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第三章 系统与设计 第四节 系统设计的基本方法
更新日期:2014-4-18    作者:刘琼发 付杰 李榕 周卫星 黄志红等    编辑:admin    点击量:4750

拓展与应用

都江堰工程是中国古代人民治水的智慧结晶,古代岷江,水源充沛,自山区转入成都平原后,由于流速骤减,即易淤塞又易泛滥,在兴建都江堰水利工程以前,岷江洪水无法控制,流域各县深受其害。战国初期,蜀人凿开玉垒山,分引岷江水流,始才排洪减灾,造福于人,公元前250年,秦国蜀郡太守李冰父子在前人治水的基础上,率领民众基本完成都江堰水利工程。

都江堰工程的特点是巧妙地利用当地地形,地势和表面地质条件,就地取用卵石、竹、木材兴建、顺势引导水流。工程是由三大主体工程和120个附属渠堰工程组成(见图3-26)。这三大主体工程是:

“鱼嘴“分水工程

在岷江江心,以竹笼装卵石,堆砌成鱼嘴状,下接金刚堤,由此而使岷江分解为内江和外江两股。内江引岷江部分水流,用以灌溉农田;外江为岷江正流,用于排泄洪水。

“飞沙堰”溢洪排沙工程

在金刚堤与离堆之间兴建飞沙堰,平水槽工程,汛期时可以让过多的洪水漫过而进入外江,以确保内江灌溉区的安全,洪水过后它又可以拦水入内江,以保证灌溉用水,由于离堆的顶托,湍急的洪水便形成强大的回旋流,由此而掀起的大量泥沙随着外漫的江水流过堰顶排入外江,故有“飞沙堰”之称。

“宝瓶口”引水工程

凿开玉垒山 (灌县城西南处) ,开出一个宽20M、高40m、长80m的山口,因形酷似瓶口,故取名“宝瓶口”。开凿玉垒山分离的石堆叫“离堆”。在宝瓶口往下开辟走马河等分支河道,引江水流入成都平原,从而建立起一系列的灌排河渠系统。

 

(岷江水)“鱼嘴“分水工程→(控流排沙)“飞沙堰”溢洪排沙工程(控流排沙)“宝瓶口”引水工程(灌溉)灌溉区 

3-27    都江堰水利工程框图

 

这三大主体工程不仅很好地完成各自的任务,而且巧妙配合,并同120个附属渠堰连成一个有机的整体,使整体工程很好地发挥了3个孤立部分所不能发挥的总体效应。其中“深淘滩,低作堰”的岁修(每年维修一次)原则,就是充分的体现。飞沙堰要求“低作堰”,就是为了让内江水量过大时能起溢洪作用,标准是根据春灌水量的需要确定堰的高度。这就协调解决了引水灌溉与泄水排洪的冲突。排沙问题,是工程的关键。岷江每年排沙石1300t,约合650m3。而汹涌澎湃的岷江水引入平原后,水势突然变缓,如果处理不好,势必造成泥沙沉积,河道淤塞。都江堰工程一方面通过改造河道,分水分沙。比如通过“鱼嘴”的分水作用,在洪汛期外江排洪量达到60%,排沙量达70%80%,有效地减轻了内江的淤积。另一方面,壅水沉沙。因为内江水流到达“宝瓶口”时,江面突然变小,形成壅水现象,从而产生了壅水沉沙效应。泥沙集中沉积,又便于集中淘沙,两千多年来,由于“深淘滩”坚持岁岁不间断,保持了河渠的畅顺。都江堰分水工程、溢洪排沙工程、引水灌溉工程几个子系统有机联系,巧妙配合,令岷江变害为利,驯服地灌溉了成都平原14个县20多万hm2农田。

 

都江堰工程的规划,设计,施工水平和科学创建,即使用今天系统工程的科学方法来衡量,也是毫不逊色的,它充分显示出我国古代人民所进行的系统思维何等的丰富,又何等的科学啊!

新中国成立以来,都江堰几经大修,完成配套工程,整个灌溉面积增加3倍。现在达到67hm2以上。

试对都江堰这一伟大利水工程作分析:

1.都江堰的三大主体工程是怎样巧妙配合,发挥工程的整体作用和总体效应的?

2.为什么说都江堰是一个伟大的系统工程?试作评价。

 

设计与实践

设计活动

项目1:多用途广告宣传灯(图3-28)。

项目2:家庭室内照明系统设计(图3-29)。

项目3:校园绿化方案设计(图3-30)。

 

目的及要求

通过具体的设计活动,进一步理解和运用系统设计的基本思想和方法,进行简单的系统设计。

绘制简单的设计图纸并编写设计说明书,有条件的可模拟设计方案实施。

以小组为单位,分工合作完成。每35位同学为一组,明确任务分工及设计时间时进度。

 

设计过程

设计目标及要求

讨论并列出总体目标和具体的性能指标,如放置运行方式(项目1),照明亮度(项目2),绿化覆盖率(项目3),环境氛围等。

调查研究,收集相关资料

1.了解分析设计对象的自然条件,人文环境及项目的经济条件

2.了解设计对象可利用的原有资料、条件。

3.收集整理有关技术资料。

初步方案设计

1.综合考虑

1)每个子系统(分区)的功能、子系统(分区)和整体布局的相互联系。

2)各元素选择、比例和配置。

3)周围环境和社会对系统的制约。

4)安全、环保因素,避免设计的隐患及系统对人体健康和环境的不良影响。

5)节能、经济和长期效果。

2.列出所用材料清单。

3.绘制简单的设计平面图。

1)有条件可运用计算机CAD软件绘制。

2)校园绿化设计使用图例表示(见表3-9)。

收集意见,修改设计方案。

有条件可模拟系统方案实施。

 

分区是指系统按功能划分的组成部分,如家居可分为卧室、客厅、书房、厨房、洗漱间等;校园可分为教学区、运动区、生活区等。

 

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