時間:2022-06-07 14:20:18
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與信息安全專業其他課程相比,網絡安全防護致力于解決如何有效進行介入控制及如何保證數據傳輸的安全性的技術手段,主要包括物理安全分析技術,網絡結構安全分析技術,系統安全分析技術,管理安全分析技術,以及其他安全服務和安全機制策略。因此此門課程是一門理論與實踐緊密結合、實用性很強的課程。與其他課程相比,該課程有以下兩個特點。
(1)網絡安全與防護技術的研究還面臨許多未知領域,缺乏系統性的理論基礎及公平統一的性能測試與評價體系。
(2)網絡安全與防護技術是一門新的綜合性前沿應用學科,涉及計算機科學與技術、網絡安全、信息安全、應用數學等多個學科知識。
“網絡安全與防護技術”課程是整個信息安全專業課程體系中必不可少的重要環節,它是“數字信號與信息隱藏”、“數據通信原理”、“信息系統安全”、“信息安全管理”等內容及多門課程的綜合運用。經過三年的對該門課程的實踐教學部分的研究,我們發現,該課程的實驗環節中存在實驗教學側重于理論嚴重、實驗考核方法不完備、實驗創新性不足等問題。因此“網絡安全與防護技術”課程的實驗教學存在很多問題有待研究、解決并加以實踐驗證,本文針對這門課程的實驗環節提出研究型開放式的實驗教學方式,包括研究型項目引導,開放式教學內容、多樣化實驗考核、隨堂實驗環節、團隊實驗研究等多方面的實驗改革措施。使得該課程能在信息安全專業對學生的創新意識和全面素質培養起到良好作用。
3.“網絡安全與防護技術”課程實驗教學現狀及存在的問題
目前“網絡安全與防護技術”課程的實驗環節存在的主要問題包括以下五個方面。
(1)實驗教學側重于理論驗證。
受到傳統的教學理念的影響,“網絡安全與技術”課程的實驗教學環節作為理論驗證的一種手段,依然停留在理論學習階段,例如:防火墻的配置實驗、入侵檢測的規則建立實驗等都是典型的驗證性實驗,學生按照實驗指導書中的方法進行操作,記錄實驗過程然后填寫報告。對于這類實驗學生沒有機會完成一些綜合性很強的實驗設計,無法培養創新能力。
(2)實驗教學學時分配不夠。
課程的實驗教學是“網絡安全與防護技術”課程的重要環節,單純依靠理論授課方式,片面重視理論的重要性,往往會造成課堂氣氛沉悶,缺乏教學的互動效果,使學生只能被動記憶課本內容以應付考核,無法借助雙眼環節驗證課堂教學內容,無法激發學生參與課堂討論的積極性,導致課程教學過程缺乏互動。
(3)實驗考核方法不完備。
目前信息安全類課程大多采用統一的實驗步驟、實驗方法衡量學生實驗的情況,這種單一的考核方式促使學生更加傾向于按照傳統的實驗方法做實驗,而忽略對學生創新實驗能力的培養,導致所培養出來的學生缺乏獨立思考和解決問題的能力,在日后的工作中無法真正解決企業或單位所面臨的實際安全問題。
(4)實驗創新性不夠。
網絡安全技術從第一階段防火墻,到第二階段的入侵檢測,再到第三階段的入侵容忍技術,信息安全技術正經歷著日新月異的發展和變化,“網絡安全防護技術”實驗環節必須在學生大一的時候就編制在教學大綱中,等到學生上課的時候已經大三了,兩年的變化使得有些實驗已經變成了“往事”,如何適應這種飛速發展的技術變化,一直是每一個信息安全專業任課教師思考的問題。
(5)團隊合作精神無法得到鍛煉。
信息安全技術的開發和研究始終需要團隊合作才能夠完成,因此信息安全技術專業的學生迫切需要鍛煉團隊合作精神。目前大多數實驗課程都局限在每個學生的“單打獨斗”,學生的團隊合作精神無法得到鍛煉。
4.研究型開放式實驗教學模式
(1)研究型項目引導。
教師通過對教學目的、教學內容和教學方法的介紹,使學生了解課程目標,教師根據研討的專題為學生分組,每組負責一個具體的安全類項目。開課初期的一個重要內容就是教會學生查資料和找文獻的方法,讓學生具備動手查資料的能力,為后續項目做準備。另外通過項目引導使學生自己主動查資料,掌握自己不熟悉的內容,彌補學生背景知識不足的問題。
(2)開放式實驗教學。
開放式實驗教學以實驗任務為主線,配合課堂講授的教學內容插入多個精心設計的子實驗。教師布置與課堂教學相關的實驗任務,學生利用課后時間自己組成實驗課題組,并動手解決問題。一方面克服了學時不夠的問題。另一方面,在完成任務的過程中,教師由權威的知識傳授者變成了實驗教學的引導者、組織者和評價者,學生由被動學習者變成了學習主體。
(3)豐富的實驗教學內容和實驗方法多樣化。
開放式實驗教學不僅要求實驗教學內容的開放,而且要求通過開放多種形式的實驗教學內容、分層次教學,滿足不同學生需求,探索培養創新能力模式。“網絡安全與防護技術課程”的特點決定了這門課程的實驗方法并不是一成不變的和固定的,例如:利用防火墻禁止某一個IP地址的URL請求可以使用多種配置方法。因此實驗方法也是多樣化的,實驗教學過程中鼓勵學生思考并使用創新性實驗方法。
(4)隨堂實驗環節。
在課堂教學之間穿插實驗教學內容,通過學生自己動手實踐,課后實踐,或課堂演示實踐等多種方式進行,使得學生在學習了重要知識點后,都能迅速通過實踐方式加深理解和強化記憶,激發學生持續的好奇心并培養學生動手能力。
(5)團隊實驗研究。
學生組成小團隊自己帶著實驗課題,檢索文獻,閱讀資料,并定期將工作計劃和所完成的實驗由學生組長向老師匯報,一方面便于教師對實驗進度和方向把關,另一方面可以培養學生的團隊合作精神。“網絡安全與防護技術”課程涉及多種網絡安全技術和主流的安全產品,組成員的交流和發言可以最大限度地避免和糾正對網絡安全技術理解的偏差。
1.1防火墻技術簡介
防火墻是由軟件和硬件設備共同組成的,它存在于內部網絡與外部網絡之間,是能夠實施網絡訪問控制的系統。防火墻的常用技術分為包過濾技術、服務技術、網絡地址轉換技術、虛擬專用網VPN技術、審計技術、信息加密技術。
1.2防火墻典型體系結構
防火墻體系結構通常分為雙重宿主主機體系結構、被屏蔽主機體系結構、被屏蔽子網體系結構。該文主要介紹被屏蔽子網體系結構。學生實驗設備為聯想網御SmartV系列防火墻,該產品集成防火墻、VPN、交換機功能于一身,滿足學生學習應用要求。被屏蔽子網體系結構的最簡單的形式為兩個屏蔽路由器,每一個都連接到周邊網。一個位于周邊網與內部網絡之間,另一個位于周邊網與外部網絡(通常為Internet)之間。這樣就在內部網絡與外部網絡之間形成了一個“隔離帶
1.3配置SMART-V防火墻
1.3.1分配任務根據本班人數(32人),劃分為16個實驗小組,每兩人一組,規劃網絡拓撲進行實驗
1.3.2實驗過程
1)置防火墻IP地址,保障主機A與B能正常通信。
