時間：2023-04-20 17:59:11
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論文摘要：為貫徹煤礦“安全第一，預防為主，綜合治理”的生產方針，鉆孔的應用越來越廣泛，特別是高瓦斯礦井和突出礦井的區域綜合防突措施的預抽鉆孔，每個鉆場設計上百鉆孔。為使繁瑣的鉆場鉆孔設計精確、方便、快捷，筆者根據《2009最新版防突細則》解析了穿層鉆孔預抽石門揭煤鉆孔最小控制范圍；分析確定了最少（3個）求值參數及其種類（56種）和最優求值參數的論證，并對其驗證；以穿層鉆孔預抽石門揭煤區域煤層瓦斯區域防突措施鉆場設計闡述驗證。
引言
《2009最新版防突細則》第四十九條中預抽石門揭煤鉆孔的最小控制范圍為兩個必要條件，意思不夠直接明確；鉆場設計繁瑣，且大部分鉆場設計工作者未能把鉆場設計與計算機緊密結合；鉆場鉆孔求值參數多，求值方法多，但卻未選擇最優求值參數，導致設計鉆孔參數不夠精確。筆者針對以上情況以預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求值參數，以便精確、方便、快捷的設計鉆場鉆孔。
1、鉆孔最小控制范圍解析
《2009最新版防突細則》第四十九條（四）：預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），同時還應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。
據以上規定可知石門揭煤鉆孔最小控制范圍為兩個充分必要條件，即：煤層傾角β＜45°時，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，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。
根據煤層空間位置關系可知：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、鉆場情況及鉆場設計
煤層厚2m，傾角β=30°；石門揭煤巷道高3m，寬5m，方位α0=195°。據《2009最新版防突細則》及表1設計石門揭煤鉆場如圖1。（為視圖清晰，抽采半徑假定為5m）
圖1預抽石門揭煤鉆場設計圖
3、最少求值參數
以28號鉆孔為例，預抽鉆孔立體及簡化圖如圖2所示。線EC為28號鉆孔線，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。
圖2預抽鉆孔立體及簡化圖
由圖1中鉆場設計剖面圖，直角三角形AED除直角外有5個參數（三角形的3角3邊）均可用CAD量出；由圖1中鉆場設計平面圖，直角三角形ADC除直角外有5個參數均可用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個參數，且均可量出，但量取參數是繁瑣的重復過程，為此需確定最少的參數并準確的求取所需的鉆孔參數。
如圖2中28號孔空間立體簡化圖，經分析：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個參數（除直角外）即可求解，求解兩個直角三角形需4個參數，因為直角三角形AED與ADC有一條公共邊，所以求解這兩個直角三角形僅需3個參數，且直角三角形AED與ADC各需至少一個參數（公共邊AD除外），即求解鉆孔α偏28、θ和H參數僅需3個參數。
4、最少求值參數種類
經上分析：已知求解參數有9個，為計算鉆孔參數方便快捷僅需3個求解參數即可，直角三角形AED與ADC各需至少一個參數（公共邊AD除外），即一個三角形2個參數，另一個三角形1個參數（不包括公共邊）。
無公共邊最少求值參數種類：（C42-C22）×C41×C21
有公共邊最少求值參數種類：C41×C41
最少求值參數種類：（C42-C22）×C41×C21+C41×C41=56(種)
5、最優求值參數
已知求解參數有9個：包括4個角度，5條邊。
結合圖1與圖2分析：
1）、方位偏角α偏可直接量出但每個鉆孔的偏角不一，且量取角度誤差較大；
2）、每個鉆孔的AC與DE不一，需一一量出；
3）、1、5……25號孔，2、6……26號孔，3、7……27號孔和4、8……28號孔的X(CD)各均相同；
4）、1-4號孔、5-8號孔、9-12號孔、13-16號孔、17-20號孔、21-24號孔和25-28號孔的Y（AD）和Z(AE)各均相同。
綜上所述：X、Y和Z為最優求值參數。
1引言
海綿城市理念在園林綠地建設中極具適用性，而園林優化設計又是打造海綿城市過程中不可或缺的重要內容。當前，園林的主要功用是觀賞、休閑、娛樂，在人們日常生活中扮演著重要角色。基于海綿城市理念，對其進行優化設計，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，使城市空氣及環境得到凈化，經濟效益與生態效益兼備。
2海綿城市理念、建設原則及規劃目的
2.1海綿城市理念
