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03709基本原理概論 05351高級英語筆譯
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關鍵詞:濕式除塵脫硫設備 基本原理 流程 凈化效果
造成我國大氣環境污染的主要因素為燃煤和燃油煙氣,它主要由二氧化硫和其他顆粒污染物組成,污染了環境和影響了人體健康。鑒于此,我國從上個世紀就已經著手脫硫除塵設備的研發工作,截止到目前,我國絕大多數燃煤和燃油裝置都安裝了這種設備。但由于經濟的較快發展,大氣污染情況進一步嚴重,因此,研發出一種高效濕式除塵脫硫設備變得十分必要和緊迫。
一、濕式除塵脫硫的基本原理
1.物理吸收的基本原理
氣體吸收可分為物理吸收和化學吸收兩種。如果吸收過程不發生顯著的化學反應,僅僅是被吸收氣體溶解于液體的過程,稱為物理吸收,如用水吸收SO2。物理吸收的特點是,隨著溫度的升高,被吸氣體的吸收量減少。
物理吸收的程度,取決于氣--液平衡,只要氣相中被吸收的分壓大于液相呈平衡時該氣體分壓時,吸收過程就會進行。由于物理吸收過程的推動力很小,吸收速率較低,因而在工程設計上要求被凈化氣體的氣相分壓大于氣液平衡時該氣體的分壓。因為物理吸收速率較低,所以很少單獨采用物理吸收法。
2.化學吸收法的基本原理
若被吸收的氣體組分與吸收液的組分發生化學反應,則稱為化學吸收,例如應用堿液吸收SO2。應用固體吸收劑與被吸收組分發生化學反應,而將其從煙氣中分離出來的過程,也屬于化學吸收,例如爐內噴鈣(CaO)煙氣脫硫也是化學吸收。在化學吸收過程中,被吸收氣體與液體相組分發生化學反應,有效的降低了溶液表面上被吸收氣體的分壓。增加了吸收過程的推動力,既提高了吸收效率又降低了被吸收氣體的氣相分壓。因此,化學吸收速率比物理吸收速率大得多。
物理吸收和化學吸收,都受氣相擴散速度(或氣膜阻力)和液相擴散速度(或液膜阻力)的影響,工程上常用加強氣液兩相的擾動來消除氣膜與液膜的阻力。在煙氣脫硫中,瞬間內要連續不斷地凈化大量含低濃度SO2的煙氣,如單獨應用物理吸收,因其凈化效率很低,難以達到SO2的排放標準。因此,煙氣脫硫技術中以化學吸收法為主,物理吸收法為輔。
3.化學吸收的過程
化學吸收是由物理吸收過程和化學反應兩個過程組成的。在物理吸收過程中,被吸收的氣體在液相中進行溶解,當氣液達到相平衡時,被吸收氣體的平衡濃度,是物理吸收過程的極限。被吸收氣體中的活性組分進行化學反應,當化學反應達到平衡時,被吸收氣體的消耗量,是化學吸收過程的極限。
4.化學吸收過程的速率及過程阻力
化學吸收過程的速率,是由物理吸收的氣液傳質速度和化學反應速度決定的。化學吸收過程的阻力,也是由物理吸收氣液傳質的阻力和化學反應阻力決定的。
在物理吸收的氣液傳質過程中,被吸收氣體氣液兩相的吸收速率,主要取決于氣相中被吸收組分的分壓,和吸收達到平衡時液相中被吸收組分的平衡分壓之差。此外,也和傳質系數有關,被吸收氣體氣液兩相間的傳質阻力,通常取決于通過氣膜和液膜分子擴散的阻力。
二、高效除塵脫硫設備的除塵脫硫過程
根據濕式除塵脫硫的基本原理,本課題組設計了一款高效除塵脫硫設備,其除塵過程主要有3級。第一,在進氣管中安裝噴頭,它可以噴出霧化液體,這些霧化液體可充分與塵體接觸,從而完成第一級除塵工作。第二,而后形成的高速氣體流直接沖向設備中的水面,形成大量的水霧,這些水霧和煙氣中的體積較大的顆粒物結合,并沉降到水底,完成第二級除塵工作。第三,由于煙氣的沖擊力較強,“S”型管道中出現了旋流霧液,霧液與顆粒物結合,進一步除塵,則完成第三級除塵。這三個過程不僅有除塵過程,還伴有脫硫過程,即設備中的堿性液體成功實現煙氣的脫硫。最后,排出凈化的氣體時,則需經過脫水器的處理,而后如大氣。
三、高效濕式除塵脫硫裝置的凈化效果
1.試驗裝置
為分析設備改造后的除塵脫硫效果,可確定試驗設備的相關參數,鍋爐處理量為2 t/h,處理氣量為700m3/h,其長寬高分別為800mm、400mm、1700mm,進、出氣管直徑均為150mm。
煤塵可作為模擬粉塵,二氧化硫氣體現行制備,堿性溶液為氫氧化鈉溶液。
2.試驗效果
實驗過程中只需對進、出口處的二氧化硫濃度和粉塵濃度進行測量,本設備密封效果極好,因此,實驗結果非常準確。測量結果如表2所示。
表2 除塵脫硫效率
結果顯示,當液氣比為0.34 L/ m3 時,其除塵率和脫硫率較高。與國內其他同類設備相比,它可在較小的阻力和液氣比條件下,實現更好地脫硫和除塵效果。
四、結束語
本設備在除塵和脫硫基本原理的基礎上,實現了除塵和脫硫高效化、一體化,此外,還可以有效除去較小的顆粒污染物。設備本身造價低,能耗小,結構密封性好,適用范圍廣,具有良好的應用效果。
參考文獻
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關鍵詞:循環農業;原理;應用;
前景循環農業是相對于傳統農業發展提出的一種新的環境友好型農作模式,是運用可持續發展思想和循環經濟理論與生態工程學的方法,在保護農業生態環境和充分利用高新技術的基礎上,調整和優化農業生態系統內部結構及產業結構,提高農業系統物質能量的多級循環利用,嚴格控制外部有害物質的投入和農業廢棄物的產生,最大限度地減輕環境污染和提高資源利用效率,使農業經濟活動真正納入到農業生態系統循環中,實現生態的良性循環與農業的可持續發展。
1循環農業的基本原理
發展農業循環經濟就是把循環經濟的基本原理應用于農業生產系統,是構建可持續農業發展戰略的根本途徑、實現形式、技術措施。基于這種認識,筆者認為建立循環農業體系主要依據的基本原理包括以下幾點。(1)能量耗散低熵原理。農業是開放系統,其功能由熱力學第二定律決定,只有通過外界能量的投入,才能降低系統熵值,提高系統的功能。因此,合理投入是人類對農業系統加強控制的關鍵途徑,不能將循環農業理解為低投入甚至不投入的農業。認為只要依靠循環就可以實現耗散系統平衡的認識是不科學的。(2)資源循環再生原理。農業系統是一種在自然生態系統基礎上的人工生態系統,其資源類型:一是光熱水等自然資源,需要周年高效循環利用;二是化肥、農藥、機械等系統外購買性資源,需要盡量減少不合理投入并提高效率;三是秸稈、糞便等農業生產中間廢棄資源,需要再生利用;四是農業系統排放到大氣和地下的有害物質和溫室氣體等,需要實現可預見、可控制,減少無效排放。通過農業系統內循環和系統外反饋循環相結合,提高能量轉化率和物質循環利用率。(3)物質組鏈加環原理。在農業系統中,物質沿著不同環節上的食物鏈營養級傳遞和轉移,利用不同營養級的動物和微生物,分級、分次反復循環和利用,使上一級循環轉移到下一級的物質,再次轉化為能夠為人們直接利用的生物產品和生物質能。因此,通過食物鏈加環、組鏈,減少非生產循環,增強生產循環,提高物質循環周轉率,生產出更多的產品,減少廢棄物排放。(4)生態經濟協調原理。農業是生態經濟系統,其產業目標既要獲得生產力和經濟效率,又要維護生態協調。在特定條件下,農業的經濟功能往往和生態功能處于矛盾之中,因此,需要按照生態經濟協調的原則設計循環農業產業體系,既要獲得合理的生產力,又要將其建立在資源環境可承受范圍之內,形成一種“經濟高效、技術可行、生態安全、環境友好、社會認可”的可持續農業模式。
2循環農業的實際應用
