对于长输管道,出现负压,主要是出现了拉空现象。首站停电,如果没有采取其他措施,将向下游产生负压波,导致后续压力降低,由于油流惯性,下游爬坡处油品产生倒流,这样就会在高点形成负压。
如果不及时进行处理,严重的话,当压力低于油品饱和蒸汽压的时候,将会产生大量油气混合物,形成气液两相流,对于泵的运行产生危害。另外,有可能抽空管道,把管道抽瘪。
处理措施一般是首站停电后,下游应该立刻采取相应措施,比如下游停泵等措施,使之产生向上游的正压波,以抵消上游来的负压波。处理措施很多,跟管道发生负压的地方还有关系。
水未留出前水管里的流体总压相等,而且等于静压,因为这是水是静止的,动压为零。当水流出来时,产生了动压相应的静压就会减少,也就是说静压力转换为动压。产生负压是在水管里的静压力减少,负压导致外界气体进入管道,滚到流速降低,还有可能导致与介质反应。可以采用增压或负压罐消除负压。你的排气阀门是对管道压力有影响的。
扩展资料:
长距离管道由于运输的距离较长,面临恶劣环境的几率较大,因此长距离运输燃气非常泄漏的几率较大,针对长距离燃气输送过程中,对产生泄漏的主要因素进行了详细分析,及介绍了相应的防范措施。
如果埋地管道被腐蚀,那么管道极易发生泄漏现象。对于腐蚀现象,诱因很多,比如,接地土壤的酸碱性对管线产生腐蚀,导致管壁出现孔隙;腐蚀介质与静拉伸力的作用,导致应力断裂;不同的天然气类型,使得管道内出现多种物质相互作用,出现不同类型的腐蚀。同时,管线自身的老化也会造成泄漏。
参考资料来源:中国知网—影响油气长输管道管输能力的主要因素及相关对策
参考资料来源:百度百科—长输管道
这是流体力学里面的问题。流体的总压力为静压力与动压力的和。水未留出前水管里的流体总压相等,而且等于静压,因为这是水是静止的,动压为零。当水流出来时,产生了动压相应的静压就会减少,也就是说静压力转换为动压。产生负压是在水管里的静压力减少 ,负压导致外界气体进入管道,滚到流速降低,还有可能导致与介质反应。你可以采用增压或负压罐消除负压。你的排气阀门是对管道压力有影响的。
不知道要哪些方面的影响?谈起来影响,那就要从多方面说,不然无法完整概括。首先:技术方面影响(只谈影响,深入的不做探讨),无负压是否真的能保证供水设备对自来水管网绝对的不抽吸,从而不影响整体管网的压力?因此在无负压这个问题上是自来水最担心的问题,一旦造成负压将会存在片区供水不足,影响民生。优点:避免了自来水的二次污染,提高了自来水清洁度。经济效益方面:无负压可能对管网造成影响,那么自来水公司就会抓住机会对无负压设备的技术性能、参数等进行监管,所谓监管,如:设备选型、厂家、配置、施工、工艺、维护、……等等进行“监督”对自来水公司本身来说,提高了经济效益。
这是流体力学里面的问题。流体的总压力为静压力与动压力的和。水未留出前水管里的流体总压相等,而且等于静压,因为这是水是静止的,动压为零。当水流出来时,产生了动压相应的静压就会减少,也就是说静压力转换为动压。产生负压是在水管里的静压力减少 ,负压导致外界气体进入管道,滚到流速降低,还有可能导致与介质反应。你可以采用增压或负压罐消除负压。
Cherish the water Good afternoon!my dear ladies and gentalman!today,I am glad to stand here to give you a speech and thank you giving me such a chance,I will not disappoint you. we all know that we can not live without water,although there is much water on the earth, but the water which we can drink ,it is very litte .It just occunt for thirty percent ,the other seventy percent is seawater.and the seventeen percent of the thirty percent is on the north pole and south pole's glancier.so we can't drink it maybe someone will ask me why we don't drink the seawater ? there is much seawater on the earth ,isn't there?Yes,I have to admit that is truth,but do you know why we can't drink the seawater? Because the seawater include much poisonous thing and saltcontant it's bad for our health. Now, because humankind built a lot of fictory on the earth, it made the water became yellow from green and the sky became grey from blue, the north pole and south pole's glancier has began to thaw,and the sealelvel and temperature has razen up. when I was a child , there is a river in my hometown, at that time ,there are many frogs and fishs in the river ,when spring come ,many frogs sang songs onthe bank ,many children swam in the river, it made the river full of vim .but now it has chenged , it became dirty and smelly,fishs and frogs disappear from this river ,it just leave much rabbish and weast-products in the river.accroding to this rivers experence ,I think if we don't control it .we will distroy ourselves. maybe someone will laugh at me and think I say frighting thing just to cause alarm,but we all know that the weather is more and more hot and arid,many river has began to dried-up, and many place became desert. so, ladies and gentalman, we must cherish the waterand protect our environment or it will do harm to us. thanks for listening !
影响水质 多了堵塞管道
3 藻类对制水的影响含藻原水进入净水厂后,对制水生产工艺、药耗以及构筑物池壁都会产生极大的不利影响,主要表现在以下几个方面:1.在光合作用下,水中pH值升高,且由于藻类作用,溶解氧增加,矾花密度降低,沉淀去除率下降,导致需要投加的混凝剂增多,高藻水的处理需要消耗大量的混凝剂。2.藻类物质在滤池中可大量繁殖,会使滤料层堵塞,使过滤周期缩短,减少产水量,增加冲洗水量并影响出水水质。3.对混凝土池壁构成很大的威胁,如长沙三水厂构筑物池壁由于藻类等物质的长期腐蚀,致使池壁粗糙老化,反过来又给藻类物质的寄生繁殖,水垢、青苔的附着生长,提供了有利的栖息场所。4.藻类细胞成层成为粘质物,附在混凝土池壁表面,形成一层润滑层,既影响制水过程中的感官质量,又增加了洗池的频率和费用,以及工人的劳动强度。5.藻类的存在使水质变化,从而干扰水处理操作,造成处理上的麻烦,生长着和死亡的藻类都会使水中有机物增加,增加氯耗,高藻水的处理更需要消耗大量的消毒剂。6.对水质影响更为严重的是有些藻类的降解产物中含有四氯乙烷、二甲基二硫化物等毒性物质,能引起人、动物中毒。
