关键词：资源利用社会问题南水北调
在我国北方地区水资源的缺乏已成为严重的社会问题，南水北调工程的实施就充分说明了这一点。在缺水城市，地下水往往严重超采，地下水每年都在速度地下降。然而，每当汛期下暴雨的时候，市区许多街道都会形成积水，行人无法通行，汽车也经常陷入其中。一方面，路面积水不能及时排出去，一方面，地下水一天天在下降，怎样利用这些雨水的问题就摆在了我们面前。本文将立足**从以下几方面浅谈关于雨水的利用。
一、对雨水的观念转变
在城市解决暴雨内涝问题时，从前至现基本上一直采取以疏为主的措施，对如何蓄住天上水考虑的很少，或根本不考虑，老城改造如此、新区建设亦如此。针对这一问题，把如何蓄住天上放到了突出位置。在城市解决暴雨内涝问题时，如果变疏为蓄，就可以通过收集雨水来满足室内冲洗、户外用水、绿化用水等，节水效果将非常明显，水资源紧张状况也可以得到缓解。从源头截蓄大量的雨水，在解决城市内涝问题的同时，也可以降低供水系统和污水处理系统的压力，可谓一举多得。
二、城市雨水利用工程的设计应用与方法
城市雨水利用设计可以广泛地应用于很多方面，如机关企业、住宅小区、道路两边、停车场、城市广场和现有坑塘都可以进行这种设计。
（一）以机关企业、住宅小区为例
（二）在停车场、城市广场内
（三）在道路两侧绿化带内
（四）在现有坑塘周边修建多个过滤池，以收集不同方向的雨水。以人民公园人工湖和西营坑为例。
（五）在老城改造、新区建设时，把大型雨水控制系统工程列入规划内。
（六）以长藤结瓜的形式做好系统工程。把机关企业、住宅小区、道路两边、停车场、城市广场和现有坑塘的节水工程作为单元工程，用现有的排水主管道尽可能的把各单元工程都串联起来。这样，如果遇到特大暴雨，各单元工程不能消化的多余雨水也能及时排出。
三、城市雨水利用工程的社会经济效益
相关实验资料表明：通过城市雨水利用设计，一般可以节约用水30%，有望达到45%，同时还可以相应地减少每户供水开发成本约900元左右。**市区人口70万左右，约20万户，以此推算，可相应减少供水开发成本1.8亿元；以2007年来说，**市生活用水1.3032亿立方米，可节约用水0.39亿立方米左右，按市价2.25元计算，用水户最少节约水费0.87亿元。
四、对雨水利用观念内涵的延伸
（一）城乡供水一体化是雨水利用的另一途径
水库的蓄水主要来自泉水和雨水两部分。目前，据有关资料统计：**市境内的彰武水库年平均供水量为2.5亿m3，工农业用水为1.15亿m3；河南、河北交界处的岳城水库每年分水量为2.54亿m3，实际供水量为0.12亿m3。资料显示：两库尚有3.7亿m3的水得不到充分利用，这里面当然也包括相当量的雨水。
促进城乡供水一体化进程的建设发展，是缓解城市供水压力、解决城市地下水持续下降问题最行之有效的办法。其主要因素有以下几点：
1.随着地下水的持续下降、水价上调以及生活、生产节约用水带来用水量的减少，在一定时期内必将加大城市供水企业的开采成本和净化成本，最终导致企业亏损。
2.更主要的是随着地下水的持续下降，必将带来地面沉降的问题，造成社会公众财产难以估量的重大损失，导致社会的不稳定。
3.跨区域调水的职责以及地表水管理（水库）属于水利部门，当问题产生时，且到了非解决不可的地步时，城建部门与水利部门最终会坐到一起，协调解决。
如果实现城乡供水一体化，使两库的供水潜力得到充分发挥，那么**市的地下水开采将每年减少3.7亿m3，是**市年取水总量的1.4倍；节水效果十分明显。
（二）现有的引水工程不能充分发挥其供水能力
目前，**市已建成的引水工程有两项，一是以岳城水库为水源的五水厂引水工程，一是以彰武水库为水源的环城河引水工程，归口单位属于**市水利部门。市区现有的五个水厂，归口单位属于**市城建部门。除第五水厂外，其它四个水厂都是以地下水为水源，进行着无节制的开采。第五水厂的供水水源由两部分组成，一是岳城水库，一是地下水。虽然如此，五水厂引水工程仍不能达到满负荷运行。因为五水厂如引用岳城水库的水，会加大购水成本和净化成本，企业利润也会相应地减少；为了降低供水成本，五水厂并未完全利用这部分水源，而是采用开采供水成本低的地下水。这样虽然降低了部分供水成本，但是却对地下水资源造成了巨大的浪费。目前，五水厂引水工程供水量仅占五水厂供水量的25%，其供水能力不能充分发挥，是设计能力的三分之一。
（三）治水思路应提升到法制层面