海綿城市即充分發揮現代城市的彈性，使其對環境變化及自然災害具備較好的應對能力。海綿城市極為舒適，呈現宜居性特征，具備較好的滲透性和凈化功能。主要實現方法是充分發揮生態、自然排水系統功能，對雨水進行吸納和緩釋，有效緩解城市內澇問題，改善城市環境，解決水資源浪費問題。
2.2海綿城市建設原則
安全性原則。參考城市防洪排澇標準，進行海綿城市建設，使城市雨水控制系統更加安全、可靠，抵制自然災害，保護人民群眾的生命財產安全，保障城市供水，為人們提供一個安全的用水環境。生態性原則。生態問題是海綿城市規劃及建設中考量的重要內容，將自然排水系統應用到公園、河流、綠地等海綿體中，使雨水能夠自然排放和凈化，對水資源進行充分利用，使其具備較強的自然修復能力。因地制宜原則。依據區域性地質情況和水文特征等，分析園林設計中的各影響因素，以對開發設施和系統等進行針對性選擇。④統籌建設原則。將海綿城市理念應用到園林優化設計中，需各部門及專業共同參與及合作，該過程中要分工明確，對各項設計施工內容進行統籌安排，達到園林預期設計目標，并兼顧社會性、經濟性和環保性[1]。
2.3海綿城市規劃目標
首先，提高雨水利用率。以海綿城市理念為基礎，對園林進行優化設計，能夠對雨水資源進行合理應用，具體實現方法是集蓄和滲透，繼而對地下水進行有效補充，以對徑流系數進行有效控制，使排水壓力得到有效緩解。與此同時，也可以通過池塘、濕地和自然水體等，對雨水進行科學調蓄和應用，使城市生態環境得到有效改善。其次，改善城市景觀。在園林優化設計中應用海綿城市理念，能夠對現有城市景觀進行有效改善。公園、綠地等多處于生態敏感地帶，其因自身獨有的生態格局，極具休閑性。但是，要改變傳統開發模式，既要實現自然資源保護，又要促進城市發展，依據城市水文地質及水環境特征，實現控制目標規劃。與此同時，建設園林時，很容易污染水資源，需對降水徑流污染進行嚴格控制。
3基于海綿城市理念的園林優化設計方法
3.1轉變傳統設計理念
城市園林設計中，設計人員很容易沿用傳統設計理念，采用水泵、管渠等設計方式，園林道路面積相對較大。部分設計人員秉承末端集中排水原則，導致園林很容易在降雨天氣出現雨水淤積。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較小的排水方法，注重源頭分散控制。相較于傳統園林設計理念，基于海綿城市理念的園林設計方式更具先進性及可行性，不僅有助于節約水資源，而且排水暢通。設計人員也要依據園林實際情況，改變傳統設計理念，選擇適用性較強的設計方法，以達到良好的園林設計效果，符合海綿城市建設要求。例如，園林優化設計中，可選用滲透技術，構建雨水花園、生物滯留帶、滲井等，減少不必要的水資源浪費問題，確保雨水天氣排水暢通；在綠地、廣場等設置濕塘以及各類滲管渠等。
3.2科學選擇海綿體
海綿園林的優越性主要表現在三個方面：對園林原有生態系統進行有效保護；對已破壞生態系統進行修復。低影響開發。然而，現階段，城市海綿園林建設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生損壞等。產生該類問題的原因主要是工作人員的重視度不足，其并未依據地區實際情況，對外部環境進行全面考察、分析和論證，導致海綿體選擇過于隨意，以至于無法達到良好的園林優化設計效果。我國國土資源遼闊，各地區環境和氣候有所不同，存在較大差異，城市降水量也有差別。為將海綿體的效用發揮到最大，設計人員要依據城市園林建設要求及區域狀況，對海綿體進行合理選擇，確保其適用性，并進行嚴格的質量檢查。而施工單位也要依據工作人員的調查情況，將基礎設施采購工作落實到位，達到預期園林設計效果。
3.3合理設計景觀，低影響開發
依據地域特征及城市園林建設要求，既要確保基礎設施建設工作，又要兼顧市政設施的穩定性。降雨之后，選擇源頭分散的控制方法，對雨洪進行低沖擊開發利用。其中，控制參數包括排水量和徑流系數，對各項技術進行合理應用和開發，設置透水鋪裝，將蓄水池、碎石溝、滲透渠等基礎性海綿設施建設工作落實到位。小徑流中，采用正確的方式，對觀望承受的雨水壓力進行有效控制，并合理建設排水網絡，使其分布合理，既要確保各項基礎設施建設的完整性，又要將其與市政設施進行完美融合。有效融合景觀植物。設計施工單位要對園林土壤狀況進行全面分析，對其具備清晰的認識，優選改良土壤，以實現徑流量控制，并進行地下水補給。與此同時，也要依據區域狀況及園林優化設計要求，對草、灌、喬等各類植物進行合理搭配，注重水生植物與陸生植物的協調性，增加園林中植物種類。對園林氣候和水土特性等進行綜合考量，優選植物群。該過程中，也要立體種植植物，依據植物特性，確保各品種之間搭配的合理性，并考量外部土壤、氣候特征，使其與植物生長要求及規律等相符合，在園林優化設計中，實現多樣化種植。在園林內部設置植物群落，以對地表徑流進行有效控制，使水循環時刻處于良好的運行狀況，使水資源得到充分利用，減少不必要的浪費問題。依據植物實際分布狀況，考量生態效益的同時，適當種植喬木、草本植物等，達到防風固沙效果。樹根經長期生長，蔓延到地下，用以保持水土。該過程中需要考量的相關內容比較多，需對公園和道路系統中的雨水節點、排水方向等進行嚴格考量，并劃定排水分區，依據場地豎向，劃定擬布局低影響開發設施匯水面，并測量其面積。選擇低影響開發設施類型，并對其進行合理布局。
