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關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);考古發(fā)掘現(xiàn)場;環(huán)境監(jiān)測
中圖分類號:K879.21 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1000-4106(2013)01-0113-07
引 言
我國是文化遺產(chǎn)大國,地下文物數(shù)量巨大,分布廣泛,埋藏環(huán)境復(fù)雜,文物保存環(huán)境差異明顯,保護難度大。盡管近30年來隨 著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,科技水平有了很大的提高,但是文物發(fā)掘保護手段的發(fā)展依然滯后于社會經(jīng)濟發(fā)展和學(xué)科需求[1]。
文物經(jīng)過處于地下一段時間后,埋藏環(huán)境漸趨于穩(wěn)定,文物也處于相對的動態(tài)平衡之中。隨著考古發(fā)掘工作的進行,文物已形成的固有平衡被破壞,所處環(huán)境的溫濕度、光輻射、氧氣等因素突變,極易導(dǎo)致文物的毀壞,加之出土后文物所處環(huán)境條件的反復(fù)波動,加快了破壞反應(yīng)的進程。同時文物內(nèi)部也存在肉眼看不見的細微變化,緩慢地影響著文物的保存狀況,如遺址土壤內(nèi)部的溫濕度、含水率等。全面而準確地了解文物實時變化,有利于對文物實施精確的保護措施。除此之外,大型不可移動文物,如壁畫等,在發(fā)掘及存放過程中也會出現(xiàn)空鼓、起甲等現(xiàn)象,而這類病害的發(fā)展過程緩慢,無法使用人工進行長時間連續(xù)監(jiān)測。全面了解文物存放環(huán)境的長期變化狀態(tài)也有助于采取相應(yīng)的調(diào)控措施,將文物的損害發(fā)展過程延長至極限。因此對考古發(fā)掘現(xiàn)場動態(tài)環(huán)境進行實時監(jiān)測,以制訂相應(yīng)的出土文物保護策略是考古發(fā)掘的重要工作之一。通過環(huán)境監(jiān)測精確掌握文物埋藏環(huán)境參數(shù),為后期文物保護環(huán)境的控制提供最佳保存環(huán)境的參數(shù)依據(jù)。
目前考古發(fā)掘現(xiàn)場缺乏實時性強的在線監(jiān)測系統(tǒng)。如果使用有線方式將多個傳感器連接起來,通過有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至終端進行環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測,則布線工作復(fù)雜、工作量大。尤其當(dāng)發(fā)掘工作深入開展,場地發(fā)生變化時,需要重新部署網(wǎng)絡(luò),人力物力投入量大,很大程度上增加了考古發(fā)掘現(xiàn)場文物保護的難度和成本。
相比有線網(wǎng)絡(luò),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[2,3]能夠避免有線網(wǎng)絡(luò)的上述缺點,且傳感器節(jié)點具有價格低廉、部署方便、實時性好、集成化程度高、具有自組織等特性。而且根據(jù)傳感器種類的不同還能夠針對考古發(fā)掘現(xiàn)場的各類參數(shù)進行實時監(jiān)測。通常使用的傳感器除針對溫度、濕度、光照、降塵和有害氣體進行實時監(jiān)測的溫濕度、光照紫外線及二氧化碳、二氧化硫傳感器,還有實時監(jiān)測土遺址裂隙發(fā)展?fàn)顩r的裂隙監(jiān)測傳感器、傾角傳感器等(圖1)。
通過對考古發(fā)掘現(xiàn)場綜合環(huán)境動態(tài)監(jiān)測并建立相應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)庫,不僅能夠從大量的數(shù)據(jù)中揭示其變化規(guī)律,為后期文物保護環(huán)境的控制提供最佳保存環(huán)境的參數(shù)依據(jù),能夠?qū)Πl(fā)掘現(xiàn)場環(huán)境進行實時監(jiān)控,還可為遺址類文物的保護加固提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),必要時能夠起到及時的預(yù)警作用。通過對實時數(shù)據(jù)庫的綜合采集、挖掘和分析估計,最終實現(xiàn)對考古發(fā)掘現(xiàn)場的有效控制,達到提高效率、降低成本、減少損害、節(jié)省資源的目的。
一 無線傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.1 節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
如圖2所示,無線傳感器節(jié)點的硬件設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想,支持多種不同總線傳感器的分立式結(jié)構(gòu),不僅可方便支持多種不同總線傳感器,更可避免傳統(tǒng)的一體化設(shè)計中傳感器驅(qū)動電路在傳感節(jié)點睡眠狀態(tài)下的漏電流問題,從而降低了睡眠狀態(tài)下的功耗,大大延長了無線傳感網(wǎng)絡(luò)中傳感節(jié)點的壽命。節(jié)點主要由三個模塊構(gòu)成:電源模塊、傳感器模塊、處理及傳輸模塊。
電源模塊采用2塊3.6V的鋰電池供電。
傳感器模塊采用多種類型傳感器,如溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤含水量傳感器、二氧化碳傳感器、光照傳感器等。以溫濕度傳感器為例,節(jié)點采用數(shù)字溫濕度傳感器SHT15[4]通過無線網(wǎng)絡(luò)對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)溫度和濕度進行數(shù)據(jù)采集,具有極高的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。與同系列的溫濕度傳感器SHT11相比,SHT15具有更優(yōu)越的性能,其供電電壓為2.4-5.5V,測濕精確度為±2.0%RH,在溫度為25℃時測量精度為±0.3℃,封裝形式采用了SMD(LCC)貼片封裝。
處理及傳輸模塊由TI公司的CC430F5137單片機[5]組成,用于處理及傳輸傳感器采集到的數(shù)據(jù)。CC430F517是TI公司MSP430F5xx系列的MCU與低功耗RF收發(fā)器相結(jié)合的產(chǎn)品,可以實現(xiàn)極低電池供電的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,具有很強的穩(wěn)定性和可靠性。CC430 F5137為16位超低功耗MCU,具有16KB閃存、AES-128位加密、2KB RAM和CC1101射頻收發(fā)器,其工作電壓為1.8-3.6V,工作頻率為433MHz,正常工作模式下耗電電流為160μA/MHz。
1.2 節(jié)點軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計