目前，**市水利局提出了治水思路是：用足境外配额水，设法蓄住天上水，尽量拦住过境水，充分利用地表水，合理开发地下水，提高标准抗洪水，水土保持涵养水，处理利用污染水，关键措施搞节水。把如何蓄住天上水放到了突出位置。但目前情况的是，这只是水利部门提出的治水指导思想，对其它部门行业基本上起不到约束作用。如果把整个治水思路，从指导性文件提升到以政府提案的形式，报人大讨论批准后，成为地方条例、法规，使节水工程的实施具有强制性，那么将大大提高其可操作性。例如，将报批的生活小区或其他建设工程项目，同时必须到市节水办审批，看其设计是否具有节水设施，设计的节水设施是否合理，经过节水办审批的工程项目方可实施。只有这样才能从根本上解决问题。
1.1上游管段容易形成
回水而导致淤积发生，所以需要将下游管段的高程进行提高，降低其埋深。管道水面需要确保做到平接，即污水管道水力计算上、中、下游管段的设计充满度需要与下水面的高程保持相同。在平埋坦地区，将异管径的管段与水平平接，可以有效的减少管道的埋深，有利于成本的降低。但由于小口径管道水面变化通常情况下都会比大口径管道的水面变化大，这就极易导致上游管道中形成回水，所以对于城市污水管道通常都会采用管顶平接法。
1.2管道跌水衔接
当管道施工路段坡度较陡时，这时可以利用跌水井来衔接上下流的管段，同时下流管段的管径可以小于上游管段的管径，这样对于上游管段回水问题可以较好的避免。对于污水管道处于坡度较大地段时，则可以采用阶梯或是跌水井来进行连接，而且管道管顶平拉，这样不仅有利于增加下游管段的埋深，而且对于上游管段的回水问题可以起到有效的抑制作用。而且在不同口径管道的衔接过程中都可以采用管顶平接来进行。
2市政工程中城市雨水管设计原则
2.1雨水排放设计
雨水与污水具有本质的不同，通常情况下雨水都更加清洁些，而且不会给水体带来破坏作用，所以在市政工程中，雨水可以直接排入水体中，不会对水体的经济价值带来什么影响。所以在雨水管渠设计时，可以充分的利用自然地形的破度，采取较短的距离，利用雨水自身的重力确保其排入到水体当中。在雨水管道进行布置时，需要根据地形来对其布置的位置进行选择，在坡度较大的地形时以布置在地形较低处为宜，但在地形平坦地方，则需要将排水管道布置在排水区域中间。而且还需要尽可能的扩大重力流范围，以达到尽量少设置雨水泵站的目的。雨水干管的平面布置宜采用分散式出水口的管道布置形式，这在技术上、经济上都是比较合理的。当河流的水位变化很大，管道出水口离水体很远时，出水口的建造费用很大，这时不宜采用过多的出水口，而应考虑集中式出水口的管道布置形式。
2.2雨水管道布设在进行雨水管道设计时，通常都将其设置在慢车道以下，管道起端埋深以2米为宜，雨水管轻易不能在快车道下进行布置，以避免由于积水增加而导致行车的困难。对于道路超过40米宽时，则需要在道路两侧分别进行雨水管道的设置。两个雨水口之间间距一般以30～50米左右为宜，对于道路坡度较小或是低洼的地方，则设置的密度可以适当增加，确保路面的雨水能够及时排除。对于一些工厂和居住区靠近山麓进行建设，在进行雨水管道设计时，不仅需要在厂区和居民区进行雨水管道的布置，同时还要设置排洪沟，这样分水岭以内排泄下来的雨水或是洪水都能够利用排洪沟进行有效的拦截，将其引入附近的水体中，确保工厂和居住区的安全。城市街区内部雨水在径流分配上，通道以道路作为其径流的集中地，所以需要在道路两内里利用边沟来排除地面径流。由于雨水口可以对地面径流进行有效收集，所以根据汇水面积和地形来进行雨水口布置，通常将雨水口设置在道路交叉口及地形低洼处，以雨水不致漫过路面为宜。雨水降落到地面后，经吸收及蒸发后剩余的雨水在重力作用下形成地面径流进入到雨水管渠，雨水管渠设计时需要根据雨水设计流量为依据，由于城市雨水管渠汇水面积较小，所以在雨水管渠设计流量时可以以小汇水面积暴雨径流推理公式为依据来进行计算。
3结束语
1．1施工与设计不符
市政雨污水施工是一项极其重要的工作，在我公司施工改造过程中，发现市政雨污水管道与设计施工图纸存在偏差，这也是众多雨污管道质量问题中最常见的问题。在实际施工管道过程中，不合理的绕道避让，造成位置上偏差。有些原有施工单位，在铺设管道中，没有按照设计尺寸进行施工，导致强降雨管道无法及时清排雨水，造成积水。
1．2排水管件老化严重
在改造过程中，每当开挖出排水管道时，展现在眼前的是，材质老化严重，很多排水管杂物、泥土堵塞，管道严重塌陷，有些管道质量也令人堪忧，破损、漏洞，导致大量水资源的流失，对周围垫层、基础造成严重的冲毁。还有需要进行定期更换的压力阀门、钢制部件得不到更换，造成水的泄漏。
1．3施工技术、管理水平低，质量得不到保证
很多市政雨污水施工企业没有良好的施工团队，技术无法保证，只是简单的施工铺设，对于关键部位不能采取有效地处理措施，甚至有些施工单位没有施工许可证，不规范施工。在无法保证技术的前提下，施工管理团队混乱，造成一些非达标的管材流入施工现场，对后期的运行造成严重的影响。
1．4管道施工线路存在大量问题
