《排水和地下水处理》PPT课件.ppt

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1、第一节第一节 排水和地下水处理排水和地下水处理1 1、清理施工场地、拆迁障碍物、旧有房屋、构筑物、清理施工场地、拆迁障碍物、旧有房屋、构筑物、道路、沟渠、道路、沟渠、管道管道、电线、电杆、坟墓、树木等；、电线、电杆、坟墓、树木等；2 2、设置排水防洪设施、设置排水防洪设施 地表水：积水、雨水地表水：积水、雨水 措施：排水沟措施：排水沟合理布置，截面按需要，合理布置，截面按需要，一般不小于，坡度；一般不小于，坡度；截水沟截水沟山坡地段，截断地表雨水山坡地段，截断地表雨水 流入工地；（排洪沟）流入工地；（排洪沟）挡水堤坝挡水堤坝低洼地施工，场地周围低洼地施工，场地周围 设置，防治雨水流入。设置，防

2、治雨水流入。一、一、土方工程施工前的准备工作土方工程施工前的准备工作4 4、修建临时设施、安装临时水电、修建临时设施、安装临时水电 搭设临时工棚，修建现场供水、供电等管线。搭设临时工棚，修建现场供水、供电等管线。5 5、材料、机具的准备，设备试运转、材料、机具的准备，设备试运转 机械设备的维修、检查，运往施工现场。机械设备的维修、检查，运往施工现场。6 6、测量、放线、测量、放线7 7、土方工程的辅助工作，、土方工程的辅助工作，边坡稳定、基坑支护、降水措施边坡稳定、基坑支护、降水措施3 3、修筑土方运输临时道路、修筑土方运输临时道路 场地内施工机械运行的道路，主要干线宜与永久场地内施工机械运行

3、的道路，主要干线宜与永久性道路结合修建，一般双车道，宽度不小于性道路结合修建，一般双车道，宽度不小于7 7 米。米。20cm 20cm 厚碎石或砾石路基，两侧结合设置排水沟。厚碎石或砾石路基，两侧结合设置排水沟。二、地下水处理二、地下水处理 地下水分为潜水和层间水两种。地下水分为潜水和层间水两种。潜水是埋藏在地表以下第一层不透水潜水是埋藏在地表以下第一层不透水层以上含水层中所含的水，无压力，层以上含水层中所含的水，无压力，属重力水，能作水平方向流动。属重力水，能作水平方向流动。层间水是两个不透水层之间含水层所层间水是两个不透水层之间含水层所含的地下水。如果层间水未充满含水含的地下水。如果层间水

4、未充满含水层，水没有压力，称为无压层间水；层，水没有压力，称为无压层间水；如果水充满此含水层，水则具有压力，如果水充满此含水层，水则具有压力，称为承压层间水，如右图。称为承压层间水，如右图。在地下水位以下开挖基坑时，由于水头高度的不在地下水位以下开挖基坑时，由于水头高度的不同，常产生渗流。同，常产生渗流。水在渗流过程中受到土颗粒的阻水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，对土颗粒骨架产生压力，即动水压力。力，对土颗粒骨架产生压力，即动水压力。（一）集水坑降水（一）集水坑降水 也称明沟排水，是现场最普遍应用的一种人工降低也称明沟排水，是现场最普遍应用的一种人工降低地下水位的方法。施工方便，设备简单，地下

5、水位的方法。施工方便，设备简单，可应用于除可应用于除细砂土以外各种土质的施工场合细砂土以外各种土质的施工场合。其基本方法是在场地范围内合理布置排水明沟，沿其基本方法是在场地范围内合理布置排水明沟，沿沟每隔一段距离设一个集水井，让地面水、雨水及地沟每隔一段距离设一个集水井，让地面水、雨水及地下水汇入排水沟流入集水井，然后用水泵排出基坑。下水汇入排水沟流入集水井，然后用水泵排出基坑。随着基坑挖土的加深，随时加深排水沟和集水井，保随着基坑挖土的加深，随时加深排水沟和集水井，保持水流的畅通。持水流的畅通。1 1、明沟排水的施工要点：、明沟排水的施工要点：排水沟深度一般，宽度排水沟深度一般，宽度，水沟边