藻类及藻毒素对供水工程和饮用水安全的影响主要是富营养化。动物饮用含有有毒藻类的水而死亡的事故也经常发生。包括生物肽(肝毒素)、生物碱(神经毒素)和脂多糖(皮炎毒素)等。这种急性毒素可使饮用此水的陆生动物中毒死亡,其慢性毒素则以微囊藻毒素为代表,可经口、皮肤或随水气挥发等途径进入人体造成危害。藻毒素可以通过食物链传递,而且藻毒素易溶与水,耐热性强,自然降解过程十分缓慢,常规的方法很难完全消除水体中的藻毒素。家畜及野生动物饮用含藻毒素的水后,会出现腹泻、乏力、厌食、呕吐、嗜睡、口眼分泌物增多等症状,甚至死亡。
1 微囊藻包括铜绿微囊藻和水花微囊藻,喜生长在温度较高(28——32℃)和碱性较重(pH值8——9.5)的水中,因此多在夏、秋季旺发。当在1升水中有50万个群体以上时,水中溶氧往往不敷其需要,而会自身大量死亡。藻体死亡后,向水中释放大量毒素,对鱼类生长非常不利,甚至毒死鱼类。2 甲藻在池塘中对鱼类产生危害的甲藻有多甲藻和裸甲藻,它们喜生长在含有机质多、硬度大、呈微碱性的水体中,以温暖季节较多。甲藻对环境的改变非常敏感,如果水温、pH值的突变,都会大量死亡。这两类甲藻在繁殖过程中和死亡后,可产生多种毒素,引起鱼类的神经麻木、代谢失调及呼吸障碍、最后导致鱼类死亡。3 丝状绿藻丝状绿藻俗称“青泥苔”。春季随水温上升,在池塘浅水处开始萌发,长成一缕缕绿色的细丝,矗立在水中,衰老时丝体断离池底,形成一团团的乱丝,浮进水面,幼鱼游入其中,往往被乱丝缠住游不出来而造成死亡。同时,池塘中有大量丝状绿藻,也消耗水中的养料,使池水变瘦,影响鱼类正常生长。4 水网藻一般生长在浅水池塘里,尤其是在含有机质丰富的肥水中,繁殖很快。池塘中水网藻多量,像张在水中的许多罗网、幼鱼误入“罗网”后往往游不出来而死亡。同时,水网藻大量繁殖时也消耗池塘水中的大量养料,影响鱼类生长。5 三毛藻为广盐性藻类,在含盐600——700毫克/升的水中仍能生长、生长适温10——30℃,适宜pH值6.5——9。三毛藻怕阳光,多生存于水的中下层,水中有大量三毛藻时水呈棕褐色。一年四季均有发生,但主要发生在低温季节。三毛藻在池塘中大量繁殖时,可引起鱼类中毒而发生死鱼现象。鱼中毒后,首先向池塘背风浅水处集中,但驱之即散,随着中毒的加重,几乎所有的鱼都集中排列在池塘岸边、头向岸静止不动,有时还窜到岸上,当人走过驱之可暂时散开,人走后又立即集中。停留在岸边的鱼开始失去平衡,侧卧,呼吸困难,最后呈昏迷状态而死。
实验室围绕上述国内外相关学科领域的发展趋势和面临的国家重大需求,共承担科研究课题134项,其中主持的973国家重大基础研究项目2项,它们分别是湖泊富营养化过程与蓝藻水华暴发机理研究(2002年启动,2800万元,首席科学家刘永定研究员)和重要养殖鱼类品种改良的遗传和发育基础研究 (2004年启动,2500万元,首席科学家桂建芳研究员),主持的863重大水专项2项,它们分别是受污染城市水体修复技术与工程示范( 2003年启动,2583万元,首席科学家吴振斌研究员)和受纳湖湾污染负荷有效削减和生态系统重建技术与工程示范(2005年底启动,2000万元,首席科学家宋立荣研究员),还主持973课题3个,863课题6个,杰出青年基金3项,重点基金6项和欧盟项目1项等。这些项目的承担体现了实验室在国内外相同学科领域的地位和在国家科技发展和经济建设中的作用,同时也为实验室的学科发展和自主创新提供了必要条件。实验室共发表SCI收录论文247篇,并有相当多的论文被本学科领域国际顶尖级杂志接受发表,如SCIENCE,PNAS,DEV. BIOL.,MOL. BIOL. EVOL.,J. VIROL.等都发表有水生所完成的论文;发表的论文被国际同行广为引用,据不完全查证,其中105篇SCI论文被SCI刊源论文引用353次。同时,还主持编写出版著作8本,获授权专利23项。通过研究实践和自主创新,一批在理论上有重大突破或在应用上有广阔前景的研究成果已经形成。如2005年已获得的国家科技进步奖二等奖的重大成果长江中、下游湖泊群渔业资源调控及高效优质模式,采用生物操纵和生态对策原理,系统探讨了湖泊无公害渔业的可行途径及主要工艺,提出了湖泊小型鱼类、食鱼鱼类生产力动态估算方法,建立了湖泊鳜鱼规模化养殖、河蟹生态养殖和团头鲂增殖等技术,2000-2004年在长江中下游600多万亩湖泊推广,增加产值超过20.5亿元;2002年获湖北省科技进步奖二等奖的热带、亚热带区域水质改善、回用与水生态系重建生物工艺学对策研究,依据生态学原理,将垂直流构建的人工湿地用于中小城市污水的综合治理,在水环境污染治理方面有广阔的应用前景;2003年获湖北省自然科学奖一等奖的银鲫两种生殖方式的遗传基础及其育种意义,首次以确凿的分子遗传证据证明银鲫存在雌核生殖和两性生殖两种不同的生殖方式,并阐明了其遗传基础,取得了一系列的新发现和新认识,发表的论文广为引用,并收入国际知名专著;2003年获湖北省科技进步奖一等奖的异育银鲫营养、饲料与投喂技术,根据鱼类能量学研究结果,研制出高效、无公害、无污染营养饲料,建立了异育银鲫的合理投喂模式,具有明显的环境和经济效益;2004年获湖北省自然科学奖二等奖的重要水产动物病毒病原的鉴定及致病机理研究,在建立和筛选到一批用于病毒增殖的水产动物细胞的基础上,从患病的鳖、蛙、鳜鱼和牙鲆的组织中分别分离到相应的病毒病原,并对这些病毒的病原性质、理化特性、分子结构、致病机理及其免疫应答等多方面进行了系统研究;2004年获总装备部全军武器装备科技进步二等奖的空间飞行环境的生物学效应研究,发现重复再搭载仍然会导致性状分离等新的空间生物学效应,发现质膜、钙离子、细胞储存产物(甘油)共同作用于重力感受、传导和响应的实验证据,设计并生产出进行空间生物学研究的通用生物培养箱;2005年获湖北省自然科学奖二等奖的中国土壤藻的研究,实现了荒漠藻人工大量培养,发明了干旱区微藻固沙技术,首次完成了利用荒漠藻固定野外流沙的试验研究,首创性地开辟了藻-草-灌-乔的荒漠化综合治理新途径;2005年获湖北省科技进步奖二等奖名特优淡水鱼养殖技术丛书,将名特优鱼类养殖品种和技术介绍给广大养殖户,促进了名特优淡水鱼类的健康养殖及其规模化养殖,带动了水产行业科普作品的创作和发展,是科研服务于农村和农民的桥梁和纽带。这些成果有的解决了我国面临的淡水养殖与水环境保护的矛盾问题,有的推动了鱼类发育遗传学和水生病毒学以及渔业生物技术的进步和发展,有的解决了我国城市受损生态系统恢复和重建的技术难题。此外,本实验室在世界上率先开展转基因鱼研究,并一直处于该研究领域的前列。培育出具有完全自主知识产权的快速生长转基因鱼家系;首次系统完成了转基因鱼大规模养殖试验,建立了高效、安全的养殖模式。在科技部组织的现场鉴定会上,由包括三名院士组成的专家组一致认定:本项目的完成,使我国在转基因鱼的理论研究和应用前景方面居国际领先水平,为转基因鱼的商品化提供了科学依据。国家科技部等主编出版的《中国生物技术发展报告》认为我国转基因鱼育种处于国际领先水平。针对转基因鱼的生态安全,本实验室创造性的提出了通过构建人工模拟湖泊,在受控隔离的生态系统中进行转基因鱼生态安全评价的策略,自行设计并构建了目前世界上规模最大的转基因鱼生态安全研究人工模拟试验湖泊,全面评价转基因鱼的生态安全。在转基因鱼的遗传生态安全控制策略方面,本实验室取得具有战略指导意义的研究成果。采用反义转基因技术,研制获得性腺完全不发育的转基因鱼。迄今只有本实验室可以通过转基因技术,成功控制鱼类性腺发育。相关研究结果被遴选为第5届国际鱼类内分泌学学术研讨会大会报告,并分别申请了中国和美国专利。与此同时,本实验室还首次提出组织特异性的两性互补外源基因剔除概念,并首次建立了鱼类转植基因定点整合技术,实现了鱼类性腺中的转植基因剔除。在鱼类抗病毒基因细胞模型研究方面,应用差减技术克隆灭活病毒感染鱼类培养细胞诱导的差异表达基因,已鉴定出一批参与鱼类抗病毒和免疫反应的基因,尤其是干扰素系统基因。自2003年底以来,已相继发表论文10余篇,受到国际同行高度关注,如鲫鱼的类-PKR基因于2004年10月在《鱼类和贝类免疫学》发表后,很快被评为该刊的热点论文之一,并已被他引4次,如德、美三家实验室联合发表在《PNAS》上的论文在评价其研究目的时说:这里,我们对一个与哺乳类PKR最相近的来自于斑马鱼的基因进行鉴定和特征分析,该基因的预期产物在N-端含有Z-DNA结合结构域,而不含dsRNA结合结构域。一个类似的基因最近在鲫鱼中已被报道。