市政雨污水排水管道施工线路对施工成本有着很大的影响，在施工中，排水管道长度直接控制着施工成本，我公司在改造过程中发现，有些企业为了获得更多的预算金额，故意加长施工管道，不仅没有节省管材，而且还造成排水的不利。市政雨污水排水管道作为市政最重要的组成部分，管道铺设，必须秉承最经济合理铺设原则，满足城市的需求。
1．5管道基础不均匀塌陷
施工发现，不均匀塌陷主要因为小面积积水积累导致管道基础发生塌陷。排水管道由于接口、缝隙等发生漏水等现象，时间积累造成基础松软，不均匀塌陷严重甚至可能导致管材破裂。不均匀塌陷也是市政管道施工中最主要的质量问题。
1．6边坡护坡保护不周
市政雨污水管道施工中，为了提高施工速度，加快施工进度，在需要土方夯实的地方，没有采取有效地措施，有地下水的冲刷的地方，没有做到降水措施，导致边坡被流水掏空，不利于施工管道的稳定。当受到外部荷载时，管道也容易造成不必要损害。
二、市政雨污水管道施工防治
2．1采购合格的排水管道
市政管道工程施工，毋庸置疑，管道是主要的组成部分，确保管道质量是整个施工的前提，进一步加强管材的质量检测，杜绝劣质管材流入工程。我公司在排水管道的采购过程中，设定专人取材并负责后期管材质量。在采购的过程，严格审核生产厂商，选取优秀节能的排水管道。一般而言、对于好的管道，其外表光滑，声音清脆。我公司具有完善的管材采购制度，杜绝了采购人员与厂商进行利益交易。采购过程中，需要与各部门沟通，提供财务报表，在财务部确定后，才可正式进行采购。
2．2强化现场实际施工管理
做好现场实际施工管理需遵守施工规则，切实贯彻施工要领，对市政雨污水管道施工路线了如指掌，施工过程中，完全按照施工设计进行放线，严格执行施工规章制度，杜绝经验施工，另外，加强施工监督，一方面对施工人员予以严格要求，对非熟悉施工过程坚决抵制使用毫无经验者，一方面，加强施工过程监督，及时发现问题，及时纠正，避免返工现象。
2．3加强管道基础施工建设，确保基础的稳定性
基础作为管道工程施工最主要的一步，必须确保基础的坚实可靠。在施工过程中，首先进行地质水文勘测，选择施工方案，需要进行降水排水的地方，及时采取措施，需要更换土壤的，更换土壤，保证管道沟槽地基的稳定，同时，对铺设管道采取“砂包管”的方式，预防外力侵害，从而，间接提高了管道的使用寿命。对施工地下水位以下开挖时，还需进一步做好降水工作，强化施工槽底，结合实际情况对施工槽底进行处理。
2．4加强检查井，管道接头处理
检查井是对管道的实际情况进行实时监测的一个竖向孔洞，我公司在改造过程中也有发现检查井的不均匀沉降，导致管道接口处被撕裂、扭裂等现象，除此之外，一些检查井内部砌筑凌乱，砖块之间缝隙很大，砂浆饱满度严重不足，砖块质量不合格等现象。在施工过程中，我们一直遵守以下几点:按照设计规定的各项尺寸严格施工，选取合格的砖块，确保砂浆的饱满度，夯实检查井基层，并采用钢性混凝土现浇板作为检查井基础，防止不均匀沉降，对检查井壁进行防渗防水试验，保证检查井壁的密实性，防止因为外部水进入对管道破坏。检查井内管道采用管道中间破口，解决了接口连接断裂的因素，同时严格做好接口处的砂浆的饱满度，在接口处的砂浆，我们有更严格的要求，砂浆必须饱满，不能出现裂缝。接口处若用橡胶密封圈时，其应该严格控制质量，杜绝易老化，质量不合格的产品。
2．5确定合理的边坡系数
在施工过程中，结合实际土质情况，确定合理的边坡系数，防止边坡不稳定导致的塌方，而造成的管道被掩埋、损毁。除此之外，还需预留一定的施工空间，方便施工，坚决杜绝因为方便，赶工期而做出不合理的土方堆积，以免造成不必要的损失。在堆积土方时，提前查询当地气候环境，避免雨季，防止发生滑坡等。在管道回填时，选择合理的填运方式，避免不合理的填埋造成管道发生侧移。
2．6防止管道流水阻塞措施
管道铺设完成后，要对管道进行流水试验，确保流水畅通。分析原因，主要是由于在施工过程中残留有建筑垃圾，未能及时清理。一般主要解决措施为，在闭水试验后，按编号一一清理，并及时封盖检查井盖，防止发生意外事件。
三、结束语
下面笔者就费县雨水集蓄工程建设经验进行总结，探讨一下雨水集蓄工程类型、开发方式，以及雨水集蓄工程开发建设的重要性。
1.充分认识雨水集蓄利用的重大意义，增强紧迫感
费县山区面积大，约占全县总面积的76.4%，已建大、中、小型水库95座，总流域面积1017.5km2，其中，县境内面积801.6km2，也就是说水库工程仅能拦蓄降雨所形成径流的42%，尚有58%的径流白白流入大海。因此，要在全县范围内，广泛进行雨水集蓄宣传，树立忧水意识，使全民认识到发展雨水集蓄工作不是一个简单的任务，不是单纯的技术或行业工作，不是一个眼前利益问题，更不是权宜之计，是一个关系国民经济发展的大问题。为此，应把雨水集蓄工作当作生命工程来抓。
