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设计研究论文

时间:2022-12-24 23:29:13

设计研究论文

第1篇

关键词:创新设计;设计方法;产品设计

创新设计是现代产品设计理论的重要内容之一。随着知识经济时代的到来,社会的进步与经济的发展更加依赖于人类的创新实践活动。开展创新设计的研究对于建设创新型国家有重要意义。

1创新的内涵

20世纪初,全球社会生产力的发展中只有5%是依靠技术创新取得的,而现在发达国家中的40%是依靠技术创新取得的。

美籍奥裔经济学家熊彼特(JosephA.Schumpeter)于1912年在其著作《经济发展理论》中将“创新”作为一个经济学概念首次提出。

熊彼特认为创新是发明的第一次商品化,也就是说,把发明引入生产体系并为商业化生产服务的过程就是创新,它意味着建立新的生产函数或供应函数,是在生产体系中引进一种生产要素和生产条件的新的组合。

而发明实际上就是一个产品创新的过程,其关键是设计的创新,设计创新是实现产品创新的根本基础。因此,创新设计的重要性就显而易见了。

创新设计是一种创造性的智力活动,是设计者充分发挥自己的创造力,利用人类已有的科学技术成果,进行创新构思,应用新技术、新原理、新方法进行产品分析和设计的过程。

2创新方法的发展

创新是一个及其复杂的过程,人类对创新本质的认识与研究还远远达不到科学的层次。但是众多创新学者,经数十年的研究发现,科学技术的发明创造有一定的规律可循,他们大多是以原则、诀窍、思路形式指导人们克服心理和思维的障碍,改善思维的灵活性的过程。

自20世纪30年代至80年代,世界上出现了300多种创新技法,10多种创造原理。这些创新技法,各自从不同的角度、在一定程度上突破了制约创新的相关因素的限制。

所谓创新技法就是在创造心理、创造性思维方法和认识规律基础上的技巧。这些创新技法不存在科学的逻辑关系,大多数目前在理论上处于“初生期”,还远远未达到纯粹的科学水平。

从思维的角度,创新是人类驾驭形象思维与逻辑思维、发散思维与收敛思维的过程。

经过数十年的发展,在掌握已有创新技法的基础上,结合认知科学、人工智能、设计方法学、科学技术哲学等前沿学科,创新设计方法已成为一门独立且有待于开发的新的设计技术和方法。

创新设计方法的发展历程如图1所示。

最初的创新研究侧重于人的创造性思维,总结出一些具有指导意义的规律,形成各种创新技法,如:头脑风暴法、联想法、类比法、侧向思考、仿生法等。

后来,创新方法的研究开始注重以知识(专利)为基础,通过对专利的分析与研究,总结创造活动所遵循的创新原理,该阶段的典型创新方法是TRIZ理论。

随着计算机技术的发展,创新方法的研究也出现新的趋势,在现阶段,各种成熟的创新设计方法开始集成化研究与应用,并与计算机(包括网络)技术相结合,形成计算机辅助创新(CAI:ComputerAidedInnovation)技术,如:QFD、可靠性设计、网络协同创新技术、有限元分析等各种成熟的技术和方法开始融入到创新设计过程中。3机械产品创新设计的研究

机械产品创新设计的研究对于提高机械产品的设计水平、提高产品的竞争力有着重大的意义,受到世界各个国家的普遍重视。

机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力,利用人类己有的相关科学技术成果(含理论、方法、技术原理等),进行创新构思,应用新技术、新原理、新方法进行产品的分析和设计,设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品(装置)的一种实践活动。

一般来说,创新设计包括全新设计和适应型创新设计两类。

需要指出的是,创新设计和概念设计并不是同一个概念,概念设计的核心是进行设计创新,而创新设计并不尽限于概念设计阶段。在产品设计的各个阶段均有创新设计的问题,但是最主要的是在概念设计阶段进行创新。

国内外学者针对机械产品创新设计,分别从设计的本质、设计的过程以及设计的方法等不同方面,做了大量的研究工作。

创新设计理论和方法的研究现状见表1。

4机械产品创新设计存在的问题及展望

通过上述文献的研究可以看出,尽管人们从不同角度对创新设计进行了数十年的研究,取得了一些成果,但是产品创新设计过程中还有一些问题仍没有解决,成为今后研究的重点。

(1)创新设计本质过程的研究这实际上也是对设计的创新本质的认识。尽管人们从思维方法、设计手段等多方面对创新问题进行探索,现在对创新的实质过程仍没有一个统一的、深层次的认识,无法形成一个完整的理论去指导创新实践。在这方面我们仍需要做大量的工作。

(2)创新设计中知识的表达与应用首先,产品创新过程涉及多学科、多种技术,如何将设计知识组织管理,满足设计主体对知识的需求是今后的研究重点。其次,为创新设计过程建立科学的产品模型,结合现代CAD技术,支持创新方案的快速表达,对于提高设计效率有重要意义。

(3)设计理论研究与设计工具开发存在严重脱节人们对于设计理论及创新问题进行了大量研究,但是理论研究与设计工具,特别是产品的结构设计工具存在严重的脱节。一方面某些机械结构设计理论和方法的研究较少考虑计算机实现的问题;另一方面设计工具开发时,又没有适合计算机进行的结构设计自动化和智能化理论。需要深入研究机械产品设计中功——构映射的本质规律。

(4)创新设计过程的集成化技术研究创新设计过程的集成化技术的重点在于概念设计的集成化实现,主要是指产品的原理方案创新与结构方案创新的集成。现有的设计理论或设计工具多是从不同的角度,考虑某阶段的创新实现问题,如:TechOptimizer可以辅助实现产品原理方案的创新,但需要其他CAD系统完成结构的设计工作;一些大型的CAD/CAE/CAM商品化软件,如:UG、Pro/E等均开发出了支持概念设计的工业设计模块或草图设计模块,但是这些模块基本上仍是计算机辅助绘图的工具,几乎不支持原理方案的创新。缺乏统一的创新设计理论指导创新设计过程,是造成原理方案创新与结构方案创新的集成度低的主要原因。

参考文献

[1]孙林夫.现代产品设计技术及其发展[J].中国制造业信息化,2003,32(1):37~40.

[2]约瑟夫.熊彼特.经济发展理论[M].北京:商务印书馆.1990.

[3]沈惠平.机械创新设计及其研究[J].机械科学与技术,1997,16(5):791~795.

[4]张武城.创造创新方略[M].北京:机械工业出版社,2005.

[5]刘莹,艾红.创新设计思维与技法[M].北京:机械工业出版社,2004.

[6]高常青,黄克正,王国峰.由TRIZ理论的通用解求问题的特殊解[J].中国机械工程,2006,17(1):84~88.

[7]邹慧君,张青,郭为忠.广义概念设计的普遍性、内涵及理论基础的探索[J].机械设计与研究,2004,20(3):10~14.

[8]约翰逊PC(陆国贤等译).机械设计综合一创造性设计与最优化[M].北京:机械工业出版社,1987.

[9]檀润华.创新设计-TRIZ:发明问题解决理论[M].北京:机械工业出版社.2002年2月第1版.

[10]I.Rivin.UseoftheTheoryofInventiveProblemSolving(TRIZ)inDesignCurriculum[J].TRIZJournal,triz-,February,1998.

[11]G.S.Altshuller.Andsuddenlytheinventorappeared[M].TechnicalInnovationCenter,INC,Worcester,1996.

[12]牛占文,徐燕申,林岳.实现产品创新的关键技术—计算机辅助创新技术,机械工程学报,2000,36(l):11~14.

第2篇

社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快……等等一系列的社会与物质的因素,使人们在享受物质生活的同时,更加注重产品在“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”和“效率”等方面的评价,也就是在产品设计中常提到的人性化设计问题。

所谓人性化产品,就是包含人机工程的产品,只要是“人”所使用的产品,都应在人机工程上加以考虑,产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为:以心理为圆心,生理为半径,用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式,最大限度地挖掘人的潜能,综合平衡地使用人的肌能,保护人体健康,从而提高生产率。仅从工业设计这一范畴来看,大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具,小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的“物”,在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话,专业用品在人机工程上则会有更多的考虑,它比较偏重于生理学的层面;而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题,需要更多的符合美学及潮流的设计,也就是应以产品人性化的需求为主。

那么,对于一件产品是如何来评价它在人机工程学方面是否符合规范呢?以德国Sturlgart设计中心为例,在评选每年优良产品时,人机工程上所设定的标准为:

1)产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合;

2)产品是否顺手和好使用;

3)是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险;

4)各操作单元是否实用;各元件在安置上能否使其意义毫无疑问的被辨认;

5)产品是否便于清洗、保养及修理。

一般情况下,在设计教育中常以上述第三项较为强调,而消费者在购买商品时,则是以产品的视觉效果、商场气氛及价值来决定购买行为的成立与否,但作为一名好的设计师应为产品长期使用的效果及舒适性负责,尤其是避免伤害与危险的防止更是不可忽视的考虑因素。如,在操作计算机的上机姿势中,在现行的上机条件下,操作员常常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标的。手臂的悬空形成了肩颈部的静态疲劳,使得操作员不得不将背部靠在椅子靠背上作业(后靠姿势会加大悬空的手臂的前伸程度,从而增大肩部所需要的平衡力矩,加快肩颈部的疲劳),而当操作员脱离靠背又手臂悬空时,体重就全部需要由脊柱来承担,其结果或者是腰背的疲劳酸痛,或者是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背,或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。那么,要解决诸如此类的问题,设计师就必须充分考虑人机工程学的因素。

所谓人机工程学,亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法,对人体结构特征和机能特征进行研究,提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数;还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数,分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性;分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力;探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。

人机工程学因素往往是企业提高其竞争力的手法之一。若说“人性化产品”是与“人”合为一体的产品设计,“人机工程因素”则是设计工业产品时的人机界面所必须考虑的因素。在我国即将加入WTO所面临的冲击下,中国的制造业无不是严阵以待,企图在竞争中保持优势。管理大师麦克·波特(MICHAELPORTER)曾说过,企业具备竞争优势的两个方式,一是扩大生产规模,走向规模经济,才能占有成本上的优势;另一个便是创造企业或产品的附加值,制造消费者趋之若鹜的心理。在现今产品和质量逐步提高,且消费者对商品品质要求越来越高的情况下,各产品制造商们无不力求突破,希望能出奇制胜,打动消费者的心。拿当今世界上提出的“健康”人机工程学的新要求为例,即是用某些考虑人机因素的辅产品,如:电动腰靠、紫外线阻隔(UV、CUT)等来提高产品人性化的层次,籍此创造其他品牌无法模仿的优势,而赢得消费者青睬的。

究竟什么样的产品需要人机工程呢?在设计上又如何表现,才能成为符合人机工程学的产品呢?

