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LES,DNS,RANS三种模拟模型计算量比较及其原因

LES,DNS,RANS模型计算量比较

摘要：湍流流动是一种非常复杂的流动，数值模拟是研究湍流的主要手段，现有的湍流数值模拟的方法有三种：直接数值模拟（Direct Numerical Simulation: DNS），Reynolds平均方法（Reynolds Average Navier-Stokes: RANS）和大涡模拟(Large Eddy Simulation: LES)。直接数值模拟目前只限于较小Re数的湍流，其结果可以用来探索湍流的一些基本物理机理。RANS方程通过对Navier-Stokes方程进行系综平均得到描述湍流平均量的方程；LES方法通过对Navier-Stokes方程进行低通滤波得到描述湍流大尺度运动的方程，RANS和LES方法的计算量远小于DNS，目前的计算能力均可实现。

关键词：湍流；直接数值模拟；大涡模拟；雷诺平均模型

1 引言

湍流是空间上不规则和时间上无秩序的一种非线性的流体运动，这种运动表现出非常复杂的流动状态，是流体力学中有名的难题，其

性。传统计算复杂性主要表现在湍流流动的随机性、有旋性、统计[]1

流体力学中描述湍流的基础是Navier-Stokes（N-S）方程，根据N-S 方程中对湍流处理尺度的不同，湍流数值模拟方法主要分为三种：直接数值模拟（DNS）、雷诺平均方法（RANS）和大涡模拟（LES）。直接数值模拟可以获得湍流场的精确信息，是研究湍流机理的有效手段，但现有的计算资源往往难以满足对高雷诺数流动模拟的需要，从而限制了它的应用范围。雷诺平均方法可以计算高雷诺数的复杂流动，但给出的是平均运动结果，不能反映流场紊动的细节信息。大涡模拟基于湍动能传输机制，直接计算大尺度涡的运动，小尺度涡运动对大尺度涡的影响则通过建立模型体现出来，既可以得到较雷诺平均方法更多的诸如大尺度涡结构和性质等的动态信息，又比直接数值模拟节省计算量，从而得到了越来越广泛的发展和应用。

2 直接数值模拟(DNS)

湍流直接数值模拟(DNS)就是不用任何湍流模型，直接求解完整的三维非定常的N - S 方程组,计算包括脉动在内的湍流所有瞬时运动量在三维流场中的时间演变。

2.1控制方程

用非稳态的N - S 方程对紊流进行直接计算, 控制方程以张量形式给出: 21i i i j i j i j i u u u p u f v t x x x x ρ????+=-+????? （1）

=0i j

u x ?? （2） 2.2主要数值方法

由于最小尺度的涡在时间与空间上都变化很快，为能模拟湍流中的小尺度结构，具有非常高精度的数值方法是必不可少的。

2.2.1谱方法或伪谱方法

所谓谱方法或伪谱方法是目前直接数值模拟用得最多的方法，简单来说，就是将所有未知函数在空间上用特征函数展开，成为以下形式：

()()()()123

(,)mnp m n p m n p

V x t a t x x x ψ?χ=∑∑∑ （3）其中m ψ，n ?与p χ，都是已知的正交完备的特征函数族。在具有周期性或统计均匀性的空间方向一般都采用Fourier 级数展开，这是精度与效率最高的特征函数族。在其它情形，较多选用Chebyshev 多项式展开，它实质上是在非均匀网格上的Fourier 展开。此外，也有用Legendre, Jacobi, Hermite 或Laguerre 等函数展开，但它们无快速变换算法可用。如将上述展开式代入N-S 方程组，就得到一组()mnp a t 所满足的常微分方程组，对时间的微分可用通常的有限差分法求解。

在用谱方法计算非线性项例如V ??

的Fourier 系数时，常用伪谱法代替直接求卷积。伪谱法实质上是谱方法与配置法的结合,具体做法是先将两量用Fourier 反变换回到物理空间，再在物理空间离散的配置点上计算两量的乘积，最后又通过离散Fourier 变换回到谱空间。在有了快速Fourier 变换(FFT)算法以后，伪谱法的计算速度高于直接求两Fourier 级数

的卷积。但出现的新间题是存在所谓“混淆误差”，即在做两个量的卷积计算时会将本应落在截断范围以外的高波数分量混进来，引起数值误差。严重时可使整个计算不正确甚至不稳定，但在多数情形下并不严重，且有一些标准的办法可用来减少混淆误差，但这将使计算工作量增[]2加。

2.2.2高阶有限差分法

高阶有限差分法的基本思想是利用离散点上函数值

i f 的线性组合来逼近离散点上的导数值。设i F 为函数()j f x ??的差分逼近式,则

j j j

F f α=∑ （4）式中系数j α 由差分逼近式的精度确定，将导数的逼近式代入控制流动的N - S 方程,就得到流动数值模拟的差分方程。差分离散方程必须满足相容性和稳定性。

2.3 优点

(1)直接数值求解N-S 方程组，不需要任何湍流模型，因此不包含任何人为假设或经验常数。

(2)由于直接对N - S 方程模拟,故不存在封闭性问题,原则上可以求解所有湍流问题。

(3)能提供每一瞬时三维流场内任何物理量（如速度和压力）的时间和空间演变过程，其中包括许多迄今还无法用实验测量的量。

(4)采用数量巨大的计算网格和高精度流体力学计算方法，完全模拟湍流流场中从最大尺度到最小尺度的流动结构，描写湍流中各种尺度的涡结构的时间演变，辅以计算机图形显示，可获得湍流结构的清晰与生动的流动显示。

2.4 缺点

DNS 的主要缺点是要求用非常大的计算机内存容量与机时耗费。据Kim ,Moin &Moser 研[]3

究 ,即使模拟Re 仅为3300 的槽流,所用的网点数N 就约达到了6210? ,在向量计算机上进行了250 h 。

3 雷诺平均模拟(RANS)

雷诺平均模拟（RANS ）即应用湍流统计理论, 将非稳态的N - S 方程对时间作平均,求解工程中需要的时均[]4

量。所谓湍流模式理论，就是依据湍流的理论知识、实验数据或直接数值模拟结果，对Reynolds 应力做出各种假设，即假设各种经验的和半经验的本构关系，从而使湍流的平均Reynolds 方程封闭。

3. 1 控制方程

对非稳态的N - S 方程作时间演算, 并采用Boussinesp 假设,得到Reynolds 方程

21i j i i i j i j j j j j u u u u u p u f v t x x x x x ρ?????+=-+-?????? （5）

=0i i u x ?? （6）

式中,附加应力可记为''ij i j pu u τ=-,并称为雷诺应力。

这种方法只计算大尺度平均流动,而所有湍流脉动对平均流动的影响,体现到雷诺应力ij τ中。正因为雷诺应力在控制方程中的出现,造成了方程不封闭，为使方程组封闭,必须建立模型。

3. 2 主要方法

目前工程计算中常用的湍流模型从对模式处理的出发点不同，可以将湍流模式理论分类成两大类：一类引入二阶脉动项的控制方程而形成二阶矩封闭模型，或称为雷诺应力模型，另一类是基于Boussinesq 的涡粘性假设的涡粘性封闭模式，如零方程模型，一方程模型和二方程模型。

3.2.1雷诺应力模型

雷诺应力模型(RSM)从Reynolds 应力满足的方程出发,直接建立以''i j u u 为因变量的偏

微分方程, 将方程右端未知的项（生成项，扩散项，耗散项等）用平均流动的物理量和湍流的特征尺度表示出来，并通过模化封闭。封闭目标是雷诺应力输运方程:

''''''''i j

i j j i k i k j k ij ij ij k k k u u u u u u u u u u u D t x x x φε????+=--++-???? （7）

式中ij φ 是雷诺应力再分配项, ij D 是雷诺应力扩散项, ij ε是雷诺应力耗散[]5项。典型的平均流动的变量是平均速度和平均温度的空间导数。这种模式理论，由于保留了Reynolds 应力所满足的方程，如果模拟的好，可以较好地反映Reynolds 应力随空间和时间的变化规律，因而可以较好地反映湍流运动规律。因此，二阶矩模式是一种较高级的模式，但是，由于保留了Reynolds 应力的方程，加上平均运动的方程整个方程组总计15个方程，是一个庞大的方程组，应用这样一个庞大的方程组来解决实际工程问题，计算量很大，这就极大地限制了二阶矩模式在工程问题中的应用。