2.在雨水集蓄形式上坚持因地制宜，不搞一刀切
不同的地质、地形条件，具有各自的优缺点，我县在大地构造上属鲁南台隆、断裂结构发育、岩性条件较复杂、地表岩石出露较多。石灰岩地区主要分布在祊河以南，朱田、新庄以东，探沂、刘庄以西大部地区，面积761.67km2，为奥陶系、寒武系地层。火成岩、变质岩地区主要分布在北部蒙山,西南老虎山,面积684km2。碎屑岩地区主要分布在蒙山前的上冶、薛庄、胡阳、新桥等乡镇的局部地区，面积78.6km2。
在工程形式选择上，我们总的思路：一是石灰岩地区因存在溶岩渗漏，在雨水集蓄上主要采用水柜、水窑、水池；二是在火成岩、变质岩区主要采用筑坝蓄水，充分利用其特点；三是在筑坝方式上，充分考虑地形、地质特点，合理采用拱坝、重力坝、提升闸、人字闸等工程形式。
3.在雨水集蓄工程规划上，坚持综合开发，合理布置，积极创建立体集蓄网络工程
在雨水集蓄工程规划上，坚持综合开发，连片治理，集中利用原则，充分发挥坡、沟、路、梯的作用,截沟道明流拦蓄，集坡面散流、路面径流、梯田漫流为集中流，集中引蓄。在工程布置上积极营造立体集蓄工程，力争做到沟相通、池相连、渠管相接，即在平面上利用人造沟渠把沟与池、池与池、沟与沟连接起来，充分考虑优势互补的原则，合理利用地形特点，把富水区与贫水区连接起来；在立面上做到层层开发，节节利用，以充分集蓄有限的雨水资源，变“废”水为活水、丰收水、幸福水。在水的利用上，建设网络工程，做到综合开发，科学使用，把集蓄工程利用渠管连接起来，形成渠管网络，充分利用地形特点,合理采用喷灌、滴灌、管灌、渗灌、窖灌等节水灌溉措施，按照先难后易、先重点后一般的原则，科学分配、合理使用有限的雨水资源,把每滴水都用到“点”子上，提高水的利用率和利用价值。
自1996年来，费县已建设连环池1250处，蓄水能力达1220万立方米，建设人造沟渠2万米，铺设管道2.4万米，发展微喷面积0.18万亩，滴灌0.2万亩。
4.拓宽投资渠道，确保雨水集蓄工作开展
4.1深化小水利改革
雨水集蓄属小水利开发建设范畴，应当坚持“谁投资，谁所有，谁受益，谁管理”的原则，鼓励户办、联户办股份合作兴建雨水集蓄工程。
如，在工程建设上，早在1996年费县县委、县人民政府就下发了《关于改革小型农田水利设施建设和管理使用制度的意见》，明确规定对新建工程要以明确产权、放开建设权、落实管理使用权为重点，可以由集体兴建，再拍卖，承包、租赁到户；也可以本着“谁建、谁有、谁投资、谁受益”的原则，鼓励单位和个人采取户办、联户办、股份合作的形式投资建设。凡户办、联户办和股份合作的工程项目，一律要坚持有偿占用的原则，村集体可根据工程占地面积和开发利用价值大小，合理收取土地占用费，对拦蓄量较小，农户自建自用为主的工程设施，可以少收或不收；对多户争建的，要公开竞标拍卖建设使用权。在工程规划和质量，上要坚持统一规划设计原则，根据工程规模大小分别由县、乡水利部门进行测量、规划设计，提出工程建设设计方案，明确标准质量和时间要求，负责施工质量监督。工程完成后，由村集体和水利部门共同组织检查验收，出具工程合格证后方可投入运行。在使用和管理上，以户办、联户办或股份制兴建的工程设施、土地所有权归集体，工程所有权、受益权、管理使用权归工程建设者。使用期限可根据工程投资回收期和寿命期的长短，由村集体和工程建设者协商确定。在使用期内，工程建设者享有继承、转让、转包、转卖权,任何单位和个人无权变更和收回，对国家和集体用地或责任山(田)调整，确属变更调整的，要合理作价，有偿转让，保护农户投资权益。
4.2政府引导，社会建设
以政府为依托，建立节水基金，实行以奖代补，发放“引子”资金，吸引农民和社会投资。费县在开发过程中节水基金的筹集，一是大、中型水库灌区每亩年增收2—3元；二是向社会募集。
费县先后在原郝家村乡、大田庄乡、马头崖乡等乡镇搞试点,大田庄乡党委、政府为了鼓励广大农民自办工程，还出台了激励政策，规定：凡人均完成0.2个工程砌体方的，乡里就按照完成砌体方总数，每个砌体方奖励水泥30kg。人均超过0.2个砌体方的，再按超过的砌体方总数，每方追加奖给水泥10kg。政策出台后，97年4—5月份在2个月内，全乡就有200多户农民递交申请书，乡里就拿出100吨水泥用于奖励扶持，共完成户办工程172处。全年新建拱坝722处,等于前38年的总和,新增蓄水能力218万立方米，使全乡人均占有蓄水量由原来的不足72立方米升到176立方米。
4.3协调银信部门，发放集蓄工程贷款，保证工程投入
费县以百万农户致富工程为依托，积极协调银信部门，发放集蓄工程贷款，保证工程投入，先后发放贷款100余万元，保证了雨水集蓄工程建设的顺利进行。
