过程机理范文

过程机理范文（精选10篇）

过程机理 第1篇

关键词：作业施工,套管损伤,机理研究

一、概述

截至2010年12月31日, 采油四厂共有总井数1 150口 (不含报废井, 其中油井670口, 水井480口) , 共发现事故井473口, 事故井占总井数的4 1.1%, 在473口事故井中, 其中套损井246口, 占事故井的52%。2010年累计作业油水井924井次, 发现井况问题情况 (见下表) :

由上表统计情况可以看出, 我厂的套变井呈急剧上升趋势, 新增套变井已经占到了新增事故井的75%, 越来越多的套变井出现, 已经影响到了我厂的注水井网的完善, 不遏制住套变事故井的急剧上升速度, 将直接严重影响到文南油田整体的开发部署。

二、研究内容

1. 长期超高压注水对套损的影响

我厂目前正常生产的注水井有很大一部分还是20世纪80年代的一批老注水井, 这些井由于服役时间长套管内外壁均有不同程度的腐蚀或形变, 导致耐压级别降低, 同时加上套管钢级较低 (有部分井为J55钢级) , 耐压级别还不足达不到30MPa, 而我厂目前最高注水压力已经接近40MPa, 平均注水压力都已经超过了30MPa, 长期超过套管承受能力的超高压注水势必会加剧套管的损坏。由于长期下大直径工具通井、钻塞和封隔器卡封, 对套管划痕和咬伤是非常明显的, 对套管的损伤会加剧套管的损坏。

2. 挤堵及大型施工对套管的伤害研究

油田开发后期, 大型挤堵、压裂措施频繁, 由于老井套管承压能力差, 部分井虽然采取了一些措施, 如部分井采取了卡封护套、水力喷射压裂、施工限压等措施, 但为了保证措施效果, 施工现场往往是追求的完成“挤堵、压裂”施工任务, 堵剂不进地层肯定堵不住, 压裂压不开肯定达不到压裂效果, 因此施工的压力往往高达50MPa~90MPa, 如此高的施工压力肯定会对套管造成不同程度的伤害, 压裂或挤堵后出现的套变井更是屈指可数。

3. 作业过程钻铣修套工序对套管伤害研究

伴随着挤堵、打塞工作量的增多, 钻塞磨铣修套工作量也急剧上升。目前使用钻铣工具主要包括钻头 (刮刀、磨鞋、磨铣器、套铣头等) 、钻具 (螺杆钻、钻杆、动力水龙头加油管) , 钻塞过程如遇小件落物、轻微套变井时, 进尺非常慢, 反复磨铣、化眼或钻铣无进尺时, 会直接导致套管损伤, 部分井严重时会导致套管开窗。W99-23井是2004年投产的一口水井, 2009年11月因地层出岩屑卡管柱, 大修队上作业后因打捞困难, 用磨鞋磨铣至2 978m时, 进尺缓慢, 磨铣两小时后发现卡钻无进尺, 后打印证实该处套管已经开窗破损, 最终导致该井中完报废。因此建议对磨铣类工具钻铣时, 应尽可能将井下情况分析清楚, 避免长时间套磨铣导致套管损坏。

4. 放压过快对套管的伤害机理研究

正常生产的注水井, 无论是采油区放压还是作业队放压, 都可能会出现放压过快的情况, 部分井可能连水嘴都不安装, 直接用闸门控制放压, 往往会造成套管形变、地层吐砂、套管吸扁变形等套损情况。W33-277井是2007年1月转注的一口注水井, 2009年8月打塞下光管注水, 正常注水压力为35.8MPa, 9月18日停注放压后48小时放压至油套落零, 日放出水量达到了215方!报表数据反映回水干线穿孔。2010年10月14日该井上修补孔, 卸开流程后发现套管闸门有地层细沙, 起管解卡48吨未开, 正反循环打压20MPa不通, 目前该井待上大修。分析该井应属于盲目的放压不当导致套损造成卡钻的典型井例。因此无论是作业过程还是作业前采油区的放压都要按规定安装嘴子放压 (尤其是刚开始高压应按规定使用小水嘴) , 避免压力急剧变化引起套变。

三、经济及社会效益

过程机理 第2篇

氢氧火箭发动机喷雾演化过程作用机理

高压超临界喷雾演化过程作用机理是氢氧火箭发动机燃烧不稳定性机理分析、提高燃烧效率研究的`基础.为探讨高压条件下液氧喷雾演化过程的主要作用因素,引入气液同轴喷嘴雾化模型和高压蒸发模型,考虑超临界条件下液氧/气氢气液平衡及其物理属性,对氢氧火箭发动机单喷嘴工况条件下喷雾燃烧过程进行了一体化三维数值仿真,得到了液氧喷雾液滴分布和燃烧流场参数,综合分析了液氧液滴蒸发率、氢氧化学反应率、混合燃气涡量分布与液氧喷雾尺寸、数量的变化规律,提出了液氧喷雾演化过程六个作用因素不同的阶段.

作 者：丰松江 聂万胜 何浩波 庄逢辰 FENG Song-jiang NIE Wan-sheng HE Hao-bo ZHUANG Feng-chen  作者单位：装备指挥技术学院航天装备系,北京,101416 刊 名：宇航学报  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ASTRONAUTICS 年，卷(期)： 31(4) 分类号：V434.1 关键词：氢氧火箭发动机   喷雾   作用机理   数值仿真  

浅析思想政治教育的接受机理与过程 第3篇

关键词：思想政治教育 接受 过程 机理 有效性

思想政治教育工作的成效与对思想政治教育的接受规律的把握密切相關，因此，考察思想政治教育的接受问题，了解与研究思想政治教育的接受机理与接受过程，对当前的思想政治教育工作有重要意义。

一、思想政治教育的接受机理的属性

思想政治教育的接受机理是思想政治教育接受过程中接受主体大脑的各种活动体系的组织结构、功能状态的运作原理。它包括反应状态、解读状态、筛选状态、整合状态和化解状态这几个层面的运行和规律性变化。它们的运行具有环环相承、螺旋上升、多级反馈的特征，使得思想政治教育的接受机理呈现出阶段性与整体性、变动性与稳定性有序互动的有机统一。

1.反应状态

反应是指思想政治教育接受主体的感官系统（视、听、感、触）对外来接受客体（概念、思想、观点、形象）作出的大脑反应，是大脑受到外来接受客体刺激后形成相对应的观念形象在接受主体意识中的再现。接受主体大脑意识中一切观念形态的存在必须通过反应才能获得，大脑没有反应状态，也就不可能对外来接受客体进行复制和再现。由此可见，反应状态是接受主体的思想接受准备状态，是思想政治教育接受主体启动接受活动的起点。

2.解读状态

解读是思想政治教育中接受主体的大脑意识对接受客体予以接收，并进行辨别、识读的活动。解读状态是接受主体对接受客体的最初应对状态，即产生第一印象。接受主体对接受客体的解读主要包括对思想传导者的意图性解读和对思想信息的与己相关性解读。经过这两方面的解读，接受主体对接受客体作出最原始的判断，这种判断虽然比较模糊，却是整体性的，可强化其接受注意，提升其信息接受的质量。

3.筛选状态

筛选是思想政治教育中接受主体以对教育者所传递的思想信息的解读和内在的需要为依据，运用自己的思维方式对接受客体进行选择、过滤，使之进入思想库的活动。接受主体对教育者所传递的思想信息的筛选有不同的判断标准。可能以自身内储知识和经验为参照做出事实判断，也可能以自身价值观和利害关系为参照作出价值判断。筛选状态是接受主体发挥主观能动性对外来思想信息进行接受与拒绝判断的初级状态。因各人的思维方式不同，其筛选程序也不尽相同。

4.整合状态

整合是思想政治教育接受主体运用大脑对接受客体容纳、整理、融合，进而归置为自身思想观念的建构重构活动。整合，即把二个或二个以上的事与思想观点联系在一起，找出相互之间的关联，进行建构活动。思想接受中的整合即把新知与已知联系在一起，找出同心结，经过思维加工，产生新的认知结构的活动。但不论怎样，这种整合过程都显示了思想政治教育中的接受者的主体性的顽强状态。

5.化解状态

化解表示接受主体的大脑意识对接受客体经过加工整合，建构为自己新的思想认知结构后，内化为情感意志，外化为言论行为的一系列活动。接受主体接受外来思想信息，经过整合加工，转化为自己新的认知结构以后，并未停止思想接受活动，而是进入化解状态。经过反思、自省，将接受客体转化为理想信念，融入情感意志，使认知深化稳定化，经过反复的社会生活的验证，在劳动、生活、交往等过程中逐步形成思维定势、行为习惯，并逐渐扩散到社会群体中。而后产生新的思想接受欲望，开始新的思想接受活动。

由此可见，思想政治教育接受机理中的反映、解读、筛选、整合和化解状态的运行，都是相对独立的，又环环相承、螺旋上升。每一个阶段的运行都经历接受主体固有思想体系与外来接受客体的对比较量。前一种接受状态的存在是后一种接受状态存在的准备和基础，如此层层推进，使得思想政治教育接受主体的思想道德意识遵循反映—解读—筛选—整合—化解的接受机理运行路线不断完善发展，共同构成思想政治教育的接受过程。

