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望京地区甬道砖铺设种类及透水性能研究报告(科技实践活动)

发布时间:2014-04-23 14:13:50  

实践活动总结

——《望京地区甬道砖铺设种类及透水性能的研究》

一、研究背景:

目前北京市年用水量逐年增加,地下水位却呈逐年递减趋势,而现在地表水也呈逐年递减的趋势。2010年降雨量为533.8mm,比2009年同期降雨量448mm多了19%, 但目前年平均用水量呈逐年增加的趋势。而北京市每年的生活用水大约有60%左右都是地下水,而地下水其中的一个来源是降水,但是据北京市水资源报告(见附件),北京每年的降水大部分都没有被储存和利用起来,而是又循环到了天上成为大气水,也可以这样说大部分雨水都被浪费掉了,如何把雨水收集起来再利用呢?为了能找到解决办法,能把部分雨水收集利用起来,我们带领学生做了《把雨水留住》的实验研究。

二、活动目的:

1、通过本次实践活动,拓展学生学习的空间,使学生从学校走向社会大课堂;

2、通过调查望京地区铺设地砖的种类和对透水砖的性能的调研,增强学生探究和创新的意识;

3、通过验证各种地砖透水性能的实验,培养学生科学的研究方法,发展综合运用知识的能力;

4、通过向社区居民的宣传透水砖的透水性能,增进学校与社会的密切联系,培养学生的社会服务意识和社会责任感。

三、创新点

1、明确各种地砖透水性能不同,透水砖透水性能最好,能帮助雨水渗透带地下补充地下水的不足,防止降水流失。

2、向社会、北京市政府提出铺设透水砖的合理化建议。

四、开展实践活动的条件

1、学校的全力支持

2、专家的有效指导

3、四、五年级家长的全力配合

五、研究计划

六、研究过程:

1、地砖种类的调查:

(1)调查地区:望京地区53个社区(调查统计见附件)

(2)调查结果:

通过调查望京地区53个小区,地砖铺设面积约占望京地区总面积16平方公里的十分之一(占地面积在3.4万平方米左右的小区将近60个),我们发现只有两个小区的甬道砖使用透水砖,45个小区的内部50个小区外部街道铺设了渗水砖,有15个小区的内部5个小区的外部使用了西班牙砖等水泥砖,从调查上可以看到望京这么一个大的社区虽然已经按照国家2006年建议的使用透水砖,但要想真正做到节约生活用水,快速成为节水地区还要想办法把雨水留住。

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附照片:

2、透水砖的特性的调查了解

(1)厂商调查了解

8月带领部分学生走访了地砖制造厂家,对厂家进行了关于北京市现铺设透水砖情况、透水砖的性能、透水砖的造价、透水砖的材料等方面的调查了解。通过调查知道了现在北京市正在建设的小区开始铺设透水砖,而老的社区部分按照国家2006年建议的该铺成渗水砖。从性价比上来说透水砖要比其他砖经济环保,因为透水砖的主材料是矿渣、炉渣、建筑废料等,而且从耐磨、抗震的情况来说也比其他砖要好。

据此次采访了解,透水砖采用独特的工艺黏结压制而成,加工过程免烧结成型,不像传统的地砖消耗矿土和水泥,是一种有益于生态环保的节能新型材料,可节约大量能源。同时,产品在使用寿命到期后,可再生利用。只需消耗少量能源,即可把旧砖再生成沙子,再制成新砖。

(2)网上资料显示:(http://www.shytyh.com/product.asp?action=company)

通过在网上查找资料我们知道了透水路面砖性能指标如下:(参照JC/T446-2000《混凝土路面砖》标准)

抗压强度>35Mpa 抗折强度>6MPa

磨坑长度<35mm 透水系数(标准) 1.0~3.0mm/s

抗冻标号50次

还知道了透水砖的一些优点:

①具有良好的透水、透气性能,可使雨水迅速渗入地下,补充土壤水和地下水,保持土壤湿度,改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件。