2)主機A對B主動實施TCPSYNFlood攻擊。通過A主機實施攻擊,實驗小組了解到TCPSYNFlood攻擊原理,并對TCP建立三次握手的協議進行了復習和鞏固。
3)每組成員共同架設防火墻。
4)測試連通性分析參數。主機A使用相同的方法對B實施TCPSYNFLOOD攻擊,仍可以保持相同的網速繼續上網,說明防火墻阻擋了TCPSYNFLOOD攻擊。最后撰寫實驗報告,教師給予小組成員評分。
1.3.3教師根據實驗情況,總結實驗。本次實驗共16組成員,其中10組成功完成了防火墻的配置與測試,2組沒有配置成功,剩余4組由于時間原因未能完成實驗。根據實驗進行的結果,62.5%的同學合作完成SMART-V防火墻的配置與測試,鞏固了TCP協議的相關知識,了解了TCPSYNFlood攻擊的部分手段,對于網絡攻防技術的掌握更加具體化。對于未能完成實驗的同學根據老師的幫助下查找錯誤原因,解決問題。有些同學由于其他原因未能完成實驗,也給教師更多啟示,教師應該根據具體實驗時間與內容做出更加合理的安排。有興趣的同學還可以在老師的指導下進行進一步的探索與實驗,例如教師可以推薦聯想網御N3000IDS基本技術,學生自主完成配置操作,從中學習IDS的基本知識和技術(包括探測器、規則匹配、事件分析等),通過親自體會與實驗,能夠進行N3000的基本配置及檢測報表分析,并能從中理解IDS在網絡安全防護中的重要作用。該實驗過程應印證了從基礎配置到探索創新的三級實驗模式,也是學生自主完成從基礎—綜合—創新的提高過程。
網絡安全不僅僅是那些影響較大、中毒較深的黑客攻擊事件,事實上,我們在工作和生活中幾乎每時每刻都會面臨網絡安全的威脅。當我們在計算機網絡上處理一件工作任務時,經常跳出的廣告頁面同樣關及網絡安全,這反映了我們的計算機網絡在攔截不必要垃圾信息時的能力較弱。長期以往,經常會發生錯點、誤點等失誤,進入不必要的網頁,浪費大量的時間和精力,使得某些工作進度沒能得到保存,工作靈感消失,最終影響整體的工作效率。
1.2網絡安全事關個人企業隱私
網絡安全對于個人和企業來說同等重要,對于個人來說網絡不僅僅是我們了解世界、拓寬視野的重要工具,同時也是很多隱私的存儲地,尤其是在云盤等網絡存儲越來越發達的現在,很多人的視頻、照片和文本儲存在網絡中,一旦泄露會對個人的生活造成很大的困擾。對于企業來說,一些重要的合同文件雖然通過加密的方式存儲在網絡中,但不一定能夠完全保證其安全性,一旦泄密,企業的商業未來和創意項目都將公之于眾,將會給企業帶來大量的損失。
1.3網絡安全涉及國家安全
計算機網絡安全是國家安全中的一個重要方面,在信息技術高速發展的今天,國與國之間的競爭不僅僅是經濟、政治、文化、軍事、領土等方面的簡單競爭,還包括網絡安全上的競爭。而且網絡安全直接關系到其他國家安全方面的成效,因為在現如今,不僅僅是個人和企業在大量使用計算機網絡,政府相關部門也與網絡息息相關,如果網絡安全防線被攻破,我國的很多關鍵性技術和信息都將被泄露,國家安全將受到嚴重威脅。所以,一定程度上,保護計算機網絡安全就是在維護國家安全。
2計算機網絡安全存在的問題分析
2.1網絡安全防范意識差
雖然人們對網絡的使用頻次越來越多,網絡也正在成為人們的一種生活方式,但對于大多數人來說,對于網絡安全防范的意識很差,更不用說主動進行安全防范。很多人潛意識里認為自己只是計算機網絡的用戶,只需要利用其正常的上網娛樂和工作即可,不需要也不應該為其安全防護來做什么,自然會有專業的工作人員維護網絡安全。這也使得人們在平時對網絡安全無知無覺,防治網絡病毒的滋生和蔓延,只有在造成嚴重威脅時才問計于計算機網絡維護工作人員。
2.2計算機網絡存在漏洞
計算機網絡并不是十全十美的,其中存在著很多的漏洞和不足需要彌補。技術人員在調試維護時,大多只能對一些比較具有共同性的問題進行排查和維護,但對于一些個性的或者隱藏很深的漏洞和問題,不可能做到面面俱到。計算機網絡的設計盡管有很多人在進行開發和調試,并進行后期的維護,但是用戶和專門研究計算機網絡的人員更多,工作人員在設計時只能盡可能的把想到的問題填充進去,但更多的問題和漏洞依然存在,隨時都在被發現和攻擊。
2.3黑客等人為攻擊頻繁
隨著互聯網技術的日益普及,更多的人能夠通過網絡、書本、課堂等各種方式了解到編程等網絡安全技術,這其中一部分人能夠通過學習網絡安全防護技術,加入到軟件的研發當中,為計算機網絡的安全運行貢獻力量。但對于另一部分人來說,由于種種原因,或者是出于對自身利益的考量,或者是出于好奇,甚至是由于某些社會心理問題,對個人、企業和政府管理部門的網絡頻繁估計,為計算機網絡安全帶來了隱患。鑒于我國人口基數大,黑客數量也較多,使得計算機網絡幾乎每時每刻都面臨著被攻擊的危險,需要實時進行維護。
2.4計算機軟硬件配置不協調
計算機網絡安全出現問題的一個很重要的原因在于,計算機軟件和硬件的搭配不夠協調。拿我們平常經常使用和較為熟悉的操作系統來說,不同的操作系統能夠適配不同的計算機硬件。而級別越高的操作系統所需要的運算速度越高,對于硬件的質量也就要求越高。如果使用要求較高的操作系統適配低質量的硬件,就會使得網絡不順暢,增加網絡安全漏洞,帶來不必要的風險。在計算機網卡中這個問題同樣重要,由于使用工作站選配網卡,以至于網絡的網卡設置出現問題,使得計算機網絡的安全運行受到影響。
2.5計算機網絡具有開放性
計算機網絡是由于其開放性、聯結性和實時性受到人們的廣泛歡迎,但也正是由于這些特性,計算機網絡經常面臨很多被攻擊的壓力。因為網絡的用戶有很多,計算機網絡不能對每一個用戶進行審核,查驗其是否有著危害網絡安全的行為,所以計算機網絡對大部分人來說是開放的。這就致使一些人利用此機會,惡意修改網絡信息,謀取不正當利益,給計算機網絡的安全穩定帶來隱患。
3計算機網絡安全防護技術
3.1提高網絡安全防護意識
加強計算機網絡安全的建設最為重要和首先需要考慮到的就是網絡安全防護意識的提高,無論我們的網絡安全防護技術再先進,如果沒有人們的普遍關注和重視,也難以發展壯大。要充分發揮電視臺等傳統媒體和微信等新興媒體的宣傳輿論帶動能力,通過案例示范和網絡安全知識小課堂等方式,讓人們首先提高對網絡安全防護的重視程度,并掌握安全防護小常識,為網絡安全防護技術的普及打下堅實的思想基礎。
3.2科學設計計算機網絡
要從源頭做起,在計算機網絡的前期設計上下足功夫,減少在網絡安全防護等后期維護工作中的消耗。設計團隊在設計之初要及時征求網絡安全防護工作人員的意見,維護人員對計算機網絡的各個過程中容易出現的問題都很了解,如果能夠實現信息共享共通,發揮團隊合作的作用,那么計算機網絡將會設計的更加科學合理,能夠更有效的防范化解各種病毒侵擾,營造一個安全可靠的計算機網絡使用氛圍。
