時(shí)間：2023-04-20 17:59:11
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論文摘要：為貫徹煤礦“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的生產(chǎn)方針，鉆孔的應(yīng)用越來越廣泛，特別是高瓦斯礦井和突出礦井的區(qū)域綜合防突措施的預(yù)抽鉆孔，每個(gè)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)上百鉆孔。為使繁瑣的鉆場(chǎng)鉆孔設(shè)計(jì)精確、方便、快捷，筆者根據(jù)《2009最新版防突細(xì)則》解析了穿層鉆孔預(yù)抽石門揭煤鉆孔最小控制范圍；分析確定了最少（3個(gè)）求值參數(shù)及其種類（56種）和最優(yōu)求值參數(shù)的論證，并對(duì)其驗(yàn)證；以穿層鉆孔預(yù)抽石門揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)闡述驗(yàn)證。
引言
《2009最新版防突細(xì)則》第四十九條中預(yù)抽石門揭煤鉆孔的最小控制范圍為兩個(gè)必要條件，意思不夠直接明確；鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)繁瑣，且大部分鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)工作者未能把鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合；鉆場(chǎng)鉆孔求值參數(shù)多，求值方法多，但卻未選擇最優(yōu)求值參數(shù)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)鉆孔參數(shù)不夠精確。筆者針對(duì)以上情況以預(yù)抽石門揭煤鉆孔為例闡述了鉆孔最小控制范圍和最少最優(yōu)求值參數(shù)，以便精確、方便、快捷的設(shè)計(jì)鉆場(chǎng)鉆孔。
1、鉆孔最小控制范圍解析
《2009最新版防突細(xì)則》第四十九條（四）：預(yù)抽石門揭煤鉆孔的最小控制范圍是：石門和立井、斜井揭煤處巷道輪廓線外12m（急傾斜煤層底部或下幫6m），同時(shí)還應(yīng)保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線的最小距離不小于5m。
據(jù)以上規(guī)定可知石門揭煤鉆孔最小控制范圍為兩個(gè)充分必要條件，即：煤層傾角β＜45°時(shí)，最小控制范圍需滿足上、下幫巷道輪廓線外傾向12m和法向5m，左、右兩幫法向5m；β≥45°時(shí)，最小控制范圍需滿足上幫巷道輪廓線外傾向12m和法向5m，下幫巷道輪廓線外傾向6m和法向5m，左右兩幫法向5m。
根據(jù)煤層空間位置關(guān)系可知：sinβ=法向控制范圍/傾向控制范圍，煤層傾角β越小，法向5m所控制的傾向范圍越大。經(jīng)分析石門揭煤鉆孔最小控制范圍如圖表1所示。（注：asin(5/12)=24.6°,asin(5/6)=56.4°）
表1石門揭煤鉆孔最小控制范圍
煤層傾角范圍
上幫
輪廓線外
下幫
輪廓線外
左、右兩幫
輪廓線外
β≤24.6°
法向5m
法向5m
法向5m
24.6°＜β≤56.4°
傾向12m
法向5m
法向5m
β＞56.4°
傾向12m
傾向6m
法向5m
2、鉆場(chǎng)情況及鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)
煤層厚2m，傾角β=30°；石門揭煤巷道高3m，寬5m，方位α0=195°。據(jù)《2009最新版防突細(xì)則》及表1設(shè)計(jì)石門揭煤鉆場(chǎng)如圖1。（為視圖清晰，抽采半徑假定為5m）
圖1預(yù)抽石門揭煤鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)圖
3、最少求值參數(shù)
以28號(hào)鉆孔為例，預(yù)抽鉆孔立體及簡(jiǎn)化圖如圖2所示。線EC為28號(hào)鉆孔線，面ABCD為水平投影面，線AC為鉆孔水平投影線，面ADHE為鉆孔鉛垂剖面，線ED為鉆孔鉛垂剖面線；α偏28鉆孔方位偏角，θ為鉆孔傾角，H為穿煤孔深等鉆孔參數(shù)。
圖2預(yù)抽鉆孔立體及簡(jiǎn)化圖
由圖1中鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)剖面圖，直角三角形AED除直角外有5個(gè)參數(shù)（三角形的3角3邊）均可用CAD量出；由圖1中鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)平面圖，直角三角形ADC除直角外有5個(gè)參數(shù)均可用CAD量出。直角三角形ADC與AED有一條公共邊AD，所以兩三角形一共有9個(gè)參數(shù)，且均可量出，但量取參數(shù)是繁瑣的重復(fù)過程，為此需確定最少的參數(shù)并準(zhǔn)確的求取所需的鉆孔參數(shù)。
如圖2中28號(hào)孔空間立體簡(jiǎn)化圖，經(jīng)分析：需求解α偏28、θ28和H28必須求解四面體ACDE，而把直角三角形AED和ADC解出，四面體ACDE即解出。直角三角形已知2個(gè)參數(shù)（除直角外）即可求解，求解兩個(gè)直角三角形需4個(gè)參數(shù)，因?yàn)橹苯侨切蜛ED與ADC有一條公共邊，所以求解這兩個(gè)直角三角形僅需3個(gè)參數(shù)，且直角三角形AED與ADC各需至少一個(gè)參數(shù)（公共邊AD除外），即求解鉆孔α偏28、θ和H參數(shù)僅需3個(gè)參數(shù)。
4、最少求值參數(shù)種類
經(jīng)上分析：已知求解參數(shù)有9個(gè)，為計(jì)算鉆孔參數(shù)方便快捷僅需3個(gè)求解參數(shù)即可，直角三角形AED與ADC各需至少一個(gè)參數(shù)（公共邊AD除外），即一個(gè)三角形2個(gè)參數(shù)，另一個(gè)三角形1個(gè)參數(shù)（不包括公共邊）。
無公共邊最少求值參數(shù)種類：（C42-C22）×C41×C21
有公共邊最少求值參數(shù)種類：C41×C41
最少求值參數(shù)種類：（C42-C22）×C41×C21+C41×C41=56(種)
5、最優(yōu)求值參數(shù)
已知求解參數(shù)有9個(gè)：包括4個(gè)角度，5條邊。
結(jié)合圖1與圖2分析：
1）、方位偏角α偏可直接量出但每個(gè)鉆孔的偏角不一，且量取角度誤差較大；
2）、每個(gè)鉆孔的AC與DE不一，需一一量出；
3）、1、5……25號(hào)孔，2、6……26號(hào)孔，3、7……27號(hào)孔和4、8……28號(hào)孔的X(CD)各均相同；
4）、1-4號(hào)孔、5-8號(hào)孔、9-12號(hào)孔、13-16號(hào)孔、17-20號(hào)孔、21-24號(hào)孔和25-28號(hào)孔的Y（AD）和Z(AE)各均相同。
綜上所述：X、Y和Z為最優(yōu)求值參數(shù)。
1引言
海綿城市理念在園林綠地建設(shè)中極具適用性，而園林優(yōu)化設(shè)計(jì)又是打造海綿城市過程中不可或缺的重要內(nèi)容。當(dāng)前，園林的主要功用是觀賞、休閑、娛樂，在人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜匾巧??；诤＞d城市理念，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅能夠提高水資源利用率，而且能夠有效解決水污染問題，使城市空氣及環(huán)境得到凈化，經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益兼?zhèn)洹?/p>
2海綿城市理念、建設(shè)原則及規(guī)劃目的
2.1海綿城市理念
海綿城市即充分發(fā)揮現(xiàn)代城市的彈性，使其對(duì)環(huán)境變化及自然災(zāi)害具備較好的應(yīng)對(duì)能力。海綿城市極為舒適，呈現(xiàn)宜居性特征，具備較好的滲透性和凈化功能。主要實(shí)現(xiàn)方法是充分發(fā)揮生態(tài)、自然排水系統(tǒng)功能，對(duì)雨水進(jìn)行吸納和緩釋，有效緩解城市內(nèi)澇問題，改善城市環(huán)境，解決水資源浪費(fèi)問題。
2.2海綿城市建設(shè)原則