6、坡，水沟边坡1 1：1 11 1：，：，纵向坡度最小纵向坡度最小0.5%0.5%。较大基坑的排水沟尺寸可以达。较大基坑的排水沟尺寸可以达到。到。集水井沿排水沟每集水井沿排水沟每202040m 40m 设置一个，长宽或直径设置一个，长宽或直径一般应达到一般应达到 ，井应低于排水边沟，井应低于排水边沟1m 1m 左右，可作左右，可作简易加固。简易加固。排水沟一般设置在开挖基坑的周围一侧或两侧，排水沟一般设置在开挖基坑的周围一侧或两侧，有时在基坑的中间。排水沟的设置及尺寸应考虑到有时在基坑的中间。排水沟的设置及尺寸应考虑到基坑排水量和对周围邻近建筑物的影响。基坑排水量和对周围邻近建筑物的影响。对基坑

7、深度较大，地下水位较高，多层土中上对基坑深度较大，地下水位较高，多层土中上部有透水性较强的土层或上部地下水较旺盛的情况，部有透水性较强的土层或上部地下水较旺盛的情况，可在基坑边坡上设置可在基坑边坡上设置2 23 3 层排水沟，避免上层地下层排水沟，避免上层地下水冲刷边坡造成塌方，同时可减少边坡高度和水泵水冲刷边坡造成塌方，同时可减少边坡高度和水泵的扬程。的扬程。2 2、明沟排水实例：、明沟排水实例：动画动画2 2、流砂防治、流砂防治流砂现象的产生原因流砂现象的产生原因 动水压力：水在土中渗流时对单位土体的压力动水压力：水在土中渗流时对单位土体的压力 流砂防治流砂防治 总的原则是总的原则是“治砂

8、必治水治砂必治水”。主要有三个途径主要有三个途径，即，即减小减小或平衡动水压力或平衡动水压力、截住地下水流截住地下水流、改变动水压力的方向改变动水压力的方向。1 1）枯水期）枯水期 施工减少动水压力施工减少动水压力2 2）打）打 板板 桩减少动水压力（设止水帷幕）桩减少动水压力（设止水帷幕）3 3）人）人 工工 降降 水改变动水压力方向（向下）水改变动水压力方向（向下）4 4）水水 下下 作作 业平衡动水压力业平衡动水压力5 5）抛）抛 物物 重重 压平衡动水压力压平衡动水压力6 6）冻）冻 结结 法法截住地下水流截住地下水流管涌：处于不透水层内的基坑底覆盖土层厚度的管涌：处于不透水层内的基坑

9、底覆盖土层厚度的重量小于承压水的托举力时，基坑底被冲溃而发重量小于承压水的托举力时，基坑底被冲溃而发生的冒砂现象。生的冒砂现象。（二）井点降水（二）井点降水 适用情况：适用情况：在基坑开挖深度较大，地下水位较高，土质不好，在基坑开挖深度较大，地下水位较高，土质不好，不宜用明沟排水系统进行排降水时，采用井点降不宜用明沟排水系统进行排降水时，采用井点降水法可以使问题得到解决。水法可以使问题得到解决。优势特点：优势特点：井点降水可使基坑施工深度范围内的土层条件改善，井点降水可使基坑施工深度范围内的土层条件改善，为施工过程创造条件，有效避免基坑涌水、塌方、管涌、为施工过程创造条件，有效避免基坑涌水、塌

10、方、管涌、基坑隆起、流沙等现象。基坑隆起、流沙等现象。简单描述：简单描述：井点降水，就是在就开挖前，在基坑周围埋设一定井点降水，就是在就开挖前，在基坑周围埋设一定数量的降水井，在井中不断抽出地下水，使基坑范围的数量的降水井，在井中不断抽出地下水，使基坑范围的地下水位下降到基坑底以下，从而消除上述不利工程现地下水位下降到基坑底以下，从而消除上述不利工程现象，同时，还能使地基土层因土颗粒自重压缩而更加密象，同时，还能使地基土层因土颗粒自重压缩而更加密实，增加地基土的承载能力。实，增加地基土的承载能力。井点降水一般要到基础工程完成以后才能结束。井点降水一般要到基础工程完成以后才能结束。不良影响：不良

