业务区划分（共5篇）
业务区划分 篇1
0 引言
随着航空事业的发展, 空中交通日益密集, 合理地进行空域扇区划分显得尤为重要。如何对划分方案的优劣进行综合评估也成了考虑的重点, 但目前并没有完善的指标体系, 以至于很难求得最优解。以前在扇区划分上, 常将工作负荷的平衡性作为主要指标。然而在不断探索进步中, 安全、成本、效率越来越受重视, 即在不影响设计安全、而又能够保证扇区高通行效率的前提下, 尽量降低各种成本费用。在此则以这三项因素为主要指标, 建立起相应的评估体系, 利用各种方法对空域扇区划分的优劣性加以评估。
1 选取评价指标
1.1 安全指标
1) 扇区吞容比
即扇区吞吐量和容量的比值, 主要用于衡量空域的工作负荷水平。随着比值的增大, 空域工作强度不断提升, 则安全系数越低。
2) 交叉点与扇区边界之间的平均最小距离
距离越短, 说明空中管制人员能够用以处理冲突的时间越少, 相应的安全系数就越低。
3) 平面交叉
指的是在同一高度的航路交叉。假如有两条航路, 在同一交叉点的3个不同高度均有交叉, 那么共有3对平面交叉;若3条航路在同一交叉点的3个高度层均有交叉, 那么共有9对交叉。平面交叉对数越多, 说明引起事故冲突的可能性越大。
1.2 效率指标
1) 容量
2) 平均驻留时间
需考虑飞过某扇区的飞行器总数量, 以及第X架飞行器飞进、飞出该扇区的时刻等因素。当在该扇区的平均驻留时间短于11分钟时, 时间越长, 说明容量越大;而平均驻留时间超过12分钟时, 随着时间的增长, 容量几乎不会再增加。所以平均驻留时间为11min是最佳值。
3) 容需比
指的是区域容量和用户需求量的比值, 可反映某空域满足交通需求的能力。比值越大, 表明该空域越能满足当前的空行交通需求。
4) 需求满足度增长率
其中, 分子上的两要素分别表示改造后的空域需求量和吞吐量, 分母上的两要素则依次表示空域目前的需求量和吞吐量。随着improvsati的提高, 改造后的吞吐量距离要求越近, 增长率为1时处于最佳状态。
1.3 成本指标
1) 人力资源成本
与扇区数量密切相关, 扇区越多表明需要的人力资源越多。所谓为了节约人力资源, 在划分扇区时应尽量减少扇区数量, 提高扇区的能力, 为越来越多的交通量服务。扇区数量与空域总容量之间的联系紧密, 通常说来, 随着扇区数量的增加, 空域总容量会有所增加。但若随意增加扇区数量, 相应的尺寸便会缩小, 以至于对空域系统总容量形成不利, 所以必须控制扇区的数量增加。
2) 训练成本
扇区边界越不稳定, 变动越大, 管制员越需要加强训练管理, 相应的成本便会增加。
3) 附加设备成本
扇区数量的变动以及边界的不稳定, 都会影响到监视和通信能力, 从而需要购置新设备, 或增加各设备的功能等, 都需要一定的成本。一个优秀的空域扇区划分方案不会有附加成本产生。
2 构建层次结构模型
利用层次分析法构建一个用于评估空域扇区划分方案的模型, 模型可分为以下4部分:
1) 目标层。即结合工程实际要求设计的最佳方案;
2) 准则层。按照一定的属性可将指标进行归类划分, 该层由安全、效率和成本三部分构成;
3) 指标层。针对上面安全、效率和成本三个指标的细化解构;
4) 方案层。具体的研究扇区划分优劣性所制定的方法。
3 各层指标权重的确定
3.1 准则层
空域扇区划分的用户多是航空公司, 划分结果需要航空管理局进行检验许可, 而扇区划分工作主要由空域规划专家负责。在此共挑选12位专家, 分为4组, 展开问卷调查。按照Satty的9级标度法设计比较尺度, 并结合准则层设计比较矩阵, 然后将两个设计结果递交给12位专家。专家的知识储备量、知识结构、思维方法都有差异, 所以他们给出的判断矩阵的真实度和可信度也不相同。这就要求对专家赋予一定的权重。判断矩阵的一致性比率可反映出专家判断质量的好坏, 比率越小, 说明质量越高。
3.2 指标层
各项指标的权重计算方法可参考准则层的权重计算方法。准则层的权重比从大到小依次为安全、效率、和成本。以成本指标为例, 训练成本权重最大, 附加设备成本次之, 训练人力资源成本权重最小。
4 指标评价标准
即在评价活动中对事物进行评价的一种价值尺度和界限, 相对于评价准则所规定的方面所确定的优良程度的要求, 是事物质变过程中量的规定性。评价标准是评价方案的核心, 是人们价值认识的反映。制定空域划分指标评分标准需在指标可以清晰量化基础上明确优劣档次界限, 拉开差距, 同时考虑可操作性。
5 结论
空域扇区划分是否合理对空中交通运行有着重大影响, 且直接关系到投入的成本。所以在制定划分方案时, 需考虑其合理性。以安全、效率和成本指标, 建立起了相应的模型, 利用层次分析法求得各层指标的权重, 进而科学划分空域扇区。
参考文献
[1]叶志坚, 聂润兔, 王莉莉, 高伟.空域扇区划分方案综合评估方法[J].航空计算技术, 2014, 44 (1) :132-134.