3.3加強計算機網絡日常維護管理
計算機網絡的使用不是一次性的,同樣也不是階段性的,幾乎每時每刻計算機網絡都在運轉,都在給人們提供著各種服務。但是大多數人對于計算機網絡的日常維護和管理并不在日常中同時進行,往往是“頭痛醫頭,腳痛醫腳”在出現問題時才求取幫助,而在平時放任垃圾文件甚至于病毒文件的大量儲存。要把計算機網絡的安全防護做在平時,及時進行病毒查殺和文件清理。
3.4加快推進網絡實名制
信息之所以能夠在網絡中進行自由的傳輸和獲取,主要得益于互聯網具有開放性和共享性,但是也正是由于這一特點使得網絡本身容易受到來自各方面的攻擊和安全威脅。其中針對網絡開放性進行攻擊主要是針對網絡通信協議、物理傳輸線路或硬件與軟件漏洞的攻擊,這類攻擊具有廣發性和難控制性。此外由于網絡覆蓋面積以及國際化自由性的加強,使得本地網絡受到其他國家黑客攻擊或信息攔截的風險增大。
操作系統的安全隱患
目前國內外應用最為廣泛的計算機操作系統是微軟研發的Windows操作系統,該系統不僅能夠保證其他程序或系統的正常運行,同時還能做到對計算機硬件資源的管理,但是無論什么樣的系統在開發設計階段都會留下一定的破綻,這就為網絡安全帶來了隱患。針對操作系統進行的攻擊通常會導致計算機系統崩潰或服務器系統癱瘓。此外計算機系統的遠程調用和后門程序也是易被利用和攻擊的方面,在進行遠程調用時會經過較多的中間環節,而所有的中間通訊環節都有被人監控或攔截的威脅,后門程序的設立主要是方便程序員繞過系統訪問權限進行程序的修改或更新,如果在前沒有進行后門程序的刪除則極易被黑客利用造成信息的丟失或泄漏。
網絡安全防護技術
1加強網絡安全防護的管理要加強網絡安全防護的管理首先要建立完備的安全管理制度,這樣不僅能夠有效的約束網絡中的行為,同時也為控制和懲罰影響網絡安全的行為提供了保障。此外通過對于網絡安全制度的推廣來加強用戶的安全防護意識以及安全管理人員的配置也是保證網絡安全管理順利進行的重要方面。建立健全相應的網絡安全管理機構,加強相關立法的建立和執行,增強用戶的法律和道德觀念也是有效控制計算機犯罪、病毒干擾或黑客攻擊的重要管理措施。我國數據保護法、保密法及計算機安全法等的建立不僅明確了相關管理人員和用戶的基本權利和義務,同時還明確了在應用網絡信息技術時需要遵循的基本原則。
2改進網絡安全防護技術網絡安全防護技術的改進主要有防火墻、防病毒、數字加密和入侵檢測技術等四方面,首先對于防火墻技術目前主要應用的有服務器型、過濾型和復合型等,針對的是內部網絡與因特網之間的信息隔離,其主要缺點是僅對計算機內部網絡發起的攻擊進行控制和預防。防火墻技術的實現主要是通過應用級網關、數據包過濾及服務和地址轉換等,有效的防火墻不僅能夠對流入或流出的信息進行檢查和報警提示,同時還能緩解IP地址緊張和避免重新編號的麻煩。其次對于病毒防火主要是采取安裝查殺病毒防護軟件等的被動防御形式,但是隨著病毒辨認難度的增加以及擴散速度的加快,轉被動為主動對于提升計算機網絡的安全性具有重要意義,在進行網絡病毒的防治時還應提高防范意識,將治理機制與技術手段進行有效的結合和發展。此外對于病毒防護產品的發展也趨向于入口攔截、全面優化、客戶定制和反黑殺毒等多方面,不僅加強了相關的防護水平同時也在功能應用方面取得了一定的進步。再次是對于信息數據加密技術的發展,非對稱密鑰密碼技術因其具有在不知道特定信息的情況下無法進行互換算出的優點得到了更加廣泛的應用,通過這一技術不僅能夠對數據進行加密來保證數據的完整性和安全性,同時還能通過身份鑒別、版權保護和訪問控制等實現對于數據傳輸安全的有效控制。最后是對于系統入侵的檢測技術,實際中主要應用的是將檢測器直接安插在受管服務器內部的主機入侵檢測,這一技術不僅能夠免受網絡加密、協議或速率的影響,同時還能進行特定用戶監視和特洛伊木馬的檢測。
中圖分類號: P185.16文獻標識碼:A 文章編號:
雷電是大氣放電所產生的氣象,可以產生強烈的閃光、霹靂,掉在地上可以摧毀房屋、殺傷人畜、引發火災等。隨著近代高科技的發展,尤其是微電子技術的高速發展,雷電災害越來越頻繁,損失越來越大,原先的避雷針已無法保護建筑物、人和電器設備。80年代以后,雷災出現新的特點,這主要是因為一些高大建筑的興起,如高層智能大廈,微波站、天線塔等都會吸引落雷,從而使本身所在建筑及附近建筑遭到破壞。增設的各種架空長導線反倒引雷入室,使避雷裝置失去作用。
此外,微電子技術的高度發達,并且廣泛應用于各個領域,使得雷害對象出現了變化——從對建筑物本身的損害轉移到對室內的電器、電子設備的損害。以至發生人身傷亡事故。隨之防雷對象也由強電轉移到弱電。雷電產生的電磁感應已成為主要危害。所以,現代建筑防雷設計就必須高度重視雷電問題,加大力度去完善建筑物內部電子設備的安全保護措施。
我國建筑智能系統的研究和開發起點較低,因此我們的智能建筑廣泛存在著絕緣強度低,過電壓和過電流耐受能力差,對雷電引起的外部侵入造成的電磁干擾敏感等弱點,尤其是抗雷擊電涌能力差。如不加以有效防范,無法保證智能化系統及設備的正常運行。所以,目前關于智能建筑的雷擊電涌保護可靠性及安全運行問題,已成為人們關注的熱點。
1、建筑受雷擊的途徑
1.1 由附近的對地雷擊引起的地電位反擊
兩個相鄰的樓當附近有雷擊時,電位的變化是不同的,所以存在著電位差,它的大小決定于雷電大小、接地電阻和樓間距離。如樓間有信號線,則將承受高壓沖擊,據資料介紹,電纜或建筑物附近100米以內的雷擊,能感應5KV和1.25KA的浪涌。
1.2 對建筑物的直接雷擊
直接雷的電流通過避雷導體系統流入大地,除了使地電位升高外,當電流快速流過長導體時,因導體的自感而在導體的二端產生電勢,一根30米的避雷導線可產生1.5MV電勢,使附近的無金屬保護的靠墻電纜會出現“閃絡”,避雷導線和附近的電纜間還可由電容或電感耦合產生電壓,一個距避雷導線1米的10米×10米的回路,當避雷導線的電流為2kA/μs時,峰值電壓可達9.5kV。
1.3 由電力線被直接雷擊或感應雷擊
直接雷擊中高壓電力線上,通過變壓器的電容耦合產生浪涌電壓(在高壓線上200kA的雷擊,可在低壓屏產生6kV的浪涌電壓),足以引起設備損壞。直接打在高壓線上的雷擊概率較小,90%的雷電放電發生在云與云之間,電力線會因電磁感應或靜電感應產生二次雷擊。雷雨云之間的放電,因電磁輻射而在電力線上感應出脈沖,稱電磁感應雷;雷雨云的靜電荷電場,會在電力線表面感應出電荷,當該雷雨云的電荷與其它雷雨云接閃后,電力線表面的電荷被釋放,向二邊放電,稱靜電感應雷。上述兩種感應雷,在架空或埋地的導線上產生電流或電壓沖擊波,沿導線經接口進入設備,即所謂雷電波竄入,對監控系統危害極大。