工业设计师指出,就电脑的相关部件和设备而言,如键盘、鼠标等输入装置,因使用者可能长时间利用其从事工作或娱乐,接触的时间较长,在使用时也可能十分投入。因此,人机工程学就成了设计上最主要的条件之一。

人机工程学的显著特点是,在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上,不单纯着眼于个别要素的优良与否,而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。这个系统中,人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论,就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。

系统设计的一般方法,通常是在明确系统总体要求的前提下,着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响,如系统中人和机的职能如何分工;如何配合;环境如何适应人;机对环境又有何影响等问题,经过不断修正和完善三要素的结构方式,最终确保系统最优组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路,并提供了独特的设计方法和有关理论依据。

作为一个全息系统的局部,一个产品中包括了我们这个商品社会中的全部信息。一件设计优良的产品,必然是人、环境、经济、技术、文化等因素巧妙融合、平衡的产物。开始一项产品设计的动机可能来自各个方面,有的是为了改进功能,有的是为了降低成本,有的是为了改变外观,强化“柜台效应”,以吸引购买者,更多的情况是上述几方面兼而有之。于是,对设计师的要求就可能来自功能、技术、成本、使用者的爱好等各种角度。不同的产品设计的重点也大不相同,暖水瓶的设计显然就要比香水瓶的设计考虑更多的人机问题;再以肇及设计所设计的电脑游戏遥感器为例,乍见此产品时,看似不符合人机工程学,但实际使用时却很合手,操控性良好,而且遥感器外型颇酷,用此摇杆玩空战游戏,有操控战斗机的味道。相比于市场上其他同类型的产品,即使售价比一般产品高出许多,也一样大受欢迎,足见其魅力所在。但也有这样一种产品,在市场上受到欢迎,是因其外型讨好且成本不高所致,但缺点是产品轻,因此,在使用时本来一只手操作很方便,却不得不双手并用才行,这就是该产品在人机工学上的不足之处;但在成本、售价及市场因素的考虑下,厂商还是推出此种产品。而对于专业用品就不同了,例如美发师每天所使用的吹风机,除草机工人所使用的修剪机就绝对不能轻视人机工程学在生理层面上的考虑。

然而,一个好的产品设计是可以涵盖形态和人机因素的,产品的外形一样也可以有机会作人机工程的发挥。以TEAGE为微软所设计的易用鼠标球而言,该鼠标是特别为儿童体验电脑而设计的,在方案决定之前对儿童的抓握方式进行了研究,黄白两色相间的鼠标球使儿童们在学习电脑时,增加了趣味性和功能性。该产品已经超脱了产品造型上的束缚,除让其更好用之外,也同时赋予了产品新的意义与想象空间。

除了一般的大众消费品之外,专为特殊族群所设计的产品在人机工程学上也有更多的考虑。如,残疾人用的瓷器套具,此套设计是专为残疾人做的餐具,又不让人直接看出它们是专为残疾人做的。故而,设计师在充分考虑了人机工程学的基础上,特别处理手把的凹凸,使患者拿在手里有一种心态上的平衡感,既能看到,又能摸到,但又不那么显眼。

再以医疗设备来说,病床、医疗椅等产品,在设汁上不只是考虑操作要符合人机工程学,在材料上也应力求人性化,增加产品的亲和力,以提高产品的“EQ”。

由于学科来源的多样性和应用的广泛性,人机工程学中采用的各种研究方法种类很多,有些是从人体测量学、工程心理学等学科中沿用下来的,有些是从其他有关学科借鉴过来的,更多的是从应用的目标出发创造出来的。其中常用于一般产品设计领域的方法有如下几类:

1,测量方法

测量方法是人机工程学中研究人形体特征的主要方法,它包括尺度测量、动态测量、力量测量、体积测量、肌肉疲劳测量和其他生理变化的测量等几个方面。

2.模型工作方法

这是设计师必不可少的工作方法。设计师可通过模型构思方案,规划尺度,检查效果,发现问题,有效地提高设计成功率。

3.调查方法

人机工程学中许多感觉和心理指标很难用测量的办法获得。有些即使有可能,但从设计师工作范围来看也无此必要,因此,设计师常以调查的方法获得这方面的信息。如每年持续对1000人的生活形态进行宏观研究,收集分析人格特征、消费心理、使用性格、扩散角色、媒体接触、日常用品使用、设计偏好、活动时间分配、家庭空间运用以及人口计测等,并建立起相应的资料库。调查的结果尽管较难量化,但却能给人以直观的感受,有时反而更有效。

4.数据的处理方法

当设计人员测量或调查的是一个群体时,其结果就会有一定的离散度,必须运用数学方法进行分析处理,才能转化成具有应用价值的数据库,对设计产生指导意义。

当今的工业设计师面临着多种活动和课题,例如:电视资讯、互动电视、通用遥控器等,与企业合作的范围也很广,在实施产品的人性化设计过程中,通常采用如下的设计程序:

1)建立并运用资料库(这在前面已有论述);

2)决定研究主题;

3)观察阶段:

*目标轮廓*访识/观察*使用模式/议题

4)发展阶段:

*关键议题*产品概念*测试与评估

在整个研究过程中,人机工程师和工业设计师都必须全程参与,但在各个阶段为主为辅的角色会有不同。例如:产品概念由工业设计师主导,测试则由人机工程师主导,每个步骤以剧本的形式来串连沟通。每件产品都有各自的在人机工程学上的特色,特别是消费性产品。以汽车内部设计来说,就有三个表达人机工程需求的方式:一是操控界面,如方向盘的设计;二是座椅及内装设计,如一些大客车座椅,或者老板椅的靠背上部,都有一道鼓起来的凸包。对于大多数的中国人来说,这个凸包常常是顶在后脑勺,使得身体后靠在椅背时,不得不稍稍低头。从设计上来说,这道凸包本来是用来垫靠颈部凹处,使人的头颈更舒服的。问题的出现是由于这些座椅的设计和生产直接从国外引进,而生产者又没有重新考虑中西方人在身材方面的不同,尺寸上完全照搬。结果西方人垫颈的凸包就顶住了我们的后脑勺;三是情报沟通系统,如导航系统设计及安全警报功能。

在新的世纪里,我们以新的方式来感知世界,人们越来越多的在追求一种新的生存环境和生存空间,毫无疑义,未来的人性化设计具有更加全面立体的内涵,它将超越我们过去所局限的人与物的关系的认识,向时间、空间、生理感官和心理方向发展,同时,通过现代高科技技术如虚拟现实、互联网络等多种数字化的形式而扩延。IDEO设计公司的数字化收音机正是基于这一观念上的最新数字广播概念设计,通过对使用者状况的设计构想,研究收音机的可能外观和操作方式。无论在造型上还是在界面设计上,都使人机交互关系达到物我两忘的状态。该收音机上的显示屏幕以图形界面来说明音频节目的内容。设计范围包括个人化家用收音机、个人可携式收音机和演艺工作者的专业收音机。

中国未来的产品设计必须以创意与革新为首要条件,唯有真正好用且务实的商品才能在市场上脱颖而出,让消费者感到贴心且实惠的产品方是企业制胜的绝佳利器。符合人机工程,人性化的设计是最实在,同时也是最前沿的潮流与趋势,是一种人文精神的体现,是人与产品完美和谐的结合。使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心。

[参考文献]

[1]<人机工程学>.丁玉兰.主编.北京理工大学出版社.

第3篇

徒手绘画、电脑辅助(CAD、电脑效果图、CG)设计表现进化

近来,随着社会的飞速发展,我们的设计图纸也毫无抵触地引进数字化技术。一旦图纸被CAD同化,就必须以它为基础安排工作,从对方案的各种探讨,到方案的修改、复制等,从现在逐渐完善的设备环境来看,我想恐怕再也不会回到用手制图的时代了吧。但是现在也只不过是一种绘图工具,掌握它还需要一定程度的训练。随着电脑进一步进入人们的生活,普及到随手可用的状态,就会成为很普通的思考工具,成为生活的一个要素,这一天我想不会太远了吧。

我想它还会逐渐成为对加快世界建筑均质化进程的第二次浪潮,从CAD和CG制作出的图纸来看,很难产生有个性的表现。而从手绘制的图纸中可以看到制图人的思考、困惑、文化背景等内容。CAD绘制的图纸乍一看表现力很强,甚至看似有很充实的内容,但是无论是谁绘制的图纸都会呈现出相同的表现。还可能会出现在建筑图中极其重要的功能缺陷不容易被发现的问题。CAD绘制的图纸表达不出制图者的思维、犹豫,往往存在本来没有处理好的细部也会被掩盖过去,使人看上去还觉得做得很好似的问题。

通过以上的分析我们更加认识到,徒手绘画的设计草图作为一种媒介,相对建筑师或设计师最后完成的作品而言,且有类似植物胚芽那样不可否认的作用,除此之外,手绘图还可能比最终作品走得更远,它具有不受任何约束的创造力,即兴、有姿态。它的特点还包括思想性、描述性、绘画艺术性、语义学特点等。手绘图具有你无法想象的前景。

我们相信设计是文化的重要组成部分,所以一开始就赋予其设计文化的意味。

长时间以来,建筑师们最先学习的就是绘画,无论是高迪还是柯布西耶,莫不如此。在建筑设计中,既要考虑空间和规律——建筑的两个核心,也要考虑到绘图,无论是设计建筑物还是设计家具,或仅仅只是将一些模糊的想法实现,都要经历略图、草图到最后执行方案的过程,一些设计大师们的手绘图,因为蕴藏着他们最朴素和直白的创造,记录了设计的过程,以至成为后来设计者们的收藏、学习的重要范本。

但随着电子工具的广泛应用和电脑绘图的普及,人们甚至相信这将意味很多老式手工操作的结束,而事实并非如此,建筑这种杰出的空间艺术,应当永远不会掘弃绘画,因为绘画不仅体现了建筑设计的内在观念,而且,还是促使建筑发展的前沿力量。但并不是每个人都能意识到这一点,值得庆幸的是现在毕竟还有人坚持着……

现在仍有很多设计师坚持徒手绘图,通过手绘图这种恒久的方式,他们能同他人交流得更多,如思想,这比那些全套的所谓执行方案、图像、计划和尺寸之类更加卓越,因为在这些图画中,我们可以看到即兴的趣味和某种设计姿态,同时他们又极富思想性、描述性、绘画艺术和语义学特点,并能展示出一种前景,使人立刻领悟到其中蕴藏的持续力量,无论是将之视为设计还是绘画。

建筑徒手画是建筑设计方案构思、建筑参观资料收集、建筑设计与表达内在美最有效的方法,是一名成功建筑师必须掌握的一项基本功。

随着科学技术的发展,计算机已延伸了人的脑和手的功能,但在很长时间内乃至永远,CAD不可能完全代替手工研究设计,尤其不能代替学习过程中通过作业训练的思维,对在学习的学生而言,更需要这样的训练。

建筑画不仅能给建筑创作带来灵感和遐想,更是建筑师的一项基本功,它是建筑教学中的重要环节。

从中可以看出他们把握建筑环境空间的能力,以及用线条表现材料质感和空间的水平,这是一个建筑师或是建筑教学工作者所必须具备的表达能力。

作为设计师,当我们为3DMAX以及LS软件的强大功能喝彩的时候,也多多少少带有一点失落和惆怅。效果图这个设计师的看家本事,似乎正在逐渐退化,设计与表现也因为专业分工而造成脱节,过于精美的画面质量更像是商业化的包装,而大量的资料储备图库是建筑造型的随意拼贴,堆砌变成更加容易,信手捏来,设计创作所应有的严肃性好像正在被花花绿绿的画面所遮掩,而一年一度设计竞赛的评比会也怕会有变成选画会的危险。但也正是设计分工的驱使,推生出一批专业的制图公司,当然,我们不应以消极的心态去抱怨信息时代带给我们的种种问题,关键是探索解决问题的途径。比如建立网络让设计师与绘图师配合得更加密切,比如把建筑表现引入设计创作之中,而不仅仅是对结果的表现,比如设定环境光线时更多采用照片融入方式,强调实景效果,而不是亮丽的舞台布景,更重要的是我们应以建筑技术和建造质量上的提高逐步弥补现今效果图与实际效果的巨大反差。

效果图是设计师用以表达设计意图与业主沟通交流的基本手段,正如汪国瑜先生所说,它是设计师“以画代言,以图表文,以象证实,以形表意的语言工具和表达手段。”与纯粹的美术作品不同,效果图是一种艺术和技术结合的产物,它既要求设计师有对空间和形体造型上的推敲,还要有逻辑的思辨。效果图由来已久,我国古代曾有的“界面”实际上也是一种效果图,然而在效果图中引入透视法,则是在文艺复兴早期的佛罗伦萨,伯鲁乃列斯基首先在建筑图纸中以二维的空间表达出三维空间的效果。

建筑表现的种类很多,除了模型,效果图也门类繁多,各种表现手法在色调、质感、环境渲染、光影、造型特征和空间性格等方面的处理上都各有千秋,随着社会的进步,技术的发展,效果图表现也由早先对铅笔、钢笔、毛笔、喷笔、马克笔等运用发展到现在的电脑绘画。