無線傳感器節(jié)點內(nèi)采用了元智公司自主知識產(chǎn)權(quán)的、專門面向無線傳感網(wǎng)絡(luò)的、層次化的、可動態(tài)改變內(nèi)核的實時嵌入式操作系統(tǒng)WiseZ。與傳統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)相比較,使用層次化的設(shè)計更有利于提高操作系統(tǒng)的運行效率、減小系統(tǒng)尺寸和增強跨平臺特性;較傳統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),可動態(tài)改變的內(nèi)核使操作系統(tǒng)的適用性更強,柔性更好。
二 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計
如圖3所示,考古發(fā)掘現(xiàn)場(以下簡稱發(fā)掘現(xiàn)場)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由發(fā)掘現(xiàn)場動態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和發(fā)掘現(xiàn)場無線實時監(jiān)測平臺兩部分組成。
2.1 發(fā)掘現(xiàn)場無線實時監(jiān)測平臺
發(fā)掘現(xiàn)場無線實時監(jiān)測平臺的作用是為發(fā)掘現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)提供實時的數(shù)據(jù)支持,由發(fā)掘現(xiàn)場硬件平臺和發(fā)掘現(xiàn)場軟件平臺兩個部分組成。
發(fā)掘現(xiàn)場無線實時監(jiān)測硬件平臺由傳感器節(jié)點、中繼節(jié)點和網(wǎng)關(guān)三個部分組成:布置在現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集節(jié)點負責(zé)采集實時環(huán)境數(shù)據(jù)(如大氣溫濕度、光照強度、降塵和有害氣體等),按照一定的路由規(guī)則將數(shù)據(jù)發(fā)送至通信范圍內(nèi)的父節(jié)點,然后通過中繼節(jié)點的相互中繼,將數(shù)據(jù)不斷轉(zhuǎn)發(fā)直至到達網(wǎng)關(guān)節(jié)點。網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過遠程通信方式,如衛(wèi)星通信、Internet、GPRS等手段,將數(shù)據(jù)傳送至遠程客戶終端。其中各個數(shù)據(jù)采集節(jié)點和中繼節(jié)點根據(jù)RSSI(接收信號強度指示)和跳數(shù)來選擇合適的中繼節(jié)點作為父節(jié)點,并以此在數(shù)據(jù)采集節(jié)點和中繼節(jié)點間建立簇內(nèi)星狀網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),中繼節(jié)點之間則根據(jù)RSSI值建立樹狀網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。每個傳感器節(jié)點和中繼節(jié)點在上電后自動加入網(wǎng)絡(luò),并定期將采集到的數(shù)據(jù)沿最優(yōu)路由方向傳送至網(wǎng)關(guān)。
發(fā)掘現(xiàn)場實時監(jiān)測軟件平臺則由中間件、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)采集接口三個部分組成。數(shù)據(jù)采集接口將接收到的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中,中間件的作用則是將數(shù)據(jù)庫中保存的監(jiān)測數(shù)據(jù)取出,并提供給用戶和子系統(tǒng)。
2.2 發(fā)掘現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
由于監(jiān)測系統(tǒng)需要對發(fā)掘現(xiàn)場的內(nèi)外環(huán)境同時進行監(jiān)測,因此發(fā)掘現(xiàn)場監(jiān)測子系統(tǒng)由環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)和氣象監(jiān)測子系統(tǒng)組成。
環(huán)境系統(tǒng)檢測子系統(tǒng)主要是針對文物所處環(huán)境參數(shù),如大氣溫度、大氣相對濕度、土壤溫度、土壤水分含量、文物表面溫度、文物表面濕度、大氣二氧化碳濃度、有機揮發(fā)物總量等參數(shù)進行監(jiān)測。
氣象監(jiān)測子系統(tǒng)主要是針對發(fā)掘現(xiàn)場所處小環(huán)境的氣象參數(shù),如光照度、紫外線強度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量等參數(shù)的實時監(jiān)測。
監(jiān)測系統(tǒng)的目的在于對文物所處環(huán)境的各種參數(shù)進行數(shù)據(jù)挖掘整理,精確掌握文物埋藏的環(huán)境參數(shù),實現(xiàn)對出土文物在第一時間的檢測分析以及文物出土環(huán)境參數(shù)的采集,建立環(huán)境參數(shù)歷史數(shù)據(jù)庫,為文物預(yù)防性保護提供技術(shù)支撐,并為文物保護措施的制訂提供科學(xué)依據(jù)。
三 案例研究
3.1 鳳棲原文物保存環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
鳳棲原張安世墓葬遺址屬于西漢宣帝時期的重臣、被封富平侯的大司馬將軍張安世。張安世在西漢的地位舉足輕重,其墓葬的出土文物進一步證實了這一點,出土的很多隨葬品都屬于西漢皇帝御賜物件。
根據(jù)發(fā)掘現(xiàn)場實際狀況及需要,目前已部署七個監(jiān)測點,監(jiān)測時段大約在八個月左右,監(jiān)測點部署圖如下(圖4)。
數(shù)據(jù)記錄及分析
3月份期間,鳳棲原張安世墓葬遺址氣象站監(jiān)測數(shù)據(jù)存在較大波動(圖5)。其中3月19日-3月21日期間,環(huán)境溫度基本保持在4℃左右,環(huán)境濕度基本保持在100%,波動均不大,光照變化范圍也縮減至0-2000lx之間。結(jié)合當(dāng)時的天氣變化,3月天氣剛剛由寒轉(zhuǎn)暖,氣候變化較頻繁,3月19日-3月21日是降雨天氣,持續(xù)陰天,光照度較低,導(dǎo)致空氣中水分蒸發(fā)較少。3月22日停止降水后,光照開始恢復(fù),環(huán)境濕度逐漸下降,氣溫也逐漸回升(因水分揮發(fā)緩慢,恢復(fù)的較為遲緩)??傮w來看,3月份氣象站的大氣溫度變化為0℃到23℃之間,大氣濕度在16%到75%之間,每天的照度變化最大范圍0lx到8500lx內(nèi),氣象站數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)值較一致,溫度、濕度、光照度也保持合理的變化趨勢。環(huán)境變化正常,期間出現(xiàn)的特殊變化,多是天氣變化引起的。
