管理技术研究论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇管理技术研究论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

1黄姜形态特征

黄姜，学名盾叶薯蓣，也叫火头根，是薯蓣科薯蓣属的一种多年生草质藤本作物[1]。地上茎左旋，光滑无毛，有时分枝或叶柄基部两侧微突起或有刺。单叶互生，盾形、三角状卵形、心形或箭形，叶片厚纸质，两侧裂片圆耳状或长圆形，两面光滑无毛，表面绿色，常有不规则的斑块，叶柄盾状着生。花单性，雌雄异株少有同株。雄花无梗，常2~6朵簇生，再排列成重穗状，花序单一或分枝，1~2个簇生于叶腋，通常每簇花仅1~2朵发育，基部常有膜质，苞片3~4枚，花被片6，长1.2~1.5mm，宽0.8~1.0mm，开放时平展，紫红色，干后黑色，雄蕊6枚，着生于花托的边缘，花丝极短，与花药近等长。雌花序与雄花序相近似，雌花具花丝状退化雄蕊。蒴果三棱形。每棱翅状，长1.2~2.0cm，宽1.0~1.5cm，干后紫黑色，表面常有白粉；种子通常每室2枚，着生于中轴中部，四周围有薄膜状翅。花期5~8月，果期6~9月。地下根状茎横生，近圆柱形，指状或不规则分枝，直径1.5~3.0cm；新鲜时外皮棕褐色，粗糙，有明显皱纹和白色圆点状根痕。断面桔黄色，质地细而嫩，干后粉质，维管束明显。根状茎薯蓣皂苷配基含量高，最高达16.15%，是合成甾体激素药物的重要原料[2]。

2人工栽培黄姜地块和栽培种的选择

2.1栽培地块的选择

人工栽培黄姜地块，要求土壤疏松、土质肥沃，土层厚度15cm以上、土壤有机质含量1%以上、全氮含量0.1%以上、pH值6~7。栽培黄姜的地块应具有良好的物理性能，不能过砂过粘或过酸过碱。

栽培黄姜的地块，应进行深翻细整，并结合整地施足底肥。一般早春种植的，头年冬整地，整地时，铺施45~60t/hm2腐熟的农家肥，均匀翻入土中，种植前进行1次深翻细耙；秋末冬初种植的，栽前应深翻，打碎土块，拣净石头、杂草。

2.2栽培种的选择

作种的黄姜，根状茎应粗细均匀，生命力强，无病虫害和损伤，粒度饱满，无霉变，千粒重达10g以上，需种子45kg/hm2左右，并尽量选用一年生根基做种茎。

3繁殖方法

3.1种子繁殖

黄姜的种子发芽较慢，繁殖倍数高，实用价值较大。播种前需将种子晾晒并将周围翅壳搓去，用25℃的温水浸泡12h捞出晾干，然后拌细沙或肥土进行播种。露地育苗方法，播种期一般在3月中旬前后，苗床应选在靠近水源和较肥沃的地块，施腐熟农家肥60t/hm2左右及黄姜专用肥1500kg/hm2左右，翻耕后作成1m宽的床，床面要平整、绵软、疏松，苗床作好后，将处理好的种子均匀撒播或开沟撒播上去，种上覆盖细肥土2~3cm，床面覆盖作物秸秆，经常喷水，保持土壤处于湿润状态，土壤温度处于20~25℃。播后25~30d后发芽率可达50%~60%，40~50d左右即可出苗，有条件的地方，可先将黄姜种子放在培养皿或营养钵内，置于20~25℃的湿润条件下发芽，发芽率可达80%~90%，然后播入湿润、遮荫的苗床里培育，当年可形成小根状茎种。

3.2根状茎繁殖

根状茎繁殖时将根状茎掰成5~10cm长的茎段，每段根茎上保留2~3个健状的潜伏芽。实行起垄种植，播种时间一般在11月至来年3月以前为佳。将选好的种子按25cm×30cm的株行距，开深13cm左右的沟下种，芽向上，覆土6~8cm，保持土壤处于湿润状态。待苗长到15cm左右，移栽于大田。

4藤架的搭法与管理

薯蓣的藤架一般可采用竹棍或木条绑缚搭成。山坡或不成行的稀林地，藤架高度宜在1.5m。平川地带或成行的稀林地，藤架可顺行搭成长方体或长弓形，藤架高度宜在1.5m左右。垄作的，可2垄合搭1道藤架；沟植的，可3行搭1道藤架。

薯蓣种植后，应使土壤处于湿润状态，干旱季节，应灌几次水；有条件的地方可结合灌水追施适量速效肥。当黄姜的地上茎攀上藤架到地下根状茎增生膨大期间，应适时松土，除去杂草，尤其是每次雨过天晴，应待土不粘锄时进行1次松土，松土深度5~6cm。松土除草时，勿伤藤茎。

5病虫杂草综合防治

5.1农业防治

（1）选用无病虫、无霉变种薯，防治病虫传播，保证苗全苗壮。种姜1年为佳，要求大小一致，1kg种子150~200个芽头，每个芽头有2~3个芽眼，用种2250~3000kg/hm2。

（2）采用高畦垄作种植，改善土壤通气性，促进地下根茎生长。按1m宽作垄，垄高20cm，株行距25cm×25cm，每垄种4行，种10.5~13.5万株/hm2，以冬播为好。

（3）合理轮作倒茬，采用与禾本科作物2年以上轮作倒茬，防灾避害。

（4）施用腐熟农家肥，增加土壤有机质，改良土壤，重施磷钾肥，增强植株抗病性。一般施农家肥30~45t/hm2、磷肥750kg/hm2、钾肥375kg/hm2、黄姜专用肥1125~1500kg/hm2，以基肥为主。

（5）搭架栽培。当苗高30cm以后，按每平方米4根竹杆搭成”人”字架，促进通风透光和湿气流动，促进叶片光合作用和根茎生长，能有效提高产量和防病控害。5.2药剂防治

（1）土壤消毒。在病害发生严重地块，整地时选用70%甲基托布津、50%多菌灵、50%福美双4500~6000g/hm2拌细土撒施土中；在酸性土壤中施用石灰消毒，预防土传病害。防治地下害虫，采用50%辛硫磷、48%乐斯本乳油2250~3000g/hm2，或3%呋喃丹45kg/hm2，拌细土300~450kg/hm2均匀撒施。

（2）病害防治。在病害发生地块，当达到防治指标时，选用75%百菌清1000倍液，50%多菌灵、50%溶菌灵、70%托布津或86.2%铜大师500~800倍液，在发病部喷雾或灌根，每株灌50~100mL。

（3）虫害防治。在叶面害虫发生地块，选用55%一遍净225~300g/hm2、50%辛硫磷1500mL/hm2、20%菊脂农药450~600mL/hm2或Bt乳剂2250~3000g/hm2对水450~600kg/hm2，在幼虫3龄始盛期喷雾防治。

5.3化学除草

（1）土壤封闭处理。在黄姜播后苗前，选用50%姜草净750~900g/hm2、90%禾耐斯600~750g/hm2、50%乙草胺2250~2700g/hm2或72%拉索1500~2250g/hm2，对水900kg/hm2喷雾。

（2）茎叶喷雾。当田间杂草生长在3~5片叶时，选用5%精禾草克、5%旱草枯或10.8%高效盖草能乳油675~750mL/hm2，对水450kg/hm2作茎叶喷雾。

（3）定向喷雾。对局部地块多年生恶性杂草，选用74.7%农民乐1500~2250g/hm2或20%克无踪2250~3000g/hm2，对水450~600kg/hm2定向喷雾，切记不要喷洒在黄姜茎叶上。

施药后因降雨等原因影响防治效果时，应及时补治；土壤处理除草，要抢雨后天晴，土壤湿时喷药，施药后禁止在田间操作和人畜践踏，以免破坏药土层影响防除效果。

6根状种茎的采挖与贮运

薯蓣根状茎入土较深，采挖比较费力。采挖时，先剪去地上茎，拆除藤架，然后沿两行正中间开挖20cm深的沟，分别向两边小心抱出根状茎。陕南一般在11月左右采挖。

根状茎采挖后，应将潜伏芽较多无病虫的上部茎段连同芦头一起截下作种田，晾干水气贮藏。贮藏的方法是：①地下沙藏：选地下水位低、土质较黏的地方挖深70cm、宽50cm的方坑，坑低和四周铺1层稻草或麦草，然后1层干砂1层种茎层放在距地面15cm处，上盖40cm的潮土，作成高出地面的土垄，垄边开两条排水沟。②窖藏：将地窖用来苏儿消毒后，将种茎堆入，堆高40~50cm，窖口留1个通风口。贮藏期间的温度最好保持在5~7℃范围内，不宜高于9℃，以免发芽。

长途调用新鲜种茎时，应将种茎与锯末层放在木箱或较硬的纸箱内，上加盖封紧。若运输时间过长，应避免种茎过冷受冻或过热发芽。

篇2

1引言

预应力砼结构较普通钢筋筋结构不仅用料省，且使用性能好，但其施瓜工艺复杂，技术要求甚高，在一定程度上阻碍了预应力的进一步发展和推广应用。为简化预应力砼的施工工艺人们曾进行多方面的努力，预弯复合梁[1]即是其中之一，该梁既具有预应力梁良好的使用性能，又省去了常规预应力所必须的留孔、穿索、张拉、锚固、压浆、封锚等一整套工序，施工工充得到简化，但其用钢量却急删增加，以致在大多数国家和地区难以推广应用。可见，现有的预应力砼结构左良好的使用性能、用料的经济性及施工的简易性三方面并未达到完美的统一，尚需我们做出不断的努力，为此周志详副教授提出预弯预应力钢筋砼（以下简记为PFRC）梁的设想，并在三跨连续梁桥上进行应用研究，以期求得一种更合理和经济的结构及预应力施工工艺。

2PFRC梁的工艺及原理

现以简支梁为例，说明PFRC梁的施工工艺及预应力原理：

（1）按钢筋砼梁方式制作，具有适当预拱度的梁体，与钢筋砼梁所不同的是PFRC梁受拉主筋宜采用冷拉粗钢筋，并需在梁的受拉边可能出现裂缝凶区域设置预留槽口该区段内的主筋净保护层厚度取为箍筋的直径。

（2）对许梁施加预定的竖向荷载p，此时，在预留槽口的顶端会出现裂缝。

（3）绑扎受拉边翼缘的构造钢筋（注意插入式马蹄箍筋应通过预留槽口插入先浇梁体内浇注该翼缘的砼）。

（4）待后浇受拉边翼缘砼达到强度后，卸除预加荷载P。

现依据容许应力法理论对梁在上述预加载和卸载过程中跨中截面应力的变化

分析如下。

对设有预留糟口的钢筋砼梁作预加载时的计算截面及应力分布，此时梁的受拉力已开裂（预留槽口的存在即人为地规定了裂缝出现的位置及间距），受拉区仅计入主筋的作用。若换算截面对其重心轴的惯性距为I01，则在预加荷载弯矩MY的作用下上缘砼的压应力σh1和受拉钢筋的应力σg1分别为：

σh1=MYX1/I01（压）

σg1=nMY(h-X1)/I01（拉）

式中n表示钢筋弹性模量与砼弹性模量之比，X1为上缘至中性轴的距离。

在后浇下翼缘砼到强度后，卸除预加荷载p相当于梁施加了反向的预加载p，因此跨中截面受到了负弯矩MY的作用，此时梁的下半部分后浇下罢缘砼将参与受力，其计算载面及应力分布，设换算截面对其重心轴的性矩这I02，则梁缘上下边缘砼的应力σh2、σh3和钢筋的应力σg2分别为：

h2=MYX2/I02（拉）

σh3=nMY(h-X2)/I02（压）

σg2=nMY(h0-X2)/I02（压）

式中X2为上缘到中性轴的距离。

梁截面的实际应力分布为单独考虑预加载和卸除预加载两种情况载面应力的迭加，帮梁的上、下边缘砼应力σhs和σhx及主筋应力σg分别为：

σhs=σh1-σh2=MY(X1/I01-X2/I02)（压）（1）

σhs=σh3=MY(h-X2)/I02（压）（2）

σg=σg1-σg2=nMY[(h0-X1)/I01-(h0-X2)/I02]（拉）（3）

若梁在使用荷载作用下所受到的弯矩为M，则梁上、下边缘硷的应力分别为：

σhs=MY(X1/I01-X2/I02)+MX2/I02（4）

σhs=(MY-M)(h-X2)/I02（5）

由（5）式可见梁在不大于预0加荷载弯上MY，的作用下，其后浇下翼缘砼内不出现拉应，（暂不计砼收缩，徐变及钢筋松驰的影响），即该梁的下翼缘右以具有足够大的抗裂度，故梁，主筋得到可靠的保护，在使用荷载作用下梁截面的抗弯刚度因下翼缘砼参与工作而得到显著提高，其计算刚度与同截面的常规预应力砼梁相差元几，该梁的梁腹虽然尚存裂缝，但这些，缝并不穿过梁内受力钢筋（受拉主筋和箍筋）且不影响结构的受力状况，从钢筋砼的观点看，念些裂缝是允许存在的。

由此可见PFRC梁是通过在钢筋砼梁受载条件下二次浇注受拉边翼缘砼来代替常规预应力砼中的张拉钢盘，使后浇翼缘砼借助卸载时梁内主筋的弹性恢复获得所需要的预应力。为此，在先浇梁体的受拉边设看预留槽口是十分必要的，它具有如下凡个作用：①充当新、旧砼结合界面的剪力槽；②人为地控制荷载下裂缝出现的位置及间距，③便于后浇翼缘的插入式马蹄箍伸人先浇梁体内，进一步保证新、旧砼结合的整体性；④确保受控边翼缘范围内封无原发裂纹存在，使整个翼缘都受到应力的作用。

3试验研究简况

3.1试验梁的制作

第一批试验梁共5片，用于短期静载试验，其中4片为PFRC梁，余下的一片为与之比较，钢筋砼梁（一次浇成，不作预加载处理），编号为RCL10-00.0。在PFRC先浇粱体中，以高5cm，厚2-3cm的楔形木板形成预留槽口，在预加载条件下4片PF梁的纯弯段及其附近区域内每一个预留槽口的顶端都对应有一条裂缝（其宽度＜0.04cm），在两相邻预留槽口之间未发现新的裂缝产生，表明预留槽口达到了人为控制裂缝出现的位置及间距的目的，对梁下缘砼表面进行打毛后邦扎受拉翼缘构造钢筋（纵筋和插入式马蹄箍箭），用高流动性普通水泥砼（坍度为10cm）灌注受拉翼缘砼，并对此砼加强养护、直到卸除预加载时均未发现后浇砼表面有收缩裂缝产生。