室内外设计是一个过程,在这一从构思、推敲、修正直至最终较为完善地表达设计意图的过程中,都离不开设计的图形表达,设计师利用草图在设计前期的构思阶段演奏建筑这一凝固音乐的序曲,可以说它实际上能最“纯真”地表达设计观念,并提供设计师有益的联系,富有情趣和朦胧诗意的草图本身就是一项“设计作品”,历史上如辛克尔、柯布西耶、罗西等的构思草图都是很好的例子,随着专业分工的细化,设计师在很多情况下不再参与设计最终的图纸制作,而把他委托给专职的表现公司或个人,由他们来协助设计师完成设计成果的最终表现。随着信息技术和设计业的发展,电脑图像的艺术魅力和使用价值越来越受到全社会的关注,与其他种类的效果表现手段相比,电脑建筑表现以设计图为依据,以其独特的美学品质,在透视角度的选择上,在基调和节奏的确定上,在光影、色彩、材质、形体、立面划分、细部刻画、建筑与周围环境整体性的表达及配镜处理上,都有明显优势,它能以清晰准确,较为客观逼真的图景反映设计师的设计意图,达到古人所说的“真境逼”境界,为业主,开发商或政府部门的决策提供形象依据,尤其是动画表现,在建筑空间中注入时间的节奏,表达建筑空间可居可行、可游可观的真实场景和体验价值,使人可以俯仰自得,徜徉在现实与梦境之中。

无疑,效果图表现在对设计真实性和精确性的表达上有很大的优势,然而设计表现还要注重建筑空间整体的渲染与营造,即“建筑意”的表达,不仅要“真境逼”,还要“神境生”。这就要求作者不仅要熟谙电脑技术,更要具备良好的设计学以及绘画艺术方面的素养和品位。

参考文献:

A、《安腾忠雄论建筑》(日)安腾忠雄/著白林/译

中国建筑工业出版社2003年1月出版

B、《水晶石建筑表现Ⅱ》崔恺/《序》、王路/《前言》

知识产权出版社2001年8月出版

第4篇

关键词:艺术设计教育设计管理设计设计师

一、艺术设计教育的现状

20世纪以来,人们在探讨艺术设计教育时,不能跳过和忽略的就是“包豪斯”,它几乎成为了现代艺术设计教育的代名词。人们不断研究其带给艺术设计教育的广泛指导意义,表现在其本身的工作效果和教育成就,以及思维方式的根本转变等,而后者才是包豪斯能够取得如此大成就的核心和根本。

包豪斯体系强调的是:

1.设计应自由创造,反对模仿抄袭,墨守成规;

2.将手工艺同机器生产结合起来;

3.强调各类艺术之间的交流融合;

4.学生既有动手能力,又有理论素养;

5.将学校教育同社会生产挂钩。

如果说,现在的艺术设计教育和从业人员都达到了以上几点的要求,或许今天也就不需要来探讨这个问题。可以说,艺术设计教育相对落后于现代设计的实践。纵观国内的艺术设计行业,社会不满意,主要表现在艺术设计人才的数量和质量不能满足和适应市场需要的问题;业内不满意,最核心的表现就是没有基本可以成为指导思想的设计教育理论,教育的方向无法清晰透彻,教学方法一定程度上不能适应设计教学实践的需要。仅有二十几年历史的中国现代艺术设计,还没有建立一套自己满意、社会满意、相对完整的教育体系。正因如此,各个院校的艺术设计教育都存在着较大水平上的差异。但是,经过二十多年的摸索,艺术设计教育有经验也有教训,这些都是我们艺术教育过程中宝贵的指导思想。

二、设计和设计师

何谓设计?它指的是把一种计划、规划、设想、问题解决的方法,通过视觉的方式传达出来的活动过程,“设计还同时肩负着把制造产业与尖端的软件产业一同吸纳进创造磁场的重任。”①而设计师,则是从事设计这一职业的人的一个统称。

设计师,是特殊的族群,与设计师们的对话有时可显示出更宽广的胸怀,改善环境的渴望,打造更美好的世界,提高大众对艺术、设计的品位,去帮助或改变这个社会等。但是,不可否认的是,很多时候,有些设计师们的世界是很“窄”的。

笔者认为这和中国的一些知识分子的弱点是一样的。有些知识分子大多缺乏一种大文化观,他们看问题多只是从专业的、局部的、个人的、地域的角度出发,这对于整件事情和整个层面来说,是相对狭隘的。而有些艺术设计师,将自己圈在一定的小文化背景里,其认识和境界或许就停留在较窄的层面。

设计师以及设计师的创作,应面向社会。对于社会,设计师应积极参与并有责任感,在文化意识上发生作用,并把个人和现实文化联系起来。相应来说,艺术设计教育教会学生一种思考艺术的能力,教他们对生活、对社会反应的敏感力、认知力、艺术表现力和责任感。推动的不是某一层面的技术载体,而是思想上的变化,这比教技法更重要。

三、设计和设计管理

管理需要设计,设计必须加以管理,设计管理作为一门新兴学科的出现是现代经济发展的必然结果。日本学者认为,日本产品之所以具有国际竞争力,是因为他们在设计的应用和行销上经常进行创新,其重要因素就是掌握“设计管理”,强调在设计部门中所进行的管理,以提高设计部门活动的效率化,将设计部门的业务体系化进行整理,以组织化、制度化进行管理。

设计管理,很多人对于这个词还是比较陌生的。1965年,英国皇家艺术协会(TheRoyalSocietyofArts,简称RSA)颁发“设计管理最高荣誉奖”。此奖目的在于借以“鼓励企业设计活动,经由广泛性、合理性、计划的步骤,使顾客、公司员工及相关人员对公司有整体品质的认同”②。有一个问题不能忽视,设计管理的最终目的是使顾客、公司员工及相关人员对公司有整体品质的认同。设计管理的第一个定义,是由英国设计师MichaelFarry于1966年提出的,他认为:“设计管理是在界定设计问题、寻找合适的设计师,并且尽可能地使设计师在既定的预算内及时解决设计问题。”③他把设计管理视为解决设计问题的一项功能,侧重于设计管理的导向,而非管理的导向。不难看出,MichaelFarry是站在设计师的角度提出定义的。

设计管理,从企业层面的理解指的是企业领导从企业经营角度,以企业理念和经营方针为依据,对设计活动进行组织与管理,是借鉴和利用管理学的理论和方法对设计本身进行管理,使设计更好地为企业的战略目标服务。设计管理,企业的设计管理,在目前看来还处于较初级的阶段,企业品牌形象CIS战略的运用,是最典型的设计管理的实例,也是目前企业运用的设计管理。

四、如何进行设计管理

在现代的企业行为中,不管是以设计为背景,还是以管理为背景去理解设计管理,其基本的内涵已渐渐走向统一。那么,设计管理的主要内容有哪些,又该如何进行设计管理呢?相信这是很多人目前真正关心的,下面,笔者以多年的教学和从业经验谈一些理解。

第一,设计战略和策略管理。

设计战略和策略,是企业根据自身情况(企业情况、市场情况、产品情况等)作出的针对设计工作的长期规划和方法策略,是对设计部门发展的规划,是设计的准则和方向性要求。它是提高产品开发能力、增强市场竞争力、提升企业形象的总体性规划。企业必须要制定自己的设计战略,并加以良好、有效地管理。

第二,是设计目标的管理。

设计必须也应该有明确的目标。除战略性的目标要求外,企业的设计部门应根据企业的近期经营目标制定近期的设计目标,这一点很重要。前面在说到设计师们是一个特殊的族群,一般较为感性,在目标的设定、执行等方面最好能有强有力的管理,使之切实有效地完成既定目标。

第三,设计程序管理。

设计,是一个讲究创意、思想的工作,但并不表示设计就不需要流程。设计的流程管理,是为了对设计实施过程进行有效的监督与控制,确保设计的进度,以在既定的时间内完成目标和任务。

第四,设计作品的品质管理。

设计作品的品质管理,是使设计师的设计方案达到预期的目标,并在生产阶段达到设计所要求的质量。在设计的过程中发挥集思广益的作用,有利于设计质量的保证与提高。这里特别要强调的是“集思广益”,即发挥集体的智慧,达到最理想的效果,这在设计管理过程中应给予足够的重视。

另一个环节是我们不能忽略的,即设计成果转入生产以后的管理对确保设计的实现至关重要。在生产过程中,设计部门应当与生产部门密切合作,通过一定的方法对生产过程及最终产品实施监督,才能使设计的效果得到最完美的体现。

第五,知识产权的管理。

随着知识经济时代的到来,知识产权的价值对企业经营有着特殊的意义。对设计工作者来说,首先要保证设计的创造性,避免出现模仿、类似甚至侵犯他人专利的现象。应有专人负责信息资料的收集工作,并在设计的某一阶段进行审查。设计完成后应及时申请专利,对设计专利权进行保护。

结语

设计概念的内涵和外延在“软件、技术和管理”这一大背景下不断发生变化,设计管理的定义和影响也在发展过程中。作为一门新的研究领域、一种应对激烈竞争的最具潜力的工具,设计管理愈来愈受到人们的关注和讨论,这是一个好的现象。在目前以及将来,对设计管理的探讨和发展应当被我们关注和重视。

注释:

①(日)荣久庵宪同等著,杨向东等译.不断扩展的设计.长沙:湖南科学技术出版社,2004.第279页.

②刘瑞芬.设计程序与设计管理.北京:清华大学出版社,2006.第1页.

③刘和山等.设计管理.北京:国际工业出版社,2006.第10页.

参考文献:

[1]陈鸿俊编著.现代设计史.长沙:中南大学出版社.2005.

[2](日)荣久庵宪同等著,杨向东等译.不断扩展的设计.长沙:湖南科学技术出版社.2004.

[3]陈屹,谢华编著.现代设计方法及其应用.北京:国际工业出版社.2004.

[4]刘和山等.设计管理.北京:国际工业出版社.2006.

[5]刘瑞芬著.设计程序与设计管理.北京:清华大学出版社.2006.