安全性原則。參考城市防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行海綿城市建設(shè)，使城市雨水控制系統(tǒng)更加安全、可靠，抵制自然災(zāi)害，保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，保障城市供水，為人們提供一個(gè)安全的用水環(huán)境。生態(tài)性原則。生態(tài)問題是海綿城市規(guī)劃及建設(shè)中考量的重要內(nèi)容，將自然排水系統(tǒng)應(yīng)用到公園、河流、綠地等海綿體中，使雨水能夠自然排放和凈化，對(duì)水資源進(jìn)行充分利用，使其具備較強(qiáng)的自然修復(fù)能力。因地制宜原則。依據(jù)區(qū)域性地質(zhì)情況和水文特征等，分析園林設(shè)計(jì)中的各影響因素，以對(duì)開發(fā)設(shè)施和系統(tǒng)等進(jìn)行針對(duì)性選擇。④統(tǒng)籌建設(shè)原則。將海綿城市理念應(yīng)用到園林優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需各部門及專業(yè)共同參與及合作，該過程中要分工明確，對(duì)各項(xiàng)設(shè)計(jì)施工內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌安排，達(dá)到園林預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，并兼顧社會(huì)性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性[1]。
2.3海綿城市規(guī)劃目標(biāo)
首先，提高雨水利用率。以海綿城市理念為基礎(chǔ)，對(duì)園林進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠?qū)τ晁Y源進(jìn)行合理應(yīng)用，具體實(shí)現(xiàn)方法是集蓄和滲透，繼而對(duì)地下水進(jìn)行有效補(bǔ)充，以對(duì)徑流系數(shù)進(jìn)行有效控制，使排水壓力得到有效緩解。與此同時(shí)，也可以通過池塘、濕地和自然水體等，對(duì)雨水進(jìn)行科學(xué)調(diào)蓄和應(yīng)用，使城市生態(tài)環(huán)境得到有效改善。其次，改善城市景觀。在園林優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用海綿城市理念，能夠?qū)ΜF(xiàn)有城市景觀進(jìn)行有效改善。公園、綠地等多處于生態(tài)敏感地帶，其因自身獨(dú)有的生態(tài)格局，極具休閑性。但是，要改變傳統(tǒng)開發(fā)模式，既要實(shí)現(xiàn)自然資源保護(hù)，又要促進(jìn)城市發(fā)展，依據(jù)城市水文地質(zhì)及水環(huán)境特征，實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)規(guī)劃。與此同時(shí)，建設(shè)園林時(shí)，很容易污染水資源，需對(duì)降水徑流污染進(jìn)行嚴(yán)格控制。
3基于海綿城市理念的園林優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
3.1轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念
城市園林設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員很容易沿用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，采用水泵、管渠等設(shè)計(jì)方式，園林道路面積相對(duì)較大。部分設(shè)計(jì)人員秉承末端集中排水原則，導(dǎo)致園林很容易在降雨天氣出現(xiàn)雨水淤積。海綿城市更傾向于采用自然排水方式，選擇下沉式綠地等影響相對(duì)較小的排水方法，注重源頭分散控制。相較于傳統(tǒng)園林設(shè)計(jì)理念，基于海綿城市理念的園林設(shè)計(jì)方式更具先進(jìn)性及可行性，不僅有助于節(jié)約水資源，而且排水暢通。設(shè)計(jì)人員也要依據(jù)園林實(shí)際情況，改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，選擇適用性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法，以達(dá)到良好的園林設(shè)計(jì)效果，符合海綿城市建設(shè)要求。例如，園林優(yōu)化設(shè)計(jì)中，可選用滲透技術(shù)，構(gòu)建雨水花園、生物滯留帶、滲井等，減少不必要的水資源浪費(fèi)問題，確保雨水天氣排水暢通；在綠地、廣場(chǎng)等設(shè)置濕塘以及各類滲管渠等。
3.2科學(xué)選擇海綿體
海綿園林的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：對(duì)園林原有生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行有效保護(hù)；對(duì)已破壞生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)。低影響開發(fā)。然而，現(xiàn)階段，城市海綿園林建設(shè)中仍然存在諸多問題，海綿體吸收能力較小或者使用過程中發(fā)生損壞等。產(chǎn)生該類問題的原因主要是工作人員的重視度不足，其并未依據(jù)地區(qū)實(shí)際情況，對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行全面考察、分析和論證，導(dǎo)致海綿體選擇過于隨意，以至于無法達(dá)到良好的園林優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。我國(guó)國(guó)土資源遼闊，各地區(qū)環(huán)境和氣候有所不同，存在較大差異，城市降水量也有差別。為將海綿體的效用發(fā)揮到最大，設(shè)計(jì)人員要依據(jù)城市園林建設(shè)要求及區(qū)域狀況，對(duì)海綿體進(jìn)行合理選擇，確保其適用性，并進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查。而施工單位也要依據(jù)工作人員的調(diào)查情況，將基礎(chǔ)設(shè)施采購工作落實(shí)到位，達(dá)到預(yù)期園林設(shè)計(jì)效果。
3.3合理設(shè)計(jì)景觀，低影響開發(fā)
依據(jù)地域特征及城市園林建設(shè)要求，既要確?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，又要兼顧市政設(shè)施的穩(wěn)定性。降雨之后，選擇源頭分散的控制方法，對(duì)雨洪進(jìn)行低沖擊開發(fā)利用。其中，控制參數(shù)包括排水量和徑流系數(shù)，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用和開發(fā)，設(shè)置透水鋪裝，將蓄水池、碎石溝、滲透渠等基礎(chǔ)性海綿設(shè)施建設(shè)工作落實(shí)到位。小徑流中，采用正確的方式，對(duì)觀望承受的雨水壓力進(jìn)行有效控制，并合理建設(shè)排水網(wǎng)絡(luò)，使其分布合理，既要確保各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的完整性，又要將其與市政設(shè)施進(jìn)行完美融合。有效融合景觀植物。設(shè)計(jì)施工單位要對(duì)園林土壤狀況進(jìn)行全面分析，對(duì)其具備清晰的認(rèn)識(shí)，優(yōu)選改良土壤，以實(shí)現(xiàn)徑流量控制，并進(jìn)行地下水補(bǔ)給。與此同時(shí)，也要依據(jù)區(qū)域狀況及園林優(yōu)化設(shè)計(jì)要求，對(duì)草、灌、喬等各類植物進(jìn)行合理搭配，注重水生植物與陸生植物的協(xié)調(diào)性，增加園林中植物種類。對(duì)園林氣候和水土特性等進(jìn)行綜合考量，優(yōu)選植物群。該過程中，也要立體種植植物，依據(jù)植物特性，確保各品種之間搭配的合理性，并考量外部土壤、氣候特征，使其與植物生長(zhǎng)要求及規(guī)律等相符合，在園林優(yōu)化設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)多樣化種植。在園林內(nèi)部設(shè)置植物群落，以對(duì)地表徑流進(jìn)行有效控制，使水循環(huán)時(shí)刻處于良好的運(yùn)行狀況，使水資源得到充分利用，減少不必要的浪費(fèi)問題。依據(jù)植物實(shí)際分布狀況，考量生態(tài)效益的同時(shí)，適當(dāng)種植喬木、草本植物等，達(dá)到防風(fēng)固沙效果。樹根經(jīng)長(zhǎng)期生長(zhǎng)，蔓延到地下，用以保持水土。該過程中需要考量的相關(guān)內(nèi)容比較多，需對(duì)公園和道路系統(tǒng)中的雨水節(jié)點(diǎn)、排水方向等進(jìn)行嚴(yán)格考量，并劃定排水分區(qū)，依據(jù)場(chǎng)地豎向，劃定擬布局低影響開發(fā)設(shè)施匯水面，并測(cè)量其面積。選擇低影響開發(fā)設(shè)施類型，并對(duì)其進(jìn)行合理布局。