4結語
綜上所述，將海綿城市理念應用到園林優化設計中極具適用性。市政及相關設計部門要結合園林設計及建設理念，對海綿城市概念具備清晰的認識，依據園林優化設計要求，改變設計人員的傳統觀念，合理選擇海綿體，實現海綿園林建設目標，減少不必要的水資源浪費問題，實現環境保護，為人們提供良好的休閑、娛樂場所，提高我國城市園林建設整體水平。
作者:李躍雯 單位:中國城市建設研究院有限公司
在噴泉方案設計的過程中，有一條基本原則貫穿始終：結合城市的歷史文化背景、經濟發展狀況、自然氣候條件，充分表現出噴泉景觀的獨特藝術魅力。噴泉景觀工程并不是獨立存在的，而是作為整體景觀的一部分出現在出現在大型廣場、公園、步行街、小區花園等場合。方案設計一定要依據建設方的整體要求，重點考慮當地的環境因素、氣候因素、使用場合和方式因素，進行整體的構思，設計出整套可行科學的實施方案，城市整體效果服務。因此要把準備工作做精做細，主要有以下幾方面：
（1）方案主題結合當地的文化特色。每個城市都有自己的人文背景和民俗特色，噴泉方案設計時一定要結合當地民俗特點，挖掘當地歷史背景，緊扣當地文化內涵。結合音樂噴泉構成元素，突出主題。首先，燈光配色方案要符合地方特色。如在內蒙古地區要體現出草原文化，用主題色選擇綠色和藍色分別呼應遼闊的草原和蔚藍的天空；在延安地區就要展示紅色文化，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的音樂噴泉設計時，為了體現紅酒主題，特別研制了紅酒杯噴頭，布成從內到外5層紅酒塔，結合不用的燈光和角度照射，使其遠看像一個裝滿美酒的木酒桶，近看像一個裝滿紅酒的紅酒杯。為當地主題公園的一個標志性水體，獲得了極大的成功。再次，用音樂來呼應主題。噴泉是一個結合了視覺藝術和聽覺藝術的綜合體，音樂也是有生命的，或低吟，或傾訴、或歡唱。當音樂與水融合在了一起，共同表現出一個共同的主題。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境特點，使噴泉景觀與周圍環境融為一體。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、小區花園等場合，盡量選擇高度比較低，水落點可控的造型，例如水母、雪松、涌泉、蒲公英等等。有人水互動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。那些建設在河流胡泊中的噴泉景觀，由于與觀眾的距離較遠時，盡量選擇一些粗壯、高大水型樣式，體現水的力量和氣勢。例如百米高噴、擎天巨柱等。了解當地的氣候環境因素。中國復原遼闊，環境差距特別大。北方多風的地區多選擇一些抗風性比較好的水柱造型，并適當加粗出水口徑；而南方相對風較小的地區多選擇一些水膜，水幕電影方面的水型；針對水位穩定性比較好的地方可以選擇雪松或者涌泉水型；水位變動大的地方選擇跌水或者波浪脈動水型。
（3）根據景觀工程的總體要求，制定切實可行的設計方案。不同類型的噴泉對應不同的功能性。是把噴泉做成一個點綴環境的噴泉小品，還是作為一臺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；在噴泉設計初期一定要有明確的意見。每一位噴泉設計師在收到設計任務后，都會根據景觀的總體風格，結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畫，模擬噴泉施工完成后的具體情況，給建設方提供直觀的具體的印象，然后再酌情調整，最終定稿。噴泉工程實踐中有種說法是“大投入大制作，小投入湊合做，不投入沒法做”，這就是說對于噴泉工程的方案確定，一定要看菜做飯，切實可行。
（4）充分了解自身噴泉設備的特點。有句話叫“沒有金剛鉆，別攬瓷器活”，對本公司在噴泉工程設計施工中的優勢和不足一定要有充分和客觀的認識。在噴泉設備選擇，電氣管路設計安裝、水型選擇和搭配方面、控制系統確定方面一定要充分和本公司的專業人士充分論證，揚長避短。在遇到與建設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噴泉方案優化設計中容易出現的問題
（1）效果圖和效果動畫夸張成分太多，脫離的實際。建設方在景觀工程建設前的準備階段，對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方，在效果圖和效果動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律，造成工程建設完成后無法重現動畫效果，影響工程整體的進度，也影響了公司信譽。