2.2.2涡粘性模型

在工程湍流问题中得到广泛应用的模式是涡粘性模式。这是由Boussinesq 仿照分子粘性的思路提出的，即设Reynolds 应力为， ,,,22()33i j T i j j i k k ij ij u u U U U k νδδ=-+++

（8）这里12

i j k u u =是湍动能，T ν称为涡粘性系数，这是最早提出的基准涡粘性模式，即假设雷诺应力与平均速度应变率成线性关系，当平均速度应变率确定后，六个雷诺应力只需要通过确定一个涡粘性系数T ν就可完全确定，且涡粘性系数各向同性，可以通过附加的湍流量来模化，比如湍动能k ，耗散率ε，比耗散率w 以及其它湍流量ετ/k =，ε/2/3k l =，k q =，根据引入的湍流量的不同，可以得到不同的涡粘性模式，比如常见的ε-k ，k-w 模式，以及后来不断得到发展的τ-k ，q-w ，k-l 等模式，涡粘性系数可以分别表示为

ενμ/2k C T = ，ωνμk C T =，τνμk C T =，ωνμ2q C T =，l k C T μν=（9）

3. 3 优点

(1) 对计算机的要求较低，同时可以得到符合工程要求的计算结果。

(2)一旦给定合理的Reynolds 应力模型，可以很容易地从RANS 方程解出湍流的统计量，所需要的计算资源小。

(3)几乎能对所有雷诺数范围的工程问题求解，并得出一些有用的结果。

3. 3 缺点

(1)对不同类型的湍流，需要采用不同的Reynolds应力模型，甚至对于同一类型的问题，对应于不同的边界条件需要修改模型的常数。

(2) 由于不区分旋涡的大小和方向性，对旋涡的运动学和动力学问题考虑不足，不能用来对流体流动的机理进行描述。

(3) 对于非定常流动、大分离流动、逆压力梯度数值模拟等问题，受湍流模型条件的限制，很难得到满意的计算结果。

(4)严重依赖流场形状和边界条件，普适性差，计算很大程度上依赖于经验。

4 大涡数值模拟(LES)

湍流大涡数值模拟（LES）是有别于直接数值模拟和雷诺平均模式的一种数值模拟手段。利用次网格尺度模型模拟小尺度紊流运动对大尺度紊流运动的影响即直接数值模拟大尺度紊流运动, 将N-S方程在一个小空间域内进行平均（或称之为滤波），以使从流场中去掉小尺度涡，导出大涡所满足的方程。

4. 1 基本思想

湍流运动是由许多大小不同的旋涡组成的。那些大旋涡对于平均流动有比较明显的影响，而那些小旋涡通过非线性作用对大尺度运动产生影响。大量的质量、热量、动量、能量交换是通过大涡实现的，而小涡的作用表现为耗散。流场的形状，阻碍物的存在，对大旋涡有比较大的影响，使它具有更明显的各向异性。小旋涡则不然，它们有更多的共性，更接近各向同性，因而较易于建立有普遍意义的模型。基于上述物理基础，LES把包括脉动运动在内的湍流瞬时运动量通过某种滤波方法分解成大尺度运动和小尺度运动两部分。大尺度要通过数值求解运动微分方程直接计算出来,小尺度运动对大尺度运动的影响将在运动方程中表现为类似于雷诺应力一样的应力项,该应力称为亚格子雷诺应力,它们将通过建立模型来模拟。实现大涡数值模拟,首先要把小尺度脉动过滤掉,然后再导出大尺度运动的控制方程和小尺度运动的封闭方程。

4. 2 过滤函数

大涡模拟第一步就是把一切流动变量划分成大尺度量和小尺度量，这一过程

称之为滤波。滤波运算相当于在一定区间内按一定条件对函数进行加权平均，其目的是滤掉高波数而只保留低波数，截断波数的最大波长由滤波函数的特征尺度决定。目前较为常用的滤波函数主要有以下三种：Deardorff 的盒式(BOX)滤波函数、富氏截断滤波函数和高斯(Gauss)滤波函数。

不可压常粘性系数的紊流运动控制方程为N-S 方[]6程:

ij i j j i i x S x P x u u t u ???+??-=??+??)2(1γρ （10）式中：S 拉伸率张量，表达式为：2/)//(i j j i ij x u x u S ??+??=；γ分子粘性系数；ρ流体密度。

设将变量i u 分解为方程(11)中i u 和次网格变量(模化变量)'i u ,即'+=i i i u u u ,i u 可以采用leonard 提出的算式表示为:

（11）

式中)(x x G '-称为过滤函数，显然G(x)满足

4. 3 控制方程

将过滤函数作用与N-S 方程的各项，得到过滤后的紊流控制方程组：

(12) 由于无法同时求解出变量i u 和j i u u ，所以将j i u u 分解成i j i j ij u u u u τ=?+，ij τ即称为次网格剪切应力张量(亦称为亚格子应力)。

由此动量方程又可写成：

(13)

式中ij τ代表了小涡对大涡的影响。

x d x u x x G x u i i '''-=?+∞

∞-)()()(?+∞

∞-=1)(dx x G ()(2)1i j ij i j i j u u S u P t x x x γρ?????+=-+????()(2)1i j ij ij i j i j j u u S u P t x x x x τγρ??????+=-+-?????

4. 4 常用亚格子模式及其特点

目前，在大涡模拟中经常广泛采用的亚格子模型有标准的Smagorinsky 模型、动态涡粘性模型、动态混合模型、尺度相似模型、梯度模型、选择函数模型[]7等。其中Smagorinsky 模型被广泛应用。

4.4.1亚格子涡粘和涡扩散模型

不可压缩湍流的亚格子涡粘和涡扩散模型采用分子粘性和分子热扩散形式，即

kk ij ij t ij S τδντ3

12+= (14) i

t i x T ??=θκ (15) 以上公式中t ν和t κ分别称为亚格子涡粘系数和亚格子涡扩散系数；(1/2)[(/)(/)]ij i j j i S u x u x =???+??是可接尺度的变形率张量。式(14)第2项是为了满足不可压缩的连续方程，当ij S 收缩时(ij S =0)等式两边可以相等。

将亚格子应力的涡粘模型公式(14)代入到(13)式中，变形得

)])([()3(i

j i i t i kk i i i j i x u x u x p x x u u t u ??+??+??++??-=??+??νντρ (16) 0=??i

x u i (17) 4.4.2 Smagorinsky 模型

Smagorinsky 模型是由Smagorinsky 于1963年提出来的，该模型是第一个亚格子模型。广泛用于大涡模拟中的涡粘模型认为亚格子应力的表达式如下：

(18) 式中(1/2)[(/)(/)]ij i j j i S u x u x =???+??是可接尺度的变形率张量，T ν是涡粘系数。 1963年Smagorinsky 定义了涡粘系数：

ij T kk ij ij S ντδτ231-=-

(19)

式中2/1)

2(ij ij S S S =是变形率张量的大小，?是过滤尺度，C S 无量纲参数，称为

Smagorinsky 系数。 4.4.3 动态亚格子模式

1991 年, []

8Germano 提出了动态亚格子模式，该模式以Smagorinsky 模式为基本模型，但克服了Smagorinsky 模式的部分缺陷。动力模型实际上是动态确定亚格子涡粘模型的系数。动力模型需要对湍流场做两次过滤,一次是细过滤,细过滤后再做一次粗过滤。通过在网格尺度和检验滤波器尺度条件下计算得到的应力差来确定应力模型系数,使模型系数成为空间和时间的函数,从而避免了在模拟过程中对系数进行调节。因此比Smagorinsky 模式所采用的固定系数值更加合理。

4.4.4 相似性模式

1980 年Bardina 提出了尺度相似模式。该模式假定从大尺度脉动到小尺度脉动的动量输运主要由大尺度脉动中的最小尺度脉动来产生,并且过滤后的最小尺度脉度速度和过滤掉的小尺度脉动速度相似。通过二次过滤和相似性假定可以导出亚格子应力表达式。采用这种模式能正确预测墙壁面附近的渐近特性,但预测各向不均匀的室内空气复杂流动准确性较差。