查看這一段時間82號監(jiān)測點的土壤溫度和含水量的變化,遺址坑內(nèi)的土壤溫度和土壤水分含量變化波動較大(圖6),其中3月19日-3月21日土壤水分含量逐漸升高(由4.34%上升至4.65%),土壤溫度也隨之逐漸降低(由10.5℃下降至5℃)。結(jié)合氣象站的監(jiān)測結(jié)果看,3月天氣變化頻繁,3月19日-3月21日為降雨天氣,室內(nèi)土壤雖然不直接受到降雨給監(jiān)測數(shù)據(jù)帶來的驟然變化,但由于受到外界土壤水分的滲透作用,土壤溫度和水分含量也隨之以相同的趨勢逐漸變化。3月22日停止降水后,土壤水分含量逐漸下降,土壤溫度也逐漸回升。總體來看,土壤溫度在5.2℃到13℃范圍之間、土壤含水在4.3%到4.65%范圍之間保持著較為穩(wěn)定的變化,并且二者保持相符的變化趨勢。期間出現(xiàn)的特殊變化,多是天氣變化引起的(可查看氣象站數(shù)據(jù)變化)。
查看這一段時間90號監(jiān)測點的大氣溫濕度變化,3月期間遺址環(huán)境的大氣溫濕度波動較大(圖7)。其中3月19日-3月21日,大氣溫度由10℃驟降至1℃,大氣濕度由41%驟升至98%,變化顯著。結(jié)合氣象站的監(jiān)測結(jié)果看,3月19日-3月21日為降雨天氣,大氣溫濕度受到直接影響帶來的突然變化。3月22日停止降水后,大氣溫度逐漸回升,大氣濕度也逐漸回落,監(jiān)測點數(shù)據(jù)準確反映了監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境變化??傮w來看,大氣環(huán)境溫度在1℃到22℃范圍內(nèi)、大氣環(huán)境濕度在20%-98% 范圍內(nèi)保持著穩(wěn)定的變化,并且二者保持相符的變化趨勢。期間出現(xiàn)的特殊變化,多是天氣變化引起的(可查看氣象站數(shù)據(jù)變化)。
查看這一段時間92號監(jiān)測點的大氣溫濕度變化,3月期間遺址環(huán)境的大氣溫濕度波動較大(圖8)。其中3月19日-3月21日,大氣溫度由10℃驟降至0℃,大氣濕度由50%驟升至100%,變化顯著。結(jié)合氣象站的監(jiān)測結(jié)果看,3月19日-3月21日為降雨天氣,大氣溫濕度受到直接影響導(dǎo)致突然變化。3月22日停止降水后,大氣溫度逐漸回升,大氣濕度也逐漸回落,監(jiān)測點數(shù)據(jù)準確反映了監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境變化。總體來看,大氣環(huán)境溫度在0℃到22.5℃范圍內(nèi)、大氣環(huán)境濕度在20%-100%范圍內(nèi)保持著穩(wěn)定的變化,并且二者保持相符的變化趨勢。期間出現(xiàn)的特殊變化,多是天氣變化引起的(可查看氣象站數(shù)據(jù)變化)。
總結(jié)對比4個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)變化,監(jiān)測點的傳感量數(shù)據(jù)變化和環(huán)境變化保持一致,并且與當(dāng)時的天氣環(huán)境較一致,說明數(shù)據(jù)正確反映了監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境變化。
3.2 高陵張棟家族墓文物保存環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
2011年陜西考古研究院專家在高陵縣涇河工業(yè)園發(fā)現(xiàn)一處罕見的完整明代家族墓園。據(jù)墓志記載,墓主人張棟生前為秦藩王府知印。這一發(fā)現(xiàn)對研究明代墓葬制度、風(fēng)俗文化具有重要作用。
根據(jù)發(fā)掘現(xiàn)場實際狀況及需要,目前已部署十一個監(jiān)測點,監(jiān)測點部署圖如下(圖9)。
說明:
100號監(jiān)測點:自動氣象站--監(jiān)測外界環(huán)境。
52、53、54、55號監(jiān)測點:大氣溫濕度傳感器--其中53號監(jiān)測點監(jiān)測墓室底部到地表中間部位的環(huán)境,其他監(jiān)測點監(jiān)測墓室中的環(huán)境。
61、62、63、64、65號監(jiān)測點:土壤溫度、土壤水分含量傳感器--其中65號監(jiān)測點監(jiān)測墓室底部到地表中間部位的環(huán)境,其他監(jiān)測點監(jiān)測墓室中的環(huán)境。
71號監(jiān)測點:二氧化碳傳感器--監(jiān)測墓室中二氧化碳含量。
數(shù)據(jù)記錄及圖形分析
查看這一段時間52號監(jiān)測點的大氣溫濕度變化,5月期間遺址環(huán)境的大氣溫濕度波動較大(圖10)。其中5月1日-5月3日期間,濕度維持在82%-93%之間,溫度在17.5℃-22.5℃之間,基本保持在高濕、低溫的水平,晝夜溫差和濕度差較?。?月11日-5月12日溫度濕度和光照度驟變,濕度由62%升至88%,溫度由25℃降至最低17℃。結(jié)合氣象站的監(jiān)測結(jié)果看,5月為春季末尾,氣溫總體呈緩慢上升趨勢,并偶爾伴隨降雨。5月1日-5月3日、5月11日-5月12日是降雨天氣,濕度很大,氣溫較低。無降水期間,光照逐漸充裕,環(huán)境濕度逐漸下降,氣溫也逐漸回升并呈上升趨勢??傮w來看,當(dāng)月大氣環(huán)境溫度在16℃到35℃范圍內(nèi)、大氣環(huán)境濕度在20%到98%范圍內(nèi)保持著穩(wěn)定的變化,并且二者保持相符的變化趨勢。監(jiān)測點數(shù)據(jù)準確反映了監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境變化。期間出現(xiàn)的特殊變化,多是天氣變化引起的(可查看氣象站數(shù)據(jù)進行對比)。
查看這一段時間71號監(jiān)測點的二氧化碳含量變化,5月期間遺址環(huán)境的二氧化碳含量波動較大(圖11)。以5月9日為分界,5月1-9日二氧化碳含量在200-450ppm之間波動較大且均值偏高,5月9-20日二氧化碳含量在200-330ppm之間波動較小且均值偏低。經(jīng)調(diào)查,5月1-9日,71號監(jiān)測點放置于M4考古發(fā)掘現(xiàn)場,現(xiàn)場白天有大量工作人員活動,白天由人體排放的二氧化碳使得空氣中二氧化碳濃度較高,夜晚則恢復(fù)至正常水平;5月9日之后,為防止因挖掘工作破壞監(jiān)測設(shè)備,工作人員將其挪至無人活動的M5內(nèi),并以不透氣薄膜覆蓋,給71號監(jiān)測設(shè)備營造出密閉的微環(huán)境,故而二氧化碳含量偏低且波動較小。其中5月1日-5月3日期間,二氧化碳含量在300-430ppm之間變化幅度相對較小,基本保持在高濕、低溫、高濃度二氧化碳的水平。經(jīng)分析,因期間有降雨,空氣流通不暢,故而空氣中二氧化碳含量一直保持在較高水平且波動較小。結(jié)合氣象站的監(jiān)測結(jié)果看,監(jiān)測點數(shù)據(jù)準確反映了監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境變化,并且三者保持相符的變化趨勢。期間出現(xiàn)的特殊變化,多是天氣變化引起的(可查看氣象站數(shù)據(jù)變化進行對比)。