我國循環農業實踐模式以生態農業發展模式為基礎,其基本雛形是北方“四位一體”生態農業模式和南方以沼氣為紐帶的“豬、沼、果”生態農業模式。重慶三峽庫區是農業部規劃的全國柑橘、蔬菜、生豬和草食牲畜優勢農產品區域規劃的核心區,是當地最具國際競爭優勢的特色農產品,也是農民脫貧致富的支柱產業。但是,近年隨著規模種養業的發展和農村勞動力大規模轉移,規模養殖業產生的有機糞肥量大、肥效低、使用不便,逐步被化肥取代,往往棄用,加劇了面源污染。為此,從2008年起,重慶在農業部等國家相關部委的支持下,系統開展柑橘、蔬菜沼畜循環農業關鍵技術的攻關和有機肥替代化肥模式的探索,取得積極進展,建立三峽庫區柑橘沼畜循環經濟標準化技術體系,建成沼液還田示范基地0.67多萬hm2,打造“畜-沼-菜”循環農業生產基地3.13…萬hm2。主要做法有以下幾點。2.1沼液肥水一體裝備,整合診斷施肥,支撐化肥零使用針對傳統“畜-沼-果(菜)”循環中沼液管灌易產氣爆管,會生成磷酸鎂銨(尿垢)結晶堵塞管網問題,研發沼液管道自動調壓、固體結晶物收集裝置和自沖洗工藝,發明沼液肥水一體灌溉裝備,實現沼液管道便捷化利用,促進沼液大規模還田和零排放。針對飼料、沖水、畜禽種類的不同,沼液有效成分變幅大、用肥計量難問題,配套柑橘非充分灌溉和營養診斷配方施肥技術,通過測土測葉,支撐有機肥高效利用和化肥減量或零使用,同時替代灌溉水,節水節肥效果明顯,已在長壽、開縣、奉節等大規模應用。以長壽區農正農業為例,其萬頭豬場和166.67…hm2…晚熟雜柑果園,年施用沼肥10…t/667…m2,經營養監測,發現果園氮磷鈣鎂硫等大多數營養指標適宜,但是鉀鋅硼等元素缺乏,通過增施10…kg硫酸鉀礦質肥補充,葉面噴硫酸鋅、硼砂等礦質微量元素調控,近3年均實現全園化肥零施用,產品主要出口北美、東南亞等國,經濟效益顯著。2.2推動秸稈和糞污有機復合肥制備產業化,支撐化肥減量針對傳統秸稈和柑橘皮渣資源化利用成本高、效益低問題,發明一種巨大芽孢桿菌M1,研發橘渣秸稈和豬牛糞便的高溫自干燥發酵及其有機復合肥制備工藝,實現橘渣秸稈和豬牛糞便的高溫自干燥、低成本腐熟發酵,先后研制出牛糞、橘渣、秸稈等為主料的有機無機緩釋復合肥等4類省級高新技術產品,并全部獲得肥料登記證,支撐有機無機緩釋復合配方肥全面替代無機復合肥。如梁平縣豐疆科技發展有限公司,應用柑橘營養診斷最適宜指標,研發氮、磷、鉀為10∶4∶8的柑橘專用牛糞有機復合配方肥,替代15∶15∶15無機復合肥,年產能已達12…萬t。重慶市重點推廣的專用有機復合肥具有緩釋性,符合柑橘生長的大量元素配方,富含有機肥,既有無機肥肥效高的特點,又有緩釋肥肥效長的效果,還具備有機肥改良土壤、激活微量元素功效,適合撒施,省力省工,推動了柑橘專用肥有機化、配方化和緩釋化,結合營養診斷控豐補缺,增產效果優于單純無機復合肥,在重慶柑橘產區已經全面替代無機復合肥,賣出了無機肥的價格,社會、生態和經濟效益示范顯著。2.3建立循環農業標準化技術體系,實現可復制、可推廣圍繞三峽庫區柑橘、蔬菜、畜禽生豬、淡水魚等特色產業發展,我們以循環農業為紐帶,相關產業循環鏈交叉環節關鍵技術為基礎,因地制宜建立8個“豬-沼-果”國家級農業循環經濟示范園區,并建成上百個果(菜)沼畜循環農業示范點。在合川區太和鎮米市村蔬菜標準園內示范推廣的“牛-沼-菜”種養循環模式中,蔬菜基地與鄰近一家大型奶牛場達成生產合作,由奶牛場支付基地土地租金,安裝直通基地的沼液輸送管網,園區以有機肥形式,消化奶牛場產生的全部沼液、沼渣,解決蔬菜生產所需的大量有機肥,降低施肥成本,促進地力的保持。同時,基地采收后的玉米秸稈,又作為飼料供銷給奶牛場,從而購建一條生態種養循環產業鏈,不僅節本增效,使基地年產蔬菜超過12…500…t,每667…m2收益超過…4…320元,銷售總額達1…250萬元以上,同時利于生態環境保護,減少農業面源污染。在此基礎上,與全國農業技術推廣中心、中國農科院柑橘研究所等合作制定《NY/T…2627-2014…標準果園建設規范-柑橘》、《DB50/T…485-2012…農用沼液無害化處理與利用技術規范》、《DB50/487-2012…柑橘營養診斷配方施肥技術規程》等相關標準29項,建立從良種種苗到采收銷售完整的循環農業標準體系和行之有效的標準化工作體系,并通過國家標準委的評估驗收,核心技術“三峽庫區(農業產業園區)循環經濟標準化體系關鍵技術創新”成果,被國家科技報告服務系統收錄。2.4探索畜沼果循環農業推進模式,取得積極進展研究集成4種沼液肥水一體灌溉推進創新模式;探索出以小型種養殖場為主要對象的分散養殖、分散利用模式;利用大型種植場消納數個小型養殖場糞污的分散養殖、集中處理、集中使用模式;針對大中型養殖場和一家一戶種植模式的集中養殖、集中處理、分散使用模式;圍繞大中型養殖企業且配套較大規模的作物種植基地的集中養殖、集中處理、集中使用等4種沼液肥水一體管灌推進模式,推動循環農業技術裝備化和產業化。核心技術得到農業部應用。總結凝練的“沼液肥水一體非充分灌溉技術”和“柑橘低碳綠色管護集成技術”被農業部定為集中貧困地區和全國生態農業基地主推技術,支撐產業化應用。據國家環保部《三峽公報》,以柑橘屏障帶為主的三峽庫區,化肥使用量由2007年的每1…hm2…1…000…kg降為2015年的320…kg,…減幅達68.0%,實現三峽庫岸屏障區投入品的大規模減源,保護了三峽庫區干流水質大部分時間保持在可飲用的國家地表Ⅱ水質標準,出庫水質最差也沒有低于Ⅲ類,效果顯著。
3存在問題與前景分析
通過對重慶三峽庫區“豬、沼、果”循環農業模式的探究發現,畜沼果循環農業在具體實踐應用中仍有許多問題還需進一步關注和攻克:一是對種植需求重視不夠,沒有專項投資用于園藝作物沼畜循環利用環節;二是技術利用不夠,憑經驗和盲目使用有機肥較為普遍,取得的效果參差不齊;三是對養殖污染的處罰力度偏弱,部分甚至根本無監管,隨意棄用污染環境。循環農業模式作為實現農業結構調整和產業升級、促進農業可持續發展的重要途徑之一,尚需不斷創新,使生態效益和經濟效益不斷提高的同時,也為資金、技術和人力在耕地上的集約利用創造條件。今后,循環農業在最大限度地保障生態環境的同時,還要開發沒有被有效利用的生態位,重慶循環農業更要積極推進畜沼果循環農業替代化肥技術模式的落地和大面積應用;及早建立“以果(菜)定沼、以沼定畜、以畜促果(菜)”循環發展模式,支撐養殖糞污零排放;建立柑橘營養診斷配方施肥技術體系,支撐柑橘(蔬菜)沼畜循環替代化肥等舉措,推進循環農業健康發展,更好地推進農村資源循環利用和現代農業可持續發展。
參考文獻:
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【關鍵詞】 廢舊樓房;拆除爆破;設計與施工
【中圖分類號】 TU722 【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1727-5123(2013)05-080-01
建筑結構的分類,按照所用材料的不同可分為:鋼筋混凝土結構、砌體結構、木結構、鋼結構等;按照其受力性能的不同可分為:有框架結構、剪力墻結構、殼體結構等。而在經濟全球化迅速發展和人們生活水平日益提高的今天,卻面臨著快速拆除各種廢舊樓房的煩惱和來自一些危險建筑物的不安全感,因此,如何快速處理這類建筑物成了我們城市化過程中的苦惱。本文將重點介紹建筑物的爆破拆除及其原理,為我們在城市化建設中掃除障礙。在拆除爆破中,經常會遇到以下幾種形式的建筑物結構:砌體結構,即由磚、砌塊及石料等體塊材料通過砂漿砌筑而成的結構;磚混結構,石砌體結構的一種,主要指建筑物中豎向承重結構的墻、附壁柱等采用磚或砌塊砌筑,柱、梁、樓板、屋面板、桁架等采用鋼筋混凝土結構;排架結構,即由屋頂、鋼筋混凝土梁和柱作為主要承重構件,屋頂和柱頂之間是鉸接的建筑結構;框架結構:即由現澆的鋼筋混凝土梁、柱、板作為主要承重構件,梁和柱之間是剛性連接,構成了一個整體鋼架。