3．2试验方法

本次试验的目的在于考查琅梁通过预加载条件下二次浇注受校边翼缘砼的处理，是否能够达到推迟开裂和提高粱的抗弯刚度效果，为此开裂荷载和梁的变形成为试验观测的重要内容。同时考虑到工程实践中多数结构都承受循环荷载的作用，故首先对每梧梁进行三次静力循环加载试验，借以获取一些梁在多次重复荷载下的试验数据，之后即对梁继续加载至破坏。

3.3梁的开裂

5片试验梁的第一条裂缝均为弯曲裂缝。PCL10-0.0在第一静载的第2.5级荷载下即在跨中下缘位置产生第一条裂缝。其宽度为0.01mm，高度为3cm，其余各梁（PFRC梁）的下翼缘在前二次静力加载、卸载的过程中均未发现裂缝，第一条裂缝均在第三次加载下产生，其宽度为0.02-0.03mm，高度2-3cm，试验表明，PF梁下翼缘第一条裂缝出现的位置与先浇梁体预留槽口的位置并无必然的联系。不难得到PFRC梁的抗裂弯Mf为：

Mf=My+rR1Wox（6）

其中：My为预加载产生的弯矩；r为塑性影响系数；Wox为扣除梁腹已裂部分的换算截面对受控边缘的抵抗矩；R1为下缘硷的抗拉强度。试验表明，梁的实测抗裂变矩与按（6）式得到的计算相吻合，从而在理论和试验两方面都证实了：通过预加载条件下二次浇注受拉边翼缘砼的处理后的梁，可以推迟受控翼缘砼的开裂至希望程度。

3．4粱的挠度

PCL梁在第一次静力加载后的残余挠度数值因故未获得，在第二次静载后测得残余挠度为0.18cm（不包含第一次静载后残余挠度），据结构承受静力循环荷载的一般规律可以推知，其第—次静载后的残余挠度将大于0.18cm，该梁在第二次静载时各级荷载的挠度较第一次静载时对应的挠度值有大幅度的增加，第三次静载的挠度亦大于第一次挠度，说明该梁的弹性恢复能力较差，此为RC梁的一大缺点，而4根PF粱在第一次静载后的残余挠度均在0.10-0.08cm，第二次卸载至0后几乎未发现新的残余挠度产生。且三次静载下各级荷载对应的挠度无明显差异，表明PF梁在下翼缘开裂前具有较强的弹性恢复能力，即具有常规预应力砼梁的特点。

综上所述，PFRC不仅具有较强的弹性恢复能力，而且具有足够大的刚度，保持了常规预应力硷梁的优越性，且避免了常规预应力砼粱因预应力度过大而引起的一些矛盾。

3.5长期受载情况

在静载试验的同期，还做了2片梁的室外长期加载试验，梁的截面同静载试验梁，主筋为冷拔钢丝，所受荷载为该梁预计使用荷载的75％（相当于桥梁恒载），经长达—年的长期观测表明，梁的挠度和腹部裂缝宽度元明显变化，梁的下翼缘未发现裂缝。

4PFRC在连续梁桥中的应用

4.1桥梁概况

民生桥位于四川省名山县城中心，为跨越名山河连接两岸主街道的城市桥梁，桥宽20m，桥轴线与河床轴线的交角为45°，主梁全长61m，设计荷载为-20，挂-100，人群400km/m2。原设计上部结构为3跨20m跨径的后张预应力砼简支斜梁娇，桥梁横断面由12片T形梁构成，下部构造为重力式墩台。

4.2结构设计

经综合考虑用材的经济性，施工的简易性及良好的使用性，本桥更改为三跨连续斜粱桥，桥梁横断面由4片现浇砼T型梁构成，主梁间距380cm，高130cm。

设计中着意减小了主粱弯矩粱段的刚度，增大了负弯短梁的刚度，从而减小了正弯矩粱段的长度及弯矩峰值，增大了负弯矩粱段的长度及弯矩峰值，故在正弯矩梁段按普通钢筋砼粱设计，避免了在下翼缘进行二次浇注砼，在负弯矩梁段按PFRC粱设计，预应力钢筋采用冷拉Ⅳ级钢筋，预加载下需在主梁顶面进行的二次浇注砼可与桥面铺装同期进行，施工工序与普通钢筋砼相近，却节省了大量钢材并增加了桥梁的使用性能。

主梁内力分析采用桥粱专用程序计算，正弯矩梁段按普通钢筋砼梁（RC梁）设计，负弯矩梁按PFRC梁设计，其极限承载力满足规范的要求，梁在施工及使用阶段的应力验算满足《桥规》的要求，预加载阶段的计算截面为扣除受拉区砼面积的换算截面，卸除预加载及其以后的使用阶段的计算截面为扣除梁腹己裂部分砼面积（计人后浇砼面积）的换算截面。主梁斜截项按普通钢筋砼梁进行强度设计。

4.3施工要点

为减少旋工费用，避免大型起吊设备的使用，本桥主梁拟定为就地支架立模现浇砼，其主要步骤如下：

（1）支架立模浇注主梁及RC梁段的桥道板砼；

（2）待主梁砼达到14d龄期和80％的设计强度后拆除支架；

（3）安装人行道板及浇注RC梁段的桥面铺装；

（4）对桥进行预加载；

（5）用微膨胀砼浇注PFRC梁段的桥道板和桥面料装砼，要求灌满全部预留槽口，

（6）待砼达14d龄期后，卸除预加荷载，该桥于1995年12月18日建成通车。

5效益分析

目前国内外常用的预应力砼有两种，即常规预应力砼梁（简记为TPC；通过张拉纲筋使砼获得所需的预应力）和预弯复合梁（简记为PFRC；借助受载后的钢梁在卸载时的弹性恢复并获得砼所需的预应力）。

PFRC梁较TPC梁简化了施工工艺，省去了TPC所必须的留孔、穿索、锚固、灌浆、封锚等一系列复杂的工艺，且不用张拉机具，降低了施工技术要求，无需锚具及锚下垫板和局部加强钢筋，受拉主箭可根据强度要求在适当的位置切断，放可节省材料：PFRC中砼所获得的预应力与梁抵抗外荷载所需的预应力的分布及大小相吻合，其预加载方式与使用阶段梁受载情况一致，预加载过程即对梁进行一次质量检验，故受力合理，使用安全。

与PFSC相比PFRC用钢量显著减少，施工更为简便，适用性广。

在名山民生桥应用PFRC技术，与原设计常规预应力砼梁相比，节省XM157-7型钢绞线群锚240套，φ65波纹管2500m，省去了张拉设备，简化了施工工艺，全桥所需人工减少2953个工日，因采用连续梁桥减小了支座数量，使桥梁墩台圬工数量减少约670m3，总计使桥梁造价降低38万元，占全桥总造价的21.6％。连续梁桥方案在梁高不变的条件下增大了主孔跨径，利于排洪和与环境的协调，具有明显的社会效益。

6结论

篇3

从抗剪参数的变化过程可以看出，粘聚力随着掺入比的增加而提高，随抗压强度的增加而增加，当fcu=1.45～5.12Mpa时，其粘聚力c=0.4～1.11，内摩擦角变化幅度为17o～400。与原状淤泥质粘土相比，粘聚力和内摩擦角都有不同程度的提高，说明水泥土的抗剪强度远大于原状土。这是因为水泥混入土体后的硬凝作用产生的水泥水化硬凝物质增加了加固土的糙度，从而加大了剪切面的摩擦系数，提高了抗剪强度。根本原因在于抗压破坏与抗剪破坏的方式不同，抗压、抗拉依靠的是土颗粒间的联结力和结构支撑力起主导作用，而抗剪时土颗粒间粘聚力和土颗粒间的摩擦力起主导作用。另外，拉、压破坏面不是一个规则平面。如果土体中土颗粒不是完全被水泥石颗粒包围，破坏可以沿颗粒间的软弱面发生，当剪切破坏则是沿一相对平整的面，剪切对土体的破坏面不能绕过水泥土颗粒，这些颗粒起着抗剪切作用，从而提高了水泥石的抗剪强度。

根据试验的数据进行的回归结果来看，水泥土的粘聚力c与其无侧限抗压强度fcu大致呈线性关系，回归方程式如下：

c=0.18849+0.17043fcu(R=0.93761,S=0.07862,N=12,P<0.001)

拟合结果如下图所示：

图2—10粘聚力—抗压强度曲线图

第五节BP神经网络模型对水泥土抗压强度影响因素的分析

室内配比试验目的是希望通过对试验资料的分析，了解各种影响因素与抗压强度之间的内在规律性，来指导粉喷桩的设计及施工。以往的做法是对样本值进行多元线性回归建立经验公式，然而，这一过程存在诸多问题。掺入比、含水量等因素与抗压强度的关系无疑是非线性的，用线性模型来拟合非线性关系，效果是不能令人满意的，这一点可以通过模型的适合性检验和残差分析得到反映；就线性模型本身而言，其应用范围的狭小和局限性，是显而易见的。鉴于水泥土自身结构的复杂性和对其加固机理的研究尚待进一步深入，用传统的数学工具模拟上述非线性过程，建模相当困难。由于影响粉喷桩的因素如掺入比、含水量、饱和度、加固土密度、龄期等较多，且诸因素相互作用，交叉影响，使的室内配比试验成果表象复杂，数据离乱，无明显的关系存在，给成果分析带来困难。再又因为试验成本的缘故，很难达到满足常规分析计算需要的样本量，亦不能保证试验样本有较好的分布规律，往往使量化结果与定性分析产生矛盾。如何明确系统的非线性关系，通常有两种办法来解决：第一种是采取“分段线性”的处理方法，如采取多元线性回归等手段；另一种方法是利用混沌论、奇异吸引子、吸引凹陷和分形等数学工具来分析非线性系统。然而这些数学工具大多只能给出严格边界条件下类似解的存在性这样的证明而不能给出明确可行的求解方法，对回归模型而言，它主要适用于大容量样本情况下，对因变量来说，自变量的离散程度在一定范围内，进行回归分析才能得到较好的结果。有没有一种方法，使得我们离开深奥的数学工具也能了解复杂的非线性系统？神经网络理论提供了另外一种解决此类问题的可能性。

一．神经网络及BP模型简介

一般而言，神经网络是一个并行和分布式的信息处理网络结构，它由许多个神经元组成，每个神经元有一个输出，它可以连接到很多其它神经元，每个神经元输入有多个连接通路，每个连接通路对应于一个连接权系数，一个简单的人工神经元结构如图2—11所示，该神经元是一个多输入、单输出的非线性系统，其输入输出关系可描述为

式中，为节点的输出；是从

其他节点传来的输入信号；为节点

j到节点i的连接权值，反映了输入

的影响大小；为阀值，表示当前节点对输入产生的影响总和进行判断，若大于，系统认为此次影响作用明显，并将其反映在输出，否则，此次影响作用将不被考虑；为传递函数，可为线性函数，或型函数(如=，=)，或具有任意阶导数的非线性函数，它描述了多输入值对输出的综合影响。

神经网络是一个非线性动力系统，特点在于信息的分布式存储(配比试验的规律性信息表示为权值和阀值的大小)和并行协同处理，它具有集体运算的能力和自适应的学习能力，很强的容错性和鲁棒性，善于联想，综合和推广。

神经网络模型有各种各样，代表性的模型有感知器、多层映射BP网络、RBF网络、双向联想记忆网络、Hopfield模型等。利用这些网络模型可实现函数逼近、数据聚类、模型分类、优化计算等功能。

BP网络是一单向传播的多层前向神经网络，结构如图2—12所示，其主要功能是函数逼近。网络通常有一个或n个隐层，同层节点间无任何连接和耦合，故每层节点的输出只影响下一层节点的输出。隐层中神经元均采用SIGMOID型变换函数，这种函数变换可实现从输入到输出的任意非线性映射；输出层的神经元采用纯线性变换函数，这可以避免使网络输出限制在一个较小范围内，达到可以输出任意值的目的。信息在模型中的传递和加工是逐层进行的，随着层数的深入，信息中所蕴涵的规律逐渐被了解、存储、综合，最后经输出结果统一表现出来。对本次配比试验而言，层的具体含义可理解如下：第一层的神经元接受各种影响因素的输入，对同一配比方案，第一层的神经元同时进行运算，利用传递函数计算结果的过程就是神经元存储信息的过程；第二层神经元接受上层神经元各自独立、并行计算处理的结果后，对获得的信息判断、整理、综合后输出，从而形成反映整个系统规律的映射。

图2—12

Hecht-Nielsen的论文中指出：1.给定任一连续函数f：[0，1]nRm，f可以精确地用一个至多三层的前向神经网络实现。它表述了映射网络的存在性，保证任一连续函数可由一个至多三层BP网络来实现。2.给定任意ε>0，对于任意的L2型连续函数f：[0，1]nRm，存在一个至多三层神经网络，它可在任意ε平方误差精度内逼近f。这就告诉我们，对任意连续函数一定可以构造出这样的BP网络模型。

二．BP模型应用分析

BP网络模型应用于配比试验分析，就是通过对简单的非线性函数进行数次复合，近似任一复杂函数，从而确定掺入比等影响因素和强度之间的函数关系。而且，实现这一功能的过程仅仅是利用试验样本值对模型进行训练和学习的过程（即通过推理和逼近的方法对网络的权值和阀值调整），其间并不要求对此结构和过程有较深认识，使分析的复杂性得到极大的简化，易于理解并提高了实用性。在配比试验中应用BP神经网络模型，具有以下几点优点：

并行处理性。网络各神经元可以同时进行类似的处理过程，整个网络的信息处理是大规模并行的。虽然每个神经元的功能简单，但大量简单的处理神经元进行集体的、并行的活动能减少神经网络完成识别任务所需步数，从而提高网络模式识别能力。与传统数学（如回归分析）串行处理相比，并行计算的效率更高。