4.4.5 混合模式

混合模式是将尺度相似模式和Smagorinsky 模式叠加来确定亚格子应力。这种模式既有和实际亚格子应力良好的相关性,又有足够的湍动能耗散。 4. 5 优点

(1)能够描述小尺度湍流流动，但是计算量远小于DNS ，在科学研究和工程应用上都显示出良好的发展前景。

(2)用非均匀网格能够使网格数达到最少，节省计算资源，同时又能够保证足够的计算精度。

(3)网格尺度比湍流尺度大，可以模拟湍流发展过程的一些细节。

S C S T 2)(?=ν

(4)相较于RANS 方法，LES 可以模拟更多的湍流大尺度运动，LES 所用的湍流亚网格应力模型受边界的几何形状和流动类别的影响小，比 RANS 方法所用的Reynolds 应力更具普适性。

4.6 缺点

(1)小涡模型网格节点的划分极密集,需要庞大的计算机存储能力;

(2) 大量数据处理和非线性偏微分方程的求解需要高速数值处理能力;

(3)仅用于比较简单的剪切流运动及管流。

(4) 由于实际湍流极其复杂, 数值模拟仍需要非常可观的计算时间和实验经费。

5. LES,DNS,RANS 三种模拟模型计算量比较

LES, DNS,RANS 三种模拟模型中DNS 的计算量最大，LES 的计算量介于另外两者之间，而RANS 的计算量最小。影响计算量的因素有三个：网格数量、流场的时间积分长度（与计算时间长度有关）和最小旋涡的时间积分长度（与时间步长有关），其中网格数量是重要因素。

直接数值模拟（DNS ）中为了得到湍流问题足够精确的解，要求能够数值求解所有旋涡的运动，因此要求网格的尺度和最小旋涡的尺度相当，即使采用子域技术，其网格规模也是巨大的。为了求解各个尺度旋涡的运动，要求每个方向上网格节点的数量与34Re 成比例，考虑一个三维问题，网格节点的数量与94Re 成比例。一般的估计如下:湍流中包含许多尺度不同的涡，为能模拟最小涡的运动，计算网格的分辨率应足以分辨最小尺度的涡，后者以Kolmogorov 定义的内尺度

3=v ηε（）

为代表。而计算区域的尺寸应足以容纳最大尺度的涡，最大涡的尺度为L 。因此在一个空间方向上的网点数目至少应与L η同量阶，而根据统计理论知道这个比值

3432~L L

R R λη或（20）

于是整个三维空间所需的网点总数至少为

9942

~~L L N R R λη?? ???或（21）

此数字也正是按非线性动力系统理论所估计的湍流的吸引子维数的上确界。计算所需的内存容量应与此数成正比。另一方面计算的时间步长应小于最小涡的时间尺度'u η，而总的计算时间应大于最大涡的特征时间'L u ，因此需要计算的步数应不少于L η.如假设每一时间步长的计算工作量，即使按最低限估计，

与N 成正比，则总的计算工作量至少也要正比于3L R 或6R λ。假如对每一时间步的每

一网点需执行100条机器指令，则对一个510L R =的湍流问题，就需执行总共约1710条指令。这意味着在一个计算速度为每秒一亿次的超级计算机上也要运行约30年。如此巨大的计算工作量即使对当今世界上最大的计算机也是不可接受的。据Kim ,Moin &Moser 研[]3

究,即使模拟Re 仅为3300 的槽流,所用的网点数N 就约达到了6210? ,在向量计算机上进行了250 h 。在现有的计算机能力的限制下，即使在少数拥有世界最大的超级计算机的科学大国，目前也只能计算中等以下雷诺数且有简单几何边界的湍流流[]2

动。湍流大涡数值模拟与直接数值模拟相比节省很大的计算量。湍流大涡数值模拟将湍流的大尺度脉动和小尺度脉动分开,对大尺度结构进行直接数值模拟,通过建立亚格子尺度(亚格子尺度) 模型来模拟小尺度脉动的作用。理想的湍流直接数值模拟需要包含所有尺度的湍流脉动,一般最小的脉动尺度等于Kolmogorov 耗散尺度η,流动的最大尺度L 由流动的几何条件确定。直接数值模拟的一维网格数应为: DNS ~N L η,而大涡数值模拟的一维网格数为: ~LES N L ? 可以节省

网格数()()()()33331DNS LES DNS N N N η??-=-???

,如果过滤尺度等于2 倍柯氏耗散尺度的话,就可以比DNS 节省87. 5 %的网格。这里我们可以看到完全的湍流直接数值模拟中,绝大部分的计算量花费在耗散尺度中,对于高雷诺数流动,这是很不经济的计[]4

算。雷诺时均方程法先将紊流中的物理量如速度、浓度等分成扰动量及平均量,再利用对控制方程作时间平均,同时采用紊流模型仿真紊流的效应，因此大大降低了计算量,但其结果受紊流模型的影响很大。

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Phy Fluids ,1991 , (3) :1760- 1765.

板工程量计算

板工程量计算在实际工程中，我们知道板分为预制板和现浇板，这里主要分析现浇板的布筋情况。板筋主要有：受力筋 (单向或双向，单层或双层)、支座负筋、分布筋、附加钢筋 (角部附加放射筋、洞口附加钢筋)、撑脚钢筋 (双层钢筋时支撑上下层)。一、受力筋软件中，受力筋的长度是依据轴网计算的。受力筋长度=轴线尺寸+左锚固+右锚固+两端弯钩（如果是Ⅰ级筋）。根数＝（轴线长度-扣减值）/布筋间距＋1 二、负筋及分布筋负筋长度=负筋长度+左弯折+右弯折负筋根数＝（布筋范围-扣减值）/布筋间距＋1 分布筋长度=负筋布置范围长度-负筋扣减值负筋分布筋根数=负筋输入界面中负筋的长度/分布筋间距+1 三、附加钢筋(角部附加放射筋、洞口附加钢筋)、支撑钢筋(双层钢筋时支撑上下层) 根据实际情况直接计算钢筋的长度、根数即可，在软件中可以利用直接输入法输入计算。第五章常见问题为什么钢筋计算中，135o弯钩我们在软件中计算为 11、9d我们软件中箍筋计算时取的

11、9D实际上是弯钩加上量度差值的结果，我们知道弯钩平直段长度是10D，那么量度差值应该是1、9D，下面我们推导一下1、9D这个量度差值的来历：按照外皮计算的结果是1000+300；如果按照中心线计算那么是：1000-D/2-d+135/360*3、14*（D/2+d/2）*2+300,这里D取的是规范规定的最小半径2、5d，此时用后面的式子减前面的式子的结果是：1、87d≈1、9d。梁中出现两种吊筋时如何处理？在吊筋信息输入框中用“/”将两种不同的吊筋连接起来放到“吊筋输入框中”如2B22/2B25。而后面的次梁宽度按照与吊筋一一对应的输入进去如250/300（2B22对应250梁宽；2B25对应300梁宽）当梁的中间支座两侧的钢筋不同时，软件是如何处理的？当梁的中间支座两侧的钢筋不同时，我们在软件直接输入当前跨右支座负筋和下一跨左支座负筋的钢筋。软件计算的原则是支座两侧的钢筋相同，则通过；不同则进行锚固；判断原则是输入格式相同则通过，不同则锚固。如右支座负筋为5B22，下一跨左支座负筋为5B22＋2B20，则5根22的钢筋通过支座，2根20锚固在支座。梁变截面在软件中是如何处理的？在软件中，梁的变截面情况分为两种：