这些发现支持Z-DNA结合结构域在鱼类抗病毒应答中起了重要作用。在水生态毒理学和生物监测方面,已形成了一系列环境监测和评价技术的规范;建立了我国第一个符合国际标准的二恶英研究专用实验室,按照国际标准对二恶英进行灵敏、准确的检测;承担了国家和地方委托的数十个环境影响评价项目;多次举办环境生物学监测及水污染治理的国内国际培训班,培养了大批环境生物学监测与环境影响评价技术人员。在水污染控制技术与治理工程示范方面,开展了氧化塘与污水净化资源化生态工程及相关技术研究;在内污染防治生态工程技术和湖区生态优化对策等方面取得了重要的成果;研发的复合垂直流构建湿地系统为主的可持续利用水质管理工艺及对策,研究成果已在德国、奥地利和中国武汉、上海、深圳等地推广应用;围绕城市受污染水体的生境改善、生态系统结构优化与系统稳定等问题,研发和集成了水生植物定植、湖滨人工湿地、原位水质净化、藻类控制、基底修复、水力调度等一批水质改善技术,形成以水力调度和水生植物恢复与重建相结合的城市受污染水体修复技术方案,研究成果不仅在示范工程得到应用,而且在武汉新区的规划和建设、六湖连通工程的实施中得到广泛应用,同时为全国其他类似地区水体修复提供借鉴。围绕直接威胁到人类健康和生存的蓝藻毒素,我们从基础和应用两方面开展了研究。在基础研究方面,系统地研究了微囊藻毒素对动物、植物和其他藻类的毒性效应,此项研究加深了对微囊藻毒素环境风险的认识,为制定饮用水和水产品中的毒素阈值提供了科学依据;开展了微囊藻毒素对于水生动植物和其他藻类的生态效应的研究,发现了一种能够吞噬微囊藻并降解其毒素的金藻,且这种金藻具有鉴别产毒和非产毒藻类的能力,此项研究工作具有重大的理论和应用价值。在应用研究方面,建立并完善了蓝藻毒素及其分析技术体系,研制出的具有我国自主知识产权的微囊藻毒素标准品及微囊藻毒素ELISA检测试剂盒在国内占据了一席之地,打破了我国藻毒素纯品紧缺及检测方法不完善的尴尬局面。微囊藻毒素ELISA试剂盒已广泛应用于我国环境监测部门、自来水公司、科研院所,在创造了一定经济效益的同时,为我国尚缺的微囊藻毒素国家标准检测方法的制订奠定了基础,为建设部颁布的《城市供水水质标准》中对微囊藻毒素将于2006年6月起进行检验的要求提供方法学依据。与世界上从事藻类学和藻类生物技术研究的机构相比较,本实验室具有全面、系统而且相互衔接的特征。我们的研究覆盖了系统分类、生理生化、分子遗传和环境生物学4个层次。在基础研究方面,有关微囊藻毒素对动物、植物和其他藻类的生态效应的研究与国外同类研究相比是较为突出的;有关蓝藻适应力的遗传学研究在选题和研究方法上能够与国外生物学主流相接轨,发现了一些蓝藻生存适应或细胞分化必需的新基因;鞘藻目的系统学依然是我所藻类学研究的特色之一。在应用研究方面,对于荒漠藻类在生物结皮中作用的研究和人工结皮技术的开发达到国外同类研究水平;发展了葛仙米优良藻种筛选和培养技术,在我国率先实现规模化养殖。底栖动物生态研究旨在定量阐明底栖群落的结构和功能,从而为底层系统调控提供操作依据。在经济底栖动物方面,首次建立了以实现河蟹最大持续产量为目的的放养量模型,2005年底,鉴定专家认为该项成果在河蟹增殖领域居国际领先水平;区域湖沼学的研究致力于运用比较湖沼学的方法和预测生态学的理论探讨泛滥平原生态系统的宏观规律。开展长江中下游富营养湖泊的比较湖沼学研究,旨在定量揭示大尺度上富营养化机理。同时,开展长江江湖复合系统的生境破碎过程与对策研究,以期提出整体保护长江水系生物多样性的战略对策。随着人口的增加,对水产品的需求量在增加,水产养殖也迅速发展。同时,随着社会的进步,人们对环境意识的加强,水产发展越来越面临食物安全、食品安全和环境安全的挑战。但是由于对水产养殖尤其是集约化养殖中水产动物的营养学、饲料技术和养殖技术等的研究在我国起步较晚,导致水产养殖出现效益低、饲料浪费、环境污染、产品质量差等问题,而这些问题产生的根本就是对其营养需求、营养素利用、饲料配方等有关水产动物对环境因子的反应不清楚造成的。针对这些问题,从基础入手,研究水产养殖动物的营养需求、蛋白源利用、投喂技术、能量学利用模式等,为无公害水产养殖提供理论基础。有关鱼类的营养学研究基本上达到国际同类水平,在鱼类能量学模型、补偿生长等方面居国际前沿。本实验室对国家对水产健康发展的根本需求,研究结果不仅可以具有一定的理论意义,而且对指导饲料配方、水产养殖均有重要的意义。部分研究结果表明,通过合理的饲料配方和投喂技术改进,可以明显地节约饲料,降低对环境的氮磷排放,降低养殖成本,减少渔业污染。水环境工程示范在全国产生了重大影响,如滇池蓝藻水华污染控制技术研究课题受到国家领导人的高度关注,课题通过验收后,路甬祥院长发来贺信;武汉新区水专项示范工程已得到科技部和地方政府的肯定,科技部李学勇副部长在视察时说,搞水污染治理只有在蓝藻水华最严重的地方做才最有意义,你们有一支队伍在这里,做出了效果,国家要继续支持,你们要继续做下去。针对水环境和水生生物安全提出的重大建议也引起了国家领导人的高度重视,如为《2001高技术发展报告》第五章生物技术对社会的影响撰写的开篇文章《转基因安全与对策研究》,提出了转基因安全问题的三条对策建议;2004年,为中共中央党校撰写了理论学习材料转基因及其安全性,阐述了转基因研究的起源及发展,分析了转基因安全争论的实质,提出了如何正确认识转基因及其安全性的思路。培育的鱼类品种支持地方政府组建了国家良种场,形成了明显的社会经济效益。实验室的国际合作渠道不断拓宽,已成功主办了水环境保护与水污染治理国际培训班 等8次国际和多边学术会议,有10多人次在国际学术组织中任职,与德国、日本、英国、法国、欧盟等研究机构保持着长期友好的合作关系,组织承担并完成了1项欧盟项目。国际合作形式也发生了深刻变化,由我室研究人员出国接受培训、攻读学位或作博士后研究到外国人来我室接受培训、攻读学位或作博士后研究。总之,实验室全体研究人员坚持解放思想,开拓创新,扎实工作,积极面向国家需求和国际科学前沿,辛勤探索淡水生态与生物技术前沿领域的难点和热点问题,努力寻求保护健康水环境和发展可持续渔业的理论和技术,研究工作取得了重大进展;与此同时,实验室也全面完成了更新改造,依托单位中国科学院水生生物研究所投资1400多万元,已基本建成了生态学技术研究平台和分子生物学技术研究平台;并通过研究人员的不断引进和更新,实验室已有50岁以下研究员15人,国家杰出青年基金资助者5人;中科院百人计划入选者6人,入选国家百千万人才工程3人,通过课题开放等措施,有40多位高级访问学者来室合作研究,进室博士后20多人,一支年龄结构合理、知识结构优化、业务水平较强的高素质人才队伍已经形成。实验室在国内外相同学科领域的地位和在国家科技发展和经济建设中的作用得到了明显增强。
我们首先看看认知负荷的概念、基本观点、 (一)、认知负荷理论的基本观点 认知负荷理论是基于人脑工作记忆(working memory)的有限性发展起来的。在人的信息加工系统中,短时记忆(short-term Memory )是一种工作记忆,主要处理从感觉记忆(sensory memory)和长时记忆(long-term memory)中提取出来的信息,在整个信息加工系统中起着支配信息加工系统中信息流的作用,对认知活动的顺利开展有着至关重要的作用。认知负荷理论十分关注学习过程中的工作记忆的作用,其基本观点可概括为以下3个方面: (1)工作记忆的容量是极其有限的,长时记忆的容量在本质上是无限的,所有的信息在进入长时记忆之前,必须在工作记忆中进行信息加工; (2)学习过程要求将工作记忆积极地用于理解(和处理)材料并对即将习得的信息进行编码以储存在长时记忆中; (3)如果学习者所要加工的信息容量超出了学习者的工作记忆所能加工的信息容量,那么学习将变得无效。 在此基础上,J.Sweller等人认为,问题解决和学习过程中的各种认知加工活动均需消耗认知资源,产生一定的认知负荷,若所有活动所需的资源总量超过了工作记忆的容量,就会引起资源分配的不足,从而影响个体学习或问题解决的效率,这种情况被称为认知超载(cognitive overload)。 (二)、认知负荷的概念及其结构 自20世纪80年代认知负荷理论问世以来,人们对认知负荷(cognitive load)概念的理解一直是众说纷纭。