4結(jié)語
綜上所述，將海綿城市理念應(yīng)用到園林優(yōu)化設(shè)計(jì)中極具適用性。市政及相關(guān)設(shè)計(jì)部門要結(jié)合園林設(shè)計(jì)及建設(shè)理念，對(duì)海綿城市概念具備清晰的認(rèn)識(shí)，依據(jù)園林優(yōu)化設(shè)計(jì)要求，改變?cè)O(shè)計(jì)人員的傳統(tǒng)觀念，合理選擇海綿體，實(shí)現(xiàn)海綿園林建設(shè)目標(biāo)，減少不必要的水資源浪費(fèi)問題，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，為人們提供良好的休閑、娛樂場(chǎng)所，提高我國(guó)城市園林建設(shè)整體水平。
作者:李躍雯 單位:中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司
在噴泉方案設(shè)計(jì)的過程中，有一條基本原則貫穿始終：結(jié)合城市的歷史文化背景、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、自然氣候條件，充分表現(xiàn)出噴泉景觀的獨(dú)特藝術(shù)魅力。噴泉景觀工程并不是獨(dú)立存在的，而是作為整體景觀的一部分出現(xiàn)在出現(xiàn)在大型廣場(chǎng)、公園、步行街、小區(qū)花園等場(chǎng)合。方案設(shè)計(jì)一定要依據(jù)建設(shè)方的整體要求，重點(diǎn)考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境因素、氣候因素、使用場(chǎng)合和方式因素，進(jìn)行整體的構(gòu)思，設(shè)計(jì)出整套可行科學(xué)的實(shí)施方案，城市整體效果服務(wù)。因此要把準(zhǔn)備工作做精做細(xì)，主要有以下幾方面：
（1）方案主題結(jié)合當(dāng)?shù)氐奈幕厣Ｃ總€(gè)城市都有自己的人文背景和民俗特色，噴泉方案設(shè)計(jì)時(shí)一定要結(jié)合當(dāng)?shù)孛袼滋攸c(diǎn)，挖掘當(dāng)?shù)貧v史背景，緊扣當(dāng)?shù)匚幕瘍?nèi)涵。結(jié)合音樂噴泉構(gòu)成元素，突出主題。首先，燈光配色方案要符合地方特色。如在內(nèi)蒙古地區(qū)要體現(xiàn)出草原文化，用主題色選擇綠色和藍(lán)色分別呼應(yīng)遼闊的草原和蔚藍(lán)的天空；在延安地區(qū)就要展示紅色文化，用紅色作為主題色。其次，在水型搭配方面突出文化主題。在新疆瑪納斯紅酒文化主題廣場(chǎng)的音樂噴泉設(shè)計(jì)時(shí)，為了體現(xiàn)紅酒主題，特別研制了紅酒杯噴頭，布成從內(nèi)到外5層紅酒塔，結(jié)合不用的燈光和角度照射，使其遠(yuǎn)看像一個(gè)裝滿美酒的木酒桶，近看像一個(gè)裝滿紅酒的紅酒杯。為當(dāng)?shù)刂黝}公園的一個(gè)標(biāo)志性水體，獲得了極大的成功。再次，用音樂來呼應(yīng)主題。噴泉是一個(gè)結(jié)合了視覺藝術(shù)和聽覺藝術(shù)的綜合體，音樂也是有生命的，或低吟，或傾訴、或歡唱。當(dāng)音樂與水融合在了一起，共同表現(xiàn)出一個(gè)共同的主題。更容易抓住觀眾的眼睛，引起思想上的共鳴。
（2）了解噴泉景觀周圍的環(huán)境特點(diǎn)，使噴泉景觀與周圍環(huán)境融為一體。噴泉坐落的不同位置，選擇水型、燈光搭配，音響配置都是不同的。在步行街、小區(qū)花園等場(chǎng)合，盡量選擇高度比較低，水落點(diǎn)可控的造型，例如水母、雪松、涌泉、蒲公英等等。有人水互動(dòng)要求的工程必須要充分考慮水的壓力因素，防止由于水壓過高和意外情況造成人身傷害危險(xiǎn)。那些建設(shè)在河流胡泊中的噴泉景觀，由于與觀眾的距離較遠(yuǎn)時(shí)，盡量選擇一些粗壯、高大水型樣式，體現(xiàn)水的力量和氣勢(shì)。例如百米高噴、擎天巨柱等。了解當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境因素。中國(guó)復(fù)原遼闊，環(huán)境差距特別大。北方多風(fēng)的地區(qū)多選擇一些抗風(fēng)性比較好的水柱造型，并適當(dāng)加粗出水口徑；而南方相對(duì)風(fēng)較小的地區(qū)多選擇一些水膜，水幕電影方面的水型；針對(duì)水位穩(wěn)定性比較好的地方可以選擇雪松或者涌泉水型；水位變動(dòng)大的地方選擇跌水或者波浪脈動(dòng)水型。
（3）根據(jù)景觀工程的總體要求，制定切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。不同類型的噴泉對(duì)應(yīng)不同的功能性。是把噴泉做成一個(gè)點(diǎn)綴環(huán)境的噴泉小品，還是作為一臺(tái)綜合性的音樂噴泉演出盛宴；是全天候使用還是在主要用于夜間；在噴泉設(shè)計(jì)初期一定要有明確的意見。每一位噴泉設(shè)計(jì)師在收到設(shè)計(jì)任務(wù)后，都會(huì)根據(jù)景觀的總體風(fēng)格，結(jié)合考慮總體的投資額度，提出初步的方案，做出效果圖和演示動(dòng)畫，模擬噴泉施工完成后的具體情況，給建設(shè)方提供直觀的具體的印象，然后再酌情調(diào)整，最終定稿。噴泉工程實(shí)踐中有種說法是“大投入大制作，小投入湊合做，不投入沒法做”，這就是說對(duì)于噴泉工程的方案確定，一定要看菜做飯，切實(shí)可行。
（4）充分了解自身噴泉設(shè)備的特點(diǎn)。有句話叫“沒有金剛鉆，別攬瓷器活”，對(duì)本公司在噴泉工程設(shè)計(jì)施工中的優(yōu)勢(shì)和不足一定要有充分和客觀的認(rèn)識(shí)。在噴泉設(shè)備選擇，電氣管路設(shè)計(jì)安裝、水型選擇和搭配方面、控制系統(tǒng)確定方面一定要充分和本公司的專業(yè)人士充分論證，揚(yáng)長(zhǎng)避短。在遇到與建設(shè)方意見不一致的地方要做好解釋工作。不能拍腦門硬上，給后期工作埋下隱患。
2噴泉方案優(yōu)化設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題
（1）效果圖和效果動(dòng)畫夸張成分太多，脫離的實(shí)際。建設(shè)方在景觀工程建設(shè)前的準(zhǔn)備階段，對(duì)噴泉效果期望值非常高，但是只停留在概念方面，并沒有太具體的形象。而銷售人員為了更好的取悅建設(shè)方，在效果圖和效果動(dòng)畫的方案制作方面過分的夸張，脫離了水和光的變化的物理規(guī)律，造成工程建設(shè)完成后無法重現(xiàn)動(dòng)畫效果，影響工程整體的進(jìn)度，也影響了公司信譽(yù)。
（2）片面追求方案匯報(bào)效果而放棄表演效果。在噴泉實(shí)踐當(dāng)中，我們經(jīng)常遇到的情況是投資預(yù)算上封頂不能動(dòng)，為了噴泉方案做的漂亮，就片面的增加水型組合數(shù)量，增加噴頭數(shù)量，增加配套設(shè)備，表面工作做的特別漂亮。但是為了保證正常的利潤(rùn)水平，在一些不突出的地方減低配置水平，增加利潤(rùn)點(diǎn)。比如把通過計(jì)算最合理的噴頭口徑為Φ20，可是這樣做的話明顯超出預(yù)算，于是就把口徑縮小到Φ15，進(jìn)一步能減少水泵的功率、電纜型號(hào)、控制設(shè)備規(guī)格。這樣盡管和諧了方案效果和預(yù)算投入問題，但是卻嚴(yán)重影響了噴泉的藝術(shù)表現(xiàn)力。