1.4 雷電電磁脈沖波(LEMP)
雷電放電的dv/dt及di/dt均很高,其電磁輻射很大 。 雷 電 波 的 主 頻 為 1k~10kHz, 高 頻 為5MHz~10MHz。電磁波可通過建筑物的門、窗和電子設備機箱上的空洞、縫隙,直接作用于設備的元、器件,引起故障。雷電波的主頻不高,對大地而言,其穿透深度可達15~50m,埋在地下的通信和電力電纜將受到影響。
2、建筑物防雷設計因素
防雷是一項系統工程。
2.1接閃功能
指實現接閃功能所應具備的條件,包括接閃器的形式(避雷針、避雷帶和避雷網)、耐流耐壓能力、連續接閃效果、造價以及接閃器與建筑物的美學統一性等。
2.2分流影響
指引下線對分流效果的影響。引下線的粗細和數量直接影響分流效果,引下線多,每根引下線通過的雷電流就小,其感應范圍就小。
2.3均衡電位
建筑物的各個部分可以形成一個電勢相等的等電位。若建筑物內的結構鋼筋與各種金屬設置及金屬管線都能連接成統一的導電體,建筑物內當然就不會產生不同的電位,這樣就可保證建筑物內不會產生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓,對防止雷電電磁脈沖干擾微電子設備也有很大的好處。
2.4屏蔽作用
屏蔽的主要目的是保護建筑物內的通訊設備、電子計算機、精密儀器以及自動化控制系統不受雷電電磁脈沖的危險。應盡量利用鋼筋混凝土結構內的鋼筋,即建筑物內地板、頂板、墻面、及梁、柱內的鋼筋,使其構成一個六面體的網籠,即籠式避雷網,從而實現屏蔽。
2.5接地效果
良好的接地效果也是防雷成功的重要保證之一。每個建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經濟。
2.6合理布線
指如何布線才能獲得最好的綜合效果。現代化的建筑物都離不開照明、動力、電話、電視和計算機等設備的管線,在防雷設計中,必須考慮防雷系統與這些管線的關系。為了保證在防雷裝置接閃時這些管線不受影響,設計室內各種管線時,必須與防雷系統統一考慮。
3、現代建筑防雷的新重點
智能建筑的發展使得傳統的建筑防雷設計不再能滿足建筑本身對雷電安全的需要。雷電防護已經不僅僅是對建筑本體的防護,更側重于對建筑內人身和電氣設備的安全的防護。防雷工作正在從以傳統的防直擊雷為主向防雷電感應過電壓對通迅、安防、自動控制等系統的設備的損害而轉變。其中重要的防雷觀念變化有:
3.1重視雷電電磁感應作用
以前建筑物防雷以防直擊雷為主,側重機械性破壞和雷電反擊;現在則以防感應雷擊為主,側重雷電的電磁感應效應。
3.2建筑物防雷的整體性
建筑物防雷的整體性體現在對建筑物防雷設計和安裝時,要對內部防雷裝置和外部防雷裝置做整體的統一的考慮。建筑物外的整體觀念是指對一個院落、一個小區以及附近的環境要做全面的防雷規劃,同時還不能違反小區規劃的要求例如:所安裝的避雷針桿塔是否影響小區的美觀,所用的避雷針、避雷帶或避雷網是否與建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大煙囪上的避雷裝置所保護等等。
4.防雷通信電源的管理
通信電源在防雷方面尤其應該引起重視。
4.1 加強對電源設備的重視
電源設備與通信網中的其他設備(如交換、傳輸等)有較大的不同,本質上,電源設備是機電設備而非通信設備。正因為如此,在通信業中,它得不到充分的重視,然而,必須看到,通信電源作為整個通信電信網的能量保證,它的作用是整體性和全局性的。雖然它不是通信網主流設備,但它卻是通信網中最重要、最關鍵的設備。
4.2 加強電源管理上的專業化
對通信電源要求通信網上的各級管理層次和建設、維護方面都應該有獨立的電源專業管理人員。因為通信電源是一個專業,而且是個包括多種系統和學科的大專業,因此,應該對它作相應的專業管理。
4.3 電源設備購置與維護的具體措施
4.3.1在購置通信電源過程中,除考慮性價比外,要考慮高可靠性、多種自動保護功能、寬電壓、良好的均流均衡性能、在線運行模式,要考慮是否嚴格按照高標準組織生產,另外系統故障率、防雷和電涌措施、交直流配電一體化等都應是分析考慮配置的重點。要選用可靠性高的設備,合理配置備份設備。
4.3.2供電方式要大力推廣分散供電,要有備品和備份,使用同一種直流電壓的通信設備,采用兩個以上的獨立供電系統。
4.3.3設備宜采用模塊化、熱插拔式,便于更換和維修。再一個就是平時應建立起對電源故障的應急措施,保證可靠供電。最后,要提高技術維護水平,大力推廣集中維護體制。
綜上所述,雷電危害是有目共睹的,但只要措施得當,就可以有效地降低雷害。
防洪工程中的堤防、河道護坡是一項量大面廣的基礎設施,通過技術創新,來選擇和確立兼顧防洪、生態和節約的工程護坡形式,是水利工程設計和防洪建設的一大課題。人們在追求人與自然和諧相處的條件下,對生態護坡的要求越來越高。防洪工程生態護坡建設應樹立“尊重自然、恢復自然”的理念,使護坡工程與周圍環境融為一體。現將以可持續發展的觀點,就水利防洪工程生態護坡談幾點認識。
一生態護坡是防洪工程的發展趨勢
生態護坡是現階段人們在對水環境要求越來越高、追求人與自然和諧相處的歷史條件下,日益受到重視的。隨著我國經濟快速發展,生態與環境惡化日益加重,特別是嚴重的水污染引發了新的治水理念變革,為減少水質污染,與自然環境和景觀相適應的新型生態護坡形式脫穎而出,生態護坡是防洪工程發展的必然趨勢,對生態護坡的研究也不斷深入。
二生態護坡的內涵
生態護坡,是指“用活的植物.單獨用植物或者植物與土木工程和非生命的植物材料相結合,以減輕坡面的不穩定性和侵蝕”,其途徑與手段是利用植披進行坡面保護和侵蝕控制。目前,工程界更直觀地把它稱為“邊坡綠化”。生態型護坡是以保護、創造生物良好的生存環境和自然景觀為前提,在保證護坡具有一定強度、安全性和耐久性的同時,兼顧工程的環境效應和生物效應,以達到一種土體和生物相互涵養,適合生物生長的仿自然狀態。
三生態護坡的技術
我國生態護坡技術近期發展較快,形式多樣的生態護坡技術已經在北京,上海、廣州等經濟較發達城市的河道整治過程中得到應用。目前采用的生態護坡技術主要有:植被草、水力噴播植草技術、土工材料固土種植基、植被型生態混凝土、水泥生態種植基等。雖然它們起源時不一定用于河道護坡和護岸結構方面,但在防洪護坡使用上可以借鑒和參考。下面介紹幾種生態護坡技術:
(一)植物護坡。發達根系固土植物在水土保持方面有很好的效果,采用發達根系植物進行護坡固土,既可以達到固土保沙.防止水土流失,又可以滿足生態環境的需要,還可以進行景觀賞,在防洪工程護坡方面可以借鑒。城市河道用植物護坡也存在一些問題。護坡當年易被雨沖刷形成深溝,護坡效果差,影響景觀。長期浸泡在水下、行洪流速超過3m/s的土堤迎水坡面和防洪重點地段(如河流彎道)不適宜植草護坡。
(二)土工材料固土種植基護坡。土工材料固土種植基可分為土工網墊固土種植基、土工單元固土種植基等多種形式。土工網墊固土種植基,主要由聚丙烯等高分子材料制成的網墊和種植土、籽等組成。固土網墊是由多層非拉伸網和雙向拉伸平面網組成,在多層網的交接點經熱熔后牯接,形成穩定的空間網墊。該網墊質地疏松、柔韌,有合適的高度和空間,可充填并存儲土壤和沙粒。植物的根系可以穿過網孔均衡生長,長成后的草皮可使網墊、草皮、泥土表層牢固地結合在一起。另外,現在又出一種土工單元固土種植基,即利用聚丙烯、高密度聚乙烯等片狀材料經熱熔粘接成蜂窩狀單元中填土植草達到固土護坡的作用。土工材料固土種植基護坡形式也可以采用混凝土、石籠等做成外框來增加坡面穩定性,雖然比單純植物護坡抗雨水沖刷效果好一些,但還是難以抵御較大洪水侵蝕,還不能應用到堤防迎水坡面。
(三)植被型生態混凝土護坡植被。該型生態混凝土由多孔混凝土、保水材料、緩釋肥料和表層土組成。多孔混凝土由粗骨料、水泥、適量的細摻和料組成,是植被型生態混凝土的骨架,具有較高透氣性,在很大程度上保持了被保護土與空氣間的濕、熱交換能力。保水材料以有機質保水劑為主,并摻人無機保水劑混合使用,為植物提供必需的水分。表層土鋪設于多孔混凝土表面,形成植被發芽空間,減少土中水分蒸發,提供植被發芽初期的養分,防止草生長初期混凝土表面過熱。植被型生態混凝土對水流速具有較好的抗沖刷性能,上面的覆草具有緩沖性能。這種護坡受水位驟降的影響較小;在季節性寒冷地區,有利于排出和降低被保護土內含水量,減少凍害破壞。
四,防洪護坡創新中應重視的幾個問題
(一)從政策上支持。長期的防洪護坡工程建設,人們已習慣干建設傳統護坡。對于新技術和創新成果的推廣,必然會遇到這樣那樣的阻力。因此,必須要有一定的政策支持,才能確保新一代護坡技術的廣泛使用。
(二)既重視具體設計,又重視宏觀視野。護坡設計看似簡單,但要做出符合中國經濟社會發展和時代要求的優秀方案,必須要將工程師、藝術家、經濟師和環境保護部門的思維溶于一體。在具體設計中應對我國發展中應遵循的模式、能源消耗、礦產總量和污染排放處置等都要有一定的了解。
(三)重視科技創新。護坡是一種相對低技術含量的水利工程,如果大量引進采用國外產品,經濟上極不合算。我國是一個治水歷史悠久的國家,都江堰、靈渠,大運河等一批古代杰出水利工程都證明中國人具有無比的智慧。因此,我們要重視科技創新,充分調動水利科技工作者的積極性,開發出具有自主知識產權的新一代護坡產品。
(四)材料的創新是關鍵。河道堤防護坡工程建設耗廢大量的塊石、混凝土預制塊或其他材料,其成本占工程總費用的比例大。因此,一定要重視護坡原材料、半成品生產的技術創新,加快開采、加工.運輸各環節配套升級.制定既開放競爭、又保證規模生產的產業政策,將護坡工程技術發展的切入點定在半成品生產創新上。
(五)建設資源節約型護坡。受資源約束的矛盾日益突出,一些主要材料、能源、水、土地紛紛告缺,資源的利用和保護成為人民關注的焦點。1、重視可行性研究,減少硬化河道護坡。盡量避免河道混凝土護坡建后再拆,不如盡量少建或非工程措施解決,有些河段完全可以這樣做。如:河岸凸凹不平,邊坡土質抗沖刷能力強的河段·河岸灘較岸邊坡平緩、植被生長良好的河段,士堤迎水坡在特大洪水年份也未發生浪坎等險情的河段。當然,硬化混凝土護坡對防洪來說是有利的,只有在工程措施和非工程措施上綜合權衡利弊。對河道護坡工程進行科學、嚴謹的可行性研究,是實現資源節約的前提。2、開闊工程技術設計思路。采用何種形式的護坡來實現資源節約,僅從傳統思想上進行優化創新這種可能性不大,必須開拓新的思路。首先,盡量減少可再生資源的使用量,其次考慮護坡的造價與使用年限。(1)盡量減少混凝土用量,優化采用天然石材,天然石材從經濟及性能上看都具有優勢。(2)提高預制混凝土構件的強度。強度提高了.可以阻止環境水的侵入,從而保證混凝土塊的抗侵蝕性,增加了使用年限,使護坡的分攤成本小。
選擇我院在2013年1-12月收治的200例手術患者,其中男112例,女88例,手術類型包括:神經外科、普外科、骨科、婦科、產科等。年齡35~78歲,平均年齡53.7歲;住院時長3~7d,平均5.4d。將患者隨機平均分成兩組,每組100例,兩組患者的性別、年齡、住院時間均無統計學意義,具有可比性。
1.2方法
術前,由手術室派專人至病房進行術前訪視。對照組患者手術前進行口頭宣教,內容包括術前準備、術中配合、術后注意事項。實驗組患者在對照組的基礎上口頭宣教后并發放手術室護理術前訪視宣教單,兩組患者術后滿意度進行問卷調查。術前訪視宣教單設計內容包括:(1)患者手術前做好的準備:①手術前1d沐浴更衣,保持清潔皮膚,減少感染發生。②成人病員于手術前12h禁食、4h禁飲;嬰幼兒及特殊情況聽從醫生指導。③本著對患者安全負責任的態度,要求并檢查其取下假牙、發夾、假發、隱形眼鏡、戒指、耳環、手表等金屬物。④術前請做好個人衛生(刷牙、洗臉、梳頭等)便于術中觀察病情。⑤術前排盡大、小便(留置尿管除外)。⑥保證手術室清潔環境,最低限度的減少感染,術晨貼身穿好病員服,并盡量不要將自己的衣褲帶入手術室(手術間溫度22~25℃)。⑦不要將貴重物品及現金帶入手術室。⑧準備好術前的影像學檢查資料等,以便帶入手術室。⑨如有家屬隨同,建議在等候區等待,醫生在有特殊情況出現時,會及時與家屬取得聯系。(2)進入手術室:①做好以上準備,在手術當日接患者入手術室。②進入手術室后,再次核查患者的姓名、手術部位及住院科室等,囑咐患者充分配合。③有序地為患者進行常規手術準備,若患者出現不適,應及時給予處理和解釋安慰。包括:為保證手術安全的需要,護理人員通常會選擇較大口徑靜脈留置針;為防止患者墜床,需進行適當的肢體約束,請患者配合;留置導尿根據手術需要而定。④麻醉醫生會有序地進行麻醉前準備,包括:胸部粘貼電極片;手臂上會纏繞上測血壓的袖帶;手指上會安上血氧飽和儀探頭;若行腰硬聯合麻醉或硬膜外麻醉,需患者配合醫護人員的吩咐,躺好。(3)術后注意:①手術結束后,有護理人員及時送患者回到其親人身邊。②將患者帶入手術室的物品隨患者一道返回病房(如:病歷、攝片、病員服等)。③術后,如果患者的手術部位安置了引流管,應囑咐患者小心翻身,避免滑脫。④術后回病房,囑咐患者多注意休息。