如Cooper(1990)认为认知负荷是指加工特定数量信息所要求的心理能量水平;J.Sweller等(1998)认为认知负荷就是将特定工作加之于学习者认知系统时所产生的负荷;辛自强等(2002)认为认知负荷可被视作是加工特定数量信息所要求的脑力劳动,随着加工的信息数量的增加,认知负荷也增加;林崇德等(2005)认为认知负荷指的是一个事例中智力活动强加给工作记忆的数量;赖日生等(2005)认为认知负荷指的是在某种场合施加到工作记忆中的智力活动的总的数量;杨心德等(2007)认为认知负荷是完成某项任务而在工作记忆上所进行的心智活动所需的全部心智能量。结合以上不同解释,笔者认为,认知负荷是人们为顺利完成特定工作任务,实际投入到工作记忆中去的认知资源的总和,包括必需的和不必需的。 从结构上来看,认知负荷由内在认知负荷(Intrinsic Cognitive Load)、外在认知负荷(Extraneous Cognitive Load)和相关认知负荷(Germane Cognitive Load)组成:(1)内在认知负荷由材料本身的固有特性(如难度和复杂度)和学习者原有的知识水平,以及这两者的交互作用决定,一般认为内在认知负荷是相对固定的,不能被教学设计(Instruction Design)所改变,但近来也有学者认为内在认知负荷是可以改变的(Pollock et al,2002;Peter et al,2004);(2)外在认知负荷来源于教学材料的呈现方式和教学设计,一般与教学内容的不合理组织和设计有关,能通过教学内容的重新组织和设计进行调整;(3)相关认知负荷是与学习者主观领域相关的信息,指学习者在图式(Schema)建构和自动化过程中意欲投入的认知资源的数量[2],它与学生的认知努力有关,提高学生的相关认知负荷,可以引导学生利用剩余认知资源进行深层次的图式建构,因此,Bannert(2002)将其看作图式建构和自动化的工具[3]。 认知负荷理论对教学工作的三点启示: 为避免教学中学生认知负荷总量超过其工作记忆容量,认知负荷理论的教学原理就是:尽可能降低学生的内在认知负荷和外在认知负荷;并在确保工作记忆资源有所盈余的前提下,适当引导学生投入更多的心理努力(Mental Effort),提高其相关认知负荷,实现图式的获得与规则的自动化。如前所述,教学活动中学生内在认知负荷与教学材料的特点和学生的认知水平有关,外在认知负荷与教学材料的呈现方式和教学设计水平有关,相关认知负荷与学生的认知努力(Mental Effort)有关。为此,我们可以从以下几个方面来优化教学活动中学生的认知负荷结构,提高教学效果。 (一)控制内在认知负荷:充分考虑教材特点与学生认知水平及其交互作用 一般认为内在认知负荷是由学习材料的本质所决定的,不能通过教学设计的改变而改变,但Pollock et al(2002)和Peter et al(2004)的实验提出了异议。[4]两个实验共同点在于利用材料的信息排序原理降低内在认知负荷。Pollock et al首先向学生分批展示学习材料,然后一次性地全部展示,这种学习材料排序法,尤其是对初学者而言,能更好地促进对学习材料的深层次理解(引自Bannert,2002)。而Peter et al改变了传统样例教学(Example Instruction)方式,把样例分解成几个能单独理解的成分,他的五个实验最终结果一致表明,新的样例呈现方式降低了材料给学生带来的内在认知负荷。 Tracy Clarke,Paul Ayres与John Sweller也在他们的“The Impact of Sequencing and Prior Knowledge on Learning Mathematics :Through Spreadsheet Applications”一书中研究了一种改变固有认知负荷的渐进方法。他们使用Spreadsheet 软件来形成学生的数学技能。学生被分为两类。一类学生对 Spreadsheet不怎么熟悉,另一类学生对Spreadsheet有较好的了解。每一类学生又一分为二,分别接受两种先训练:一种训练是先使用 Spreadsheet 软件,再训练利用这种软件发展数学技能;另一种训练是练习 Spreadsheet 软件技能与练习数学技能同时进行。结果显示对于事先不熟悉 Spreadsheet的学生来说,顺序呈现优于并发呈现,测验成绩也更高;但对于事先已了解Spreadsheet的学生来说,情况正好相反。这说明,对于知识技能水平低的学生来说,采用“先学习技能后学习特定内容领域的概念”这种策略能提升他们的学习;对他们来说,技术内容很可能具有高元素交互性,如果同时学习技术技能和特定学科领域的概念,内在认知负荷可能会增加[5]。而对技能水平低的学生来说,技术内容不具备高元素交互性,同时学习技术技能和特定学科领域的概念,内在认知负荷不会增加。在决定顺序策略时,学生的技术技能水平以及内容的元素交互性水平,是至为关键的变量(Kalyuga 等,2003;Van Merrienboer, Kirschner & Kester,2003)。 (二)降低外在认知负荷:优化教学材料呈现方式,提高教学设计水平 降低外在认知负荷是“教学的认知负荷理论研究”重点关注的对象。对降低教学中学生外在认知负荷的途径,众多的研究者纷纷从不同的角度提出了自己的看法。笔者在参阅众多文献的基础上,认为可以总结为一句话,即优化教学材料呈现方式,提高教学设计水平。下面试举几例,以资说明。 1、按邻近原则呈现教学材料,减少注意分散和表征保存。即教学中的教学材料呈现应尽可能在时空上保持邻近。凡涉及多来源的信息应该在物理上被整合,以降低对有限的工作记忆的压力,并释放出认知容量进行其他的信息处理。[6]以图像和解释性文本的呈现为例。在空间上,解释性文本应尽可能被整合到图像中去;在时间上则应该同时而非连续呈现,形成一个整体。这样,学习者就可以以最短的视觉搜索找到相应的视觉与语词信息,容易在它们之间建立联系而促进信息整合。否则,图像和解释性文本分离呈现 ,“学习者倾向于先看文字部分,接着看对应的图表”(Hegart&Judt,1989),在看完文本后,一方面需要一部分认知资源来保存文本表征,形成表征保存;另一方面还要耗费一定认知资源来搜寻对应的图像信息,形成注意分散,从而带来额外的认知负荷。因此,“文字和图像的完整呈现比文字和图像分离呈现更有利于学习者的学习(Moreno&Mayer,1999;Mayer,2001)”。 2、清除多余信息,避免冗余效应(Redundancy Effects)发生。多余信息,就是对教学目标达成来说是没有必要的那些信息,也称为冗余信息。Paul Chandler 和 John Swe11er用实验证明:冗余的信息并非中性的,它们会对学习和理解造成消极的效应。[7]冗余信息的存在往往迫使学生不得不去关注一些本可以不去关注的信息,从而浪费宝贵的工作记忆资源。因此,它会给工作记忆带来额外的负担,从而增加学生的外在认知负荷。Moreno和 Mayer也认为“当文字以叙述方式单独呈现时,学习者对呈现材料的理解要比同时以叙述和屏幕文本方式呈现要好” [8],这里以屏幕方式呈现的文本信息就是多余的,应该被清除掉。 3、运用先行组织者(Advance Organizer)策略,改变学生的认知准备状态。人们对新知识的理解总是建立在自身原有的认知结构(Cognitive Construction)的基础上的,当原有认知结构对新知识有支撑作用时,人们就相对容易理解新知识;相反,如果原有认知结构中缺乏支撑新知识的内容或原有认知结构中的相关知识未被激活,人们对新知识的理解将变得相对困难。教师应该通过先行组织者策略,在新的学习任务开始之前,呈现给学生比当前学习任务更高一层的抽象性和包摄性的引导性材料,从而激活其认知结构中与新知识相关的知识内容,为学习新知识做好认知准备,这样就避免了在学习新知识的同时,还要到长时记忆中去搜索相关知识的认知负担,从而减轻外在认知负荷。 此外,通过分离视听信息,拓展工作记忆容量;信息呈现条理化,减少学生认知搜索;抽象信息形象化,降低学生认知难度;复杂信息简单化(如使用图表),简化学生认知加工;控制教学材料呈现速度,留给学生足够的认知加工时间;教给学生认知策略(cognitive strategies),提高学生认知效率;分化复杂任务,防止学生认知负荷超载;采用样例(worked-example)教学,简化认知技能获取过程等都能从不同角度减轻学生的外在认知负荷。 (三)提高相关认知负荷:激发学生学习动机,引导其加大认知努力 相关认知负荷是指学习者在图式建构和自动化过程中意欲投入的认知资源的数量,它有利于图式的获得和规则的自动化,实现学生认知结构的优化,把大量复杂无序的信息组合成简单有序的知识体系,有效降低了工作记忆的认知负荷,从而节省有限的工作记忆资源;规则的自动化还允许我们以最少的工作记忆容量去处理信息,降低工作记忆负担。不仅如此,相关认知负荷的增加还有利于意义的建构,帮助学生更好的理解和掌握所学知识。由此可见,在确保总的认知负荷不超载的情况下,适当增加学生的相关认知负荷对教学是有益的。 那么,如何在原理教学中减少学生的无关认知负荷呢? 提高学生的相关认知负荷,关键是要激发学生的学习动机(尤其是内部动机),使学生加大自身的认知努力。为此,教育者要通过多种途径和手段,把社会和教育者向学生提出的学习要求转化为学习者内在的学习需要。比如:培养和激发学生的学习兴趣;进行学习目的性教育;采用启发式教学;建立合理的奖励机制等等。