二、思想政治教育接受过程

从思想政治教育接受机理的运行状态可以看出，思想政治教育接受过程表现为一种链式的连续反应过程，我们称之为接受链，它包括三个链式活动反应环节：前接受活动环节、现接受活动环节、后接受活动环节。前接受活动主要在心理层面，现接受活动主要在思维层面，后接受活动主要在行为层面。

1.前接受活动环节

前接受活动是思想接受准备状态的形成过程。从实质上讲，前接受活动环节就是教育者通过种种信号向接受主体开放其施教趋向的先兆信息，向接受者作接受指向调整的暗示，唤醒接受主体的以往记忆使之处于准备状态，从而催发接受主体的接受期待心理，变自在的接受客体为因我存在的接受客体。因此，前接受活动表现为接受准备和接受期待。

2.现接受活动环节

现接受活动是指接受主体与教育者所传递的思想信息直接接触后，进入直接接受活动状态，对接受客体作好恶的情感判断、是非的认知判断、利害的价值判断，经过真理性权衡，功利性权衡，进而作出受、拒选择的决断过程。这是思想政治教育中接受活动的关键环节，主要表现为信息吸收、结构重组、态度改变三个方面。

3.后接受活动环节

后接受活动指的是受者对已接受的思想经过反思、验证、践行后的接受延伸，包括对已接受的思想的深化与外化，是接受主体在现场思想接受后的后续接受活动。思想政治教育中教者的施教活动与受者的思想接受活动不总是一致的，教者施教活动结束了，受者的接受活动还在继续。思想接受大量的是后续接受活动。受者常有一场教育受益终身的感受，就是明证。

参考文献：

[1]赵继伟.论思想政治教育机理的内涵[J]. 思想（下转27页）（接下35页）政治教育研究，2009（2）：22

[2]李芳云，张世欣.论思想政治教育的接受机理与接受过程[J].《探索》探索杂志社，2004.4

[3]郭绍生.对思想政治教育有效接受的思考[J].福建师范大学学报（哲学社会科学版），2006.6

化学振荡反应过程及机理研究 第4篇

化学振荡反应在分析检测中应用的依据是,由于振荡反应体系的状态变量(浓度、温度、反应速率等)随时间发生周期性变化,当向振荡体系中加入干扰物时,只要能对振荡反应的某一基元反应产生影响,就会干扰振荡行为,改变振荡曲线的形态,对这种改变所反映的化学信息(周期、频率等)进行分析,能给我们的研究和应用提供许多信息[3,4]。

1995年,Jimenez-Prieto等报道了利用被检测物质对化学振荡体系的脉冲扰动进行分析测定的例子,该方法具有良好的精密度,这一研究使化学振荡在分析检测中具有真正的应用价值。已有报道利用B-Z振荡反应的敞开体系成功测定了黄河水中苯酚污染物含量,建立了检测苯酚的新方法[5],以及快速简便地对健康人和疾病患者的尿样差异进行鉴别[6]。

(1)在分析化验中的应用,例如:金属离子的检测、无机阴离子的检测、气体贩子浓度的检测、其他有机物的测定等[7,8,9,10,11]。

(2)在其他方面的应用,例如:在电化学、生物化学中的应用,药物分析等[12]。

本文根据非线性化学振荡机理采用葡萄糖作为实验样品,对硫酸、丙酮、硫酸锰、溴酸钠,进行化学振荡反应,在其他参数不变的条件下,改变其中任何一种试剂的用量对振荡的影响因素进行研究和讨论,为振荡反应过程及机理研究提供实验依据。

1 实验部分

1.1 实验仪器

超级恒温水浴(SYC-15型),南京桑力电子设备厂;振荡实验装置(ZD-BZ型),南京桑力电子设备厂;双液接饱和甘汞电极(271型双盐桥参比电极)金属铂电极(213-01型),上海康宁电光技术有限公司;数据采集装置;微量进样器;电子天平。

1.2 实验样品与试剂

试剂均为分析纯,所有溶液均为蒸馏水配置。葡萄糖:市售。

加入试剂:蒸馏水(25 mL)、5%硫酸(10 mL)、8%丙酮(15 mL)、1.67%丙酮(15 mL)、10.7%溴酸钠(3 mL)。将上述试剂放置37.5 ℃恒温槽中。

1.3 实验操作方法

用电子天平称取规定量葡萄糖样本,依次移取25 mL蒸馏水、10 mL硫酸、15 mL丙酮、硫酸锰15 mL、于玻璃夹套反应器中,混合成 65 mL反应底液。盖好带温度计、注射孔和电极的反应器盖,调节恒温水浴温度为(37.5±0.1)℃,在快速搅拌下,以铂电极为工作电极,甘汞电极为参比电极,记录电极电位E(mV)与时间t(s)的振荡曲线。当诱导期趋于结束,振荡600 s时,用微量注射器加入3 mL溴酸钠。测定反应体系电位随时间的变化,并用计算机自动跟踪并记录振荡波形。

2 结果与讨论

2.1 化学振荡指纹图谱解析

由图1得,测定体系混合电势E 随时间(t) 在一定温度(37.5 ℃)下,加入蒸馏水25 mL、硫酸10 mL、丙酮15 mL、硫酸锰15 mL,在诱导期600 s后加入3 mL的溴酸钠,并以此为起点。通过铂丝电极, 以甘汞电极为参比来监时间t 的变化,在Type 3056型 垂直记录仪上记录电势E随时间t的振荡曲线(E-t曲线)、诱导期(ti)、振荡周期(t)及振荡寿命(t)。

最高电位:在B-Z振荡指纹图谱中,最高的电压值称为最高电位;

最低电位:在B-Z振荡指纹图谱中,最低的电压值称为最低电位;

诱导时间:从反应开始到系统某状态参数发生急剧变化所经历的时间;

振荡周期:在B-Z振荡指纹图谱中,两个相邻同方向峰值之间的时间称为振荡周期;

振荡寿命:体系从开始振荡到振荡结束时所经历的时间;

平衡电位:平衡电位是一种客观存在的电位。

2.2 溴酸钠在1～4.5 mL的指纹图谱

由图2所示,葡萄糖加入量在1.25 g。溴酸钠(都以正负0.5 mL升降),在一个量改变时另一个量不变的情况下,同样维持体系在68 mL。看它们对指纹图谱的变化。在Type 3056型垂直记录仪上记录电势E随时间t的振荡曲线(E-t曲线)。诱导期(ti)、振荡周期(t)及振荡寿命(t)由图上读出。

根据前面的实验选择如下初始条件: 以蒸馏水(25 mL)、8%浓硫酸(10 mL)、5%丙酮(15 mL)、1.67%硫酸锰(15 mL)在反应到600 s时加入10.7%溴酸钠溶液(3 mL)。 考察不同体积的溴酸钠对震荡体系的影响

2.3 溴酸钠在1～4.5 mL各项数据指标

反应体系有诱导期。在诱导期中,电势慢慢变小;诱导期过后,体系开始振荡,电势随时间发生周期性的变化,控制温度在37.5 ℃,溶液颜色一直处于无色状态。

按表1数据分别做振幅—溴酸钠加入量曲线、振荡寿命—溴酸钠加入量曲线、整体电位—溴酸钠加入量曲线,见图3～5。

从图3可以看出振幅与溴酸钠的加入量之间呈直线上升的关系,振幅是指振动体系离开平衡位置的最大距离之差。

图4表明了振荡寿命与溴酸钠的加入量之间的关系,振荡寿命主要是指体系从开始振荡到振荡结束时所经历的时间,从图中可以看出由1 mL加入量振荡76.3 s到3 mL加入量振荡1 836 s,最终在5 mL加入量振荡1 528 s,由此可以得出振荡寿命与溴酸钠的加入量呈二次曲线关系。

图5表明了整体电位与溴酸钠的加入量的关系,整体电位主要是指体系从开始振荡到振荡结束时的电位差,由图5可以得出整体电位与溴酸钠的加入量呈线性关系。

实验结果表明,化学振荡指纹图谱的特征参数振幅、振荡寿命、整体电位均与反应物(如溴酸钠)的用量呈良好的定量关系,其中整体电位与反应物的用量呈良好的线性关系。因此,化学振荡指纹图谱的特征参数可以用于组分的定量分析。

近20年来,化学振荡已成为化学动力学的一个重要分支,人们从设计新型的化学振荡器到对性质、反应机理研究,从实验设计到对数学模型求解等方面都进行研究。同时也越来越注重应用方面:如若对反应实行强制性振荡,可实现反应同期操作,提高反应产率及选择性;利用振荡的特征波进行化学分析(糖尿病的早期检测等);模拟生物体内的代谢循环反应等等。化学振荡越来越受到人们的关注,所以探讨化学振荡反应是很有意义的。

摘要：根据非线性化学振荡机理采用葡萄糖作为实验样品,加入试剂:10 mL 5%硫酸、15 mL 8%丙酮、15 mL 1.67%硫酸锰、3 mL 10.7%溴酸钠。进行化学振荡反应,在其他参数不变的条件下,改变其中任何一种试剂的用量对振荡的影响因素进行研究和讨论。确立了反应进行有效浓度范围,在其他参数不变,只改变其中之一时,图谱间存在的差异等,为振荡反应过程及机理研究提供实验依据。

过程机理 第5篇

有限元方法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体.有限元方法是目前应用最为广泛的数值模拟方法,由于能够将复杂介质的力学本构关系及边界条件问题转化成为常规问题的计算程序,所以越来越多的`地震学者将其应用于地震成因与前兆机理研究中.该文着重介绍了有限元数值分析方法及其模拟在地震孕育过程与前兆机理研究中的应用进展,并提出开展小尺度规模如岩石中矿物颗粒之间的力学行为的有限元模拟研究等几点建议.