[2]卢璐.论空域扇区的合理划分[J].科协论坛, 2013, 22 (1) :145-146.
[3]杨光, 胡明华, 王艳军.基于非线性规划的空域扇区结构优化设计[J].交通运输工程与信息学报, 2008, 20 (4) :109-110.
业务区划分 篇2
为加强泰州宾馆环境卫生工作，切实将卫生与质量管理有机结合起来，做到区域明确、范围清楚、责任具体、相对合理，从而更好地为宾客和广大员工提供一个舒适、整洁、优美的环境，特将区域划分及管理制度制定如下：
一、区域划分： 安保部
1.南围墙外花圃以及东围墙至西围墙。2.兰馨亭小区。驾驶班：
1.最西侧围墙内，东起南围墙，西至工程部办公室止。商贸部：
1.南围墙内，从西门卫起至老东大门出口西侧止。2.B楼会议中心东北侧（新建小亭周围）。3.从娱乐宫南侧起向南至绿岛止。工程部
1.新工程部办公室前草坪。
2.从煤气房路的东边，向东至东围墙，南至东西路的北路牙，北至围墙。
3.花房内的包干区。4.竹园、篮球场及河的北侧(不包括洗衣场、职工宿舍)5.馆内环形路，大厅前水泥路，垃圾场，两个职工车棚，公厕。房务部
1.西侧从天桥起，向南环新会议中心，北至连廊的南墙草 坪、花圃。
2.西客房楼以北院内的草坪、花圃。
3.大厅南立面至雨棚的踏步、花坛及东大门东西道路中一块绿地（含清洗喷水池）、大厅斜坡。
4.连廊南门东路牙起，环新大楼向东至东门南端草坪、花
圃止。
5.网球场以南，游泳池院内草坪、花圃。（以网球场及东西两侧门为界限，南侧为房务部包干，北侧为餐饮部包干）
6.新健身中心前东侧草坪。
7.交换机房西围墙路面、河坡。餐饮部
1.西侧天桥向北，环中华厅、宴会厨房至网球场外的草坪、花圃。
2.网球场东侧起，向东至东路牙止。南至墙根，北至东西路的南路牙止。（以网球场及东西两侧门为界限，南侧为房务部包干，北侧为餐饮部包干）
3.从垃圾场路东起向东至煤气房止，南至路牙，北至河边。营销部
1.客房A楼东门北面起，向北至餐饮部北墙角止。办公室、人事部
1.从东大路东路牙，向东至东围墙，南围墙内向北至东西大路的北路牙止。
2.后台职工通道外楼梯向南两侧。
二、管理制度：
1.各部门应明确了解本部门包干区的详细范围，并将工作和职责具体落实到班组或个人。
2.每周应组织员工进行包干区的卫生清理，做到无杂草、无垃圾、无废弃物。
3.各部门应由主管领班或指定专人每天检查包干区的卫生状况，部门经理不定时进行抽查，发现问题及时整改处理，确保环境整洁。
4.人力资源部和总经理办公室将包干区检查作为质检重点检查内容，发现问题及时提醒并发放整改通知，逾期整改不到位的将对部门及相关责任人进行处罚。
附：泰州宾馆包干区示意图
泰州宾馆
业务区划分 篇3
山洪灾害是指山洪暴发造成的危害, 包括溪河洪水泛滥、泥石流、山体滑坡 (崩塌) 等造成的人员伤亡, 财产损失, 基础设施损坏, 环境破坏等。我国主要位于东亚季风气候区, 暴雨频发, 地质地貌复杂, 以及人类活动影响, 导致山洪灾害发生频繁 [1]。山洪灾害防治已成为我国目前防灾减灾的主要内容。
山洪灾害预测预警是山洪灾害防治的重要非工程措施, 是通过对山洪灾害防治区小流域出口断面洪水阈值指标分析和制定的基础上, 根据流域降雨进行洪水预报, 当洪水预报值达到或超过阈值时发布预警信号, 以便及时告知群众进行转移, 最大限度地减少人员伤亡和财产损失。
洪水预报是山洪灾害预测预警工作的核心。近年来, 随着计算机技术、RS和GIS等在水文领域的不断应用, 在流域洪水预报尤其是中小流域洪水预报中, 采用分布式水文模型进行洪水预报已经成为预报工作的发展趋势。基于DEM (Digital ElevationModel) 的小流域划分是建立分布式水文模型的关键技术, 也是山洪灾害预测预警工作的重要前提性工作。
1 流域特征的提取
地形因素是影响流域地貌、水文等过程的重要因子 [2]。DEM是精确描述流域地形的数字高程模型, 相对于一般地形图具有自动化程度高、地形信息丰富、精度准确可控等特点, 因此, 在水文模拟中得到了广泛应用。
1.1 流域特征提取的方法
在地理信息系统中, 可采用DEM提取流域特征。DEM一般划分为以下3种基本类型:
1) 等高线模型。等高线模型是由一系列等高线集合和高程值构成的地面高程模型, 可以理解为一个带有高程数值属性的简单多边形或多边形弧段, 等高线的数值一般被存放在一个有序的坐标点对序列矩阵中。由于等高线模型只表达了区域的部分高程值, 通常需要采用数学插值法计算等高线以外其它点的高程数值。
2) 规则网格模型。规则网格一般指正方形, 也可以是矩形或三角形等其它规则网格。规则网格将区域空间划分为规则的单元网格, 每个单元网格对应1个数值。目前基于DEM的流域水文模拟基本上都是利用规则网格模型进行的。