②可吸收水分与热量,调节地表局部空间的温湿度,对调节城市小气候、缓解城市热岛效应有较大的作用。

③可减轻城市排水和防洪压力、对防止公共水域的污染和处理污水具有良好的效果。 ④雨后不积水,雪后不打滑,方便市民出行。

⑤表面呈微小凹凸,防止路面反光,吸收车辆行使时产生的噪音,可提高车辆通行的舒适性和安全性。

⑥色彩丰富,自然朴实。

3、调查了解居民对雨水收集利用、透水砖性能等方面的认识(调查统计见附件)

(1)调查了解的社区居民的基本情况:

(2)对水资源现状方面的调查:

调查结果显示有51.7%的人知道地球上的淡水量是总水量很少的一部分,有47.9%的人了解人们的生活用水在淡水中所占比例不多,有59.2%的人知道淡水资源的组成,也就是知道大气水是淡水之一。从调查可以看出许多居民能认识到北京的淡水危机。

(3)对雨水收集利用的调查:

通过分析知道有91.2%的人知道雨水可以收集利用,有46.4%的人认为深入到了地下,只有42.6%的人认为雨水又蒸发到了天上,通过调查知道许多居民对雨水的收集利用不是很清楚。

(4)对透水砖的调查

通过分析数据知道大部分居民分不清楚透水砖和渗水砖,但是有63.8%的人知道透水砖能收集雨水。由此也知道社区居民对透水砖的性能是知道的,但区分不出自己的小区铺的是透水砖还是渗水砖。

4、各种地砖透水性实验

为了证明透水砖透水性能最好,我们根据调查望京地区铺设地砖的种类选择水泥砖、渗水砖、透水砖这些实验材料进行对比实验。并模拟小雨、中雨、大雨、暴雨的降水量,研究几种地转的透水性能。

为了能清楚的看到砖透水的过程,我们把砖上粘了一个没底的杯子,并在杯子上画上刻度, 由于我们使用的杯子是生活用的水杯,底小口大,为了使测量准确,除了把杯子上的胶粘薄,刻度的精准度也是花了很多心思,我们用计算、实际测量一点点的测量出杯子上的刻度的多少,直到准确在贴到杯子上。

用机器打印的刻度 做成洒水器

为了使水能均匀地洒到砖面,我们又做了几个模拟不同雨量的洒水器,我们把使用过的水瓶的瓶底的边缘扎上小孔,不同雨量扎的孔多少不同,雨越大孔越多。

洒水器底部孔不一样多

(1) 实验材料:

长5厘米、宽5厘米透水砖、水泥砖各3块,喷嘴孔隙分多少的容积相同的自制洒水器各3个,三角支架9个,托盘9个,漏斗9个,500ml烧杯1个,塑料杯子9个,铁架台9个,双顶丝9个,计时器1个,前期调查资料、实验数据、雨水流失的数据(过程性材料),透水砖能把雨水留住的社会调查、验证过程的过程性资料。

实验材料

(2) 实验过程:

由于是模拟下雨时地砖承受雨水的透水性能试验,实验中的水量就应该是降雨量,为了避免误区,我们通过老师向气象局的有关专家进行咨询,通过咨询知道了小雨时雨量小于10mm,中雨在10mm~24.9mm,大雨在25mm~49.9mm,暴雨在50mm~99.9mm。于是我们设定,此次实验小雨用9mm,中雨用24mm,大雨用45mm,暴雨用90mm来实验。

为了实验的公平性,我们实验中砖的过水面积一样,水量一样,实验时间一样,洒水器雨转的距离一样。

我们分别做了地砖承受小雨、中雨、大雨、暴雨的实验,实验时我们先把仪器组装好,把模拟小雨(中雨、大雨、暴雨)的水同时倒在三块地砖上并计时,观察三种地砖的透水情况,把砖上杯子中的积水情况记录下来。