第5篇

一般来说,并没有不好的材料,只有在特定的领域使用了错误的材料。因此,设计者必须要彻底了解各种可供选择的材料的性能,并仔细测试这些材料,研究其与各种因素对成型加工制品性能的影响。本文只就传统的热塑性材料进行分析以说明问题。在注射成型中最常用的是热塑性塑料。它又可分为无定型塑料和半结晶性塑料。这两类材料在分子结构和受结晶化影响的性能上有明显不同。一般来说,半结晶性热塑性塑料主要用于机械强度高的部件,而无定型热塑性塑料由于不易弯曲,则常被应用于外壳。这是材料选用的大框,其次,还要根据填料和增强材料继续选择。

(一)根据填料和增强材料进行选择的分析

热塑性塑料可分为未增强、玻璃纤维增强、矿物及玻璃体填充等种类产品。玻璃纤维主要用于增加强度、坚固度和提高应用温度;矿物和玻纤则具较低的增强效果,主要用于减少翘曲。玻璃纤维会影响到成型加工,尤其会对部件产生收缩和翘曲性。所以,玻璃纤维增强材料不能被未增强热塑性塑料或低含量增强材料来替代,而不会有尺寸改变。玻璃纤维的取向由流动方向决定,这将引起部件机械强度的变化。试验(从注射成型片的横向和纵向截取了10个测试条,并在同一个拉力测试仪上对它们的机械性能进行了比较)表明,对添加了30%玻璃纤维增强的热塑性聚酯树脂,其横向的拉伸强度比纵向(流动方向)低了32%,挠曲模量和冲击强度分别减少了43%和53%。

在综合考虑安全因素的强度计算中,应注意到这些损失。

在一些热塑性塑料中加入了一系列增强材料、填料和改性剂来改变它们的性质。由这些添加剂产生的性能变化必须认真地从手册或数据库中查阅,更好的是听取原材料制造厂家的专家的技术建议。以选用最为合适的材料。

(二)考虑湿度对材料性能影响

一些热塑性材料,特别是PA6和PA66,吸湿性很强。这可能会对它们的机械性能和尺寸稳定性产生较大的影响。在进行设计时,应特别注意这种性能,考虑其对产品性能的影响。

模具材料的选用取决于制品材料,细致分析制品材料后,才能在模具设计时选用最为合适的模具材料。

(三)塑料制品模具材料选用

细致分析塑料制品使用的材料后,选取最为合适的模具材料。目前我国市场常见的、适合热缩性材料的模具材料有:非合金型塑料模具钢(即碳素钢)、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢几种。在模具材料选取时,根据制品材料是否改性和增加填充剂,添加何种添加剂来选取适合的模具材料。例如:制作形状复杂的大、中型精密塑料制品时,其模具材料可选用预硬型塑料模具钢;制造复杂、精密且生产时间较长,需要高寿命模具时刻采用时效硬化型塑料模具钢。具体选用时主要还是要针对塑料制品的材料和模具预计使用情况选取。适宜的材料加上合理的设计将极大的提高模具使用周期,同时也可以提高产品质量。

二、壁厚及相关注意事项对产品性能的影响

在工程塑料零件的设计中,还有一些设计要点要经常考虑,其中对于壁厚的设计尤为重要,壁厚设计的合理与否对产品影响极大,改变一个零件的壁厚,对以下主要性能将有显著影响:零件重量、在模塑中可得到的流动长度、零件的生产周期、模塑零件的刚性、公差、零件质量,如表面光洁度、翘曲和空隙等。

(一)塑料模具设计工艺中的基础要求

在设计的最初阶段,有必要考虑一下所用材料是否可以得到所要求。流程与壁厚比率对注塑工艺中模腔填充有很大影响。如果在注塑工艺中,要得到流程长、而薄,则聚合物应具有相当的低熔融粘度(易于流动熔解)是非常必要的。为了深入了解聚合物熔化时的流动性能,可以使用一种特殊的模具来测定流程。

增加壁厚不仅决定了机械性能,还将决定成品的质量。在塑料零件的设计中,很重要的一点是尽量使均匀。同一种零件壁厚不同可引起零件的不同收缩性,根据零件刚性不同,这将导致严重的翘曲和尺寸精度问题。为取得均匀的,模制品的厚壁部分应设置模心。此举可防止形成空隙,并减少内部压力,从而使扭曲变形减至最小。零件中形成的空隙和微孔,将使横截面变窄,内应力升高,有时还存在切口效应,从而大大降低其机械性能。不同壁厚塑料制品的模具设计时,模腔的要求也不同,根据制品的要求,设计模具的模腔及脱模斜度,斜度要与塑胶制品在成型的分模或分模面相适应;是否会影响外观和壁厚尺寸的精度。

(二)热塑性塑料设计中的指标分析

热塑性塑料一般具有高的延展性和弹性,不需要像具有高刚性、低延展性和低弹性的金属一样指定严格的范围。设计者在决定热塑性塑料模具制品的成本方面起了关键作用,合理且不影响产品性能的、缩小公差,较少成本是可以实现的。一般商业上可接受的产品与标准尺寸的偏差不高于0.25-0.3%,但这还需要与应用时的具体要求相结合来判断。精确的模具可以有效的缩小制品公差,从而降低制品成本。因此,模具精密度对制品生产厂家具有重要意义。

三、塑料模具设计时对收缩值的考虑

为了不对塑料部件制定过分严格的范围,必须要注意一些影响塑料制品尺寸准确性的因素。模具制造的标准必须严格遵守,同时要特别注意脱模斜度的重要性,因为它决定了脱模容易与否及防翘曲性能。

还有一个与产品设计相关的重要问题是,当成型品是由不同材料或不同壁厚制成时,其模后收缩值与方向和厚度相关如果复杂的成型对加工的要求非常严格,必须要获得模具原型有关收缩值和翘曲行为的准确数据玻璃增强材料的这一性质最为明显。玻璃纤维的取向性可在水平方向和垂直方向产生具有显著性差异的收缩,从而导致尺寸不准确。塑料制品的几何形状对收缩也有影响,进而影响到产品的性能,这也是设计者值得关注的一点。因此在此类制品模具设计时要注意制品脱模收缩后的尺寸是否为产品要求尺寸,否则因制品模后收缩值的影响,极有可能导致产品尺寸不符合标准。

结论:

与产品模后性能相关问题还有许多,设计人员可以参考手册进行设计。总之,在塑料制品模具设计时要充分考虑可能影响制品尺寸、性能、外观等多方面因素,综合利弊,选用适合的材料,合理的设计,才能保证产品的性能。

参考文献

[1]张国栋.模具设计概述[J].中国模具设计,2003,6.

[2]李海龙.注塑模具设计[J].模具前沿,2005,12.

[3]肖海燕.模具设计之材料选用[J].西安机械设计,2006,1.

[4]吴利国.塑料模设计手册[M].机械工业出版社,2005,1.

[5]张旭.塑料成型工艺与模具设计[M].高等教育出版社,2002,7.

第6篇

【关键词】室内设计;以人为本;艺术

所谓室内设计,就是在建筑物内通过空间的规划、布局与设计,达到空间功能改进、室内环境优化效果的艺术创作。它涉及建筑学、人体工程学、心理学、美学、材料学等多个学科,强调整体效果,以创造优美的室内环境,合理的人类生存空间为目的。

一、室内设计理念的变化

室内环境设计是一种创造性活动,存在着从里到外,从小到大,从形式到功能的全面创新。过去,室内设计较多考虑的室内舒适性和装饰,把室内设计仅仅作为视觉愉悦来对待,较少把侧重点放在对于人的生活、环境设计的人情味与生态效果方面考虑,没有充分重视室内环境的主体是人。从实质上看,这是由于设计人员错误的把室内设计理解为简单的制作、装饰及陈列等,缺乏通盘考虑的整体设计思想所造成的。室内环境的最终效果,必须通过对影响室内环境因素的各方面综合构思而获得,不是每个因素本身的特点。各因素之间和谐的关系才能产生美。因而,在室内设计中,要根据功能的、美学的和行为学的导向采用全面研究室内系统的整体化设计方法。

现在,随着经济与科技的发展,传统的生活方式逐渐发生变化,即当物质需求得到满足时,精神需求便成为下一个攻击。由此,人们对人文现象关注、对人性方面的关注,已经成为现代社会的主要倾向。然而,发展了的物资生活却没有相应层次的精神生活已之匹配;反差在逐渐增大和矛盾的日益激化,最终导致新的平衡点的诞生,与之对应的社会文化心理的形成。反映在建筑领域、室内设计创作观念上,就是开始注重人的因素,关心空间使用者的生理、心理,乃至情感的需求。以人为本的主导思想开始广泛而普遍地体现在当今室内设计作品中。

二、以人为本创作理念的内涵

目前,室内环境设计的内涵已远远超过了“室内装修”或“室内设计”的范畴。人们对设计的需求已经超越物质、实用、工能的层次,产生了更高层次的精神需要。从人性角度来看,物质需求和精神需求是一种动态的平衡。如果一方面失调,可能就会导致生活的不正常,甚至产生某种不良症状。就室内环境的整体设计而言,情调意境的精神性生活创造,比起物质生活享受更重要。

(一)以人为本的设计理念以人为中心,以人的生活为重点,关注人的真实生活状态,倾听他人的内心深处的声音

针对使用者的个性特点、生活规律和生活需求,进行全面分析,以求得完善的生活机能和满足多重的生活需要。室内环境设计是环境艺术,不是纯艺术,却具有技术加应用的纯艺术因素。这种因素提升了室内环境的品位与价值,体现了人们在室内空间对自然环境的一种美的追求,但室内设计不是单纯地追求艺术美,要顾及功能、舒适等方面

在设计时,设计师要融入自己的情感,用图形、色彩和最直观的手段,将那些地域性的哲学直接打入心灵深处,撼动人性最底层的神经。那些已成为经典的符号加以运用,在一定程度上成就了一段跨越时间的对话。这种对话发自于心腑,往往会触动人性中最为深远的部分,继而最终留驻于人的心中。舒适于惬意,或神秘,或崇尚,或浪漫,或朴素。人生活于其中,直接体验和感受着环境,调剂精神和陶冶心情,使人产生共鸣,达到忘我的程度。正是由于室内环境的这种心理功效,较其它艺术更能支配人的情感,使室内环境设计超越了单纯的实用功能而注重内涵的表现和意境创造。

(二)以人为本的设计理念兼顾人的室内活动规律和活动尺度,考虑各种不同活动的需要,采用适当的形式和正确的设计手法

既重视人类生活需要的一面,又不容忽视人为环境与自然协调的一面,达到室内环境和提高生活机能效率的统一。例如室内陈设的设计。室内陈设的是人们每天所接触的生活器物,是人们首先感受到的居住因素。它通常分为两大类,一类是头实用价值的,如家具、灯具、家电、窗帘、地毯、台布等日用性陈设;另一类为装饰性饰物,如艺术品、植物等。家具是室内环境设计中较重要的组成部分,它在整个空间中占有举足轻重的地位。室内环境的创造很大程度取决于家具的设计与布置。像建筑一样,家具或家庭陈设可能象征着一个阶级、一个社会阶层、一个民族力量的兴起,使时代的象征。同时主要还是构成室内空间环境的要素,它与室内设计风格的形成密不可分。除此之外,家具还具有组织分隔改造和丰富室内空间的功能。在西方设计发达的国家,将家具和建筑本身连在一起进行整体化设计,这样环境的整体性比较好。目前,我国设计还没有完全做到,往往是空间做好再考虑配备家具。在整体色调上,比例尺度上,材质上很难产生协调与统一。因此,无论家具、设备,还是艺术装饰品、植物等,对环境效果都具有重大的影响,他们之间存在着相互依存,相互影响的密切关系。选择或设计时,务必统一构思,精心设计,谨慎选择,一切服从于整体效果。

(三)以人为本的设计理念注重把握及利用好各种科技与艺术元素,重视室内每个细部与艺术刻划,使之达到室内环境的整体统一

第7篇

[关键词]视觉设计诱导创意灵感捕捉广度与深度侧向与逆向思维

工业设计是由科学与美学、技术与艺术相互交叉、渗透、结合形成的,以机械化方式生产的工业产品为主要研究对象的一门新兴的边缘学科。工业设计活动是对人为事物的认识、再创造过程,它基于对自然以及改造自然的人为行为和阶段成果的分析。由表及里、由此及彼地寻找工作的切入点,将创造性与简洁、清晰、有序的解决问题的方法结合起来,这就形成了视觉设计的目的、内容、方法及本质。

视觉设计的发展离不开这个科学迅速发展的社会,不管理念是模糊的,或是较为清楚的,都必须接受的事实是理性因素越来越多地渗透并深入到视觉设计之中,我们越来越强烈地感觉到设计语言的那种逻辑、抽象、科学的叙述风格。设计者自己从作品内容、符号、表现、技巧处理等方面给我们解释了视觉设计对其浸淫的程度。在我们这个时代,设计者不再是世外桃源客,而是推动科学化、商品化、全球化发展的一支力量。因而,社会也赋予了从事于艺术设计行业的艺术家们一种社会责任感,那么视觉设计训练就显得尤为重要。

一、诱导创意

由于艺术创作中有许多具体的形象或形式存在,在视觉艺术思维训练的过程中我们可以结合这些特点进行带有诱导性的提示。如视觉艺术思维能否对艺术用材的选择进行有目标的诱导,对形象的构成用不同的方法进行重新处理,形成新的艺术形象;对相同或相近的对象(同类成异类)用类比的方法加以诱导,使我们的艺术创作在进行过程中受到较多较好的提示,从而增强视觉艺术思维的效果。