3) 不规则三角网模型。不规则三角网通过从分布不规则的数据点生成的连续三角面来逼近区域地形表面, 能以不同层次的分辨率精确地描述地形表面 [3], 是模拟区域地形表面最常用的基本形式之一。
DEM的生成有多种途径与方式, 主要依据工作目的及信息源和数据采集的硬件、软件设备等决定采用的方式, 一般有以下3种方法:
1) 摄影测量。摄影测量是DEM数据采集最常用的方法之一, 是以数字影像为基础, 通过计算机进行影像匹配, 自动相关运算识别同名象点得其象点坐标, 并根据少量的野外像控点进行空三加密, 建立各像对的立体模型。
2) 地面测量。利用全站仪、RTK和GPS等仪器, 通过在野外进行实地测量, 并自动记录实地测量数据, 将这些数据直接输入计算机中进行分析和处理。当记录点数达到一定数量和密度后, 即可形成相应精度的DEM。
3) 地形图矢量化。利用手扶跟踪数字化仪或扫描仪等仪器设备, 对现有地形图上的高程点、等高线等信息进行采集, 再通过数学内插方法生成相应的DEM。目前, 在水文领域应用最广的是地形图矢量化生成方法 [4]。
1.2 洼地和平坦区域的处理
流域下垫面复杂多样、凹凸不平, 既有河流、植被、水面, 也有坡地、平地和洼地等。在实际工作中, 对洼地的处理是最复杂的 [5]。因为在确定洼地区域内单元网格中水流方向的过程中, 往往会出现水流逆流的现象, 所以需对洼地DEM进行修正处理, 以求得与实际情况相符的结果。处理的方法和步骤如下:
1) 搜索DEM矩阵确定洼地单元网格 (洼地单元网格是指相邻8个单元网格高程都不低于本单元网格高程的单元网格) 。在搜索过程中, 每当遇到洼地单元网格时, 就搜索以洼地单元网格为中心的窗口, 位于窗口内的单元网格如果沿着下坡和平坦区域能够到达洼地单元网格, 则标记为洼地单元网格, 否则不进行标记。
2) 重复搜索, 直到窗口内没有单元网格能够被标记为止。所有被标记为洼地单元网格组成的区域即为洼地区域, 把洼地集水区域内所有高程低于出流点的单元网格高程提升至出流点高程, 洼地就变为一个可以确定水流方向的平坦区域。
对平坦区域, 根据流域地形实际情况, 对平坦区域范围内的单元网格分别增加1个微小的高程增量或幅度 (增量的大小和幅度可根据实际工作需要确定, 但最大增量或幅度以不影响DEM精度为限) , 使抬升后的平坦区域内的每个单元网格都有一个明确的水流方向, 从而形成规范化的DEM数据。
1.3 水流方向的确定
为了模拟整个流域内地表径流的流动情况, 需确定流域上每个单元网格内的水流方向。单元网格内的水流方向是指水流流出该单元网格的唯一流向 [6]。对于DEM内的某一单元网格, 与其相邻的共有8个单元网格。为了唯一确定单元网格内的水流流向, 采用1~9的数值代码分别表示它流向相邻网格的方向。方向编码可以采用不同的形式或代码, 但对于同一个DEM, 最后确定的水流流向结果是完全相同的。
首先对中心网格的8个相邻网格进行编码, 水流流向用其中一个数值代码表示, 如图1所示。如中心网格的水流流向正右方, 则水流方向数值代码为6;如流向左下角, 则水流方向数值代码为1。
假定中心网格点的平面坐标 (行、列) 为 (i, j ) , 则相邻的8个点中任何一个点的平面坐标可以表示为 (i + m, j + n) , 其中m = -1, 0, 1;n = -1, 0, 1, 但m , n不能同时为0。因此, 中心网格与相邻任一网格的坡度I可按下式计算:
式中:H (i , j ) 为中心网格的高程;H (i + m , j + n ) 为相邻的单元网格高程;△ ι为网格宽度。
如某一网格与相邻网格之间的坡度用I1, I2, I3, …, I9 表示, 则中心网格的最大坡度用Imax 表示, 当Imax 大于0且等于Id, 则该中心网格的水流方向为d。
1.4 流域的划分及特征提取
流域是指水流分水岭 (线) 所包围的集水区域。流域的划分, 首先要确定单元网格内的水流流向和流域内的水流网络 (流域内水流轨迹形成的网络) , 在流域内采用3×3窗口搜索每一个单元网格, 确定流域内每一个单元网格的水流流向, 搜索完毕后即可形成整个流域的水流网络;然后从流域的出口沿河道向上游逐级搜索每一条河道的集水区域范围, 搜索到的所有单元网格所占区域的边界即为流域的分水岭 (线) , 分水岭 (线) 所包围的区域即为流域。