4.4成立水利合作社，保证了工程资金和劳物投入
在各类小型水利工程建设上，费县积极鼓励农户以资金、物资、劳务投入为基础，成立水利合作社，农户在建设小型水利工程时，可根据平时投入合理动用合作社资源进行建设，解决了工程建设应急难题。
5.成效
5.1通过小水利改革调动了群众投资办水利的积极性，雨水集蓄工作得到了空前发展
水利改革使广大农民对待兴修水利同对待家庭责任田一样，看作是自己份内的事，农户投入少则几千元，多则几万元，弥补了国家、集体投入的不足，如大田庄乡，1996年率先改革，到目前全乡群众自我投入2600万元，新建小型蓄水工程1945处。95%的果园实现了水利化。该乡小寨沟村，多年来仅有一座拱坝，农水专管机制改革后，实行户办、户有，群众自发投资办水利积极性空前高涨，不到两个月的时间，这个仅有25户农民的自然村就建拱坝20座，几乎户户有了当家水。
5.2促进了高效优质农业的发展，加快了农民致富的步伐
新的投入机制带来了办水热，雨水集蓄工程技术的应用，更进一步改善了农业生产条件，使费县高效农业由平原开始向山区延伸,实现了以水促效，以效带水的良性循环。目前，费县北部的大田庄乡、薛庄镇已涌现出了一大批果、菜、西瓜专业村和致富带头人。如大田庄乡，由于有当家水，全乡年发展西瓜7000亩，仅此一项全乡收入1400万元。
5.3解决了人畜吃水困难,使吃水困难的群众吃上了幸福水
在一些分散的山村，由于资金缺乏，农户分散，人畜吃水问题很难解决，通过建设雨水集蓄工程,投入很少的资金把雨水蓄集起来，稍加处理，就能饮用,甚至依靠地形优势通过管道把水引入农户，使农民吃上真正的自来水。目前，全县共利用雨水集蓄建成自来水工程320处，铺设各类管道13.8万米，解决吃水4.1万人。
6.几点启示
6.1充分利用典型示范效应做好试点工作，力争做到建1处，富1户，建1点，连一线带1片，富1面，扎实有效地开展雨水集蓄利用工作。
6.2只有扎实有效地搞好小水利产权制度改革，才能增强农民投入雨水集蓄工程的积极性，确保雨水集蓄工作的顺利进行。
关键词：非饱和土；雨水入渗；渗流-变形耦合分析；有限元方法
1.引言
在降雨过程中，雨水会逐渐渗透到非饱和土坡中去。由于雨水的入渗，非饱和土坡会在渗流-变形耦合作用下逐渐变形，坡内的吸力、孔隙水压力和应力分布也会发生相应的变化。在长时间的降雨入渗作用下，由于土体的力学性质的变化和变形的发展，在初始稳定的土坡体内会逐渐形成滑裂面，从而导致滑坡的发生。从而会影响雨水入渗和变形耦合过程，可见有必要研究非饱和土坡在降雨入渗时的渗流-变形耦合过程。
对于降雨入渗时非饱和土坡的变形和破坏过程的研究主要集中于两个方面[1-3]，一是物理模型实验研究[4-7]，另一是采用非饱和土固结理论的数值模拟研究[8-11]。陈铁林等[12]基于双变量非饱和土固结理论，考虑裂隙的影响，把固体骨架的应力应变特性理想为弹性的，以位移、孔隙水压力和孔隙气压力为变量对一般超固结土边坡和膨胀土边坡进行了有限元数值分析；袁俊平等[13]进行了考虑裂隙非饱和膨胀土边坡入渗模型与数值模拟，分析了边坡地形、裂隙位置、裂隙开展深度及渗透特性等对边坡降雨入渗的影响；王环玲等[14]对于泄洪雾雨区裂隙岩质边坡进行了饱和-非饱和渗流场与应力场耦合分析，详细研究了耦合后边坡岩体的变形、应力以及塑性区开展。基于非饱和土简化固结理论[15]，沈珠江等[16-17]对膨胀土渠道边坡进行了降雨入渗和变形耦合分析，并与实测对比了孔隙水压力变化和变形的发展。本文采用非饱和土简化固结理论和有限元分析方法对降雨入渗时非饱和土坡内的渗流场和应力场的分布和发展过程进行探讨。
2.非饱和土固结理论[2-15]
2.1有效应力公式
5.结论
本文采用非饱和土的简化固结理论，采用弹塑性有限元对非饱和土土样脱水时的室内试验进行了模拟，并对一非饱和土坡进行了蒸发后降雨入渗时的渗流-变形耦合过程进行了分析。分析结果表明本文提出的方法可以较好地模拟柱状Del Monte砂样的脱水试验过程中的孔隙水压力的变化，且可以定量的模拟出非饱和土坡蒸发后入渗过程中位移和孔隙水压力的分布。
参考文献
[1] 包承纲.非饱和土的性状及膨胀土边坡稳定问题[J].岩土工程学报，2004.26（1）：1-15.
[2] 沈珠江.理论土力学[M].2000，北京：中国水力水电出版社.
[3] Fredlund D. G.， Rahardjo H. Soil mechanics for unsaturated soils[M]. 1993， John wiley & Sons.
[4] 詹良通、吴宏伟、包承纲等.降雨入渗条件下非饱和膨胀土边坡原位监测[J].岩土力学，2003.24（2）：151-158.
