不同方案鋼梁應力圖（單位：MPa）
不同方案下主跨鋼箱梁下緣拉應力和上緣應力圖如圖7所示。鋼梁的應力可以通過調整拉索的布置方式進行改善。當無索區與有索區之比大于0.212時，無索區由于缺少拉索的支撐效應，應力過大，最大拉應力可達282MPa。通過前三種方案的比較可知縮短無索區的長度可以有效的改善鋼梁的受力性能。通過后三種方案的比較可知，提高邊跨剛度，限制橋塔的水平位移也可以改善鋼梁的受力狀態。這是因為減小橋塔的水平位移可以改變主梁和拉索的荷載分配關系，當結構的變位越小則主梁承擔的荷載就越小。經過計算分析可知后三種方案均可滿足主梁的受力要求。
3.3主塔應力分析
隨著跨徑的增加主塔所承受的荷載也有所增大。由于主跨單側跨徑增大，而且邊跨剛度較小，使得橋塔承受的彎矩增加較大，呈壓彎受力狀態。主跨側的壓應力遠大于邊跨側壓應力；在荷載短期效應組合下各方案的橋塔截面均可滿足抗裂性要求。通過不同方案的計算分析發現，隨著拉索布置的調整和邊跨尾索剛度的增加，這種彎曲效應有所減弱。后兩種方案橋塔的受力更合理。各方案在荷載標準值組合下橋塔的最大壓應力如表2所示。
表2荷載標準值組合下橋塔最大壓應力 （MPa）
方案一 方案二 方案三 方案四 方案五
18.6 17.9 17.7 14.9 14.8
3.4拉索索力分析
各模型調索的原則是使得邊跨混凝土梁的受力滿足要求的條件下降低中跨鋼梁的應力。跨徑的增加會增大主跨的索力，當邊跨的控制張拉索力不調整時，在荷載作用下橋塔會產生很大的水平位移，使得邊跨索力被動增加。為了限制橋塔的水平位移和鋼梁的豎向位移，采用主動提高邊跨拉索的控制張拉應力以平衡中跨側索力增量的方案進行調索。前兩種方案拉索索力與原設計相比所要增加的量值較小。第三種方案拉索索力需要在原設計索力的基礎上提高約20%，各拉索的型號均需要進行調整。最后兩種方案的邊跨側3對尾索需要采用型號較大的拉索，索力需要在原設計的基礎上提高25%～35%。但隨著拉索索力的增大，鞍座結構尺寸也會加大，會對索塔錨固區的設計提出新的空間要求。
4結論
當主跨跨徑增加40m后，邊跨與主跨的跨進比值達到了1：2.28，一般獨塔雙跨斜拉橋的邊跨與主跨跨徑比不小于1:2，調整后的跨徑布置已超出了常見跨徑的范圍。在荷載作用下主跨側荷載對主塔位置的彎矩效應大于邊跨側荷載產生的彎矩效應。結構的變形特點是，主跨側主梁將產生向下的位移，并通過拉索的索力帶動橋塔下主跨側變位，橋塔的變位將會引起邊跨側拉索索力的增加，從而帶動了邊跨側主梁產生向上的位移。
幾種不同方案的分析比較表明，通過拉索布置方式的調整能夠在一定程度上改善結構的受力性能，但由于體系整體剛度較小，結構的總體變形較大。后三種方案都能滿足結構總體受力性能的要求。其中后兩種方案結構的受力更加合理，但方案五會引起工程造價的大幅增加，因此方案四位最優方案。
但是，調整后結構各構件的安全儲備較低，且結構總體剛度較小，變形較大，不利于結構的耐久性。同時考慮到優化方案需要對原施工圖做出大幅修改，會對橋梁的建設周期產生較大的影響。綜合多方便因素考慮，最后采用維持原施工圖方案進行施工。
參考文獻：
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摘要：本文以某工業廠房為研究背景，利用計算流體力學軟件模擬該不同空調送風方案，并比較不同方案的空調送風效果。通過模擬結果表明，優化后方案空調送風溫度分布均勻，速度合理，并且滿足設計要求，從而為暖通空調節能設計提供依據。
關鍵詞：大空間氣流組織廠房建筑
前言
工業廠房屬大空間建筑具有以下特點：
1）廠房空間高大，高度高設備多，發熱量大；