查看這一段時間53號監(jiān)測點的大氣溫濕度變化,5月期間遺址環(huán)境的大氣溫濕度波動較大(圖12)。其中5月1日-5月3日期間,濕度維持在60%-100%之間,溫度在16-28℃之間,基本保持在高濕、低溫的水平,晝夜溫差和濕度差相對較?。?月11日-5月12日溫度濕度和光照度驟變,濕度由62%升至100%,溫度由25℃降至最低17℃,之后的3天內(nèi),濕度的最高值均能達到100%。結(jié)合氣象站的監(jiān)測結(jié)果看,5月為春季末尾,氣溫總體呈緩慢上升趨勢,并伴隨偶爾降雨。5月1日-5月3日、5月11日-5月12日是降雨天氣,濕度很大,氣溫較低。無降水期間,氣溫呈緩慢上升趨勢。結(jié)合監(jiān)測點的布設(shè)位置(53號節(jié)點布設(shè)在墓底部和地表中間位置),且通風(fēng)不暢導(dǎo)致濕度在降雨之后的3天內(nèi)并沒有立即回落,而是逐漸降低且較其他監(jiān)測點數(shù)據(jù)高??傮w來看,監(jiān)測點數(shù)據(jù)準確反映了監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境變化,環(huán)境變化正常。期間出現(xiàn)的特殊變化,多是天氣變化引起的(可查看氣象站數(shù)據(jù)變化)。
查看這一段時間65號監(jiān)測點的土壤溫度和含水量的變化,坑內(nèi)的土壤溫度和土壤水分含量變化波動較大(圖13),5月1-11日土壤水分含量保持在20-43%之間,土壤溫度變化范圍維持在18-21℃之間;5月12日土壤水分含量由15%突升至42%,土壤溫度峰值也由29℃大幅降至23.5℃,之后逐漸恢復(fù)至平均水平。經(jīng)調(diào)查,5月1-11日監(jiān)測設(shè)備放置于墓室內(nèi),故而受外界降雨等影響較小且緩慢,5月12日之后設(shè)備被挪至墓室外環(huán)境,由于當(dāng)日有降雨,室外濕度較大,所以監(jiān)測數(shù)據(jù)突增。總體來看,土壤溫度在19.5℃到29.5℃之間、土壤含水率在15%到43%之間保持著較為穩(wěn)定的變化,并且二者保持相符的變化趨勢。期間出現(xiàn)的特殊變化,多是天氣變化引起的(可查看氣象站數(shù)據(jù)變化)。
5月份期間,高陵張棟家族墓遺址內(nèi)氣象站監(jiān)測數(shù)據(jù)存在較大波動(圖14)。其中5月1日-5月3日期間,濕度維持在82-100%之間,溫度在15-23℃之間,照度在0-5000lx之間,基本保持在高濕、低溫、弱光照的水平,晝夜溫差和濕度差較?。?月11日-5月12日溫度濕度和光照度驟變,濕度由60%升至100%,溫度由22℃降至最低12℃,光照度變化范圍也縮減至0-4200lx。結(jié)合當(dāng)時的天氣變化,5月為春季末尾,氣溫總體呈緩慢上升趨勢,并偶爾伴隨降雨。5月1日-5月3日、5月11日-5月12日是降雨天氣,持續(xù)陰天,光照度較低,氣溫降低。無降水期間,光照逐漸充裕,環(huán)境濕度逐漸下降,氣溫也逐漸回升并呈上升趨勢??傮w來看,氣象站的大氣溫度在12-32.5℃之間,大氣濕度在18%-100%之間,照度變化最大范圍為0-9000lx,氣象站數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)值較一致,溫度、濕度、光照度也保持合理的變化趨勢。環(huán)境變化正常,期間出現(xiàn)的特殊變化,多是天氣變化引起的。
總結(jié)對比4個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)變化,監(jiān)測點的傳感量數(shù)據(jù)變化和環(huán)境變化保持一致,并且與當(dāng)時的氣候環(huán)境較一致,說明數(shù)據(jù)正確反映了監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境變化。
四 結(jié)語
本文針對目前考古發(fā)掘現(xiàn)場的環(huán)境狀況,采用高集成度的傳感器節(jié)點作為數(shù)據(jù)采集源,利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點以及優(yōu)勢,將傳統(tǒng)文物保護與現(xiàn)代傳感器技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計了考古發(fā)掘現(xiàn)場動態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)向文物保護工作者提供相關(guān)的采集數(shù)據(jù),為其研究文物發(fā)掘及文物保護技術(shù)提供了重要依據(jù)。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:交通施工;環(huán)保;公路環(huán)境保護
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.110
1 交通工程施工中的環(huán)境影響問題
現(xiàn)今在社會不斷發(fā)展的過程中,人們環(huán)境保護越加的重視,尤其是在交通工程的施工中,也逐漸出現(xiàn)了一些節(jié)能環(huán)保措施。對于交通工程的環(huán)境問題來說,指在公路施工的過程中,由于施工活動而對環(huán)境造成的污染狀況,并且不利于人們生存以及發(fā)展。對于公路施工,在施工過程中會產(chǎn)生大量的污染物,勢必會影響自然環(huán)境,其中包括:選線不適當(dāng),破壞了沿線生態(tài)環(huán)境;公路帶狀延伸,會破壞到路域的自然風(fēng)貌;公路通車運營成功后,那么行人以及車輛都會對公路沿線造成一定程度上的污染。
2 公路環(huán)境保護總體設(shè)計的設(shè)計要點
2.1 預(yù)先做好分析
在交通工程施工中的環(huán)保設(shè)計方案中,必須要結(jié)合實際的工程情況,能夠?qū)β肪W(wǎng)的規(guī)劃進行有效的思考,尤其是相關(guān)建設(shè)條件,建設(shè)后O交通量等,都要進行全面科學(xué)的思考,從而來保證設(shè)計的科學(xué)有效性。必須是能被環(huán)境所接受允許的方案,此外還要做好各方面的數(shù)據(jù)分析,如:交通量增減變化給路線及其相鄰路網(wǎng)所帶來的噪聲、廢氣污染;與城鎮(zhèn)的規(guī)劃配合及其影響;對古跡、風(fēng)景區(qū)等的影響等。
2.2 依據(jù)不同環(huán)境,做好工程設(shè)計工作
公路選線應(yīng)該將環(huán)境因素列入重要考慮依據(jù),應(yīng)結(jié)合地形、地貌,針對相應(yīng)的環(huán)境特征進行相應(yīng)的設(shè)計:針對平原地區(qū),應(yīng)著重論證以下影響因素:取土、填方、棄土對土壤耕作和農(nóng)業(yè)資源條件的影響;針對山嶺區(qū)公路,應(yīng)著考察深挖對植被和自然景觀的影響,以及對水土流失的影響等。
2.3 線形設(shè)計應(yīng)采用合理技術(shù)標(biāo)準