[5] 周中、傅鹤林、刘宝衬等.土石混合体边坡人工降雨模拟试验研究[J].岩土力学，28（7）：1391-1396.
[6] 林鸿洲、于玉贞、李广信等.降雨特性对土质边坡失稳的影响[J].岩石力学与工程学报，2009，28（1）：198-204.
[7] 李焕强、孙红月、孙新民等.降雨入渗对边坡性状影响的模型实验研究[J].岩土工程学报，2009.31（4）：589-594.
[8] Sun Y.， Sakajo S.， Nichigaki M. Application research on a numerical model of two-phase flow in deformable porous medium[A]. Jian-xin Yuan.9th Int. conf. on computer methods and advances in geomechanics[C].Rotterdam：Balkema A A，1997，vol 2：1171-1176.
[9] Cho S.E.， Lee S. R. Instability of unsaturated soil slopes due to infiltration[J]. Computers and geotechnics，2001（28）： 185-208.
[10] 张延军.边坡渗流耦合变形分析方法的研究及其应用[J]. 吉林大学学报（地球科学版），2006.36（1）：103-107.
[11] 吴郡华、袁俊平、卢廷浩.非饱和膨胀土边坡的稳定性分析[J].岩土力学，2008.29（11）：363-367.
[12] 陈铁林、邓刚、陈生水等.裂隙对非饱和土边坡稳定性的影响[J].岩土工程学报，2006，28（2）：210-215.
[13] 袁俊平、殷宗泽.考虑裂隙非饱和膨胀土边坡入渗模型与数值模拟[J].岩土力学，2004.25（10）：1581-1586.
[14] 王环玲、徐卫亚、童富国.泄洪雾雨区裂隙岩质边坡饱和-非饱和渗流场与应力场耦合分析[J].岩土力学，2008.29（9）：2397-2403.
[15] 沈珠江.非饱和土简化固结理论及其应用[J].水利水运工程学报，2003（4）：1-6.
[16] 沈珠江、米占宽.膨胀土渠道边坡降雨入渗和变形耦合分析[J].水利水运工程学报，2004（3）：7-11.
【关键词】建筑工程；雨季施工；防雨；施工原则；施工方法
建筑施工中的土方开挖、模板安装、钢筋绑扎与安装、混凝土振捣与浇筑等项目都属于露天作业，难免会在作业中遇到阴雨天气，进而受到影响，使工程的施工进度放慢，施工工期延长，为施工单位和建设企业带来不利。为此在建筑工程施工中，一般都会提前做好防雨准备，制定一套行之有效的雨季施工制度，以此来保证雨季施工工作的顺利开展。下面，笔者结合建筑工程施工实践，对建筑工程雨季施工可采取的防雨措施，以及需要遵循的防雨施工原则作详细分析，得出结论以供参考。
1.建筑工程雨季施工原则
建筑工程雨季施工时间大约在每年的6-9月，在这一阶段，各个施工队伍必须认真做好防雨施工准备，严格按照防雨施工规范与施工技术要求来实施作业，并随时注意天气变化，安排专人听取天气预报，采用内外结合方法来实施雨季施工。雨季施工必须坚持以下几大原则：一，晴天多搞室外的施工作业，雨天多搞室内的施工作业，尽可能的提高雨季施工作业量，缩短雨天的露天作业量；二，施工期间要尽可能的减小工程作业面，以免雨水对露天作业面产生冲刷，影响施工作业。最好的施工方法是分段、分工协同作业，以此来提高施工效率，加快工程的施工进度；三，雨季施工要坚持雨季不停工原则，即使碰上阴雨天气，施工作业也要继续进行，不可随意停工、停产；四，雨季施工要强化管理，将先进的管理理念和管理技术融入到雨季施工管理中，做好施工组织安排，并定期执行施工技术交底，加强施工监理力度，全方位确保建筑工程雨季施工的安全、高效。
2.建筑工程雨季施工特点分析
建筑工程雨季施工具有三大特点，一是突然性。雨季施工中，暴雨来临的准确时间是不可预知的，具有一定的突然性，所以必须在施工前期做好相应的防雨准备，以免突然下雨后建筑施工作业发生停滞，现场发生混乱。二是突击性，暴雨的突然袭击对建筑工程质量有严重影响，比如会对建筑墙体、地基等结构产生浸泡与破坏，这就需要施工队伍在施工期间做好及时防护，在第一时间内采取措施保护好建筑工程质量，避免质量损坏。三是持久性，每年6-9月都属于雨季，在这一段时间中，建筑工程的质量、施工作业都会不定期受到雨水的影响，很不利于施工活动的开展。