从形态处理方面进行诱导组合主要有:渐变、添加、简化、打散重排、颠倒;从各种因素的类比方面进行诱导:综合类比、直接类比、拟人类比、象征类比。根据这些有意识的提示以及具体的思维途径,我们在进行艺术创作时对此加以分析、探讨,不要忽略任何一个小小的细节和相关的因素,从中做出正确的判断和评价,选择那些具有挑战性的、最赋美感的思路进行进一步的创作。视觉艺术思维的训练更要从培养思维的创造能力和发展智力的角度着眼。

二、灵感捕捉

灵感思维是视觉艺术思维中经常使用的一种思维形式。在创作活动中,人们潜藏于心灵深处的想法经过反复思考而突然闪现出来,或因某种偶然因素激发突然有所领悟,达到认识上的飞跃,各种新概念、新形象、新思路、新发现突然而至,犹如进人“山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村”的境地,这就是灵感。

辛勤的劳动、艰苦的探索,善于观察、勤于思考,是灵感发生的先决条件。同时,我们还要学会及时准确地捕捉住转瞬即逝的灵感火花,不放弃任何有用的、可取的闪光点。灵感出现的机遇对每个人是公平存在的,灵感就在每一个人的身边,尽管它有时是稍纵即逝,甚至令人百思不解,难以捕捉。那些努力追求、刻意进取、随时留意并敏锐地感觉、捕捉到灵感的人是成功的典范。

三、广度与深度

思维的广度是指要善于全面地看问题。假设将问题置于一个立体空间之内,我们可以围绕问题多角度、多途径、多层次、跨学科地进行全方位研究,因此有人称之为“立体思维”。

从广阔的宏观世界到神秘的微观世界,从东方与西方的文化交流,从传统理念与现代意识的融合,都是我们进行视觉艺术创作所要涉及的内容。在现代视觉艺术设计中,思维的广度似乎更加重要,有时设计一件艺术作品,不仅仅要依靠艺术方面的知识来指导,还要得到其他学科诸多方面的支持。

思维的深度是指我们考虑问题时,要深人到客观事物的内部,抓住问题的关键、核心,即事物的本质部分来进行由远到近、由表及里、层层递进、步步深人的思考。在视觉艺术思维过程中,思维的深度直接关系到艺术创作的成败。我们在进行艺术创作时,要善于透过现象看本质,客观、辩证地看问题,不要为事物的表面现象所迷惑。视觉艺术是以塑造形象达到审美愉悦为主要目的的,在形象的塑造过程中,不要只罗列现实中的一些表面现象,而要注重形象的精神面貌、意境表现。四、侧向与逆向思维

在日常生活中常见人们在思考问题时“左思右想”,说话时“旁敲侧击”,这就是侧向思维的形式之一。在视觉艺术思维中,如果只是顺着某一思路思考,往往找不到最佳的感觉而始终不能进人最好的创作状态,这时可以让思维向左右发散,或作逆向推理,有时能得到意外的收获,从而促成视觉艺术思维的完善和创作的成功。

逆向思维是超越常规的思维方式之一。按照常规的创作思路,有时我们的作品会缺乏创造性,或是跟在别人的后面亦步亦趋。当你陷入思维的死角不能自拔时,不妨尝试一下逆向思维法,打破原有的思维定势,反其道而行之,开辟新的艺术境界。在艺术创作过程中,运用逆向思维方法,在人们的正常创意范畴之外反其道而行之,有时能够起到出奇制胜的独特艺术效果。

综上所述,视觉设计促成原来相互严格分离的不同部分和区域之间相互有机联系,使设计者终于能够超越自己过去被严格限定的领域,到这个新的领域去表现自己。

参考文献:

[1]尹定邦:设计学概论[M].长沙:湖南科学技术出版社,1999

[2]何洁:平面广告设计[M].长沙:中南大学出版社,2004

第8篇

“管理机制”一词在社会科学中的使用频率很高,但其理论研究还有很大不足,与实践中系统地考虑和运用的需要还有较大的差距。然而,只要有组织系统存在,作为支撑组织运行的管理机制就会存在,其构成和机理的研究就会一直延续下去。

1.1关于管理机制方法论的认识

管理机制理论的诞生受机械论的影响巨大,其中“定构定动”的思想是管理机制的理论来源。“定构定动”思想认为,一些要素经过相关作用的特定关系形成特定结构系统,进而形成稳定的、规律的运动过程和形态。亚里士多德、笛卡儿和拉美特立等哲学家的思想体系是这种思想的来源。在这种机械论的指导下,对管理机制的认识有两种主要的思想,一是机制是静止不变的思想,即机制是规律的体现,是永恒不变的;二是结构决定机制,机制是结构的体现,有什么结构就有什么机制。

1.2关于管理机制基础理论的研究

管理机制基础理论主要来源于心理学、经济学和社会学的研究,主要围绕行为、效率、信息和集体行动选择等方面的机理研究,进而展开对组织的管理机制的研究。关于管理机制基础理论和设计理论的概述,李学栋(2005)作了比较详细的归纳,并在研究了管理机制的概念、作用特征和分类的基础上研究了其设计问题。

需要指出的是,目前关于的管理机制研究主要是建立在西方经济学对于系统内微观主体研究基础之上的。无论是委托-理论、科斯定理,还是博弈论,均是从微观主体的人性假设出发构架一系列的管理机制,衡量机制健康的要素也主要是帕累托最优等有关效率的因素。然而,正如KennethArrow(1951)年指出的那样,微观研究下没有一个管理机制能够满足组织所有合意的特征。“不可能定理”在一定程度上说明了纯粹从微观基础理论出发研究组织管理机制是不充分的。

1.3关于管理机制作用的研究

管理机制的作用与组织结构有相辅相成的关系,并与组织内部子系统和外部环境密切相关。管理机制的作用依赖于组织结构的形态,当组织结构处于一种集权状态时,管理机制要是能够支撑高度控制的作用方式;当组织结构是一种松散的分权状态时,管理机制就是能够支撑分散体系有效协同的作用方式。如果管理机制无法在组织结构的构架中支撑组织的运行,整个组织就将处于一种崩溃或变革的状态。同样,组织中技术的复杂及可控程度,组织的扩张方式、组织的管理艺术以及组织外环境对管理机制作用方式影响极大。

2.管理机制的设计内容

利用多向度两极对偶结构,可从个体和群体的行为方式、集权和分权的协调方式,封闭和开放的创新方式三个方面对组织的管理机制进行归纳分析。如图1所示,这种两极对偶的框架能够比较恰当地说明管理机制在组织管理构架中具有矛盾的特征,并可以解释当前在理论上关于管理机制的不同理论发展,并提出机制设计内容。

2.1基于行为方式的管理机制内容

管理机制设计不仅要在微观个体层面考虑价值取向、竞争行为和理性思维,而且要考虑宏观群体层面的文化形成、合作态势和超理性的集体行动模式。

管理机制设计的微观层面主要是经济学与心理学研究的范畴,从人性的基本假设出发,研究个体的价值层面的对自由和自身效益最大化的追求,研究对由此引致个体之间、个体与组织之间、组织与组织之间的竞争行为,以及研究由此引致的理能够导致何种效率问题。

管理机制设计的宏观层面主要是社会学和政治学所涉足的范畴,从群体的文化形成出发,研究群体文化对个体行为的影响,研究由此引致的个体之间、个体与组织之间、组织与组织之间的合作意识和形态,以及研究由此引致的个体或群体的非理性的稳态行为和效率问题。

2.2基于协调形式的管理机制内容

不同的管理机制在集权和分权的之间按协调的形式呈现谱系分布。在一个高度集权的组织中,管理机制必然依赖于管理权威和高强度的控制;在一个行政权威和技术权威相互依赖的团队中,管理机制必然是参与式、权利和收益分散的机制;在相对分权的组织体系中,部门之间形成占有互补资源和能力的多中心形态,管理机制趋于包含平等基础之上的协同决策的内容;在由基于战略或产业契约关系构成的组织集群中,管理机制趋于包容地缘、人缘和血缘等非市场因素在内的非理性的信任机制;在由纯粹市场的组织体系中,组织间的管理机制建立在有国家强制力的法制基础之上,由合约关系中的利益驱动来形成。

这种管理机制在集权和分权之间的谱系分布,将进一步拓宽组织的管理机制设计广度,并将管理机制的设计从考虑组织中人人关系扩展到考虑人与组织的关系、组织和组织之间的关系。在管理机制中协调形式设计内容中,重要的内容不仅包括组织结构的设计,也包括考虑组织传统文化影响之下的制度化和非制度化组织文化再设计和形成。

2.3基于管理创新的管理机制内容

作为组织的生命特征,创新来源于组织内部要素的运动和发展,也可能由于组织外部环境对组织的刺激和压力所导致。不能引致创新的任何管理机制都不是有效的管理机制,因此,管理创新必然作为管理机制的设计内容。

管理创新机制设计内容,可在系统内和系统外两极的谱系之间展开。管理创新可考虑系统内部要素相互作用规律上,当一个组织的制度和战略发生变化时,管理创新机制驱动内部要素在结构和数量上进行变化和重新排列,以达到组织战略目标的要求。另外,管理创新机制在环境产生压力和提供机遇的情况下,触发组织吸收外界物质、能量和信息以重新构造组织内部要素,并进而提升组织的战略和制度,以适应或改变环境。

3.管理机制设计的框架及其东西方差异

3.1管理机制设计的立体构架

狭义的管理机制设计主要局限于经济学中的机制设计理论,即以微观个体自私假设出发,将组织中个体与个体之间的关系视为委托-关系,进而根据组织构架设计管理机制。广义的管理机制设计应在一个更为广泛的系统中考虑组织的运行机制,其内容涉及宗教、民族、法律以及企业文化的形成,包括在开放的系统中考虑组织间的相互作用。

参考OliverWilliamson(1999)社会分析的内容,本文提出精神和价值、制度和战略、行为和策略三个层面的机制设计构架。

层面一,管理机制主要考虑组织内外的精神和价值层面的影响,其原因一方面是因为组织的惯性主要反映在组织的精神和价值的传承,另一方面是因为组织外环境的精神和价值的对组织的浸没。管理机制应能够反映这两个方面的精神价值的内容。

层面二,管理机制主要考虑其在制度和战略方面的依附关系。制度使得机制得以在组织结构上发挥作用,并以正式和非正式的制度形式予以符号化。战略是机制应达致的目标,机制是战略的动力源,两者相辅相成。在制度和战略层面上,机制着重解决目标的一致和分解,资源和信息的配置和流动,权责和收益的组合与分配。

层面三,管理机制主要考虑其对组织成员行为和策略的导向作用。不同成员的行为和策略选择,是其受组织管理机制的影响而在自我行为和认知上的选择。管理机制的设计内容主要是对符合组织目标的行为进行强化,而对与组织目标背道而驰的行为进行限制。

需要特殊说明的是,关于管理创新机制的设计同时体现在三个层面中。在精神价值层面,在权衡内外文化环境的影响基础上,管理创新机制的作用是触发组织精神和价值基于创新的变革。在制度战略层面,在权衡战略取向的基础上,管理创新机制的作用是触发组织内要素的重构以形成创新导向的组织构架和制度。在行为策略层面,在权衡个体收益的基础上,管理创新机制的作用是触发创新推动和创新利益团体的形成。

3.2东西方管理机制的设计向度及差异

如3.1所述,管理机制设计有三个层面的内容,然而三个层面之间的关系却在东西方的社会经济组织中的作用逻辑和形成逻辑上却存在较大差别,其差别如图2所示。

作为西方的社会经济发展的实践和理论中,契约关系是解析社会关系的重要理论支撑。西方社会是由个体的自由和平等出发构成各种社会契约,在此基础上自下而上构结社区、社团和国家的权力结构。组织管理机制作用逻辑和形成逻辑亦在考虑个体自私假设基础上,自下而上地考虑其制度战略的形成和价值文化的升华。