规律的分布性描述和样本的容错性。抗压强度和各影响因素之间因果关系的信息，在网络的存储是按内容分布于许多神经元之间的权中，每个权存储多种信息的部分内容，从单个权中看不出存储信息的内容。这种映射关系的产生，部分来自于非线性是神经网络中固有性质这一事实，部分是因为许多独立单元的激励，决定系统的总体响应。这类似于全息图的信息存储性质，局部带有遗失或错误信息的数据使得网络重新调用自己存储的模式，同时有误信息被填充或修改。网络模式的完善和容错功能，在配比试验中的实际意义在于，对试验结果中离群点的处理上，比传统方法采取摒弃的手段有所改进，它容忍这些点的存在并吸取其合理内容，通过泛化（Generalization）功能对于不是样本集合的输入也能给出合适的输出。

可塑性、自适应性和自组织性。神经元之间连接的多样性和可塑性，使得网络可以通过学习与训练进行自组织，以适应不同处理信息的要求。这种学习功能在配比试验中的实现，主要是根据不同配比方案产生不同强度的样本模式，逐渐调整权值和阀值，使网络输出和希望输出之差的函数（如差的平方和）最小，权值和阀值的调整过程就是系统规律性信息的存储过程，样本量的增加可以加强信息的存储，从而更好的反映系统的非线性映射关系。

BP神经网络模型自身结构的特性也说明了其应用于室内配比试验的合理性。在这种网络中，输入是正向传播，逐层处理，每一层神经元的状态只影响下一层神经元的输出，其突出特点是无反馈性，即输入值不影响系统初始状态。对室内配比试验而言，试验过程本身是不可逆的，抗压强度由掺入比等因素决定，但同样的强度也可能是不同配比方案的结果，仅仅由抗压强度不能反演出影响参数，这一特征决定了用反馈型神经网络建模是不合适的。

BP神经网络的传递函数对隐层采用S型函数描述单个神经元对刺激的响应，一方面，它将神经元的输入范围（-∞，+∞）映射到某一确定区间，如（-1，+1），使各影响因素对目标变量抗压强度的变异性处于同一水平；另一方面，S型函数的曲线变化趋势与单因素对抗压强度的影响趋势雷同，经过对配比试验中各影响因素与水泥土的抗压强度关系分析可知，波速，掺入比，龄期等诸因素与抗压强度的相关关系大致呈指数曲线走向，以波速—抗压强度曲线为例，具体影响规律见图2—13，S型函数的曲线变化见图2—14。

图2—13抗压强度—波速曲线图图2—14S型函数曲线图

这说明S函数可以比较合理的模拟试验过程，从而更好的反映系统的映射关系。输出层节点的传递函数采用线性函数，它可将上一层神经元的输出经权值和阀值调整并累加后输出，其过程的物理意义被理解为对前一层神经元受掺入比等影响因素的激励后作出的响应的合理性进行判断，并通过将响应的合理部分迭加来模拟各种影响因素对抗压强度的综合贡献。

BP神经网络的训练和学习过程，就是通过逐步调整模型的权值和阀值来存储系统内在规律性信息的过程，从而达到正确反映抗压强度和影响因素之间映射的目的。其学习过程的基本思路是：把网络学习时输出层出现的与试验结果不符的误差，归结为连接层中各节点间连接权及阀值（有时将阀值作为特殊的连接权并入连接权）的“过错”，把误差逐层向输入层逆向传播“分摊”给各连接节点，从而可算出各连接节点的参考误差，并据此对各连接权进行相应的调整，使网络适应要求的映射。

三．工程实例

结合宁高公路二期工程粉喷桩软基处理，本次试验用土取自宁高公路（洪蓝至双牌石段）工地现场，并在室内使土样完全扰动，利用现有的土工试验仪器，土样试块为70mm×70mm×70mm的立方体，空气养护，搅拌方式为干搅，按照土工试验规程进行试验，本次配比方案掺入比为8%、12%、15%，含水量为30%、40%，龄期为30天、90天。为了验证BP模型拟合数据时样本需求量少，分析能力强的特点，本文选择了包含所有因素变化情况的最少组数（3×2×2）的试验结果进行分析，各组加固土的物理力学性能见表2—9：

表2—9.室内配比试验成果表组数

掺入比（%）

龄期（月）

含水量

孔隙度

饱和度

波速（km/s）

干密度(kg/m3)

抗压强度(Mpa)

1

15

1

0.211

0.575

0.893

1.783

1.66

3.47

2

15

3

0.153

0.535

0.62

1.813

1.63

5.12

3

12

1

0.222

0.588

0.945

1.645

1.69

2.36

4

12

3

0.192

0.555

0.816

1.626

1.66

3.58

续表2—95

8

1

0.234

0.62

0.926

1.414

1.61

1.49

6

8

3

0.204

0.594

0.797

1.278

1.66

2.42

7

15

1

0.289

0.796

0.861

1.611

1.43

1.97

8

15

3

0.264

0.775

0.771

1.620

1.42

4.58

9

12

1

0.298

0.78

0.931

1.566

1.44

1.74

10

12

3

0.248

0.726

0.78

1.565

1.47

3.30

11

8

1

0.325

0.866

0.91

1.478

1.38

1.51

12

8

3

0.289

0.801

0.842

1.365

1.40

2.48

根据试验结果建立BP网络模型，仿真各种因素对抗压强度的影响过程，网络模型结构见图2—12。利用高性能的可视化软件MATLAB中神经网络工具箱进行分析计算。由于采用并行计算的方法，模型本身可以通过增加节点数、隐层数或训练步数等方法将系统误差控制在指定范围内，而不需要再进行额外的试验，因此，在本次室内配比试验的组数比常规试验组数大大减少的情况下，采用两层BP网络模型来完成函数逼近任务。由于试验过程中对抗压强度而言，影响因素的个数有7个，因此初次确定隐层的神经元个数选7个，根据结果知最大训练步数不够或隐层中神经元个数太少。因此将神经元数目增加的14个，最大训练步数为100000次，此次训练到92885步时，仿真精度达到要求。

计算结果如表2—10：

表2—10.抗压强度计算结果与试验结果对比试验结果

1.49

1.51

1.63

1.97

2.36

2.42

2.48

3.3

3.47

3.58

3.58

5.12

多元回归

1.659

1.203

1.672

2.481

2.381

2.486

2.368

3.516

3.032

3.335

3.726

5.048

相对误差回归

0.113

0.203

0.026

0.259

0.009

0.027

0.044

0.065

0.126

0.068

0.040

0.014

BP模型

1.512

1.485

1.623

2.001

2.357

2.407

2.456

3.410

3.452

3.545

4.522

5.129

相对误差BP

0.015

0.016

0.004

0.015

0.001

0.005

0.009

0.033

0.005

0.010

0.263

0.001

由表2—10可以看出，回归模型的计算结果与样本值的偏差较大，最大时达到了20%以上。而且，对同样的样本群而言，回归模型一旦确定，其系统误差（计算值与试验结果之差）的大小也随之被确定，改善系统误差的有效办法只能是增加样本数量，这将直接带来试验成本或工程投入的加大。对BP神经网络而言，其输出不仅能较好的代表试验结果，与此同时，模型本身可以通过增加节点数、隐层数或训练步数等方法将系统误差控制在指定范围内，而不需要再进行额外的试验，这一点对工程实际而言具有十分重要的经济价值。根据本次试验的网络误差平方和随训练步数的变化趋势可知，BP神经网络系统误差平方和随步数的增加而逐渐趋于一极小值，只要模型结构合理，隐层中神经元个数足够多，保证必要的训练步数，系统误差可以控制在任一指定的误差指标范围内。

图2—15以方框表示权值矩阵和阀值矢量中元素，其面积正比于元素幅值。阀值和权值之间用垂线划开，形象表示权值和阀值对神经元输出的影响强弱。对权值和阀值而言，亮色代表正值，暗色反之。

图2—15.权值W1和阀值B1方框图

图中第一列表示本次二层的BP网络模型中隐层的阀值大小，第二列到第八列分别表示与掺入比、龄期、含水量、孔隙度、饱和度、波速和干密度有关的权值大小。图2—15中行的含义可以理解为，对同一次配比试验结果，14个神经元相互独立的进行分析，每个神经元都不同程度反应了此次配比试验中影响因素与水泥土抗压强度的关系，换句话说，模型获得的影响因素和强度相关性信息相当于进行了14次配比试验所得到的结果，神经元并行计算的特点，用在室内配比试验结果分析中，可以达到明显减小样本量的效果。

权值和阀值方框图存储的是此次室内配比试验中各影响因素和抗压强度之间因果规律信息。根据权值分布特点可得到如下认识：在各种影响因素中，波速的显著性水平明显高于其他因素，因为波速对应的权值幅值（图2—15第七列框图）明显高于其他影响因素的权值幅值，其倍数分别为十几倍到几十倍不等，这说明波速和抗压强度之间的联系非常紧密，对工程应用而言，通过测定波速的大小了解水泥土抗压强度是可行的，根据图2—13描述的函数关系，测得水泥土的声速就可以推知其抗压强度，这就为利用应力波（声波）的传播特性来测定粉喷桩质量提供了理论依据。

与其他因素相比，水泥掺入比与含水量对抗压强度的贡献较强，它们的权值幅值也相对较大，其权值幅度明显超过除波速外的其它所有影响因素。就水泥土加固机理来说，加固土的水解水化反应，硬凝反应和碳酸化作用，都离不开水泥和水的参与，因此在确定水泥土配比方案时，掺入比和含水量的作用是应当重点考虑的。除去以上两种因素外，干密度对抗压强度的影响也占有相当大的比重，其作用仅次于波速、掺入比和含水量。

篇4

加热切削技术的出现及发展

加热切削加工方法巧妙地利用了高能热源的热效应，对被切削材料进行加热，使材料切削部位受热软化，硬度、强度下降，易产生塑性变形(图1)。由于加热温升后工件材料的剪切强度下降，使切削力和功率消耗降低，振动减轻，因而可以提高金属切除率，改善加工表面的粗糙度。又因刀具耐用度与工件温度存在一定的关系(通常，当工件温度在810℃左右时刀具的耐用度最大)，所以还可延长刀具寿命。

早在1890年就出现了对材料进行通电的加热切削，并获美国和德国专利。20世纪40年代，加热切削在美、德开始进入工业应用实践，证明高温能使“不可能”加工的金属提高加工性能，并取得经济效益。但这个时期加热切削尚处于发展的初步阶段，加工质量难以保证，基本上没有应用到生产实际中。60年代以后，利用刀具与工件构成回路通以低压大电流，实现了导电加热切削，使切削能顺利进行。70年代初，出现了一种有效的等离子弧加热切削，最初由英国研制成功。80年代以后，开发了激光加热切削，由于激光束能快速局部加热，较好地满足了加热切削的要求，因而提高了加热切削技术的实用价值。

一般热源

加热切削所用热源，如通电加热、焊矩加热、整体加热、火焰和感应局部加热及导电加热，通称为一般热源。这些热源都能对被加工材料加热，对加热切削技术的出现和发展起了重要作用，但它们存在加热区过大、热效率低、温控困难、加工质量难以保证等问题，使切削不理想，难以甚至未能应用到生产实际中去。

等离子弧及激光热源

等离子弧加热切削，用等离子弧喷枪中的钨作阴极，工件材料作阳极，通电后形成高温的等离子弧，其特点是加热温度高，能量集中，可对难加工材料进行高效切削。研究表明，在加热切削冷硬铸铁和高锰钢等难加工材料时，切削速度高达100～150m/min，刀具耐用度可提高1～4倍。这种方法存在的问题是加热点必须与刀具有一定距离，加热效果难控制；加工条件恶劣，需要防护装置。

激光加热切削以激光束为热源，对工件进行局部加热，其优点是热量集中，升温迅速；热量由表及里逐渐渗透，刀具与工件交界面的热量较低；激光束可照射到工件的任何加工部位并形成聚焦点，便于实现可控局部加热。研究结果表明，激光加热切削可使切削力下降25%左右，还能有效改善工件的表面粗糙度。存在的主要问题是大功率激光器价格昂贵，能量转换效率低，金属材料对激光吸收能力差，吸收率一般只有15%～20%左右，经磷酸处理后，吸收能力可提高到80%～90%，但经济可行性差，这是这种加热方法难以推广应用的原因之一。

以上两种热源的出现，大大推动了加热切削技术的发展，国内外已进行了大量卓有成效的研究工作。但要顺利地用于生产，达到预期的切削效果，还有一些问题需要解决，尤其是切削机理还需进一步探索和研究，如加工过程中还存在由于一定的热扩散而影响加工质量，功率消耗多，温度控制困难，热源装置不理想，价格昂贵等问题，所以生产上实用进程不快。加热切削技术的关键在于加热，目前，一般的目标是加热到难加工材料熔化前处于软化的温度，但这一温度是否合适，怎样达到和控制这个温度，还需进一步探索、分析和研究。

2加热切削的研究及关键技术

研究目标和意义

研究课题以难加工材料组织相变理论、金属切削原理和热学传导为基础，以难加工材料难切削的机理为出发点，着重分析和寻找温度、材料组织形态的变化以及与切削力之间的关系，摸索切削规律，确定改善材料可切削性的对策，进而从根本上解决难加工材料的切削问题。

研究工作的前提条件之一是，目前已有了激光和等离子弧这类热梯度很陡的热源，加热温度能在几毫秒内达到需要值，容易控制、调节温度的高低。前提条件之二是，相当部分材料组织具有相变时的超塑特征，在这种状态下，材料组织分子的结合力最低，而此状态的温度又大大低于材料熔化前软化的温度，所以有可能摆脱难加工材料切削加工目前所处的困境。因为，如果难加工材料实现加热切削必须达到材料软化温度的话，实践已证明很难取得预期的切削效果。

研究的意义在于提出的基于改变组织形态的切削方法，是将材料科学的固态相变理论扩展用于切削加工领域。这种深入的机理探讨和研究，是金属切削原理的创新，也是制造技术发展方向上的新思路。另外，如果能使难加工材料的加热切削技术朝着比目前的切削温度更低、加工精度更高、加工速度更快的方向发展，无疑能推进加热切削的实用进程。

关键技术

材料的相变超塑性能力及变化规律。

金属材料超塑性状态的特点，是在一定条件下呈粘性或半粘性，没有或只有很小的应变硬化现象，流动性和填充性很好，超塑变形为宏观均匀变形，变形后表面光滑，没有起皱、凹陷、微裂及滑移痕迹等。金属材料在超塑状态进行切削是否也呈现上述现象，或者是否还有其他特殊现象是需要搞清楚的。材料在超塑状态下切削时的超塑性能力及其变化规律是需要研究的关键技术之一，这对提高难加工材料的切削效果有着重要意义。