（3）噴泉水型布局不合理，數(shù)量雖多但效果不突出。這個(gè)問題在幾乎在每個(gè)噴泉工程中都有體現(xiàn)。我在噴泉效果編程經(jīng)常遇到一個(gè)困惱：表面用于表現(xiàn)藝術(shù)效果的設(shè)備很多，可是具體使用的時(shí)候又總不夠用。以河南南陽音樂噴泉為例，圓形噴泉中心三米的園內(nèi)集中了飛碟，海鷗，高射三種造型，飛碟和海鷗都是搖擺的造型，占的空間比較大，高射水型對(duì)噴高的要求比較高。這三種水型兩兩干擾，同時(shí)打開時(shí)形成一片水霧，什么都看不出來，更別提各自的藝術(shù)性了。在噴泉表演時(shí)，只能有各自獨(dú)立打開3種組合效果，如果在方案設(shè)計(jì)時(shí)把這三個(gè)水型的位置合理安排就可能出現(xiàn)3種獨(dú)立組合效果+3種兩兩組合效果+加全開效果共7種組合造型，極大的豐富了表演元素，提升藝術(shù)效果。
（4）主題特色不突出，缺乏與周圍環(huán)境的整體配合。在景觀總體規(guī)劃的指導(dǎo)下，根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，結(jié)合周圍景觀的特點(diǎn)、氛圍、環(huán)境和人文因素的相互關(guān)系，確立要營(yíng)造的氣氛，根據(jù)特點(diǎn)提煉景觀主題，進(jìn)一步確定主要的水型表演元素，次要元素和背景元素?？梢詮乃透叨取艄饬炼?、顏色襯托等多種手段來突出主角，弱化配角，讓整個(gè)噴泉看起來更加立體。
人們?cè)趯?duì)公路高邊坡進(jìn)行支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)之前的基礎(chǔ)性工作就是高邊坡普查。高邊坡普查是指在對(duì)前期勘察資料分析的基礎(chǔ)上，對(duì)高邊坡周圍的地質(zhì)情況進(jìn)行進(jìn)一步勘探，根據(jù)勘探結(jié)果作進(jìn)一步的調(diào)查研究，并且重點(diǎn)分析需要開挖地段的周邊的巖體結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體的地質(zhì)狀況以及巖土結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。要結(jié)合定性研究與定量研究來對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分類，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，來達(dá)到更加適合自然條件的設(shè)計(jì)，并指導(dǎo)施工。邊坡普查目的主要就在于根據(jù)穩(wěn)定性對(duì)邊坡進(jìn)行分區(qū)，來提出更好的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并且篩選出需要重點(diǎn)研究的邊坡。
2重點(diǎn)高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
2.1基于過程模擬與控制的高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及災(zāi)害控制方法研究
高邊坡巖土體具有地質(zhì)體所具備的地質(zhì)過程特性，對(duì)巖石進(jìn)行的高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的主要目的就是對(duì)邊坡變形破壞的過程以及機(jī)制進(jìn)行闡述，并且基于地心力學(xué)來對(duì)問題進(jìn)行刻畫，實(shí)際上這種對(duì)巖石高邊坡進(jìn)行的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)更具體說來應(yīng)該是一個(gè)變形穩(wěn)定性的問題。對(duì)變形穩(wěn)定性的分析是指對(duì)高邊坡的變形以及相關(guān)的破壞情況、破壞機(jī)制進(jìn)行研究，并且結(jié)合數(shù)學(xué)、力學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用數(shù)值模擬的方法來對(duì)邊坡變形的過程進(jìn)行模擬演示，并且對(duì)變形過程進(jìn)行控制，基于這種模擬研究的結(jié)果對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行相關(guān)評(píng)價(jià)。變形穩(wěn)定性分析的過程是在對(duì)應(yīng)力環(huán)境、變形特征、破壞模式、潛在滑面位置進(jìn)行模擬分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，但目前對(duì)于穩(wěn)定性系數(shù)以及推力值的估計(jì)還缺乏足夠的理論支持，沒有形成一個(gè)成熟、準(zhǔn)確的計(jì)算方法。
2.2重點(diǎn)高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
對(duì)需要重點(diǎn)進(jìn)行研究的邊坡要隨時(shí)進(jìn)行施工跟蹤，要注意對(duì)實(shí)際施工中遇到的巖體結(jié)構(gòu)以及邊坡變形的情況進(jìn)行足夠精確、細(xì)致的描述，并且要積極收集邊坡以及施工過程中的反饋信息，對(duì)具體的坡體情況進(jìn)行分析，根據(jù)上述資料以及研究分析，來建立相應(yīng)的地質(zhì)模型來反映控制性結(jié)構(gòu)面空間展布特征，并且要根據(jù)具體邊坡結(jié)構(gòu)的實(shí)際特征來進(jìn)行計(jì)算方法的選擇，用來研究邊坡變形的破壞模式以及穩(wěn)定性情況。土質(zhì)邊坡、散體結(jié)構(gòu)以及破裂結(jié)構(gòu)邊坡的穩(wěn)定性大多都會(huì)受到最大剪應(yīng)力面的控制，因此，對(duì)這類邊坡的邊坡開挖過程進(jìn)行研究分析，就要在對(duì)潛在滑動(dòng)面的位置的判斷基礎(chǔ)之上進(jìn)行，并且根據(jù)強(qiáng)度穩(wěn)定性分析來對(duì)相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為支護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提高有效的參數(shù)。
2.3重點(diǎn)高邊坡支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
在對(duì)邊坡支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化中，要由對(duì)變形破壞的過程進(jìn)行模擬來研究邊坡開挖過程的不同變形階段，由地質(zhì)體所處的演化階段以及變形破壞機(jī)制來對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行篩選，要按照具體的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行靜力學(xué)設(shè)計(jì)，要按照數(shù)值模擬的結(jié)果來研究地質(zhì)體以及治理工程結(jié)構(gòu)之間的相互作用，并由此來進(jìn)行方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。高邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)要建立在精準(zhǔn)的地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，利用控制過程技術(shù)來完成，而且還需要特別關(guān)注邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，根據(jù)原有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)。邊坡優(yōu)化要注意變形控制以及災(zāi)害控制，要將采用適宜的支護(hù)措施來是變形控制在允許范圍之內(nèi)，要結(jié)合反饋信息以及穩(wěn)定性分析結(jié)果來進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化。
3結(jié)語
黏膠短纖維生產(chǎn)工序共分為六大部分，包括原液、紡練、酸站、動(dòng)力、污水及廢氣處理，各工序的綜合能耗見表1。由表1可見，在黏膠短纖維生產(chǎn)中酸站的能耗占比最大，以單位產(chǎn)品耗標(biāo)煤計(jì)，其能耗占比達(dá)到了50.2%。酸站的作用是進(jìn)行酸浴的循環(huán)調(diào)配、加熱、脫氣、蒸發(fā)及硫酸鈉結(jié)晶，以保持酸浴溫度和濃度的穩(wěn)定，供給紡練合格的酸浴進(jìn)行紡絲。不同于原液和紡練已經(jīng)固化的流程和專用設(shè)備，酸站系統(tǒng)的流程和設(shè)備可以靈活調(diào)整，開發(fā)先進(jìn)的循環(huán)調(diào)配流程和蒸發(fā)結(jié)晶裝置，有利于實(shí)現(xiàn)黏膠短纖維生產(chǎn)的節(jié)能改進(jìn)。