当了十多年老师,当我知道“认知负荷”的概念,如醍醐灌顶。认知负荷这个概念,先百度百科了解下学术定义。 1.学术定义 认知负荷理论是由澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家约翰·斯威勒(John Sweller)于1988年首先提出来的,它以Miller等人早期的人类的认知结构研究为基础。认知负荷理论假设人类的认知结构由工作记忆和长时记忆组成。其中工作记忆也可称为短时记忆,它的容量有限,一次只能存储5—9条基本信息或信息块。当要求处理信息时,工作记忆一次只能处理两到三条信息,因为存储在其中的元素之间的交互也需要工作记忆空间,这就减少了能同时处理的信息数。工作记忆可分为“视觉空间缓冲器”及“语音圈”。长时记忆于1995年由Ericsson和Kintsch等提出。长时记忆的容量几乎是无限的。其中存储的信息既可以是小的、零碎的一些事实,也可以是大的、复杂交互、序列化的信息。长时记忆是学习的中心。如果长时记忆中的内容没有发生变化,则不可能发生持久意义上的学习。 认知负荷理论认为教学的主要功能是在长时记忆中存储信息。知识以图式的形式存储于长时记忆中。图式根据信息元素的使用方式来组织信息,它提供知识组织和存储的机制,可以减少工作记忆负荷。图式可以是任何所学的内容,不管大小,在记忆中都被当作一个实体来看待。子元素或者低级图式可以被整合到高一级的图式,不再需要工作记忆空间。图式的构建,使得工作记忆尽管处理的元素数量有限,但是在处理的信息量上没有明显限制。因此,图式构建能降低工作记忆的负荷。图式构建后,经过大量的实践能进一步将其自动化。图式自动化可为其它活动释放空间。因为有了自动化,熟悉的任务可以被准确流利地操作,而不熟悉任务的学习因为获得大限度的工作记忆空间可以达到高效率。 晕不晕?下面好好说话!! 2.图像定义三种类型的认知负荷:内部认知负荷,外部认知负荷和相关认知负荷。由于元素间交互形成的负荷称为内部认知负荷,它取决于所要学习的材料的本质与学习者的专业知识之间的交互,教学设计者不能对它产生直接的影响。外部认知负荷是超越内部认知负荷的额外负荷,它主要是由设计不当的教学引起的。相关认知负荷于1998年提出,是指与促进图式构建和图式自动化过程相关的负荷。外部认知负荷和关联认知负荷都直接受控于教学设计者。三种类型的认知负荷是相互叠加的。 为了促进有效学习的发生,在教学过程中应尽可能减少外部认知负荷,增加相关认知负荷,并且使总的认知负荷不超出学习者个体能承受的认知负荷。 3.落地第1种方式的定义,学术定义很专业,很严谨,但是怎么样?你记住了吗?有没有被持久的存在,你的长期记忆呢,我想很多人的回答都是否定的,第2种定义, 一张图就让你深刻的记住了,这个定义的本质和内涵。正所谓,一图指千金。也再次印证了,图像化是一切记忆的根本。第1种方式的定义就是增加了学习者的认知负荷。 那教学中我们的目的就是要降低外在和内在负荷,而提升相关负荷。降低外在负荷对教师提出了更高的要求,体现在教学设计上。例如3×3层级,以及布鲁姆,目标分类法对教师所要讲授的知识,进行筛选和分类。就像一个初级登山者,他并不需要将一个珠峰登山者的全部物资在最开始就都要背负着。 降低内在负荷,包括给学生提供脚手架。案利轰炸,打比方,游戏化等方法。 提升相关负荷,包括思考,提问,给学生任务,把聚光灯打到学生身上,抛砖引玉,让学生动起来,互动表格的设计等等。 从三个维度,降低认知负荷,包括对于重点难点问题的处理,都体现在教师的设计上。
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一、什么是潮汐
严格意义的潮汐,是指由于日、月引力的作用,地球的岩石圈、水圈和大气圈产生的周期性运动和变化。完整的潮汐研究对象包括地潮、海潮和气潮。
由于海潮现象十分明显,且与人们的日常生活、经济活动、交通运输等关系密切,所以习惯上将潮汐狭义理解为海洋潮汐。海洋潮汐一般每日发生两次,发生在白天的称为“潮”,发生在晚上的称为“汐”,部分地区只发生一次。当外海潮波沿江河上溯,又会引起江河下游发生潮汐。
根据周期,潮汐又可分为三种类型:
不论那种潮汐类型,在农历每月初一、十五以后两三天内,各要发生一次潮差最大的大潮。在农历每月初八、二十三以后两三天内,各有一次潮差最小的小潮。
由太阳引起的潮汐称 太阳潮 ,由月球引起的称月球潮汐,也称 太阴潮 。
二、潮汐产生的原因
古人早已发现潮汐与月相变化之间存在密切的关系,但对此无法作出合理解释。直到牛顿发现万有引力定理,才为解释这个现象提供了理论基础。但即使如此,对于潮汐的形成原因还是存在普遍的误解。
误解一:月球对海水的引力导致地球对着月亮的海面向上隆起,形成潮汐。
误解二:月球和地球实际是在围绕共同的质心旋转,旋转的离心作用对地球背面海水和正面海水都会产生向外拉拽的效果,导致地球呈现椭球形,从而形成潮汐。
这是网上流传最多的观点,我解释一下:
地球向月点B、北极点F、背月点D距离轴线距离不同,因此它们的运动轨迹为图中半径不同的虚线圆圈。因为“角速度相同的情况下,离心力与旋转半径成正比”,所以这三个点的离心作用由弱到强,黄色箭头长度显示了各点离心力的大小,箭头方向显示了离心力的方向。由于转轴在地表以下,所以B点离心力是指向月亮的,F和B点则远离月亮。
站在F点的观察者,由于自身处在一个旋转的参考系中,所以他观察到的D点离心力等于D点箭头长度减去F点箭头长度,B点离心力则等于其箭头长度加上F点箭头长度(见下面俯视图中橙色箭头),计算可知两者长度相等,因此观察者看到B、D两点受到大小相等方向相反的离心力作用,两处的海水向外拉伸,因此发生了涨潮。
可能不太好理解,举个例子:假设你和两个小球共处于一个电梯中,初始时都是静止状态。这时电梯缆绳突然断了,你和小球随着电梯轿厢开始自由落体,正常情况下你会看到两个小球漂在空中,与你的距离既不变远也不变近,你会认为它们和你都没有受到力的作用,虽然实际上你们都受到了重力的作用。假如由于某种奇异的机制(比如外星人作祟),其中一个小球落得比你快,另一个落得比你慢,虽然两者实际都还在加速下落,但在你看来,你会认为其中一个球受到了向上的拉力,另一个受到了向下的拉力。
位于F点的观察者观察B、D点,与轿厢中的人观察两个小球是类似的,他观察到的B、D点离心力的大小是等于两点实际值减去F点的实际值的。这个分析是不是很有道理?它的确能说明向月点和背月点都受到了向外的拉力。但是, 它只分析了向月点、北极点和背月点的受力,没有分析其它区域的受力 ,我们还不能据此就认为它对潮汐成因的解释是对的。
我们在地球表面上放置一个可移动的点A,按照上面的分析计算A点受到的离心力(用箭头AA1表示其大小和方向),再将其减去F点受到的离心力FF1,得到图中A3点的位置,AA3表示的就是F点观察者所看到的A点受力。移动A点位置,观察A3点轨迹,就能得出地球不同位置的受力图,然后直观看出前面的解释是否正确。
先让A点在地球经线上移动,见下面的侧视图:
A3点轨迹连成了一个椭圆,说明B、D两点的离心力的确大于经线上其它部位,符合前面的分析结果。
我们再让A点在地球赤道上移动,见下面的俯视图:
怎么回事,A3的轨迹竟然是个圆形!?为了确认没有看错,我在图中画上一个以地球球心为圆心的绿色圆形辅助线,然后再揉揉眼睛仔细看,没有看错,A3轨迹确实是圆形的!
这说明了什么?这说明在离心力作用下,地球赤道上各个位置受到的向外拉拽的力量是相同的,这种力会使地球向“两极更扁、赤道更鼓”的铁饼形变化,而不是“向月点和背月点更鼓”的椭球形,因此不会出现同期性的潮汐。 对地球上的观察者来说,地月互绕只不过是给地球自转叠加了一个分量而已。 可以断定: 前面的第2个解释是错误的!
网上基于第2种解释的观点很多,部分解释会加上一句“离心力和月球引力的共同作用导致了地球的椭球形”,语焉不详,其实并没有解释清楚潮汐的成因。
那么正确的解释是什么呢?