2）廠房內空調一般只要求人們活動區，即滿足1.5-2米高范圍內滿足人員舒適要求；
3）廠房內垂直和水平溫度分布較難控制，容易造成室內溫度分布不均勻現象。
由于廠房的上述特點，在空調設計時往往很難達到預期效果，如果方案不合理會導致建筑能耗高，同時空調效果差。目前，計算機模擬技術廣泛應用于暖通空調設計，可快速通過模擬結果驗證空調方案的合理性。因此，本文通過計算流體力學軟件，模擬某工業廠房不同空調方案指導設計。
常見的氣流組織方式：
1 側送風方式
側送風方式是廠房常用的最廣泛的一種空調送風方式，其中采用噴口送風方式最為常見。
2 上送風方式
上送風方式是指將送風口安裝在廠房頂棚，回風口設在周邊側墻或頂棚。由于廠房空間高大，使用的風口主要有噴口和旋流風口旋流風口具有風量大、送風深度廣、噪音低、送風流型可調、人員區風速易控制、阻力特性穩定等特點，因此，廣泛應用于廠房。
另一方面，從使用效果講，上送風方式是比較好的，它能將處理好的空氣均勻送到各個部位，以滿足不同區域所需的空調參數。但也有一定缺點，將懸浮于上部的熱和污濁空氣帶入人員去，比其他方式更耗費能源。
3 下送風方式
下送風方式是指將送分口安裝在地面上，直接向室內人員送風，回風口設在頂棚或側墻上部。其優點是：空氣直接送至人員區，空氣品質好，避免了將燈光和屋面負荷的對流部分帶入空調區域，減少了設計負荷和空間設備，節省了能耗；人員區溫度和速度場均勻，舒適感強。其缺點是：風口數量多，地下管道布置較為困難；室內清潔工作較難處理；風口占用地面面積。
1 模擬工況
廠房一
工況1： 送風為高位噴口（30°向下），回風為高位百葉下回風
工況2： 送風為高位噴口（30°向下）+低位置換送風，回風為高位百葉下回風。
廠房二
工況1：送風為高位噴口（30°向下）+低位置換風口（地標高1m），回風為高
工況2： 送風為高位噴口（30°向下）+低位置換風口（地標高1m），回風為低位百葉側回風。
2 數學模型
目前采用比較多的模型是RANS模型，而在RANS模型中，應用最多的是兩方程模型。包括，標準k-ε兩方程、RNGk-ε兩方程模型，Realizablek-ε兩方程模型。其中標準兩方程模型在工程應用中最為廣泛。因此，本文采用標準k-ε兩方程模型。由溫差引起的密度變化可以用Boussinesq近似來表示浮力項。
對于壁面區域處理，通常情況有兩種方法，其中“壁面方程”采用半經驗公式，“壁面方程”的運用能很好地修正湍流模型，從而解決壁面的存在對流動的影響。另一種是湍流模型被修正，從而使壁面處受到粘性理影響的區域也能用網格劃分來解決，這種方式被成為“近壁面模型”。本文壁面采用標準壁面函數法。
3 物理模型
模型選取以及簡化過程，應在不影響結果準確性的前提下以消耗最小計算時間的原則進行簡化。
4 邊界條件
外墻內表面和內墻內表面按第一類邊界條件，即給定溫度，分別設置為30℃和24℃；屋頂由于考慮太陽輻射及燈光負荷的影響，給定綜合計算溫度40℃。設備負荷按照15W/m均勻分布在地面；噴口及置換通風條件具體見表3。
表3 風口邊界條件
5 模擬結果
5.1 廠房一模擬結果
圖3方案一1.5高溫度分布（℃） 圖4方案二1.5高溫度分布（m/s）
比較方案一和方案二，從圖中可以看出，方案一中噴口送風無法達到廠房中部，方案二增加了低位置換送風，使得在1.5米高溫度和速度分布都有所改善，分布更均勻，有利于廠房內工作條件。
5.2 廠房二模擬結果
圖7方案一1.5高溫度分布（℃）圖8方案一1.5高速度分布（m/s）
從圖中可以看出，方案一中，1.5米高溫度分布在均高于33度，方案二中，排風口位于底部，由于底部排風口負壓的作用，送風氣流可達到底部，廠房內溫度分布均低于29度，局部可達28度，送風速度明顯更均勻。因此，本廠房采用優化后方案設計。