1.3統計學處理
統計結果運用SPSS19.0統計學軟件,計量數據采用(x±s)表示,各組計數資料采用χ2檢驗,P<0.05表示差異具有統計學意義。
2結果
根據患者出院后跟蹤隨訪的調查結果顯示,實驗組滿意84例,一般滿意14例,不滿意2例,總滿意率98%。對照組滿意65例,一般滿意26例,不滿意9例,總滿意率91%。兩組經統計學分析P<0.05,差異具有統計學意義。
3討論
由于手術室護理術前訪視宣教的內容較多,口頭宣教后有統計學意義。患者不一定全部記住,或者當時記住過后又忘記,如果造成術前準備不充分,會使患者心理緊張,手術配合不好,影響手術質量。發放術前訪視宣教單,患者可反復查看,避免遺漏,對術前準備的操作心中有數,減少恐懼、緊張情緒,有利于手術的順利進行。因此,手術室護理術前訪視宣教單效果有助于患者心理護理、術前準備、術中配合、患者預后等諸多方面。
3.1患者心理護理
在進行術前訪視時,護士需將手術室護理術前訪視宣教單詳細向患者介紹,使患者對手術有充分認識,有效做好術前的準備工作,緩解患者焦慮和不安情緒。經過多年的臨床經驗總結,筆者可以得出,即將要手術的患者,通常由于對自己病情的不確定性和面對手術室的陌生環境,會處于緊張、焦慮、不自信等狀態,手術風險意識對患者造成了很大的心理負擔。這些不利因素,對手術是沒有任何好處的,間接影響了患者的術后康復。
3.2患者術前準備、術中配合
對麻醉醫生和手術室護士的操作做到心中有數,以最佳的狀態配合手術,有利于手術的順利進行。
3.3患者預后
手術是外科治療的重要手段,手術創傷、麻醉及疾病本身可通過一系列反應,引起人體生理功能紊亂,不同程度心理壓力,從而削弱機體防御能力以及對手術本身的耐受力,直接影響手術預后。手術室護理術前訪視宣教單教會了患者正確看待手術,更有利于患者恢復。
中圖分類號:TU96+7
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2012)05-0143-01
1 引言
在我國南方一些少數民族居住的山區,由于特殊的自然環境和民族生活習慣,人們喜歡群聚而居,三、五十戶,甚至幾百戶聚居在一個寨里,家家相連,戶戶相疊、鱗次櫛比,這樣的村寨習慣稱為大團寨。如貴州省黔東南州有50戶以上的大團寨2814個,其中100戶以上的800個,全國最大的苗族村寨雷山縣西江苗寨達1450戶,最大的侗族村寨黎平縣肇興侗寨達786戶。寨內木樓不僅式樣美觀,風格獨特,而且建筑結構巧妙,技術精湛,體現了少數民族古樸自然的精神風貌和獨特的審美情趣,為建筑學民族民俗學以及建筑美學等方面的研究提供了寶貴的資料,是我國民族文化的瑰寶。不少村寨已被列為國家級文物保護單位,部分建筑工藝(如侗族木構建筑營造技藝)被列入國家級非物質文化遺產名錄。
2 大團寨的防火措施與文化遺產保護的矛盾
2.1大團寨的火災危險性
大團寨的火災危險性主要體現在:一是村寨房屋布局密集,無防火分隔,火災容易蔓延;二是村寨房屋耐火等級低,建筑內可燃物多、荷載大;三是村民用電用火不規范、不合理形成的消防安全隱患突出,造成的火災多;四是村寨消防水源、滅火器材缺乏,自防自救能力差;五是村寨地處偏僻,交通不便,外部救援力量難以迅速到達。
2.2目前大團寨的防火措施
針對大團寨存在的火災隱患,各級政府和相關部門(特別是消防部門)做了大量的工作,也取得了一定的效果。概括來講主要是“六改”,即:“寨改”:結合舊村改造、農村安居工程,積極引導和動員農戶搬離大團寨,改大寨為小寨,開辟團寨防火隔離帶,提高大團寨防御火災能力;“房改”:將木結構房屋改為磚木、磚石結構房屋;“灶改”: 首先是號召和鼓勵廣大農戶修建沼氣池,將傳統火爐改為沼氣灶、節能灶,其次是引導有條件的村民將廚房移至一樓,建節柴灶,條件達不到的,在原堂屋側利用不燃材料硬化一塊區域做廚房用,并建節柴灶,取消原堂屋中央的火塘; “電改”:結合電網改造工程,對村寨的供電線路和村民住宅內陳舊老化的用電線路進行全面改造,更換老化線路,電線穿管保護并安裝漏電和短路保護裝置,使之符合有關規范要求;“水改”:結合農村人畜飲水工程改造,每個村(寨)建立高位水池,鋪設生產、生活和消防共用供水管網,對設置高位水池有困難的村寨,修建地面儲水池塘并設置簡易消防車取水點;“路改”:結合農村公路通暢通達工程,對村組(寨)道路進行加寬加固,保證路面寬度不小于3.5米,保證主干道能通行重型消防車,支干道能通行中小型消防車,并將公路盡量延伸至大團寨的中央,確保消防車能進入每個村。
2.3目前大團寨的防火措施對大團寨本身造成的損害
由于團寨自身的特點,火災已成為作為文化遺產保護的大團寨的最大危險。通過“六改”,大團寨的火災隱患得以最大限度的消除,自防自救能力也得以增強。但改造本身對大團寨的傷害也是顯而易見的。如“寨改”,破壞了大團寨的完整和協調;“房改”破壞了少數民族的建筑工藝;“灶改”改變了少數民族傳統的生活習慣(如火塘不僅是侗族家庭日常餐飲和供暖中心,同時也是家庭議事、聚會、團聚、交誼的場所);“路改”把原來古色古香的青石板路換成水泥路。甚至“水改”、“電改”,如不注意,都有可能影響大團寨的美觀和藝術性,如亂拉電線,鋪設消防水管和消火栓不注意與周圍環境的協調等。
3 對策
3.1劃分重點,區別對待
邀請有關專家對少數民族村寨分布區域進行詳細調查,以民族村寨傳統建筑的完整性、藝術性與建筑風格的代表性為依據,劃分出重點保護村寨和一般村寨。對重點保護村寨要采取原生態建筑文化保護的方法,就是讓村寨建筑以原來固有的形態不做任何改動地保存下去。當然,民族村寨保護畢竟不同于文物保護,不應將它當成博物館,追求的目標是既要保護歷史環境,又要改善基礎設施(如電線線路可采用地下電纜沿并道路鋪設),提高住民的居住生活質量。根據利用與維護相結合的原則,可以把重點保護村寨開發成為旅游景點或者建設成為少數民族建筑文化保護村,通過合理利用,創造經濟和社會效益,使其建筑風格在利用中得到更好的發展與保存;對于一般村寨, 則應充分考慮防火問題,按照規范的要求和既有做法,改造消防通道,劃分防火分區,提高建筑物的耐火等級,增設消防設施。甚至還可以引進新的建筑材料和建筑技術,營造出具有現代性、適居性、安全性的現代村寨。如貴州省為保護黔東南民族建筑傳統,幫助農民建設美觀實用、建筑形式多樣、具有民族特色的住房,貴州省建設廳組織編制了“貴州新農村民居建筑方案圖集”,為農村房屋的改造提供了有益的指導。
3.2貫徹“防消并重,防消結合”的農村大團寨消防工作方針,建立適合農村大團寨特點的滅火救援體系