作 者：陈玉香 杜建国 刘红 CHEN Yu-xiang DU Jian-guo LIU Hong  作者单位：陈玉香,CHEN Yu-xiang(中国地震局地质研究所,北京,100029;中国地震局地震预测研究所,北京,100036)

杜建国,刘红,DU Jian-guo,LIU Hong(中国地震局地震预测研究所,北京,100036)

刊 名：地震  ISTIC PKU英文刊名：EARTHQUAKE 年，卷(期)：2007 27(4) 分类号：P315.7 关键词：有限元方法   孕育过程   前兆机理   数值模拟方法  

★ 模拟地震前兆数据远程入库的实现

★ 强地震前后重力观测中异常变化现象的研究

★ MRS技术在四川地震灾区测绘中的应用

★ 在守望相助中应对地震灾难散文

★ GPS在水文大断面测量中的应用

★ 地震信号处理中相位匹配滤波器的设计

★ TRT6000在隧道超前预报检测中的应用

★ AutoLISP语言在地震勘探地质绘图中的应用

★ 面向对象测试方法在观测控制系统中的应用

过程机理 第6篇

1 CFD软件模拟输气管道

在输气管道中对流经阀门的过程中产生的噪声现象研究, 其目的是为了维护管道的稳定运行, 减少安全事故, 避免因噪声持续而形成的预应力疲劳作用于管道结构。目前用来针对噪声研究的方法有两种, 一种是采用CFD软件 (Computational Fluid Dynamics) 直接进行计算和分析, 另一种是采用CFD软件联合声学软件进行仿真计算, 这两种方法各有优劣, 从功能的全面性来说, 联合声学仿真软件更有优势。

1.1 阀门流体量计算

CFD即“计算流体动力学”, 它属于是流体力学的一个分支, 在长输管道系统中的应用十分频繁。一般来说, 对流场的稳态模拟工作是基础, 在此条件下可以进行瞬态模拟。瞬态LES大涡模拟的原理是:瞬时Navier-Stokes方程可以直接计算出湍流中的大尺度涡的数值, 但小尺度涡的计算可以忽略不计, 但依然会对大尺度运动产生影响。同时, 输气管道气体流经阀门, 气动噪声干扰因素主要与阀门刚性和水平流动速度有关, 同样需要进行计算数据收集。

1.2 物理模型的构建

CFD软件模拟输气管道气动噪声影响, 可以按照压强、功率等数值进行实验装置模拟。物理模型建设中需要匹配相对应地阀门, 球阀即可;由于是仿真模拟, 实验场地无法做到与现实中长输管道一致, 可以构建较为理想的计算体积, 长度、DN内径、阀门管段可人工设计, 管道内的流体介质为不可压缩空气。在进行阀门调节的过程中, 可以先按照不同的角度设置好, 如30°、45°、60°等, 随后开启气流进行测试。

1.3 边界条件的模拟

边界条件是研究气动噪音的一个关键内容, 入口速度、湍流强度、出口压力等, 在阀门不同的角度配合下, 所产生的瞬态流动能力对结构表面的预应力疲劳强度也是不同。根据仿真结果的测试, 当阀门为45°的时候, 流畅中速度、压力变化较为稳定, 阀门侧壁的速度为零, 但均压受力作用最大, 在前后壁面都产生一定的涡流。阀门一方面可以阻断涡流的持续扩大, 另一方面, 剧烈运动的漩涡区域又被气流主体带走, 压力不变, 噪声流相对稳定, 边界条件相对理想。

2 气动噪声产生机理分析

阀门气动噪声的研究一般采用网格模型, 以声学理论为基础, 要保障计算结果的准确性, 要维持一个波长中存在6个单元, 与网格模型贴合的更为紧密。设置声音传播的媒介 (不可压缩空气) 密度为1.225公斤/平方米, 声速传播为每秒钟340米, 粘带系数0.7;根据CFD计算要素, 要获得每个时间点中步速度和压力等数据, 以及表面偶极子声源和四极子声源分布。当阀门开度为45°时, 压缩气体在阀门中的收缩与膨胀效应相对稳定, 四极子声源遇到结构表面会形成偶极子, 故此入口处的管段反应十分强烈。

以CFD软件作为计算工具, 结合阀门流场的数据采集, 对仿真模拟获得的阀门流场分布导入声学仿真软件体系, 可快速地完成瞬时模拟计算 (峰值) , 输出压力脉冲或速度脉动数据更加稳定, 在声学软件结果中转化为偶极子等效的生源;同时, 输气管道中阀门噪声的马赫数较低时 (偶极子占主要地位) , 气动噪音产生的机率较大。

总地来说, 利用音波法来检测泄漏装置, CFD发挥了很好地联合仿真作用, 基于阀门的噪声模型研究越透彻, 数据越详实, 对输气管道所产生的借鉴性就越大。

3 结语

随着我国经济的快速发展, 以石油工业为代表的长输管道发展越来越庞大, 输气系统的稳定运行, 一方面关系到社会正常的资源供给, 另一方面, 关系到广大人民群众的生命财产安全。在积极预防腐蚀、破坏等问题的同时, 也要重点关注气动噪声所带来的危害, 借助CFD软件、声学仿真软件、FWH计算模式等工具, 积极展开相对应地研究, 为解决输气管道气体流经阀门气动噪声问题提供优质方案。

摘要：“气动噪声”即高强度气流发生时直接产生的频率杂乱、无规则、振幅不均的声音, 较为典型地如喷气式飞机发动机产生的噪音。气动噪音往往伴随着脉动声压, 湍流边界会被气动噪音不断疲劳化。一旦类似情况出现, 油气管道输送过程中发生泄漏会造成严重的安全事故和财产损失, 本文通过输气管道泄漏音波、阀门噪声等内容研究, 建立音波泄漏法检测模型, 为控制阀门噪声提供解决策略。

关键词：输气管道,气动噪声,阀门噪声,机理分析

参考文献

[1]孟令雅, 刘翠伟, 张帆.输气管道气动噪声产生机制及其分析方法[J].中国石油大学学报 (自然科学版) , 2012, 06:128-136.

[2]冯春妍, 金齐杰, 夏茂进.输气管道闸阀噪声产生机理研究[J].化学工程与装备, 2015, 06:247-250.

[3]刘利杰.某调节阀的气动噪声研究[D].哈尔滨工程大学, 2013.

[4]王龙, 李建廷.一种新型输气管道站场降噪装置[J].油气储运, 2014, 03:295-297.

好氧硝化过程生化机理及影响因素 第7篇

1 好氧硝化过程功能微生物

好氧氨氧化菌是革兰氏阴性专性化能无机自养菌[1], 以CO2为碳源, 从氨氮氧化中获取能量生长。伯杰氏细菌手册将好氧氨氧化细菌 (AOB) 归为硝化杆菌科 (Nitrobacteriaceae) , 划分为5个属:亚硝化球菌属 (Nitrosococcus) 、亚硝化叶菌属 (Nitrosolobus) 、亚硝化单胞菌属 (Nitrosomonas) 、亚硝化螺菌属 (Nitrosospira) 、亚硝化弧菌属 (Nitrovibrio) 。AOB从氨的氧化中获取能量, 靠固定无机CO2满足生长所需碳源, 常见于土壤、淡水和海水。从系统发育树上AOB可分为两类, 一类为Proteobacteria科γ亚纲, 仅有一个属 (Nitrosococcus) , 其代表为Koops和Pommerening-Roser发现的两种海洋种[2];另一类为Proteobacteria科β亚纲, 包括nitrosolobus属, Nitrosospira属, Nitrosovibrio属和Nitrosomonas属。

亚硝酸氧化菌和氨氧化菌的生理特性大致相似, 但两类菌群间并不存在亲缘关系。亚硝酸盐氧化菌 (NOB) 为革兰氏阴性专性化能无机自养菌, 划分为4个属:Nitrobacter、Nitrococcus、Nitrospina和Nitrospira, 其中Nitrobacter属于Proteobacteria科α亚纲[3]。NOB自养生长时, 以亚硝酸盐为电子供体, 氧气为电子受体, CO2为碳源, 进行代谢[4]。

2 硝化过程生化反应机理

好氧氨氧化过程相继经历NH3氧化成NH2OH和NH2OH氧化成NO2-两个步骤, 氨单加氧酶 (AMO) 和羟胺氧还酶 (HAO) 分别是这两个反应的催化酶, 好氧氨氧化反应方程式如下[5]:

由 (1) - (3) 得到氨氧化总反应:

好氧氨氧化菌的代谢过程包括合成代谢和分解代谢, 以C5H7NO2为细菌的经验分子式, 包含无机碳源固定过程的氨氧化细菌细胞反应计量学方程式可表达为:

氨氧化过程的生化反应机理与电子传输途径见图1。在氨氧化过程中以氨为电子供体, 分子氧为电子受体进行反应;氨氧化过程释放4个电子, 其中的2个传递给AMO, 另外2个进入呼吸链, 在C552、C554、P460等细胞色素中传递, 这2个电子最后可能经C552传递给aa3细胞色素氧化酶, 以氧为最终电子受体;也可能传递给亚硝酸还原酶, 以亚硝酸为最终电子受体。

亚硝酸盐氧化为硝酸盐是一步完成的, 硝酸盐中的氧原子来自水, 亚硝酸盐氧还酶 (NOR) 起主导作用。

其总反应式可表示为:}

3 硝化过程影响因素

在传统生物脱氮运行条件下, 污泥中好氧氨氧化菌与硝酸菌以及反硝化菌处于共生状态, 好氧氨氧化菌生成的NO2--N被亚硝酸氧化菌或反硝化菌利用, NO2--N不易积累, 极易氧化成NO3--N[6]。游离氨 (FA) 、游离亚硝酸 (FNA) 、溶解氧 (DO) 、温度、碱度均会对微生物活性产生影响, 微生物的生长速率可用包含细菌衰减速率的Monod方程描述:

其中, μ为生长速率 (/d) ;μmax为最大比增长速率 (/d) ;Ks为半饱和系数 (g/L) ;Cs为受限基质浓度 (g/L) ;b为衰减系数 (g/g/d) 。

游离氨 (FA) 和游离亚硝酸 (FNA) 对氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌都有抑制作用, 但亚硝酸盐氧化菌对FA和FNA更为敏感。Anthonisen等人[7]建议使用方程10和11来估算FA和FNA的浓度。游离氨对亚硝酸盐氧化菌细胞膜内中亚硝酸盐氧化还原酶的活动有很强的抑制作用, 当FA质量浓度为2mg/L时, 对亚硝酸盐氧化反应的抑制率达到90%[8], 较低浓度FA就可以使亚硝酸盐氧化菌的活性受到严重损害, 但氨氧化菌对FA的承受能力大得多;普遍认为游离亚硝酸 (FNA) 对生物有毒, FNA浓度为0.4mg/L时, AOB生物合成活性完全受阻。

硝化细菌在4℃左右开始具有活性, 其比生长速率随着温度的升高逐渐变大, 到35-40℃达到最大, 温度超过40℃比生长速率急剧下降。常温下污水处理厂实际运行过程中极少出现亚硝酸盐的积累, 这是由于NOB在10-20℃范围内具有更高的生长速率, 25℃以上的AOB的生长速率将超过NOB。

AOB具有较低的氧亲和系数, AOB对氧的亲和力比NOB高, 因此较低的DO有利于抑制亚硝酸盐氧化菌的生长。一般认为发生亚硝酸积累的最佳溶解氧因此浓度为1.0-1.5mg/L, 最大溶解氧浓度不应超过2.5-3 mg/L。Ruiz等人[9]认为溶解氧浓度在1.4mg O2/L, 亚硝酸积累开始发生并随着DO浓度的减少而增加, 最大的亚硝酸积累发生在0.7 mg O2/L。Blackburne等人[10]在一个连续运行的反应器中, 控制DO为0.4mg/L, 在室内环境温度下 (温度19-23℃) , 利用氨氧化菌更高的氧亲合力, 富集氨氧化菌和淘洗去除亚硝酸氧化菌, 实现了90%的亚硝酸盐积累。

传统的硝化-反硝化过程中, 碱度与氮去除直接相关, 硝化过程氮氧化消耗的碱度为7.14g/g Noxidized, 反硝化过程中形成的碱度为3.57g/g Nreduced。Guisasola等人[11]利用呼吸测量和滴定测量技术研究了无机碳源 (inorganic carbon, IC) 受限对AOB的影响, 结果表明AOB的活性在IC浓度低于36mg C/L时受到限制, 而当IC浓度低至1.2mg C/L时, NOB都不会受到影响。

摘要：好氧硝化是废水生物脱氮中的重要生化过程。本文介绍了好氧硝化过程的主要功能微生物-好氧氨氧化菌和亚硝酸氧化菌, 论述了硝化过程的生化反应机理及游离氨、游离亚硝酸、溶解氧、温度、碱度的影响。

过程机理 第8篇

体积压裂技术是国内外近几年为有效开发低渗透油气藏而发展的一项新技术[1,2,3],美国页岩气体积改造技术从直井大规模水力压裂开始,到2002年发展为直井大规模滑溜水压裂,2007年发展为水平井分段压裂技术,以及到2011年水平井套管完井及分段压裂技术等四个阶段[1]。2010年,我国首次在四川威远W201井和W201-H1井的分段多簇体积改造施工应用体积压裂(改造)技术,均见到良好效果。随后,在长庆油田、吉林油田、塔里木油田、西南油气田、苏里格气田等[2]超低渗和致密油气的体积改造中得到了进一步应用和发展。2013年,体积压裂技术在我国重庆涪陵焦石坝区块页岩气开始规模开发和应用[3]。

随着体积压裂(改造)技术的发展,由于其压裂体积大、改造段数多、施工排量大形成裂缝复杂等特点,致使在体积压裂改造过程中,水平段套管周围剪切、滑移、错断等复杂的力学行为以及地应力场的变化[4],使套管变形失效的情况频繁出现,又出现了“套管变形失效”的新问题。这不仅增加了后续完井作业的难度,导致正常的完井增产作业无法进行。更重要的是,套管失效会使得正常的油气生产失去保护屏障,造成“气窜”和“环空带压”现象,带来了极大的事故隐患,严重威胁着生命和财产安全[5,6,7]。

现场实践表明,水平井体积压裂使套管出现“S”型变形失效或椭圆变形失效频繁发生,为此,本文针对四川某页岩气水平井体积压裂过程中套管失效严重的气井X-h1进行资料整理、分析,通过压裂过程中的微地震监测结果数据,地层岩石体积破碎波及区域以及套管周围的地质构造图,地应力数据,套管结构尺寸等,利用ABAQUS有限元分析软件,建立水平井体积压裂的套管损坏机理研究的三维有限元数值模拟的力学模型,通过不同工况的有限元数值模拟研究和分析,找出体积压裂引起的套管失效的形式、套管失效的原因及其机理,并针对性地提出相关的防治措施或控制措施。

1 体积压裂过程中渗流-应力相互耦合的力学机理

在体积压裂过程中,由于大排量、大体积的压裂液进入地层中,引起了孔隙流体压力的增加。一方面,要引起多孔介质骨架有效应力的变化,并且对压裂作用区域的岩石力学性能产生影响;另一方面,这些变化又会反过来影响到孔隙流体的流动和压力的分布。因此,需要考虑孔隙流体在多孔介质中的流动规律及其对多孔介质本身的变形或者强度造成的影响,即考虑多孔介质内应力场与渗流场之间的相互耦合作用。

图1所示为岩石多孔介质流固耦合模型相互作用的力学机理。从图中可以直观地看出,岩石骨架影响导致孔隙体积的改变,并且与孔隙内流体产生相互作用,称之为“直接耦合”,如图中的I、II两个过程。由于岩石内孔隙度的改变而引起渗流参数的变化,孔隙度和渗流参数的变化是由于有效应力的变化而引起,孔隙体积的减小会导致介质截面积和所含流体量的降低,进一步使得材料的力学性质发生改变,称之为“间接耦合”即图中的III、IV两个过程,间接耦合会导致整个耦合系统呈现出高度的非线性。

在体积压裂过程中,地层岩石骨架与压裂液流体的耦合平衡方程可以表示为[8]:

式中:为有效应力矩阵,Pa;Pw为孔隙压力,Pa;δε为虚应变率矩阵,s-1;ι为表面力矩阵,N/m2;δν为虚速度矩阵,m/s;γ为体力矩阵,N/m3。

压裂液渗流流体的连续性方程为[9]。

式中:J为地层体积变化比率,无因次数;ρw为压裂液密度,kg/m3;nw为孔隙比,无因次数;vw为压裂液渗流速度,m/s;X为空间向量。

在页岩气体积压裂过程中,压裂液在地层中流动服从达西定律[10,11]:

式中:k为渗透率矩阵,m/s;g为重力加速度向量,m/s2。

上述公式(1)~(3)将作为下文数值模拟计算中的理论公式。可以看出,在体积压裂作业过程中,由于改造段数多、压裂体积大、施工排量大、重复压裂区域等特点,随着压裂级数的增加,压裂液渗流与地层骨架发生应力耦合,地层中的岩石性能和孔隙压力不断变化。而孔隙压力改变在井眼附近产生的诱导应力场与原始地应力场相互叠加,使得近井地应力场不断地重新分布,使套管的力学环境变得十分复杂。

2 水平段体积压裂有限元模型建立

每级分段压裂过程中,泵压会随着排量的增加而增大,作用于改造区域的流体渗流压力也会不断增大,使地层中的应力场发生改变,而地应力场的改变会导致改造区域的地层发生损伤,岩石力学性能变小,流固应力耦合变强[12]。