通过多次实验,我们发现透水砖的透水情况最好,而越到雨大渗水砖与水泥砖的积水越严重。如,实验表1——3所示:

表1:小雨的透水实验(透水时间以透水砖透净水为准)

表2:中雨的透水实验(透水时间以透水砖透净水为准)

表3:大雨的透水实验(透水时间以透水砖透净水为准)

表4:暴雨的透水实验(透水时间以透水砖透净水为准)

以暴雨量为标准,从表4中我们看到10s到30s水泥砖的透水性能差,从1m到10m可以看出,透水砖的透水性能更强,而水泥砖几乎透不过多少水,由此我们推想,像这样,暴雨或大雨下30分钟、1个小时甚至更长的时间呢……。如果街道上都铺成透水砖的话,不但解决了我们目前的淡水危机,补充地下水的不足,使雨水能够循环利用起来,也解决了暴雨的路面积水问题。

(5)向领导及社区居民宣传

我们此次的实验研究活动不但向来校参观、学习的领导宣传,同时也走进了社区,向社区居民进行广大的宣传,使每个人都能认识到收集雨水的重要性,同时我们的实验活动还参加了今年的全国科普日活动,把收集雨水的重要性,铺设透水砖的必要性向参会的各级领导进行的汇报,使各界人士得以重视。

向来校观看的教授、科协领导讲解演示

向社区居民进行宣传

向各级领导人讲解、演示我们的研究成果

七、初步结论

通过此次研究我们知道雨水是可以收集起来再次利用的,只要把社区里面及外面的甬道砖都改铺成透水砖,这样大量的雨水就会渗入到地下既可以补充地下水的不足,解决一部分水危机的现状,又可以节省用生活用水浇灌绿地(使用中水浇灌绿地的小区还是比较少),同时还能缓解下雨积水的路面问题避免交通事故的发生。而且使用透水砖还经济实惠,可以换掉的旧砖可以折价给砖厂当作透水砖的骨料,这样透水砖的成本和各个社区改铺透水砖的成本都会下降。所以铺设透水砖是一举多得的好事,也是利民立国的大事。

八、收获和体会

通过此次科学实践活动,学生们提高了对科学研究和科技实践活动的兴趣,增强了节约意识和社会责任感,同时培养了在小调查中发现大事实、在小实验中懂得大道理的科学精神,通过探究地砖的透水性能培养了学生运用知识的能力和探究、创新的意识。

通过此次活动老师深刻的认识到:没有学校的支持、专家的指导、家长的帮助,以及实践活动各个环节的精心设计,是开展不好此次实践活动的。因此合理的利用学校、家庭、社会等资源是开展科学实践活动的必要条件。

九、获得的荣誉

1、《望京地区甬道砖铺设种类及透水性能的研究》(又叫《把雨水留住》)参加2011年9月18日全国科普日活动,并在当天新闻联播中播出。

2、编辑成校本课程资源

3、接待各类来访人员

2011年9月接待澳大利亚来访 2011年11月接待西藏校长团参观学习

2011年12月接待英国天文专家 2011年12月特色项目督导

十、我们的建议

望京地区2009年全年降雨是0.07亿立方米,能够蓄满560个100 X 50 X 2.5的游泳池(蓄水量是12500立方米)。如果望京地区的甬道砖都铺设成透水砖的话(占望京总面积十分之一左右),如果以2009降雨量为标准可以把0.007亿立方米(700000立方米)的雨水渗入到地下,补充地下水的不足,也能减少绿化用水。

一般的住宅小区如果要铺设透水砖,用普通一些的透水砖就行,这种砖经济实惠,里面所用的原料主要是矿渣、建筑废料、炉渣等。如果全市都铺设透水砖的话,既经济,又能补

充地下水的不足,还可以为城市节约生活用水,同时还能解决下雨时的积水问题,这是一举

多得的好事。我们希望我们的调查实践、实验研究为建设节水型社会,促进水资源可持续利用做出一份贡献。

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