（2）片面追求方案匯報效果而放棄表演效果。在噴泉實踐當中，我們經常遇到的情況是投資預算上封頂不能動，為了噴泉方案做的漂亮，就片面的增加水型組合數量，增加噴頭數量，增加配套設備，表面工作做的特別漂亮。但是為了保證正常的利潤水平，在一些不突出的地方減低配置水平，增加利潤點。比如把通過計算最合理的噴頭口徑為Φ20，可是這樣做的話明顯超出預算，于是就把口徑縮小到Φ15，進一步能減少水泵的功率、電纜型號、控制設備規格。這樣盡管和諧了方案效果和預算投入問題，但是卻嚴重影響了噴泉的藝術表現力。
（3）噴泉水型布局不合理，數量雖多但效果不突出。這個問題在幾乎在每個噴泉工程中都有體現。我在噴泉效果編程經常遇到一個困惱：表面用于表現藝術效果的設備很多，可是具體使用的時候又總不夠用。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，高射水型對噴高的要求比較高。這三種水型兩兩干擾，同時打開時形成一片水霧，什么都看不出來，更別提各自的藝術性了。在噴泉表演時，只能有各自獨立打開3種組合效果，如果在方案設計時把這三個水型的位置合理安排就可能出現3種獨立組合效果+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，提升藝術效果。
（4）主題特色不突出，缺乏與周圍環境的整體配合。在景觀總體規劃的指導下，根據安裝現場周圍環境進行詳細的規劃設計，結合周圍景觀的特點、氛圍、環境和人文因素的相互關系，確立要營造的氣氛，根據特點提煉景觀主題，進一步確定主要的水型表演元素，次要元素和背景元素。可以從水型高度、燈光亮度、顏色襯托等多種手段來突出主角，弱化配角，讓整個噴泉看起來更加立體。
人們在對公路高邊坡進行支護優化設計之前的基礎性工作就是高邊坡普查。高邊坡普查是指在對前期勘察資料分析的基礎上，對高邊坡周圍的地質情況進行進一步勘探，根據勘探結果作進一步的調查研究，并且重點分析需要開挖地段的周邊的巖體結構，根據具體的地質狀況以及巖土結構進行相應的實驗研究。要結合定性研究與定量研究來對邊坡穩定性進行分類，并對設計方案進行進一步的優化，來達到更加適合自然條件的設計，并指導施工。邊坡普查目的主要就在于根據穩定性對邊坡進行分區，來提出更好的優化設計方案，并且篩選出需要重點研究的邊坡。
2重點高邊坡穩定性評價及支護優化設計
2.1基于過程模擬與控制的高邊坡穩定性評價及災害控制方法研究
高邊坡巖土體具有地質體所具備的地質過程特性，對巖石進行的高邊坡穩定性評價的主要目的就是對邊坡變形破壞的過程以及機制進行闡述，并且基于地心力學來對問題進行刻畫，實際上這種對巖石高邊坡進行的穩定性評價更具體說來應該是一個變形穩定性的問題。對變形穩定性的分析是指對高邊坡的變形以及相關的破壞情況、破壞機制進行研究，并且結合數學、力學以及計算機技術，利用數值模擬的方法來對邊坡變形的過程進行模擬演示，并且對變形過程進行控制，基于這種模擬研究的結果對邊坡的穩定性進行相關評價。變形穩定性分析的過程是在對應力環境、變形特征、破壞模式、潛在滑面位置進行模擬分析的基礎上進行的，但目前對于穩定性系數以及推力值的估計還缺乏足夠的理論支持，沒有形成一個成熟、準確的計算方法。
2.2重點高邊坡穩定性評價
對需要重點進行研究的邊坡要隨時進行施工跟蹤，要注意對實際施工中遇到的巖體結構以及邊坡變形的情況進行足夠精確、細致的描述，并且要積極收集邊坡以及施工過程中的反饋信息，對具體的坡體情況進行分析，根據上述資料以及研究分析，來建立相應的地質模型來反映控制性結構面空間展布特征，并且要根據具體邊坡結構的實際特征來進行計算方法的選擇，用來研究邊坡變形的破壞模式以及穩定性情況。土質邊坡、散體結構以及破裂結構邊坡的穩定性大多都會受到最大剪應力面的控制，因此，對這類邊坡的邊坡開挖過程進行研究分析，就要在對潛在滑動面的位置的判斷基礎之上進行，并且根據強度穩定性分析來對相應的邊坡穩定性進行評價，為支護設計的優化提高有效的參數。
2.3重點高邊坡支護優化設計
在對邊坡支護進行優化中，要由對變形破壞的過程進行模擬來研究邊坡開挖過程的不同變形階段，由地質體所處的演化階段以及變形破壞機制來對支護方案進行篩選，要按照具體的規范標準來進行靜力學設計，要按照數值模擬的結果來研究地質體以及治理工程結構之間的相互作用，并由此來進行方案的優化設計。高邊坡優化設計要建立在精準的地質模型的基礎上，利用控制過程技術來完成，而且還需要特別關注邊坡的穩定性評價，根據原有的設計方案進行改進。邊坡優化要注意變形控制以及災害控制，要將采用適宜的支護措施來是變形控制在允許范圍之內，要結合反饋信息以及穩定性分析結果來進行有針對性的優化。
3結語
黏膠短纖維生產工序共分為六大部分，包括原液、紡練、酸站、動力、污水及廢氣處理，各工序的綜合能耗見表1。由表1可見，在黏膠短纖維生產中酸站的能耗占比最大，以單位產品耗標煤計，其能耗占比達到了50.2%。酸站的作用是進行酸浴的循環調配、加熱、脫氣、蒸發及硫酸鈉結晶，以保持酸浴溫度和濃度的穩定，供給紡練合格的酸浴進行紡絲。不同于原液和紡練已經固化的流程和專用設備，酸站系統的流程和設備可以靈活調整，開發先進的循環調配流程和蒸發結晶裝置，有利于實現黏膠短纖維生產的節能改進。
2酸浴調配模式探討