1 樓房類建筑物拆除方法
樓房類建筑物的拆除方法主要有:人工法;機械法(吊車錘拆除法、吊車拆卸法、挖掘機拆除法;裝載機拆除法);爆破拆除法(鉆孔爆破法;水壓爆破法;水孔爆破法;糊炮爆破法);綜合拆除法等。在諸多的拆除方法中,應用最多、最廣的便是爆破拆除法。
2 樓房拆除爆破的基本原理
在進行樓房爆破的設計與施工過程中,需根據爆破對象的介質特性、結構尺寸和邊界條件,爆區環境,安全要求等條件進行設計。與普通工程爆破相比,城市樓房拆除爆破有其特殊性,在設計和施工中應遵循以下四個基本原理:微分原理、等能原理、失穩原理、緩沖原理。
微分原理:合理地確定孔網參數、用藥量以及裝藥結構,使炸藥均勻地分布到被爆破介質中,形成多點分散的布藥形式,防止能量過于集中,這一設計原理稱為微分原理。有人也稱之為多打孔,少裝藥的設計方法。
等能原理:根據被爆破物狀況、環境條件及工程要求,優選爆破參數,以期使每個炮孔內炸藥爆炸釋放出的能量與該孔周圍介質達到預期爆破效果所需的能量相等,這一原理稱為等能原理。
失穩原理:爆破拆除樓房等建筑物的爆破設計指導思想是:分析被拆除物的受力狀態,然后爆除結構物的某些關鍵承重部位,使之失去承載力,結構物整體失去穩定性,在其自重作用小坍塌或傾倒,這一設計思路為失穩原理。
緩沖原理:選擇合理的裝藥結構或適宜的炸藥品種,緩和爆轟波峰值壓力對介質的沖擊左右,使爆炸能量得到合理的分配和利用,以期達到減少爆破危害、改善爆破效果的目的,這一原理稱為緩沖原理。
3 樓房類建筑物的爆破拆除方案
樓房類建筑物爆破拆除,主要應用失穩原理確定布孔范圍,應用微分原理確定孔網參數,應用等能原理確定單孔裝藥量,并設計可靠合理的爆破網路,使埋設在爆破缺口范圍內各承重構件上的炸藥按設計要求順序起爆,迫使被拆除建筑物傾倒坍塌。在樓房拆除爆破中造成建筑物結構失穩的方法有三種:不同爆高法,不同時差法,重心移出法。
樓房拆除爆破的基本方案有:單向傾倒、單向折疊傾倒、雙向折疊傾倒、內向折疊坍塌、原地坍塌等五種。
單向傾倒爆破:在擬拆除建筑物的底部布置一個三角形或梯形爆破缺口,缺破后,建筑物上部結構在重力作用下產生傾覆力矩,繞某個軸線轉動,向預定方向傾倒、坍塌觸地撞擊解體破碎。
單向折疊傾倒爆破:在擬拆除的樓房內,布置兩個或兩個以上的同向爆破缺口,將大樓在豎向上分成幾段,各缺口分次微差起爆或同時起爆,使建筑物失穩,各分段樓體在自重作用下向同一方向傾倒。
雙向折疊傾倒爆破:在擬拆除的樓房內,布置兩個或兩個以上的反向爆破缺口,將大樓在豎向上分成幾段,各缺口分次微差起爆或同時起爆,使各分段在自重作用下向不同方向坍塌傾倒。
內向折疊坍塌爆破:對于寬高比基本相等或平面尺寸的長度、寬度大于高度的建筑物,在被拆除建筑物內布置一個或多個內高外低的梯形爆破缺口。每個爆破缺口先爆中間、后爆兩側部位;有數個爆破缺口時,先爆上部缺口,后爆下部缺口,迫使建筑物向內傾倒坍塌。這種拆除爆破方案適用于被拆除建筑物四周場地較小,建筑物寬高比不大于一的框架結構樓房,磚混結構樓房等建筑物的爆破拆除。
原地坍塌爆破:根據被拆除建筑物的高度不同,布置一定高度的一個或多個爆破缺口,將缺口內的承重墻,承重立柱及部分橫梁鉆鑿爆破孔,從上到下依次爆破各個缺口。建筑物在自重作用下坍塌觸地并相互碰撞而解體。
4 影響樓房爆破拆除方案選擇的主要因素
除選擇合理的爆破方案外,主要影響因素便是被拆除樓房周圍環境、樓房結構形式和尺寸。樓房一側有不小于樓房高度的開闊場地,可優先采用工程量少的定向傾倒爆破方案;倒向側場地大于樓房高度一半而小于樓房高度,且樓房寬高比較大,可考慮采用單向折疊坍塌爆破方案;樓房四周場地均不足樓房的高度,且樓房寬高比較大,可考慮采用雙向折疊傾倒爆破方案;樓房四周場地均不足樓房的高度,若樓房寬高比較小,要考慮原地坍塌或內向坍塌爆破方案。
另外,考慮到冬季室內保溫的需要,北方地區的樓房墻體較厚,南方地區的樓房墻體則較薄,地震多發地區樓房抗震性能較好,而有些地區則對房屋的抗震性能要求較低,這些因素在樓房爆破拆除設計中均應該充分考慮。
參考文獻
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2 楊人光等.建筑物爆破拆除.北京:中國建筑工業出版社,1985
3 金驥良等.拆除爆破設計與施工.北京:中國鐵道出版社,2004
【關鍵詞】風景園林工程;大樹移栽;注意事項
在進行樹木移植時,要按照當地的氣候條件和樹木自身的情況采取對應的方式,合理地運用有效的技術,運用科學的移植技術和裝運技術,才能有效的提高樹木成活率,促進風景園林的綠化效果。
一、大樹移栽的基本原理
大樹移栽要多方面考慮來進行樹種選擇,包括設計要求、樹木的規格、是否適合栽種等等因素,在樹木規格中又包括樹木的胸徑、樹高、冠幅、樹形、樹相、樹勢、分枝點高度等。選樹時不要盲目追求高大,盡可能地選用生長健壯的鄉土樹種。按照園林生態學的“生境相似性原理”,從光、溫、水、氣、熱等氣候因子和土壤條件、海拔高度以及周邊環境因子等方面進行綜合考察比對,將生境差異控制在樹種可適生生長的區間范圍內。
1、樹勢平衡原理。樹勢平衡是指樹木的形態長勢上下部分能分須平衡。在移植樹木的時候,如果樹根受到了傷害,就應該按照根須分布的情況,進行適當的處理,才能保證樹木的地上部分和地下部分的生長形態達到平衡。因為提供根部發育的物質主要來源于地上的部分,對樹枝進行過多的修理不但影響了大樹的美觀性,還會對根部的生長情況造成影響。而且若地上部分的枝條和樹葉太多,這樣植物水分的散失量就會遠大于樹根的吸水量,導致植物因脫水而死亡。所以維持樹木形態長勢的平衡是十分重要的。
2、近似生境原理。大樹的生態環境是指氣候環境和土壤環境的結合,是一個綜合性的結構。假如把山地上的樹木移栽到平地,把生長在亞熱帶地區的樹木移植到熱帶地區,環境條件相差巨大,就會使移植的成功率較低。假如移植后的環境比之前的生存環境要好,那么移植成功率就會提高。所以,移植的生存環境應該與原植地環境相似。
二、風景園林工程中大樹移栽的注意事項
1、注意大樹移植的時間。大樹移栽最適宜栽植的時間就是大樹休眠期,休眠期一般是在春季萌動前和秋季落葉后,這是最適宜栽種的最佳時期,可以提高成活率。部分城市改、擴建工程中的大樹移栽,可在生長旺季選擇連續陰天或降雨前后進行,但要加大土球、加重修剪,同時注意遮蔭保濕;需帶大土球移栽較難成活的樹木時,可在冬季土壤封凍時帶凍土移栽,但要避開嚴寒期并做好土面保護和防風防寒處理。在移栽大樹的時間選定上也與大樹的成活率有著密切的關系。在春天發芽前以及秋天樹木落葉以后進行移植是最佳時期。如果根據情況需要,要在夏天進行移栽,就應該選擇在陰天或者下雨前后來進行移栽。
2、移植過程中要注意移植樹的方向。遵循植物生長的科學規律是移栽大樹的基本原則。自然環境生長的樹木都有方向性,根據向光性的不同,其生長的形態也會不同,朝陽的樹冠明顯大于陰暗部分,葉片也會比較大,根部也更加結實。因此,在移栽樹木之前要考慮到植物的方向性,這樣可以提高樹木成活率。
3、大樹處理。對移植大樹的處理也要做到細致,專業人員根據樹種的移植成活度判斷是否做斷根處理,截冠處理和提前囤苗。對于圃地中干徑