2酸浴調(diào)配模式探討
為保證黏膠紡絲質(zhì)量，酸浴進(jìn)出紡絲機(jī)的硫酸濃度差應(yīng)小于8g/L，為此每噸黏膠短纖維需要約200m3的酸浴循環(huán)量，一條年產(chǎn)6萬噸的生產(chǎn)線每小時(shí)的酸浴循環(huán)量約1440m3，酸浴調(diào)配流程的設(shè)計(jì)會(huì)直接影響纖維生產(chǎn)的能耗。毛雷爾模式和蘭精模式，是當(dāng)前黏膠短纖維生產(chǎn)中酸浴調(diào)配模式的兩種代表，分別對(duì)其能耗作了研究探討。
2.1毛雷爾模式
毛雷爾模式以國(guó)內(nèi)引進(jìn)的瑞士毛雷爾公司生產(chǎn)線為代表，工藝流程如圖1。在毛雷爾模式中，紡絲后的酸浴在真空抽吸作用下進(jìn)入脫氣裝置，靠重力落入混合槽，在此進(jìn)行濃度調(diào)配。然后用泵送入過濾系統(tǒng)，過濾后的酸浴一部分去閃蒸蒸發(fā)水分，蒸發(fā)母液去結(jié)晶析出芒硝；另一部分經(jīng)加熱器調(diào)整到合格的溫度后進(jìn)入高位槽，靠重力自流到紡絲機(jī)。毛雷爾酸浴調(diào)配模式的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：酸浴在循環(huán)調(diào)配過程中只需用泵提升一次，處于高位的脫氣裝置靠真空吸入，閃蒸裝置利用過濾后的余壓進(jìn)酸。該裝置巧妙利用了重力位差，整個(gè)調(diào)配流程簡(jiǎn)潔，動(dòng)力消耗低，噸纖維耗電178kWh。該模式存在的主要缺點(diǎn)有以下幾方面。（1）酸浴先調(diào)配后閃蒸，由于酸浴濃度增加，沸點(diǎn)升比調(diào)配前升高1℃，蒸發(fā)能耗增大5%。（2）流程中酸浴過濾后并行供給紡絲機(jī)和閃蒸裝置，造成閃蒸裝置所供酸浴被重復(fù)過濾提升，過濾系統(tǒng)設(shè)備配臺(tái)增加了40%。（3）為維持酸浴溫度，需要設(shè)置單獨(dú)的酸浴加熱器，由于酸浴本身具有強(qiáng)腐蝕性，酸浴加熱器故障率高。
2.2蘭精模式
蘭精模式以國(guó)內(nèi)引進(jìn)的奧地利蘭精公司生產(chǎn)線為代表，工藝流程如圖2。在蘭精模式中，紡絲后的酸浴重力流入酸浴底槽，在泵和真空的雙重作用下進(jìn)入脫氣裝置，重力流入脫氣回流槽。再用泵送去過濾，過濾后酸浴重力流回過濾回流槽，部分用泵送入閃蒸、結(jié)晶系統(tǒng)。最后酸浴在混合槽中調(diào)配合格后用泵送到紡絲機(jī)。蘭精模式酸浴調(diào)配工藝的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：它的二級(jí)真空脫氣裝置可維持酸浴進(jìn)出口0.5℃的溫升，不需要設(shè)置單獨(dú)的加熱器；酸浴先蒸發(fā)后調(diào)配，閃蒸能耗低；閃蒸裝置所供酸浴沒有被重復(fù)過濾。該模式的缺點(diǎn)是在整個(gè)循環(huán)調(diào)配過程中，酸浴被泵反復(fù)提升了3次，與毛雷爾模式相比，泵的配置臺(tái)數(shù)多1.6倍，每噸纖維耗電為243kWh，比毛雷爾模式增加了36.5%。
3酸浴調(diào)配系統(tǒng)的節(jié)能改進(jìn)
3.1新型多級(jí)閃蒸裝置的開發(fā)
黏膠短纖維的閃蒸裝置經(jīng)歷了多效蒸發(fā)向多級(jí)閃蒸的更新?lián)Q代，國(guó)內(nèi)多級(jí)閃蒸近20年來經(jīng)歷了6級(jí)向11級(jí)的升級(jí)，其中11級(jí)閃蒸有每小時(shí)12t和20t蒸發(fā)量?jī)煞N[14-17]。表3是當(dāng)前幾種新型多級(jí)閃蒸裝置的指標(biāo)對(duì)比表，由表3可見，隨閃蒸級(jí)數(shù)增加其能耗降低，但所需預(yù)熱器面積變大，設(shè)備投資大幅度增加。盡管如此，結(jié)合當(dāng)今世界能源價(jià)格的不斷上漲，開發(fā)更高級(jí)數(shù)的多級(jí)閃蒸具有一定現(xiàn)實(shí)意義。合作開發(fā)的25t14級(jí)和35t16級(jí)閃蒸，經(jīng)生產(chǎn)檢驗(yàn)，運(yùn)行良好。16級(jí)閃蒸比11級(jí)閃蒸節(jié)能36%，節(jié)能效果顯著。
3.2酸浴溫度平衡方式的改進(jìn)
酸浴在循環(huán)過程中會(huì)散失熱量導(dǎo)致溫度降低，而紡絲機(jī)需要恒定的酸浴供應(yīng)溫度，因此在酸浴調(diào)配流程中必須設(shè)置加熱。毛雷爾模式采用以蒸汽為熱源的間壁式換熱器進(jìn)行加熱，而蘭精模式則是采用蒸汽噴射制造真空將酸浴脫氣進(jìn)而加熱的方式。蘭精模式的酸浴加熱流程如圖3所示。酸浴依次通過一級(jí)脫氣罐和二級(jí)脫氣罐進(jìn)行兩次脫氣，二級(jí)脫氣的真空由新鮮的引射蒸汽產(chǎn)生，脫除的不凝氣體、二次蒸汽與引射蒸汽一起進(jìn)入一級(jí)脫氣罐的底部，在這里新蒸汽被落酸冷凝后與之混合，落酸被新蒸汽加熱，同時(shí)有微量不凝氣體向上穿過酸浴逸出，與第一級(jí)的二次蒸汽一起進(jìn)入混合冷凝器。二級(jí)脫氣罐的落酸溫度比一級(jí)脫氣罐的進(jìn)酸溫度提高了0.5℃，保證酸液溫度略有提高，彌補(bǔ)了酸浴循環(huán)過程中的部分熱損失。這種方式雖然省去了酸浴加熱器，但脫氣廠房高度增加，并且新鮮蒸汽直接冷凝在酸浴中，這部分冷凝水在后續(xù)流程中需要通過多級(jí)閃蒸去除，導(dǎo)致能耗增加。為克服上述模式帶來的弊端，研究設(shè)計(jì)了更加簡(jiǎn)便節(jié)能的閃蒸調(diào)溫模式來平衡酸浴溫度，即通過提高多級(jí)閃蒸落酸溫度調(diào)節(jié)循環(huán)酸浴的溫度。改進(jìn)后不需要設(shè)置單獨(dú)的加熱器，也不需要增加廠房，節(jié)能效果明顯。以一條年產(chǎn)6萬噸的生產(chǎn)線為例，如酸浴需要升溫2℃，以閃蒸調(diào)節(jié)溫度，則閃蒸出酸溫度比進(jìn)酸溫度提高7.4℃即可達(dá)到溫度平衡。3種模式的耗能對(duì)比見表4。由表4可見，閃蒸調(diào)溫模式的能耗明顯降低，比毛雷爾模式節(jié)汽58%，比蘭精模式節(jié)汽68%。需注意的是此模式會(huì)使閃蒸能力降低10%，要求閃蒸配合得有余量。
3.3新型提硝裝置的開發(fā)
在酸浴的循環(huán)調(diào)配過程中，除了維持酸浴溫度平衡外，還需要維持濃度平衡。通過蒸發(fā)去除多余的水分，利用結(jié)晶和焙燒去除多余的硫酸鈉，然后在混合槽補(bǔ)加硫酸和硫酸鋅。傳統(tǒng)的提硝流程是將閃蒸的落酸送去低溫真空結(jié)晶，析出Na2SO410H2O（俗稱芒硝），然后再焙燒去掉結(jié)晶水得到無水硫酸鈉（俗稱元明粉）[18-21]。傳統(tǒng)提硝常用的方法為水冷結(jié)晶和酸冷結(jié)晶兩種，不僅流程復(fù)雜，而且能耗高。針對(duì)傳統(tǒng)提硝的缺點(diǎn)，合作開發(fā)了多級(jí)閃蒸一步提硝裝置，利用硫酸鈉溶液大于32.4℃時(shí)可直接結(jié)晶析出元明粉的性質(zhì)，將多級(jí)閃蒸、結(jié)晶、焙燒裝置合為一體。一步提硝與傳統(tǒng)提硝耗能對(duì)比見表5。由表5可見，多級(jí)閃蒸一步提硝能耗大幅降低，較之傳統(tǒng)水冷結(jié)晶節(jié)汽77%，較之傳統(tǒng)酸冷結(jié)晶節(jié)汽45%，達(dá)到了節(jié)省投資、節(jié)約能源的目的。
3.4酸浴調(diào)配系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
針對(duì)毛雷爾模式和蘭精模式的優(yōu)缺點(diǎn)，為進(jìn)一步降低能耗，完善當(dāng)前黏膠短纖維的生產(chǎn)工藝，綜上所述，對(duì)酸浴調(diào)配系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能改進(jìn)，工藝流程如圖4。改進(jìn)后酸浴調(diào)配系統(tǒng)采取酸浴過濾后脫氣，用以避免膠塊堵塞篩板。提硝流程采用多級(jí)閃蒸一步提硝裝置替代傳統(tǒng)結(jié)晶焙燒提硝，利用多級(jí)閃蒸調(diào)節(jié)循環(huán)酸浴溫度，閃蒸供酸采用真空吸入調(diào)配前稀酸浴方式。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的模式比毛雷爾模式節(jié)省了酸浴高位槽、酸浴加熱器、40%的過濾設(shè)備、結(jié)晶和焙燒系統(tǒng)，較之蘭精模式節(jié)省了62.5%的泵、結(jié)晶和焙燒系統(tǒng)。3種模式的耗能對(duì)比見表6。由表6可見，相對(duì)于毛雷爾模式和蘭精模式，優(yōu)化模式在節(jié)能方面顯示出極大的優(yōu)勢(shì)，能耗最高可降低23%。