為保證黏膠紡絲質量，酸浴進出紡絲機的硫酸濃度差應小于8g/L，為此每噸黏膠短纖維需要約200m3的酸浴循環量，一條年產6萬噸的生產線每小時的酸浴循環量約1440m3，酸浴調配流程的設計會直接影響纖維生產的能耗。毛雷爾模式和蘭精模式，是當前黏膠短纖維生產中酸浴調配模式的兩種代表，分別對其能耗作了研究探討。
2.1毛雷爾模式
毛雷爾模式以國內引進的瑞士毛雷爾公司生產線為代表，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入脫氣裝置，靠重力落入混合槽，在此進行濃度調配。然后用泵送入過濾系統，過濾后的酸浴一部分去閃蒸蒸發水分，蒸發母液去結晶析出芒硝；另一部分經加熱器調整到合格的溫度后進入高位槽，靠重力自流到紡絲機。毛雷爾酸浴調配模式的優點主要表現為：酸浴在循環調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酸。該裝置巧妙利用了重力位差，整個調配流程簡潔，動力消耗低，噸纖維耗電178kWh。該模式存在的主要缺點有以下幾方面。（1）酸浴先調配后閃蒸，由于酸浴濃度增加，沸點升比調配前升高1℃，蒸發能耗增大5%。（2）流程中酸浴過濾后并行供給紡絲機和閃蒸裝置，造成閃蒸裝置所供酸浴被重復過濾提升，過濾系統設備配臺增加了40%。（3）為維持酸浴溫度，需要設置單獨的酸浴加熱器，由于酸浴本身具有強腐蝕性，酸浴加熱器故障率高。
2.2蘭精模式
蘭精模式以國內引進的奧地利蘭精公司生產線為代表，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、結晶系統。最后酸浴在混合槽中調配合格后用泵送到紡絲機。蘭精模式酸浴調配工藝的優點主要表現為：它的二級真空脫氣裝置可維持酸浴進出口0.5℃的溫升，不需要設置單獨的加熱器；酸浴先蒸發后調配，閃蒸能耗低；閃蒸裝置所供酸浴沒有被重復過濾。該模式的缺點是在整個循環調配過程中，酸浴被泵反復提升了3次，與毛雷爾模式相比，泵的配置臺數多1.6倍，每噸纖維耗電為243kWh，比毛雷爾模式增加了36.5%。
3酸浴調配系統的節能改進
3.1新型多級閃蒸裝置的開發
黏膠短纖維的閃蒸裝置經歷了多效蒸發向多級閃蒸的更新換代，國內多級閃蒸近20年來經歷了6級向11級的升級，其中11級閃蒸有每小時12t和20t蒸發量兩種[14-17]。表3是當前幾種新型多級閃蒸裝置的指標對比表，由表3可見，隨閃蒸級數增加其能耗降低，但所需預熱器面積變大，設備投資大幅度增加。盡管如此，結合當今世界能源價格的不斷上漲，開發更高級數的多級閃蒸具有一定現實意義。合作開發的25t14級和35t16級閃蒸，經生產檢驗，運行良好。16級閃蒸比11級閃蒸節能36%，節能效果顯著。
3.2酸浴溫度平衡方式的改進
酸浴在循環過程中會散失熱量導致溫度降低，而紡絲機需要恒定的酸浴供應溫度，因此在酸浴調配流程中必須設置加熱。毛雷爾模式采用以蒸汽為熱源的間壁式換熱器進行加熱，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。酸浴依次通過一級脫氣罐和二級脫氣罐進行兩次脫氣，二級脫氣的真空由新鮮的引射蒸汽產生，脫除的不凝氣體、二次蒸汽與引射蒸汽一起進入一級脫氣罐的底部，在這里新蒸汽被落酸冷凝后與之混合，落酸被新蒸汽加熱，同時有微量不凝氣體向上穿過酸浴逸出，與第一級的二次蒸汽一起進入混合冷凝器。二級脫氣罐的落酸溫度比一級脫氣罐的進酸溫度提高了0.5℃，保證酸液溫度略有提高，彌補了酸浴循環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流程中需要通過多級閃蒸去除，導致能耗增加。為克服上述模式帶來的弊端，研究設計了更加簡便節能的閃蒸調溫模式來平衡酸浴溫度，即通過提高多級閃蒸落酸溫度調節循環酸浴的溫度。改進后不需要設置單獨的加熱器，也不需要增加廠房，節能效果明顯。以一條年產6萬噸的生產線為例，如酸浴需要升溫2℃，以閃蒸調節溫度，則閃蒸出酸溫度比進酸溫度提高7.4℃即可達到溫度平衡。3種模式的耗能對比見表4。由表4可見，閃蒸調溫模式的能耗明顯降低，比毛雷爾模式節汽58%，比蘭精模式節汽68%。需注意的是此模式會使閃蒸能力降低10%，要求閃蒸配合得有余量。
3.3新型提硝裝置的開發
在酸浴的循環調配過程中，除了維持酸浴溫度平衡外，還需要維持濃度平衡。通過蒸發去除多余的水分，利用結晶和焙燒去除多余的硫酸鈉，然后在混合槽補加硫酸和硫酸鋅。傳統的提硝流程是將閃蒸的落酸送去低溫真空結晶，析出Na2SO410H2O（俗稱芒硝），然后再焙燒去掉結晶水得到無水硫酸鈉（俗稱元明粉）[18-21]。傳統提硝常用的方法為水冷結晶和酸冷結晶兩種，不僅流程復雜，而且能耗高。針對傳統提硝的缺點，合作開發了多級閃蒸一步提硝裝置，利用硫酸鈉溶液大于32.4℃時可直接結晶析出元明粉的性質，將多級閃蒸、結晶、焙燒裝置合為一體。一步提硝與傳統提硝耗能對比見表5。由表5可見，多級閃蒸一步提硝能耗大幅降低，較之傳統水冷結晶節汽77%，較之傳統酸冷結晶節汽45%，達到了節省投資、節約能源的目的。