6 結論
關鍵詞：KVM；顯卡；虛擬化；直傳
DOIDOI：10.11907/rjdk.162148
中圖分類號：TP319
文獻標識碼：A文章編號：16727800（2016）010014202
0引言
隨著虛擬化技術的發展，桌面虛擬化方案已經在X86硬件架構上取得了顯著成果，并且逐漸成為當前云計算發展和研究的一個熱點方向，在并行計算、大數據存儲、虛擬云桌面方面得到了廣泛應用[1]。
虛擬化技術針對底層硬件資源實現資源的虛擬、共享和隔離，具有安全性高和對上層用戶透明的特性。目前，虛擬化技術在視頻顯卡訪問方面還面臨很大挑戰，很多研究人員采用基于遠程應用編程接口的方法開發出針對視頻顯卡的虛擬化框架，從而實現虛擬機對于顯卡的訪問，但是這種方法在應用中需要虛擬機與宿主機之間進行大量的圖像數據傳輸，嚴重影響了物理顯卡使用性能。如何通過改進和優化虛擬化方案提升虛擬機內部訪問硬件顯卡的性能是本文研究的重點[2]。
本文針對視頻顯卡在虛擬化環境中的應用需求和存在的問題，從圖像數據傳輸量和傳輸機制方面入手，提出一種基于KVM虛擬化的顯卡直傳技術，解決虛擬機共享物理顯卡的性能問題。
1KVM虛擬機技術概述
KVM全稱是Kernel Virtual Machine，即基于內核的虛擬機，是一個開源的虛擬化模塊。KVM是由以色列的名為Qumran的開源組織提出的基于硬件虛擬化的實現方案。KVM虛擬化方案包括內核模塊和處理器模塊兩個部分。其中，內核模塊由kvm.ko文件來提供核心的虛擬化實現；處理器模塊由kvm-intel.ko和kvm-amd.ko文件分別提供對Intel處理器和AMD處理器的虛擬化技術支持。Linux內核通過加載KVM模塊成為VMM即虛擬機監控器，而KVM模塊借助Linux內核完成程序的調度、內存管理等。
1.1KVM虛擬化實現
KVM虛擬化技術作為VMM的實現方案，有兩種模式：Kernel模式和User模式，分別對應VMX模式下的特權級0和特權級3。Kernel模式下運行的是KVM內核模塊，User模式下運行的是QEMU模塊。而KVM虛擬機運行在VMX的非根模式即Guest模式。KVM虛擬化技術的工作模式如圖1所示。
利用硬件虛擬化VT-x技術，KVM為每一臺虛擬機分配多個vCPU即虛擬處理器，其中一個vCPU對應QEMU的一個線程，KVM虛擬機的生命周期主要是vCPU的創建、初始化、運行以及推出處理，這些都是在QEMU的上下文環境中完成的，需要KVM的Kernel、User和Guest三種模式配合實現，Kernel模式與User模式之間以系統調用ioctl的方式進行交互和通信，而內核模塊與虛擬機內部進程之間通過VM Entry和VM Exit指令操作完成切換[34]。
1.2KVM虛擬化的特點
作為基于Linux內核的全虛擬化解決方案，不同于半虛擬化方案，KVM能夠提供基于X86架構的完整硬件平臺，包括處理器、硬盤、內存、網絡適配器以及設備等，同時虛擬機操作系統不需要作任何的修改便可運行X86平臺上的應用軟件。因此KVM虛擬化技術的主要優勢有：①KVM是開源的虛擬化解決方案，虛擬機開發成本低；②KVM模塊整合在Linux系統內核中，可以兼容內核中的硬件驅動；③KVM具有優良的系統性能和穩定性[56]。
2虛擬化中的顯卡直傳技術