4、挖樹和包裝。在我國目前現狀來看,挖掘和包裝的方法一般都采用人工挖掘軟材料包裝移栽法,適用于挖掘圓形土球和胸徑為10-15cm的喬木,用草片或塑編材料加草繩包裝,打包材料必須達到捆緊捆牢的目的。寒冷地區可采用凍土移栽法。落葉喬木一般采用休眠期樹冠重剪、盡量保留較大較多根系的移栽方法,這樣挖掘包裝相對容易。但秋季移栽的樹要待第二年春季再行修剪,以防枝條截口部位因冬季失水枯死而無替代枝。
5、注意大樹移栽的起苗技術。起苗技術的步驟應該包含下面 4 點。①挖樹之前必須將樹干包扎壓實,不讓樹木受到傷害。因為,在以往有很多移植過程中導致樹木死亡的大部分是因為樹皮受到傷害而造成的。②要在離樹根中心 120 厘米的位置進行挖掘,挖掘的方式應該是豎直向下挖,遇到較粗的樹根時應該用手鋸割斷,這樣能避免根部受到傷害。③在推倒樹干的時候一定要做到不傷害根須。④在緊密包扎好樹木之后再運輸,包扎是一個十分重要的環節。
6、做好大樹移植的運輸工作。大樹的運輸是一個非常重要的因素,它的成敗關系到大樹的成活機率,關系到施工質量等等多個方面,所以一般的大樹移栽都采用吊車裝卸、汽車運輸的辦法。但對于距離較近、數量不大的樹木,可用吊車、裝載機、挖掘機等直接吊移。樹木裝進汽車時,要使樹冠朝向汽車尾部,根部靠近駕駛室。樹干包上柔軟材料放在木架上或車廂后板上,用繩索扎緊,樹冠也要用軟繩收攏覆蓋遮陽網。土球下墊大木板或其它固定物,然后用繩子將土球縛緊在車廂兩側。裝車、運輸、卸車時都要保證不損傷樹干、樹冠及根部土球。長途運輸或非適宜季節移栽轉運時,還應注意采取在起運之前噴灑抑制蒸發劑、遮蓋、防風、防震等措施,遇大雨時應防止土球淋濕。樹木移植中最重要的過程就是裝運。在實際調查中發現,搬運過程中往往是樹木受到傷害最大的環節。應該采取有效的方式把樹冠進行固定才能做好保護工作。
三、結束語
風景園林綠化代表著一個城市的美觀形象,是城市建設中必不可少的。移栽樹木是風景園林綠化最有效的方式,也能更好地保護各種老樹。因此,對非常有必要對樹木移植進行探討分析。
參考文獻
周啟星,1963年5月23日出生于浙江,現任南開大學環境科學與工程學院院長,教授,博士生導師。他在環境學科領域孜孜不倦、忘我工作,建樹頗豐。作為我國環境學科的“領頭羊”之一,周啟星教授始終站在環境學科的制高點和學術前沿,提出了一個又一個科學問題,解決了一個又一個技術難題,尤其對陸生生態毒理學有著深邃獨特的造詣,不僅大大豐富了生態毒理學的理論,更為我國的環境保護與可持續發展做出了突出貢獻。
生態毒理學是研究外源化學、物理和生物因素對生物體和環境生態系統的損害效應及其機理,以及預防、救治或改善措施的綜合性學科,是環境基準研究和環境標準制定與修訂的基礎,是實施污染控制的工具。因此,它實際上是“可持續發展”戰略的一種技術支撐。幾乎所有在1980年代歐美各國出臺的環境標準與管理方法中都需要生態毒理技術,如土壤質量標準的制定與修訂,水質標準的制定與修訂,化學品和排放物的安全性評價,產品生物降解能力測試,生物技術產品的管理,污染治理與修復的效果評估等,都需要生態毒理學參與并起著關鍵的技術支撐作用。當前,面對日益嚴重的環境復合污染的健康風險評估、新物質與新型材料(如納米材料)以及轉基因產品等的生物安全性與生態風險、中醫藥產品毒性評估等新問題時,毫無例外地需要生態毒理學知識和技術作為支撐。因此,有必要做好生態毒理學學科發展與建設的頂層設計,給予生態毒理學學科及其應用更準確的定位。
周啟星教授對生態毒理學理論的最大貢獻,是他總結、歸納并提出了生態毒理學的五大基本原理:1、環境毒物的劑量一效應關系原理;2、環境毒物的結構一活性相關原理;3、毒理作用的多層次效應原理;4、毒理生態動力學原理5、環境毒物的生態適應性原理。這五大基本原理的提出,對于深化生態毒理學研究以及在環境保護領域的多層次應用,產生了積極而廣泛的學術影響。他還豐富和發展了生態毒理學的學科體系,指出:生態毒理學的基本分支學科是理論生態毒理學、實驗生態毒理學和應用生態毒理學,理論生態毒理學涉及大氣生態毒理學、水生生態毒理學、陸生生態毒理學,植物生態毒理學、動物生態毒理學、微生物生態毒理學、分子生態毒理學等則歸屬實驗生態毒理學,工業生態毒理學、農業生態毒理學、礦區生態毒理學、城鎮生態毒理學以及軍事生態毒理學等應該屬于應用生態毒理學的組成范疇。
他對陸生生態毒理學有著系統而高深的研究,并取得了多項具有明顯創新意義的成果。首先是,他通過大量實驗研究,闡明并揭示了復合污染生態效應與污染物之間的復雜關系:復合污染生態效應不僅僅只與污染物或污染元素本身的化學性質有關,更為重要的是,取決于其存在的水平及其濃度組合關系;與生物種類或生態系統類型有關;還與作用的生物部位有關。他首次提出并證實了復合污染生態效應是矢量而不是標量,復合污染生態效應賦予了作用的方向和反應的模式。他對復合污染有著深刻的理解,指出:復合污染的基本內涵:1、一種以上的污染物同時或先后進入同一環境介質或生態系統同一分室2、污染物之間、污染物與生物體之間發生交互作用;3、經歷化學、物理化學過程、生理生化過程和生物體發生中毒過程或解毒適應過程等三個階段4、產生抑制、促進或獨立效應。特別是他通過實驗修正了教科書中一直沿用的“協同作用”和“拮抗作用”原有定義中不完整甚至錯誤的提法,認為當總效應大于單獨作用時效應總和,常常出現多種反應模式,至少包括正向促進/逆向促進、正向促進/逆向抑制、正向抑制/逆向促進等三大類作用情形,其中,只有正/逆促進可謂嚴格意義上的“協同作用”;同樣,盡管總效應小于單獨作用時效應總和,通常也出現3種反應模式,其中只有1種作用情形可謂嚴格的“拮抗作用”。他還在實驗基礎上歸納出“互作態”的新概念并賦予定量化內涵與定義;發現復合污染生態效應不僅存在“危害延時”現象,而且存在“危害增時”作用,即復合污染可導致某些污染物對生態系統的作用、危害時間延長。
周啟星教授還把生態毒理學原理和研究成果運用到土壤環境質量基準的研究中。早在1987年,他就提出了一整套土壤環境質量基準研究與推導的方法,包括:生物生態效應方法、土壤環境背景值方法和食品衛生標準反推法。他用了整整四年時間,在基于土壤環境背景值研究成果基礎上,在考慮作物生態效應后,提出了中國土壤鎘、汞、鉛、砷和鋅等重金屬的環境質量基準值,為我國土壤環境質量標準(GBl5618-1995)的建立、制定和頒布提供了科學依據,并做了大量實際工作。為了使獲得的土壤環境基準更為反映環境污染實際,還開展了農業環境復合污染條件下相關的土壤質量基準研究,推導、提出了復合污染條件下重金屬污染物、典型有機污染物的土壤環境質量基準值。近年來,周啟星教授還對我國農業土壤中新型農藥、抗生素和多溴聯苯醚等典型新型有機污染物的環境質量基準進行了大量實驗研究,掌握了第一手資料。
鑒于我國土壤重金屬和有機污染日益嚴重以及場地污染大量存在的情況下,周啟星教授在我國率先提出并開展了污染土壤修復基準的系統研究,并成為我國這一研究領域的開拓者。2003年以來,他在我國首次提出了開展污染土壤修復標準建立的方法體系研究的設想。他多次呼吁在我國建立污染土壤修復標準,以填補我國這一領域的空白。特別是,他再次運用生態毒理學原理和研究成果,推導、提出了我國污染土壤中一些典型污染物的修復基準的建議。為我國今后建立污染土壤修復標準打下了堅實基礎。
至今,周啟星教授成功組織了多次與生態毒理學及其應用相關的國際、國內學術會議,包括首屆污染生態化學與生態過程國際會議、第二屆污染生態學國際會議、首屆土壤環境基準國際研討會、多次全國污染生態學大會以及中國科學院污染環境修復基準研究學術研討會等學術會議。還作為執行主席之一,成功組織了“污染土壤修復與生態安全”第212次香山科學會議。特別是,作為主要建議人,他還提出了“東北老工業基地環境污染形成機理與生態修復”和“環渤海地區復合污染、生態退化及其控制原理”的973項目建議,并得到認可和有關方面批準,這對于我國這兩個經濟與社會發展最為關鍵地區的生態安全具有重要的現實意義。