3.4酸浴調配系統的優化設計
針對毛雷爾模式和蘭精模式的優缺點，為進一步降低能耗，完善當前黏膠短纖維的生產工藝，綜上所述，對酸浴調配系統進行了節能改進，工藝流程如圖4。改進后酸浴調配系統采取酸浴過濾后脫氣，用以避免膠塊堵塞篩板。提硝流程采用多級閃蒸一步提硝裝置替代傳統結晶焙燒提硝，利用多級閃蒸調節循環酸浴溫度，閃蒸供酸采用真空吸入調配前稀酸浴方式。優化設計后的模式比毛雷爾模式節省了酸浴高位槽、酸浴加熱器、40%的過濾設備、結晶和焙燒系統，較之蘭精模式節省了62.5%的泵、結晶和焙燒系統。3種模式的耗能對比見表6。由表6可見，相對于毛雷爾模式和蘭精模式，優化模式在節能方面顯示出極大的優勢，能耗最高可降低23%。
4結論
1.1ICA尋優的一般過程
與其他優化算法類似，ICA開始于在搜索空間內隨機生成的一定數目的初始解。每一個初始解都被稱為一個國家，由優化問題目標函數來評價這些國家的優劣程度。其中一定數目的最優秀的國家被視為帝國主義國家，其他國家被視為殖民地國家，并且被隨機分配給帝國主義國家,一個帝國主義國家及其下屬的殖民地國家組成一個帝國集團。在分配殖民地國家給帝國主義國家時，每個帝國主義國家分配到的殖民地國家的數目與它的優秀程度成正比。如果某殖民地國家向帝國主義國家移動后，其新位置比帝國主義國家更優秀，則需要互換該殖民地國家和帝國主義國家的位置。各個帝國集團之間會以競爭的形式爭奪殖民地國家，從而壯大自身的勢力。該過程如下：首先，計算每個帝國集團的總勢力（該集團中帝國主義國家的勢力與所有殖民地國家勢力的平均值的一部分之和），然后，當前勢力最弱的帝國內部的最弱的殖民地國家將被置為自由狀態；所有的帝國集團通過競爭來獲取該自由殖民地國家。勢力越大的帝國集團，成功率也越大。隨著競爭過程不斷進行，勢力強的帝國集團占有越來越多的殖民地國家，而勢力弱的帝國集團逐漸失去其所有的殖民地。最終，失去所有殖民地國家的帝國集團將被覆滅。當算法迭代一定的次數之后，將只剩下一個帝國，該帝國中的帝國主義國家所代表的解即為算法找到的最優解。
1.2約束處理辦法
ICA算法是針對無約束問題設計的，用來優化彈簧結構參數時，必須對問題中的約束條件進行處理。在此，我們假設每個可行解都要優于任何非可行解，人為賦予非可行解更大的目標函數值,同時假設違背約束條件越多的國家，其代表的解也越劣。在算法迭代過程中，檢測每個國家與前述約束條件的符合程度。假設某個國家違背了N個約束，則將該國家的目標函數值設定為N*Mnumber.這里，Mnumber為一個數值很大的數，在我們的實驗中，取99999。
2、求解實驗及結果分析
為了檢驗本文提出的方法的可行性，并與其他方法進行對比，我們選用了文獻中的算例進行優化計算實驗和分析。算法程序在MATLAB環境下運行。初始國家數目設置為200，初始帝國數目設置為3，最大迭代次數設置為400次。對于片數為3和4兩種情況，分別進行20次實驗。由于文獻中并未提供[σ]1和[σ]2的值。鋼板彈簧片數取為3時，采用ICA算法得到的結果要優于文獻中的結果，彈簧質量減少了約2.4%，同時，兩種算法得到的應力[σ]2大致相等，但ICA得到的應力[σ]1降低了約23.2%；當鋼板彈簧片數取為4時，文獻中給出的參數結果并不能滿足應力[σ]2的約束要求，而本文的結果滿足許可應力的要求。同時根據文獻中的數據，原設計中彈簧質量為40.9kg，本文得到的結果為35.3363kg，比原設計減少了13.6%。
3、結論
綠色建筑設計包括場地與綠色規劃、建筑設計與室內環境、節能與能源利用、節水和節材五部分內容。設計中相應體現在綠色建筑理念在在規劃階段的通盤整體考慮、適應當地建筑氣候性的被動設計策略。具體包括，合理的日照與遮陽設施、良好圍護結構熱工設計、合理的通風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、良好的室內熱舒適環境、聲環境、空氣質量等等。如何實現這些設計策略轉化到建筑設計，“不顯山露水”地落實到施工圖上，是要解決的關鍵問題。其中最關鍵是要結合先進的計算機模擬分析手段采用“整體設計方法”。在項目初期建立一個由各個專業組成設計團隊，團隊定一個確定的目標——設計綠色建筑。各成員均以此目標作為準繩，來進行協調專業之間的沖突和矛盾。只有各專業的通力合作和全程積極參與才能真正實現綠色建筑的設計。
2綠色建筑優化設計過程
2.1綠色建筑的規劃階段的設計優化
在規劃階段，分析場地中的氣候資源特點，結合計算機模擬的方法，從空間布局和朝向選擇上對建筑的熱、聲、光、風場等進行優化。建筑設計項目一旦通過報規，是很難進行修改調整。如果前期倉促定案，會造成先天不足，是很大的缺憾。成都西南交通大學歸谷低碳小區日照強度計算圖，通過總平面設計的優化分析，對建筑物平面布置和體型的調整，優化建筑的陰影分布，保證充足的日光進入每一棟建筑內，日照效果達到最好。對建筑物進行通風模擬，以確定最佳的布局方式，并優化室內外空間布局，形成穿堂風，使建筑物達到最好的通風條件。該項目的室外風環境CFD模擬風場。