一般钢铁材料都有相变超塑性(图2)，它是在相变发生和进行时产生的，依存于加热)冷却速度。黑色金属超塑性变形有一定的温度区，这个温度区比较狭窄，可以有1个，也可以有2个以上。如30CrMnSiA只在处于770℃才出现较好的超塑性，此时a与b两相的体积比率接近于1，最大应力降到30MPa，温度区窄；在700℃左右的一个范围内，超过临界温度就没有超塑性了。在超塑区域内，温度值应该稳定，不应起伏波动，恒温持续时间也不应过长，否则超塑现象会消失。钢从奥氏体区域以大于临界冷却速度进行淬火，可得到马氏体。由于加工应变诱发和进行马氏体相变，产生相变超塑性。马氏体转化与温度有关，并有一定限度。超塑性是在某一适当的温度范围才出现的状态，若想有效利用超塑性，必须在0.5T熔以上到相变温度以下的温度范围内进行加工。

加热温度的影响因素及控制方法。金属材料的相变超塑性对温度有苛刻的要求，在温度循环中的应变、应变速度、作用应力及加热速度等都会对温度产生影响，这是研究的关键技术之二。激光辐射材料时，其光能被材料吸收，并转换为热能。激光加热的热传导是一个非常复杂的过程，激光以很高的速度穿透表面进入材料深处，其初始速度可达5～20cm/s。热量在材料中传导扩散，造成一定的温度场。用数学方法分析计算热传导，对把握激光加热效果有重要意义。可以利用激光辐射形成的线状热源的变长度和变热源的性质，用数学分析方法来研究，寻找热源的温度场。根据上述理论建立的传热数学模型与激光加热切削过程进行仿真，对各主要参数作出精确的预测，加热切削的研究是非常重要的，也是取得良好效果的有力保证。

等离子弧加热切削淬火钢的试验表明，如果等离子枪安置在切削刀具前适当的位置，其倾斜角度、离加工面的距离及距切削刀尖的弧长等均可调节，并与适当的电压、电流、压缩气体压力和流量相配合，这样来控制加热温度，实现超塑组织状态下的切削，可以获得好的加工质量。

采用上述两种热源加热，使金属(尤其是Fe-C合金系)中亚共析钢容易实现超塑性，低碳钢等材料较易处于相变超塑状态，可以达到加热作用时间短、热源对材料作用区域小的目的，其面积、形状、大小都可调节，为金属超塑组织形态应用于切削加工创造了条件。

应用前景

篇5

石榴在10月份采果后至越冬前（11月中旬），是树体营养由采前向果实输送而转向积累时期。一般在9月份，石榴处于第1次花芽分化结束，第2次花芽开始分化并逐步达到分化高峰期。通常来说，第1～2花芽分化高峰期间所分化的花芽，在翌年则为第1～2茬花，占产量的比例很大，达80%以上。同时，石榴树树势的强弱，与其对冬季低温的抗性有很大的关系。生产实践证明：石榴采摘后的技术管理好坏和树势恢复的优劣，对石榴树的安全越冬和翌年的产量影响很大。石榴采后管理主要包括园地土肥水管理、树体管理等内容；其中树体管理又包括树体的修剪、病虫害的防治等内容。

1园地土肥水管理

1.1果园深翻

深翻可以改善土壤理化性状，提高土壤肥力及土壤孔隙度，为根系的生长、扩展及养分吸收创造良好的理化条件；同时还能将部分在土壤中越冬的害虫翻出冻死。果园深翻可结合施基肥进行，对新建果园实行扩穴深翻；对成年果园根据立地条件进行隔行、隔年轮换进行，深翻深度为40～60cm。

1.2采果后及时追肥

采果后，石榴树处于“休养生息”的树势恢复期，及时追施化肥，对于补充树体营养、恢复树势将起到重要的作用。追肥多以环状、放射状、条状等方法施入。追肥的目的是为了速效，因此通常采用尿素、三元复合肥、硫酸钾复合肥等速效性化肥。施肥量应根据树龄的大小、当年产量而定，壮年树、当年产量大的树，一般每株施尿素0.2～0.5kg，三元复合肥或硫酸钾复合肥以每株1.0kg左右为宜。追肥的时间一般在9月底至10月上旬进行。

1.3叶面施肥

采果后，为了尽快恢复树势，结合采后的追肥，及时对石榴树进行叶面喷肥。石榴叶面喷肥的肥料一般为尿素（0.3%～0.5%）、磷酸二氢钾（0.2%～0.4%）、硫酸钾（0.3%～0.5%）、硫酸铵（0.3%～0.4%）、硫酸锌（0.4%～0.5%）等。为了增加和补充树体的营养，在叶面喷肥时可加入0.2%～0.3%的蔗糖。

1.4早施基肥

早施基肥，可使肥料早分解、早吸收、早利用及早恢复树势，以便提高树体抵御冬季的寒害和各种不良环境对树体的伤害。施肥时间在10月中下旬，施基肥时应当结合果园深翻；施肥的种类以充分腐熟的猪粪、羊粪、鸡粪、厩肥、人粪尿等农家肥、有机肥为主；使用量可根据树龄大小和产量水平而定，每株50～100kg不等；施用方法同追肥，施肥部位应当与追肥施肥部位错开。一般而言，早施基肥时可在树冠垂直投影的树盘外缘开沟施肥。

果园内如有杂草、秸秆类可先将其压进施肥沟的下部，上部压以肥料，尔后埋土封沟。若是10月中下旬气温较高，可以边挖沟，边剪根（将施肥沟内露出的根，均用修枝剪剪断），边施肥，边回填，以免晾根时间过长。

1.5肥后浇水

在追施化肥和沟施基肥后要及时浇水，以解除秋旱、沉实土壤，促使肥料分解、吸收，进而达到尽快恢复树势和充实花芽分化之目的。在干旱、无灌溉条件地区，可在雨后趁墒追施化肥。

1.6松土保墒

浇水后要及时进行中耕松土保墒，保持水分，防止土壤板结，特别是盐碱地区，浇水后松土保墒，可以防止土壤反碱的作用。

2树体的管理

2.1摘净残果

将树上残留的达不到商品果要求的残、次果和没有商品价值的裂果、病果和虫果、僵果等全部摘除，以便于节约树体营养，同时防止其作为传播石榴病（果腐病、干腐病等）、虫（桃蛀螟、桃小食心虫、龟蜡蚧、康氏粉蚧、石榴绒蚧等）害的自然载体。一般而言，上述的病、虫、残、次、裂、僵果应在9月底，最晚不超过10月上旬全部摘除，并在果园外深埋处理掉。2.2清除杂草

杂草传播病害、滋生害虫，同时杂草丛生时由于与石榴争夺养分而影响石榴产量。因此，应当在杂草不超过20cm时，就予以铲除，结合挖沟深施基肥，与肥料一起埋入地下。

2.3适度修剪

此时适度修剪，不仅有利于恢复树势，而且还有利于养分的积累，进而充实花芽，促使花芽的形成，为安全越冬和翌年丰产打下良好的基础。石榴树的萌芽、成枝力均较强，在修剪方法上应多疏少截；时间上应以冬剪为主、夏剪为辅，同时贯彻修剪三大原则：上稀下密、外稀内密、大枝稀小枝密。

通常，对于初果期的树，以培养树形骨架为目的，促使树冠扩大，采取轻剪长放，多用撑、拉、吊等方法，多留枝条，缓和树势，促进花芽分化，从而达到整形、结果两不误，并多培养斜生、下垂状态的各类枝组。对着生于树冠外冠的长枝进行短截回缩和剪除树体基部萌蘖枝，培养中型结果枝组。对于盛果期树，主要调整树体营养与生殖生长的平衡。应运用多种修剪技术控制树冠扩大外移，改善内膛光照，合理负载，杜绝“大小年”。

（1）疏枝。即疏去背上的直立枝、大剪口的萌条枝、过密的营养枝、上下临近的重叠枝、水平相邻的平行枝、已感染病害的带病枝、被虫蛀空的“空心枝”、过于拥挤的结果枝等。

（2）短截。短截已结过果的果台枝及被茎窗蛾、蚱蝉、豹纹木蠹蛾危害的虫害枝。

（3）回缩。要回缩因结果压弯的下垂枝、生长势不强的衰弱枝和尖削度较小的“两头停”枝。

总的来说就是：以轻为主，轻重结合，保持树冠原有结构；疏除或短截直立枝和竞争枝，减少树冠上部和枝数量，让阳光透进内膛；对过密、干枯、病虫枝全部剪除，集中营养，改善光照。

2.4病虫害防治

此期主要防治对象为桃蛀螟、桃小食心虫、茎窗蛾、刺蛾、中华金带蛾、金毛虫等虫害及干腐病、果腐病、褐斑病等病害。防治方法为结合修剪，采取以下措施。

（1）刮老皮。八年生以上的成龄树，随着树龄的增加、树皮的更新和干腐病等病菌的侵染，使树干的老皮逐渐增多而出现翘裂现象。为了防止干腐病等病菌的再侵染，在石榴采摘后，及时刮除老皮，并用50%甲基托布津或50%多菌灵可湿性粉剂100倍液，也可用50%退菌特可湿性粉剂100倍液，涂刷刮老皮后的树干，对树干有保护和防治病害的作用。同时，将刮掉的老皮火烧或深埋处理。

（2）树体喷药。石榴采摘后的9月下旬及10月，防治蚜虫可用25%的吡虫啉2000倍液或1%阿维菌素乳油3000～4000倍液或5%氟氯氰菊酯（百树得）2000倍液液进行叶面喷雾；防治枣龟蜡蚧、榴绒粉蚧可用25%的甲氰菊酯（灭扫利）乳油2000～3000倍液进行防治；若防治蚜虫与枣龟蜡蚧和榴绒粉蚧，可用25%的吡虫啉2000倍液+20%氰戊菊酯（速灭杀丁）2000倍液混合液进行防治；若蚜虫、枣龟蜡蚧、榴绒粉蚧、石榴巾夜蛾、中华金带蛾一起防治，可用25%吡虫啉可湿性粉剂、25%灭幼脲、20%甲氰菊酯乳油与水，按（0.4∶0.3∶0.3）∶2000的比例，进行树体喷杀防治。在后期应尽量减少有毒农药的使用量。

篇6

农业节水不仅是我国国民经济和社会可持续发展所要求的，也是我国农业资源，尤其是水资源短缺、水土资源配置失衡等严峻形势所决定的。农业节水对保障国家水安全、粮食安全和生态安全，推动农业和农村经济可持续发展，具有重要的战略地位和作用。我国农业缺水的问题在很大程度上要依靠节水予以解决，加强对我国节水农业技术的研究，以科技创新促进生产力发展，建立与完善适合我国国情的现代节水农业技术体系，将成为促进我国节水农业可持续发展的重大战略举措之一

1现代节水农业技术研究进展

随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为现代农业可持续发展的重要措施。发达国家在农业生产实践中，把提高灌溉（降）水的利用率、单方水的利用效率、水资源再生利用率作为研究重点和主要目标。在研究节水农业基础理论基础上，将生物、信息、计算机、高分子材料等高新技术与传统的农业节水技术相结合，提升节水农业技术的高科技含量，建立适合国情的节水农业技术体系，加快由传统的粗放农业向现代化的精准农业转型的进程。

世界各国采用的节水农业技术通常可归纳为工程节水技术、农艺节水技术、生物（生理）节水技术和水管理节水技术等四类。节水农业技术的应用可大致分布在四个基本环节中:

一是减少灌溉渠系（管道）输水过程中的水量蒸发与渗漏损失，提高农田灌溉水的利用率；

二是减少田间灌溉过程中的水分深层渗漏和地表流失，在改善灌水质量的同时减少单位灌溉面积的用水量；

三是减少农田土壤的水分蒸发损失，有效地利用天然降水和灌溉水资源；

四是提高作物水分生产效率，减少作物的水分奢侈性蒸腾消耗，获得较高的作物产量和用水效益。节水农业发达的国家始终把提高上述环节中的灌溉（降）水利用率和作物水分生产效率作为重点，在建立了以高标准的衬砌渠道和压力管道输水为主的完善的灌溉输水工程系统和采用了以喷（微）灌技术和改进的地面灌技术为主的先进的田间灌水技术后，节水农业技术的研究重点正从工程节水向农艺节水、生物（生理）节水、水管理节水等方向倾斜，尤其重视农业节水技术与生态环境保护技术的密切结合。

1．1农艺节水技术

利用耕作覆盖措施和化学制剂调控农田水分状况、蓄水保墒是提高农田水利用率和作物水分生产效率的有效途径。国内外已提出许多行之有效的技术和方法，如保护性耕作技术、田间覆盖技术、节水生化制剂（保水剂、吸水剂、种衣剂）和旱地专用肥等技术和产品正得到广泛的应用。如美国中西部大平原由传统耕作到少耕或免耕，由表层松土覆盖到作物残茬秸秆覆盖，由机械耕作除草到化学制剂除草，都显著提高了农田的保土、保肥、保水的效果和农业产量。法国、美国、日本、英国等开发出抗旱节水制剂（保水剂、吸水剂）的系列产品，在经济作物上广泛使用，取得了良好的节水增产效果。法国、美国等将聚丙烯酰胺（PAM）喷施在土壤表面，起到了抑制农田水分蒸发、防止水土流失、改善土壤结构的明显效果。美国利用沙漠植物和淀粉类物质成功地合成了生物类的高吸水物质，取得了显著的保水效果。

节水农作制度主要是研究适宜当地自然条件的节水高效型作物种植结构，提出相应的节水高效间作套种与轮作种植模式。例如，在澳大利亚采用的粮草轮作制度中，实施豆科牧草与作物轮作会避免土壤有机质下降，保持土壤基础肥力，提高土壤蓄水保墒能力。

在抗旱节水作物品种的选育方面，发达国家已选育出一系列的抗旱、节水、优质的作物品种。如澳大利亚和以色列的小麦品种、以色列和美国的棉花品种、加拿大的牧草品种、以色列和西班牙的水果品种等。这些品种不仅具备节水抗旱性能，还具有稳定的产量性状和优良的品质特性。特别是近年来，在植物抗旱基因的挖掘和分离、水分高效利用相关的基因定位以及分子辅助标记技术、转基因技术、基因聚合技术等在抗旱节水作物品种的选育上取得了一些极富开发潜力的成果。