對于平縱線形的組著設(shè)計中,必須要充分的使汽車保持一個勻速行駛的狀態(tài)。同時在對匝道以及互通式立交的各類路口進行線性設(shè)計中,必須要對車流的通暢行進行有效的思考,能夠充分保證車流的通暢。對于環(huán)境敏感點的路段,在進行項目設(shè)計時候,可以利用交稿的平縱指標(biāo),這樣將會有效避免出現(xiàn)一些急彎、爬坡以及陡坡等車道的出現(xiàn)。另外在對路基進行設(shè)計中,必須對工程地質(zhì)進行考察,了解其實際情況,依照就地取材、因地制宜的原則,力求最大限度節(jié)約資源,做好環(huán)境保護設(shè)計,此外還要符合下列要求:數(shù)量等對坡面植被、河道流向等的影響;對棄方的數(shù)量以及位置應(yīng)考慮其對自然環(huán)境的影響;路基綜合排水系統(tǒng)應(yīng)與當(dāng)?shù)嘏殴嘞到y(tǒng)協(xié)調(diào)。
3 公路工程環(huán)境影響的評價
3.1 公路工程環(huán)境影響評價概念
在對公路進行建設(shè)的過程中,必須要對相關(guān)的環(huán)境進行有效的預(yù)測,同時也要可進行評價工作,從而來提出一些針對性的建議。一般來看,交通行業(yè)屬于大型的基礎(chǔ)性工程,其建設(shè)資金十分龐大,并且對人們的影響也十分遠。所以在建設(shè)中必須要對其影響進行全面的思考,能夠進行有效的評估,從而來采取有效的措施進行建設(shè)。
3.2 公路工程環(huán)境影響評價目的
要對交通施工中各類環(huán)境影響進行定量分析,從而來預(yù)測出相關(guān)的影響因素面對影響的范圍以及結(jié)果有一個了解,從而來采取合適的方式進行預(yù)防處理,同時也為合理選線提供依據(jù);利用損益分析方式,來對環(huán)境保護的措施進行分析設(shè)計,以此來降低在公路建設(shè)中存在的不利影響,從而來為交通工程建設(shè)中的環(huán)境保護與管理提供依據(jù),促進交通建設(shè)工程的可持續(xù)發(fā)展與進步。
3.3 公路工程環(huán)境影響評價內(nèi)容
目前,我國公路建設(shè)項目給環(huán)境帶來的影響,其評價的內(nèi)容主要包括:生態(tài)環(huán)境影響,噪聲污染影響,社會經(jīng)濟環(huán)境影響以及大氣環(huán)境影響。
3.4 公路工程環(huán)境影響評價方法
根據(jù)交通工程施工的路線長、面積廣的特點,在對環(huán)境影響進行評估時,通常采用點線結(jié)合的方式,將環(huán)境敏感區(qū)著重體現(xiàn)出來。對生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境、社會經(jīng)濟環(huán)境則采用調(diào)查分析法,對空氣、噪聲環(huán)境采用模式計算和類比分析法。
4 交通工程施工中貫徹環(huán)保理念
4.1 落實科學(xué)發(fā)展觀
全面落實科學(xué)發(fā)展觀,這是我們在生產(chǎn)生活中都要遵循的原則,將構(gòu)建和諧社會作為發(fā)展的第一要求,堅持以人為本。政府要負責(zé)環(huán)保,社會各界要參與環(huán)保,突出重點、注重實效。在交通工程施工中,要正確處理工程建設(shè)與環(huán)境保護二者之間的關(guān)系,提高全體員工的環(huán)保意識;嚴格環(huán)境準入,力求在源頭杜絕污染和生態(tài)破壞,嚴格控制污染排放總量;制定并完善環(huán)境保護法規(guī)、規(guī)章,加強制度建設(shè),嚴格環(huán)境執(zhí)法,要采用有效的行政手段來對環(huán)境問題進行處理以及解決,同時也要因地制宜分段規(guī)劃,并采取有效建議來改善一些重點的地段,從而來充分的改善區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量。
4.2 提高公共環(huán)保意識
加強環(huán)境保護教育,提高公眾意識,引導(dǎo)全民參與環(huán)保中來,這也是實現(xiàn)公路環(huán)保目標(biāo)的重要途徑,從思想上提高公眾的環(huán)境保護意識。動員社會集體力量,為生態(tài)建設(shè)服務(wù)。
4.3 加強施工中的監(jiān)督管理工作
要利用有效的形式進行宣傳工作,以此來不斷提升公路建設(shè)人員的環(huán)保意識,保證其在建設(shè)中能夠避免對環(huán)境造成污染。另外要推行環(huán)境信息公告的制度,將公眾力量引入到環(huán)保中來。加強環(huán)保社會監(jiān)督機制,強化依法行政意識,強化環(huán)保執(zhí)法檢查力度,及時開展環(huán)境監(jiān)測。
5 總結(jié)
建設(shè)是為了發(fā)展,但不應(yīng)以犧牲環(huán)境為代價,只有政府切實的去管理,去整治,社會公眾真正的提高環(huán)保意識,公路環(huán)境治理才能真正取得實效。污染是對未來經(jīng)濟的透支,隨著交通工程的推進,公路工程項目建設(shè),將會對地形以及自然景觀等造成一定程度上的破壞,并且在后期的運營管理中,也會出現(xiàn)很大的污染狀況。這樣必須要采取有效的措施,針對各項問題制定針對性的對策,調(diào)動工種的積極性,共同進行環(huán)保事業(yè),才能建設(shè)和諧清潔家園。
參考文獻:
[1]郭劍勇,高峰,索慧敏.淺議地鐵環(huán)保節(jié)約建設(shè)與施工新技術(shù)[J]. 四川建筑,2008(06):40-41.
關(guān)鍵詞:景區(qū); 隧道群; 技術(shù)前期;研究要點;
中圖分類號:U45 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:
項目背景及規(guī)模
1.1杭州屬于世界風(fēng)景名勝旅游名城。對西湖的保護歷代都非常地重視,留下了許多人文墨客和名居、名寺、名園、名人。西湖景區(qū)面積為4235.76公頃。具有優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境、著名的人文環(huán)境和歷史遺跡。對于生態(tài)環(huán)境、地下水的保護、大氣環(huán)境、水土保持都非常敏感。為減少啟動車尾氣對景區(qū)環(huán)境的影響,杭州市城市建設(shè)前期辦公室于2009年2月開始了杭州紫之隧道工程(紫金港路—之江路)的技術(shù)前期工作,并于2012年12月完成全部技術(shù)前期工作。
1.2杭州主城區(qū)三面環(huán)城一面山。紫之隧道地處杭州市西湖景區(qū)的西側(cè),項目設(shè)計全長 14.4公里。由三個連續(xù)特長隧道組成[東線:4899(隧道)+83(橋涵)+4052(隧道)+88(橋涵)+4987]。隧道全長13.938公里。項目以解決過境交通為主,兼顧區(qū)域通的雙向六車道機動車專用隧道。在孟塢谷和西溪路設(shè)置匝道進行分級分流,為區(qū)域交通進行服務(wù)的總體設(shè)計模式。隧道等級為城市主干道??偼顿Y為44.62億元。它是目前世界上最大規(guī)模城市景區(qū)連續(xù)的隧道群。也是單洞最長的城市景區(qū)隧道。
紫之隧道工程區(qū)位圖
二.技術(shù)前期專項研究的主要內(nèi)容
城市風(fēng)景區(qū)特長隧道群的技術(shù)前期工作,主要有以下幾個方面的專項研究。工可階段的地質(zhì)勘探、植物生態(tài)調(diào)查及保護方案、地下水環(huán)境評價、水土保持方案研究、地震安全性評價、項目環(huán)境影響評價、地質(zhì)災(zāi)害防治評估、工程可行性研究報告八個專項研究。
2.1工可階段的地質(zhì)勘探。