作为东方的社会经济发展的实践和理论中,权威和责任是社会关系构成的关键。因此,对于东方,管理机制的作用逻辑和形成逻辑首先考虑的是精神和价值的统领作用,然后在制度和战略层面予以符号化和物化,最终考虑在制度的框架中考虑给予个体行为和策略选择的指导。东方的政权构成和运行恰如其分地反映了这种管理机制自上而下的构架。

东西方管理机制的构架差异来源于地理与历史文化的差异,以及对人性假设的差异。前者主要反映的是“契约社会”和“治水社会”的差异,后者主要反映的是人性假设“恶”和“善”的差异。这种差异反映在实践中各有优势,如同现时市场经济与计划经济的效率比较,美洲飓风时期丛林规则和我国洪水时期军民同心的比较。因此,差异只能说明管理机制设计存在两个可能的向度,并可能由于环境和设计重点的不同而有效率不同的设计选择。

第9篇

关键词:变电所配电所存在问题规范

10、6kV配电所及10、6/0.4kV变电所设计,是工程建设中非常普通又非常重要的一项工作,其规范性和技术性都很强,许多方面涉及到国家强制性条文的贯彻落实。要做好变配电所设计既要执行国家现行的有关规范和规程,又要满足当地供电部门的具体要求,否则会出现种种问题,影响设计质量和工程进度。为了做好变配电所的设计,现将本人在审查我院变配电所设计图纸时发现各种问题中的一部分整理出来,进行简要的分析,与大家相互交流,以便共同提高。

1.变电所和配电所的名称工程设计在使用名词术语时要力求准确,不能随意。在具体项目的设计文件中不宜笼统使用“变配电所”这一名称。“变配电所”是变电所和配电所的统称,仅用于泛指。具体谈到某种类别或某一个体时,应分别称为“变电所”或“配电所”。在GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》中,“变电所”的解释是“10kV及以下交流电源经电力变压器变压后对用电设备供电”:“配电所”的解释是“所内只有起开闭和分配电能作用的高压配电装置,母线上无主变压器”。在变电装置与配电装置均有时,以升降压为主要功能包括附有高、中压配电装置者,称为“变电所”“以中压配电为主要功能包括附有3~10/0.4kV变压器者,称为”配电所“。一项工程具有多个变电所时,应以所在建筑物的名称或用流水号对各变电所分别命名。

2.带电导体系统的型式和系统接地的型式根据国际电工委员会IEC-TC64第312条,配电系统的型式有两个特征,即带电导体系统的型式,如三相四线制,和系统接地的型式如TN-C-S系统。在正式文件中不得把三相四线制的TN-S系统称为“三相五线制”。在GB50054-95《低压配电设计规范》第37页“名词解释”中已明确指出,“三相四线制是带电导体配电系统的型式之一,三相指L1、L2、L3三相,四线指通过正常工作电流的三根相线和一根N线,不包括不通过正常工作电流的PE线”。它并进一步阐明“TN-C、TN-C-S、TN-S、TT等接地型式的配电系统均属三相四线制”。在我国低压配电电压应采用220V/380V.带电导体系统的型式宜采用单相二线制、两相三线制、三相三线制和三相四线制。在设计文件中,对TN-S与TN-C-S接地型式的划定有时混淆不清。系统的接地型式一般是就一个变电所或一台变压器的供电范围而言。中性线N线和保护线PE线仅在局部范围内,如一栋楼或一层楼分开时,应称TN-C-S系统。TN系统中某一剩余电流保护器负荷侧电气装置的外露导电体单独接地时,可称为局部TT系统。

3.分级分类术语和标准计量单位设计文件中的各种分级、分类等名词术语,应与国家标准、行业标准统一,不得混淆。如经常使用的术语:电力负荷应称为一、二、三级负荷,这里用“级”不用“类”;防雷建筑称为一、二、三类防雷建筑物,这里用“类”不用“级”新的防雷规范不再分工业、民用,屋面避雷网的网格大小也应以新规范为准;爆炸性气体环境危险区域分为0、1、2区,爆炸性粉尘环境危险区域分为10、11区,火灾危险区域分为21、22、23区,这里均用“区”不用“级”或“类”;而火药、炸药、弹药及火工品危险场所电气分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类危险场所,这里用“类”不用“区”。其他的名词术语也应正确使用,如在正式文件中应使用“断路器”、“变电所”,而不宜使用“自动开关”、“变电站”等等,不一一列举。计量单位的标准符号要正确,字母的大小写不能随意。如A、V、W、kV、kW、kVA、kvar、lx、km等应一律使用法定计量单位,特别要注意单位符号字母的大小写要正确,凡由人名转化来的单位符号如A、V、W、N、Pa和兆以上的词头符号如M、G均应大写;除此之外,则一律小写,如kV、MW、kvar、km等。有关计量单位的资料,可参阅“工业与民用配电设计手册”第十六章第773~783页。

4.对土建的要求在GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》中明确规定了变电所所址选择和对建筑等有关专业的要求,在执行中我们还存在不少具体问题,现仅列举以下几例略加分析,今后设计时应予以重视。

1)防火挑檐:车间附设变电所选用油浸电力变压器时,有的未在变压器室大门的上方设置防火挑檐。在工程建设标准强制性条文GB50053-94的第6.1.8条,规定“在多层和高层主体建筑物的底层布置有可燃性油的电气设备时,其底层外墙开口部位的上方应设置宽度不小于1.0m的防火挑檐”。

2)安全出口:有的设计在长度大于7m的配电室仅设一个出口或设两个出口但靠近同一端。这不符合GB50053-94第6.2.6条的规定,规范要求“长度大于7m的配电室应设两个出口,并宜布置在配电室的两端”。

3)梁高:有的设计在考虑室内净高时未计及梁的高度。由于变配电所的跨度较大,有时梁的高度可达800mm左右,故在提土建条件层高时应考虑梁的高度。

4)值班室:有的设计将值班室设在交通不便的里角。这不符合GB50053-94的第4.1.6条规定,该条规定“有人值班的配电所,应设单独的值班室。高压配电室与值班室应直通或经过通道相通,值班室应有直接通向户外或通向走道的门。”

5)电缆沟:有的变电所内双排布置的低压配电屏仅在屏底和后侧设置地沟,两排屏的沟之间互不连通。为了方便电缆的进出和今后线路的调整,宜将所内所有主电缆沟和控制电缆沟均连通。

6)电缆分界室:有的分界室不满足供电部门的要求。北京供电局规定北京地区的10kV用户必须设置电缆分界室作为工程的电源总进线室。电缆分界室的位置应接近电源进线方向,并靠近建筑物的外墙。其面积一般为6m×3.5m即20mm2左右,净高应不小于2.7m,下设净高不小于1.8m的电缆夹层,并设600mm×600mm的人孔和爬梯。电缆分界室在无地下室的建筑物中一般设在一层;而在有地下室的建筑物中,则不论地下有几层,电缆分界室均要求设在地下一层。根据北京市供电局的规定,电缆分界室归北京市供电局管理,故电缆分界室的门应向外开向公共走道。

5.设备布置在变配电所的设备布置方面,我们也存在种种问题,甚至违反强制性条文的规定,现仅举列如下:

1)高、低压配电系统图与平面图不一致。其表现形式有两种:其一是系统图与平面图中柜屏的排列顺序相反。看系统图时是面向柜屏的正面,将其从左至右排列为1、2、3……n;而在平面图上却是面向屏的背面,将其从左至右排列为1、2、、3……n,必然弄反了。要避免这一错误的关键是在系统图和平面图上都应面向柜屏的正面从左至右按顺序排列。其二是平面图上双排面对面布置的配电屏之间有母线桥,而在系统图却未画出。

2)低压配电屏屏前、屏后通道宽度不满足新规范要求。如屏后有时仅距墙700mm,抽屉式低压屏双排面对面布置时仅相距1800mm.根据规范GB50053-94第4.2.9条规定,低压配电室内成排布置配电屏的屏前、屏后的通道最小宽度为:其屏后通道,固定式和抽屉式均为1000mm;其屏前通道,固定式单排布置为1500mm,抽屉式单排布置为1800mm,固定式双排面对面布置为2000mm,抽屉式双排面对面布置为2300mm.只有当建筑物墙面遇有柱类局部凸出时,凸出部分的通道宽度可减少200mm.

3)配电柜屏后通道的出口数量不满足规范要求。作为规范强制性条文,GB50053-94第4.2.6条规定“配电装置长度大于6m时,其柜屏后通道应设两个出口,低压配电装置两个出口间的距离超过15m时,尚应增加出口。”这一条要强制执行的理由,是为了当高压柜、低压屏内电气设备有突发性故障时,在屏后的巡视或维修人员能及时离开事故点。

4)配电室内灯具采用线吊、链吊,且安装在配电装置的正上方不符合安全要求。GB50053-94第6.4.3条规定,“在配电室内裸导体的正上方,不应布置灯具和明敷线路,当在配电室内裸导体上方布置灯具时,灯具与裸导体的水平净距不应小于1.0m,灯具不得采用吊链和软线吊装”。因低压屏顶部布置有母线铜排通常又不封闭,故要执行此条规定。配电室内可采用线槽型荧光灯用吊杆安装。

5)变配电所内设有接地扁钢沿墙敷设,但未设置临时接地接线柱。为了方便试验和维修时临时接地,应适当设置临时接地接线柱。接地接线柱的做法可参见国家标准图集86D563《接地装置安装》第25页。

6.推荐选用D,yn11结线变压器最近十年,在TN系统中采用D,yn11结线组别的变压器已很普遍,但还有不少工程仍选用Y,ynO结线组别的变压器,其原因主要是不清楚前者的优点。在GB50052-95《供配电系统设计规范》中第6.0.7条规定:“在TN及TT系统接地型式的低压电网中,宜选用D,yn11结线组别的三相变压器作为配电变压器”。这里“宜选用”的理由,主要基于D,yn11结线比Y,ynO结线的变压器具有以下优点:

1)有利于抑制高次谐波电流。三次及以上高次谐波激磁电流在原边接成形条件下,可在原边形成环流,有利于抑制高次谐波电流,保证供电波形的质量。

2)有利于单位相接地短路故障的切除。因D,yn11结线比Y,ynO结线的零序阻抗小得多,使变压器配电系统的单相短路电流扩大3倍以上,故有利于单相接地短路故障的切除。

3)能充分利用变压器的设备能力。Y,ynO结线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%见GB50052-95第6.0.8条,严重地限制了接用单相负荷的容量,影响了变压器设备能力的充分利用;而D,yn11结线变压器的中性线电流允许达到相电流的75%以上,甚至可达到相电流的100%,使变压器的容量得到充分的利用,这对单相负荷容量大的系统是十分必要的。因此在TN及TT系统接地型式的低压电网中,推荐采用D,yn11结线组别的配电变压器。

7.电缆型号与截面的选择

1)电缆选型:YJV型交联聚乙烯电缆和VV型聚氯乙烯电缆,是工程建设中普遍选用的两种电缆。YJV型交联电缆与VV型电缆相比,虽然价格略贵,但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长YJV型电缆寿命可长达40年,而VV型电缆仅为20年等显著优点,因此在工程设计中应尽量选用YJV型交联聚乙烯电缆,逐步淘汰VV型聚氯乙烯电缆。

2)电缆截面选择:电缆作为导体的一种,其截面选择应满足规范强制性条文GB50054-95第2.2.2条,有关选择导体截面应符合的四点要求,而我们设计选用的电缆截面有时却不符合该条规范中第一、第二点的要求。