關鍵詞:生態;景觀;城市設計;
1、對城市生態設計的理解
1.1概念
生態學一詞來自希臘語“oikos”與“logos”,前者意為“住所”或“生活所在地”,后者意為學科研究。因此,生態學可以理解為關于所有生命形式及其生存環境之間關系的學問。
生態觀的城市設計在本質上是一種系統認識和重新安排人與環境關系的人類生態規劃。它規劃的是自然――社會――經濟復合系統,這個系統也具有一般系統的特征,生態觀城市設計的研究集中體現了生態建筑學的多學科性,需要自然科學、社會科學的專業人員及當地管理、決策人員的良好配合。生態觀城市設計(Urban Design with Ecological Concepts)就是:運用生態學知識和原理,以事實和概念為依據,通過創造性地參與自然過程,把城市設計對“體型環境”的藝術布局、土地利用與自然景觀結合考慮的一種人工景觀的創造,落實到城市物質環境的改變上,探討改善系統的功能及內在機制,使所建立的生態系統能實現人類與環境的持續發展。生態觀城市設計所謀求的人類聚居環境的景象,應該是由不同生態元素的群落聚居的集合體,其核心為城市。
1.2城市化與城市生態危機
城市是工業化和經濟社會發展的產物,人類社會進步的標志。我國是近10年來,全球土地利用變化最大、最明顯的國家,其中人為原因造成的土地利用變化占了相當大的比重,中國也是全球土壤侵蝕最嚴重的國家之一,土壤侵蝕面積約為130萬平方公里;土地沙化面積以每年1000-1200平方公里的速度遞增;而城鎮化過程中占用耕地使良田以每年約1.5%的速度衰退。由此伴生的植被退化、氣候變暖、風沙加劇、土地干旱等等問題,已經直接威脅到我國的糧食、生態、環境安全,并間接危及淡水資源和人民健康。
2、 景觀生態規劃與設計
2.1基本概念及景觀要素
景觀(landscape):是一個由不同土地單元鑲嵌組成,具有明顯視覺特征的地理實體;它處于生態系統之上,大地理區域之下的中間尺度,兼具經濟、生態和美學價值。一個景觀應該具備下述四個特征:①生態系統的聚合;②各生態系統之間的物流、能流和相互影響;③具有一定的氣候和地貌特征;④與一定的干擾狀況的集合相對應。
景觀要素有三種基本類型:斑塊(patch)、廊道(corridor)和基質(matrix)。
2.2景觀生態學的基本原理
(1)景觀結構和功能原理。每一個景觀都是異質性的,在不同的斑塊、廊道和基質之間,種、能量和物質的分配不同,相互作用,即功能也不同。
(2)生物多樣性原理。景觀異質性使稀有的內部種的多度減少,邊緣種和要求兩個以上景觀要素的動植物種的多度增加,因此景觀異質性可提高物種共存的機會。
(3)物種流動原理。物種在景觀要素之間的擴展和收縮,既影響到景觀異質性,也受異質性控制。
(4)營養再分配原理。由于風、水或動物的作用,礦物營養可流出或流入某一景觀,或者在一景觀的不同生態系統之間再分配。景觀中礦物營養再分配的速度,隨干擾強度的增加而增加。
(5)能量流動原理。在景觀內,隨著空間異質性的增加,會有更多的能量流通過景觀要素之間的邊界。
(6)景觀變化原理。在不受干擾的情況下,景觀水平結構逐漸向同質性方向發展,適度干擾可增加異質性,而嚴重干擾則在大多數情況下使異質性迅速降低。
(7)景觀穩定性原理。穩定性是指景觀對干擾的抗性及其受干擾后的恢復能力。從景觀要素來說,可分為三種情況:①當某一景觀要素基本上不存在生物量時,該系統的物理特性極易變化,不存在生物多樣性問題;②當某一景觀要素生物量較小時,則該系統對干擾的抵抗力較弱,但恢復力較強;③當某一景觀要素生物量很高時,則對干擾的抵抗力強而恢復力弱。作為景觀要素整體的景觀,其穩定性取決于各種要素所占比例及其空間格局。
2.3景觀生態規劃設計實踐
景觀生態規劃是以一種多學科知識為基礎,運用生態原理和系統分析技術,為科學地管理和最佳利用土地,保證人、植物和動物及其賴以生存的資源都有適宜生存或存在空間的土地利用規劃。景觀生態規劃是在景觀規劃和生態規劃的基礎上發展起來的。目前,多數的景觀生態規劃實際上就是基于生態學分析途徑的景觀規劃,即廣義上的景觀生態規劃(俞孔堅,2005),但也有一些工作是基于景觀結構與過程、或景觀格局與功能分析基礎上的景觀規劃途徑,屬于狹義上的景觀生態規劃。我們來看下面的實例,單純的用鋼筋混凝土來防洪存在很多弊端,而從生態方面考慮,將防洪提設計成城市景觀的一部分,成為城市綠地的一部分,人的休閑場所。不僅滿足了工程的需要,更體現了其生態功能。
3、 結束語
城市景觀生態設計是城市可持續發展的有力支持,在城市工業化和城鎮化加速發展的今天,城市環境也在日益惡化,生態失衡進而影響物種消逝等連鎖反應。聯想到廣西的實際情況,以南寧市為例,南寧現已坐享“中國綠城”的美譽,種有上百種樹木的市內主干道民族大道兩側滿目蔥蘢,如胡須般的榕樹氣根垂直懸掛,藤蘿纏繞的攀援植物與喬木灌木和草地結合形成森林景觀,漫步其中猶如置身密林。南寧的邕江猶如一條綠色飄帶,形成廊道,各大小公園點綴在城市之中,南湖大面積的水面影響到一個城市的小氣候,降低了市區的熱島效應,城市的肌理相當豐富,“中國綠城”名副其實。在景觀設計方面要以人為本、以自然為本,要善于充分利用山水資源,把自然資源與景觀、城市基礎設施建設和環境保護有機結合起來,構建一個以城市園林系統為基礎、自然環境為載體、基礎設施為框架、歷史文化為脈絡、城市景觀為形象的人與自然和諧發展的城市空間和宜居的人居環境。
參考文獻:
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[2]李暉,李志英等編著.人居環境綠地系統體系規劃[M].中國建筑工業出版社,2009.10
[3]劉先覺等著.生態建筑學[M].中國建筑工業出版社,2009.5
“AAA測試”就是高水平大學自主選拔學業能力測試(英文名稱為Advanced Assessment for Admission,簡稱AAA),是由上海交通大學、中國人民大學、中國科學技術大學、西安交通大學、南京大學、浙江大學和清華大學共同發起,共同委托專業考試機構組織的高中畢業生學業能力測試。
AAA測試的科目主要包括:閱讀與寫作(Reading and Writing)、數學(Mathemetics)、自然科學(Natural Science)、人文與社會(Humanities and Social Sciences)。人文與社會測試內容包括但不限于高中政治、歷史、地理的教學內容。
二、AAA測試地理部分的命制特點
地理試題屬于人文與社會板塊,命題的形式主要有選擇題和簡答題兩種。縱觀近幾年的AAA試卷及樣卷,AAA測試地理部分的試題主要有以下幾個方面的特點。
1.試題情境生活性
試題情境生活性是AAA測試的一個顯著的特點,從近幾年的試題和樣卷看,試題的情境都是取自生活,強調在現實生活中的能力考查。測試的每個單元都創設了一個真實的生活情境,一般是一段簡短的文字,加上一張表格、圖表、統計圖、圖片。測試的任務常常是在曲線圖、圖示或者表格中查找信息、描述表或曲線圖中信息的組織方式、解釋文中不同部分之間的聯系,比較文字部分和地圖之間的關系等,根據情境素材設計3~4個小問題測試學生。這種試題情境的生活化加強了學生關注生活、從生活實景中進行分析,將學科知識、方法技能應用于生活中的能力。例如2010年樣卷,第一組題以生活中的常見的日出、日落的方位為情境考查地球運動知識及空間距離計算技能;2010年樣卷的綜合題以生活中常見的自然災害“臺風”為情境;2011年綜合題以目前面臨的生態環境問題全球變暖為情境等。