2.2建筑氣候適應性與設計優化
在深入分析不同經典綠色建筑的基礎上，通過對不同氣候區建筑設計創作的研究，發現地域建筑的創新與發展都涉及到建筑基本屬性。如功能與空間、結構與構造形式、室內外物理環境、經濟投入、地域風格等，反映出安全、經濟、舒適、美觀等性能特征在建筑創作中的主導地位。建筑外觀是在順應氣候、地形、地貌等自然條件，按照人的傳統、文化、習俗和審美等的要求，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上，對文化、、工作與生活習慣等個性特征的滿足；環境問題是人工環境帶給人體最直觀的感受，它的好壞直接影響人體健康，也會導致資源、能源利用的差異；經濟性決定了選取材料和技術的衡量標準，在經濟欠發達地區，這一制約因素發揮著決定性作用；除此以外，與自然環境的協調發展是目前以及很長一段時期內任何建筑都必須面對和解決的難題之一，尊重自然，強調可持續發展的建筑產業是當務之急。通過對不同建筑的功能、文化、氣候適應性研究，認為綠色建筑最顯著特點之一是建筑的氣候適應性。遵義市科技館效果圖，遵義市屬于中亞熱帶高原濕潤季風區，氣候溫和、夏無酷暑，冬無嚴寒。但地處山區，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，以厚重實體回歸自然，由西向東，由南向北逐漸延伸入土中，整個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定性和地下溫度的恒溫性，體現出建筑的地域特色，具有創新的理念。建筑設計按照被動優先的原則，通過計算機模擬，采用圍護結構隔熱、遮陽，充分利用自然采光、加強自然通風等技術措施，來減少建筑能耗，提高建筑的功能要求和室內舒適度。護結構主要為非透明實體圍護結構，以減少夏季強烈的太陽輻射對建筑室內過熱和空調能耗的增加，同時滿足科技館建筑室內采光與照明對科技作品、藝術作品的功能要求。半覆土建筑形式對場地內地形地貌進行最大限度的保護，避免進行大開挖，大填方。對場地內的水系和現有植物進行利用。景觀專業對現有水系和植物的利用，包括現有竹林，樹木，灌木等等。結合給排水專業設置雨水蓄積方案，確定雨水蓄積的方式和位置，雨水蓄積同時作為景觀水景，同時滿足功能和綠色建筑對水資源節約的要求。瓦努阿圖國家會議中心效果圖，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。氣候溫和濕潤，屬于典型的低緯度海洋性氣候。建筑設計尤其注重遮陽、通風。利用海洋性氣候條件下海陸風的晝夜變化特點，增強自然通風效果。地形對風向和風速的修正以符合項目所在的背景風場。利用種植屋面良好的隔熱機理和熱穩定性，完全消除太陽輻射得熱，實現超低能耗的運行方式，營造健康舒適的室內環境。晝夜海陸風和建筑平面通風流線，采用外挑屋面遮陽結合采光設計，具有遮陽功能的走廊和挑檐，在減小空調負荷，降低空調能耗的同時，可實現自然光亮度、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。項目建成后，結合綠色運行手段，可望稱為低緯度海洋性氣候地區低能耗綠色建筑的典范。從以上工程實例可看出，具有氣候適應性的建筑將有利于氣候的自調節作用，這也是自古以來人類總結出的、今天流行的被動節能技術設計方法。因此，通過被動式自然能源的應用，對建筑進行優化設計，利用建筑圍護結構的蓄熱、自然通風等將室外溫度波的衰減、延遲特性、圍護結構內表面平均輻射溫度（MRT）的日平均值和波幅值控制在人可接受的范圍內。這種被動與主動相結合的節能技術，盡可能延長基本熱舒適時間，減少采用主動干預室內熱環境的方式實現熱舒適環境時間，也就是說盡量減少空調和采暖時間，是氣候適應性節能建筑的核心，也是我國綠色建筑的技術路線和方向。
2.3建筑形態設計與節能設計
綠色建筑設計與一般設計的根本性區別在于采用量化分析的方法代替感性認識，可以說沒有定量化的分析就沒有理性綠色建筑的誕生。采用計算模擬分析手段來推敲設計策略對建筑能耗的影響，進而優化建筑設計。成都雙流機場T2航站樓，建筑圍護結構屋面與外墻沒有明顯的分隔，而是屋頂由一個圓柱穹頂直接落地，屋頂采用透明材料和金屬夾芯板形成虛實相間的“竹節蟲”。對圍護結構的熱工與節能設計受到很大的限制，屋頂中天窗的比例高達28%，帶來較大的空調負荷和高昂的運行費用，需對屋蓋方案進行優化，經過模擬分析并與建筑設計進行交互優化調整，實現整體節能。可以看出方案一、方案二、方案四較方案三的裝機負荷大34.9%、9.5%、23.9%，遮陽系數不同時的負荷，當SC=0.6)時，四種方案分別為30.2%、8.2%、0.0%、21.0%；當增加玻璃的遮陽系數由0.6降低到0.5，三個方案的裝機負荷可分別減小6.7%、9.3%、8.3%由此帶來設備初費用降低，機房面積減小400～2500m2，管道費用減少3％～15％左右。因此，我們在定量的計算模擬分析有時甚至糾正感性認識的錯誤。比如我們在采用能耗分析軟件研究發現的西向水平遮陽措施對改善西向房間的熱工性能也有很大的幫助，糾正了通過感性認識一般認為的西向水平遮陽措施對房間遮陽幫助不大的認識，進而可調整相應的設計策略。節能的同時為建設方節約投資，在投標方案競爭中定量地體現出設計方的技術水平和服務意識。