流域面积是指流域周围分水岭 (线) 与流域出口断面之间所包围的面积, 也就是所有水流流出流域出口断面的单元网格所占的全部面积。首先初始化上游集水面积矩阵为零, 然后依次搜索水流流向矩阵, 从每个单元网格出发, 沿着与水流流向相反的方向进行逐个追踪, 直至到达流域的分水线为止。当整个水流流向矩阵搜索完毕后, 上游集水面积矩阵中的数值乘以每个单元网格的面积, 即为流域集水面积矩阵。
在河网水系提取的同时, 通过DEM即可自动计算和生成流域内所有河段的河长及比降的特征参数。根据DEM自动生成的河北省张家口市崇礼小流域河段长度特征如图2所示。
2 小流域的划分
在提取数字河流水系的同时, 可以得到与该河流水系中各河段对应的流域。但为了山洪灾害预测预警工作实际需要, 必须在此基础上进行小流域划分。小流域划分是为了在流域产流计算过程中充分考虑降雨和下垫面条件等影响因素在空间上的分布不均匀性 [7], 更重要的是为了中、小流域出口等重要断面处山洪防御工作的需要。小流域划分的基本原则为, 山丘区河流流域面积在10~50 km2之间, 深山无人居住区可适当增大;水文站控制断面、山区性河流的出山口、靠近主要村镇的河道断面、水库入库断面及坝址处必须作为节点。在此基础上, 对提取的河网所对应的流域进行必要的合并或增加节点, 形成山洪灾害防治区小流域。山洪灾害防治区小流域划分后, 通过合并可得某个区域的小流域划分图。河北省李营站以上小流域划分成果如图3所示。
3 结语
结合山洪灾害防治工作实际需要, 采用DEM方法对山丘区流域特征的提取方法进行了探讨和应用, 并以河北省1∶50 000地形图为基础, 对河北省山洪灾害防治区小流域的河流水系特征进行了提取, 取得了令人满意的结果。
在对山丘区流域特征提取的基础上, 对河北省境内的山洪防治区小流域进行了划分, 获得了河北省域小流域划分成果, 为山洪灾害区采用分布式水文模型进行洪水预测预警奠定了技术基础。
参考文献
[1]吴现兵, 程伍群, 孟霄, 等.河北省中小河流防洪现状及减灾对策分析[J].南水北调与水利科技, 2014, 13 (6) :35-38.
[2]李硕, 曾志远, 张运生.数字地形分析技术在分布式水文建模中的应用[J].地球科学进展, 2002, 17 (5) :769-775.
[3]李志栋, 朱庆.数字高程模型[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社, 2000:62-78.
[4]余新晓, 赵玉涛, 张志强.基于地形指数的Topmodel研究进展与热点跟踪[J].北京林业大学学报, 2002, 24 (4) :117-121.
[5]Turcotte R, Fortin J P, Rousseau A N, et al..Determination of the drainage structure of a watershed using a digital elevation model and a digital river and lake network[J].Journal of Hydrology, 2001, 240:225-242.
[6]周贵云, 刘瑜, 邬伦.基于数字高程模型的水系提取方法[J].地理学与国土研究, 2000, 16 (4) :78-81.
业务区划分 篇4
地质构造是影响地应力分布的重要因素, 国内外大量研究表明, 若煤岩体内出现断层, 无论规模大小都能对地应力场的量值、方向、连续性和应力集中程度产生不同程度的影响, 且影响非常复杂[1 - 5]。断层的存在会造成原岩应力特别是构造应力分布不均, 构造应力的分布不均控制着矿压显现点的区域性分布[6 - 10]。在有限点的地应力测量的基础上进行三维有限差分模拟, 全面掌握井田区域应力状态, 特别是地质构造区应力状态分布规律, 对预防矿井动力现象的发生具有重要的参考意义。
河南煤化集团焦煤公司九里山矿井田内大小断层密布, 形成了不同的断层组合, 原岩应力分布不均, 对井下煤与瓦斯突出等矿井动力灾害的发生带来很大影响。因此结合九里山矿地质条件, 以井田区域内断层构造为骨架, 建立三维地质模型, 以现场地应力实测为基础进行三维数值模拟, 分析断层构造区应力分布特征及不同断层组合附近应力变化趋势和范围, 预测井田应力增高区、降低区、应力梯度区。为该矿煤与瓦斯突出防治、矿井开拓布置、巷道支护等提供参考依据。
1 地质概况及地应力测量
1. 1 地质概况
九里山井田构造以断层为主, 褶曲不发育, 地层倾角平缓, 10° - 15°。井田内大中型断层有两组, 均为高角度正断层, 一组为NE—NEE向的马坊泉断层 ( 编号F1) 、马坊泉支断层 ( 编号分别为F1 - 1、F1 - 2、F1 - 3) 亮马村断层 ( 编号F2) , 另一组为NW向的方庄断层 ( 编号F3) 、和北碑村断层 ( 编号F4) , 后者切割前者 ( 如图1) 。