土壤侵蚀研究进展

基于 USLE、GIS、RS 的流域土壤侵蚀研究进展摘要：本文系统地介绍了 ULSE 模型中各侵蚀因子及其相应的算法，总结了国内外研究中获取各因子的新方法，并简要介绍了土壤侵蚀分析研究的新模型及其进展。当前 GIS 和 RS 作为新兴技术在土壤侵蚀分析研究中发挥了重要的作用，文章针对当前 GIS、RS 和 ULSE 在土壤侵蚀评价中的应用，指出了目前 GIS 和RS 在侵蚀研究中存在的问题，并提出了自己的观点和建议。关键词：通用土壤流失方程( USLE)；土壤侵蚀; RS； GIS This paper systematically introduces ULSE erosion factors of each model and the corresponding algorithm, summed up the researches of a new method for each factor, and briefly describes the analytical study of soil erosion and its progress in the new model. Current GIS and RS as an emerging technology in the analysis of soil erosion has played an important role, articles for the current GIS, RS and ULSE soil erosion assessment in the application of GIS and RS are pointed out in the erosion problems, and put forward their views and suggestions. Keywords: Universal Soil Loss Equation (USLE)； soil erosion; RS；GIS 土壤是地球上生物赖以生存的基本要素之一，土地以及不同质量的土壤生产了超过90%的人类和牲畜所需要的食物。土地退化的日益严重成为制约人类发展的重要因素，土壤侵蚀是其中一个重要原因。土壤侵蚀使土壤肥力下降，理化性质变劣，土壤利用率降低，生态环境恶化。目前全球土地退化日益严重，我国是世界上土壤侵蚀最为严重的国家之一，土壤侵蚀面积占国土面积的比例高达38。2%，研究土壤侵蚀的机理，有效地对其进行监控、治理已经成为全球关注的焦点。传统的土壤侵蚀量调查方法耗时、周期长，而且很难确定中等尺度流域的土壤侵蚀量。随着侵蚀过程和机理研究的不断深入以及土壤侵蚀影响因素和侵蚀空间分布规律探讨的不断加强，土壤侵蚀的研究也逐渐走上了多途径、多学科协同研究的道路。但许多定量研究方法长期以来都在坡面和小流域尺度上进行，很难在区域尺度上推广，而美国农业部颁布的在区域土壤侵蚀调查方面富有特色的通用水土流失方程( USLE) 正好弥补了这一方面的空缺。20 世纪 80 年代 USLE 开始引入中国，而且研究人员在探讨坡面和流域土壤流失量的同时，还开始注重应用

土壤侵蚀的估算方法

土壤侵蚀的估算方法数据处理流程作者：牛健平时间：2011年10月11日北京天合数维科技有限公司

目录（CONTENT）一、所需数据与参数 (3) 1、所需数据 (3) 2、所需中间参数 (3) 2.1、水土保持因子P (3) 2.2、地标覆盖因子C (3) 2.3、地形因子LS (4) 2.4、土壤可视性因子K (4) 2.5、降水侵蚀因子R (4) 3、所需参数 (5) 3.1、潜在土壤侵蚀量Ap (5) 3.2、现实土壤侵蚀量Ar (5) 3.3、土壤保持量Ac (5) 4、指标结果参数 (5) 4.1、保护土壤肥力的经济效益Ef (6) 4.2、减少土地废弃的经济效益Es (6) 4.3、减轻泥沙淤积的经济效益En (6) 二、处理流程 (7) 1、DEM数据的处理 (8) 1.1、坡长L (8) 1.2、百分比坡度a (8) 1.3、地形因子LS (9) 2、气象数据 (9) 2.1、月降雨量Pi的计算 (9) 2.2、土壤侵蚀力指标R (10) 3、土壤类型数据 (10) 4、遥感影像数据 (10) 5、土壤理性化数据 (11) 三、所需参数的计算 (11) 四、指标结果参数计算 (11)

一、所需数据与参数在计算的过程中，总共涉及到的数据有地形数据、遥感影像数据、气象数据、土壤类型数据、土壤理性化数据以及统计数据，涉及到的中间参数有水土保持因子P，地标覆盖因子C，地形因子LS，土壤可视性因子K，降水侵蚀因子R，所需要的参数有潜在土壤侵蚀量Ap，现实土壤侵蚀量Ar，土壤保持量Ac，指标结果参数有保护土壤肥力的经济效益Ef，减少土地废弃的经济效益Es，减轻泥沙淤积的经济效益En。 1、所需数据在进行土壤侵蚀的估算过程中，需要以下数据： A、地形数据； B、遥感影像数据； C、气象数据，主要是降雨量数据； D、土壤类型数据； E、土壤理性化数据； F、统计数据。 2、所需中间参数在数据处理的过程中，所涉及到的中间参数与计算公式如下。 2.1、水土保持因子P 按照游松财的方法，水田的P值取0.15，其他土地利用方式基本没有采取水土保持措施，因此取值为1.00。 2.2、地标覆盖因子C 地表覆盖因子是根据地面植被覆盖状况不同而反映植被对土壤侵蚀影响的因素，与土地利用类型、覆盖度密切相关。C值的估算采用如下公式：

钢筋工程量计算公式

一、梁（1）框架梁一、首跨钢筋的计算 1、上部贯通筋上部贯通筋（上通长筋1）长度＝通跨净跨长＋首尾端支座锚固值 2、端支座负筋端支座负筋长度：第一排为Ln/3＋端支座锚固值；第二排为Ln/4＋端支座锚固值 3、下部钢筋下部钢筋长度＝净跨长＋左右支座锚固值以上三类钢筋中均涉及到支座锚固问题，那么总结一下以上三类钢筋的支座锚固判断问题：支座宽≥Lae且≥0.5Hc＋5d，为直锚，取Max{Lae，0.5Hc＋5d }。钢筋的端支座锚固值＝支座宽≤Lae或≤0.5Hc＋5d，为弯锚，取Max{Lae，支座宽度-保护层+15d }。钢筋的中间支座锚固值＝Max{Lae，0.5Hc＋5d } 4、腰筋构造钢筋：构造钢筋长度＝净跨长＋2×15d 抗扭钢筋：算法同贯通钢筋 5、拉筋拉筋长度＝（梁宽－2×保护层）＋2×11.9d（抗震弯钩值）＋2d 拉筋根数：如果我们没有在平法输入中给定拉筋的布筋间距，那么拉筋的根数＝（箍筋根数/2）×（构造筋根数/2）；如果给定了拉筋的布筋间距，那么拉筋的根数＝布筋长度/布筋间距。 6、箍筋箍筋长度＝（梁宽－2×保护层＋梁高-2×保护层）*2＋2×11.9d＋8d

箍筋根数＝（加密区长度-50/加密区间距+1）×2＋（非加密区长度/非加密区间距－1）+1 注意：因为构件扣减保护层时，都是扣至纵筋的外皮，那么，我们可以发现，拉筋和箍筋在每个保护层处均被多扣掉了直径值；并且我们在预算中计算钢筋长度时，都是按照外皮计算的，所以软件自动会将多扣掉的长度在补充回来，由此，拉筋计算时增加了2d，箍筋计算时增加了8d。 7、吊筋吊筋长度＝2*锚固（20d）+2*斜段长度+次梁宽度+2*50，其中框梁高度>800mm 夹角=60° ≤800mm 夹角=45° 二、中间跨钢筋的计算 1、中间支座负筋中间支座负筋：第一排为：Ln/3＋中间支座值＋Ln/3；第二排为：Ln/4＋中间支座值＋Ln/4 注意：当中间跨两端的支座负筋延伸长度之和≥该跨的净跨长时，其钢筋长度：第一排为：该跨净跨长＋（Ln/3＋前中间支座值）＋（Ln/3＋后中间支座值）；第二排为：该跨净跨长＋（Ln/4＋前中间支座值）＋（Ln/4＋后中间支座值）。其他钢筋计算同首跨钢筋计算。LN为支座两边跨较大值。 2、其他梁一、非框架梁在03G101-1中，对于非框架梁的配筋简单的解释，与框架梁钢筋处理的不同之处在于： 1、普通梁箍筋设置时不再区分加密区与非加密区的问题； 2、下部纵筋锚入支座只需12d； 3、上部纵筋锚入支座，不再考虑0.5Hc＋5d的判断值。未尽解释请参考03G101-1说明。二、框支梁

基于RUSLE的土壤侵蚀建模分析

空间信息应用实践（中级）实验指导书空间建模——基于RUSLE的土壤侵蚀建模分析一．实验背景 Soil erosion and gullying in the upper Panuco basin, Sierra Madre Oriental, eastern Mexico 土壤侵蚀是地球表面物质运动的一种自然现象，全球除永冻地区外，均发生不同程度的土壤侵蚀。人类社会出现后，土壤侵蚀成为自然和人为活动共同作用下的一种动态过程，构成了特殊的侵蚀环境背景，并伴随着人类对自然改造能力的增强，逐渐成为当今世界资源和环境可持续发展所面临的重要问题之一。土壤侵蚀被称为“蠕动的灾难”，每年因土壤侵蚀造成的经济损失较诸如滑坡、泥石流和地震等地质灾害更大, 土壤侵蚀已成为我国乃至全球的重大环境问题之一。