2.試題立意三維性
所謂立意,是指試題是圍繞哪個主題展開,引導學生關注何種現象,體現怎樣的能力考查主旨,達到哪些目的等。AAA試題通過知識、能力、態度三個維度來描述和評價學生地理學科素養。
第一維度:知識。地理知識既是地理學科的基本內容,也是培養學生能力的載體。通過基礎知識的理解與運用來考查學生的基本能力是AAA試題命制的主要方法。縱觀近年來的AAA試題,可以發現,對地理知識的考查主要對地理主干知識進行考查。如地球視運動、天氣與氣候、洋流、自然災害、地理環境的整體性與區域差異性、環境問題與可持續發展等。
第二維度:能力。AAA對地理能力的測試與高考對地理能力的測試側重點不同,高考主要考查考生獲取和解讀信息能力、調動和運用知識能力、描述和闡釋事物能力、論證和探討問題能力。AAA測試考查的核心是科學探究能力,主要是指識別科學問題、科學地解釋現象、有根據地得出結論的能力,其基礎是邏輯推理和批判性分析能力。
第三維度:態度。高考地理學科主要對地理基礎知識、地理原理、規律以及四個方面能力的考核,而完全忽視了對學生情感、態度、價值觀的考查。AAA測評“考點為學生的閱讀量與知識面,對人文與社會問題思考的深度、審美能力,并對學生的情感、態度、價值觀進行一定的描述。”從其考試說明可以看出,AAA測評不僅重點考查“知識”、“能力”,并對“學生的情感、態度、價值觀進行一定的描述。”從近年考查情況看,AAA對情感方面的考點是對考生的對待科學的興趣、對科學探究的態度、對自然資源與環境有意識地采取負責任行動以及倫理觀的考查。
例如,2010年樣卷。閱讀資料,完成8~10題。
當低緯地區海水表面溫度超過27.5℃的時候,空氣的擾動(如局部雷電等)就會導致熱帶氣旋在該海域誕生。熱帶氣旋在低緯海區移動過程中,可能逐步加強發育成強熱帶風暴,直到臺風、強臺風。它們到達人類活動的海域以及濱海地帶形成災害性天氣,給人類生命財產造成巨大危害。有人設想:對熱帶氣旋經過的海面進行人為干預來限制其加強的過程,降低臺風、強臺風形成的幾率,減輕此類災害性天氣帶來的危害。
8.試說明熱帶氣旋移動過程中加強的大體過程。
9.扼要闡述人為干預海面限制熱帶氣旋加強過程的基本原理。
10.簡述你對這種設想可行性的看法。
【參考答案】
8.從途經的表面溫度超過27.5℃的表層海水獲得能(熱)量、水蒸氣;所獲得的能量和水蒸氣大于消耗量;其中心的氣壓逐步下降,與周圍的氣壓梯度隨之加大,強度得到加強。
9.通過降低熱帶氣旋所經過海面的表層水溫,使得其獲得的能量和水蒸氣的補充量都低于其消耗量。
10.(說明:無論贊成還是不贊成,只要言之成理,均可以得分,最高不超過6分。)
贊成:可以通過機械措施,如使深層海水和表層海水混合,達成熱帶氣旋經過海面降溫的目標。將預防災害天氣和進行救災的費用,預先用在海面干預中。不贊成:首先,熱帶氣旋移動路徑有較大不確定性,且當我們通過人工干預,使得一個區域的表層海水溫度發生變化時,就同時改變了近海面的氣壓場的態勢,勢必也就干預了熱帶氣旋運行的路徑。其次,干預措施將耗費巨大的物力,極可能得不償失。第三,這樣的干預本身,還可能引發目前無法預見的變化。
【解析】從試題的情境看,臺風是我國東南沿海地區常見的自然災害,其出現頻率高,影響范圍廣,造成損失大,是學生生活中比較熟悉的自然現象,體現了“考查生活中的地理”理念;從考查知識的立意看,以臺風為例,考查大氣運動相關的地理規律、地理原理、基礎知識;從考查能力的立意看,通過提供充分的、翔實的文字材料,給考生交代了臺風的形成過程、形成的條件,考查學生自主學習的能力以及運用知識探究解決實際問題的能力;從考查情感、態度的立意看,通過“簡述你對這種設想可行性的看法”問題,考查考生對待科學的態度以及考生對干預自然災害的意愿。
3.答案設置開放性
開放性的答案能為學生提供充分想象的空間,有利于培養學生的發散性思維,而且也能充分尊重學生的個性,有利于學生的心智發展。例如上例中的“簡述你對這種設想(指人為干預臺風)可行性的看法”,既可以答贊成,也可以答不贊成,“只要言之成理,均可以得分”。再如2011年AAA試題:閱讀資料,完成11-12題。
2009年以來,北冰洋海域永久性冰蓋的范圍大幅度退縮,浮冰平均厚度變薄。
11.分析北冰洋冰蓋退縮對國際貿易產生的影響。
12.簡述北冰洋海域冰情變化對生態環境的影響。
這兩個問題的答案都是開放的、不確定的、非標準的,至于北冰洋冰蓋退縮對國際貿易究竟有什么影響也是仁者見仁,智者見智,無一定論,只要言之有理,都可以得分。總體來看可能產生下列影響:隨冰蓋厚度變薄融化,北冰洋沿岸航線開通,將大大縮短北半球亞歐大陸和北美大陸中高緯度國家海上航線的的距離;大大提高海上運輸的通過能力,蘇伊士運河和巴拿馬運河通過能力有限,北冰洋沿岸航線的開發將大大提高世界海上運輸的通過能力,緩解通過兩運河航線的壓力;在很大程度上改變世界海上運輸線的分布格局,形成新航線和新的港口如奧斯陸、雷克雅未克、摩爾曼斯克將發育成更高級的港口城市,美國和加拿大北冰洋岸的一些有海運條件的沿海城鎮也會發育成港口城市;隨著北冰洋沿岸航線的開發,北冰洋沿岸附近地區的資源將得到開發,形成新的工礦業區和北冰洋沿岸工業地帶;隨航線開發,北半球資源、經濟聯系更加緊密,從而加劇南北半球的差距,等等。
4.評分標準層次性
選擇題部分采用層次得分的方法是AAA測試評分標準的的一大亮點,和傳統高考地理試卷的評分標準相比較有非常大的進步。選擇題答題說明為“每小題設四個選項,每一選項的分值可能為0、1、2、3分。請選出你認為最符合題目要求的一項。多選該小題不得分”,從說明可以看出,考生選擇不同的答案,具體得分不同,并不是傳統高考的選擇題要么滿分要么0分。這樣的采分標準體現了對考生思維層次的認同與尊重,更能體現“以人為本”的教育思想,充滿了對考生每個智慧都給予肯定的新課程理念,更為選拔性考試追求其有較高的區分度展示了樣本。例如,2010年AAA樣卷:
45°N緯線穿越圖1所示區域。L地的觀測者于3月21日看到太陽在M地落下的時間恰為16時(地方時)。判斷:M地相對于L地的方位及L、M間的距離約為
A.270°,1720m
B.240°,2410m
C.300°,1204m
D.240°,1720m
該題的得分標準為:
A.1分 B.3分 C.0分 D.2分
正確答案是B,答B者的滿分;答D者,方位判斷正確,距離沒有判斷對,得2分;答答A者,雖然方位和距離不正確,但兩者有實際都比較接近,說明考生的答題方法可能正確但運算的過程某個環節出現了問題,導致答案與實際有一定的偏差,得少部分的分數;答C者,方位和距離都不正確,說明知識和能力都沒有達到要求,理所當然不能得分。
三、備考策略
AAA考試說明這樣寫道:“AAA測試的命題以現行中學教學大綱為參照,重點在于考查學生對于知識的綜合應用能力和學習能力,以不超出中學大綱的知識為主要考查目標。”針對考試說明的要求結合實際試題情況,筆者認為,在復習應考中應注意以下幾個方面。
1.重視高中地理必修部分主干知識的復習
“AAA測試的命題以現行中學教學大綱為參照,以不超出中學大綱的知識為主要考查目標”要求考生在平時備考中,還是要立足于中學教學,把必修部分的地理基礎知識、基本原理掌握熟,理解透,把地理原理的來龍去脈弄清楚,而不是機械記憶地理事實。例如在復習熱力環流時,很多學生只記住“熱低壓,冷高壓”的結論,以為兩地相比較,只要氣溫低,則氣壓就高;氣溫高,則氣壓就低。其實“熱低壓,冷高壓”的結論是有條件的,是熱力作用的結果,如果不是熱力作用就有可能出現“熱高壓、冷低壓”的情況,例如副熱帶高壓帶,夏季時氣溫高,氣壓也高,因為副熱帶高壓的形成不是熱力原因,而是動力原因。在復習地球運動時,地球運動產生的現象也要結合現實生活理解深、理解透,并學會運用相關知識解釋、解決實際問題。這樣,才能適應AAA測試的要求,達到為頂尖高校選拔頂尖人才的目的。