2.1.1勘探的目的:是為了了解項目的工程特征、工程方案的主要地質(zhì)問題、為擬定隧道工程方案比選及編制可行行研究報告等提供地質(zhì)資料。
2.1.2勘探的主要內(nèi)容:收集區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣象、地震、地形地貌特征;了解洞身段的圍巖級別、地應(yīng)力分布、水位地質(zhì)條件、洞口穩(wěn)定條件對環(huán)境的影響;了解沿線運輸條件和水系狀況。
2.1.3 勘探孔的布置:勘探孔可以和地下水環(huán)境影響調(diào)查布孔結(jié)合起來進行。勘探孔每個隧道不少于三個。線位巨中心線5-7米布置。深度進入隧道低下5米左右,便于方案深化時留有余地。
2.2植物生態(tài)調(diào)查及保護方案。
2.2.1植物生態(tài)調(diào)查的目的和意義。為評估項目建設(shè)對該區(qū)域植被與瀕危植物的影響,查明隧道建設(shè)范圍內(nèi)的瀕危植物與古樹名木的種類與數(shù)量,提出合理的保護和遷移措施。并結(jié)合地下水及環(huán)境監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù),評估紫之隧道的建設(shè)對該區(qū)域丘陵山區(qū)植被的影響。同時有利于長期監(jiān)測隧道建設(shè)對該區(qū)域植被和生態(tài)環(huán)境的影響及動態(tài)變化,以維持該區(qū)域植被和生態(tài)環(huán)境的良好水平。
2.2.2植物調(diào)查的具體方式。第一部分,采用樣本方法對隧道洞口左右、上下50米范圍內(nèi)的物種進行調(diào)查,評估其生物量、物種豐富度,并調(diào)查瀕危物種以及古樹名木,真實地反映資源量的客觀情況,評估隧道建設(shè)過程中的生物量損失情況。第二部分,在每個隧道上方的三個山頭設(shè)立樣方調(diào)查點,記錄植被類型,植物種類,各種植物的蓋度,多度,生活型,高度,冠幅,胸徑,以及生物量和分布地理信息等。
在隧道進出口上下、左右以及隧道上方山頂共取26個20 m × 20 m樣方進行所有植物調(diào)查,并在調(diào)查樣方內(nèi)取3個5 m × 5 m樣方進行灌木草本植物調(diào)查。
2.2.3 植物調(diào)查后保護措施。通過樣方調(diào)查, 隧道施工區(qū)域共涉及的植物種類有56科,105屬148種,其中多數(shù)種類為本地區(qū)常見屬種,珍稀瀕危植物僅有2種,分別為豆科的花櫚木,和樟科的樟樹,均為國家二級保護植物。因此對于施工區(qū)域內(nèi)涉及到的少量珍稀瀕危植物完全可以通過遷地保護的方式進行有效保護。
2.3 地下水環(huán)境評價報告。
2.3.1評價的依據(jù)。中華人民共和國環(huán)境保護標(biāo)準HJ 610~2011《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則~地下水環(huán)境》。但本標(biāo)準主要是對工業(yè)企業(yè)建設(shè)的地下水環(huán)境評價,在評價范圍、評價等級,現(xiàn)場測試標(biāo)準上面并不完全適合交通工程。對于建設(shè)項目要根據(jù)項目特征進行綜合分析后確定。
2.3.2評價的目的。預(yù)測和評價建設(shè)項目實施過程中對地下水環(huán)境可能造成的直接影響和間接危害(主要是地下水流場或地下水位變化),特別是對地下泉水的影響而引起植被、水土流失、和居民生活生產(chǎn)的危害。針對這種影響和危害提出防治對策,預(yù)防與控制地下水環(huán)境惡化,保護地下水資源,為建設(shè)項目選址決策、工程設(shè)計和環(huán)境保護管理提供科學(xué)依據(jù)。
2.3.3評價等級的確定。
建設(shè)項目類別確定。首先要按照中華人民共和國環(huán)境保護標(biāo)準HJ 610~2011《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則~地下水環(huán)境》,確定項目建設(shè)的類別。本項目為屬Ⅱ類建設(shè)項目。
評價等級確定。評價工作等級應(yīng)根據(jù)建設(shè)項目①地下水供、排水(或注水)規(guī)模、②引起的地下水水位變化范圍、③建設(shè)項目場地的地下水環(huán)境敏感程度以及④可能造成的環(huán)境水文地質(zhì)問題的大小等條件確定。確定本項目隧道工程區(qū)屬于Ⅱ類三級。評價等級與項目的地下水觀測年限有直接的聯(lián)系。
2.3.4 評價范圍的取用。要根據(jù)工程建設(shè)特點,涉及工程建設(shè)、永久生產(chǎn)運行可能引發(fā)地下水流場或地下水位變化主要為山體隧道段的引起地下水流場、地下水位變化,并結(jié)合水文地質(zhì)單元進行。本項目評價范圍面積約43km2。。
2.3.5評價的主要內(nèi)容。地下水評價的主要工作內(nèi)容有水文地質(zhì)測繪、水文地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)鉆探布置、水文地質(zhì)試驗、地下水位觀測、室內(nèi)試驗六方面內(nèi)容。
水文地質(zhì)測繪。收集當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件,掌握降雨強度和降雨天數(shù)和時段,氣壓值、季節(jié)風(fēng)向、年水汽平均蒸發(fā)量、冰凍天氣和基本雪壓等。調(diào)查現(xiàn)狀的溝谷水系、地貌特征分析、
水文地質(zhì)調(diào)查。要調(diào)查清楚地層的巖性、地質(zhì)構(gòu)造特征(如斷層、褶皺、節(jié)理、層面)、地下水的類型(如空隙水的類別)、地下水的流場、劃分地下水地質(zhì)單元、分析地下水補、逕、排特征,
水文地質(zhì)鉆探。根據(jù)水文地質(zhì)測繪和調(diào)查,進行地下水勘探孔位的布置。孔位的布置原則在每個隧道段,于隧道山體最高處的最大埋深區(qū)域進行三點橫向孔位布置,和下游的橫向三個地質(zhì)鉆探孔組成一對水文地質(zhì)試驗區(qū)。來獲取地下水的流向和巖體空隙水的狀況。同時結(jié)合工可階段的地質(zhì)勘探孔進行地下水的觀測數(shù)據(jù)的記錄。水文地質(zhì)調(diào)查孔要與工可勘探孔進行綜合一起布置。
水文地質(zhì)試驗。通過對孔位的壓水試驗,取得巖體的透水率q(Lu)、滲透系數(shù) (m/d),繪制出地下水監(jiān)測成果圖。為隧道工藝設(shè)計提供參數(shù),確保在施工階段不出現(xiàn)較大的地下水流失和噴巖,影響地表植物的生長和地下水系的改變,以及水土的流失。
地下水位觀測。地下水位觀測記錄主要由鉆探孔的地下水位觀測和既有水井觀測、溪溝、和其他能反映水位變化的區(qū)域的觀測。
室內(nèi)試驗。主要是對巖樣進行物理試驗,對水樣進行化學(xué)物質(zhì)的測定,有否對鋼筋及混凝土的腐蝕性物質(zhì)的存在。
2.3.6地下水評價的結(jié)論和建議。要為隧道的走向和埋深提出建議性的意見,判定項目建設(shè)對植被、地下水流向、徑流系數(shù)的改變、泉眼、生產(chǎn)生活用水的影響,以及提出隧道施工階段的工法和防水措施、和水質(zhì)對結(jié)構(gòu)的影響程度做出科學(xué)的結(jié)論。
2.4.水土保持方案.