但是由于缺乏对页岩气藏天然裂缝的描述和复杂裂缝网络的认识,使得无法数值模拟出复杂裂缝群[13];体积压裂过程中涉及到岩石损伤力学、断裂力学、渗流力学、流固耦合力学等多学科知识,使得难以模拟裂隙岩体的岩体行为,求解体积压裂过程中应力耦合变得十分困难。

本文采用反演微地震监测数据资料,准确地还原出压裂区域的裂缝分布;ABAQUS有限元软件拥有真实反映土体性状的本构模型和能够求解应力耦合问题的力学模型,并且允许用户根据需要利用Fortran编程语言进行二次开发,利用这些便可求解出体积压裂过程中复杂的应力耦合问题。

2.1 X-1 h的基本数据

某页岩气井是一口水平井X-1h井,位于四川省宜宾市珙县,构造位置属于长宁背斜构造中奥陶统顶上罗场鼻突东翼,目的层属于志留系龙马溪组。完钻井深2 649 m,水平井段长度为1 250 m。水平段套管外径为Φ139.7 mm,套管壁厚9.17 mm,钢级P110,套管材料弹性模量2.1×105MPa,泊松比0.3,屈服应力758.0MPa。水泥环弹性模量1.5×104MPa,泊松比0.23,内聚力12.0 MPa,内摩擦角26°。该井采用十二级分段压裂和体积压裂,平均每段多簇射孔段有效长度80 m,射孔段与段之间(即压裂段之间)的距离为20 m,平均每段注入地层液量约为2 000 m3,返排率为10%,施工压力为最高泵压64 MPa。

根据微地震资料,部分地层重复性的体积压裂,即不同段数的压裂在某些区域均产生了作用。该井在体积压裂结束后,钻磨桥塞过程中,下入Φ117 mm磨鞋至1 879.2 m处遇阻,套管失效段位于体积压裂微地震密集区域。因此,三维有限元模型必须包括这些压裂段的信息,即8~12级压裂段。

2.2 压裂后岩石损伤基本理论及其体积压裂波及范围划分

每级分段压裂过程中,泵压会随着排量的增加而增大,作用于体积改造区域的流体渗流压力也会不断增大,使地层中的应力场发生改变,而地应力场的改变会导致改造区域的地层发生损伤,岩石力学性能变小[12]。根据微地震原理,可以认为微地震记录的任一点为一微裂缝的产起裂并不断地扩展[14,15]。但是准确的刻画每条微裂缝产生后的岩石的力学性能的改变是不可能的,因此假设在每级压裂过程中发生微地震区域的岩体视为均匀裂缝体[16],根据断裂力学相关理论和ABAQUS中提供的几种断裂判断标准,本文采用Cohesive单元类型[17]模拟裂缝体的岩石力学性能逐渐变小,其损伤的临界应力判断准则为[18]:

式中:σn为Cohesive单元法线方向上的应力,MPa;σs、σt分别为Cohesive单元的两个切向上的应力,MPa;σnm ax为单元失效时法线方向临界压力,MPa;σsm ax、σtm ax分别为单元切向失效时两个方向的临界压力,MPa。

Cohesive单元弹性模量的线性退化准则为[19]:

式中:E0、E分别为单元的初始弹性模量(无损伤)和单元损伤后的弹性模量,GPa;d为损伤因子。

损伤因子d的计算公式为:

式中:δmmax、δmf、δm0分别为加载过程中单元达到的最大位移、单元完全破坏时的位移和单元开始出现损伤时的位移,m。

由于该井套管失效位置位于1 879.2 m,处于微地震密集区域,通过微地震监测图找出与套管失效段密切相关的8~12级压裂段,再在每一级微地震监测图上将体积压裂用简单的几何形状来描述其体积压裂波及的范围,如图2所示。这些区域就视为每级压裂作用的均匀的裂缝体,既是压裂液压力直接作用的区域,又是压裂过程中岩石力学性能减小区域。

2.3 有限元实体模型建立及网格划分

基于上述理论和微地震监测数据,结合地质资料、井眼轨迹数据、完井工艺、大型各级压裂工况,建立了长650 m、宽570 m、厚200 m的8~12级压裂过程的水平井段体积压裂地层-多簇射孔套管有限元模型,模型包含水平段井斜深为2 035~2 678 m,见图3所示。图3中椭圆柱、矩形柱为重复压裂的体积压裂区域,理论和实践研究表明:重复压裂区域经过2次或2次以上的压裂改造,岩石力学参数变小更多,应力场变化更为明显,从图2中可以看出套管失效位置正是位于重复的体积压裂区域。从图3中可以看出,压裂改造区域极不对称,在多簇射孔套管周围产生极不对称的非均匀载荷,使套管在体积压裂后处于恶劣的受力环境。

图3有限元模型中,对于非压裂区域采用C3D8P孔隙单元,对于压裂区域的压裂体采用COH3D8P的cohesive损伤单元类型。设定地层初始孔隙度为3.658%,初始渗透率为0.109 m D。岩石的抗张强度设定为3.0 MPa。

2.4 边界条件和初始条件

X-1 h井在体积压裂施工前通过分析测井资料获取了地层岩石力学参数和原始地应力场数据,1 600~2 250 m地层平均杨氏模量为23 GPa,泊松比平均0.3;平均最小水平地应力32 MPa,平均最大水平地应力63MPa。这将作为有限元模型的初始地应力场条件,对模型中的六个面进行全位移约束,作为有限元模型的边界条件。在有限元数值模拟计算时,ABAQUS软件将针对井筒周围体积压裂区域自动进行地应力场重新分布,有效地计算出多簇射孔套管的变形和失效情况。

2.5 体积压裂过程数值模拟的基本参数

利用ABAQUS软件,本文建立了多个Step分析步来模拟每级体积压裂的过程。每级压裂过程中,在套管内和相对应的裂缝体区域加载压裂液压力(孔隙压力)基本参数数据见表1所示。

对于重复压裂区域,会受到2次及以上的不同段数压裂液压力作用的重复压裂,并且每级压裂后,根据式(4)~(6),软件将自动计算出多簇射孔套管周围原始体积压裂后岩石损伤退化后的弹性模量,利用ABAQUS中的关键字*Field对重复压裂区域材料重新赋予岩石损伤后降低的地层材料力学特性数值。

3 有限元数值模拟结果分析

基于本文建立的体积压裂地层-多簇射孔套管有限元模型(图3所示),在经过8~12级的压裂改造的有限元数值模拟,微地震多发区域在压裂液压力(孔隙压力)作用下,多次使原地应力场重新分布,使套管受到多变的应力场作用,使整个模型区域地应力数值和方向发生了根本性地变化,甚至出现体积压裂范围内的“张应力”区和“零应力”区(见图4中黑色曲线包围的圈内),本文称为“应力亏空”区,也就是体积压裂“打碎”储集层区域,图4是第12级压裂后地层三向地应力场矢量分布云图。

在经过8~12级的压裂改造的有限元数值模拟,微地震多发区域在压裂液压力(孔隙压力)作用下,多次使原地应力场重新分布,使套管受到多变的应力场作用,使整个模型区域地应力数值和方向发生了根本性地变化,在体积压裂范围内出现了大面积的“张应力”区和“零应力”区。在微地震附近区域,瞬时三向应力最大值达到了70.9、64.7、92.7 MPa,数值大小和非均匀程度明显增加,使套管处于更加恶劣的力学环境。在某些微地震区域由于压裂施工压裂很大,由于地层原始体积破碎,“临时”失去了地应力作用,在复杂的力学环境中体积破碎的地层出现了张应力区和零应力区(如图4中三向应力的正值),“张应力”区的出现对增加裂缝的宽度和油气的导流能力是件好事,但是这些“应力亏空”区将不同程度地使水平井多簇射孔套管在地层中出现“悬空”状态,而体积压裂区域的非对称性使得地应力对套管和地层岩石产生横向剪切力,导致套管沿其径向发生一定程度的变形。通过本文有限元数值模拟研究表明:部分区域受到多次重复压裂的作用,使得岩石性能依次降低、地应力场非均质性和亏空性依次增加、剪切效应增大,套管径向椭圆变形和套管轴向“S”型变形逐渐增加,导致套管变形失效,完井工具无法下入和通过其变形失效段,导致增产措施失败。

纵向比较8~12级压裂后套管变形的有限元结果,可以发现:由于部分区域受到多次重复压裂的作用,使得岩石性能依次降低、地应力场非均质性和亏空性依次增加、剪切效应增大,套管轴向“S”型变形的程度和段数逐渐增加。第12级压裂结束后,套管出现了两段明显的“S”型弯曲变形,这使得刚性段较长的管柱难以通过套管,最终致使增产措施失败,如图5所示。

为了更直观和定量地分析套管弯曲变形情况,图6从有限元结果中提取了套管弯曲位移随井深变化曲线。可以看出,套管在2 034 m附近出现最大弯曲位移98.5mm,在1 746 m附近出现最大反向位移96.2 mm,并且两次弯曲方向相反,使套管产生了明显的“S”型变形。实际施工过程中,压裂后用Φ117 mm磨鞋钻塞,遇阻位置1 879.2 m正是位于这段“S”型变形的中部。