4結(jié)論
1.1ICA尋優(yōu)的一般過程
與其他優(yōu)化算法類似，ICA開始于在搜索空間內(nèi)隨機(jī)生成的一定數(shù)目的初始解。每一個(gè)初始解都被稱為一個(gè)國(guó)家，由優(yōu)化問題目標(biāo)函數(shù)來評(píng)價(jià)這些國(guó)家的優(yōu)劣程度。其中一定數(shù)目的最優(yōu)秀的國(guó)家被視為帝國(guó)主義國(guó)家，其他國(guó)家被視為殖民地國(guó)家，并且被隨機(jī)分配給帝國(guó)主義國(guó)家,一個(gè)帝國(guó)主義國(guó)家及其下屬的殖民地國(guó)家組成一個(gè)帝國(guó)集團(tuán)。在分配殖民地國(guó)家給帝國(guó)主義國(guó)家時(shí)，每個(gè)帝國(guó)主義國(guó)家分配到的殖民地國(guó)家的數(shù)目與它的優(yōu)秀程度成正比。如果某殖民地國(guó)家向帝國(guó)主義國(guó)家移動(dòng)后，其新位置比帝國(guó)主義國(guó)家更優(yōu)秀，則需要互換該殖民地國(guó)家和帝國(guó)主義國(guó)家的位置。各個(gè)帝國(guó)集團(tuán)之間會(huì)以競(jìng)爭(zhēng)的形式爭(zhēng)奪殖民地國(guó)家，從而壯大自身的勢(shì)力。該過程如下：首先，計(jì)算每個(gè)帝國(guó)集團(tuán)的總勢(shì)力（該集團(tuán)中帝國(guó)主義國(guó)家的勢(shì)力與所有殖民地國(guó)家勢(shì)力的平均值的一部分之和），然后，當(dāng)前勢(shì)力最弱的帝國(guó)內(nèi)部的最弱的殖民地國(guó)家將被置為自由狀態(tài)；所有的帝國(guó)集團(tuán)通過競(jìng)爭(zhēng)來獲取該自由殖民地國(guó)家。勢(shì)力越大的帝國(guó)集團(tuán)，成功率也越大。隨著競(jìng)爭(zhēng)過程不斷進(jìn)行，勢(shì)力強(qiáng)的帝國(guó)集團(tuán)占有越來越多的殖民地國(guó)家，而勢(shì)力弱的帝國(guó)集團(tuán)逐漸失去其所有的殖民地。最終，失去所有殖民地國(guó)家的帝國(guó)集團(tuán)將被覆滅。當(dāng)算法迭代一定的次數(shù)之后，將只剩下一個(gè)帝國(guó)，該帝國(guó)中的帝國(guó)主義國(guó)家所代表的解即為算法找到的最優(yōu)解。
1.2約束處理辦法
ICA算法是針對(duì)無約束問題設(shè)計(jì)的，用來優(yōu)化彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，必須對(duì)問題中的約束條件進(jìn)行處理。在此，我們假設(shè)每個(gè)可行解都要優(yōu)于任何非可行解，人為賦予非可行解更大的目標(biāo)函數(shù)值,同時(shí)假設(shè)違背約束條件越多的國(guó)家，其代表的解也越劣。在算法迭代過程中，檢測(cè)每個(gè)國(guó)家與前述約束條件的符合程度。假設(shè)某個(gè)國(guó)家違背了N個(gè)約束，則將該國(guó)家的目標(biāo)函數(shù)值設(shè)定為N*Mnumber.這里，Mnumber為一個(gè)數(shù)值很大的數(shù)，在我們的實(shí)驗(yàn)中，取99999。
2、求解實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析
為了檢驗(yàn)本文提出的方法的可行性，并與其他方法進(jìn)行對(duì)比，我們選用了文獻(xiàn)中的算例進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算實(shí)驗(yàn)和分析。算法程序在MATLAB環(huán)境下運(yùn)行。初始國(guó)家數(shù)目設(shè)置為200，初始帝國(guó)數(shù)目設(shè)置為3，最大迭代次數(shù)設(shè)置為400次。對(duì)于片數(shù)為3和4兩種情況，分別進(jìn)行20次實(shí)驗(yàn)。由于文獻(xiàn)中并未提供[σ]1和[σ]2的值。鋼板彈簧片數(shù)取為3時(shí)，采用ICA算法得到的結(jié)果要優(yōu)于文獻(xiàn)中的結(jié)果，彈簧質(zhì)量減少了約2.4%，同時(shí)，兩種算法得到的應(yīng)力[σ]2大致相等，但I(xiàn)CA得到的應(yīng)力[σ]1降低了約23.2%；當(dāng)鋼板彈簧片數(shù)取為4時(shí)，文獻(xiàn)中給出的參數(shù)結(jié)果并不能滿足應(yīng)力[σ]2的約束要求，而本文的結(jié)果滿足許可應(yīng)力的要求。同時(shí)根據(jù)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)，原設(shè)計(jì)中彈簧質(zhì)量為40.9kg，本文得到的結(jié)果為35.3363kg，比原設(shè)計(jì)減少了13.6%。
3、結(jié)論
綠色建筑設(shè)計(jì)包括場(chǎng)地與綠色規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)與室內(nèi)環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水和節(jié)材五部分內(nèi)容。設(shè)計(jì)中相應(yīng)體現(xiàn)在綠色建筑理念在在規(guī)劃階段的通盤整體考慮、適應(yīng)當(dāng)?shù)亟ㄖ夂蛐缘谋粍?dòng)設(shè)計(jì)策略。具體包括，合理的日照與遮陽設(shè)施、良好圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計(jì)、合理的通風(fēng)和可再生能源的利用、污水處理及雨水中水利用、綠色材料用選用、良好的室內(nèi)熱舒適環(huán)境、聲環(huán)境、空氣質(zhì)量等等。如何實(shí)現(xiàn)這些設(shè)計(jì)策略轉(zhuǎn)化到建筑設(shè)計(jì)，“不顯山露水”地落實(shí)到施工圖上，是要解決的關(guān)鍵問題。其中最關(guān)鍵是要結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬分析手段采用“整體設(shè)計(jì)方法”。在項(xiàng)目初期建立一個(gè)由各個(gè)專業(yè)組成設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)定一個(gè)確定的目標(biāo)——設(shè)計(jì)綠色建筑。各成員均以此目標(biāo)作為準(zhǔn)繩，來進(jìn)行協(xié)調(diào)專業(yè)之間的沖突和矛盾。只有各專業(yè)的通力合作和全程積極參與才能真正實(shí)現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計(jì)。
2綠色建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)過程
2.1綠色建筑的規(guī)劃階段的設(shè)計(jì)優(yōu)化
在規(guī)劃階段，分析場(chǎng)地中的氣候資源特點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬的方法，從空間布局和朝向選擇上對(duì)建筑的熱、聲、光、風(fēng)場(chǎng)等進(jìn)行優(yōu)化。建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目一旦通過報(bào)規(guī)，是很難進(jìn)行修改調(diào)整。如果前期倉促定案，會(huì)造成先天不足，是很大的缺憾。成都西南交通大學(xué)歸谷低碳小區(qū)日照強(qiáng)度計(jì)算圖，通過總平面設(shè)計(jì)的優(yōu)化分析，對(duì)建筑物平面布置和體型的調(diào)整，優(yōu)化建筑的陰影分布，保證充足的日光進(jìn)入每一棟建筑內(nèi)，日照效果達(dá)到最好。對(duì)建筑物進(jìn)行通風(fēng)模擬，以確定最佳的布局方式，并優(yōu)化室內(nèi)外空間布局，形成穿堂風(fēng)，使建筑物達(dá)到最好的通風(fēng)條件。該項(xiàng)目的室外風(fēng)環(huán)境CFD模擬風(fēng)場(chǎng)。