近年来，水肥耦合高效利用技术的研究已将提高水分养分耦合利用效率的灌水方式、灌溉制度、根区湿润方式和范围等与水分养分的有效性、根系的吸收功能调节等有机地结合起来。通过改变灌水方式、灌溉制度和作物根区的湿润方式达到有效调节根区水分养分的有效性和根系微生态系统的目的，从而最大限度地提高水分养分耦合的利用效率。美国、以色列等国家将作物水分养分的需求规律和农田水分养分的实时状况相结合，利用自控的滴灌系统向作物同步精确供给水分和养分，既提高了水分和养分的利用率，最大限度地降低了水分养分的流失和污染的危险，也优化了水肥耦合关系，从而提高了农作物的产量和品质。

1．2生物（生理）节水技术

将作物水分生理调控机制与作物高效用水技术紧密结合开发出诸如调亏灌溉（RDI）、分根区交替灌溉（ARDI）和部分根干燥（PRD）等作物生理节水技术，可明显地提高作物和果树的水分利用效率。与传统灌水方法追求田间作物根系活动层的充分和均匀湿润的想法不同，ARDI和PRD技术强调在土壤垂直剖面或水平面的某个区域保持土壤干燥，仅让一部分土壤区域灌水湿润，交替控制部分根系区域干燥、部分根系区域湿润，以利于使不同区域的根系交替经受一定程度的水分胁迫锻炼，刺激根系的吸收补偿功能，使根源信号ABA向上传输至叶片，调节气孔保持在适宜的开度，达到不牺牲作物光合物质积累而又大量减少其奢侈的蒸腾耗水的目的，与此同时，还可减少作物棵间的土壤湿润面积，降低棵间蒸发损失和因水分从湿润区向干燥区侧向运动带来的深层渗漏损失。RDI是基于作物生理生化过程受遗传特性或生长激素的影响，在作物生长发育的某些阶段主动施加一定的水分胁迫（即人为地让作物经受适度的缺水锻炼）来影响其光合产物向不同组织器官的分配，进而提高其经济产量而舍弃营养器官的生长量及有机合成物的总量。因营养生长减少还可提高作物的种植密度，提高总产量，减少棉花、果树等作物的剪枝工作量，改善产品品质。国际上有关调亏灌溉的研究主要是针对果树和西红柿等蔬菜作物，对大田作物的研究较少。

近年来，国内外相继开展了对作物需水量计算方法的大量研究，但这些研究大多以单点的和单一作物的耗水估算为主，在此基础上采用插值法和面积加权平均法确定的区域作物耗水量的精度会受到气象等因素的空间变异性的影响。目前的重点是将单点的单一作物耗水估算模型的研究扩展到区域尺度多种作物组合下的耗水估算方法与模型研究上，根据作物及其不同生育期的需水估算，使有限的水最优分配到作物的不同生育期内，为研究适合不同地区的非充分灌溉制度提供基础数据和支撑。随着遥感技术的应用使得采用能量平衡法估算区域作物耗水量成为可能，通过遥感获得的作物冠层温度来估算区域耗水量分布的研究变得十分活跃，并在一些发达国家得到了一定的应用。

1．3水管理节水技术

为实现灌溉用水管理手段的现代化与自动化，满足对灌溉系统管理的灵活、准确和快捷的要求，发达国家的灌溉水管理技术正趋朝着信息化、自动化、智能化的方向发展。在减少灌溉输水调蓄工程的数量、降低工程造价费用的同时，既满足用户的需求，又有效地减少弃水，提高灌溉系统的运行性能与效率。

建立灌区用水决策支持系统来模拟作物产量和作物需水过程，预测农田土壤盐份及水分胁迫对产量的影响，基于Internet技术和RS、GIS、GPS等技术完成信息的采集交换与传输，根据实时灌溉预报模型，为用户提供不同类型灌区的动态配水计划，达到优化配置灌溉用水的目标。为适应灌区用水灵活多变的特点，做到适时、适量地供水，需对灌溉输配水系统的运行模式和相应的自控技术开展研究。目前，国外多采用基于下游控制模式的自控运行方式，利用中央自动监控（即遥测、遥讯、遥调）系统对大型供水渠道进行自动化管理，开展灌区输配水系统的自控技术研究。在明渠自控系统运行软件方面，着重开展对供水系统的优化调度计划的研究，采用明渠非恒定流计算机模拟方法结合闸门运行规律编制系统运行的实时控制软件。

美国、澳大利亚等国已大量使用热脉冲技术测定作物茎杆的液流和蒸腾，用于监测作物水分状态，并提出土壤墒情监测与预报的理论和方法，将空间信息技术和计算机模拟技术用于监测土壤墒情。根据土壤和作物水分状态开展的实时灌溉预报的研究进展也很快，一些国家已提出几种具有代表性的节水灌溉预报模型。在此基础开展的适合不同地区的非充分灌溉模式的研究是干旱缺水条件下灌溉用水管理的基础，随着水资源短缺的不断加剧，其研究在国内外得到普遍重视。

多采用系统分析理论和随机优化技术，开展灌区多种水源联合利用的研究，以网络技术支持的智能化配水决策支持系统为基础，建立起多水源优化配置的专家系统，提出不同水源组合条件下的优化灌溉与管理模式，合理利用和配置灌区的地表水、地下水和土壤水，对其进行统一规划和管理。在最大限度地满足作物对水分需求的同时，改善灌区的农田生态环境条件。

1．4工程节水技术

随着现代化规模经营农业的发展，由传统的地面灌溉技术向现代地面灌溉技术的转变是大势所趋。在采用高精度的土地平整技术基础上，采用水平畦田灌和波涌灌等先进的地面灌溉方法无疑是实现这一转变的重要标志之一。精细地面灌溉方法的应用可明显改进地面畦（沟）灌溉系统的性能，具有节水、增产的显著效益。激光控制土地精细平整技术是目前世界上最先进的土地平整技术，国内外的应用结果表明，高精度的土地平整可使灌溉均匀度达到80%以上，田间灌水效率达到70%-80%，是改进地面灌溉质量的有效措施。随着计算机技术的发展，在采用地面灌溉实时反馈控制技术的基础上，利用数学模型对地面灌溉全过程进行分析已成为研究地面灌溉性能的重要手段。应用地面灌溉控制参数反求法可有效地克服田间土壤性能的空间变异性，获得最佳的灌水控制参数，有效地提高地面灌溉技术的评价精度和制定地面灌溉实施方案的准确性。

除地面灌溉技术外，发达国家十分重视对喷、微灌技术的研究和应用。微灌技术是所有田间灌水技术中能够做到对作物进行精量灌溉的高效方法之一。美国、以色列、澳大利亚等国家特别重视微灌系统的配套性、可靠性和先进性的研究，将计算机模拟技术、自控技术、先进的制造成模工艺技术相结合开发高水力性能的微灌系列新产品、微灌系统施肥装置和过滤器。喷头是影响喷灌技术灌水质量的关键设备，世界主要发达国家一直致力于喷头的改进及研究开发，其发展趋势是向多功能、节能、低压等综合方向发展。如美国先后开发出不同摇臂形式、不同仰角及适用于不同目的的多功能喷头，具有防风、多功能利用、低压工作的显著特点。

为减少来自农田输水系统的水量损失，许多国家已实现灌溉输水系统的管网化和施工手段上的机械化。近年来，国内外将高分子材料应用在渠道防渗方面，开发出高性能、低成本的新型土壤固化剂和固化土复合材料，研究具有防渗、抗冻胀性能的复合衬砌工程结构形式。如已在德国、美国应用的新型土工复合材料GCLS就具有防渗性能好、抗穿刺能力强的明显特点。此外，管道输水技术因成本低、节水明显、管理方便等特点，已作为许多国家开展灌区节水改造的必要措施，开展渠道和管网相结合的高效输水技术研究和大口径复合管材的研制是渠灌区发展输水灌溉中亟待解决的关键问题。

2现代节水农业技术研究发展趋势

现代节水农业技术是在传统的节水农业技术中融入了生物、计算机模拟、电子信息、高分子材料等一系列高新技术，具有多学科相互交叉、各种单项技术互相渗透的明显特征。现代节水农业技术涉及的既不是简单的工程节水和水管理节水问题，也不是简单的农艺节水和生物节水问题。从支撑现代节水农业技术的基础理论而言，需将水利工程学、土壤学、作物学、生物学、遗传学、材料学、数学和化学等学科有机地结合在一起，以降水(灌溉)－土壤水－作物水－光合作用－干物质量－经济产量的转化循环过程作为研究主线，从水分调控、水肥耦合、作物生理与遗传改良等方面出发，探索提高各个环节中水的转化效率与生产效率的机理。另一方面，现代节水农业技术又需要生物、水利、农艺、材料、信息、计算机、化工等多方面的技术支持，来建立适合国情的技术体系。

随着20世纪中叶以来科学技术出现的重大突破，节水农业领域中大量借助于土壤水动力学、植物生理学的理论和现代数学方法及计算模拟手段，试图从整体上来考虑水-土-作物-大气间的互动作用与关系，定量描述土壤-植物-大气连续体中水分和养分运移的转化过程，据此制定科学的水、肥调控方案，这使得对节水农业的研究已由以往单纯的统计或实验性质变为一门有着较为严谨的理论基础与定量方法的科学。计算机技术、电于信息技术、红外遥感技术以及其它技术的应用，使得在土壤水分动态、土壤水盐动态、水沙动态、水污染状况、作物水分状况等方面的数据监测、采集和处理手段得到长足发展，促进了农业用水管理水平的提高，而高分子复合材料和纳米材料的研制创新正在促使渠道防渗、管道灌溉、覆膜灌溉、坡面集雨等方面孕育着技术上的重大突破。

在提高农业用水的利用率和水的生产效率的节水农业技术研究中，不仅涉及到与土壤-植物-大气系统中的界面过程，水分传输和系统反馈的机制，水分调控的途径以及大气水、地表水、地下水、土壤水转化关系等相关领域内的前沿技术，还与利用现代高新技术对水资源、土壤水分和作物水分进行监测调控，根据作物需水规律进行精量灌溉等关键技术有关。为此，必须以具有学科交叉性的重大前沿性技术研究为基础，研发与农业节水相关的重要关键技术，探索建立适合国情的现代节水农业技术体系。

3我国现代节水农业技术研究重点与内容

3．1现代节水农业前沿技术

围绕作物生理需水与用水、精量控制灌溉等领域，对现代节水农业前沿技术开展原创性研究。通过对水－土－植物关系、干旱条件下植物根信号传输和气孔反应的机制、干旱胁迫锻炼对植物超补偿功能的刺激等问题的研究，带来农业节水原理与技术的创新，促进节水农业新思路的问世和源头高技术的产生，为我国现代节水农业的发展提供基础理论和技术储备。

作物高效用水与生理调控技术：

（1）研究主要作物节水条件下产量形成及可视化的生产模型，获得维持农作物较高水分生产效率的生理和生态学过程参数，提出农作物根系微生态系统水分吸收功能调控模型和水分利用整体超补偿功能环境反应模型；

（2）研究不同生态区域内主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻)非充分灌溉条件下的需水量季节分布和计算模式和不同节水灌溉技术条件下的作物需水和耗水模型，提出作物水分生产函数与有限水量条件下的非充分灌溉制度，得到不同节水灌溉方式下实施非充分灌溉制度的技术；

（3）研究主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻、果树)调亏灌溉的指标体系(最佳凋亏阶段和调亏程度)，提出不同养分水平或施肥条件下调亏灌溉的模式及相应的指标，获得作物调亏灌溉的田间实施技术；

（4）研究主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻)控制性分根交替灌溉的指标体系，提出不同养分水平或施肥条件下控制性分根交替灌溉的模式及相应参数，获得不同土壤、作物下控制性分根交替灌溉的灌水技术要素最优组合设计方法及的田间实施技术；

作物需水信息采集与精量控制灌溉技术：

（1）研究作物对水分亏缺信息的感受、传递与信号转导的过程，建立作物水分信号诊断指标体系，获得利用作物茎杆变形测量诊断作物缺水状况的新技术与新产品；

（2）研究作物水分区域分布监测技术和作物蒸腾过程快速监测技术，提出区域土壤水分空间变异性与最佳动态监测布点方式和区域土壤墒情监测预报技术，获得土壤水分动态快速测定与预报技术及新产品；

（3）以土壤墒情监测预报、作物水分动态监测信息与作物生长信息的结合为基础，研究运用模糊人工神经网络技术、数据通讯技术和网络技术建立具有监测、传输、诊断、决策功能的作物精量控制灌溉系统，研制开发智能化的灌溉信息采集装置和智能化的灌溉预报与决策支持软件。

农田水肥调控利用与节水高效作物栽培技术：

（1）以小麦、玉米、棉花等主要作物为对象，研究不同区域、种植制度、地力基础和水资源状况下主要作物农田养分供应与利用模式，提出不同水分条件下获得最高水分利用效率的水分与养分最佳参数组合；

（2）研究不同灌溉方式下作物根区水分养分迁移、转化和吸收的动力学过程，提出相应的作物根际水肥耦合循环与调控模型，获得以提高水肥耦合利用效率为目标的田间节水灌溉技术参数的最优组合；

（3）以小麦、玉米、棉花等主要作物为对象，研究农田高效用水的作物群体时空分布特征，影响农田整体抗旱特性和水分利用效率的群体因素和调控技术；构建主要农作物高效用水群体优化结构的综合栽培技术体系。

3．2现代节水农业关键技术

以田间节水灌溉、灌溉用水管理、农艺与化控节水等为重点，适当考虑干旱缺水地区特殊水源的开发与高效利用，研究现代节水农业关键技术，创制一批新型的农业节水新产品与新材料，促进节水农业技术水平的提升，为我国农业节水提供适合国情的实用性应用技术。

田间节水灌溉技术：

（1）研制抗堵、耐用、价廉的微灌灌水器，开发新型微灌过滤器、注肥器及系统控制设备；

（2）研究节能异形喷嘴喷头、可调仰角及可调雾化程度的喷头、喷洒区域为矩形的喷头，开发适宜于园林喷灌的升降式喷灌装置，改进扇形转动的摇臂式喷头，研制新型移动式轻小型喷灌机组和智能控制低压变量自走式喷洒机组；

（3）研究土地精平标准与激光控制平地技术，开发国产激光控制平地铲运设备和相应的液压升降控制系统，提出与激光控制平地技术实施相配套的田间灌排工程系统模式，研究地面灌溉技术控制参数，开发田间波涌灌溉控制设备、田间多孔闸管灌溉系统和田间灌溉自动控制设备；