土壤侵蚀及其产生的泥沙使土壤养分流失、土地生产力下降、湖泊淤积、江河堵塞，并造成诸如洪水等自然灾害，泥沙携带的大量营养物和污染物质加剧了水体富营养化，水质恶化，不断严重威胁到人类的生存。据估计全球每年因土壤侵蚀损失300万公顷土地的生产力，造成的损失以百亿美元计。我国人口众多、农耕历史悠久，加之历史上战乱频仍，以黄土高原为代表的华夏文明发源地是世界上土壤侵蚀最严重的区域之一，1990年遥感普查结果，全国水土流失面积达367万km2，占国土总面积的38.2％，其中50%为水蚀地区，土壤侵蚀以黄土高原、四川紫色土地区和华南红壤地区尤为突出，仅黄土高原地区一处，平均每年流失泥沙就达到16.3 亿t。水土流失已成为中国重要的环境问题，土壤侵蚀研究已成为目前环境保护中的一个重要课题。土壤侵蚀预报是有效监测水土流失和评价水保措施效益的手段，侵蚀模型则是进行土壤流失监测和预报的重要工具。然而传统预测方法需要在量经费、时间和人力的投入，因此，在一定精度范围内通过有限的数据输入，得到满足要求的土壤侵蚀预测结果成为趋势。80年代以来，随着地理信息系统(Geographical Information System, GIS)的成熟，它开始与土壤侵蚀模型—通用土壤流失方程(Universal Soil Loss Equation, USLE) 相结合进行流域土壤侵蚀量的预测和估算，业已成为土壤侵蚀动态研究的有力工具。GIS与USLE 相结合的分布式方法运用GIS的栅格数据分析功能，可预测出每个栅格的土壤侵蚀量，便于管理者识别关键源区，并通过确定引起水土流失的关键因子，针对性地提出最佳管理措施(Best Management Practices，BMPs)，为流域内土地资源的质量评价、利用规划和经营管理等提供科学依据与决策手段。二、实验目的模型生成器(ModelBuilder) 为设计和实现空间处理模型提供了一个图形化的建模环境。模型是以流程图的形式表示，它通过工具将数据串起来以创建高级的功能和流程。你可以将工具和数据集拖动到一个模型中，然后按照有序的步骤把它们连接起来以实现复杂的GIS 任务。通过对本次练习达到以下目的： ?掌握如何在ModelBuilder环境下通过绘制数据处理流程图的方式实现空间分析过程的自动化； ?掌握土壤侵蚀理论的基本知识；

板钢筋工程量计算讲义

5 板钢筋工程量的计算 5.1 板平法施工图的识读 5.1.1板平法施工图的表示方法板平法施工图，系在楼面板和屋面板布置图上，采用平面注写的表达方式。板平面注写主要包括板块集中标注和板支座原位标注。板平法施工图中集中标注的内容为：板块编号、板厚、贯通纵筋，以及当板面标高不同时的标高高差（见图5-1）。板原位标注主要在支座位置，其内容为：板支座上部非贯通纵筋和悬挑板上部受力钢筋。 5.1.2板的类型与编号板（现浇板）按照建筑部位分有楼面板、屋面板和悬挑板，板编号由板类型、代号和序号组成，具体内容见表5-1。表5-1 板编号板类型代号序号楼面板 LB ×× 屋面板 WB ×× 悬挑板 XB ×× 图5-1 板平法施工图示例板面标高高差上部非贯通纵筋下、上部贯通纵筋板块编号上部非贯通纵筋板厚

5.1.3 板的厚度及标高板厚注写为h=×××（为垂直于板面的厚度）；当悬挑板的端部改变截面厚度时，用斜线分隔根部与端部的高度值，注写为h=×××/×××；设计己在图注中统一注明板厚时，可以不将板厚注写在板的集中标注范围内。图5-1中注写为h=120即为LB1板块板的厚度为120mm 。板面标高高差，系指相对于结构层楼面标高的高差，应将其注写在括号内，且有高差则注，无高差不注。图5-1板块LB1就注写了（-0.050）表示LB1板块相对于此层楼面标高降低了50mm ；其他板块没有注写，即表示这些板块的标高与此层楼面标高相同。 5.1.4板的钢筋 1. 板的钢筋种类现浇板中存在的钢筋类型有贯通纵筋、非贯通筋纵筋（支座负筋）、分布筋、抗裂筋、抗温度筋、附加钢筋（洞口附加钢筋、角部附加放射筋）、马凳筋等。钢筋分类见图5-2。 2. 板的贯通纵筋板钢筋马凳筋附加钢筋下部贯通纵筋上部贯通纵筋非贯通纵筋分布筋抗温度筋、抗裂图5-2 板钢筋分类图板上部钢筋

钢筋工程量计算规则、公式大全

钢筋工程量计算规则 (一）钢筋工程量计算规则 1、钢筋工程，应区别现浇、预制构件、不同钢种和规格，分别按设计长度乘以单位重量，以吨计算。 2、计算钢筋工程量时，设计已规定钢筋塔接长度的，按规定塔接长度计算；设计未规定塔接长度的，已包括在钢筋的损耗率之内，不另计算塔接长度。钢筋电渣压力焊接、套筒挤压等接头，以个计算。 3、先张法预应力钢筋，按构件外形尺寸计算长度，后张法预应力钢筋按设计图规定的预应力钢筋预留孔道长度，并区别不同的锚具类型，分别按下列规定计算：（1)低合金钢筋两端采用螺杆锚具时，预应力的钢筋按预留孔道长度减0.35m，螺杆另行计算。（2）低合金钢筋一端采用徽头插片，另一端螺杆锚具时，预应力钢筋长度按预留孔道长度计算，螺杆另行计算。（3）低合金钢筋一端采用徽头插片，另一端采用帮条锚具时，预应力钢筋增加0. 15m，两端采用帮条锚具时预应力钢筋共增加0.3m计算。（4）低合金钢筋采用后张硅自锚时，预应力钢筋长度增加0. 35m计算。（5）低合金钢筋或钢绞线采用JM， XM， QM型锚具孔道长度在20m以内时，预应力钢筋长度增加lm；孔道长度20m以上时预应力钢筋长度增加1.8m计算。（6）碳素钢丝采用锥形锚具，孔道长在20m以内时，预应力钢筋长度增加lm；孔道长在2 0m以上时，预应力钢筋长度增加1．8m.

（7）碳素钢丝两端采用镦粗头时，预应力钢丝长度增加0. 35m计算。（二）各类钢筋计算长度的确定钢筋长度=构件图示尺寸－保护层总厚度+两端弯钩长度+（图纸注明的搭接长度、弯起钢筋斜长的增加值）式中保护层厚度、钢筋弯钩长度、钢筋搭接长度、弯起钢筋斜长的增加值以及各种类型钢筋设计长度的计算公式见以下： 1、钢筋的砼保护层厚度受力钢筋的砼保护层厚度，应符合设计要求，当设计无具体要求时，不应小于受力钢筋直径，并应符合下表的要求。（2）处于室内正常环境由工厂生产的预制构件，当砼强度等级不低于C20且施工质量有可靠保证时，其保护层厚度可按表中规定减少5mm，但预制构件中的预应力钢筋的保护层厚度不应小于15mm；处于露天或室内高湿度环境的预制构件，当表面另作水泥砂浆抹面且有质量可靠保证措施时其保护层厚度可按表中室内正常环境中的构件的保护层厚度数值采用。（3）钢筋砼受弯构件，钢筋端头的保护层厚度一般为10mm；预制的肋形板，其主肋的保护层厚度可按梁考虑。（4）板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm；梁、柱中的箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。 2、钢筋的弯钩长度 Ⅰ级钢筋末端需要做1800、 1350 、 900、弯钩时，其圆弧弯曲直径D不应小于钢筋直径d 的2.5倍，平直部分长度不宜小于钢筋直径d的3倍；HRRB335级、HRB400级钢筋的弯弧

钢筋工程量计算(最终版)