我國的消防工作方針是“預防為主,防消結合”,這個方針正確地概括了群眾同火災作斗爭的基本經驗,準確地科學地表達了“防”和“消”的關系,正確地反映了消防工作的客觀規律,對我國消防工作無疑具有普遍的指導意義,但就現階段農村大團寨消防工作而言,筆者認為,在要注重“防”的基礎上,應該突出“滅”,加大滅火的人力和物力的投入,做到“防消并重,防消結合”。這是因為:一是農村大團寨的根本性火災隱患如村寨大、建筑布局密集、建筑物的耐火等級低等短期內難以消除;二是村民的一些生活習俗如習慣在木樓上用火,在火塘旁烘烤衣物、臘味、竹筍、香菇等在短時期內難以得到改變;三是農村的文化素質普遍較低,加上少數民族使用自己的語言,不便溝通,消防宣傳工作存在較大難度,村民的防火意識在短期內難以得到提高;四是缺乏及時、有效的撲救是造成農村大團寨小火釀成大災的根本原因,反之,如果撲救及時,可以有效地減低火災損失。如2003年5月29日,湖南省通道侗族自治縣下鄉鄉土門村發生火災,土門村18名義務消防隊員迅速出擊,撲救及時,較好地控制火災蔓延,有效地保住了土門村189戶、700余人免受火災洗劫。
由于大團寨一般地處邊遠,起火后公安專職消防隊難以及時到達,因此,建立適合農村大團寨特點的滅火救援體系顯得尤為重要。筆者建議,從“人力、水源、裝備、戰術”四個方面著手,不斷發展壯大專兼職消防隊,積極加強志愿消防隊建設,完善消防基礎設施,修建消防水池,敷設消防給水管網,配備適合當地實際的消防車輛和必要常用的裝備器材,由消防部門對村寨消防隊員進行培訓,使之具備必要的消防知識和滅火救援能力。對于50戶以上的村寨,可以探索建立“一寨一隊一泵(消防機動泵)一案(滅火和破拆預案)”的大團寨消防工作新模式,力爭做到“小火能控制,大火不出村(寨)”。
3.3積極探索運用性能化防火設計理念整改大團寨火災隱患的新方法
性能化防火設計是建立在消防安全工程學基礎上的一種新的建筑防火設計理念,是以建筑物在火災中的性能為基礎的防火設計方法。其基本思想是在確保建(構)筑物使用和觀賞功能的前提下,針對建(構)筑物的消防安全目標,運用工程分析和計算來確定最優化的消防安全設計方案的防火設計方法。它可由設計者根據建筑的不同空間條件、功能條件及其它外部條件,自由選擇和確定各種防火措施,將其有機組合,最終形成滿足消防安全目標要求的總體防火安全設計方案,提供科學合理的消防安全保護。其方法包括確立消防安全目標,建立可量化的性能要求,分析建筑物及內部情況,設定性能設計指標,建立火災場景,選擇工程分析計算方法和工具,對設計方案進行安全評估,制定設計方案并編寫設計報告等步驟。與現行的設計方法相比,它所關注的是具體的消防安全目標的實現,而不是拘泥于滿足規范的最低要求。依據性能化防火設計的這些特點,結合當前大團寨火災隱患整改難的問題,可以探索將這一設計理念引入大團寨消防工作中。
與以往不同的是,以性能化防火設計方法來制定的大團寨防火措施不僅要達到預防火災的目標,而且還要從遺產保護目的著手,充分考慮建筑特征和居住者的特征,以同時滿足生命安全、財產保護和遺產保護的目的。對于每個大團寨,它都要結合團寨本身的地理特點、外部特征、建筑構件形式、內部空間、管理方式等因素,對每種危害進行評估,最終采取一種特殊的設計變通方案使防火措施與大團寨自身特征有機結合起來。這樣,性能化防火設計方法的概念和原理在解決傳統的“處方式”消防設計方法存在困難的大團寨防火工作中具有不可替代的優勢:一是明確了大團寨的防火安全目標和性能要求;二是達到安全目標所采取的方法有靈活性,不作硬性規定;三是通過對設計方案進行評估,使得防火措施在滿足消防要求的同時,不影響建筑原貌特征和內部結構的目的。盡管目前我們缺乏對農村大團寨房屋建筑構件燃燒特征和火災情況下構件變化規律、建筑內火災蔓延趨勢以及煙氣運動發展規律等方面必要的研究,也沒有建立相應的消防數據庫,但這種方法作為將來大團寨消防工作的新趨勢仍然令人期待。
參考資料:
[1]陳文貴等.中國消防全書[M].吉林人民出版社,1993.12.
楊樹品種繁多,適應性廣,在水保防護林中廣泛應用,但也存在與農作物爭光爭水爭養分的矛盾,一定條件下會對長久性的攔擋工程造成潛在威脅。浮山縣在用楊樹作為水保防護林的過程中,采取“避、錯、混、斷、續、補”等措施,利用其優勢,克服其缺點,有效地起到了預防和治理水土流失的作用。
1不同種類的楊樹在水保防護林中的具體應用
(1)小葉楊的特點是根系發達,用它來保持土壤,減少土壤流失效果好,在荒山水保造林中被廣泛應用。
(2)青楊的特點是樹冠濃密,落葉豐富且易分解,用它來改良土壤,提高土壤保水保肥能力,在水源涵養林中被廣泛應用。
(3)箭桿楊的特點是生長迅速,郁閉度高,能在林下形成良好的枯枝落葉層,可起防風屏障作用,常用作農田防護林樹種。
(4)群眾楊是耐干旱、耐瘠薄,常作為護坡林樹種。
(5)青楊、大葉楊的特點是耐濕、抗沖掏,常作為溝底防護林和護岸林樹種,效果很好。
(6)箭桿楊根系發達,適應性強,生長迅速,抗風倒風折力強,且冠形端正,壽命較長,而修剪,抗灰塵,常作為護路林樹種。
2存在的問題
2.1與農作物爭光、搶奪水分
楊樹高大的樹冠能夠截留10%~30%的降雨量,在偏干旱的地區直接影響農作物的雨量接受,也很大程度上遮擋了陽光的照射,直接影響農作物的光合作用,以致影響農作物產量。楊樹龐大的根系也大肆爭奪農作物的水分和養分,嚴重影響了農作物的正常生長和最終產量。
楊樹龐大的根系上下左右穿梭于田間,水平分布超過樹冠的1.5~3.0倍,深度可達樹高的1/4~1/2,而大量須根又集中分布在離地面20~80cm的范圍,這些根系大肆爭奪農作物的水分和養分,嚴重影響了農作物的正常生長。
2.2腐朽根系形成大小孔隙,對壩埂造成威脅
任何生物都有它的壽命,楊樹也不例外,天然林一般60年后,人工林在30年后便進入衰老期,當其衰老死亡后,其龐大的根系經土壤微生物的分解作用而逐漸腐爛,形成管狀孔道和大小不同的孔隙,這些孔道和孔隙在一定的條件下可以改良土壤,但發展到一定的程度,便相互貫穿發展,使田埂、壩埂形成漏洞,造成水源的流失,甚至進一步造成壩埂松軟以致垮塌。
2.3生物風化造成巖體分解破碎產生流失
一方面,楊樹樹根在巖隙中穿插生長,引起巖石的崩解和破碎;另一方面,樹根的生命活動與死有機體分解所產生的大量二氧化碳,起著重要的碳酸化作用,會對巖石進行腐蝕,使巖石更易受風化而造成新的侵蝕。
3對策
通過多年的水土保持實踐,我們逐漸摸索出了一套“避、錯、混、斷、續、補”的措施,以充分利用楊樹的優勢,彌補其弱點,使其達到理想的效果。