（4）研发适合家庭规模的可调式小型免耕坐水播种技水与设备，创制集灌水、播种、施肥于一体的新型多功能行走式局部施灌机。

灌溉系统输配水监控与调配技术：

（1）研发水分损失小、价廉、精度高、抗干扰性强的渠系量水设备，研制具有量水和控制双重功能的取水口量水设施、新型管道量水仪表、适合高含沙渠道采用的量水装置等，开发经济实用的灌区自动化量水二次仪表及设备、井灌区计量与控制用水装置等；

（2）开发基于局域网络、Internet网络与RS和GPS技术相结合的灌区动态管理信息采集、传输和分析技术，研究灌溉系统的计算机识别技术和动态配水系统下非恒定流模拟仿真技术和水量与流量的实时调控技术；

（3）研究灌区中央控制系统自动控制技术和水力自动控制技术，开发灌溉配水系统的闸门控制模式及基于模糊控制方法的灵活方便的控制器。

农艺节水技术：

（1）以小麦、玉米等大田作物及林草为重点，应用分子标记辅助选择、转基因、基因聚合技术结合常规育种的方法，创制抗旱节水型、水分高效利用型的优异育种新材料，选育抗旱节水与高产优质相结合型的新品种（组合）；

（2）研究主要生态区域节水高效型的作物种植结构和适合区域特点的节水高效间作套种与轮作等种植模式，提出主要种植制度周期内农田水分高效利用技术控制要素和集成化参数，得到节水型农作制度优化技术及其量化指标；

（3）以旱地土壤水库增容为核心，研究等高种植集雨蓄水保墒技术和田间集雨栽培技术、少耕免耕保水保肥技术、地力培肥有机旱作技术、降低田间蒸发的覆盖保墒技术等雨水就地高效利用技术，提出旱地农田节水抗旱能力的粮草轮作技术、粮经饲作物立体种植高效用水技术等。

新型农业节水材料与产品：

（1）研究利用纳米技术改进防渗材料的性能，研制新型土壤固化剂、新型复合土工膜料和填缝材料，盐渍土和膨胀土等特殊土类渠道的专用防渗材料，开发新型保温复合材料和环保型混凝土补强新材料，创制用于管道输水的高分子复合材料大口径管材和管件；

（2）研发适合旱区应用的新型低成本、高效率的坡面集雨固化土材料、绿色环保型集雨面喷涂材料、生物集雨材料和田间集雨材料等；

（3）筛选具有控制蒸腾功能的外源物质，研究植物蒸腾抑制剂，研制具有抗旱节水、防病杀虫、高效环保等多种功能的种衣剂，开发以生物材料（藻类、纤维、沙漠植物等）或化学材料为基质的新型保水剂，创制低成本的高效多功能水土保持剂与土壤结构改良剂；

（4）研发由天然材料和改性天然材料（重点是植物纤维和淀粉类）制成的可被微生物完全分解为对环境无害物质的新型覆盖材料，开发具有增温、保墒、增产、无残留的多功能液体覆盖材料，改性和创制新型液膜等。

水源开发与高效利用技术：

（1）建立区域雨水资源高效利用技术体系和最优开发模式及智能决策系统软件，研发适合旱区应用的新型、高效工程和生物雨水集蓄形式，提出新型集雨设施结构形式和现场成型技术，获得雨水集蓄与高效利用工程系统设计软件；

（2）研究低成本、节能型的微咸水开发利用技术，建立微咸水灌溉下的控制指标体系和作物灌溉制度，提出微咸水灌溉下土壤水盐运动规律与调控技术，得到咸水与淡水混灌和轮灌的应用模式；

（3）研究再生水灌溉对土壤、地下水及作物品质的影响，提出再生水作物安全高效利用指标量化体系，开发利用再生水灌溉的不同灌水方式、再生水与洁净水混灌或轮灌的应用技术以及不同再生水灌溉方式下的作物灌溉制度。

4现代节水农业技术研究带来的贡献

篇7

从广义讲，逆向工程可分以下三类：

(1)实物逆向：它是在已有产品实物的条件下，通过测绘和分折，从而再创造；其中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质等多方面的逆向。实物逆向的对象可以是整机、零部件和组件。

(2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向有三类：既有实物，又有全套技术软件；只有实物而无技术软件；没有实物，仅有全套或部分技术软件。

(3)影像逆向：设计者既无产品实物，也无技术软件，仅有产品的图片、广告介绍或参观后的印象等，设计者要通过这些影像资料去构思、设计产品，该种逆向称为影像逆向。

目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向，即重建产品实物的CAD，称为“实物逆向工程”。逆向工程与顺向工程如下图l所示：

2逆向工程数据测量技术

数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面离散点的几何坐标数据，将产品的几何形状数字化。其测量原理是：将被测产品放置于三坐标测量机的测量空间内，可以获得被测产品上各个测量点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其它几何量数据。高效、高精度地获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键。

现有的数据采集方法主要分为两大类：

(1)接触式数据采集方法接触式数据采集方法包括使用基于力的击发原理的触发式数据采集和连续式扫描数据采集、磁场法、超声波法。接触式数据采集通常使用三坐标测量机，测量时可根据实物的特征和测量的要求选择测头及其方向，确定测量点数及其分布，然后确定测量的路径，有时还要进行碰撞的检查。触发式数据采集方法采用触发探头，触发探头又称为开关测头，当测头的探针接触到产品的表面时，由于探针受理变形触发采样开关，通过数据采集系统记下探针的当前坐标值，逐点移动探针就可以获得产品的表面轮廓的坐标数据。常用的接触式触发探头主要包括：机械式触发探头、应变片式触发探头、压电陶瓷触发探头。采用触发式测头的优点在于：适用于空间箱体类工件及已知产品表面的测量；触发式探头的通用性较强，适用于尺寸测量和在线应用；体积小，易于在狭小的空间内应用；由于测量数据点时测量机处于匀速直线低速状态，测量机的动态性能对测量精度的影响较小。但由于测头的限制，不能测量到被测零件的一些细节之处，不能测量一些易碎、易变形的零件。另外接触式测量的测头与零件表面接触，测量速度慢，测量后还要进行测头补偿，数据量小，不能真实的反映实体的形状。

(2)非接触式数据采集方法非接触式数据采集方法主要运用光学原理进行数据的采集，主要包括：激光三角形法、激光测距法、结构光法以及图像分析法等。

非接触式数据采集速度快、精度高，排除了由测量摩擦力和接触压力造成的测量误差，避免了接触式测头与被测表面由于曲率干涉产生的伪劣点问题，获得的密集点云信息量大、精度高，测头产生的光斑也可以做得很小，可以探测到一般机械测头难以测量的部位，最大限度地反映被测表面的真实形状。非接触式数据采集方法采用非接触式探头，由于没有力的作用，适用于测量柔软物体；非接触式探头取样率较高，在50次／秒到23000次／秒之间，适用于表面形状复杂，精度要求不特别高的未知曲面的测量，例如：汽车、家电的木模、泥模等。但是非接触式探头由于受到物体表面特征的影响(颜色、光度、粗糙度、形状等)的影响较大，目前在多数情况下其测量误差比接触式探头要大，保持在10微米级以上。该方法主要用于对易变形零件、精度要求不高零件、要求海量数据的零件、不考虑测量成本及其相关软硬件的配套情况下的测量。

总之，在可以应用接触式测量的情况下，不要采用非接触式测量；在只测量尺寸、位置要素的情况下尽量采用接触式测量；考虑测量成本且能满足要求的情况下，尽量采用接触式测量；对产品的轮廓及尺寸精度要求较高的情况下采用非接触式扫描测量；对离算点的测量采用扫描式；对易变形、精度要求不高的产品、要求获得大量测量数据的零件进行测量时采用非接式测量方法。

3逆向工程数据处理技术

数据处理是逆向工程的一项重要的技术环节，它决定了后续CAD模型重建过程能否方便、准确地进行。根据测量点的数量，测量数据可以分为一般数据点和海量数据点；根据测量数据的规整性，测量数据又可以分为散乱数据点和规矩数据点；不同的测量系统所得到的测量数据的格式是不一致的，且几乎所有的测量方式和测量系统都不可避免地存在误差。因此，在利用测量数据进行CAD重建前必须对测量数据进行处理。数据处理工作主要包括：数据格式的转化、多视点云的拼合、点云过滤、数据精简和点云分块等。

每个CAD／CAM系统都有自己的数据格式，目前流行的CAD／CAM软件的产品数据结构和格式各不相同，不仅影响了设计和制造之间的数据传输和程序衔接，而且直接影响了CMM与CAD／CAM系统的数据通讯。目前通行的办法是利用几种主要的数据交换标准(IGES、STEP、AutoCAD的DXF等)来实现数据通讯。

在逆向工程实际的过程中，由于坐标测量都有自己的测量范围，因此无论我们采用什么测量方法，都很难在同一坐标系下将产品的几何数据一次完全测出。产品的数字化不能在同一坐标系下完成，而在模型重建的时候又必须将这些不同坐标下的数据统一到一个坐标系里，这个数据处理过程就是多视数据定位对齐(多视点云的拼合)。多视数据的对齐主要可以分为两种：通过专用的测量软件装置实现测量数据的直接对齐；事后数据处理对齐。采用事后数据处理对齐又可以分为：对数据的直接对齐和基于图形的对齐。对数据的直接对齐研究研究中，出现了多种算法，如ICP算法；四元数法；SVD法；基于三个基准点的对齐方法等。

数据平滑的目的是消除测量数据的噪声，以得到精确的数据和好的特征提取效果。目前通常是采用标准高斯、平均或中值滤波算法。其中高斯滤波能较好地保持原数据的形貌，中值滤波消除数据毛刺的效果较好。因此在选用时应该根据数据质量和建模方法灵活选择滤波算法。

运用点云数据进行造型处理的过程中，由于海量数据点的存在，使存储和处理这些点云数据成了不可突破的瓶颈。实际上并不是所有的数据点都对模型的重建起作用，因此，可以在保证一定的精度的前提下减少数据量，对点云数据进行精简。•目前采用的方法有：利用均匀网格减少数据的方法；利用减少多变形三角形达到减少数据点的方法；利用误差带减少多面体数据点的方法。

数据分割是根据组成实物外形曲面的子曲面的类型，将属于同一曲面类型的数据成组，划分为不同的数据域，为后续的模型重建提供方便。数据分割方法可以分为基于测量的分割和自动分割两种方法。目前的分割方法有：基于参数二次曲面逼近的数据分割方法；散乱数据点的自动分割方法；基于CT技术的数据分割方法。

4逆向模型重建技术

在整个逆向工程中，产品的三位几何模型CAD重建是最关键、最复杂的环节。因为只有获得了产品的CAD模型我们才能够在此基础上进行后续产品的加工制造、快速成型制造、虚拟仿真制造和进行产品的再设计等。在进行模型重建之前，设计者不仅需要了解产品的几何特征和数据的特点等前期信息，而且需要了解结构分析、加工制作模具、快速成型等后续应用问题。目前使用的造型方法主要有：

(1)曲线拟合造型：用一个多项式的函数通过插值去逼近原始的数据，最终得到足够光滑的曲面。曲线是构成曲面的基础，在逆向工程中常用的模型重建方法为，首先将数据点通过插值或逼近拟合成样条曲线，然后采用造型软件完成曲面片的重构造型。优点是原理比较简单，只要多项式的次数足够高就可以得到满意的曲面，但也容易造成计算的不稳定，同时边界的处理能力也比较差，一般用于拟合比较简单的曲面。

(2)曲面片直接拟合造型该方法直接对测量数据点进行曲面片拟合，获得曲面片经过过渡、混合、连接形成最终的曲面模型。曲面拟合造型既可以处理有序点，也可以处理散乱数据点。算法有：基于有序点的B样条曲面插值；B样条曲面插值；对任意测量点的B样条曲面逼近。

(3)点数据网格化网络化实体模型通常是将数据点连接成三角面片，形成多面体实体模型。目前已经形成两种简化方法：基于给定数据点在保证初始几何形状的基础上，反复排除节点和面片，构建新的三角形，最终达到指定的节点数；寻找具有最小的节点和面片的最小多面体。

5展望

逆向工程的研究已经日益引人注目，在数据处理、曲面片拟合、几何特征识别、商用专业软件和坐标测量机的研究开发上已经取得了很大的成绩。但是在实际应用当中，整个过程仍需要大量的人机交互工作，操作者的经验和素质直接影响着产品的质量，自动重建曲面的光顺性难以保证，下面一些关键技术将是逆向工程主要发展方面：

(1)数据测量方面：发展面向逆向工程的专用测量设备，能够高速、高精度的实现产品几何形状的三维数字化，并能进行自动测量和规划路径；

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随着网络技术和应用的不断发展,人们对网络的依赖程度将越来越大,用户已不再满足于网络连通性的要求,他们希望以更快的速度、更高的质量、更好的安全性访问网络。但是,随着网络用户数量的不断壮大,为网络的日常管理与维护带来巨大的挑战。为了维护日益庞大的网络系统的正常工作,保证所有网络资源处于良好的运行状态,必须有相应的网络管理系统进行支撑。网络管理系统中技术革新就显得尤为重要,只有新技术不断推陈出新,才能使网络管理系统不断向前发展。

一、网络管理软件技术热点

网络管理系统多年的发展,目前网络管理软件技术的热点有以下几个方面:

1.开放性。随着用户对不同设备进行统一网络管理的需求日益迫切,各厂商也在考虑采用更加开放的方式实现设备对网管的支持。

2.综合性。通过一个控制和操作台就可提供对各个子网的透视、对所管业务的了解及提供对故障定位和故障排除的支持,也就是通过一个操作台实现对互联的多个网络的管理。此外,网络管理与系统管理正在逐渐融合,通过一个平台、一个界面,提供对网络、系统、数据库等应用服务的管理功能。

3.智能化。现代通信网络的迅速发展,使网络的维护和操作越来越复杂,对操作使用人员提出了更高的要求。而人工维护和诊断往往花费巨大,而且对于间歇性故障无法及时检错排除。因此人工智能技术适时而生,用以作为技术人员的辅助工具。由此,故障诊断和网络自动维护也是人工智能应用最早的网络管理领域,目的在于解释网络运行的差错信息、诊断故障和提供处理建议。

4.安全性。对于网络来说,安全性是网络的生命保障,因此网管软件的安全性也是热点之一。除软件本身的安全机制外,目前很多网管软件都采用SNMP协议,普遍使用的是SNMPvl、SNMPv2,但现阶段的SNMP?v?l、SNMPv2协议对于安全控制还较薄弱,也为后续的SNMP协议发展提出挑战。