第一点:“线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求”。电缆截面的选择除了载流量要满足计算电流要求外,还应按电压损失进行校验。由于未进行电压损失校验,我们多次发现因选用6mm2、10mm2截面的电缆作远距离配电干线而不能满足用电设备端电压要求的错误,因此应进行电压损失计算,用以校验所选用的电缆截面是否满足用电设备端电压的要求。规范GB50052-95第4.0.4条,对用电设备端电压偏差允许值有下列要求:电机机为±5%;在一般工作场所的照明为±5%,远离变电所的小面积一般工作场所照明、应急照明、道路照明和警卫照明为+5%、-10%;其它用电设备当无特殊规定时为±5%。

第二点:“按敷设方式及环境条件确定的导体载流量,不应小于计算电流。”在执行本条时应考虑环境温度、导体工作温度,并列系数等对电缆载流量的影响,尤其是电缆敷设时并列数对载流量的影响。如电缆在桥架上无间距配置2层并列时持续载流量的校正系数,梯架水平排列为0.65,托盘水平排列为0.55见92DQ1-77。有关电线电缆载流量的各种修正系数可参见华北标《建筑电气通用图集》92DQ1-75~77页。

此外,电缆截面的选择还须适当考虑备用设备的用电和新增设备的用电。

8.断路器选择与短路电流计算在低压配电系统中用作保护电器的有断路器和熔断器两种。目前我们使用最多的是断路器,用它来作配电线路的短路保护和过载保护。但是,在选用低压断路器时存在不少问题,其中突出的问题是没有进行短路电流计算。配电线路短路保护电器的分断能力应大于安装处的预期短路电流。选择断路器应先计算其出口端的短路电流,但有的设计者却没有进行短路电流计算,所选短路器的极限短路分断能力不够,不能切断短路故障电流。要确定断路器安装处的短路电流,可按设计手册进行计算,但比较烦杂;也可以采用“短路电流查曲线法”来确定计算电流,比较简便。现将由上海电器科学研究所设计、浙江瑞安万松电子电器有限公司断路器产品资料中提供的一种“短路电流查曲线法”附在后面。通过查此曲线,可以较方便地求得任意安装位置的短路电流近似值。所举例子的短路点仅为假设,实际工程设计中最常用的短路点是选在保护电器的出口端。

9.断路器与断路器的级联配合低压配电线路采用断路器作短路保护时,断路器的分断能力必须大于安装处可能出现的短路电流。但是有时不能满足此要求。例如:C45N、C65N/H微型断路器的分断能力仅分别为6kA、10kA,但其安装处出口端的短路电流有时可达15kA甚至更高。这时可用两路办法来解决此问题,第一是改用短路分断能力高的塑壳断路器;第二是仍选用微型断路器,利用其与上级断路的级联配合来实现短路保护。但是,进行级联配合的上下级断路器的选择须满足下列条件:

1)先决条件是上级断路器的固有分断时间比下级断路器的全分断时间短。也就是说下级断器出口端短路时,下级未来得及切断短路电流,上一级先行切断了短路电流。

2)下级断路器虽不能切断短路电流,但下级断路器及其被保护的线路应能承受短路电流的通过。

3)越级切断电路不应引起故障线路以外的一、二级负荷的供电中断。

4)上下级断路器宜采用同一系列的产品,其额定电流等级最好相差1~2级,或根据生产厂提供的级联配合表来选择。现将施耐德电气公司提供的级联配合表附后。由此表可见,C65N/H型断路器可与NS100、NS160、NS250型断路器进行级联配合,不能与更大的NS400、N630及以上的断路器进行配合,更不能直接接在变压器低压侧框架式主开关后的母线低压屏上。

10.断开中性线及应用四极开关GB50054-95《低压配电设计规范》实施以来,由于设计人员对规范的理解和认识不一致,因此在设计低压配电系统时对断开中性线及应用四极开关的做法也就很难统一。针对这一情况,《电气工程应用》杂志从1999年第一期起,陆续发表了多篇国内知名专家的专题论文。专家们就国内外规范和IEC标准对断开中性线及应用四极开关的有关规定和做法阐明了各自观点,使我们获益不少。现仅将专家们普遍认同,又与我们设计工作密切相关的一些观点整理如下。尽管这些观点尚未纳入国家规范中,但对我们的设计工作颇具现实指导意义。

1)当两个电源间需进行电源转换时,如果两电源系统的接地型式不同,或者供电变压器绕组的接线组别不同,则应断开中性线,并采用四极开关。

2)IT系统和TT系统应当隔离中性线。TN-C系统中禁止断开PEN线。

3)TN-S系统中,不需要断开中性线;变压器低压侧出口总开关与母联开关不必断开中性线;由外部低压电网向民用建筑物供电的进线处,宜隔离中性线可采用四极隔离开关等隔离电器,也可采用在中性线上设置连接片、接线端子或连接汇流排等措施;每户住家的入户线处应隔离中性线大多居民用户为单相负荷,采用双极开关即可解决问题。

4)正常供电电源与应急备用发电机电源间的转换开关需采用能断开中性线的四极开关,并使二者不能并联。

5)在有气体爆炸危险的1区及有粉尘爆炸危险的10区场所,游泳池、浴池等特别潮湿场所,应装设将中性线和相线一起断开的隔离电器。

第10篇

20世纪60~70年代开始,RachelCarson的“寂静的春天”把人们从工业时代的富足梦想中唤醒;LynnWhite揭示了环境危机的根源来自西方文化的根基,即“创世纪”本身,而GarrettHardin的“公有资源的悲剧”则揭示了资源枯竭来源于人类的本性和资本主义经济的本质;DonellaMeadows则计算出地球资源的极限,警示了人类生存的危机。所有这些都把设计师们从对美与形式及优越文化的陶醉中引向对自然的关注,引向对其他文化中关于人与自然关系的关注。在此背景下,产生了InMcHarg的“设计尊重自然”,也产生了更为广泛意义上的生态设计,包括建筑的生态设计、景观与城市的生态设计、工业及工艺的生态设计等等。自然辨证法是关于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然和改造自然的一般方法的科学,其研究目的就是为了合理地处理人与自然的矛盾。景观设计作为协调人与自然关系的实践活动,必然要遵循自然辨证法。系统观、辨证观和科学观组成了自然辨证法理论体系,本文从这三个方面对景观设计进行哲学的思考,以启迪思维,开阔思路。

一、系统观现代系统观认为,事物的普遍联系和永恒运动是一个总体过程,要全面地把握和控制对象,综合地探索系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、系统与系统的相互作用和变化规律,把握住对象的内、外环境的关系,以便有效地认识和改造对象。

这一观点着重体现在以下几个方面:第一、自然界没有废物每一个健康生态系统,都有一个完善的食物链和营养级,秋天的枯枝落叶是春天新生命生长的营养。公园中清除枯枝落叶实际上是切断了自然界的一个闭合循环系统。在城市绿地的维护管理中,变废物为营养,如返还枝叶、返还地表水补充地下水等就是最直接的生态设计应用。

第二、自然的自组织和能动性自然是具有自组织或自我设计能力的,热力学第二定律告诉我们,一个系统当向外界开放,吸收能量、物质和信息时,就会不断进化,从低级走向高级。进化论的倡导者赫胥黎就曾描述过,一个花园当无人照料时,便会有当地的杂草侵入,最终将人工栽培的园艺花卉淘汰。Gaia理论告诉我们,整个地球都是在一种自然的、自我的设计中生存和延续的。一池水塘,如果不是人工将其用水泥护衬或以化学物质维护,便会在其水中或水边生长出各种水藻、杂草和昆虫,并最终演化为一个物种丰富的水生生物群落。自然系统的丰富性和复杂性远远超出人为的设计能力。与其如此,我们不如开启自然的自组织或自我设计过程。如景观设计师MichaelvanValkenburgh设计的GeneralMills公司总部(位于Minneapolis,Minnesota)。的项目中,设计师拟自然播撒草原种子,创造适宜于当地景观基质和气候条件的人工地被群落,每年草枯叶黄之际,引火燃烧,次年再萌新绿。整个过程,包括火的运用,都借助了自然的生态过程和自然系统的自组织能力。

自然是具有能动性的,几千年的治水经验和教训告诉我们对待洪水这样的自然力,应因势利导而不是绝对的控制,古人李冰父子的都江堰水利工程设计的成功之处,也在于充分认识自然的能动性,用竹笼、马槎、卵石与神为约,造就了川西平原的丰饶。大自然的自我愈合能力和自净能力,维持了大地上的山青水秀。生态设计意味着充分利用自然系统的能动作用。

第三、边缘效应在两个或多个不同的生态系统或景观元素的边缘带,有更活跃的能流和物流,具有丰富的物种和更高的生产力。如海陆之交的盐沼是地球上产量最高植物群落之一。森林边缘、农田边缘、水体边缘以及村庄、建筑物的边缘,在自然状态下往往是生物群落最丰富、生态效益最高的地段。然而,在常规的设计中,我们往往会忽视生态边缘效应的存在,很少把这种边缘效应结合在设计之中。在城市或绿地水系的设计中,我们常常看到的是水陆过渡带上生硬的水泥护衬,本来应该是多种植物和生物栖息的边缘带,只有曝晒的水泥或石块铺装;又如在公园里丛林的边缘,自然的生态效应会产生一个丰富多样的林缘带,而人们通常看到的是修剪整齐的草坪;又如,建筑物的基础四周,是一个非常好的潜在生态边缘带,而通常我们所看到的则是硬质铺装和单一的人工地被。除此之外,人类的建设活动往往不珍惜边缘带的存在,生硬的红线把本来地块之间柔和的边缘带无情地毁坏。所以与自然合作的生态设计就需充分利用生态系统之间的边缘效应,来创造丰富的景观。

第四、生物多样性自然系统是宽宏大量的,它包容了丰富多样的生物。生物多样性至少包括三个层次的含意,即:生物遗传基因的多样性;生物物种的多样性和生态系统的多样性。多样性维持了生态系统的健康和高效,因此是生态系统服务功能的基础。与自然相合作的设计就应尊重和维护其多样性,"生态设计的最深层的含意就是为生物多样性而设计".为生物多样性而设计,不但是人类自我生存所必须的,也是现代设计者应具备的职业道德和伦理规范。而保护生物多样性的根本是保持和维护乡土生物与生境的多样性。自然保护区、风景区、城市绿地是世界上生物多样性保护的最后堡垒。曾一度被观赏花木和栽培园艺品种和唯美价值标准主导的城市园林绿地,应将生物多样性保护作为最重要的设计指标。每天都有物种从地球上消失的今天,乡土杂草比异国奇卉具有更为重要的生态价值;五星瓢虫和七星瓢虫是同样值得人们珍爱的,勤于除草施肥、城市绿地管理者的形象不应是打药杀虫的小农。通过生态设计,一个可持续的、具有丰富物种和生境的园林绿地系统,才是未来城市设计者所要追求的。

二、辨证观辨证思维是现代科学实践的思维形式,它要求我们看事物要一分为二,不能只注意到其有利的一面,同时还要看到其不利的一面。

生态设计不是某个职业或学科所特有的,它是一种与自然相作用和相协调的方式,其范围非常之广,包括建筑师对其设计及材料选择的考虑;水利工程师对洪水控制途径的重新认识;工业产品设计者对有害物的节制使用;工业流程设计者对节能和减少废弃物的考虑。生态设计为我们提供一个统一的框架,帮助我们重新审视对景观、城市、建筑的设计以及人们的日常生活方式和行为。简单地说,生态设计是对自然过程的有效适应及结合,它需要对设计途径给环境带来的冲击进行全面的衡量。对于每一个设计,我们需要问:它是有利于改善或恢复生命世界还是破坏生命世界,它是保护相关的生态结构和过程呢?还是有害于它们?