3.雨季施工要点分析
基于上述内容的论述，现对建筑工程雨季施工要点及施工中应该注意的事项进行分析，详细如下：
3.1施工前期准备
雨季施工前期要做好充足的准备工作，在雨季还未真正来临之前，施工团队要先在施工现场安装或设置好排水系统，做好现场设备设施、材料存储库房等的防雨保护；考虑到雨水会对施工现场的道路产生冲击，所以施工前期还要对现场道路进行加固，在道路上铺设一层防滑材料，保护运输设备和施工人员的运输、行走安全；施工现场要提前准备好足够多的防雨材料，如草袋、雨布等；要确保施工现场一切防雨材料的质量，确保防雨材料的基本性能。
3.2雨季施工主要技术措施
3.2.1基坑与维护
在槽边、坑边设挡水埂，严防地面雨水流入。基坑内设排水沟，在四角各设一集水井，有积水时及时用泵排出。雨后检查基护坡情况，发现险情及时补救，防止造成边坡坍塌。
3.2.2回填土工程
回填用土下雨前应及时覆盖，防止雨淋不能用于回填。回填土随筛随拌，夯实后三日内不得受雨淋、浸泡。回填土适当考虑坡度，并挖好集水井。灰土受雨淋、浸泡后，松软土除去并补填夯密实。
3.2.3钢筋工程
钢筋成品、半成品架起堆放，雨前用彩条布覆盖。钢筋机械做好防雨、防潮及接地、漏保安全有效。
3.2.4混凝土工程
雨天混凝土浇筑采取防雨措施，刚浇筑完的混凝土用塑料布及时覆盖，避免雨水冲刷。现浇混凝土要根据结构情况，可多考虑几道施工缝，以便大雨来临时能留设到合理位置了。
3.2.5土方基础工程的雨期施工
雨期不得在滑坡地段进行施工；地槽、地坑开挖的雨期施工面不宜过大；开挖土方应从上至下分层分段依次施工，底部随时做成一定的坡度，以利泄水；雨期施工中，应经常检查边坡的稳定情况；防止大型基坑开挖土方工程的边坡被雨水冲刷造成塌方；地下的池、罐构筑物或地下室结构，完工后应抓紧基坑四周回填土施工和上部结构继续施工。
3.2.6砌筑工程
雨期转入室内砌筑。遇大风时，地墙体进行临时支撑。雨期施工中，砌筑工程不准使用过湿的砖，以免砂浆流淌和砖块滑移造成墙体倒塌，每日砌筑的高度应控制在1m以内；砌筑施工过程中，若遇雨应立即停止施工，并在砖墙顶面铺设一层干砖，以防雨水冲走灰缝的砂浆；雨后，受冲刷的新砌墙体应翻砌上面的两皮砖；稳定性较差的窗间墙、山尖墙，砌筑到一定高度应在砌体顶部加水平支撑，以防阵风袭击，维护墙体整体性；雨水浸泡会引起脚手架底座下陷而倾斜，雨后施工要经常检查，发现问题及时处理、加固。
3.2.7施工机械的防雨防雷及施工现场的用电
（1）所有机械操作棚要搭设牢固，防止倒塌漏雨。
（2）机电设备应采取防雨、防淹措施，漏电保护装置要可靠。
（3）雨天要防止雷电袭击造成事故，在施工现场高出建筑物的塔吊、人货电梯、钢管脚手架等必须装设防雷装置。
（4）施工现场临时线路要按规定敷设，防止杂乱无章、乱拉乱扯现象，及时更换绝缘外套老化或破损的线路，不必要的电（缆）线要及时收回。
3.3雨期施工的安全措施
雨期施工主要应做好防雨、防风、防雷、防电、防汛等工作。基础工程应开设排水沟、基槽、坑沟等，雨后积水应设置防护栏和警告标志，超过1米的基槽坑井应设支撑；一切机械设备应设置在地势较高、防潮避雨的地方，要搭设防雨棚；机械设备的电源线路要绝缘良好，要有完善的保护接零。脚手架经常检查，发现问题要及时处理或更换加固，脚手架要按电气专业规定设临时避雷装置；脚手架上马道要采取防滑措施，下雨后及时清扫，并随时检查脚手架、电气设备的安全措施。现场严禁使用裸线，并设专人维护管理用电设施，严禁私自改拆线路。严控各种规程制度，凡参加施工人员一律禁穿拖鞋、硬质等易滑鞋。
4.结束语
综上所述，建筑工程雨季施工的重点是防雨防汛，只有做好了全方位的防雨防汛，建筑工程雨季施工质量、施工进度、施工安全才能得带有力的保障。在本篇文章中，笔者着重论述了建筑工程雨季施工要点，探讨了雨季施工的原则和特点，并得出了一系列结论，希望能为同行工作者提供一份参考。
【参考文献】
[1]廉京哲.雨季建筑施工技术及安全措施分析[J].延边大学学报（自然科学版），2011（04）.