这次我们对地球各点受到的与月球有关的力做一下客观分析。每个点受到的与月球相关的力只有两个:地月互绕产生的离心力和月球引力。我们对图4做一些修改,将箭头A1A3改为A1A2,A1A2是A受到的实际月球引力,它与A1A3的不同之处在于:因为月球距离影响引力,所以A1A2的大小会随A的位置变化而变化,而不是像A1A3那样保持不变。据此做出的动图如下:
仔细观察可以看出与图4的不同:A2轨迹是个椭圆,虽然在地月直线方向上与辅助圆是重合的(图5右上角),但在垂直方向A2却在辅助圆以内(图5左侧和右侧),尽管差别很微小。这说明在赤道上向月点和背月点海水受到的向外拉拽力比侧面的要大。
上面这个图有些复杂,下面的描述加简单,更能说清楚它的本质。
图4、图5表明,地月互绕带来的离心作用只能给赤道上各点带来相同大小的离心力,月球引力的不同才会带来真正的变化,那我们干脆抛开离心力,只考虑月球引力。再画图分析一下。
上面两个图表示的是赤道上各点和F点受力情况,箭头方向表示受力方向,长度表示受力大小。图6表示的是实际月球引力,图7表示的是站在F点的观察者观察到的受力。为突出效果,图中将引力变化幅度做了放大,图7呈现了明显的椭球形。
我们知道,做匀速圆周运动的物体实际是向着圆心做加速运动,地球也是如此:地球由于月球引力而向月球做加速运动,由于背月点海水受到的引力较小,引力带来的加速比地球小,因此被地球拉着飞向月球;而向月点海水受到的引力比较大,相比地球有更快飞向月球的趋势,因此它拽拉地球往前跑。所以,对于地球来说,背月点和向月点的海水都有飞离的趋势,这就是潮汐的动力来源。
根据表1数据计算(考虑地月互绕,但不考虑地球自转):
虽然引潮力很小,但地球表面70%以上区域被海洋覆盖,月球引力作用于所有区域,累积起来对水体的运动产生很大影响。同时,地球的自转使得海岸挤压隆起的水体,进一步加大了潮汐效果。
大家也许听说过:海底地震在深海区域引起的海啸一般不并太高,可能也就几十厘米,海啸经过时船只甚至没有感觉,但当海啸传播到近海时,会被海床陡然抬高,甚至高达十几米,产生巨大的破坏力。潮汐也类似,在某些近岸环境会展现巨大的威力。
太阳同样会对潮汐产生很大影响,但由于距离太远,虽然质量远大于月亮,太阳产生的引潮力大小只是月球的46%左右。
朔点时刻太阳和月球在地球的一侧,有最大的引力,所以会引起大潮,在农历每月的十五或十六附近,太阳和月亮在地球的两侧,太阳和月球的引力你推我拉也会引起大潮;在月相为上弦和下弦时,即农历的初八和二十三时,太阳抵消了月球的一部分潮汐效应,所以就发生了小潮。
由于月球每天在地球上东移13度多(360/27.32),地球自转这个距离需50分钟左右,所以每天月亮上(下)中天时刻比前一天推迟约50分钟(即:1太阴日 ≈ 24时50分),故每天涨潮时刻也推迟50分钟左右。
地潮、海潮和气潮的发生都是由上述原因引起的,三者之间又互有影响。大洋底部地壳的弹性和塑性也会导致海潮形变,即地潮对海潮有一定影响;而海潮引起的海水迁移,改变地壳承受的负载,又会使地壳发生变曲;气潮作用于海面上引起附加的振动,使海潮的变化更趋复杂。
三、潮汐的应用
(一)能源开发 1. 潮汐能 潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。由于地球的自转,这种水位变化以周期12小时25分的深海波浪形式由东向西传播(太阳潮周期为12小时)。根据平衡潮理论,如果地球完全由等深海水覆盖,月球所产生的最大引潮力可使海水面升高0.563m,太阳引潮力的作用为0.246m。和水力发电相比,潮汐能的能量密度很低,但一般平均潮差达到3m以上就有实际应用价值。世界大的潮差能达13~15m。
2. 开发潜力 尽管潮汐很复杂,但对任何地方的潮汐都可以进行准确预报。海洋潮汐从地球的旋转中获得能量,并通过浅海区和海岸区的摩擦以1.7TW的速率消散。吸收能量过程会使地球旋转减慢,但减慢非常微小,也不会由于潮汐能的开发利用而加快。只有在地理条件适宜的地方,才有可能从潮汐中提取能量。据估算,有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。
3. 潮能储量 全世界潮汐能的理论蕴藏量约为3×10^9 kW。我国海岸线曲折,全长约1.8×10^4 km,沿海还有6000多个大小岛屿,组成1.4×10^4 km的海岸线,漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。我国潮汐能的理论蕴藏量达1.1×10^8 kW,其中浙江、福建两省蕴藏量最大,约占全国的80.9%,但这都是理论估算值,实际可利用的远远比这少。
4. 发电站 1912年,世界上最早的潮汐发电站在德国的布斯姆建成。1966年,世界上最大容量的潮汐发电站在法国的朗斯建成。我国在1958年以来陆续在广东省的顺德和东湾、山东省的乳山、上海市的崇明等地,建立了潮汐能发电站。加拿大安纳波利斯潮汐电站、法国朗斯潮汐电站、基斯拉雅潮汐电站是世界三大著名潮汐电站。
(二)军事应用 1661年4月21日,郑成功率领两万五千将士从金门岛出发,到达澎湖列岛,进入台湾攻打赤嵌城。郑成功的大军舍弃港阔水深、进出方便但有重兵把守的大港水道,选择了鹿耳门水道。鹿耳门水道水浅礁多,航道不仅狭窄而且有荷军凿沉的破船堵塞,所以荷军此处设防薄弱。郑成功乘着涨潮航道变宽且深时,攻其不备,顺流迅速通过鹿耳门,在禾寮港登陆,直奔赤嵌城,一举成功。
1939年,德国布置水雷,拦袭夜间进出英吉利海峡的英国舰船。德军精确计算潮流变化的大小及方向,确定锚雷的深度、方位,用漂雷战术取得较大战果。
1950年朝鲜战争初期,朝鲜人民军长驱直入打到釜山一带。美国纠集联合国多国部队杀到朝鲜,但在选定登陆地点时犯了难——适合登陆的港口都有朝鲜人民军重兵把守,强行登陆代价巨大。最终美军司令麦克阿瑟指挥美军于仁川成功登陆。原来,仁川港位于朝鲜的西海岸,平时易守难攻,朝鲜人民军认为美军不可能从仁川登陆,加之战线拉得太长,所以对仁川港疏于防守,兵力薄弱。可是仁川每年有3次最高的大潮,潮差可达9.2米,为亚洲之最。美军利用9月15日的大潮,穿过了平时原本狭窄、淤泥堆积的飞鱼峡水道和礁滩,出人意料地在仁川港登陆。朝鲜人民军因此被拦腰截断,前线后勤完全失去保障,腹背受敌,损失惨重,几乎陷入绝境。美军和联合国军仅用1个月,几乎席卷朝鲜半岛,兵临鸭绿江边,取得空前胜利。
四、潮汐对天体的影响
(一)潮汐与地球自转变慢 由于各层海水做相对运动时的粘滞力以及海水与陆地和海床的摩擦作用,潮汐对地球自转有制动作用,使地球自转逐渐变慢。研究表明,地球自转周期每个世纪变长1-2毫秒。按这个减慢效应推算,距今3.7亿年前的泥盆纪一年约有400天,这与泥盆纪珊瑚化石的生长环数目相符(珊瑚环一天长一环)。
(二)月球总是以同一面对着地球 人们发现月球总是以同一面对着我们,它的另一面在地球上是看不到的。这是因为月球自转周期恰好和月球绕地球转动的周期相等,而这两个周期相同则是潮汐长期作用的结果。地球对月球的引潮力为月球对地球引潮力的22.17倍,加上月球的转动惯量比地球小得多,因此潮汐造成的自转速度减慢对于月球尤为显著。早期的月球有较大的自转速度,在潮汐的作用下,月球自转逐渐减慢,最后和月球绕地球转动的周期相等,此时,月球潮汐消失,月球的自转周期不再发生变化,所以今天的月球总是以相同的一面对着地球。
(三)潮汐与月地距离的增大 潮汐使得地球自转变慢,导致地球自转角动量减少。由于地月系统的总角动量保持不变,且月球绕地球旋转的方向与地球自转方向相同,故地球自转角动量减少,势必使得月球对地月系统质心的角动量增大,以保持地月系统的总角动量守恒。这一效应使得月球与地球的距离缓慢增加。据观测,月球正以每年3.81厘米的速度远离地球。