11、影响：井点降水使地下水位降低范围较大，可能产生因降水井点降水使地下水位降低范围较大，可能产生因降水使邻近建筑物产生过多沉降，特别是不均匀沉降，造成使邻近建筑物产生过多沉降，特别是不均匀沉降，造成建筑物因地基变形而开裂、倒塌等损害。建筑物因地基变形而开裂、倒塌等损害。各种井点的适用范围各种井点的适用范围井点降水的分类：轻型井点、喷射井点、电渗井点、井点降水的分类：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等管井井点、深井井点等轻型井点类轻型井点类喷射井点喷射井点一般轻型井点一般轻型井点电渗井点电渗井点管井井点类管井井点类管井井点管井井点深井泵井点深井泵井点井点类型井点类型土层渗透系数（土层

12、渗透系数（m/d m/d）降低水位深度（降低水位深度（m m）一级轻型井点一级轻型井点0.10.180803 36 6二级轻型井点二级轻型井点0.10.180806 69 9电电 渗渗 井井 点点 0.1 15 15各种井点的适用范围各种井点的适用范围1 1、轻型井点（亦称真空井点）、轻型井点（亦称真空井点）（1）一般轻型井点的设备一般轻型井点的设备 由管路系统和抽水设备组成。由管路系统和抽水设备组成。管路系统管路系统：滤管、井点管、弯联管和排水总管：滤管、井点管、弯联管和排水总管 滤滤 管管 滤管是进水设备滤管是进水设备(见下页图见下页图)，滤管用，滤管用3838或或51mm51mm钢管制成

13、，长度一般为钢管制成，长度一般为。滤管壁上钻有。滤管壁上钻有直径直径121218mm18mm的呈梅花型布置的滤孔，滤孔面积占滤的呈梅花型布置的滤孔，滤孔面积占滤管表面积的管表面积的20203030。管壁外包有粗细两层滤网，为。管壁外包有粗细两层滤网，为避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用小塑料管或铁丝绕成避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用小塑料管或铁丝绕成螺旋状隔开，并在滤网外再围一层粗铁丝保护层。滤管螺旋状隔开，并在滤网外再围一层粗铁丝保护层。滤管上端与井点管相连，下端有铸铁头，便于沉入土中。上端与井点管相连，下端有铸铁头，便于沉入土中。滤管构造 1 1钢管；钢管；2 2管壁小孔；管壁小孔；3 3缠绕

14、的塑料管；缠绕的塑料管；4 4细网；细网；5 5粗滤网；粗滤网；6 6粗铁丝保护网；粗铁丝保护网；7 7井点管；井点管；8 8铸铁头铸铁头 弯连管弯连管胶皮管、塑料透明管或钢管制成，直径胶皮管、塑料透明管或钢管制成，直径383851mm51mm。为便于检修井点，每个弯连管均应装设阀门。为便于检修井点，每个弯连管均应装设阀门。总总 管管 集水总管一般用集水总管一般用100100127mm 127mm 的钢管连接而的钢管连接而成，作为成套设备，每节长度成，作为成套设备，每节长度4m4m，每隔，每隔1.2m 1.2m 有一个接有一个接头可连接到井点管。头可连接到井点管。抽水设备抽水设备：主要有真空泵

15、：主要有真空泵 ，射流泵等。因此分为真空，射流泵等。因此分为真空泵轻型井点和射流泵轻型井点。可根据不同的土壤渗透系数泵轻型井点和射流泵轻型井点。可根据不同的土壤渗透系数的大小来进行选择。的大小来进行选择。一套抽水设备的负荷长度约一套抽水设备的负荷长度约100100120m120m。井点管井点管与滤管钢管直径相同的钢管，长度与滤管钢管直径相同的钢管，长度5 57m7m，上端用弯连管与总管连接。，上端用弯连管与总管连接。（2 2）轻型井点的布置）轻型井点的布置井点系统的布置，应根据基坑大小、深度、井点系统的布置，应根据基坑大小、深度、土质、地下水位与流向、降水深度要求等综土质、地下水位与流向、降水