KVM虛擬化實現架構中，虛擬機需要訪問QEMU模擬仿真出來的設備，而這個處理過程需要通過虛擬化中間層傳遞和處理，才能將真實數據發送給物理硬件設備來處理。對于低速設備來說，這種實現方案能夠滿足其數據傳輸和處理的要求的，但是對于顯卡虛擬化來說，對于性能要求極為嚴格，因此本文采用顯卡直傳方式將物理顯卡地址直接、隔離地分配給每一臺虛擬機獨占式訪問，虛擬機內部操作系統可以直接驅動底層物理顯卡，進行內存映射輸入輸出訪問或者直接內存訪問操作。圖2為顯卡直傳處理與QEMU模擬仿真顯卡實現架構對比，可以看出，直傳技術能夠滿足虛擬機調用物理顯卡驅動實現圖像顯示，最大化發揮顯卡性能。
2.1顯卡直傳技術原理
KVM虛擬機要實現PCI設備直傳，需要考慮以下問題：
①如何對PCI設備的配置空間進行映射；
②如何映射PCI設備的內存和I/O資源；
③如何實現PCI設備中斷請求的映射；
④如何實現設備的直接內存訪問。
KVM虛擬化方案可以通過軟件映射機制很好地實現PCI設備的前3個問題，而對于物理顯卡的DMA操作，由于DMA本身的技術機制，KVM虛擬化難以用軟件實現。
DMA可以實現外設與系統之間的高速數據傳輸，外設繞過中央處理器對內存進行直接內存讀寫訪問，傳輸前申請一個能夠被DMA訪問的地址空間，然后發送傳輸指令進行DMA操作。DMA的傳輸機制對于物理機來說是可行的，因為操作系統會為驅動分配一段獨立的地址空間，但是在KVM虛擬化環境中，采用影子頁表實現虛擬機物理地址到宿主機物理地址的映射，驅動申請獲取的地址不是宿主機的物理地址，這樣DMA操作必然會引發系統崩潰。
利用硬件輔助虛擬化技術，比如Intel的VT-d和AMD的IOMMU技術來實現DMA操作在KVM虛擬化中的運用，借助北橋中內置的DMA虛擬化和IRQ虛擬化硬件來維護一張DMA重映射表，當外設需要進行DMA操作時，查詢DMA重映射表，映射成虛擬機物理地址對應的宿主機真實物理地址，從而實現DMA虛擬化。
2.2顯卡直傳技術實現
KVM虛擬機直接訪問物理顯卡前，需要通過QEMU注冊一個pci-assign的特殊qdev虛擬設備。這類虛擬設備專門用來進行PCI設備直接訪問，這里將顯卡注冊為pci-assign虛擬設備，在虛擬機內部所有對此類設備的MMIO訪問都會被映射到真實物理設備上，當KVM啟動時，將顯卡的BDF號作為參數傳遞給KVM，完成顯卡設備到虛擬機的注冊。
要實現物理顯卡的直傳需要將顯卡掛接到獨立的PCI總線上，而QEMU默認只虛擬一根PCI總線。這根總線上掛接有網卡、硬盤、CD-ROM驅動器等設備。為保證顯卡獨占式使用PCI總線，修改QEMU源碼，在初始化虛擬機系統總線是，注冊2個QEMU虛擬PCI橋設備，即總線1和2，然后修改顯卡設備的實現，直接將顯卡的BDF 號注冊到總線上，實現虛擬機內部顯卡驅動直接訪問物理顯卡的目的。
實現顯卡直傳的關鍵是將宿主機的預留內存和輸入輸出地址空間映射到虛擬機對應的地址空間中，利用Linux系統中的設備文件/dev/men，在QEMU為虛擬機分配完內存后，將宿主機特殊的預留內存使用mmap方法直接映射到虛擬機的內存空間偏移處，而輸入輸出端口地址空間的映射，通過注冊I/O讀寫函數，函數向宿主機的I/O端口發送讀寫操作的指令。
3結語
本文介紹了虛擬化技術在視頻顯卡應用方面的現狀，當前主要采用遠程調用編程接口的方式實現對物理顯卡的訪問，但是由于需要虛擬化中間層的傳遞嚴重影響了圖像顯示效率。針對此問題，本文從圖像數據傳輸量和傳輸機制方面入手，基于KVM虛擬化進行了二次開發和優化，提出一種顯卡直傳技術。首先給出KVM虛擬化的原理和實現，然后提出解決顯卡虛擬化需要解決的幾個問題，顯卡直傳技術利用直接地址映射將物理顯卡地址空間映射到虛擬機內存空間，虛擬機內部實現驅動直接訪問物理顯卡的要求，虛擬機運行表明顯卡直傳提升了視頻圖像顯示的性能。
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