月球缓慢地远离地球,也可以用地球潮汐凸起部分导致的月球加速来解释。潮汐的凸起部分被地球的自转带向东面,因为凸起部分离月球更近,凸起部分对月球的引力更大,使得地球引力中心偏向地球和月球质量中心连线的东面,于是对月球在它的轨道运动方向产生了一个很小的加速,使月球的速度加快,缓慢地向外盘旋。
1. 文章中 GeoGebra 动图源文件链接: 2. 为降低理解难度,文中把加速度描述为“力”,实际上,加速度乘以质量才等于力。
桥的概念桥是一种架空的人造通道。由上部结构和下部结构两部分组成。上部结构包括桥身和桥面;下部结构包括桥墩、桥台和基础。它们高悬低卧,形态万千,有的雄距山岙野岭,古朴雅致;有的跨越岩壑溪间,山川增辉;有的坐落闹市通衢,造型奇巧;有的一桥多用,巧夺天工。不管风吹雨淋,无论酷暑严冬,它们总是默默无闻地为广大的行人、车马跨江过河,飞津济渡。桥的意义与特点建桥最主要的目的,就是为了解决跨水或者越谷的交通,以便于运输工具或行人在桥上畅通无阻。若从其最早或者最主要的功用来说,桥应该是专指跨水行空的道路。故说文解字段玉裁的注释为:“梁之字,用木跨水,今之桥也。”说明桥的最初含意是指架木于水面上的通道,以后方有引伸为架于悬崖峭壁上的“栈道”和架于楼阁宫殿间的“飞阁”等天桥形式。中国山川众多、江河纵横,是个桥梁大国,在古代无论是建桥技术,还是桥梁数量都处于世界领先地位。千百年来,桥梁早已成为人们社会生活中不可缺少的组成部分。但由于我国幅员辽阔,从南到北,从东到西,在地理气候、文化习俗以及社会生产力发展水平上,都存在较大的差异。因此,各自立足于自己的实际条件和根据自己的需要,经过长期的时间,遂创造出多种多样的桥梁形式,并逐步形成了自己的特色,具体说来大致有如下特点:(一) 地域性。我国土地辽阔,南北之间和东西之间的桥梁,受所在自然地理和人文社会的影响,因地制宜,都形成了各自相对独立的风格和特色。如北方中原地区,黄河流域,地势较为平坦,河流水域较少,人们运输物资多赖骡马大车或手推板车。因此,这里的桥梁多为宽坦雄伟的石拱桥和石梁桥,以便于船只从桥下通过;西北和西南地区,山高水激、谷深崖陡,难以砌筑桥墩,因此,多采用藤条、竹索、圆木等山区材料,建造绳索吊桥或伸臂式木梁桥;岭南闽粤沿海地区,盛产质地坚硬的花岗岩石,所以石桥比比皆是;而云南少数民族地区,因竹材丰富,便到处可见别具一格的各式竹材桥梁。从桥梁的风格上看,北方的桥如同北方的人,显得粗犷朴实;南方的桥也同南方的人,显得灵巧轻盈。当然,这跟自然地理也有极大关系,如北方的河流因水流量欺负变化很大,又有山洪冰块冲击,故桥梁必须厚实稳重;而南方河流水势则较平缓,又要便于通航,故桥梁相对较纤细秀丽。(二) 多种多样性。我国是个文明古国,地大物博,山河奇秀,南北地质地貌差异较大,因此对建桥的技术要求也高。大约在汉代时,桥梁的四种基本桥型:梁桥、浮桥、索桥、拱桥便已全部产生了。这四种桥根据其建筑材料和构造形式的不同,又分别演化出:木桥、石桥、砖桥、竹桥、盐桥、冰桥、藤桥、铁桥、苇桥、石柱桥、石墩桥、漫水桥、伸臂式桥、廊桥、风雨桥、竹板桥、石板桥、开合式桥、溜索桥、三边形拱桥、尖拱桥、圆拱桥、连拱桥、实腹拱桥、坦拱桥、徒拱桥、虹桥、渠道桥、曲桥、纤道桥、十字桥,以及栈道、飞阁等等,几乎应有尽有,什么形式的古桥,在我国都能找到。(三) 多功能性。我国古代的匠师建桥,很注意发挥桥梁的最大效益,既能考虑到因地制宜、一切从实用出发,又能考虑使桥梁尽量起到多功能的作用。如江南的拱桥多为两头平坦,中间高拱隆起,使之既产生造型上的弧线美,又利于行舟。而南方地区广见的廊式桥,则更充分反映了一桥多用的特点。南方雨多日照强,桥匠便在桥上修建廊屋,这不仅为过往行人提供了躲避风雨日照、便于歇息的场所,而且还增加了桥梁的自重,以免洪水把桥冲掉,并起到保护木梁、铁索不受风雨腐蚀的作用。特别是很多此类廊桥,因是人员过往要冲,故还利用它兼作集市、住宿和进行商业活动。如广东潮安县的湘子桥,这座桥全长五百余米,?quot;一里长桥一里市"之称,桥中设一段可以开合的浮桥,以利通航;桥上建廊屋、楼后做集市,其间店面栉比,自晨至暮,熙熙攘攘,热闹非凡,以至不闻不见咆哮的潮水和宽阔的江面,故民间流传有“到了湘桥问湘桥”的笑话。(四) 群众公益性。桥梁自产生始,便以属于民众共有的社会性出现。我国的传统建筑,一般为私有性,唯有桥梁(除私有的园林中桥梁外),不管是官修私建的,都为社会所公有。故数千年来,爱桥护路成为一种良好风尚,而“修桥铺路”则是造福大众的慈善行为,被民众所推崇。因此,修桥或建桥具有广泛的群众性。查看史志,我国历来修桥建桥的方式,大概有四种:一是民建,即由一家一姓独立建桥;二是募捐集资,报经官府支持,协力兴建。此种最为多见,如著名的赵州桥、泉州洛阳桥等,都是用此方式建成的;三是官倡民修,由地方官倡导,士绅附和认捐,并指派官吏或商绅主持完成。此多属较大的桥梁;四是全由官府拨款施工兴建的。所以,我国古桥遍布各地,连穷乡僻壤也多建桥。其数量之多,分布之广,居世界首位。桥的产生与发展在人为桥梁之前,自然界由于地壳运动或其他自然现象的影响 ,形成了不少天然的桥梁形式。如浙江天台山横跨瀑布上的石梁桥,江西贵溪因自然侵蚀而成的石拱桥(仙人桥)以及小河边因自然倒下的树干而形成的 “独木桥”,或两岸藤萝纠结在一起而构成的天生“悬索桥”等等。人类从这些天然桥中得到启示,便在生存过程中,不断仿效自然。开始时大概是利用一根木料在小河上,或氏族聚居群周围的壕沟上搭起一些独木桥(桥之所以始称“梁”,也许便是因这种横梁而过的原故),或在窄而浅的溪流中,用石块垫起一个接一个略出水面的石蹬,构成一种简陋的“跳墩子”石梁桥(后园林中多仿此原始桥式,称“汀步桥”、“踏步桥”)。这些“独木桥”“跳墩子桥”便是人类建筑的最原始的桥梁,以后随着社会生产力的发展,不断由低级演进为高级,才逐渐产生各种各样的跨空桥梁。我国的桥梁,大致经历了四个发展阶段。第一阶段以西周、春秋为主,包括此前的历史时代,这是古桥的创始时期。此时的桥梁除原始的独木桥和汀步桥外,主要有梁桥和浮桥两种形式。当时由于生产力水平落后,多数只能建在地势平坦,河身不宽、水流平缓的地段,桥梁也只能是写木梁式小桥,技术问题较易解决。而在水面较宽、水流较急的河道上,则多采用浮桥。第二阶段以秦、汉为主,包括战国和三国,是古代桥梁的创建发展时期。秦汉是我国建筑史上一个璀璨夺目的发展阶段,这时不仅发明了人造建筑材料的砖,而且还创造了以砖石结构体系为主题的拱券结构,从而为后来拱桥的出现创造了先决条件。战国时铁器的出现,也促进了建筑方面对石料的多方面利用,从而使桥梁在原木构梁桥的基础上,增添了石柱、石梁、石桥面等新构件。不仅如此,它的重大意义,还在于由此而使石拱桥应运而生。石拱桥的创建,在中国古代建桥史上无论是实用方面,还是经济、美观方面都起到了划时代的作用。石梁石拱桥的大发展,不仅减少了维修费用、延长了桥的使用时间,还提高了结构理论和施工技术的科学水平。因此,秦汉建筑石料的使用和拱券技术的出现,实际上是桥梁建筑史上的一次重大革命。故从一些文献和考古资料来看,约莫在东汉时,梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四大基本桥型已全部形成。第三阶段是以唐宋为主的,包括两晋、南北朝和隋、五代时期,这是古代桥梁发展的鼎盛时期。隋唐国力较之秦汉更为强盛,唐宋两代又取得了较长时间的安定统一,工商业、运输交通业以及科学技术水平等十分发达,是当时世界上最先进的国家。东晋以后,由于大量汉人贵族官宦南迁,经济中心自黄河流域移往长江流域,使东南水网地区的经济得到大发展,经济和技术的大发展,又反过来刺激桥梁的大发展。