16、深度要求等综合决定。合决定。I.I.平面布置平面布置基坑宽度小于基坑宽度小于6m6m时，可单排线状布置，在地时，可单排线状布置，在地下水流向的上游；下水流向的上游；宽度大于宽度大于6m 6m 或土质不良，可用双排线状布置；或土质不良，可用双排线状布置；面积较大的基坑，宜环状布置，或面积较大的基坑，宜环状布置，或U U 状布置，状布置，以利挖土时的运输车辆进出；以利挖土时的运输车辆进出；井点管距基井点管距基 坑壁，以防局部发生漏气。坑壁，以防局部发生漏气。井点管间距应大于井点管间距应大于15 15 倍井点管直径，并符合总管倍井点管直径，并符合总管接头的间距（、接头的间距（、1.6m 1.6m 等

17、）等）II.II.高程布置高程布置轻型井点的降水深度在管壁处一般可达轻型井点的降水深度在管壁处一般可达67m，井点管，井点管需要的埋设深度需要的埋设深度 （1 13939）h不应超过不应超过67m，否则应降低系统埋置深度。甚至考，否则应降低系统埋置深度。甚至考虑采用二级井点。虑采用二级井点。a)单排井点；b)双排、U形或环形布置图1-35 高程布置计算井点的类型：井点的类型：有无压力有无压力承压井（有压）承压井（有压）无压井（无压）无压井（无压）是否达到是否达到不透水层不透水层完整井（达到）完整井（达到）非完整井（不到）非完整井（不到）承压完整井承压完整井无压非完整井无压非完整井承压非完整井承

18、压非完整井无压完整井无压完整井（3）轻型井点的计算）轻型井点的计算计算内容：涌水量、井点管数量、井点管间距计算内容：涌水量、井点管数量、井点管间距轻型井点降水计算轻型井点降水计算 无压完整井涌水量计算无压完整井涌水量计算 单井单井 或或 （m3/d）（1-461-46）式中式中 K土的渗透系数（土的渗透系数（m/d）；）；H含水层厚度（含水层厚度（m）；）；S水井处水位降落高度（水井处水位降落高度（m）；）；r 水井（单井）的半径（水井（单井）的半径（m）；）；R 水井的降水影响半径（水井的降水影响半径（m）。）。在井点系统中，各井点管是布置在基坑周在井点系统中，各井点管是布置在基坑周围，许多

19、井点同时抽水，即群井共同工作。围，许多井点同时抽水，即群井共同工作。群井的计算，可把由各井点管组成的群井群井的计算，可把由各井点管组成的群井系统，视为一口大的单井，得到群井的涌水量系统，视为一口大的单井，得到群井的涌水量计算公式。计算公式。群井的涌水量计算公式（群井的涌水量计算公式（1-48）或或 （m3/d）（1-481-48）式中式中 S 井点管处水位降落高度（井点管处水位降落高度（m）；）；x0 井点管围成的水井的半径（井点管围成的水井的半径（m）；）；其他符号意义同前。其他符号意义同前。无压非完整井涌水量计算无压非完整井涌水量计算在实际工程中往往会遇到无压完整井的井点系统，在实际工程中

20、往往会遇到无压完整井的井点系统，这时地下水不仅从井的面流入，还从井底渗入。因此这时地下水不仅从井的面流入，还从井底渗入。因此 涌水量要比完整井大。为了简化计算，仍可采用公式涌水量要比完整井大。为了简化计算，仍可采用公式 （1-48）。此时式中）。此时式中 H 换成有效含水深度换成有效含水深度H0，即，即 或或 （m3/d）（1-49）有效含水深度H0的意义是，抽水是在H0范围内受到抽水影响，而假定在H0以下的水不受抽水影响，因而也可将H0视为抽水影响深度。H0 抽水影响深度参考表确定。假想半径假想半径x0的确定的确定 由于基坑大多不是圆形，因而不能直接得到由于基坑大多不是圆形，因而不能直接得到

21、 x0。当。当矩形基坑长宽比不大于矩形基坑长宽比不大于 5 时，环形布置的井点可近似作为时，环形布置的井点可近似作为圆形井来处理，并用面积相等原则确定，此时将近似圆的圆形井来处理，并用面积相等原则确定，此时将近似圆的半径作为矩形水井的假想半径：半径作为矩形水井的假想半径：式中 x0 环形井点系统的假想半径（m）；F 环形井点所包围的面积（m2）。（1-49）x0、R、K的确定：抽水影响半径抽水影响半径R的确定的确定 R 与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时间等因素有关可近似地按式（间等因素有关可近似地按式（1-50）计算：）计算：（m）式