1. 2 现场地应力测量
在九里山矿共选择了5 个位置进行布点, 采用应力解除法对其地应力分布进行井下实测, 共在3个测点 ( 图1) 取出完整岩芯并采集得到稳定应变数据。根据实验室得到的各岩芯的弹性模量和泊松比以及最终应变值, 在地应力求解程序运解算出各个测点主应力分量的大小与方向, 见表1。
分析三个测点的主应力量值和方向, 可以得出以下规律:
( 1) 九里山矿各测点最大主应力近水平, 方位在195° - 226°之间, 倾角在- 7° - 6°之间;
( 2) 各测点都为压应力, 没有出现拉应力, 量值随着埋深而增加;
( 3) 最大主应力是最小主应力的1. 98 - 2. 76倍, 最大主应力优势明显, 且最大主应力与水平面的夹角较小, 说明该区域以水平构造应力为主。
2 九里山井田三维地质力学模型数值分析
2. 1 三维地质模型建立
结合九里山矿井田范围和主采煤层赋存位置, 以最小主应力方向 ( N42°E) 作为X轴的正方向, 沿X轴取6500 m作为模型的长, 以最大主应力方向 ( N48°W) 作为Y轴正方向, 沿Y轴取5000m作为模型的宽, 以垂直向上为Z轴正方向, 以地面为原点向下取800m作为模型的高。整个模型平面面积32. 5km2, 体积26km3。模型几何模型建立和岩层划分的均在ANSYS中完成, 网格划分后保存单元和节点几何信息, 然后采用Visual C + + 语言编写的Ansys - To - Flac3D接口程序把模型导入FLAC3D中转化为FLAC3D的前处理数据格式。煤层和岩层的划分参考各点钻孔柱状图和地质综合柱状图。由于模型较大, 将岩性相近或岩石力学参数相似的岩层分为一层, 最终模型的建立和岩层分布如图2 所示。
2. 2 参数定义
模型边界条件的加载和运行在FLAC3D中完成, 选用摩尔—库伦作为本构模型。通过实验室实验并参照岩石力学参数手册, 选取各岩层物理力学参数。其中, 把断层带视为弱面, 用力学参数较低、可塑性较强的岩石替代[11]。模型从上到下, 各岩层物理力学参数如表2 所示。
2. 3 边界条件和模拟过程
为贴近模型所处实际环境和加载条件, 模型边界定义为: 底边界垂直方向约束, 西南边界和东南边界分别X方向、Y方向位移约束, 西北方向和东北方向为应力边界。应力边界的加载可以通过以下方式进行[13]:
( 1) 首先只考虑自重应力, 将模型的底边垂直方向位移约束, 四周水平位移约束, 施加自重应力, 运算至平衡, 求解出两边界上各节点的载荷分量;
( 2) 各测点的实测值减去自重应力作为模型的构造应力, 通过等效荷载移植确定出构造应力在应力边界上各节点的荷载分量, 与 ( 1) 中的自重应力的载荷分量相加, 最终得到应力边界上的等效载荷。将上述过程求得的三个测点所在水平的最大、最小主应力方向的载荷取平均值, 最终得到最大水平应力方向边界上加载应力值为9. 7MPa, 最小主应力方向边界应力值为4. 3MPa。
3 结果分析
3. 1 水平剖面分析
为清晰直观地分析断层附近的应力特征及变化规律, 对井田煤层平均埋深的Z = - 400m水平进行剖面分析, 得到的最大、最小应力云图如图3、图4所示。
分析图3、图4 中可知, 在井田Z = - 400 水平上, 远离断层扰动的区域原岩应力最大应力 σ1=14MPa左右, σ3= 8MPa左右, 与实际地应力测量在这个水平上应力量值测试结果一致性较好。第一主应力的值变化范围为2 - 22MPa, 第三主应力的值变化范围3 - 9MPa, 最大主应力最高达到22MPa, 某些区域应力集中系数 ( 与的比值) 达到2. 03。
在断层构造区域, 应力变化较为复杂, 有应力增高区, 也有应力降低区。具体表现为, 在断层带附近应力值较低, 而随着距断层的距离的增加, 应力逐渐增大, 到一定距离后, 趋于稳定。应力的增大和降低主要取决于断层带的几何形态及断层与区域应力方向之间的关系。例如, 由于模型加载的最大、最小水平应力与断层走向的夹角不同, 在结果中最大和最小主应力在断层附近应力变化范围和幅度也不相同。并且应力变化的幅度与断层的空间位置有关, 同一条断层的不同位置, 应力状态也不相同, 图中主应力在断层端部出现较大的应力集中, 最大主应力达到18MPa左右。断层附近的应力状态受邻近断层的影响, 断层越发的育的区域, 应力状态分布越复杂。
3. 2 不同断层组合附近应力状态分布特征