因此,这时创造出许多举世瞩目的桥梁,如隋代石匠李春首创的敞肩式石拱桥--赵州桥,北宋废卒发明的叠梁式木拱桥--虹桥,背诵创建的用筏形基础、植蛎固墩的泉州万安桥,南宋的石梁桥与开合式浮桥相结合的广东潮州的湘子桥等。这些桥在世界桥梁史上都享有盛誉,尤其是赵州桥,类似的桥在世界别的国家中,晚了七个世纪方才出现。纵观中国桥梁史,几乎所有的重大发明和成就,以及能争世界第一的桥梁,都是此时创建的。第四阶段为元、明、清三朝,这是桥梁发展的饱和期,几乎没有什么大的创造和技术突破。这时的主要成就是对一些古桥进行了修缮和改造,并留下了许多修建桥梁的施工说明文献,为后人提供了大量文字资料。此外,也建造完成了一些像明代江西南城的万年桥、贵州的盘江桥等艰巨工程。同时,在川滇地区兴建了不少索桥,索桥建造技术也有所提高。 到清末,即1881年,随着我国第一条铁路的通车,迎来了我国桥梁史上的又一次技术大革命。桥的类型与形式按主要材料分木、石、砖、竹、藤、铁、盐、冰桥木桥是最早的桥梁形式,我国秦汉以前的桥几乎都是木桥。如最早出现的独木桥、木柱梁桥。约商周时便出现浮桥,战国前后又出现排柱式木梁桥和伸臂式木梁桥。但因木材本身的特性,如质松易腐以及受材料强度和长度支配等,不仅不易在河面较宽的河流上架设桥梁,而且也难以造出牢固耐久的桥梁来,因此,南北朝始遂为木石混合或石构桥梁所取代。石桥和砖桥。一般是指桥面结构也是用石或砖料来做的桥,但纯砖构造的桥极少见,一般是砖木或砖石混合构建,而石桥则较多见。到春秋战国之际便出现了石墩木梁跨空式桥,西汉进一步发展为石柱式石梁桥,东汉则又出现了单跨石拱桥,隋代创造出世界上第一座敞肩式单孔弧形石拱桥,唐代李昭得造出了船形墩多孔石梁桥。宋代是大型石桥蓬勃发展的时期,创造出像泉州洛阳桥和平安桥那样的长达数里横跨江海交汇处的石梁桥,以及像北京芦沟桥和苏州宝带桥那样的大型石拱桥。竹桥和藤桥。主要见于南方,尤其是西南地区。一般只用于河面较狭的河流上,或作为临时性架渡之用。早期的主要是一种索桥,南北朝时称竹质的溜索桥为“笮桥”。后来出现了竹索桥、竹浮桥和竹板桥等。铁桥,在古代包括铁索桥和铁柱桥两种。前者属于索桥类,较多见,约在唐代便出现;后者属于梁桥类,实为木铁混合桥,极少见,在江西见一例。盐桥和冰桥。主要见于特殊的自然环境中。前者主要见于青海盐湖地区,后者主要见于北方寒冷地区。按结构及外观分梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四种基本类型。梁桥。又称平桥、跨空梁桥,是以桥墩做水平距离承托,然后架梁并平铺桥面的桥。这是应用最为普遍的一种桥,在历史上也较其它桥形出现为早。它有木、石或木石混合等形式。先秦时梁桥都是用木柱做桥墩,但这种木柱木梁结构,很早就显出其弱点,不能适应形势的发展。因此,起而代之的是石柱木梁桥,如秦汉时建成的多跨长桥:渭桥、灞桥等。约在汉代时桩基技术发明,于是出现了石桥墩,标志着木石组合的桥梁能够越跨较宽大的河道能经受住汹涌洪浪的冲击。但由于石墩上的木梁不耐风雨侵蚀,于是便在桥上建起了桥屋,保护桥身,此桥型(廊桥)后多见于南方,但最早都见于黄河流域。中小型的石梁或石板桥,构造方便,材料耐久,维修省力,是民间最为喜用的一种桥形,尤其是南宋后,在福建泉州地区十分盛行,创造了许多长大的石梁桥。梁桥若中间无桥墩者,称单跨梁桥;若水中有一桥墩,使桥身形成两孔者,便称双跨梁桥;若两墩以上者,便称多跨梁桥。浮桥。又称舟桥、浮航、浮桁,因其架设便易,常用于军事目的,故也称“战桥”--一种用于数十百艘木船(也有用木筏或竹筏连横于水上的)连锁起来并列于水面,船上铺木板供人马往来通行的桥。若按严格意义上的桥:是以跨空和有柱墩为标志的话,那它还不是十足意义上的桥。浮桥主要建于河面过宽及河水过深或涨落起伏大,非一般木石柱梁桥所能济事的地方。浮桥两岸多设柱桩或铁牛、铁山、石囷、石狮等以系缆。隋大业元年在洛阳洛水上建成的天津桥,是第一次用铁链连接船只的浮桥。浮桥目前在我国南方如江西、浙江、广西等地方仍常见用。浮桥的优点:一是施工快速,清咸丰二年(公元1852年),太平军围攻武昌,只用一夜时间就建成两座横跨长江的浮桥。二是造价低廉,明代邹守益在《修凤林浮桥记》中,曾对石桥与浮桥做过比较:“若用石梁桥,要费千金,而用浮桥,则费五百金便可,可根据需要而定。”三是开合随意,拆除和架设都很方便。缺点是载重量小,随波上下动荡不定,且抵御洪水能力弱,常需及时拆撤,并要人照看,管理繁琐,舟船、桥板与系船的缆绳要经常修葺和更换,维护费用昂贵。因此,很多浮桥的最后归宿,都向木梁桥、石梁桥或石拱桥发展。索桥。也称吊桥、绳桥、悬索桥等,是用竹索或藤索、铁索等为骨干相拼悬吊起的大桥。多建于水流急不易做桥墩的陡岸险谷,主要见于西南地区。其做法是在两岸建屋,屋内各设系绳的立柱和绞绳的转柱,然后以粗绳索若干根平铺系紧,再在绳索上横铺木板,有的在两侧还加一至两根绳索作为扶栏。始见于秦汉,如秦李冰曾在四川益州(今成都)城西南建成的一座笮桥,又名"夷里桥",便是座竹索桥。现存著名的有建于明清时的泸定铁索桥、灌县竹索桥等。过索桥感觉非常惊险,正如古人形容过索桥的那样:“人悬半空,度彼决壑,顷刻不戒,陨无底谷。”唐代和尚智猛称:“窥不见底,影战影栗。”其实真正渡之还是安全的,正如《徐霞客游纪》对贵州盘江桥评价的那样:“望之飘然,践之则屹然不动。”拱桥。在我国桥梁史上出现较晚,但拱桥结构一经采用,便迅猛发展,成为古桥中最富有生命力的一种桥型,即使在今天,它也仍有继续发展的广阔前景。拱桥有石拱、砖拱和木拱之分,其中砖拱桥极少见,只在庙宇或园林里偶见使用。一般常见的是石拱桥,它又有单拱、双拱、多拱之分,拱的多少视河的宽度来定。一般正中的拱要特别高大,两边的拱要略小。依拱的形状,又有五边、半圆、尖拱、坦拱等之分。桥面一般铺石板,桥边做石栏杆。拱桥的形象最早见于东汉画像砖上,是由伸臂木石梁桥在发展过程中又受墓拱、水管等形状影响而产生的。文献记载见于南北朝时的《水经注》中,现存最早的实物和最具代表性的是隋代李春设计建造的赵州桥。石拱桥的发券,明以后,尤其在清代,则盛行用整券,即“桶状发券”。其他造型飞阁和栈道、渠道桥和纤道桥,以及曲桥、鱼沼飞梁和风水桥。“飞阁”,又称阁道、复道,即天桥。古代宫殿楼阁间的跨通道。《三辅黄图》:“乃于宫(指汉未央宫)西跨城池作飞阁通建章宫,构辇道以上下。”秦汉皇宫楼殿间联以阁道通行,因上下有道,故称复道。秦始皇筑阁道由阿房宫通骊山,人行桥上,车行桥下,堪称中国最早的立交桥。“栈道”,又称栈阁、桥阁,单臂式木梁桥。在山区陡峭的地方,架木铺成的道路。“渠道桥”,既是引水渠道又作行人用的桥梁。也即在桥上砌水渠以引水。如建于金代的山西洪洞县惠远桥。故今山西民间尚有“水上桥、桥上水”的俚语。“纤道桥”,一种为便于拉纤而建造的、与河流平行的带状长桥。多见于浙江境内的运河地区。有的长达一二公里乃至五六公里,如绍兴阮社有一座“百孔官塘”纤道桥,建于清同治年间,桥长380余米,115个跨,桥面用三块条石拼成,底平接水面。“曲桥”,园林中特有的桥式,故也称园林桥。桥与径、廊均为园林中游人赏景的通道。“景莫妙于曲”,故园林中桥多做成折角者,如九曲桥,以形成一条来回摆动,左顾右盼的折线,达到延长风景线,扩大景观画面的效果。曲桥一般由石板、栏板构成,石板略高出水面,栏杆低矮,造成与水面似分非分、空间似隔非隔,尤有含蓄无尽之意。桥的材料与构造
这个要看什么绳了。
调缆绳关键是整体性,不要让其中一根缆绳受力过度,这样容易断.只要不是大风浪,液压的你随便调都没事的,就拉紧点.大风浪你要注意了.要至少两个人了,要协调.到中国船员联盟网站查看回答详情>>