钢筋工程量计算土建类钢筋计算范围：一、柱钢筋二、剪力墙钢筋区分墙柱、墙梁和墙身钢筋三、梁钢筋四、板钢筋五、基础钢筋桩、承台、独立基础、基础类梁、筏板等钢筋六、楼梯钢筋梯板钢筋、梯梁钢筋、梯柱钢筋、休息平台板钢筋七、构造钢筋（11Ｇ３２９系列）包含砌体墙内构造柱钢筋、砌体墙水平系梁、砌体加筋、板内马凳筋八、其他零星钢筋板放射钢筋、预埋钢筋（电梯井内、楼梯扶手、涉及水电安装预埋、沉降观测点、阳台栏杆扶手）钢筋基本知识点一、钢筋的种类（新国标）

1、300 热轧光圆钢筋，屈服强度300,广联达软件代号A 2、335 热轧带肋钢筋，屈服强度335,广联达软件代号B ，该钢筋2012年底强制淘汰，属于过渡钢筋。 3、400 热轧带肋钢筋，屈服强度400,广联达软件代号C 4、400 细晶热轧带肋钢筋，屈服强度400,广联达软件代号 5、400 余热带肋钢筋，屈服强度400,广联达软件代号D 6、500 热轧带肋钢筋，屈服强度500,广联达软件代号E 7、500细晶热轧带肋钢筋，屈服强度500,广联达软件代号二、影响钢筋计算长度的六大因素为方便大家记忆，我们形象的称为“三等级三尺寸” 1、构件的抗震等级 2、构件的砼等级 3、钢筋自身的强度等级 4、保护层厚度

5、钢筋的连接长度（机械连接和焊接为0，搭接按规定） 6、钢筋自身的直径大小（直径的大小影响搭接锚固长度）三、预算长度和下料长度的区别 1、国家全统定额规定：钢筋长度按钢筋的中心线计算 2、设计师给出的尺寸全部是按照外皮长度，我们预算也是按照这个尺寸计算的，所以外皮长度被称为预算长度。 3、施工下料长度是按钢筋的中心线来下料的，所以下料长度是符合国家定额计算钢筋长度的要求的，这样二者之间就有一个弯曲调整值。下料长度（中轴长度）=预算长度（外皮长度）-弯曲调整值四、钢筋的连接规定 1、宜避开柱端梁端加密区范围，若无法避开，只能采用机械连接或焊接，且接头面积百分比小于50%。 2、受拉钢筋＞25mm，受压钢筋＞28mm，不可绑扎。 3、框架柱：①一二三级抗震等级的底层，机械连接②三级抗震其他部位和四级抗震，可绑扎可焊接

土壤侵蚀量计算模型

. 精品土壤侵蚀量计算模型关于土壤侵蚀量的计算，目前国内外主要采用的是美国的通用土壤流失方程USLE(Universal Soil- Loss Equation)，作为一个经验统计模型，它是土壤侵蚀研究过程中的一个伟大的里程碑，在土壤侵蚀研究领域一度占据主导地位，并深刻地影响了世界各地土壤侵蚀模型研究的方向和思路。由于USLE 模型形式简单、所用资料广泛、考虑因素全面、因子具有物理意义，因此不仅在美国而且在全世界得到了广泛应用。“通用土壤流失方程式”的形式如下： P C S L K R A ?????= 1-1 式中：A ——土壤流失量（吨∕公顷·年） R ——降雨侵蚀力指标； K ——土壤可蚀性因子。它是反映土壤吝易遭受侵蚀程度的一个数字。其单位是，在标准条件下，单位侵蚀力所产生的土壤流失量； L ——坡长因子。当其它条件相同时，实际坡长与标准小区坡长（22.1米）土壤流失量的比值； S ——坡度因子。当其它条件相同时，实际坡度与标准小区坡度（9%）上土壤流失量的比值； C ——作物经营因子。为土壤流失量与标准处理地块（经过犁翻而没有遮蔽的休闲地）上土壤流失量之比值； P ——土壤保持措施因子，有土壤保持措施地块上的土壤流失量与没有土壤保持措施小区（顺坡梨耕最陡的坡地）上土壤流失量之比值。通用土壤流失方程的计算结果只适用于多年平均土壤流失量，而不能够代表当地某一年或某一次降雨所产生的土壤流失量。当方程式右边每个因子值都是已知数时，即地块内的土壤种类、坡长、坡度、作物管理情况、地块内的土壤保持措施以及降雨侵蚀力都已知，且都被分别赋于一个适当的数值时，它们相乘后，就得出在此特定条件下所预报的年平均土壤流失量。如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！

钢筋混凝土工程量的计算公式汇总(大全)

建筑行业所有计算公式大全（附图表）(2012-10-16 23:39) 标签：计算公式总结钢筋工程量计算规则钢筋混凝土工程量的计算全套计算规则一、平整场地：建筑物场地厚度在±30cm以内的挖、填、运、找平。 1、平整场地计算规则（1）清单规则：按设计图示尺寸以建筑物首层面积计算。（2）定额规则：按设计图示尺寸以建筑物外墙外边线每边各加2米以平方米面积计算。 2、平整场地计算公式 S=（A+4）×（B+4）=S底+2L外+16 式中：S———平整场地工程量；A———建筑物长度方向外墙外边线长度；B———建筑物宽度方向外墙外边线长度；S底———建筑物底层建筑面积；L 外———建筑物外墙外边线周长。该公式适用于任何由矩形组成的建筑物或构筑物的场地平整工程量计算。二、基础土方开挖计算 1、开挖土方计算规则（1）、清单规则：挖基础土方按设计图示尺寸以基础垫层底面积乘挖土深度计算。（2）、定额规则：人工或机械挖土方的体积应按槽底面积乘以挖土深度计算。槽底面积应以槽底的长乘以槽底的宽，槽底长和宽是指基础底宽外加工作面，当需要放坡时，应将放坡的土方量合并于总土方量中。 2、开挖土方计算公式：（1）、清单计算挖土方的体积：土方体积＝挖土方的底面积×挖土深度。（2）、定额规则：基槽开挖：V=（A+2C+K×H）H×L。式中：V———基槽土方量；A———槽底宽度；C———工作面宽度；H———基槽深度；L———基槽长度。. 其中外墙基槽长度以外墙中心线计算，内墙基槽长度以内墙净长计算，交接重合出不予扣除。基坑开挖：V=1/6H[A×B+a×b+(A+a)×(B+b)+a×b]。式中：V———基坑体积；A—基坑上口长度；B———基坑上口宽度；a———基坑底面长度；b———基坑底面宽度。三、回填土工程量计算规则及公式 1、基槽、基坑回填土体积=基槽（坑）挖土体积-设计室外地坪以下建（构）筑物被埋置部分的体积。式中室外地坪以下建（构）筑物被埋置部分的体积一般包括垫层、墙基础、柱基础、以及地下建筑物、构筑物等所占体积 2、室内回填土体积=主墙间净面积×回填土厚度-各种沟道所占体积主墙间净面积=S底-（L中×墙厚+L内×墙厚）