5.基于Web的管理。基于Web的管理以其统一、友好的界面风格,地理和系统上的可移动性及系统平台的独立性,吸引着广大的用户和开发商。而目前主流的网络管理软件都提供融合Web技术的管理平台。

二、网络管理技术发展趋势

通过现阶段网络管理软件中的一些技术热点,我们可以去展望今后在网络管理中出现的一些新的技术,以期带动网络网络管理水平整体性能的提升:

1.分布式技术。分布式技术一直是推动网络管理技术发展的核心技术,也越来越受到业界的重视。其技术特点在于分布式网络与中央控制式网络对应,它没有中心,因而不会因为中心遭到破坏而造成整体的崩溃。在分布式网络上,节点之间互相连接,数据可以选择多条路径传输,因而具有更高的可靠性。

基于分布式计算模式推出的CORBA是将分布计算模式和面向对象思想结合在一起,构建分布式应用。CORBA的网络管理系统通常按照Client/Server的结构进行构造,运用CORBA技术完全能够实现标准的网络管理系统。

2.XML技术。XML技术是一项国际标准,可以有效地统一现有网络系统中存在的多种管理接口。其次XML技术具有很强的灵活性,可以充分控制网络设备内嵌式管理,确保管理系统间,以及管理系统与被管理设备间进行复杂的交互式通信与操作,实现很多原有管理接口无法实现的管理操作。

利用XML管理接口,网络管理系统还可以实现从被管理设备中读取故障信息和设备工作状态等多种管理数据的操作。新管理接口的采用可以大大提高管理软件,包括第三方管理软件与网络设备间进行管理信息交换的能力和效率,并可以方便地实现与网络管理系统的集成。

而且由于XML技术本身采用了简单清晰的标记语言,在管理系统开发与集成过程中能比较简便地实施,这样新管理接口的采用反而还会降低整个管理系统的开发成本。

3.B/S模式。B/S模式是基于Intranet的需求而出现并发展的。在B/S模式中,最大的好处是运行维护比较简便,能实现不同的人员,从不同的地点,以不同的接入方式接入网络。其工作原理是网络中客户端运行浏览器软件,浏览器以超文本形式向Web服务器提出访问数据库的要求,Web服务器接受客户端请求后,将这个请求转化为SQL语法,并交给数据库服务器,数据库服务器得到请求后,验证其合法性,并进行数据处理,然后将处理后的结果返回给Web服务器,Web服务器再一次将得到的所有结果进行转化,变成HTML文档形式,转发给客户端浏览器以友好的Web页面形式显示出来。

在B/S模式下,集成了解决企事业单位各种网络问题的服务,而非零散的单一功能的多系统模式,因而它能提供更高的工作效率。B/S模式借助Internet强大的信息与信息传送能力,可以通过网络中的任意客户端实现对网络的管理。而且B/S模式结构可以任意扩展,可以从一台服务器、几个用户的工作组级扩展成为拥有成千上万用户的大型系统,采用B/S网络管理结构模式从而实现对大型网络管理。

4.支持SNMPv3协议。SNMP协议是一项广泛使用的网络管理协议,是流传最广,应用最多,获得支持最广泛的一个网络管理协议。其优点是简单、稳定和灵活,也是目前网管的基础标准。

SNMP协议历经多年的发展,已经推出的SNMPv3是在SNMPv1、SNMPv2两个版本的基础上改进推出,其克服了SNMPv1和SNMPv2两个版本的安全弱点,功能得到来极大的增强,它有适应性强和安全性好的特点。

尽管新版本的SNMPv3协议还未达到普及,但它毕竟代表着SNMP协议的发展方向,随着网络管理技术的发展,它完全有理由将在不久的将来成为SNMPv2的替代者,成为网络管理的标准协议。

三、结语

随着计算机技术的日新月异,网络管理技术也会随着各种新技术的运用而不断向前进步,从而为众多的网络提供方便、快捷和有效的管理。

参考文献:

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1前言

数据库存放着大量的应用系统信息，其安全性、数据的完整性是整个信息统统得以稳定运行的关键。应用系统用户通过用户名和密码访问数据库，数据库通过接收请求返回信息给使用者。一旦数据库存在安全漏洞，且发生了安全事故，影响将无法预计。因此应高度重视数据库的安全与维护工作，只有数据库稳定运行，整个信息系统才能变得稳定、可靠。

2安全现状

目前几乎所有的数据库都需要依托网络进行访问，因此又被称为网络数据库，而网络中存在大量各种类型的安全隐患，如网络漏洞，通信中断，*客攻击等，同时数据库本身运行过程中也会出现如数据丢失，数据损坏等种种问题，因此数据库在运行过程中时刻面临着各类风险。根据上面的描述，可以将数据库安全现状划分为以下两类：

（1）外部风险，即网络中的各类安全隐患。*客的攻击，网络的中断往往会导致数据库信息被篡改，或者数据不完整，从而无法保证数据的可靠性和真实性；

（2）内部风险，即数据库故障或操作系统故障。此类风险会导致数据库系统不可用，同时数据的完整性会遭到破坏，在没用数据备份的情况下，经常会出现数据不可用的情况。目前数据库的使用已经非常普遍，各个行业对数据库的依赖程度也日益增加，对于诸如金融、保险等行业，对数据库的安全已相当重视，但是在其他行业中，对数据库安全防范的重视程度仍然不够，常常导致了一些不可挽回的损失。针对数据库安全的现状，需要我们在信息系统管理中，采取相应措施，建立相对安全的运行环境，保障数据库的稳定运行，从而使信息系统更好地发挥其应有的作用。

3安全技术

目前主要的数据库安全技术主要有以下几类：

1）防火墙防火墙的是防止外部网络攻击非常有效的手段，大多数*客对数据库的攻击轻易地被防火墙所阻隔，从而实现了重要数据与非法访问之间的隔离。防火墙技术被广泛应用于网络边界安全，它采用的是访问控制的安全技术，用于保护内网信息安全。防火墙部署在数据库与外网之间，可以扫描经过它的网络通信，从而实现对某些攻击的过滤，防止恶意操作在数据库上被执行，另外防火墙还可以关闭不必要的端口，减少不必要的访问，防止了木马程序的执行。防火墙还可以禁止来自其他站点的访问，从而杜绝了不安全的通信。目前的防火墙类型主要分为硬件防火墙和软件防火墙。信息系统应根据数据库系统的特点，选择合适的防火墙类型。

2）数据库审计数据库审计是指记录和监控用户对数据库系统的操作，包括访问、增加、删除、修改等动作，并将这些操作记录在数据库升级系统的日志或自身数据库中，通过访问数据库审计记录，可以找到数据库发生状态变化的原因，并可定位到具体用户、具体操作，从而实现责任追查。另外，数据库管理者通过检视审计日志，可以发现数据库中存在的漏洞，及时补漏。因此，部署一套有效的数据库安全审计系统，加强对数据库操作过程的监管力度，挺高数据库的安全性，降低可能发生的风险，是非常有必要的。

3）数据备份从计算机诞生起，人们就意识到了备份的重要性，计算机有着人脑所不能及的处理能力，但有时候它有非常脆弱，任一部件的损坏，就容易导致计算机的宕机，而伴随着可修复的硬件故障的，确实无法修复的数据丢失，这时就需要用备份数据来恢复系统。数据备份，就是把数据复制到其他存储设备上的过程。在信息系统的不断更新的过程中，也产生了多种备份类型，有磁带、光盘、磁盘等等。作为数据库管理者，同时还需要制定切实有效的备份策略，定期对数据进行备份。

在备份系统的设计中，以下三个因素应当被重点考虑：

1）日常使用中，应尽可能保证数据库的可用性；

2）如果数据库失效，尽可能缩短数据恢复时间；

3）如果数据库失效，尽可能减少数据的丢失。如果能很好地做到以上三点，将大大提高数据的可用性和完整性。

4）用户认证用户认证是访问数据库大门的钥匙，要想与数据库进行通行获取数据，首先要得到数据库用户认证系统的认可，这是一种简单有效的数据库安全管理技术，任一位数据库使用者必须使用特定的用户名和密码，并通过数据库认可的验证方式的验证，才能使用数据库。而用户对数据库的操作权限，访问范围需要在认证系统的控制下安全进行。用户认证系统不仅定义了用户的读写权限，同时也定义了用户可访问的数据范围，通过全面的安全管理，使得多用户模式下的数据库使用变的更加安全、可靠。

5）数据库加密数据库如不仅过加密，*客可直接读取被窃取的文件，同时管理人员也可以访问库中的任意数据，而无法受限于用户权限的控制，从而形成极大的安全隐患。因此，数据库的数据在传输和存储过程中需要进行加密处理，加密后的数据即使被且须窃取，*客也无法获得有用的信息。由于数据库大都是结构化设计，因此它的加密方式必定与传统的文件加密不一样。数据库的传输过程中需要不断的加密，解密，而这两个操作组成了加密系统。从加密的层次上看，可分别在操作系统层、数据库内层和外层上实现。另外，加密算法的选择主要包括：对称加密、非对称加密和混合加密。通过对数据库的加密，极大地提升了数据的安全性、可靠性，奠定了数据库系统的安全基础。

4结束语

数据库在信息系统中处于核心地位，随着信息化技术的不断发展，针对数据库的攻击手段也在不断地进行着更新，层出不穷的数据库安全事件告诉我们，针对数据库安全的研究仍然任重而道远，这不仅需要管理者采用各种新技术来保护数据库的安全运行，也需要管理者在日常管理和维护中，制定完善的数据库使用规范，提高自身的安全意识，才能最大程度保证数据库系统持续、稳定地运行。

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我们知道，工程勘察设计成果的主要表现形式之一是各类图件，所以又有图纸是工程师的语言的尊称。工程图纸的绘制早已计算机化，这不用多说了。唯一要多罗嗦的是我们一般地将计算机辅助设计(CAD)就直接当成计算机制图来理解，并且直呼CAD制图，这稍微狭隘了一些，但既然已经成为了习惯约定，我们这里所提及的CAD制图就暂且理解为狭义CAD。

在传统的工程勘察内业整理工作中，地质制图花去了地质师的大量时间和精力，因此CAD在工程勘察中的应用成为工程勘察信息化的重中之重，这是毋庸置疑的。国内工程地质计算机制图也已经走过了二十余年的探索和应用历程，现在谁要是还不能应用计算机绘制地质图件，那是找不到饭碗的，可见计算机地质制图的普及和应用程度也已经达到或者说早已达到了生产应用的水平。本次会议的代表和厂商，关于CAD技术的发言占了较大比例。

关于工程地质计算机制图，我们甚至可以说，凡是思考过此类问题的地质师，最后都会不约而同地走到三维制图这样的思路上来。为什么会如此的殊途同归，我想主要有两点，一是主观为自己，二是客观为他人。为自己简化繁锁的制图过程，建立了三维地质模型，其他切制剖面图平截图的事情就可以随心所欲了！为他人主要是指地质图件在提供给其他专业使用的过程中，在表达上难以让非地质专业的技术人员理解，特别是一些地质结构面的空间组合关系，有时我们自己都不一定能分析透彻，虽然可以用类似于赤平投影这样的工具来表达，但仍然并不直观，一些影响到工程建筑物的布置和稳定的地质缺陷体，很难在二维图上真实地反映出来。显然，计算机三维地质建模是地质、设计、施工等专业都迫切需要的，也是工程科研所需要的，在进行工程三维稳定分析计算时甚至是必不可少的。

2三维软件的发展与应用简述

2.1CAD技术的四次革命

被称为四次CAD技术革命的驱动器实际上就是三维问题的提出与解决方案的形成。

20世纪60年代出现了三维CAD系统的雏形；20世纪70年代，法国人提出了贝赛尔算法，使得在用计算机处理曲线及曲面问题时变得可以操作；法国达索（Dassault）公司推出了著名的三维曲面造型系统CATIA，导致了第一次CAD技术革命。CATIA被称为贵族化的曲面造型系统，据有关资料介绍，当时在国内租用一套CATIA的年租金需15～20万美元。

20世纪70年代末到80年代初，美国SDRC公司在当时星球大战计划的背景下，由美国国家航空及宇航局（NASA）支持，在CAD技术方面进行了许多开拓性研究，了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件──I-DEAS。由于实体造型技术能够精确表达机械零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型表达，给设计带来了惊人的方便性，因而被称之为CAD发展史上的第二次技术革命。

CAD发展史上的第三次技术革命，是1986年美国参数技术公司PTC（ParametricTechnologyCorp.）推出的Pro/Engineer参数化软件，又称为参数化造形设计，第一次实现了尺寸驱动零件设计修改。进入20世纪80年代后期至90年代初，参数化技术更为成熟，几乎成为CAD业界的标准。PTC先行挤占低端的AutoCAD市场，继而进入高端CAD市场，与CATIA、I-DEAS、CV、UG等群雄逐鹿，并在CAD市场份额排名上已名列前茅。

由于参数化技术尚有许多不足之处，全尺寸约束的设计思路干扰和制约了设计者创造力及想象力的发挥，为此，美国SDRC公司于1993年推出了全新体系结构的I-DEASMasterSeries软件，提出了更为先进的实体造型技术---变量化技术，又称变量化造型设计，从而驱动了CAD技术发展的第四次革命。

2.2国产CAD系统的雄起

国内著名自主产权的CAXA系统，当前的宣传口号为“创新设计”，同样声称代表了CAD技术发展的第四次革命。该系统由北京航空航天大学研发，经过十多年持续不断的投入和市场实践，获得了国家有关部门的重点支助，技术上已经相当成熟。2002年科技部在863计划重中之重的“三维CAD系统”项目上采用了全新的研发和产业化机制，由CAXA牵头，组织清华英泰、江苏数字化设计制造中心、浙江大学、武汉开目、武汉天喻、陕西省CAD中心（西工大）和上海宏正等国内8家CAD厂商联合承担，实现了优势互补、资源共享、多家合作、广泛参与的“中国制造业信息化CAD产业技术联盟”。CAXA突出了以创新设计取代参数化设计，让设计者从三维空间直接进行产品构思和创意。CAXA已成功销售正版软件超过10万套（其中3D软件超过1万5千套，CAM软件超过1万2千套），正在航空、航天、核工业、船舶、石油、化工、汽车、铁路、电力、电子、家电、通信等众多制造行业中被广泛应用（请读者注意：这里已经声明了“制造行业”，其他工程行业好象还是AuotCAD一统天下），在国内CAD/CAX市场占有率稳居第一，被指定为国家制造业信息化三维CAD认证培训的应用平台之一。