2.適當拓寬知識廣度和深度
雖然“AAA測試的命題以現行中學教學大綱為參照,以不超出中學大綱的知識為主要考查目標”,但考試的難度較大,要求考生要有非常深厚的知識基礎,這就要求考生在平時的復習中應適當拓寬知識視野。從上述例題可以看出,清華大學的自主招生重視自然地理基本規律、基本原理的考查,因為這樣能夠更好地考查考生理性的邏輯思維能力及運用地理原理(或假設)分析、探究地理現象的能力。鑒于此,平時復習中應適當增加一些有關大氣、地質、地貌、水文等知識,以拓展考生的知識廣度、深度等。具體來講主要增加下列內容:地-氣系統輻射差額分布規律及原因分析;河流地貌;戴維斯侵蝕循環學說;風化殼基本類型及其特征;土壤剖面形態等。
3.關注社會熱點、關注全球生態
2011年,考查北冰洋海域永久性冰蓋的范圍大幅度退縮,浮冰平均厚度變薄,對國際貿易和生態環境的影響。全球日益變暖,引發的問題一直都是人類非常關注的問題,本組題就是以北冰洋海冰的融化,來說明全球變暖對人類活動的深刻影響。鑒于這種情況,考生在應考復習時應關注全球或地區的生態環境問題;關注我國的生態工程的建設等。具體主要包括:全球變暖、厄爾尼諾現象、拉尼娜現象產生的機理及其對全球或區域地理環境的不良影響;關注我國生態議題“東海西調”工程;關注我國一些地區退耕還林、還草工程;思考三峽建成后對地區氣候的影響;極端天氣多發的原因探究等。對于生態問題可以從產生的原因、形成的機理、個人的態度、產生的影響等方面思考。例如,2010年11月5日,“陸海統籌海水西調高峰論壇”在烏魯木齊市召開。論壇上關于“海水西調引渤入新”的建議引發廣泛討論。此設想是通過大量海水填充沙漠中的干鹽湖、咸水湖和封閉的構造盆地,形成人造的海水河、湖,從而鎮壓沙漠。根據這個議題可以思考以下幾個問題:
(1)從地理角度分析該工程建設可能遇到的主要問題。
(2)分析海水西調工程運營后改善西部地區生態環境的機理。
關鍵詞 河流動力學;教學內容;實驗教學;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1671-489X(2011)36-0041-03
河流動力學是水文與水資源工程專業重要的專業課,它的作用是使學生了解沖積河流在自然狀態下以及受人工建筑物影響以后所發生變化的基本特性。按研究的角度和特點,河流動力學可分為泥沙學和河流學兩個子領域[1]。河流動力學在水庫建設、大江大河治理、工程泥沙、水資源開發利用、水環境保護及農業節水灌溉等方面具有十分重要的作用[2]。
2000年,桂林理工大學(原桂林工學院)在廣西高等院校中率先設置水文與水資源工程本科專業,并開設河流動力學課程,以適應水資源開發、河流生態保護事業對人才的需求。該課程作為水文與水資源工程專業的專業主干課程之一,其地位十分重要,在2004年、2006年和2009年幾次教學大綱修訂中,河流動力學作為桂林理工大學水文與水資源工程專業核心課程的地位始終沒有發生變化[3]。經過多年的發展和積累,河流動力學課程建設取得一定的成果,但如何面向廣西乃至西南水資源開發,合理安排教學內容,提高課程的教學質量,是一項長期的、艱巨的任務。本文結合河流動力學課程改革與實踐,從教材選取、內容優化、實驗改進、方法革新等方面對課程建設進行研究。
1 合理選擇教材,豐富授課內容
課程開設早期,采用的教材比較單一,使得授課內容有一定的局限性。針對此種情況,改變以往采用單一教材的局限性,融合多本最新的優秀教材,構建復合教材體系。目前可用于本科生教育的河流動力學教材主要有以下幾本。
1)《河流動力學》(張小峰等,中國水利水電出版社,2010)[4]系統介紹河流動力學的有關理論,分別闡述河流泥沙來源、泥沙運動、流域侵蝕、河床演變、河道觀測和河床沖淤變形模擬方法等內容。
2)《河流動力學》(陳文彪等,武漢大學出版社,2007)[5]主要包括河流動力學的研究對象、學習河流動力學的方法、推移質運動、懸移質運動、懸移質含沙量沿水深的分布、蓄水庫中因挾沙水流而形成的異重流、水庫淤積和壩下游一般沖刷的計算等方面的內容,著重基本概念的闡釋,對若干問題提出作者的論點和分析的方法。
3)《河流動力學概論》(邵學軍等,清華大學出版社,2005)[6]系統地闡述泥沙運動力學和河道演變的基本原理,內容包括河流系統與人類活動、泥沙顆粒基本特性、床面形態及水流阻力、推移質運動、懸移質運動、河道演變的基本原理、沖積河流的河型、數字河流、河流動力學研究展望。本書可以幫助學生掌握泥沙運動和河道演變方面最基本的知識。
4)《河流動力學》(王昌杰,人民交通出版社,2004)[7]主要內容包括泥沙性質、推移質運動、懸移質運動以及異重流、平原河流河床演變、潮汐河口河床演變以及河床演變分析與河床變形計算,著重基本概念的闡述,并顧及前后課程的銜接。
5)《河流泥沙動力學》(張瑞瑾,中國水利水電出版社,1998)[8]系統闡述河流水力學基本原理,泥沙的特性、沉速、起動、沙波運動,推移質和懸移質運動及計算方法,高含沙水流和異重流等,重視基本概念和理論與實際結合,深入淺出,便于自學。
綜上所述,每本教材由于編寫體系不同、側重點的差異,都有自身的優勢。在綜合幾本教材優點的基礎上,結合專業發展實際,選擇《河流動力學概論》(邵學軍等,清華大學出版社,2005)為主,以《河流動力學》(張小峰等,中國水利水電出版社,2010)和《河流動力學》(陳文彪等,武漢大學出版社,2007)為輔的復合教材體系。
2 優化課程內容,拓寬學生視野
改變以往采用單一教材的局限性,吸收、融合多本教材的內容,并使之成為較完整的體系,優化課程內容。目前的授課內容主要以《河流動力學概論》(邵學軍等,清華大學出版社,2005)教材為框架,在河流系統與人類活動和沖積河流的河型章節中穿插介紹《河流動力學》(張小峰等,中國水利水電出版社,2010)中的流域侵蝕和河床沖淤變形模擬方法相關內容,而在懸移質運動部分增加《河流動力學》(陳文彪等,武漢大學出版社,2007)中的蓄水庫中因挾沙水流而形成的異重流、水庫淤積和壩下游一般沖刷的計算,并增加《中國巖溶地下河系及其水資源》(郭純青,廣西師范大學出版社,2004)[9]中巖溶地下河的內容,同時精簡數字河流、河流動力學研究展望兩個章節的內容。優化后的課程內容,既做到主次分明、層次清晰,又吸取不同教材的精華。
此外,河流動力學是一門多學科交叉的學科,廣泛應用水力學、水文學等學科的原理和方法處理問題,主要研究水流與河床的相互作用規律,這使得部分教學內容與水力學、水文測驗等課程的內容有所聯系,因此,在授課過程中注重河流動力學與相關課程之間的銜接。例如,在河流動力學教學中,學生對泥沙運動驅動力的理解有一定難度,為了改善教學效果,在講授河流動力學時,適當介紹水力學中與泥沙運動水流阻力有關的力的分解及水流能量等基本概念和基本知識。
河流動力學是新興的學科,隨著水流流速、泥沙含量測量等新技術手段的出現,以及新的泥沙運動理論的提出,河流動力學的一些授課內容也將隨之變化發展。因此,介紹當代學科發展的前沿領域十分必要,可以引發并增強學生深入學習的興趣。為此,在注重傳授泥沙運動、水流阻力、河床演變等基本原理、基本概念、基本知識的基礎上,充實反映本學科研究新進展的內容,如深入淺出地介紹河流動力學研究進展及其前沿的有關內容,拓寬學生的視野。