中国土壤侵蚀预报模型研究进展

中国土壤侵蚀预报模型研究进展摘要：土壤侵蚀模型作为了解土壤侵蚀过程与强度,掌握土地资源发展动态,指导人们合理利用土地资源的重要工具，受到世界各国的普遍重视。本文总结了中国土壤侵蚀预报模型的主要研究成果，在总结和评价这些模型的基础上，提出今后我国的主要研究方向：（1）注重土壤侵蚀模型的理论研究；（2）加强对重力侵蚀、洞穴侵蚀机制的研究；（3）充分利用先进的RS、GIS技术,为侵蚀模型的研究提供大量的数据源,以利于对土壤侵蚀模型的检验。关键词：土壤侵蚀模型、研究方向、问题 Review of Research Progress in Soil Erosion Prediction Model in China Soil erosion model which is regarded as the tool to understand the soil erosion processes and intensity, to master the dynamic of land resources development, to guide the rational use of land resources, having attracted the widespread attention of the world.This paper summarizes the main findings of Chinese Soil Erosion Prediction Model and on the basis of summarying and evaluating these models it indicates the directions of the future research : (1) focus on soil erosion model theoretical research; (2) focus on the research of gravity erosion, cave erosion mechanism,; (3) take full advantage of the advanced RS and GIS technology for the study of erosion models which provide a large number of data sources to facilitate the inspection of soil erosion model. 近年来，土壤侵蚀成为人们关注的生态环境热点之一。土壤侵蚀预报是有效监测水土流失和评估水保措施效益的手段,侵蚀模型则是进行土壤流失监测和预报的重要工具。土壤侵蚀预报模型的研究是世界土壤侵蚀学科的前沿领域和土壤侵蚀过程定量研究的有效手段。根据土壤侵蚀模型的建模手段和方法,一般可以将其分为经验统计模型和物理成因模型。经验统计模型是利用大量的试验观测资料,借助于统计方法,定量表述影响土壤侵蚀因子的指标,进而得出计算土壤流失量的方程式。物理成因模型以土壤侵蚀的物理过程为基础,利用水文学、水力学、土壤学、河流泥沙动力学以及其他相关学科的基本原理,根据已知降雨、径流条件来描述土壤侵蚀产沙过程,从而预报在给定时段内的土壤侵蚀量。根据土壤侵蚀模型预报对象的不同,又可将土壤侵蚀模型分为坡面土壤侵蚀模型和流域或网格(区域)土壤侵蚀模型。我国学者在土壤侵蚀模型研究的各个层面上进行了大量工作,取得了很多成果。其中,区域尺度研究的应用更为广泛。在小流域土壤侵蚀模型的研究方面,以对统计模型及引进的统计模型中各因子的本地化研究较多,对基于过程的物理模型系统研究较少,特别是适合我国国情的系统的过程模型更少。本文希望对我国土壤侵蚀模型的主要研究成果进行总结,并对其中的一些问题进行了评述,以期为今后的土壤侵蚀模型研究进展提供一定的参考意见。提出了预报模型亟待解决的关键问题,以促进我国土壤侵蚀预报模型的建立,为生态环境改善提供科学依据。 1.经验统计模型经验模型主要从侵蚀产沙因子角度入手,建立径流、产沙与降雨、植被、土壤、土地利用、耕作方式、水保措施等之间的多元回归因子关系式。经验公式结构简单,计算方便,在制定公式使用资料范围内具有可靠的精度,但是模型被移植到其它区域使用时以及向建模条件外延时,模型精度难以控制,模型的实用性受到影响。这类侵蚀产沙模型以坡面模型和小流域侵蚀产沙模型为代表,同时也包括部分区域性的侵蚀产沙预报模型,这些通常不考虑侵蚀产沙过程,称之为“黑箱”或“灰箱”模型,在模型形式上主要是采用侵蚀产沙因子的多元回归方程式。自1953年刘善建首次提出坡面土壤侵蚀量的公式来[2],不同的学者根据当地的实际情

钢筋工程量计算方法总结

钢筋算量基本方法小结一、梁（1）框架梁一、首跨钢筋的计算 1、上部贯通筋上部贯通筋（上通长筋1）长度＝通跨净跨长＋首尾端支座锚固值 2、端支座负筋端支座负筋长度：第一排为Ln/3＋端支座锚固值；第二排为Ln/4＋端支座锚固值 3、下部钢筋下部钢筋长度＝净跨长＋左右支座锚固值以上三类钢筋中均涉及到支座锚固问题，那么总结一下以上三类钢筋的支座锚固判断问题：支座宽≥Lae且≥0.5Hc＋5d，为直锚，取Max{Lae，0.5Hc＋5d }。钢筋的端支座锚固值＝支座宽≤Lae或≤0.5Hc＋5d，为弯锚，取Max{Lae，支座宽度-保护层+15d }。钢筋的中间支座锚固值＝Max{Lae，0.5Hc＋5d } 4、腰筋构造钢筋：构造钢筋长度＝净跨长＋2×15d 抗扭钢筋：算法同贯通钢筋 5、拉筋

拉筋长度＝（梁宽－2×保护层）＋2×11.9d（抗震弯钩值）＋2d 拉筋根数：如果我们没有在平法输入中给定拉筋的布筋间距，那么拉筋的根数＝（箍筋根数/2）×（构造筋根数/2）；如果给定了拉筋的布筋间距，那么拉筋的根数＝布筋长度/布筋间距。 6、箍筋箍筋长度＝（梁宽－2×保护层＋梁高-2×保护层）*2＋2×11.9d＋8d 箍筋根数＝（加密区长度/加密区间距+1）×2＋（非加密区长度/非加密区间距－1）+1 注意：因为构件扣减保护层时，都是扣至纵筋的外皮，那么，我们可以发现，拉筋和箍筋在每个保护层处均被多扣掉了直径值；并且我们在预算中计算钢筋长度时，都是按照外皮计算的，所以软件自动会将多扣掉的长度在补充回来，由此，拉筋计算时增加了2d，箍筋计算时增加了8d。 7、吊筋吊筋长度＝2*锚固（20d）+2*斜段长度+次梁宽度+2*50，其中框梁高度>800mm 夹角=60° ≤800mm夹角=45° 二、中间跨钢筋的计算 1、中间支座负筋中间支座负筋：第一排为：Ln/3＋中间支座值＋Ln/3；第二排为：Ln/4＋中间支座值＋Ln/4 注意：当中间跨两端的支座负筋延伸长度之和≥该跨的净跨长时，其钢筋长度：第一排为：该跨净跨长＋（Ln/3＋前中间支座值）＋（Ln/3＋后中间支座值）；

GIS支持下的土壤侵蚀量估算_以江西省泰和县灌溪乡为例_游松财

收稿日期:1998-03-24;修回日期:1998-07-06。 GIS 支持下的土壤侵蚀量估算 )))以江西省泰和县灌溪乡为例游松财李文卿 (中国科学院自然资源综合考察委员会北京 100101) 提要在地理信息技术(GIS)的支持下,应用通用土壤侵蚀方程(U niversal Soil Loss E q ua - t ion,简称US LE )估算了江西省泰和县灌溪乡的土壤侵蚀量。研究结果表明,当地表覆盖率大于15%时,计算的结果与实测的数据有良好的相关性(0187)。关键词土壤侵蚀地理信息系统U SL E 分类中图法 T P393 S 157 1引言众所周知,土壤侵蚀的结果是:降低了土地的肥力及可耕性;导致沟渠塘库的淤积,进而降低了排灌能力而引起农业生产力的下降;而维持受侵蚀地块的肥力,则加大了农业的投入。土壤侵蚀是一个全球性的问题,在我国其严重性勿需在此阐述。因此,估算土壤侵蚀量是基于以下三个理由:1确认需采取水土保护的地域;o通过确定引起水土流失的关键因子,制定相应的措施;?探讨土壤侵蚀与土地生产力之间的关系。到目前为止,最为广泛应用的经验模型是通用土壤侵蚀方程(W isch meier 和Sm ith,1978)[1] ,该模型是建立在土壤侵蚀理论及大量实地观测数据统计分析的基础上。其表达式为: E =R #K #L #S #P #C (1) 式中,E 为年平均土壤侵蚀量(t/hm 2 );R 为降水及径流因子;K 为土壤侵蚀性因子;L 及S 为地形因子;P 为水土保护措施因子;C 为地表植被覆盖因子。 G IS 技术已在资源管理领域获得广泛的应用。本文在GI S 的支持下,应用该方程对我国红壤丘陵地区的江西省泰和县灌溪乡的土壤侵蚀量进行了定量的估算。灌溪乡,土地面积16916k m 2 ;年平均气温1816e ;平均年降水量1373m m ,多分布于3~6月,而且降水多为暴雨形式。尽管该地区植被状况较好,但一旦受到破坏,则土壤侵蚀严重,且不易恢复。 2土壤地理单元土壤地理单元的概念是由Zinck(1988)[2]提出的。它为四级结构,分别为景观、地势、岩性与地形。其中地形是土地利用评价的基本单元。在小范围的区域内,判读土壤地理单元最好是用航空照片。本文利用1B 20000的航空照片,遵循土壤地理单元概念的原则,制作了研究地区的土壤地理单元图。第14卷第1期 1999年1月 Vol.14No.1 J an.,1998 自然资源学报 JOU RNA L O F NA T U RA L RESO U RCE S