22、中式中 S，H 的单位为的单位为m；K 的单位为的单位为m/d。渗透系数渗透系数 K 值对计算结果影响较大。值对计算结果影响较大。渗透系数渗透系数K 值的确定值的确定 可用现场抽水试验或实验室测定。可用现场抽水试验或实验室测定。对重大工程，宜采用现场抽水试验确定。对重大工程，宜采用现场抽水试验确定。（1-50）井点管数量计算井点管数量计算 井点管最少数量由下式确定：井点管最少数量由下式确定：（根）式中 q 为单根井管的最大出水量，由下式确定：(m3/d)（1-52）d 为滤管直径（m）；l 为滤管长度（m）；其它符号同前。井点管最大间距井点管最大间距D：（1-53）式中 L总管长度（m）；n井

23、点管最少根数。实际采用的井点管间距 D 应当与总管上接头尺寸相适应。即尽可能采用、或 且 D n ，一般 n应当超过 n，以防井点管堵塞等影响抽水效果。（m）典型例题典型例题具体工程中参考具体工程中参考建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程 JGJ12099JGJ12099第八章第八章（4 4）轻型井点的施工）轻型井点的施工安装程序是：安装程序是：挖井点沟槽，敷设集水总管，埋设井点管，用挖井点沟槽，敷设集水总管，埋设井点管，用弯联管将井点管与总管连接，安装抽水设备。弯联管将井点管与总管连接，安装抽水设备。井管的埋设一般采用井管的埋设一般采用水冲法水冲法，并根据现场条件以及，并根据现场条件以及

24、土层情况选择冲水管冲孔后沉入井点管、直接利用井点土层情况选择冲水管冲孔后沉入井点管、直接利用井点管水冲下沉、套管式冲枪水冲法或振动水冲法成孔后沉管水冲下沉、套管式冲枪水冲法或振动水冲法成孔后沉入井点管等方法。冲孔过程中孔洞必须保持入井点管等方法。冲孔过程中孔洞必须保持垂直垂直，孔径，孔径不应小于不应小于300mm300mm，并应上下一致。冲孔深度应比滤管底，并应上下一致。冲孔深度应比滤管底深以上。井孔成型后，应立即拔出冲管，插入井点管，深以上。井孔成型后，应立即拔出冲管，插入井点管，并填满砂滤层，以防孔壁塌土。砂滤层的填灌质量是保并填满砂滤层，以防孔壁塌土。砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利工

25、作的关键，一般要选择干净的粗砂，证轻型井点顺利工作的关键，一般要选择干净的粗砂，以免堵塞滤管网眼，填灌要均匀，并填塞至滤管顶上以免堵塞滤管网眼，填灌要均匀，并填塞至滤管顶上。井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向管内灌水时，能很快下渗方为合格冒出，或向管内灌水时，能很快下渗方为合格。砂滤。砂滤层填灌好后，距地面下的层填灌好后，距地面下的深度内，应用粘土封口深度内，应用粘土封口，以防漏气影响抽水效果。以防漏气影响抽水效果。井点系统全部安装完毕后，需进行试抽，以检查井点系统全部安装完毕后，需进行试抽，以检查有无漏气现象。一般应连续抽水有无漏气

26、现象。一般应连续抽水(特别是开始阶段特别是开始阶段)，出水规律是出水规律是“先大后小、先浑后清先大后小、先浑后清”。拆除多层井点。拆除多层井点时应自底层开始逐层向上进行，在下层井点拆除期间，时应自底层开始逐层向上进行，在下层井点拆除期间，上部各层井点应继续抽水。上部各层井点应继续抽水。动画演示动画演示现场录像现场录像1 1现场录像现场录像2 22.2.管井井点管井井点 （1）管井井点管井井点 用钢管或其它材料制成直径用钢管或其它材料制成直径200mm 以上的滤水井管，以上的滤水井管，下端连下端连23m 长的过滤部分。将其沉入直径长的过滤部分。将其沉入直径400500 的的井孔中，外面充填井孔中