根据X-1h井的现场资料可知,下入磨鞋铣磨桥塞时,在1 879 m附近处遇阻。取出磨鞋后,发现磨鞋底部外边缘出现了严重的磨损,如图7(a)所示;并且在泥浆池中发现了大量的铁屑,如图7(b)所示;套管被认为发生了变形失效。随后下入铅模对套管形状进行压印,铅模取出后,发现铅模的一侧被挤扁,如图7(c)所示;因此判断套管发生了变形失效。

综上可知,套管在1 879.2 m失效形式不是被挤毁或者过大的椭圆度,而是由于体积压裂作用使套管产生的弯曲变形导致的。主要原因是由于在体积压裂过程中,地应力场改变而产生的三向非均匀载荷挤压套管致使套管发生了弯曲。因此,单纯地通过提高钢级和壁厚来增加套管抗弯强度,并不能根本地解决套管弯曲变形失效问题。但是通过图3模型的有限元数值模拟研究表明:根据地层岩石力学特性,在原始设计的基础上,适当增加压裂段与段之间的间距,缩短多簇射孔压裂段的有效长度,可以有效地降低或控制水平段套管的“S”型变形量,避免发生因套管失效而导致的“气窜”和“环空带压”,保障油气生产作业的安全性。

4 结论与认识

1)本文基于岩石损伤力学和微地震监测的综合裂缝体区域数据,建立的水平井体积压裂地层-多簇射孔套管有限元模型,可以有效地和定量地数值模拟研究体积压裂过程中套管的轴向弯曲变形失效和其径向椭圆变形失效。

2)在经过8~12级的压裂改造的有限元数值模拟研究表明:水平井段体积压裂后,体积压裂范围内出现“张应力”区和“零应力”区,“张应力”区将不同程度地使水平井多簇射孔套管在地层中出现“悬空”状态。部分区域受到多次重复压裂,使得岩石性能依次降低、地应力场非均质性和地应力亏空性依次增加、剪切效应增大,套管径向椭圆变形和套管轴向“S”型变形逐渐增加,导致套管变形失效。

过程机理 第9篇

关键词：自主招生,公平,政策过程分析

自2003年试点至今, 已有超过4万名学生通过自主招生渠道进入高校。与自主招生实践的快速推进不同, 当前我国自主招生理论研究存在多方面不足。其中, 缺少系统的自主招生公平问题研究显得尤为突出。

自主招生政策作为教育政策之一, 属于政策科学的研究范畴, 政策科学成熟的研究范式和方法可以成为自主招生政策分析的工具;同时, 政策科学“是一种应用性的社会科学学科, 它使用各种研究和论证方法, 产生并转换政策相关信息, 以便政治组织解决政策的问题”[1], 自主招生政策本身是具有高度应用性、操作性和现实性的教育实践, 将政策科学研究引入自主招生公平研究具有积极意义。

过程分析是政策科学研究的重要方法, 它以政策流程为分析脉络, 以政策权力塑造、执行和监管为线索, 可以对政策进行基础性、扫描式分析, 是政策科学较为成熟和常用的分析范式。拉斯韦尔曾在对政策功能过程论的讨论中曾将一项政策分为情报、建议、规定、行使、运用、评价和终止七个环节。之后学者对这一框架做了修正和调整, 大体把政策过程划分为政策制定、政策执行、政策评估、政策监控、政策终结等过程[2]。本文沿用了这一分析框架, 由于自主招生政策尚处于执行初期, 谈政策终结为时尚早, 因此, 以下分政策制定、政策执行、政策评估三大部分探讨自主招生政策过程及其与公平的关系。

需要指出的是, 当前中国政府信息公开化程度还不高, 政策制定过程具有一定保密性, 政策出台具有一定突然性, 系统回答上述三个问题并不是简单的工作。本文尝试着从一些文献中探寻自主招生发展的脉络, 从一些事件中捕捉政策出台的可能原因。

一、自主招生政策制定分析

政策制定环节要研究的内容如查尔斯·琼斯和迪特·马瑟斯所说, 包括:政策问题来自哪里?如何区分其重要性?提案的利益相关者是谁利益相关者如何影响提案。[3]具体到自主招生政策制定环节, 我们主要探讨的是自主招生制度是如何纳入政策议程的, 即议程设立分析。

美国学者科布认为, 议程设立可分为三种模型, 即外在提出模型、动员模型和内在提出模型。[4]所谓外在提出模型, 即政府某项政策是应政府之外的个人或团体要求而做出的;内在提出模型则恰恰相反, 是建立在政府自觉基础上的政策议程设立;动员模型居于二者中间。将政策模型做上述区分意义在于:不同途径设立起来的政策议程, 决策者 (主要是政府) 在其中扮演的角色不同, 信息获取情况不同, 相应的动力机制不同, 最后政策执行结果就会不同。从理性的角度来看, 如果某项政策属于内在提出模型, 则说明该项政策出台具有一定的自发性, 决策者可能已掌握了足够的信息资源支撑政策决策;而如果某政策议程设立属于外在提出模型, 则可能是决策者迫于外界压力 (如舆论压力等) 而做出的被动变化, 可能因为决策仓促、内驱力不足等带来执行难题。

从掌握的材料来看, 自主招生的政策出台很可能属于动员模型, 即既有政府自发作为的因素, 也有外在压力因素。

第一, 长期高考制度改革的巨大呼声是自主招生政策出台的宏观背景。1977年恢复高考制度及之后的十年左右, 高考制度改革因恢复了人才选拔机制、维护了社会稳定、培养了大批合格人才而为人称道。但到了20世纪90年代之后, 这种传统的高考制度则因人们对应试教育等质疑而面临改革, 据刘海峰统计, 这一时期高考制度改革达22次 (种) 之多[5]。这种质疑持续到现在, 构成了高考制度一系列改革最宏大的背景。高考改革呼声一波高过一波, 这种呼声直接或间接的促成了高考制度多方面的改革, 如考试次数的变化 (增加春季高考) , 考试科目的变化 (3+“X”等多种考试科目制度) , 分数换算机制变化 (原始分和标准分) , 考试权限变化 (从统一高考到分省命题) 等, 基本都是对于高考制度改革呼声的回应。在这种背景环境下决策者做出的很多政策判断往往是被动的, 甚至盲目的, 如江苏在2000~2008年, 高考制度就改了四回[6], 类似的频繁的政策变更显然不是理性的内发决策行为。自主招生制度的出台同样离不开这一大的背景环境, 因此, 有理由相信自主招生制度与其它很多高考改革政策一样具有外在提出模型的特征。

第二, 自主招生政策设立途径分析。政策提上议程有大体10种途径[7]。对自主招生政策设立而言, 至少三种途径发挥了重要功能, 而这三种途径基本上都是从外围为决策者提供建议甚至施加压力, 可以认定是自主招生政策提上议程的主要渠道。首先, 代议制的健全和功能发挥。近年来, 两代会正成为我国传递人民群众改革意见和信息的重要途径。每年会议期间, 大量提案成为改革的直接驱动力。查阅1999至2003年两代会提案发现, 有关高考制度改革的提案每年都有, 其中对于高考“一考定终身”、“应试教育”的意见最大, 提出的建议主要集中在考试内容和选拔方式两方面, 自主招生改革无疑是对提案最好的回应;其次, 大众传播媒介推动了自主招生制度改革。各类期刊杂志在自主招生改革中起到推波助澜的作用;第三, 专家学者对自主招生改革有一定推动。1993~2002年期间, 平均每年有3.6篇有关自主招生的文章, 这一定程度推动了自主招生向前发展。尤其是学者在1999~2002年期间对于保送生制度的强烈批评导致政策调整, 保送生数量急剧下降 (2001年全国限录5000名保送生) , 急需为有一定特长的学生提供新的选拔途径, 自主招生处于完全高考 (统招) 和完全非高考 (保送) 之间应运而生。

第三, 较长时间的政策实验可能成为政策出台的内驱力。20世纪90年代上海及周边地区的自主招生实验, 尤其是2001~2002年南京几所重点高校的自主招生实验取得了不错的成绩。这可能成为教育部门决心全国范围内试行自主招生的内驱动力。

基于以上分析, 笔者认为自主招生政策出台介于外在提出模型和内在提出模型之间, 属于动员模型。动员提出模型既是政策决策者对于民众呼声的一种回应, 也是决策者自身广泛收集政策信息、权衡相关利益之后做出的政策决定。在这一过程中, 教育主管部门对于自主招生政策非常慎重, 既有较大范围、较长时间的实验, 又不急于在全国范围大面积推广。但这种模型也存在弊端。政策制定者仍一定程度迫于外界压力而调整政策, 使某个问题提上政策议程, 决策者本身可能对该问题了解不深、缺乏足够的信息支撑, 在此基础上制定的政策可能考虑不周或不能解决实际问题, 甚至产生新的问题, “按下了葫芦浮起了瓢”;而且改革者本身也可能缺乏足够的主观改革意愿, 往往出于缓解矛盾而不是解决问题的心态, 并不是真正系统改革, 而是在原有政策上缝缝补补, 可能因为新老政策并行, 双轨制带来制度成本和租金增加, 导致自主招生公平问题发生。