土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用探究

土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用探究摘要：水土保持，是环境保护领域非常重要的一门学科，随着工业的不断发展，我国特别重视对环境的保护。与此同时，在水土保持理论研究中也加大了力度。而对于土壤侵蚀模型来说，则是土壤侵蚀理论研究的成果之一，该成果能够为水土保持实践提供有效依据。本课题重点围绕“土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用”进行分析研究，以期提高土壤侵蚀模型的实用价值，并为水土保持工作的进步及发展提供具有价值的参考建议。关键词：水土保持；土壤侵蚀模型；实用价值；发展土壤侵蚀模型属于水土保持实践研究工作中的有效工具之一，通过土壤侵蚀模型的构建，进行相关参数的分析，能够为水土保持实践工作提供客观、科学的参考依据。值得注意的是，我国早在上世纪二十年代便实行了土壤侵蚀监测工作，在上世纪四十年代则基于黄土高原构建了水土保持试验站，而对于土壤侵蚀经验模型的提出，则是在1953年[1]。总之，从水土保持实践工作的进步及发展角度考虑，本课题围绕“土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用”进行分析研究具备一定的价值意义。 1.土壤侵蚀模型发展历程及模型概念分析 1.1发展历程从土壤侵蚀模型的发展历程层面分析，发展至今已有八十余年，模型的性质基于经验发展至机理，模拟起初为空间尺度，随着不断的发展，实现了对坡面、小流域、大刘宇以及区域性的研究；涉及侵蚀、沉积、产沙以及污染物富集及迁移等内容的研究。与此同时，从模型的应用层面来看，可应用到水土保持措施的选择、水土保持效益的分析以及水土资源管理等方面。显然，土壤侵蚀模型的发展昭示着理论研究的逐渐进步，与此同时也与计算机网络技术、地理信息系统以及遥感技术等逐步发展密不可分。 1.2模型概念（1）土壤侵蚀数学模型。土壤侵蚀模型中的土壤侵蚀数学模型，主要通过田间试验，利用土壤侵蚀因子参数及侵蚀相关性分析构建相对应的数学方程，可广泛应用凹土壤学、土壤侵蚀与水土保持学科领域。（2）欧洲土壤侵蚀模型。对于欧洲土壤侵蚀模型来说，指的是以物理过程为基础的次暴雨分布式侵蚀模型，以侵蚀产沙过程当作基点，纳入植物截留、土壤表面情况、径流形成、剥蚀以及径流搬运功能等指标参数，进一步分析这些指标参数对土壤侵蚀过程造成的影响，将1分钟组我诶时间间隔，然后将降雨期间的水文与泥沙曲线图生成出来，对侵蚀与沉积位置进行预报，并对侵蚀与沉积相对应的微地形起伏变化进行模拟[2]。总之，土壤侵蚀模型在水土保持领域的应用广泛，且价值显著。为了提高水土保持研究工作的效率及质量，可以合理、科学地利用土壤侵蚀模型。 2.土壤侵蚀模型在水土保持实践中的具体应用分析从如前所述的土壤侵蚀模型的发展历程来看，经历了较长时间的发展，且发展至今具备了成熟的模型基础。下面将从国外、国内土壤侵蚀模型在水土保持实践中的具体应用进行分析，具体内容如下： 2.1国外土壤侵蚀模型的研究

水土流失形态及土壤侵蚀计算

水土流失形态水土流失也叫土壤侵蚀，是指地球陆地表面的土壤及其母岩碎屑，在水力、风力、重力、冻融等外营力和人为活动作用下发生的各种形式的剥离、搬运和再堆积的过程。水土流失是山区、丘陵区一种渐进性灾害，被列为人类目前所面临的十大环境问题之一。治理水土流失是中国的基本国策之一。一、侵蚀的发展土壤侵蚀的发展，大体分为３个阶段：（一）自然侵蚀自然侵蚀也称古代侵蚀、史前侵蚀或地质侵蚀。在人类出现以前，就有了中国黄土高原。黄土在其沉积过程中，地面虽然比较完整，但也有起伏不平，同时地面尚未形成能抑制土壤侵蚀的植被，加之黄土具有易蚀性特点，暴雨和冰川融解形成径流，即对地表产生侵蚀作用。这时侵蚀非常缓慢，土壤的侵蚀速度小于土壤形成的速度，不仅不会破坏土壤结构，还对土壤能起到一定的更新作用，这种侵蚀也叫正常侵蚀。（二）加速侵蚀加速侵蚀也叫现代侵蚀，是指土壤侵蚀速度大于土壤形成速度。自西汉到民国的2 000年间，黄土高原地区人口增长较快，移民戍边以及农业区逐渐由南向北、由东向西扩展，人类开垦草原，砍伐森林，开荒扩种，加上其他不合理的经营活动，造成加速侵蚀。据观测资料，森林砍伐土地垦种后，年侵蚀模数可从每平方公里几吨猛增到几千吨甚至上万吨，有不少沟道、河流，一年的输沙量相当于自然侵蚀几百年的输沙量。加速侵蚀导致林草植被破坏，土壤肥力下降，地形更加破碎，水土流失加剧。（三）人为新增侵蚀新中国建立以来，特别是20世纪80年代以来，资源开发和基本建设项目大大增加，开矿、建厂、修路、盖房（挖窑）等活动日益频繁，直接向沟道、河道弃土弃石弃渣。由于人口增加，需求更多农产品，在农业生产上，不少地方仍在破坏植被，开荒扩种，粗放经营，造成一边治理一边破坏，一家治理多家破坏。在遭到破坏的地方，水土流失特别严重。二、侵蚀形态土壤侵蚀从形态上可分为水力侵蚀、重力侵蚀和风力侵蚀３种。（一）水力侵蚀

地理建模ModelBuilder土壤侵蚀危险性建模分析

实验八、Model Builder 土壤侵蚀危险性建模分析(综合实验) 模型生成器(ModelBuilder)为设计和实现空间处理模型提供了一个图形化的建模环境。模型是以流程图的形式表示，它通过工具将数据串起来以创建高级的功能和流程。你可以将工具和数据集拖动到一个模型中，然后按照有序的步骤把它们连接起来以实现复杂的GIS任务。通过对本次练习，我们可以认识如何在ModelBuilder环境下通过绘制数据处理流程图的方式实现空间分析过程的自动化，加深对地理建模过程的认识，对各种GIS分析工具的用途有深入的理解。 1. 认识ModelBuilder操作界面135 2. 确定目标，加载数据135 3. 创建模型136 4. 编辑模型139 5. 执行模型，查看结果153 1.认识ModelBuilder操作界面 1:添加硬盘上的数据或工具到模型中，数据也可以从ArcMap或ArcCatalog从直接拖到模型中，工具可以直接从Arctoolbox直接拖到模型中 2:显示全部模型要素，并充满ModelBuilder窗口 3:自由缩放，点击此按钮后，按住鼠标不放可，向上或向下移动鼠标可以自由缩放ModelBuilder中的流程图 4:选择，用以选择模型中的数据图框，工具图框 5:添加连接，将数据和工具连接起来

6:运行选中的处理过程或整个模型 2.确定目标，加载数据目标：获取［土壤侵蚀危险性分布图］因子确定：坡度、土壤类型、植被覆盖数据：矢量数据：研究区界线(Study Area)、植被(Vegetation)，栅格数据：土壤类型栅格(Soilsgrid) (1) 在ArcMap中新建一个地图文档 (2) 添加矢量数据：StudyArea、Vegetation、栅格数据Soilsgrid (同时选中：在点击的同时按住Shift) (3) 打开Arctoolbox，激活Spatial Analyst空间分析扩和3D分析扩展模块(执行菜单命令［工具］＞＞［扩展］，在出现的对话框中选中“空间分析模块”和“ 3D分析”) (4) 根据Vegetaion中的属性［VegTYPE］设置植被图层的符号为［唯一值渲染］，根据SoilsGrid图层中属性［S_Value］设置土壤类型栅格的符号为［唯一值渲染］，设置图层StudyArea的边界和填充，并调整各图层的顺序得到如下下效果: (5)保存地图文档为［Ex8.mxd］ 3■创建模型在上一步操作的基础上进行 (1) 在ArcMap中，打开Arctoolbox，执行菜单命令：［工具］＞＞［选项］,在［选项］设置对话框中，设置［空间处理］选项页中［我的工具箱位置］，将其指定为某个路径，比如［d:\arcgis］,因为以下建立的模型将会被保存到后缀为［.tbx］的文件中，而这个文件是保存在以上设定的路径下的.