关键字：斜拉桥，拉索，风雨激振
中图分类号：U448.27 文献标识码：A文章编号：
1.引言
斜拉桥是一种由三种基本承载构件，即梁（桥面）、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系，以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点，而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一，在桥梁工程中得到了越来越多的应用。
由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小，随着斜拉桥跨度的增大，拉索振动问题的影响日益显著。在各种振动情况中，风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种，且风雨激振的起振条件容易满足，振幅极大，对桥梁的危害最为严重，因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。
风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索，在风雨共同作用下，由于水线的出现，改变了拉索的截面形状，使其在气流中失去稳定性，由此发生的一种大幅振动。
2.研究现状
2.1.现场实测
现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征，为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。
Hikami等[1]对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。20世纪80年代，在日本建造名港西大桥的过程中，发现了比较严重的风雨激振现象，Hikami等选取了其中24根索进行实测，对该桥进行了为期5个月的现场实测，实测内容包括索面的拉索振幅。
Main和Jone[3]对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振记录。进行了16个月的现场监测，分析了记录的5000组5分钟时程的斜拉索加速度和气象资料。
陈政清[4]等对洞庭湖大桥的实测。自2001年1月至2004年4月，陈政清在国家自然科学基金资助下，与香港理工大学合作，在岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。
通过研究国内外专家对风雨激振现场观测的结果，得出了一些结论：(1) 与拉索振动形态的关系。进入稳定的大幅振动后，其波形犹如甩鞭状，拉索表面会形成振荡的水线，表现为低阶振型。(2) 与环境参数的关系。风雨激振存在起振振动，只在一定风速范围内发生；在无雨情况下，很少观测到风雨激振，而且雨量为小到中雨情况观测到风雨激振次数最多。(3) 与拉索本身参数的关系。风雨激振的振幅大小与拉索的表面材料、长度、风偏角和倾斜方向等参数有关。
2.2.风洞试验
按照水线的模拟方法，研究风雨激振的风洞试验可分为两种类型：人工降雨试验和人工水线试验。
1. 人工降雨试验
人工降雨试验是在风洞内通过人工模拟降雨，提供与实际拉索发生风雨激振相类似的风雨条件，对通过弹簧悬挂在固定支架上的拉索节段模型进行的一种试验形式。
2. 人工水线试验
人工水线试验是在风洞内对带有人工水线的拉索节段模型进行的一种试验形式。根据人工水线与拉索的连接形式和试验的测量内容的不同，人工水线试验可分为：固定人工水线测振试验、固定人工水线测力试验、固定人工水线测压试验和运动人工水线测振试验。
2.3.理论分析
目前关于斜拉索的风雨激振问题形成机理大致可分为如下几类观点：
1. 驰振机理
日本的Hikami与Shiraishi[1]1985年在Meiko.Nishi桥最先观测到风雨激振现象。随后他们通过一系列的人工降雨风洞实验再现了这一现象。他们在实验的基础上初步分析了风雨振的发生机理，认为风雨激振可能有两种机理：一种是Den Hartog驰振机理；另一种是弯扭两个自由度驰振机理。
2. 上水线振荡诱发机理
H.Yamaguchi[6]认为单自由度Den Hartog驰振理论不能解释风雨振的形成机理水线是风雨激振不可缺少的条件，当水线的振荡频率接近于拉索的自振频率时，水线与拉索之间的相互作用导致斜拉索产生负阻尼，引发斜拉索发生大幅振动。Peil, U.& Nahrath, N[8]认为上水线的运动是导致风雨振的主要原因。Seidel等[9]指出当风速大于某个限制，流动不存在转变，这时不会发生风雨激振；发生风雨激振的速度下限是由风偏角和拉索倾斜角决定的。
3. 上水线特定位置致振机理
顾明和杜晓庆[10]建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动方程，气动力系数根据带人工水线三维拉索模型试验得到，分析了水线平衡位置和水线振幅的取值，采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅，得出了水线特定位置是引起索结构大幅振动的主要因素的结论。
4. 涡激振动机理
Delong Zuo[11]揭示了风雨激振与高风速下干索涡激振动之间的联系，认为风雨激振的内在机理与涡激振动的相同，与降水无关。由于风偏角和拉索倾角的存在使得这种涡激振动不同于经典卡门涡脱，是一种三维涡激振动。
2.4.CFD数值模拟
风工程的研究方法中数值模拟是最近30年在前三种方法的基础上逐步发展起来的，下面的介绍为CFD技术在拉索风雨激振方面的相关研究。
陈文礼和李惠[13]提出物理试验与CFD数值模拟的混合子结构方法，通过与圆柱涡激振动的流固耦合方法结果进行比较，分析了上水线对绕流场特性的影响，然后采用有限元程序ANSYS和计算流体动力学程序CFX对考虑风速剖面的CFRP斜拉索涡激振动进行流固耦合方法的CFD数值模拟。
3.结语与展望
本文参考国内外文献，对斜拉桥拉索风雨激振问题进行了系统总结, 并对今后的研究提出展望。总结如下:
在现场观测和风洞试验方面，未来的研究应更加关注水线的形成及其在风雨激振中的作用，精确测量不同拉索运动状态下的水线形状和位置，为理论分析和数值模拟提供基础。
在理论分析方面，虽然国内外很多学者和专家提出了各种理论模型和数值解析方法分析风雨激振发生机理，但是迄今为止还是没有一种大家公认的对斜拉索风雨激振的发生机理能够完全解释清楚的模型，今后的研究应侧重于风雨激振的轴向流、风场与水线间的气液两相耦合现象以及风场、水线与拉索间的气液固三相耦合现象的研究，对风雨激振机理进行更加深入和精细化的研究。
参考文献
[1] HIKAMI Y，SHIRAISHI N． Rain-wind-induced vibrations of cables in cable stayed bridges [J]. Journal ofWind Engineering and Industrial Aerodynamics，1988，29: 409 － 418．
[2] 顾明，刘慈军，罗国强. 斜拉桥拉索的风（雨）激振及控制 [J]. 上海力学, 1998, 12: 281~288.
[3] 陈文礼. 斜拉索风雨激振的试验研究与数值模拟[D]. 黑龙江：哈尔滨工业大学，2009.
[4] U. Peil, N. Nahrath, Modeling of rain-wind induced vibration [J], Wind and Structue, 2003, 6(1), 41~52.
[5] C. Seidel, D. Dinkler. Rain-wind induced vibrations-phenomenology, mechanical modeling and numerical analysis [J]. Computers and Structures, 2006, 84: 1584~1595.