(1)“避”——遠離農作物區域或壩埂種植,避開楊樹對農作物的光、水、肥的爭奪,避開其根系對壩埂造成的潛在威脅。
(2)“錯”——高低錯位,楊樹居低位,農田居高位,錯開楊樹根系與農作物根系的土壤區域,減少楊樹與農作物之間爭光搶水奪養分的矛盾。
(3)“混”——喬、灌、草相結合。靠近農作物的種好草,再后為灌木,最后為喬木,一方面可以防止淺層塊體的運動,另一方面可防止楊樹龐大根系與農作物爭肥搶水。
(4)“斷”——斷溝栽植。在楊樹栽植帶以下2m處,開挖一條與林帶平行的梯形斷溝,溝深1.0~1.2m,上寬1.2~1.5m,底寬1.0m左右。
(5)“續”——連續栽種。針對衰老死亡根系等會造成孔隙的問題,可對樹種及時更新,保持樹種栽種的連續性,利用新的根系進行再次穿插,填補舊孔隙。
(6)“補”——補其他措施。單純的楊樹栽植很難滿足不同條件下的水土保持要求,林草措施應與農耕措施、工程措施有效結合,才能起到理想的效果。為減輕楊樹龐大根系對土壤巖體的生物風化作用,一是可以在楊樹下種植耐蔭性草被,二是可以做必要的工程措施,加固巖體的穩定性。
總之,采取什么措施,要根據實際生產條件、立地條件選用,只要應用得當,楊樹在水土保持中的優越性就可以充分發揮,取得好的生態、經濟和社會效益。
一、傳統的巖質坡面綠化方法
巖質坡面傳統的綠化方法是在坡腳栽植攀緣植物、坡頂栽垂吊植物或在巖面上挖種植槽或魚鱗坑栽植攀緣、垂吊植物及花灌木等實現綠化。免費論文,生物防護工程。這些方法簡單易行,但施工速度慢,養護困難,成活率低,重要的是巖面達到完全覆蓋往往需要很長的時間。
二、挖溝掛網噴播植草技術應用
挖溝掛網噴播植草技術是指在坡面上按一定的行距人工開挖楔形溝,在溝內回填適宜于草種生長的土壤、養料、土壤改良劑等種植基質材料,然后掛三維植被網,再覆蓋基質材料噴播植草。
2.1適用范圍
挖溝掛網噴播植草技術要充分了解該施工區域內巖質邊坡的結構,結合當地的地質、氣候條件,合理選擇。其適應范圍為:
(1)硬巖邊坡。如花崗巖、閃長巖、中生代砂巖,表面堅硬、不易風化、龜裂少且穩定性好時,除特殊要求外,一般不考慮采用挖溝植草護坡方法。
(2)軟巖邊坡。如巖漿、凝灰巖、頁巖、第3紀泥巖、粉砂巖等,根據其是否易風化、是否會砂土化及龜裂的多少可采用挖溝掛網噴播植草技術。
(3)易風化硬巖。如蛇紋巖、粘板巖等開挖后在短時間內風化為砂土或沿裂隙分解為細片的巖石,按軟巖邊坡處理。
2.2材料的選擇
(1)基質材料
種植基質材料主要有土壤、有機質、化肥、保水劑、接合劑、pH緩沖劑、水及草種。
土壤:土壤可因地制宜,選擇就近的沙壤、壤土或黃土。免費論文,生物防護工程。要保持干燥、過篩,去掉粗的顆粒物及雜物。
有機質:常采用的有機質有泥炭土,泥炭土有機物持水量很高,通氣性良好,其獨特的輕質、持水、透氣和富含有機質特點,可蓄水、保水,防止板結,改善土壤物理結構,并保持肥效的持久力。
化學肥料:加入一定量的緩釋全價肥有利于植物生長后期肥料的持續供應。
保水劑:巖體面基本上為不透水層面,易反射輻射熱。因此,巖面上植物種子的發芽和生長對氣候相當敏感,稍一干旱植物凋敗枯萎。此時加入保水劑是巖面上植物得以正常生長發育的關鍵。保水劑可吸收自身數百倍至數千倍的水分。這些水分不易被一般物理方法擠排出來,而植物根系卻能吸收貯存在保水劑中的水分。免費論文,生物防護工程。保水劑可將偶爾的降雨迅速而膨脹成凝膠將水分貯存起來,干旱時便慢慢地釋放給根系。
接合劑與pH緩沖劑:為了避免雨、風、雪等因素對種植基質造成侵蝕、沖刷,必須在種植基質中加入適量的接合劑,以促使基質與巖面粘結和基質硬化。常用的接合劑是普通硅酸鹽水泥,水泥呈堿性,一般來說對種子的生根、發芽是有害的,因此其用量必須控制得當。摻入水泥的同時,可加入一定量的堿性中和因子,如磷酸作為緩沖劑以調節基質pH值。
用水:就近利用,用水量根據實際情況而定。
植物種子選擇及配比:巖體坡面上種植基質厚度薄,環境惡劣,植物除因地制宜,選擇適應當地氣候的種類外,還要特別注意選擇抗旱性、抗逆性強的品種。實際應用中多以一種植物為主,多種草籽混播,以便增強適應性。常選用的草種主要有高羊茅、白三葉等。為了豐富景觀,可加入一定比例的草花種子,如波斯菊、金雞菊等。由于風化巖上常有灌木和喬木自然侵人巖體,還可在噴播時加入少量銀合歡、丁香、胡枝子等灌木種子。
(2)輔助材料
三維植被網:采用約15mm的三維三層植被網,底網為兩層,網包一層或約18mm的三維四層植被網,其底網為兩層,網包兩層,原材料為聚乙烯,質控抗拉強度分別為≥1.6±0.2KN/M,≥2.4±0.4KN/M,單位重量分別為300g/m2和350g/m2,幅度可選定。
U型J型鋼釘:起固定作用,用直徑6mm鋼筋預制。
無紡布:無紡布作為植物養生網能防止種子和土壤受暴雨沖刷造成流失,也可適當遮陰,防止土壤干燥,使種子更容易發芽,無紡布可選16-20g/m2熱合或熱粘型無紡布。
2.3施工工藝
(1)坡面修整
高速公路路塹坡面因山勢和征地等原因,一般都較陡急,修整前邊坡因暴露風化,碎落,形式凹凸不平。在進行綠化前應按設計要求,對邊坡不平整處進行人工修坡,清坡平整度宜控制好,并把坡頂和可視斷面一并修整,保持坡體線條流暢。
(2)開挖楔形溝
在巖石坡面上人工開挖楔形溝,楔形溝豎向保持直立,橫向設置5%的倒坡以保證填土的穩定,溝間距離為300-400mm。
(3)回填基質材料
溝內回填富含有機肥料的基質材料,土壤和基材必須事先混合均勻,并保持一定的濕度。適當灑水以確保坡面潮濕,再掛三維網并用U形J形釘固定,網上撒細粒土經多次噴水沉降以覆蓋三維網網包。也可采用灌漿法對三維網灌漿,還可通過噴混機,將表土均勻噴到三維網上,直到全面覆蓋三維網。免費論文,生物防護工程。
(4)噴種
采用液壓噴播機,將種子、保水劑、肥料、纖維混合料均勻噴播在坡面上,噴播完成后,視情況可撒少許細土覆蓋表面。
(5)覆蓋
噴種后可在坡面覆蓋無紡布以防止雨水沖刷,并可在干熱季節適度遮陰,利于種子萌發。免費論文,生物防護工程。
(6)養護
噴播后應澆水使土壤保持濕潤狀態。免費論文,生物防護工程。在春天5-10天左右發芽,一個月成坪,成坪后進入正常養護。
三、存在的問題
土壤和水分是植物生長的必要條件之一。對于巖質坡面,其硬度大、土壤少甚至無,植物生根、發育非常困難,因開挖后的巖質邊坡大多較陡,在坡面上回填的種植基質往往難以固定,即使一時附著,還會因降雨、流水及大風等遭到流失,使種植基質連同生長的植物一起滑落、崩塌。因此,巖質邊坡綠化需具備兩個基本條件:一是坡面上必須有植物能賴以持續生長的種植基質,二是種植基質能永久固定在巖面上。
四、結論