2.4采光遮陽與建筑設計
由于建筑進深大，側窗采光造成內部采光不好，均勻性差，根據成都冬季日照率低和夏季太陽輻射特點，為保證大部區域白天不需人工照明，設置采光通風遮陽天窗，以及玻璃幕墻頂部通風遮陽措施，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，同時降低空調能耗。由此，在西側玻璃幕墻和天窗應采取遮陽措施。下圖給出了采用傾角為10°的百葉遮陽措施后外進入室內的太陽輻射特征曲線圖，由圖可看出，采用百葉遮陽后，可以大幅消減對進入室內的太陽輻射，從而改善夏季室內的熱舒適度，降低了空調能耗。
3結語
色彩的功能與效應
（1）調節情緒。美國工效學家ick的實驗證明，室內色彩會影響人的情緒，人們在喜愛的環境里積極的情緒反應如友好的言詞、微笑能增加53%，消極的情緒反應如煩躁、敵意等下降了12%。可見良好的色彩環境對船員的心理健康具有促進作用。具體色彩與情緒效應情況如表2所示。
（2）調節溫度。色彩心理學家曾做過一個實驗來測定色彩的溫度變化。結果發現，在藍綠色調房間工作的人，當溫度下降到15oC時就會感到寒冷，而在紅橙色房間工作的人，當溫度降低到10-12oC時，才有寒冷的感覺，藍綠和紅橙兩種色彩感覺造成的溫差竟達到3-5oC。可見，在特殊航海環境里，利用色彩可調節溫度特性可以調節船員對海上環境的不適。
（3）調節時間認知。美國色彩學家弗•比林指出：在長波系的色彩裝飾房間，即暖色調房間里時間感知長，短波系的色彩裝飾房間里，時間感知短。這是因為高純度、暖色對視覺刺激較強，連帶著疲勞感，所以易產生時間意識。因此，在娛樂餐飲等主張短時間停留的區域多使用高純度涂裝，而在工作、學習區域采用乳白色系低純度涂裝可以淡薄時間意識，便于集中精力工作和學習。
人性化艙室色彩設計的實現
“人性化”是人本主義思想在室內設計中的體現，它強調設計為滿足人的生理、心理需求而存在，關心空間使用者的生理、心理及至情感的需要。從室內設計創作思想的演變史來看，人性環境設計已成為主流，設計以人為中心，開始注重人的因素和空間使用者的生理、心理及情感需求。色彩是室內環境設計的靈魂，它一經與具體的空間形體結合，便具有強大的精神影響，能喚起人的各種情緒和表達不同的情感，所以色彩是人性化設計表達情感、意境最重要的因素。
人性化的色彩設計從色彩的功能出發，運用色彩生理學、色彩心理學等理論，合理配置色彩與照明，避免色彩視覺引起的疲勞、緊張與錯視等不良影響，從而緩解人們因工作和環境帶來的精神壓抑和緊張感，提高工作效率和生活質量。船舶艙室色彩設計的“人性化”肯定了船員在空間色彩創造中的主導地位，強調色彩設計因空間使用者而存在，這是現代船舶艙室設計的方向，也是設計的最終歸宿。在水上運動的特殊建筑空間里，探討色彩與船員的生理、心理關系的問題，是個重要而且值得研究的課題。
1工作環境中的人性化色彩設計
駕駛艙在環境、采光、通風方面均好于其他區域，由于水手目光需室內外高頻率交換，單調的室內外色環境容易導致船員色辨力降低，造成誤讀、誤判、誤操作。因此，在操縱區域的色彩配置上，應注意緩解疲勞，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。機艙內溫度高、噪音大、采光差，應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生活環境中的人性化色彩設計
（1）居住艙室的色彩裝飾配色建議。居住艙室是調節船員心理的主要場所，宜用調和的同類色、鄰近色等親切靜謐之色，有助于睡眠、休息。應避免選用易產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的紅色和橙色等。配色調和時明度的構成是最重要的，一般對于接近膚色的明度6-8的亮度會產生親近感。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，沙發的顏色比地面暗的時候，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，增進船員之間感情的健康交流。娛樂艙室按功能分為動、靜兩區，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、淺綠、淺黃等淺調，使船員精神集中、情緒穩定，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。船員的心理不適會導致其缺乏食欲，進而會影響他們的體質。為此，餐廳應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，而紫色系會讓人產生戒備心理，都不是增進食欲的色相。廚房和配餐間應以白或冷色為主，可以緩和炊事的熱感。餐廳的具體配色建議如表7所示。