与传统设计相比,景观生态设计在对待许多设计问题上有其特点。但是,景观生态设计应该作为传统设计途径的进化和延续,而非突变和割裂。缺乏文化含义和美感的唯景观生态设计是不能被社会所接受的,因而最终会被遗忘和被淹没,设计的价值也就无从体现。景观生态的设计应该、也必须是美的。景观设计学以生态思维为其核心,但也正是设计中的生态意义使景观设计这一职业出现分异,其一极强调对生态过程的组织和条理;其二则强调艺术和美的表达和再现。这种由来已久的分异到生态设计中应得到溶合。

三、科学技术观

科学技术是人类认识自然、改造自然的工具,是“第一生产力”,具有一定的超前性。随着人类认识和改造自然能力的进一步提高,科学技术得到前所未有的发展,出现了许多新兴的具有交叉性科学,我们可以充分利用这新兴的交叉学科来拓展生态景观设计的实现途径,提高景观设计的质量。

其中景观生态学就是一门新兴的交叉学科,主要研究空间格局和生态过程的相互作用。作为一门学科,景观生态学是20世纪60年代在欧洲形成的,土地利用规划和评价一直是其主要的研究内容。直到20世纪80年代初,景观生态学在北美才受到重视,迅速发展成为一门很有朝气的学科,引起了越来越多学者的重视与参与。景观生态学和地理学带来了新的思想和新的方法,已成为生态学和地理学的前沿学科之一。它把地理学家研究自然现象的空间相互作用的横向研究和生态学家研究一个生态区的机能相互作用的纵向研究结合为一体,通过物质流、能量流、信息流及价值流在地球表层的传输和交换,通过生物与非生物以及人类之间的相互作用与转化,运用生态系统原理和系统方法研究景观结构和功能、景观动态变化以及相互作用的机理、研究景观的美化格局、优化结构、合理利用和保护。

随着遥感和地理信息系统技术的迅猛发展,他们已经广泛地应用到各个研究领域中,尤其是与地理空间密切相关的学科。景观生态学作为一门研究景观空间格局与生态过程的学科,分析各种景观现象在不同时空尺度上的分布特征、演变规律、空间镶嵌关系及其对不同景观格局的模拟研究成为景观生态学的研究核心,而地理信息系统在空间分析和空间模拟上的强大功能,为在景观生态学的应用和推广提供了基础。

合理规划和管理景观,对生态系统、区域乃至全球的持续发展具有重要的意义。景观生态规划与设计要借助于景观生态学、生态经济学及其他相关学科的知识与方法,从景观生态功能的完整性、自然资源的内在特征以及实际的社会经济条件出发,通过对原有景观要素的优化组合或引入新的成分,调整或构建合理的景观格局,使景观整体功能最优,达到人的经济活动与自然过程的协同进化。

第11篇

[论文摘要]建筑文化是人类社会历史实践过程中创造的建筑物质和建筑精神财富的总和。“建筑与文化”成为20世纪以来现代建筑理论中一个重要的研究内容,在阐述地域文化内涵和分析建筑文化地域性的形成与表现的基础上,就建设设计与地域文化的融合,提出一些新的见解,以期对我国建筑设计吸收地域文化要素并促进我国地域文化与建筑设计的融合,从而体现建筑艺术的个性化提供指导和参考。

建筑文化是人类社会历史实践过程中创造的建筑物质和建筑精神财富的总和;它是在一定的历史时期,在政治、经济、文化等社会条件和地理、自然条件构成的文化环境中产生的;这样的文化环境,是由社会与自然整体构成的。在不同的地域之间,由于社会发展的不平衡,自然条件的不同,因而出现地域建筑文化的差异。也因此,“建筑与文化”成为20世纪以来现代建筑理论中一个重要的研究内容,本文在阐述地域文化内涵和分析建筑文化地域性的形成与表现的基础上,就建设设计与地域文化的融合,提出了一些新的见解,以期对我国建筑设计吸收地域文化要素并促进我国地域文化与建筑设计的融合,从而体现建筑艺术的个性化提供指导和参考。

一、建筑文化地域性的形成及其表现

作为人与自然中介的建筑设计,同样要受到各种地域文化的限制与制约,为适应不同的地域气候,必须针对气候进行建筑设计,于是产生了热带雨林建筑及其建筑文化,温带建筑及其建筑文化,高寒、荒漠、极地等不同气候环境的建筑及其建筑文化。因此,为了适应不同地域文化的要求,在建筑设计中,自然就必须考虑地域文化的要求,将各种地域文化因素融入到建筑设计中,并最终形成了建筑文化的地域性。

具体而言,建筑设计与地域文化相互融合而产生的地域性的建筑文化,主要体现在物质文化与非物质文化两大层面。

(一)物质层面的建筑地域文化。物质层面的建筑地域文化,主要体现在物理环境的地域性和建筑材料的地域性两方面:

1、在物理环境的地域文化上,为适应不同区域的物理环境,需应用不同的建筑物理学。高纬度地区需保暖,光辐射强烈的地方需遮阳,温湿地区要防潮通风,雪压大的地区要防积雪,多雨地区应注意排水,多沙的地区要防沙暴,多地震地区特别要注意防震等。我国幅员辽阔,南方和北方纬度差别大,气候差异也非常明显,造成了各地建筑设计的差异,从而会产生了不同特色的建筑文化。

2、在建筑材料的地域文化性方面,建筑设计必须充分考虑建设材料地域性的影响。建筑用材多,体积庞大,运输困难,所占造价比重甚大,因此必须就地取材,就近采集和生产,并最大限度地发挥材料力学的、美学的特长。产石地区多石构,生土地区有土筑窑洞,产木的地区用木构,产竹地区有竹楼,这些都是建筑设计在建筑材料地域文化的充分体现。

(二)非物质层面的建筑地域文化。建筑文化的地域差异性,除了表现在物质层面外,还表现在各种地域性的意识形态、地域性的人文习俗等非物质层面。首先,不同文化模式下的人类机体的建筑尺度和建筑风格也表现出某些差别,这是建筑文化地域性的民族性或国家性之缘。其次,各个在民族或国家内部,都存在着一定地方界限的社会生活联系与规则。这种地域性的界限一方面联系着种种经济、政治及宗教性质的公私活动,形成了与建筑文化相互关联的规则、法律、习惯、规范、道德、情操、宇宙观等,另一方面,在不断的联系交往中也沉淀下了各个地区的地域性文化,并反映在地域性的建设文化上。再次,由于礼制的不同,各个地域会出现不同的礼制文化与礼制建筑。的不同,就会产生不同的宗教建筑,如西方的教堂、中国的庙宇,如欧洲史前的圆环巨石建筑等。丧葬制度的不同,会产生不同的陵墓建筑,官制的不同会产生不同的官场建筑,这些都形成了不同的地域建筑与文化。最后,由于风俗习惯的差异,建筑文化与建筑活动也必然会产生差异,最终形成地域性的建筑文化。如我国各个地区不同的家庭习惯、村规民俗对宅区、村镇建设的影响就非常典型。

综上所述,建筑地域文化的非物质基因表现为人们通过不同仪式化行为和标志边界等各种方法将文化意义赋予场所和行为。建筑中不同的符号、材料、色彩、形式、空间组织和景观方面都可能包含某种文化意义。当意义、空间与活动系统相互一致时,彼此之间就加强;当建筑变得与社群文化和生活方式一致时,就有归属感。

二、建筑设计与地域文化有机融合的途径与方式

从上述分析可以看出,文化是根,在建筑设计领域同样如此。这就要求在建筑设计中要有意识地从文化入手,寻求建筑设计与地域文化的有机融合。为此,建筑设计师在建筑设计的过程中,应从如下方面做起:

1、在建筑设计时要充分考虑当地环境和当地材料等硬件性物质文化对建设设计的影响与要求。为此,建筑设计师在进行建筑设计时,要尊重当地的地理特征和生态环境,充分考虑与环境相融合,使建筑成为环境的一分子,找寻天人合一的惬意。同时,还要灵活地运用当地的地方性材料,使得所设计出来的建筑风格一方面能本质节俭节约的原则,就地取材,另一方面也能够充分体现出地方特色来,使得地域文化在建筑设计中得以充分释放与发扬。

2、在建筑设计时将当地的人文、风俗、生活习惯、地域特色等软文化要求,与建筑设计进行有机融合。比如,川西地区传统的养身休闲文化,使人们乐于找寻并享用幽雅的生态环境,成都人潜意识中大多具有盆地意识,小富即安,安逸自在,喜欢循规蹈矩的生活,上班、下班、菜市场、茶馆、回家,几点一线,周末假日闲暇时到附近休闲放松,有滋有味,其乐融融,也是明显的地域文化特点。因此,在建筑设计中就要体现出文化背景设计构思感受体验这一过程,使人们在建筑中亦能享受到当地生活风情的文化习俗。超级秘书网

3、在吸收与借鉴西方文化的基础上,将西方文化元素融入到地域文化中,并体现在建筑设计中,最终在建筑设计中体现对地域文化的继承与发展。要保持建筑文化的民族性,继承发扬优秀的地域文化传统,就存在一个正确对待西方文化的问题,西方文化是在当前网络信息时代无法回避的文化环境,它影响改变着人们的生活模式、思维模式。为此,建筑设计与地域文化的融合,并不代表我们要排斥外来的优秀文化。相反,在建筑设计中建筑设计师要有意识地汲取西方先进文化的精神、利用它的科技性,使地域文化上一个台阶,发出新枝新芽,即在发扬自己本土文化的基础上,利用地域文化优势、吸收外域文化精华,滋养自己,使地域建筑文化在跟上时代的发展步伐的同时,又不失去自己的精华。为此,建筑设计师在进行建筑创作的创意过程中,可遵循这样的流程:在现有文化的整体感觉中寻找灵感;在历史文化与地域文化的积淀中寻找胚芽;在建筑文化的民族性及地域性中寻找芽蘖;利用当代科技手段及科技观念拓展建筑设计空间的前瞻性。

参考文献:

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[2]应方德.地域文化与地域志[J].建筑学报,2005(10).

[3]傅广典.重视地域文化的认定、发掘与保护[J].中国民间文化艺术产业建设研讨会论文集.

第12篇

论文摘要:阐述水利工程与水域生态的关系,介绍了生态水利规划的基本原则:工程安全性与经济性原则;提高河流形态的空间异质性原则;生态系统自设计与自我恢复原则;景观尺度与整体修复原则;反馈和调整设计原则。

1水利工程对河流生态系统的影响

在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用,同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性,使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面,似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统的健康和可持续性。

2生态水利工程

从学科发展角度看,现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学,水利工程规划设计主要对象是水文系统,往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法,促进水利工程学与生态学的交叉融合,用以改进和完善水利工程的规划及设计理论,形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设的主要手段之一。

3生态水利工程的规划设计原则

3.1工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一项综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求,也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。

对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外,充分利用河流生态系统自我恢复规律,是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。

3.2提高河流形态的空间异质性原则

一个地区的生境空间异质性越高,就意味着创造了多样的小生境,能够允许更多的物种共存。反之,如果非生物环境变得单调,生物群落多样性必然会下降,生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动,特别是大规模治河工程的建设,造成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。

在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估,建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统(GIS)是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上,确定环境因子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括:调查单个生物因子的基本需求,评估各种生物因子的相互关系和制约条件,对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中,识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子,在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。

3.3生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择,也就是说某些与生态系统友好的物种,能够经受自然选择的考验,寻找到相应的能源和合适的环境条件。

将自组织原理应用于生态水利工程时,生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计,建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中,建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同,生态工程设计是一种“指导性”的设计,或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明,人工与自然力的贡献各占一半。

传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时,要求工程师必须放弃控制自然界的动机,树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富,实现人与自然的和谐。需要强调的是,地球上没有两条相同的河流,每一条河流的特点都是各不相同的。因此,每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生态工程方案。

自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。

3.4景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划?首先,水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起,形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分,形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者,河流生态系统是一个开放的系统,与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环,一条河流的生态修复活动不可能是孤立的,还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后,河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。

3.5反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。

生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构,力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展,可能出现多种可能性。

意识到生态系统和社会系统都不是静止的,在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外,人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法,而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行(包括管理)—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中,监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法,一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较,一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。

在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。

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