2.4.1水土保持目的。工程的建設(shè)將占用及擾動所用的土地。通過編制水土保持方案,評價項目對水土保持功能、水土涵養(yǎng)能力、土石方流失對區(qū)域植被、自然景觀、河流、水庫、土壤及周邊居民安全等的影響程度。界定防治責(zé)任范圍,提出相應(yīng)的防治措施,最大限度地減小水土流失所帶來的危害。提出方案實施的各項保證措施,做到水土保持設(shè)施與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)使用”的要求。
2.4.2水土保持方案的等級確定。等級的確定應(yīng)根據(jù)區(qū)域生態(tài)功能規(guī)劃建設(shè)項目的準入程度、和水土流失重點防治區(qū)的界限劃分來確定水土保持方案等級。本項目屬于龍塢風(fēng)景區(qū)及水土流失重點防護區(qū),因此本工程水土流失防治執(zhí)行一級標(biāo)準。
2.4.3 評價的主要內(nèi)容。首先對項目建設(shè)的工程規(guī)模及形式、施工工藝、技術(shù)措施和開挖部位、出渣方式、臨時渣場堆放場地、對外交通及場內(nèi)交通布置、房屋拆遷、臨時和永久的給排水系統(tǒng)、影響的綠化范圍進行分析,確定水土保持界限區(qū)域面積。計算涉及區(qū)域的挖、填土方工程量和綠化影響面積。計算水土流失預(yù)測值、計算防治目標(biāo)值[擾動土地整治率(%)、水土流失總治理度(%)、土壤流失控制比、攔渣率(%)、林草植被恢復(fù)率(%)、林草覆蓋率(%)]。提出工程各區(qū)域水土流失防治目標(biāo)。進行水土保持方案措施所需要的資金估算。
2.4.4 水土保持方案的主要保護措施。分析工程地質(zhì)狀況、土壤植被形態(tài)和地理地貌。對工程工程施工工藝、技術(shù)措施進行評價和作出優(yōu)化方案的建議;對施工區(qū)域落實表土剝離及回鋪、提出土方開挖的順序和地表土的堆放要求;沉渣池的設(shè)置區(qū)域、容量和數(shù)量;開挖區(qū)的施工臨時維護與邊坡支護方案、地表的植被覆蓋、渣土運輸要求、臨時道路邊坡的植被覆蓋、落實渣土去向。對項目建成后的綠化種植、植被恢復(fù)、土方回填提出要求。提出水土保持的監(jiān)測和實施的保障措施。
2.5地震安全性評價報告
2.5.1地震安全性評價的主要目的:是對地震危險性分析計算以及場地地震動參數(shù)的確定(50年及100年的峰值加速度)。評價范圍應(yīng)不小于工程場地外延150km,近場區(qū)范圍應(yīng)不小于工程場地及其外延25km。
2.5.2地震安全性評價的主要方法:是通過對近場區(qū)地質(zhì)及工程場地范圍內(nèi)翔實的地震、地質(zhì)、地球物理、工程勘察、工程物探等方面的資料,進行綜合分析、整理后,制定具體的野外及室內(nèi)工作方案。通過數(shù)據(jù)模型的建立和現(xiàn)場實驗(土層的分層剪切波速測試、分層取土進行室內(nèi)共振柱試驗),進行綜合分析和計算后對項目的安全性作出準確的評價和建議。
2.5.3場地危害性分析。通過對項目地震帶的活動性、震源及深度、地質(zhì)構(gòu)造、斷裂帶的穩(wěn)定性進行分析。主要的內(nèi)容有地震活動性參數(shù)、地震活動特征統(tǒng)計分析、地震動衰減關(guān)系、地震危險性概率計算、基巖加速度反應(yīng)譜曲線、基巖地震動時程。
2.5.4場地地震動參數(shù)的確定。地震動參數(shù)是工程抗震等級確定的一個重要依據(jù),是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。主要是在50年超概率(63%、10%、2%,),和100年超概率(10%、5%、2%)狀態(tài)下合成值的基巖水平加速度,作為工程設(shè)計的峰值加速度。
2.6地質(zhì)災(zāi)害評估
根據(jù)國土資源部《地質(zhì)災(zāi)害防治管理辦法》第15條規(guī)定,城市建設(shè)、有可能導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的工程項目建設(shè)和在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)內(nèi)進行的工程建設(shè),在申請建設(shè)用地之前必須進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評估。
2.6.1評估的主要目的:項目建設(shè)是否會引起地質(zhì)的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。預(yù)測評價地質(zhì)災(zāi)害的可能程度,進行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估或地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價。
2.6.2評估的范圍。以實際征地邊界及考慮實際地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害危險性影響,進行縱橫穿越調(diào)查,及根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況確定范圍。本項目南到錢塘江,北到文三街,東到西湖景區(qū)分水嶺、西到大清谷路,評估面積13.1平方公里。
2.6.3評估級別的確定:主要根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件的復(fù)雜程度和建設(shè)項目的重要性分級確定。本項目按一級評估。
2.6.4評估的基本內(nèi)容和方法:進行地質(zhì)環(huán)境在水文、氣象、地貌、巖性、地層構(gòu)造、工程地質(zhì)條件的現(xiàn)狀調(diào)查和分析,評價現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害活動的危險程度和預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)受災(zāi)體的可能破壞程度,即地質(zhì)災(zāi)害的危險性評價和災(zāi)害區(qū)的易損性評價,通過對既有建筑、構(gòu)筑物、溪溝、湖泊的評估,進行單項指標(biāo)或綜合指標(biāo)定量化反映地質(zhì)災(zāi)害的主要特點和破壞損失程度。對隧道山體巖體爆破及基坑支護引起地質(zhì)災(zāi)害事件的發(fā)生概率及發(fā)展速率的作出確定,進行危害范圍及危害強度分區(qū),區(qū)域危險性區(qū)劃等。
2.7環(huán)境影響評價報告書
2.7.1環(huán)境影響評價的目的:通過對水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、社會環(huán)境、環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查及環(huán)境影響預(yù)測分析,進而對項目污染防治、工程設(shè)計方案提出切實可行的環(huán)保對策和措施。為工程設(shè)計文件的和工程建設(shè)提供環(huán)境保護的依據(jù)。
2.7.1評價等級的確定。主要確定地下水環(huán)境評價、聲環(huán)境、環(huán)境空氣、水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的等級。本項目地下水環(huán)境評價等級為Ⅱ類三級,其他都為二級評價。
2.7.2評價范圍。聲環(huán)境、環(huán)境空氣、社會環(huán)境評價為規(guī)劃紅線兩側(cè)200m范圍內(nèi),生態(tài)環(huán)境為紅線兩側(cè)300m,水環(huán)境跨越河流為兩側(cè)500m。