根据主应力分布云图可知, 复合断层附近应力状态明显复杂于单一断层, 为研究不同断层组合的应力分布特征, 在最大主应力分布图上布置测线1- 测线4 ( 图3 ) , 分别对单一断层、) 交叉断层、) 平行断层、地堑构造进行局部分析, 分析其附近的应力变化幅度和范围。各测线提取的数据散点图如图5所示 ( 图中原岩应力是指同水平未受断层扰动的原岩应力值) 。
( 1) 单一断层 ( F4断层)
由图5 ( a) 可知, 单一断层带附近应力值较低, 但应力梯度较大, 尤其是断层上盘, 随着距离断层距离越来越远, 应力值趋于稳定。就F4断层而言, 断层上盘100m左右范围内出现较高的应力梯度, 应力变化范围6 - 16MPa。 在断层上盘- 100 -- 400m的坐标范围内出现应力增高现象, 最大应力值16MPa, 影响范围300m左右, 其余为未受断层扰动原岩应力区。在断层下盘0 - 360m坐标范围内现应力降低现象, 最小应力值为6MPa左右。
( 2) 交叉断层 ( F1、F4断层)
从图5 ( b) 可以看出, 在断层交叉区域, 应力值较低, 在交叉点处最大主应力值为4MPa。在交叉区域两侧, 距交叉点距离150m的范围内都出现了较大的应力梯度, 应力变化范围为4 - 14MPa, 且应力变化趋势对称分布。这说明, 与单一断层相比, 交叉断层对应力状态的影响范围更广、幅度更大。与单一断层应力状态分布相似的是, 随着距离断层交叉点的距离越来越远, 应力值也逐渐趋于稳定。
( 3) 平行断层 ( F1、F2断层)
图5 ( c) 结果表明, 平行断层及其附近的应力状态的变化比单一断层更为复杂。在F1断层和F2断层平行范围内, F1断层的上盘一定区域出现应力增高区, F2断层下盘一定区域出现应力降低区, 但在本身为平行断层组的F1断层组区域内只出现了应力降低现象。分析原因可能是由于马坊泉断层组两者之间的距离较近, 在断层形成的过程中断层间的岩石受到破坏, 强度较低, 出现应力释放区。上述分析表明, 两条平行断层区域内应力发生变化与否及变化幅度取决于两条断层的距离。如果两条断层相距较远 ( 例如F1、F2断层) , 则单条断层各自影响其附近的应力, 或者相互影响幅度比较小。如果两条断层相距较近 ( 例如F1断层平行区域) , 则互相发生影响。
( 4) 地堑构造 ( F3、F4断层)
从图5 ( d) 结果可以看出, 地堑构造区域的应力状态以构造中线对称分布, 在F3断层和F4断层的附近和下盘一定范围内都出现应力降低, 最小应力值6MPa。两断层上盘附近90m左右的范围内应力梯度较大, 变化范围6 - 21MPa。在两断层间的区域, 由于两者的共同作用, 出现较高的应力增高, 最大应力值21MPa左右, 应力增高的幅度比单一断层要高。在此区域进行采矿活动时应加强安全技术措施。
4 应力状态区域划分
在以上分析的基础上, 对九里山煤层平均埋深的- 400m水平的最大主应力分布状态进行区域划分, 得出应力增高区、降低区和应力梯度区, 如图6所示。
应力升高区, 主要分3 个区域:
( 1) F2断层、F1 - 3断层上盘区域, 最大主应力值为16MPa, 最大影响范围约为1. 56km2, 在此区域内曾发生过10 余次煤与瓦斯突出, 是矿井动力现象显现比较强烈的区域。
( 2) F3断层、F4断层地堑构造影响区域, 最大主应力值为22MPa, 在井田范围内的影响范围约0. 57 km2。
( 3) F4断层模型下部延伸段上盘影响区域, 最大主应力值为16MPa, 由于此区域断层在井田边界外, 对井田开采影响不大。
应力降低区, 主要分两个区域:
( 1) 位于F1断层中间附近, 是一条狭长地带, 最大主应力值为3MPa, 在井田范围内最大影响范围约为0. 22km2。
( 2) F1断层、F1 - 2断层、F1 - 3断层围成的区域, 最大主应力值12MPa, 最大影响范围约为0. 32km2。应力降低区内的岩石自然水分会增高, 变形模量、内摩擦角、矿物成分中和它们之间的黏结力会下降。因此, 位于应力降低区的岩体的岩石强度和变形强度都会发生很大的变化。
应力梯度区, 主要分四个区域:
( 1) F1断层、F1 - 1断层下盘区域, 最大主应力值变化范围为5 - 13MPa, 在井田范围内最大影响范围3. 53km2。
( 2) F1断层与F2断层平行区域, 最大主应力值变化范围为3 - 15MPa, 在井田范围内最大影响范围约为1. 40km2, 在此区域内有2 个煤与瓦斯突出点。
( 3) F3断层下盘区域, 最大主应力值变化范围为5 - 13MPa, 在井田范围内最大影响范围约为0. 41 km2。