2.3在中国CAD领域的AutoCAD和MicroStation

美国Autodesk公司1982年推出AutoCAD，很快进入中国市埸，又很快在国内CAD领域占据了具有类似于Windows操作系统一样的统治地位。早期的AutoCAD没有三维功能，直到1990年推出AutoCADR11版之后，提供了AME模块来实现积木式立体绘图，才使得三维制图成为可能。AutoCADR13以后的版本，不再以AME模块形式而是直接在AutoCAD中提供三维功能。到了AutoCAD2000，新提供了三维动态旋转功能，在用户指定的自由方式下连续旋转三维实体，增强了三维可视化效果。AutoCAD的三维功能经过十多年来的不断版本升级，最新的AutoCAD2005（2005年5月起，网上已经有了AutoCAD2006的下载版）在三维制图功能方面已经达到了较高水准，可以实现复杂实体三维建模的要求。

美国Bentley公司的MicroStation是市场上仅次于AutoCAD的大型CAD系统。MicroStation的三维功能较AutoCAD的三维功能更为强大，并且还在AutoCAD三维功能之初的20世纪90年代初期，就已经可以代表当时三维建模的先进水平。而MicroStation在市场上的命运，很有点类似于IBM优秀操作系统OS/2，当年OS/2比Windows先进稳定，但却在市场运作上很快就被微软打败；MicroStation在中国市场的占有率远远低于AutoCAD，以至于在国内CAD应用领域熟悉的人不多，使用的人更少。

国内为了打破AutoCAD一统天下价格居高不下的局面，于2003年12月5日由中国勘测设计协会向全国各行各业的勘测设计协会发了一个推荐函：中设协字（2003）第53号“关于在勘测设计行业推荐使用MicroStationPowerCAD软件的通知”，团购价300/套。此举措在国内工程勘测设计行业产生了一定影响，这两年MicroStation的用户也就逐渐多了起来。

2.4其他三维软件

1996年在北京第三十届国际地质大会科学展览会上，美国、法国、加拿大、以色列等国家的一些优秀的三维地质建模软件纷纷亮相（我们已经在一些文章中向读者作过介绍）。此类软件当时和后来在国内石油勘探系统用得较多，效果很好。此类软件由于系统庞大，要求计算机性能很高，对用户的使用水平要求也很高，在除了石油勘探系统之外的其他勘测行业很少引进。另一个根本性的原因恐怕还是此类软件价格昂贵，一般性土建工程勘察没有必要，就是较为复杂的水库大坝工程地质勘察也不一定消受得起。而石油勘探则完全不一样，打一口石油钻井的费用数千万元，用高档计算机辅以高水平的三维分析软件以确定钻井井位，则是很有必要的。

国内外还有一些GIS系统，也提供不同需求层次的三维功能。国内工程地质界早有人自编三维建模软件，也有能解决一般性实体建模问题的，但都尚未能形成气候，真正用于工程实际三维实体建模的实例尚不多见。一些宣称三维应用的实例多为地形模型，实际上是一张地形表皮而不是地质实体，也就是动画一下使平面地形图站立起来看上去易于理解而已。

2.5三维软件行业应用的倾向性

总观以上所列三维软件系统，可以明显地看出行业应用的倾向性。CATIA、I-DEAS、CV、UG和国产CAXA等系统，主要支持者和用户群在宇航、飞机、汽车、机械等制造业；三维地质建模软件多用于石油勘探业。这些行业的经济实力最雄厚，支持力度最大，研发力量最强，应用水平很高。AutoCAD和MicroStation均属于成功市场化的通用CAD系统，其用户主要在工民建、水利水电、能源交通、港航等工程勘测设计行业，其支持力度也主要是这些行业的庞大用户群。

以上我们对三维软件进行行业应用划分只是一个相对概念，制造业用AutoCAD，土建用CAXA也是常见的，就像客车也可以装货货车也在载人一样。

2.6CAD软件的二次开发

一般较为成熟的有一定市场的CAD平台，都要为用户提供二次开发工具（编程语言、与其他语言的接口等）。AutoCAD提供了LISP、ObjectARX、VBA；MicroStation提供了MicroStationBasic和VBA；CAXA用C++开发，很自然地提供了与C++和VC++的接口。另外，各CAD厂商之间对图形文件格式、数据交换标准等技术问题，有些不成文的默契或转换工具，谁的市场份额最大谁就具有最大的发言权，谁就有可能成为事实标准。例如AutoCAD的DWG文件格式，MicroStation、CAXA等CAD系统都能与此兼容。

由于行业应用各具特色，许多用户都要在选定的CAD平台上进行二次开发，国内许多行业CAD应用软件提供商也多为二次开发的应用系统。例如国内名气较大的理正软件研究院所提供的工程勘察CAD系统、水利水电行业的许多勘测设计CAD系统，都是基于AutoCAD的二次开发。当然，高手用户也有根本不用二次开发软件的，直接就在AutoCAD、MicroStation等CAD平台上完成自己的设计和制图任务。

3三维地质建模的新思路

三维地质建模有难度，也存在一些误区。走出误区需要新思路。

3.1三维地质建模的误区

工程地质界对于三维地质建模的追求已经许多年了，早在非窗口化非图形化的DOS时代，国内就有许多人探索过。由于当年计算机硬件和软件功能的局限性，这样的探索是有意义的但却注定了没有多少实际效果，因此也就一直达不到工程实用的水准。我们在追求三维地质建模的过程中也曾经存在过一些误区，例如早先我们有些贪大求全，总希望将一个枢纽工程区（例如坝址区）的三维地质体全部搬到计算机上，这样的误区实际上导致了三维地质建模走进了死胡同！对于构造不发育地质条件简单地区，问题不大且早就有人这样做了（例如建于土质地基上的火电站、近于水平地层的一些工程）。而对于存在较为复杂的褶皱构造、断裂构造、侵入体等地质条件区，就显得相当困难。原因在于建模的范围太大，所需要的地质信息量太大，计算机的性能有限，软件处理功能不够，当然还有若干其他技术和非技术的原因，一直困绕着三维地质建模的工程应用。

3.2走出三维地质建模的误区

探索多年却走不出误区，这不但是探索者的困惑，也是行业发展和专业应用的尴尬。由于地质三维问题意义重大难度也大，一些难以用数学模型来准确表述的空间非规则的面、多个非规则面在空间的组合与切割关系以及它们所组成的空间实体的计算机描述，深深地吸引着众多探索者的兴趣和志向，时不时地，我们还可以从不同的消息面上了解到声称解决了地质三维建模问题的夸张性广告词式的报导或自我介绍，甚至还有高校或科研单位的研究人员上门宣传自己对三维建模问题的解决方案。这里，笔者暂时放弃对众多三维爱好者和探索者们研究成就的深入报导，而转向对以应用为先解决工程实际问题为重的解决方案的评述，看看是不是可以走出地质三维建模的误区。

在本次勘察信息化坛上，中国水电顾问集团北京勘测设计研究院的徐春才高工向会议展示了近年来他们在AutoCAD平台上实现三维地质建模的最新成果，立即吸引了代表们的眼球，被笔者称为本次论坛上的CAD技术亮点之一。

徐春才的探索是务实的。首先他对工程界最为流行的AutoCAD的三维功能进行了较为深入的研究，界定了充分利用AutoCAD本身提供的三维功能去实现三维地质建模的基本思路；其次是选用合适的编程语言开发出一些AutoCAD并不具备的三维地质建模辅助工具，以实现建模意图。

徐工更为可取的务实思路是根据工程需要去考虑做“局部”模型还是建“整体”模型。例如地下洞室区的地质体，是最为令地质师和设计师都很头疼的地下空间，做出这一工程区域的三维地质实体模型，最需要表达的是岩性（地质勘察的首要任务）、各主要地质结构面的空间组合（通过地表测绘、探硐和钻孔等勘探手段可以勘察到一定精度）、建筑物与地质实体之间的空间关系等。实现了这样的实体模型，可以说基本上就已经大功告成了（图1）。其他诸如组合块体分析、稳定计算、地应力方位、建筑物空间位置根据地质条件的调整、地质缺陷的加固处理、实体的任意旋转与任意剖视等等，都将在此模型基础上获得有效解决。又如对于某一块需要深入研究的边坡、坝基等，都可以做出“局部”三维地质模型以满足工程需要。而需要做整体的地方，例如水库库区做出一个三维的库盆，将大坝实体（确定性问题做起来很容易）放上去之后，根据水位的升降来计算库容量，或计算开挖体积等等。这种“整体”只需具有三维的地表特征属性就可以了，当然也可以把坝址区主要构造等条件放上去，就可以基本满足全工程区的一般性切图的需要（图2）。更进一步地，如果地质资料足够，工程需要，按照以上思路在AutoCAD平台上构建出坝址区整体三维地质模型，在技术上也是可行的。

3.2三维地质建模新思路是可行的

（1）软件平台的可行性

徐工在AutoCAD平台上成功地实现了三维地质建模，说明现有流行CAD平台均是可行的。如果还有人在MicroStation、CAXA等CAD平台上进一步探索，笔者相信同样可以成功。此类CAD平台虽然没有直接提供构建三维地质模型工具，但可以充分利用这些平台构建各类曲面和实体的功能，巧妙地应用这些功能的有效组合，辅以其他编程语言开发出特殊问题的解决工具，成功就在眼前。

（2）工程需求的可行性

三维地质建模一定要根据工程需求来构建。一般来说，那些短平快的中小工程，几张二维地质图足以满足需要，当然没有必要去建三维地质模型。还有一些简单工程，例如一段堤防、渠道、中小规模的闸涵等，也没有建模必要。真正需要构建三维地质模型的是一些大型枢纽工程的大坝区、高边坡区和洞室区等，可以按照工程需求分局部和整体、急用先建、先粗后细的原则来考虑。工程需求并非贪大求全，只须满足要求即可。

（3）技术路线的可行性

在成熟的软件平台上做自己想做的事，其技术路线不存在根本性问题。三维软件经过数十年的发展，业已相当成熟。我们需要提倡的是像徐工那样的务实精神，消化现有软件功能，扩展应用领域，走务实技术路线。

（4）技术力量的可行性

生产第一线的地质师不会用计算机的状况已经一去不复返了。不过要求地质师们都达到徐工那样的水平又是不现实的。客观地说，通过不断学习和应用实践，将涌现出高水平的地质计算机应用人才，这就是我们所需要的工程勘测设计的技术力量。

4国内自主产权的勘察CAD

在本次勘察信息化论坛上，深圳市勘察研究院介绍了他们开发的自主产权的“勘察e”数字化勘察信息处理软件（以下简称：“勘察e”），同样吸引了众多专家代表们的强烈关注，被笔者称之为又一个CAD技术亮点。

“勘察e”具有CAD功能（其他信息管理等功能本文不议），不基于任何其他CAD平台，因此我们又称其为自主产权勘察CAD。熟悉CAD的朋友们都知道二次开发，本文前已赘述。我们也都知道，各行各业都在用的AutoCAD，一套正版本要价一万元以上（还是在其他CAD挤压降价后），虽然正版化已经叫了多年，但用非正版AutoCAD的还是大有人在。近年来媒体报导勘测设计单位被Autodesk公司聘请的侦探查盗版害得好苦，动不动罚款上百万元。国内AutoCAD的商也公开或非公开地四处安置举报人员，搞得某些用户们真不敢掉以轻心。如果有自主产权价廉物美的勘察CAD软件，勘察单位是愿意接受的。想想看，我们使用中的许多基于AutoCAD上进行二次开发的软件系统，一旦离开了AutoCAD平台就等于废物！因此早有专家担忧，我们的信息化一是被挂在微软Windows操作系统的战车上，二是被AutoCAD牵着鼻子，如果有一天微软战车抛锚Autodesk公司翻脸，我们的信息化就将全线崩溃化！不知道这是不是危言耸听！

在本次会议期间，笔者与“勘察e”的开发者蒋鹏博士初步交流，深受这些有识青年创新勇气的感染。“勘察e”的CAD功能在其技术含量和辅助设计方面还不能与AutoCAD等流行CAD平台相提并论，但他们关于勘察方面的专用功能却是可以基本满足专业应用要求的，其中一些关于专业用户可以灵活定制的功能，流行的权威CAD并不具备。另外，该系统也作了一些简单三维的研究，例如输出地层透视图，进行地层层面及钻孔柱状图的迭加、动态显示等。“勘察e”系统的图形文件与AutoCAD兼容。系统用C++开发，自然提供C++、VC++技术接口，你也可以在此基础进行自己喜欢的二次开发。

“勘察e”是个新生儿，技术上尚不如人，但却有特色，有发展前景，因此笔者看好这样的未来亮点。其实，工程勘察在使用AutoCAD、Microstation等通用CAD软件时，有许多的功能我们或许永远也不会用上，就像我们在使用最常用的Word、Excell等软件时，不同的用户侧重于自己使用的那一部分，谁也不会去折腾与自己应用无关的功能。既然如此，工程勘察CAD完全可以也完全应该根据自己专业的需求，开发出满足专业应用的CAD系统。只要按照软件开发的兼容性要求，在文件格式、数据格式、软件接口等等方面做好与其他CAD平台的信息可交换性，也应该是大有前途的。

5结语

CAD技术经过数十年来的发展，目前在国内市场上流行的具有强大用户群的AutoCAD、CAXA和Microstation等系统，几乎历经千锤百练，功能强大，技术成熟，开发实力雄厚，是CAD软件的龙头老大。在这些平台基础上进行专业特色需求的二次开发，是许多CAD软件厂商的无奈选择，也是许多用户的无奈选择。既然如此，认真消化和用好这些流行系统，完全可以解决工程界最为复杂的三维地质建模问题。

“勘察e”一类的自主产权专用系统是有前途的。如果国内CAD软件都只在别人基础上作二次开发，一棵树上吊死是十分危险的！但大家都来做“勘察e”则又大有重复开发的嫌疑。可取的是大家互相支持团结起来共同开发“勘察e”，也许就能走出重复开发的误区。这里最大的支持应该是用户，而用户也需要行业引导。当然如果有类似于CAXA这样的高校和国家的支持，“勘察e”也可以成为勘察行业的龙头老大。

参考文献：

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[5]CAD技术发展历程概览.

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