2.7.3評價及措施的主要內(nèi)容。營運期間的地下水環(huán)境評價、水土保持方案評價、植物生態(tài)影響及保護方案評價、地表水系的影響分析與評價、機動車噪音的環(huán)境影響評價、機動車尾氣的排放影響評價、工程通風(fēng)方案的評估計、雨污水系統(tǒng)排放方式的評價以及相應(yīng)的措施;施工期間的噪音防治及措施,大氣污染防治措施、污水排放對地下水及地表水系等的影響分析和防治,有害垃圾及渣土等固體廢物的分析和防治措施,土方開挖及施工便道對生態(tài)的影響分析與措施,隧道爆破引起的震動污染防治措施,和房屋拆遷對社會環(huán)境的影響分析和評估。
2.8工程可行性研究報告編制
工程可行性研究報告編制根據(jù)現(xiàn)有《市政公用工程設(shè)計文件編制
深度規(guī)定》需要從以下幾個方面進行深化和補充。
2.8.1.建設(shè)項目的定位:景區(qū)隧道群主要是解決過境交通為主,
同時兼顧區(qū)域交通。如果在項目定位上不能科學(xué)地加以明確,如以區(qū)域交通為主,那么對于工程設(shè)計來說,投資的增加是必然的。而且對于景區(qū)的環(huán)境影響會帶來更大損害。如水土保持、生態(tài)環(huán)境、水系的影響等。也會給區(qū)域的交通帶來更大的壓力,會出現(xiàn)整個區(qū)域交通路網(wǎng)格局的調(diào)整。
2.8.2.對規(guī)劃選址論證報告的評估:規(guī)劃選址論證報告提出的線
位著重解決的是項目的位置和規(guī)模。對于豎向設(shè)計、施工工藝、節(jié)點的技術(shù)性設(shè)計深度是遠遠不夠的??紤]環(huán)境的制約因素也不多。如植物、樹林、茶地、溪溝、地下管線交叉、既有橋梁限制等的技術(shù)節(jié)點、敞開段開挖的交通組織、隧道的施工方式、出渣通道、管理用房的規(guī)模及選址、既有建筑及文物古跡等都有可能會引起線位的調(diào)整。同時圍巖等級、地震帶的影響也會引起規(guī)劃線位的調(diào)整。
2.8.3交通問題的研究。對于兩端接線要科學(xué)地分析進出口的交通狀況,切實解決過境交通與區(qū)域通的分流問題,以及出口段地面道路的路幅寬度是否能滿通組織的要求,對于行人過街的安全·問題是否有切實的保障。如果以上這些存在問題和不足,就必須對原有的規(guī)劃控制性詳規(guī)進行調(diào)整。優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)或加大道路紅線寬度。
2.8.4隧道開挖方法的研究。上體隧道段開挖方法主要受到圍巖等級的影響,開挖方法主要有鉆爆法。爆破用的藥量是影響開挖的進度要根據(jù)所處地域的外部環(huán)境來決定,如是否有環(huán)境影響的敏感點,社會影響問題等。鉆爆法分為分層法或斷面法等,這都與圍巖等級有關(guān)。地面接線段隧道埋深要根據(jù)所涉及的地質(zhì)狀況、沿線建筑物、構(gòu)筑物、橋梁、地下管線、交通組織等外部環(huán)境來綜合確定。施工工藝采用暗挖法,即可以解決由于地層不均勻引起的施工難度及投資的節(jié)約。敞開段的支護方法也要綜合考慮交通的組織和施工的難度。
2.8.5燈光照明設(shè)計方案。由于是連續(xù)特長隧道群,在行車舒適度上面存在一定的問題。因此只有通過洞內(nèi)的裝飾及燈光色彩的變換來改善行車的疲勞度,同時使室內(nèi)的色彩及效果變得豐富及富有藝術(shù)性。
2.8.6配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的選擇:配電系統(tǒng)是確保照明、通風(fēng)、給水、排水、智能交通、消防、防雷、監(jiān)控、車輛服務(wù)、管理用房供電不間斷的重要基礎(chǔ)設(shè)施。變電所設(shè)置的服務(wù)半徑按0.6—1.2公里范圍進行布置。高壓網(wǎng)絡(luò)供電方式有分散供電方式、集中供電方式、和混合供電方式三種。對于等級高的城市隧道群采用混合供電方式優(yōu)于前兩種供電方式。中壓網(wǎng)絡(luò)供電方式有小串接環(huán)網(wǎng)方案、小串接環(huán)網(wǎng)方案+聯(lián)絡(luò)開關(guān)方案、大串接環(huán)網(wǎng)方案三種。由于城市外部電源均失的幾率很低,易于滿足供電可靠性要求,因此對于城市隧道群還是采用小串接環(huán)網(wǎng)方案比較經(jīng)濟,一次性投入低。同時實施性好,占地面積也小。也便于管理。
2.8.7監(jiān)控及通信系統(tǒng)方案的選擇:監(jiān)控管理模式有一級管理兩級控制(隧道群串聯(lián)控制型)、和一級管理三級控制(隧道群并聯(lián)控制型)。從安全性而言一級管理三級控制高于前者。其中一個隧道的失控狀態(tài)不會引起隧道全部的癱瘓。
2.8.8中央系統(tǒng)管理系統(tǒng):是一個系統(tǒng)集成的中心。主要是對照明、通風(fēng)、給水、排水、智能交通、消防、防雷、監(jiān)控、火災(zāi)報警系統(tǒng)、車輛服務(wù)、管理用房各系統(tǒng)的集成。實現(xiàn)管理智能化、措施高效化、對點精確化、數(shù)據(jù)科學(xué)化。
2.9.9估算的編制:項目估算編制中首先要對分析清楚有多少個專項研究,分別列支研究費用。同時哪幾個專項研究相應(yīng)地在實施過程中進行監(jiān)理的、和檢測的,這些費用也需要列支。其他的項目建設(shè)單位管理費用標(biāo)準需要按地方標(biāo)準執(zhí)行。征地拆遷的土地費用按土地性質(zhì)進行市場化編入,房屋拆遷也按市場價進行列入,同時適當(dāng)考慮為鑒房屋的費用支出。對于綠化遷移費用按政府投資項目類的市級標(biāo)準執(zhí)行。對于整個項目的景觀綠化工程要以高等級的標(biāo)準進行建設(shè),使整個項目建成的后的綠化環(huán)境有一個較大的提高。
3.項目專項研究的推進與管理。
3.1 對于項目專項研究的管理與推進,作為項目業(yè)主要對相關(guān)的主要規(guī)范、政府行政性文件進行閱讀,特別是涉及到產(chǎn)生專業(yè)之間、和各行政政府管理上產(chǎn)生的不同要求時,需要統(tǒng)一編制的口徑,提出統(tǒng)一的措施和要求,為工程設(shè)計提供依據(jù)。
3.2編制項目研究大綱。對于地下水環(huán)境評價、水土保持方案、環(huán)境評價報告、工可階段的地質(zhì)勘察需要提前編制工作大綱,專項研究報告的編制有一個更為準對性的實施方案,和協(xié)同其他專業(yè)工作帶來指導(dǎo)性的意見和幫助。
3.4 組織召開協(xié)調(diào)推進會。根據(jù)專項研究的進程,項目業(yè)主要及時召開專項研究協(xié)調(diào)會,對于編制專項研究報告中存在的問題及時予以統(tǒng)一和明確。這對項目研究的推進工作使非常有必要的。
4.結(jié)論。
城市景區(qū)隧道群的技術(shù)前期工作,所涉及八個方面的主要研究專題,對于項目的工程設(shè)計及建設(shè)具有重要的技術(shù)支撐和保障作用。特別是對于生態(tài)環(huán)境的保護能做到有準對性和管理上職責(zé)范圍的確定。因此,作為工程設(shè)計單位、專項研究單位、建設(shè)管理單位、施工單位都有必要了解和基本知曉每個專業(yè)所研究的目的、內(nèi)容和所涉及到的相關(guān)問題,在實際建設(shè)中落實相關(guān)的保障措施。對于有效做好項目的技術(shù)前期工作和工程設(shè)計文件的嚴謹與科學(xué),使工程建設(shè)在功能、生態(tài)保護、社會效益、經(jīng)濟效益方面產(chǎn)生積極的作用。
參考文件:
浙江華東建設(shè)有限公司《杭州市紫之隧道地下水環(huán)境影響報告》
浙江華東建設(shè)有限公司《杭州市紫之隧道工程可研階段水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘探大綱》
浙江華東建設(shè)有限公司《杭州市紫之隧道工程地質(zhì)災(zāi)害危害性評估報告書》
浙江大學(xué)《杭州市紫之隧道工程植被調(diào)查報告》
浙江廣川咨詢有限公司《杭州市紫之隧道工程水土保持報告書》
浙江省工程地震研究所《杭州市紫之隧道工程場地地震安全評價報告》
浙江環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司《杭州市紫之隧道工程場環(huán)境影響評價報告書》