( 4) F4断层下盘区域, 最大主应力值变化范围为5 - 13MPa, 此区域断层在井田边界外, 对井田开采影响不大。
5 结论
( 1) 通过现场地应力测量, 九里山矿最大主应力近水平方向, 应力场以水平构造应力为主。
( 2) 井田应力状态与断层等地质构造有密切的关系, 在断层带附近出现明显扰动。在断层构造区应力变化较为复杂, 有应力增高区, 也有应力降低区和应力梯度区, 断层端部出现较大的应力集中。
( 3) 不同的断层组合附近表现出不同的应力特征, 复合断层附近主应力值明显复杂于同水平的简单构造区域。
( 4) 应力梯度区和和应力增高区是该矿煤与瓦斯突出等动力灾害发生的多发区, 在这些区域进行采矿活动时, 应加强安全技术措施, 预防矿井地质灾害的发生。井下硐室的开挖和巷道的布置要尽量远离断层带, 特别是断层端部区域。
( 5) 由于断层扰动, 井田区域应力状态在空间分布上存在差异, 地应力实测和数值模拟相结合是研究井田区域应力状态的有效途径。
摘要：利用空心包体应力解除法对九里山矿进行地应力现场实测, 得到不同位置和埋深的地应力实测数据, 分析结果验证九里山矿地壳浅部以水平构造应力为主。以九里山井田区域内断层构造为骨架, 建立三维有限差分地质模型。根据现场地应力测量结果, 利用Flac3D软件进行数值模拟, 模拟结果显示, 断层存在会对原岩应力造成不同程度的扰动, 造成原岩应力分布不均。在以上分析的基础上划分出井田应力增高区, 应力降低区及应力梯度区。
业务区划分 篇5
终端管制区域交通流密集,存在较为复杂的飞机流交叉运行和高度占用情况,特别是军用活动在终端空域的存在,使得功能性扇区规划方法在终端管制区规划中显得尤为重要。
目前,世界范围的空域扇区规划和管理工作都是参照国际民航组织的相关文件8168-OPS/6111和9689-AN/9532[1,2]等进行的。这些文件多是各个成员国空域扇区规划经验的总结,虽然取得一定的成果,但其原则和方法多采用定性分析是在缺乏严格数学模型基础上的定量分析。在空域扇区规划理论和方法研究方面,重点为二维区域内通过数学模型和几何算法的选择来确定扇区的规划,如图论、群智能算法、遗传算法、计算几何的规划方法等[3,4,5,6,7]。基于空域的区域地理分布规划,对于某些飞行流量大、管制负荷密集的终端区,按地理位置进行扇区划分往往会带来整个空域负荷的增加。目前,按空域功能而进行的终端空域扇区划分,即进离场分离的扇区规划方法,逐渐成为国外众多交通密集的终端区广泛应用的1种扇区定性规划方法。但是,目前国内外对该方法的研究多采用定性规划的方法,缺乏量化模型的支持。此外,由于管制方式不同,该方法又不能再适用原有的扇区优化模型。本文的研究内容就是在进离场航路分离的管制条件下,依据扇区规划的基本原则,建立终端空域功能性扇区规划的模型及系统。
1 理论基础
确定以航段作为扇区优化搜索基本单元的前提,数据库中的航段信息须包括起始点与终止点的位置与高度信息,还包括权值,即航段上发生的管制负荷信息。若利用计算机进行终端空域的扇区优化划分,还须完成航段上发生地管制工作负荷统计与终端空域结构的数学描述,建立起航段单元间的拓扑关系矩阵。
航段上管制负荷的统计,是通过对管制负荷形心的计算统计来确定的。
管制负荷形心是指管制工作负荷密度分布的重心位置,即管制工作负荷的中心。在描述管制工作在空域内分布情况时,将发生管制工作负荷的区域浓缩为形心点位置。设管制负荷单元i调查得到N个管制负荷点,第j个管制负荷点的坐标为(xj,yj,zj),负荷值为σj,则管制负荷单元i的形心为:
通过采集影响管制员工作负荷的航班计划时刻表、机型种类、流量分布与管制通话录音等原始数据,确定管制工作负荷形心在空域的位置分布并统计管制工作负荷形心点信息。
利用导航台、机场、位置报告点将连接这些航路节点的航路分成有限的航段,以航段作为扇区优化搜索基本单元,同时,要建立起航段单元间的拓扑关系矩阵。将终端空域内的航路、航线的直线航段用集合R=[r1,r2,…,rn]T 表示,空域中航段间的拓扑矩阵可以表述为如下形式:
式中:矩阵G的元素gij∈{0,1},gij=1表示航段i与航段j相关,gij=0表示航段i与航段j不相关;n为终端空域中作为扇区优化搜索基本单元的航段数目。
2 数学模型
为了达到扇区优化的目的,需要对以航段为优化单元的空域,依据各单元内的管制工作负荷权值进行组合优化。功能扇区优化数学模型如下:
在估算扇区最小数量的前提下进行扇区的优化划分,优化的目标是最大限度减少可变负荷的发生,使终端空域总负荷最小,建立如下扇区优化目标函数。