二、自主招生政策执行分析

政策执行, 就是“执行某一项政策所作的各项决定”[8]。按照陈振明的分类, 政策执行过程包括政策宣传、政策分解、物质准备、组织准备、政策实验、全面实施、协调和监控等环节[9]。以下重点对自主招生政策宣传、物质和组织准备、实验和推广三个方面进行分析。

1. 政策宣传分析

政策宣传是政策执行的重要保障。通过有效的政策宣传, 使政策执行者明确认识和充分了解政策意图和具体措施, 才可能积极主动执行政策;政策对象只有知晓政策, 才能理解政策, 才能自觉的执行政策。政策宣传是各方了解政策的最主要途径。2007年, 在自主招生实行4年之后, 华中科技大学教育科学研究院受教育部高校学生司委托成立课题组对自主招生运用状况进行了调查。课题组就自主招生宣传问题分别对高校招生工作人员、中学教师和领导、学生家长和入校学生进行了调查, 其中:高校招生负责人认为, 他们对自主招生进行宣传的主渠道依次是“学校招生信息网公布”、“招生干部的宣讲”、“纸质版招生简章”和“通过新闻媒体发布”。但即使高校采取了上述诸多措施进行宣传, 效果仍不理想。对6个省的高三学生家长抽样调查显示, 对自主招生政策“完全不了解”的占了25.2%, 家长不了解使得指导孩子参加自主招生遇到了障碍, 但中学教师和领导不了解则更显得问题的严重。调查发现, 只有13.9%的中学领导和教师对该政策“非常熟悉”。教师不了解或不熟悉招生政策, 使学生尤其是身处弱势地区, 信息获得能力欠缺的弱势群体获得信息的渠道严重受阻。

自主招生制度中, 由于高校精力有限, 自主招生必然将名额投放到生源好的地区, 经济因素也影响投放[10], 而且高校为缓解审核压力, 通常由中学进行资格初审, 中学自身不熟悉政策, 增加了公平问题发生的可能。这种“不熟悉”既可能是政策宣传缺位造成的, 也可能存在故意阻碍宣传的情况。部分地区将自主招生推荐权视为“教育福利”, 只在小范围内宣传和分配。访谈发现, 有学生指出自己获得自主招生参与资格是“班主任偷偷地告诉我这个信息”。此外, 部分高校出于控制宣传成本、划定生源地区 (如多招本地学生) 等考虑, 往往也存在限制宣传的行为。

2. 物质准备、组织准备和制度环境准备分析

为政策实施做好各方面准备是政策顺利执行的关键环节。政策准备主体涉及政策执行者和利益相关者, 政策准备客体则包含有物质、组织、制度环境等多方面内容。自主招生政策准备涉及的主体至少包含有高校、学生 (含家长) 、中学和政府四个方面 (如表1) 。

首先, 高校政策准备内容多, 压力大。物质上, 传统高考以政府为中心组织大规模考试, 高校按分录取成本很低且由政府独自承担。而自主招生政策中, 高校加大宣传力度、安排相应的场地、组织考试、邀请专家进行面试等带来的广告成本、租金、印刷成本、人员薪酬等大幅增加, 据某高校统计, 该校通过自主招生渠道平均每招收一名学生成本在2000元以上。

物质准备虽然花费巨大, 但目前招生规模较小, 高校收取一定的报名考试费用, 一般而言还基本到能够到位, 高校组织准备最让人担忧。一方面, 自主招生政策实施后急需扩充招生人员。2003年自主招生试点后, 北京两所重点高校为防止因中学掌握初审权而可能造成的弄虚作假、“推良不推优”、腐败等问题发生, 希望采取学生直接报名进行自主招生选拔方式 (即“直选”) , 结果共收到了了近万份报考材料, 招生人员没有能力处理这么多材料, 不得已于第二年又将初审权放还给中学;另一方面, 专业招生人员欠缺。传统高考招生人员只需按分录取即可, 自主招生则需要招生人员具备专业水准, 掌握大量人才测评、甄别技术。人才选拔建立在心理学、统计学等基础之上, 当前高校招生人员不专业, 导致自主招生命题五花八门, 很多招生题目表面上灵活, 却无法有效选拔人才, 这根本上是组织准备不足的表现。自主招生实施以来, 多数高校本科招生在人员数量和专业水平方面并无变化, 希望通过“原班人马”实行自主招生来选拔优秀人才, 集中反应了组织准备不足的问题。

其次, 物质准备不足可能剥夺或限制学生参与自主招生的机会。传统高考采取本地化原则, 学生缴纳少许报考费用即可参加。自主招生则不同, 学生需要到高校所在地接受考核, 差旅费用、报名费等大幅增加, 物质准备成为初步筛选报考资格的一道门槛。传统高考以分数作为筛选信号, 而自主招生则可能出现物质条件、分数共同筛选学生的格局, 对弱势者造成不公。这种不公体现在两个方面, 一是限制了学生参与权和参与程度。物质准备充足的家庭, 学生可以有效参与到自主招生活动中去, 可以投递多所院校, 大大增加了成功率;弱势家庭则相反, 物质准备可能使很大一部分人不能参与需要高成本的自主招生选拔, 即使参加, 也必然只能依据成本最小化原则选择少数高校参加。另一方面, 高校的自主招生选拔更多的话语权掌握在城市, 以“琴棋书画”为代表的艺术能力考察、以实验为代表的动手能力考察、以口试为代表的表达能力考察等, 都使弱势学生处于劣势。

3. 政策实验与推广分析

自主招生政策实验是较为充分的, 2001~2002年江苏部分高校的自主选拔录取试点。除了正式文件出台前的实验之外, 自主招生政策还采取边实施边推广的办法。即由少数高校率先实施, 在实施中总结经验发现问题, 再向更多学校推进;先试行较简单的自主招生政策, 成熟后再引入更为复杂系统的招生政策;先确定固定招生比例防止失控, 再逐步放开对特殊人才选拔比例的控制。当然, 自主招生政策实验和推广环节仍有三个方面的问题需要探讨。

第一, 如何确定实验效果的好坏。谁来对实验效果进行测量, 这种测量建立在怎样的价值判断基础上, 也即下面一部分要谈的政策评估的问题。第二, 如何降低“双轨制”的危害。自主招生与高考制度长期并存, 自主招生制度与保送生制度长期并存, 有自主招生权的高校与没有自主招生权的高校长期并存, 都会增加选拔的制度成本。容易产生大量制度性租金并引发一系列寻租、收租行为, 导致公平问题发生。第三, 法律保障问题。政策执行基本手段包括行政手段、法律手段、经济手段和思想诱导手段[11]。从发达国家的实践经验来看, 法律手段是保障招生政策运行的最主要方式。我国部分学者也一直呼吁出台《考试法》, 使考试制度和考试行为有法可依[12]。《考试法》迟迟不出, 可能使自主招生因无法可依而缺乏监督, 违规行为量刑尺度弹性过大, 对于招生活动中法律和道德边界界定不明 (如对于如何约束考生填报志愿的不诚信行为、如何处罚中学造假行为等长期争论不休) 。

三、自主招生政策评估

我国长期实行的自主招生制度双轨制甚至多轨制带来各类问题, 根本原因之一在于对我国自主招生政策现状进行评估不足, 对政策实施几年来的效果不下结论, 致使政策推广或死亡 (如评估效果不佳, 应停止实行) 较慢。这背后原因在于自主招生政策评估存在两大困难。

一是自主招生政策设计缺乏评估制度。政策评估, 由于其本身存在的不确定性、政策效果的不确定性、政策资源的混合和政策行为的重叠、政策行动与环境改变之间的关系不易确定、评估信息和评估经费缺乏、有关机构和人员的抵制等原因, 以及我国存在的评估者缺乏评估的科学认识和认真态度、评估标准以价值判断为主、评估方法以定性分析为主等原因, 在我国是“刚刚起步、问题重重”[13]。自主招生政策是大的政策评估缺失背景下的一个个案。从2003年自主招生开始试点实行后, 我国一直未有较为全面、系统的有关自主招生评估组织和评估活动, 直到2007年, 华中科技大学课题组进行自主招生四方调查, 算是第一次系统的政策评估。同年11月, 在重庆召开庆祝恢复高考三十周年座谈会, 教育部高校学生司把自主招生作为核心议程进行了分组讨论和大会讨论, 才对自主招生实际运行效果有了初步把握。政策评估缺失使政策运行效果陷入混沌和模棱两可的状态。政策执行过程中暴露出的问题无法充分总结, 无法对政策进行价值判断, 政策既不改进也不消亡, 长期处于盲目执行阶段。

二是无确切的自主招生政策评估价值导向和评估标准。一般而言, 政策评估有5个标准, 即:生产力标准、效益标准、效率标准、公正标准和政策回应度。[14]但在具体的政策评估中对5个标准并不是平均用力的, 而应有所侧重。自主招生政策应以什么标准为主在现阶段仍不明了, 尤其是自主招生制度中的公平与效率之争, 可能决定了对该项政策评估的价值取向。