3 改進實驗教學,提高學生實踐能力
實驗是理論的來源和基礎,實驗教學有著理論教學不可替代的地位,課程實驗的目的不僅要加深對理論知識的理解,而且要利于實驗技能的提高和綜合能力的培養。河流動力學也是一門實驗科學,實驗在河流動力學的教學中占有十分重要的地位。為鞏固所學內容,培養學生動手操作和解決實際問題的能力,本課程開設有課程實驗和實習。
由于課程開設之初的實驗多為驗證型和操作型,內容較簡單,雖然易于學生操作,但不利于發揮他們的主觀能動性。例如粒徑計法泥沙顆粒分析實驗,教師在實驗前的準備工作較繁雜,而學生實驗時得到動手能力鍛煉的機會較少。另外,有些實驗項目不便于學生將所學的專業知識系統化,難以激發學生將專業理論應用于實踐的探究熱情和對該學科的好奇心,如泥沙吸附重金屬遷移轉化動態模擬實驗。
因此,改進實驗內容,增加特色實驗和自主創新實驗十分必要。首先,實驗項目由驗證性實驗向綜合性實驗轉變。例如,利用土壤侵蝕與流域產沙模擬裝置,將流域產沙、泥沙起動、河床演變等實驗項目整合成一個大型的綜合實驗――水流挾沙模擬實驗,這樣不僅增加實驗項目之間的聯系,有利于學生對專業知識系統化理解,也能較大程度地鍛煉學生的動手能力。其次,增加設計性實驗項目,充分發揮學生的創新設計能力。例如,利用巖溶管道水流模擬裝置,由學生運用已掌握的巖溶地下河方面的基本知識、基本原理,提出具體方案、擬定實驗步驟,獨立完成操作、記錄、分析實驗結果等,提高學生的動手和創新思維能力。最后,增加實驗內容與現實之間的聯系,如實地調查漓江河床演變特性和靈渠防洪排沙工程,有利于提高學生對實驗的興趣和參與熱情。
3.1 特色實驗
1)漓江河道演變實地調查。以桂林市區漓江河段為研究對象,實地調查市區河段的比降、斷面形態、河床物質組成和河型,結合河流斷面的水流流速、水流挾沙能力等因素的分析,研究市區河段河型的成因。
2)靈渠防洪排沙工程考查。考查靈渠水利設施各組成部分及河流動力功效,實地認識人工水利設施與河流動力作用的相關關系,初步掌握水沙流野外調查觀察和人工水利設施防沙排洪功效。靈渠水利工程觀察的內容非常豐富,主要包括鏵嘴、大小天平、南渠、秦堤、北渠以及船閘、斗門等。它們的作用不同,但互相聯系,構成一個統一的排洪分沙分水的整體。
3.2 自主創新實驗
1)水流挾沙模擬實驗。該實驗采用土壤侵蝕與流域產沙模擬裝置,該裝置主要由人工智能控制組件、多變河曲組件、自動人工降雨組件及流量測量等綜合集成,可完成實體比例仿真模擬流域產沙過程、泥沙起動、河床形態變化等任務,研究床面形態與水流條件、泥沙特性的關系,觀察在不同水流條件和泥沙顆粒組成情況下床面形態的變化及其過程。
2)地下河運動仿真實驗。該實驗采用“巖溶管道水流模擬裝置”,該裝置由3部分組成:巖溶管道水流模擬實驗臺、巖溶管道水流模擬裝置測試儀和計算機監控系統。其中巖溶管道模擬實驗臺由3個水箱組成,每個水箱從不同位置延伸出多個管道,每個水箱均可大范圍獨立升降,以便由水箱產生不同的水壓力,形成不同的管道水流,另有4個流量計靈活測試各管道水流量。通過巖溶管道水流模擬,了解巖溶區內巖溶管道水系統和巖溶地下河系統內巖溶水運動過程,并進行地下河運動仿真模擬及相關的水量計算和評價。
同時,結合西南地區地表河流和巖溶地下河系生態與健康,將與河流動力學有關的科研成果轉化成教學內容,讓學生受惠于延伸的教學與科研平臺。重視實踐環節訓練,注重培養學生的應用能力,將教學、創新、科研融為一體,全方面提高學生實踐能力。
4 革新教學方法,提高學生自主學習能力
以靈活多樣的教學手段組織和實施教學活動,以啟發式、交互式、開放式教學方法貫穿教學活動始終。基本理論采用多媒體與必要板書有機結合的方式實現課程教學,習題和實驗作為課堂教學內容的補充與延伸。
1)堅持“教師為主導,學生為主體”的思想。教師主要起啟發和引導的作用,以點帶面去激發學生獲得更多知識的欲望,調動學生的學習能動性。教師精心傳授與學生用心聽講相結合,課堂上留給學生5分鐘左右的思考時間。鼓勵學生課前預習,帶著問題聽課,課后復習,自學并消化吸收。
2)激發學生的創新意識。在課程建設中,緊跟學科發展趨勢,密切聯系科研生產實際,及時把泥沙運動、河床演變等領域的新思想、新理論、新方法反映到教材建設及課程教學之中。采用啟發式教學,注重學生自主學習,強調課程的基本概念,留給學生一定的思考空間,引導學生到書本、參考資料去尋求答案,以激發學生的創新意識,培養出更優秀的學生。
3)建設精品課程,豐富教學手段。課程中的水流阻力、水流挾沙力等內容比較抽象,在利用圖表、圖形、動畫等講解基本概念上,多媒體教學有著明顯的優勢。在課堂教學中,恰當、合理運用多媒體課件、多媒體動畫、教學錄像等技術手段輔助教學,讓學生有更直觀、更詳細的認識,收到較好的教學效果。充分利用網絡的開放性、交互性、實時性等特點,將多媒體、網絡與課程相結合,突出個性化和多樣化,鼓勵學生利用精品課程自主學習。
4)課堂教學交流互動。為了調動學生學習興趣和主動性,增強課堂教學效果,改變傳統的填鴨式課堂教學,采用交流互動式教學,與學生共同探討黃河河床演變、漓江河道形成等問題,鼓勵學生發表自己的看法。在課堂傳授知識的同時,讓學生隨堂進行有關計算,并隨堂進行講解,鞏固學生的學習知識。通過布置課后思考題的方式,指導學生查閱使用各種資料。采用討論等形式,鼓勵學生根據興趣自選問題,結合課程內容進行專題調研,走上講臺發表自己的觀點和看法,展開熱烈的討論。
5)理論聯系實際,注重知識運用能力的考察。河流動力學是一門理論密切結合實際的、具有顯著水利特色的專業基礎教學課程。在教學活動中,安排漓江河道演變實地調查、靈渠防洪排沙工程考查、水流挾沙模擬實驗、地下河運動仿真實驗等系列實踐性、實驗性教學活動,引導學生重視技術、重視實際、重視實踐,強化學生對知識的運用能力,讓學生在探索與實踐中獲得新的知識。
6)利用現代交流手段,注重課外輔導、答疑、討論。就學生集中反映的問題,安排課外輔導,或通過網絡交流工具進行在線交流討論。個別問題采用點對點答疑解惑,答疑不是簡單給出答案,而是啟發引導學生沿正確路徑自己分析、思考解決問題,增強解題能力。結合專業介紹及學科前沿論壇,舉辦小講座,開闊視野,努力提供有趣味性、可研究性且密切結合教學內容的實例。
7)改革考試制度,將應試教育轉向素質教育。期末總評成績作為綜合成績,包括兩部分。一是平時成績占30%~40%,包括平時作業、課堂討論、實驗實踐環節等。在日常教學中,引導學生閱讀科技期刊,讓學生選擇自己感興趣的與教學相關的題目寫微型文獻綜述,作為學生的平時作業成績,培養學生素質和能力。二是期末試卷占60%~70%,在理論課筆試試卷設計上,加重主觀題的分量,減少客觀題的比重。同時試卷的給分點要多,注重考查學生的知識面。
5 結語
將河道水流、泥沙運動與西南巖溶地下河系融為一體,突出地表水系與巖溶地下河系水流運動特點,體現巖溶特色,深化河流動力學教學內容,完善具有西南巖溶地區特色的河流動力學教學體系,拓寬河流動力學課程教學內涵。革新課程實驗內容,增加特色實驗和自主創新實驗,提高學生動手和創新能力。采用啟發式、交互式、開放式教學方法,提高學生自主學習能力。將科研成果轉化成教學內容,讓學生受惠于延伸的教學與科研平臺。重視實踐環節訓練,注重培養學生的應用能力,建立校外實習基地,將教學、實踐、科研融為一體,重視實踐環節訓練。
參考文獻
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