式中:ωci为持续负荷,是航段 i上固定发生的,不可变更的负荷;ωvi为可变负荷,是航段j额外发生的负荷;s为空域内分割的航段单元数;m为空域内属性相同的相邻航段,扇区属性不同的单元数。
功能性扇区优化划分的约束条件为:
1) 扇区容量约束。
根据英国运筹与分析理事会所提出的评估ATC扇区容量的DORATASK方法,在给定的时间段S内,各扇区的管制员工作负荷Wi必须满足Wi≤2 880 s,从而确定扇区容量约束;
2) 扇区功能性约束。为了使扇区获得的单元在功能性上具有接近性或者同一性,必须加上扇区的功能性约束,这些约束通过单元内冲突的性质和管制动作的性质来描述,通常使同一扇区执行相同的进场管制或者离场管制,最大限度降低可变负荷的产生。若s表示航路属性,则s=1表示进场航路属性,s=0表示离场航路属性。若终端空域为n个机场,序号为a=1,2,…,n。则到达第a个机场的进场航路其属性为:sa=1;第a个机场的离场航路其属性为sa=0。
3) 扇区边界汇聚点(交叉点)最小距离约束。
扇区边界距离航路交叉点的距离必须小于一规定值。该约束确保管制员有足够的时间处理结点处的冲突,而防止在其他扇区进入的航空器与结点处航空器发生冲突。假设在该空域内航空器的平均运行速度为v,管制员为解决节点冲突所必需花费的时间为t1,扇区移交时间为t2,管制规定允许的航空器间隔为spc。在实际管制中,认为管制间隔已经满足管制员冲突解决时间,故扇区边界距离航路交叉点要满足大于10 km。
4) 扇区凸形约束。为减少因为飞机频繁穿越扇区而导致的大量可变负荷,应避免航线多次穿越扇区边界,规划扇区应当保证管制扇区内航空器至多只穿越1次,即fpij≤1,fpij为第i架飞机穿越第j扇区的次数。
5) 最小扇区穿越时间约束。为保证空中管制员调配指令发布的工作裕度,需要保证飞行器在扇区内停留时间高于设定的最小时间,即Tmin。该值取值应当为管制移交指令的时间ttrans的2倍,即Tmin=2×ttrans。
6) 扇区的连通性约束。扇区应当为1个封闭的空域区间,因此不可规划成同一扇区被分割成若干不相联通的部分。
在对航段单元进行优化组合后,若累计发生在同1个扇区的航段的管制负荷已经积累超过了2 880 s,则以扇区负荷均衡为优化目标,利用蚁群算法,将该扇区划分为2个或多个满足容量约束的扇区。
这一阶段扇区优化的目标函数表达为:
式中:Si为第 个扇区的工作负荷;Sj为第 个扇区的工作负荷;J为目标值,表示使各扇区工作负荷差值的总和为最小。约束条件为扇区的凸形约束与连续性约束。
3 实例分析
利用以上数学模型,编制了终端空域功能性扇区优化设计软件。以上海终端管制空域为例进行试算,利用导航台,机场,位置报告点等将航路分为航段并编号,整个终端区的航路被分为26条航段,图5为该终端管制空域的航路航段图。
通过对1 h采集数据的分析,利用雷达语音记录仪进行回放,统计计算出空域航路上负荷形心点的位置以及负荷数据,建立空域负荷数据库,从而可以得出航段上的负荷分布权值。
对带有权值的航段按空域功能进行优化组合,形成树状航路的扇区方案,再由航段扩展到空域,得到最终扇区优化划分方案,图6为对终端空域进行功能性划分的结果示意图,虚线所示为扇区边界。
4 结束语
本文在统计空域管制员工作负荷的基础上,基于管制员工作负荷,将飞行航段作为扇区优化的基本单元,通过对航段的优化搜索形成树状扇区基本结构,并通过计算机程序辅助实现。再由航段扩展到空域,形成管制任务较为单一、更有利于管制员工作的扇区划分方案。
通过算例的试算和分析工作,并利用仿真对扇区划分的结果进行评估,可以验证功能性扇区划分对于降低空域总负荷具有显著的影响,同时,根据对资深管制员的座谈调查也可得知,功能性扇区划分更贴近管制员的管制习惯,是1种较为理想的扇区划分方法。
通过民航华东空管局培训中心模拟机室进行模拟机验证,结果表明功能性划扇能够极大的减少扇区内的管制移交工作负荷,使得扇区的职能和任务明确,工作任务明确单一,功能性扇区管制负荷低,易于学习掌握。
摘要：为了降低空域的工作负荷,提高空域扇区运行的安全性及简便性,在利用空域管制员工作负荷统计模型的基础上,提出了在进离场航路分离的条件下,按照空域功能同一性为优化原则进行的终端空域扇区优化划分模型。通过将飞行航段作为扇区优化的基本单元进行搜索,形成不同于传统地理性划扇的树状扇区,最大限度降低空域扇区间产生的移交与协调负荷。通过对上海终端区扇区划分的实例表明,功能性划扇由于使得扇区工作任务单一且大大降低了移交负荷,能够有效降低空域的管制工作负荷与管制工作难度。
关键词：空域规划,扇区划分,功能性,进离场分离
参考文献
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