2.2建筑氣候適應(yīng)性與設(shè)計(jì)優(yōu)化
在深入分析不同經(jīng)典綠色建筑的基礎(chǔ)上，通過對(duì)不同氣候區(qū)建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)作的研究，發(fā)現(xiàn)地域建筑的創(chuàng)新與發(fā)展都涉及到建筑基本屬性。如功能與空間、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造形式、室內(nèi)外物理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)投入、地域風(fēng)格等，反映出安全、經(jīng)濟(jì)、舒適、美觀等性能特征在建筑創(chuàng)作中的主導(dǎo)地位。建筑外觀是在順應(yīng)氣候、地形、地貌等自然條件，按照人的傳統(tǒng)、文化、習(xí)俗和審美等的要求，作用于建筑，是地域建筑給外界的最直觀的表達(dá)方式；建筑的功能是在滿足工作與生活需求這一共性的基礎(chǔ)上，對(duì)文化、、工作與生活習(xí)慣等個(gè)性特征的滿足；環(huán)境問題是人工環(huán)境帶給人體最直觀的感受，它的好壞直接影響人體健康，也會(huì)導(dǎo)致資源、能源利用的差異；經(jīng)濟(jì)性決定了選取材料和技術(shù)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，這一制約因素發(fā)揮著決定性作用；除此以外，與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是目前以及很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)任何建筑都必須面對(duì)和解決的難題之一，尊重自然，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的建筑產(chǎn)業(yè)是當(dāng)務(wù)之急。通過對(duì)不同建筑的功能、文化、氣候適應(yīng)性研究，認(rèn)為綠色建筑最顯著特點(diǎn)之一是建筑的氣候適應(yīng)性。遵義市科技館效果圖，遵義市屬于中亞熱帶高原濕潤(rùn)季風(fēng)區(qū)，氣候溫和、夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒。但地處山區(qū)，海拔高差較大，氣流、降水以及氣候具有典型的山地氣候特征。建筑場(chǎng)地在海拔1500m以上的山地，以石作為造型理念，采用半覆土建筑形式，以厚重實(shí)體回歸自然，由西向東，由南向北逐漸延伸入土中，整個(gè)體量從屋面到松林做到自然過渡，渾然一體。利用地下土壤的熱穩(wěn)定性和地下溫度的恒溫性，體現(xiàn)出建筑的地域特色，具有創(chuàng)新的理念。建筑設(shè)計(jì)按照被動(dòng)優(yōu)先的原則，通過計(jì)算機(jī)模擬，采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱、遮陽，充分利用自然采光、加強(qiáng)自然通風(fēng)等技術(shù)措施，來減少建筑能耗，提高建筑的功能要求和室內(nèi)舒適度。護(hù)結(jié)構(gòu)主要為非透明實(shí)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以減少夏季強(qiáng)烈的太陽輻射對(duì)建筑室內(nèi)過熱和空調(diào)能耗的增加，同時(shí)滿足科技館建筑室內(nèi)采光與照明對(duì)科技作品、藝術(shù)作品的功能要求。半覆土建筑形式對(duì)場(chǎng)地內(nèi)地形地貌進(jìn)行最大限度的保護(hù)，避免進(jìn)行大開挖，大填方。對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的水系和現(xiàn)有植物進(jìn)行利用。景觀專業(yè)對(duì)現(xiàn)有水系和植物的利用，包括現(xiàn)有竹林，樹木，灌木等等。結(jié)合給排水專業(yè)設(shè)置雨水蓄積方案，確定雨水蓄積的方式和位置，雨水蓄積同時(shí)作為景觀水景，同時(shí)滿足功能和綠色建筑對(duì)水資源節(jié)約的要求。瓦努阿圖國(guó)家會(huì)議中心效果圖，瓦努阿圖位于南太平洋，最熱月平均氣溫為26.4℃，最冷月平均氣溫為21.6℃，年平均氣溫24.1℃。全年太陽高度角較大，直接輻射強(qiáng)。氣候溫和濕潤(rùn)，屬于典型的低緯度海洋性氣候。建筑設(shè)計(jì)尤其注重遮陽、通風(fēng)。利用海洋性氣候條件下海陸風(fēng)的晝夜變化特點(diǎn)，增強(qiáng)自然通風(fēng)效果。地形對(duì)風(fēng)向和風(fēng)速的修正以符合項(xiàng)目所在的背景風(fēng)場(chǎng)。利用種植屋面良好的隔熱機(jī)理和熱穩(wěn)定性，完全消除太陽輻射得熱，實(shí)現(xiàn)超低能耗的運(yùn)行方式，營(yíng)造健康舒適的室內(nèi)環(huán)境。晝夜海陸風(fēng)和建筑平面通風(fēng)流線，采用外挑屋面遮陽結(jié)合采光設(shè)計(jì)，具有遮陽功能的走廊和挑檐，在減小空調(diào)負(fù)荷，降低空調(diào)能耗的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自然光亮度、均勻度滿足使用要求，并有效控制眩光，最大限度減少晝間人工照明用電等。項(xiàng)目建成后，結(jié)合綠色運(yùn)行手段，可望稱為低緯度海洋性氣候地區(qū)低能耗綠色建筑的典范。從以上工程實(shí)例可看出，具有氣候適應(yīng)性的建筑將有利于氣候的自調(diào)節(jié)作用，這也是自古以來人類總結(jié)出的、今天流行的被動(dòng)節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)方法。因此，通過被動(dòng)式自然能源的應(yīng)用，對(duì)建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱、自然通風(fēng)等將室外溫度波的衰減、延遲特性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面平均輻射溫度（MRT）的日平均值和波幅值控制在人可接受的范圍內(nèi)。這種被動(dòng)與主動(dòng)相結(jié)合的節(jié)能技術(shù)，盡可能延長(zhǎng)基本熱舒適時(shí)間，減少采用主動(dòng)干預(yù)室內(nèi)熱環(huán)境的方式實(shí)現(xiàn)熱舒適環(huán)境時(shí)間，也就是說盡量減少空調(diào)和采暖時(shí)間，是氣候適應(yīng)性節(jié)能建筑的核心，也是我國(guó)綠色建筑的技術(shù)路線和方向。
2.3建筑形態(tài)設(shè)計(jì)與節(jié)能設(shè)計(jì)
綠色建筑設(shè)計(jì)與一般設(shè)計(jì)的根本性區(qū)別在于采用量化分析的方法代替感性認(rèn)識(shí)，可以說沒有定量化的分析就沒有理性綠色建筑的誕生。采用計(jì)算模擬分析手段來推敲設(shè)計(jì)策略對(duì)建筑能耗的影響，進(jìn)而優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)。成都雙流機(jī)場(chǎng)T2航站樓，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)屋面與外墻沒有明顯的分隔，而是屋頂由一個(gè)圓柱穹頂直接落地，屋頂采用透明材料和金屬夾芯板形成虛實(shí)相間的“竹節(jié)蟲”。對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工與節(jié)能設(shè)計(jì)受到很大的限制，屋頂中天窗的比例高達(dá)28%，帶來較大的空調(diào)負(fù)荷和高昂的運(yùn)行費(fèi)用，需對(duì)屋蓋方案進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過模擬分析并與建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行交互優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能?？梢钥闯龇桨敢?