27、，外面充填315mm 的砾石，井管外地面处。的砾石，井管外地面处。0.5M 内用粘土填充夯实。内用粘土填充夯实。用直径用直径50100mm 的胶皮管或钢管作为吸水管伸入滤水的胶皮管或钢管作为吸水管伸入滤水井管中，采用离心式水泵将井管中的地下水抽出地面。井管中，采用离心式水泵将井管中的地下水抽出地面。一般一个井管装置一台水泵，当水泵排水量大于当井管一般一个井管装置一台水泵，当水泵排水量大于当井管涌水量数倍时，也可另设集水总管，共用一台水泵。涌水量数倍时，也可另设集水总管，共用一台水泵。井管井点一般适用于渗透系数大、涌水量大的土层井管井点一般适用于渗透系数大、涌水量大的土层降水。井管井点间距一般降

28、水。井管井点间距一般2050M，深度，深度815M，井内，井内水位可降低水位可降低610M。也有采用小型的井管降低，最大埋。也有采用小型的井管降低，最大埋深深510M，井内水位可降低，井内水位可降低35M。（2）深井泵井点深井泵井点当降水深度较大，管井内一般水泵不能满足要求时，当降水深度较大，管井内一般水泵不能满足要求时，可改用深井泵。一般管井直径可改用深井泵。一般管井直径300mm，内径应大于水，内径应大于水泵外径泵外径50mm。水泵采用潜水泵或深井泵。水泵采用潜水泵或深井泵。深井较大适用于渗透性大、涌水量大、较深的砂类土深井较大适用于渗透性大、涌水量大、较深的砂类土类，降水深度可达类，降水

29、深度可达1550m。（三）、井点降水对邻近环境的影响及预防措施（三）、井点降水对邻近环境的影响及预防措施1、回灌技术、回灌技术 为了减少井点降水对周围建筑物的影响，减少地下为了减少井点降水对周围建筑物的影响，减少地下水的流失，可以采用补充地下水的方法来保持建筑物下水的流失，可以采用补充地下水的方法来保持建筑物下的地下水位的稳定，即在降水井点系统与需要保护建筑的地下水位的稳定，即在降水井点系统与需要保护建筑物之间埋置一道回灌井点。在降水的同时，通过回灌井物之间埋置一道回灌井点。在降水的同时，通过回灌井点向土层中灌入足够的水，使降水井点的影响半径不超点向土层中灌入足够的水，使降水井点的影响半径不超

30、过回灌井点的范围。过回灌井点的范围。回灌井点系统的工作恰恰与抽水井点系统相反，在土层回灌井点系统的工作恰恰与抽水井点系统相反，在土层中形成一个倒转的降落漏斗。回灌水量也应按水井理论中形成一个倒转的降落漏斗。回灌水量也应按水井理论进行计算。一般通过架设回灌水箱的高度的办法提高回进行计算。一般通过架设回灌水箱的高度的办法提高回灌水压力。回灌井点与降水井点应同时工作或同时停止。灌水压力。回灌井点与降水井点应同时工作或同时停止。2 2、设置止水帷幕法、设置止水帷幕法 降水过程中，为减少地下水的流失，一般通过在降水降水过程中，为减少地下水的流失，一般通过在降水区和原有建筑物之间的土层中设置一道抗渗屏幕（抗渗墙）区和原有建筑物之间的土层中设置一道抗渗屏幕（抗渗墙），来增加地下水的渗流路径，从而保持地下水位基本保持，来增加地下水的渗流路径，从而保持地下水位基本保持不变。不变。可结合基坑支护方案或单独设置。可结合基坑支护方案或单独设置。常用方法：深层搅拌法、压密注浆法、冻结法等。常用方法：深层搅拌法、压密注浆法、冻结法等。（一切做法均与教材（一切做法均与教材P5 中的中的“止水法止水法”相同）相同）小结：一个难点、四个重点 轻型井点降水的计算（设计）流砂产生的原因及防止措施井点降水对邻近环境的影响及预防措施（回灌井点法的含义）各种降水方法使用的范围