自主招生应以效率为主还是公平为主存在争议。我国著名考试研究专家刘海峰教授认为, 当前我国自主招生政策是传统高考之外的“选拔特殊人才的政策”, “应以效率为主”[15];张亚群则认为, “高校招考改革的导向是适应社会发展和教育发展需要, 兼顾公平与效率, 为人才培养与选拔服务”[16];也有学者认为应以公平为主要目标, 如刘光余认为自主招生目标应是解决传统高考存在的不公, 而不是“以新的教育不公平”取代旧的不公平[17]。

四、结论与讨论

首先, 政策制定的不合理性、“不合法性”可能为自主招生公平问题发生埋下隐患。政策议程设立较为被动, 使政策制定执行的内发动力不足, 缺乏科学系统的可行性论证, 使改革处于摸索状态, “边学边改”加大了政策风险, 这些不合理性为自主招生政策滋生公平问题带来了可能;相关法律和法规欠缺, 阻碍高考制度良性改革的文化障碍也尚未清除[18], 各级教育学分制仍处于探索阶段, 中学成绩认定和监督制度, 各类奖项评定制度, 重点校制度等, 隐含在政策设计的背景之中, 处理不好新政策与制度环境、文化环境之间的关系, 也可能滋生包括公平问题在内的各类问题。

其次, 政策评估导向性不明确可能使自主招生不公问题得以维持。评估, 最本质的作用在于其导向功能[19]。自主招生政策评估对于认定自主招生制度政策设计和执行情况的好坏, 对于将来的改革方向都具有导向作用。然而目前自主招生并无明确的评估制度, 如何评价改革效果, 改革导向是什么并不十分清晰。可能使得自主招生公平问题被漠视, 维持自主招生不公现状。

过程机理 第10篇

关键词：水泥混凝土,混凝土路面,开裂机理,破坏

水泥混凝土路面具有强度高。刚度大等特点, 因此在国内外的公路工程中得到了广泛的应用, 但是低应力水平状况下的路面开裂和破坏问题, 却对混凝土路面的应用产生了严重的影响。国外专家对于混凝土路面开裂机理进行了大连话的研究, 为混凝土裂缝的处理提供了大量的科学依据。我们需要借鉴国外的成功理论, 并且从我国公路工程建设的实际情况出发, 对国内公路工程混凝土路面的破坏机理进行详细的分析, 才能为解决裂缝问题提供更加全面的理论指导。

一、混凝土路面的开裂机理

水泥混凝土路面开裂的原因, 可以从三个方面进行分析:

1.损伤力学原理

损伤力学的研究需要建立在变量场的基础上, 该变量场是由于材料本身的缺陷而形成的, 利用损伤度对材料受到的伤害程度进行测量, 并且根据材料在受损伤的过程中发生的变化规律对其内部受到损伤的情况进行评估。从水泥混凝土的角度来说, 其本身就存在微空隙的状况, 所以由水泥混凝土形成的路面也存在着一定的损伤可能性, 这种损伤度可以定义为D。S, S*则分别代表连续介质中受到损伤的单元受到损伤内外法线n的某一截面损伤之前与之后的面积, 可知: D =1 - S* /S。E为混凝土损伤前的弹性模量, E* =E (1-D) 。当混凝土路面投入使用以后, 长期受到车辆荷载和温度应力作用, 就会使混凝土路面受到的损伤程度不断增加, 处在路面裂纹位置的混凝土受到损伤程度加剧, 会导致裂纹的进一步开裂, 最终导致混凝土路面的开裂, 如图1所示。

2.路面裂缝

通过对混凝土裂缝的内部缺陷规律进行研究可以发现, 在混凝土裂缝内部存在着很多杂质和毛细孔, 并且随机分布, 当毛细孔的分布与水灰比达到一定的比例关系时就会形成干缩裂缝。通常情况下, 水灰比较高的路面结构中, 其中含有的颗粒状水化物较多, 而且在受到相同作用力的影响下, 大晶体和小晶体会呈现出不同取向的结合, 所以在混凝土路面水灰比较高的部位, 形成的裂缝与毛细孔就相对较多。水泥混凝土路面的损伤过程, 也可以理解为内部很多微小缺陷不断扩展、增加的过程, 当这些内部缺陷扩大到一定程度时, 就会对路面结构产生不同程度的损伤。路面最初受到的损伤是不均匀的, 随着路面荷载的不断增加, 这种微小的损伤逐渐形成较大的裂缝, 对路面造成较大影响。

3.路面应力

当材料受到损伤时, 进行有效应力的计算应当根据公式σ=σ'/ (1-D) 进行计算, 当损伤度发生变化, 材料的有效应力也会随之发生变化。根据大量学者关于水泥混凝土路面受到的损伤规律, 如图2所示。

从图2中可以看出, 受到单调荷载的影响, 当应力处在某个区域值的范围内, 从图2中可以看出, 受到单调荷载的影响, 当应力处在某个区域值的范围内, 水泥混凝土本身的弹性模量不会发生变化。如果材料的损伤度没有发生变化, 就说明构件的结构应力也不会发生变化, 路面结构内部的微小裂纹没有发生变化。当应力大于某一个区域值时, 无线的倾斜度逐渐降低, 同时也意味着损伤度在发生了较大的变化;同时还可以看出, 在循环拉应力的作用下, 地何在处在某个区域范围内时, 材料的损伤度没有发生变化, 当荷载高于区域中的曲线, 就说明材料的损伤度在增加。循环拉应力的次数越多, 曲线向着右侧移动的频率也越多, 这说明混凝土路面受到反复的荷载作用形成了一定的规律。在弹性力学中, 如果某一处发生裂缝, 整个构件就会对其受到的应力进行充分分配, 而最终将会使应力集中在裂缝的间断, 使得细小的裂缝逐渐扩展。

二、水泥混凝土路面的破坏过程

水泥混凝土路面的破坏过程, 主要分三个阶段:第一阶段, 薄弱层受到破坏, 并且产生细微的裂缝。水泥混凝土路面的施工, 是将混凝土直接浇筑在基面上, 基面凹凸不平, 或者没有进行细致的清除处理, 就会由于基面表面层存在的孔隙而使得浇筑过程中水泥砂浆的渗入, 所以当混凝土结构凝固以后, 就会将路面表层和基面形成一个整体。随着使用时间的增加, 路面和基面各自的弹模也不断发生变化, 同时混凝土也会产生周期性的变形, 使得路面和基面之间的产生较大的空隙, 过度等受到破坏, 使得路面和基面形成剥离状态, 最终导致裂缝的产生。第二阶段, 板中微裂缝的形成于板底微裂缝的联通。在长期的荷载作用下, 路面面板会发生振动, 而板的作用对于路面的车辆也会形成反作用, 这种相互的应力对于路面的平整度、行车的速度都会产生影响, 同时也会影响到路面基层材料的性能, 对于板的开裂会产生较大的影响。第三阶段, 受到疲劳盒子啊的作用产生破坏性的断裂裂缝。疲劳强度是进行混凝土路面工程设计时必须参考的重要参数。在板底裂纹已经产生的情况下, 板的疲劳寿命实际上仅相当于第二阶段的疲劳作用次数, 这正是水泥混凝土路面往往未到设计年限而发生断裂破坏的原因。

三、混凝土路面裂缝的防治办法

混凝土路面裂缝的防治, 首先要对材料的质量进行严格的控制, 选择具有较强安全性、收缩变量小的水泥, 减少混凝土结构内部裂缝的产生;其次, 对混凝土的配比进行科学的设计, 力求达到科学、稳定、均匀的配比要求;第三, 保证足够的搅拌时间, 确保混凝土拌合物的成熟度和均匀性, 将混凝土结构的坍塌度控制在合理的范围内, 可以预防由于混凝土拌合物不均匀而引起的面板裂缝;第四, 加强施工工艺的控制, 严格按照混凝土施工的标准和要求进行施工, 并且做好必要的养护工作, 可以有效的预防混凝土裂缝的形成。

结束语:

综上所述, 本文主要针对水泥混凝土路面开裂的机理进行了简单的分析, 并且提出了预防混凝土路面开裂的防治办法, 从理论上说, 混凝土路面的开裂过程, 就是细微裂缝的产生和扩展的过程, 也是对路面、路基造成破坏的过程。随着科学技术的不断发展, 公路工程施工技术也将不断的完善, 影响混凝土路面开裂的因素有很多, 而且比较复杂, 在实际的工作中, 我们应当借鉴国外成功的理论经验和施工技术, 对混凝土性能有更全面的认识, 促进公路混凝土路面质量的不断提升, 预防路面开裂现象的发生。

参考文献

[1]储继业.基于断裂力学原理的水泥混凝土路面开裂研究[J].交通科技.2005 (06)

[2]唐雪松, 郑健龙.沥青路面反射裂缝问题的损伤力学守恒积分[J].应用力学学报.2004 (02)

[3]吴国雄, 姚令侃, 易志坚.水泥混凝土路面早期裂缝的形成机理[J].西南交通大学学报.2003 (03)

[4]周富杰, 孙立军.反射裂缝的足尺疲劳试验研究及其力学分析[J].土木工程学报.2001 (03)