、方案二、方案四較方案三的裝機(jī)負(fù)荷大34.9%、9.5%、23.9%，遮陽系數(shù)不同時(shí)的負(fù)荷，當(dāng)SC=0.6)時(shí)，四種方案分別為30.2%、8.2%、0.0%、21.0%；當(dāng)增加玻璃的遮陽系數(shù)由0.6降低到0.5，三個(gè)方案的裝機(jī)負(fù)荷可分別減小6.7%、9.3%、8.3%由此帶來設(shè)備初費(fèi)用降低，機(jī)房面積減小400～2500m2，管道費(fèi)用減少3％～15％左右。因此，我們?cè)诙康挠?jì)算模擬分析有時(shí)甚至糾正感性認(rèn)識(shí)的錯(cuò)誤。比如我們?cè)诓捎媚芎姆治鲕浖芯堪l(fā)現(xiàn)的西向水平遮陽措施對(duì)改善西向房間的熱工性能也有很大的幫助，糾正了通過感性認(rèn)識(shí)一般認(rèn)為的西向水平遮陽措施對(duì)房間遮陽幫助不大的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而可調(diào)整相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略。節(jié)能的同時(shí)為建設(shè)方節(jié)約投資，在投標(biāo)方案競(jìng)爭(zhēng)中定量地體現(xiàn)出設(shè)計(jì)方的技術(shù)水平和服務(wù)意識(shí)。
2.4采光遮陽與建筑設(shè)計(jì)
由于建筑進(jìn)深大，側(cè)窗采光造成內(nèi)部采光不好，均勻性差，根據(jù)成都冬季日照率低和夏季太陽輻射特點(diǎn)，為保證大部區(qū)域白天不需人工照明，設(shè)置采光通風(fēng)遮陽天窗，以及玻璃幕墻頂部通風(fēng)遮陽措施，保證了候車廳深部空間日間自然采光滿足亮度和均勻度要求，并在候車廳不同部位的環(huán)境平均輻射溫度控制在27℃以下，使侯車大廳處于舒適性范圍，同時(shí)降低空調(diào)能耗。由此，在西側(cè)玻璃幕墻和天窗應(yīng)采取遮陽措施。下圖給出了采用傾角為10°的百葉遮陽措施后外進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射特征曲線圖，由圖可看出，采用百葉遮陽后，可以大幅消減對(duì)進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射，從而改善夏季室內(nèi)的熱舒適度，降低了空調(diào)能耗。
3結(jié)語
色彩的功能與效應(yīng)
（1）調(diào)節(jié)情緒。美國(guó)工效學(xué)家ick的實(shí)驗(yàn)證明，室內(nèi)色彩會(huì)影響人的情緒，人們?cè)谙矏鄣沫h(huán)境里積極的情緒反應(yīng)如友好的言詞、微笑能增加53%，消極的情緒反應(yīng)如煩躁、敵意等下降了12%?？梢娏己玫纳虱h(huán)境對(duì)船員的心理健康具有促進(jìn)作用。具體色彩與情緒效應(yīng)情況如表2所示。
（2）調(diào)節(jié)溫度。色彩心理學(xué)家曾做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來測(cè)定色彩的溫度變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在藍(lán)綠色調(diào)房間工作的人，當(dāng)溫度下降到15oC時(shí)就會(huì)感到寒冷，而在紅橙色房間工作的人，當(dāng)溫度降低到10-12oC時(shí)，才有寒冷的感覺，藍(lán)綠和紅橙兩種色彩感覺造成的溫差竟達(dá)到3-5oC?？梢?，在特殊航海環(huán)境里，利用色彩可調(diào)節(jié)溫度特性可以調(diào)節(jié)船員對(duì)海上環(huán)境的不適。
（3）調(diào)節(jié)時(shí)間認(rèn)知。美國(guó)色彩學(xué)家弗•比林指出：在長(zhǎng)波系的色彩裝飾房間，即暖色調(diào)房間里時(shí)間感知長(zhǎng)，短波系的色彩裝飾房間里，時(shí)間感知短。這是因?yàn)楦呒兌取⑴珜?duì)視覺刺激較強(qiáng)，連帶著疲勞感，所以易產(chǎn)生時(shí)間意識(shí)。因此，在娛樂餐飲等主張短時(shí)間停留的區(qū)域多使用高純度涂裝，而在工作、學(xué)習(xí)區(qū)域采用乳白色系低純度涂裝可以淡薄時(shí)間意識(shí)，便于集中精力工作和學(xué)習(xí)。
人性化艙室色彩設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)
“人性化”是人本主義思想在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)，它強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)為滿足人的生理、心理需求而存在，關(guān)心空間使用者的生理、心理及至情感的需要。從室內(nèi)設(shè)計(jì)創(chuàng)作思想的演變史來看，人性環(huán)境設(shè)計(jì)已成為主流，設(shè)計(jì)以人為中心，開始注重人的因素和空間使用者的生理、心理及情感需求。色彩是室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)的靈魂，它一經(jīng)與具體的空間形體結(jié)合，便具有強(qiáng)大的精神影響，能喚起人的各種情緒和表達(dá)不同的情感，所以色彩是人性化設(shè)計(jì)表達(dá)情感、意境最重要的因素。
人性化的色彩設(shè)計(jì)從色彩的功能出發(fā)，運(yùn)用色彩生理學(xué)、色彩心理學(xué)等理論，合理配置色彩與照明，避免色彩視覺引起的疲勞、緊張與錯(cuò)視等不良影響，從而緩解人們因工作和環(huán)境帶來的精神壓抑和緊張感，提高工作效率和生活質(zhì)量。船舶艙室色彩設(shè)計(jì)的“人性化”肯定了船員在空間色彩創(chuàng)造中的主導(dǎo)地位，強(qiáng)調(diào)色彩設(shè)計(jì)因空間使用者而存在，這是現(xiàn)代船舶艙室設(shè)計(jì)的方向，也是設(shè)計(jì)的最終歸宿。在水上運(yùn)動(dòng)的特殊建筑空間里，探討色彩與船員的生理、心理關(guān)系的問題，是個(gè)重要而且值得研究的課題。
1工作環(huán)境中的人性化色彩設(shè)計(jì)
駕駛艙在環(huán)境、采光、通風(fēng)方面均好于其他區(qū)域，由于水手目光需室內(nèi)外高頻率交換，單調(diào)的室內(nèi)外色環(huán)境容易導(dǎo)致船員色辨力降低，造成誤讀、誤判、誤操作。因此，在操縱區(qū)域的色彩配置上，應(yīng)注意緩解疲勞，儀表局部采用橙色、黃色或者紅色等明亮醒目色，起到警示功效。機(jī)艙內(nèi)溫度高、噪音大、采光差，應(yīng)避免選用刺激性的暖亮色，宜選用以清、靜、冷色為宜，以起到降溫的心理作用。具體配色建議如表3所示。
2生活環(huán)境中的人性化色彩設(shè)計(jì)
（1）居住艙室的色彩裝飾配色建議。居住艙室是調(diào)節(jié)船員心理的主要場(chǎng)所，宜用調(diào)和的同類色、鄰近色等親切靜謐之色，有助于睡眠、休息。應(yīng)避免選用易產(chǎn)生性幻想和曖昧感色彩，如粉紅色等，或易使人興奮和加快血液循環(huán)的紅色和橙色等。配色調(diào)和時(shí)明度的構(gòu)成是最重要的，一般對(duì)于接近膚色的明度6-8的亮度會(huì)產(chǎn)生親近感。地面、艙壁及天花板的色相不要做明顯變化，地面、墻面和頂棚的明度差依次相差1，使其逐漸亮起來，給人以安定感。例如，地面明度為6，艙壁7，天花板8，沙發(fā)的顏色比地面暗的時(shí)候，可以使用明度居于地面色和家具色之間的地墊，減少明度差，使空間穩(wěn)定。具體配色建議如表4所示。
（2）公共艙室的色彩裝飾配色建議。公共艙室要營(yíng)造輕松愉快的氛圍，以緩解船員因工作壓力帶來的緊張感，增進(jìn)船員之間感情的健康交流。娛樂艙室按功能分為動(dòng)、靜兩區(qū)，俱樂部要求熱鬧活躍，適用于淺暖色；閱覽室要求安靜、雅致，可選用淺藍(lán)、淺綠、淺黃等淺調(diào)，使船員精神集中、情緒穩(wěn)定，閱覽桌椅切忌涂成白色，以免傷害其視力，以綠色及淺灰色為宜。具體配色建議如表5和表6所示。船員的心理不適會(huì)導(dǎo)致其缺乏食欲，進(jìn)而會(huì)影響他們的體質(zhì)。為此，餐廳應(yīng)選擇有助于提高食欲的色相，如紅系、黃紅系、黃系，忌灰色、芥末黃、青綠色。此外，因綠色在光照下，人的臉面有變菜色之嫌，而紫色系會(huì)讓人產(chǎn)生戒備心理，都不是增進(jìn)食欲的色相。廚房和配餐間應(yīng)以白或冷色為主，可以緩和炊事的熱感。餐廳的具體配色建議如表7所示。
