水循环建设范文
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篇1
关键词:城市 污水资源化水健康循环
中图分类号:U664.9+2 文献标识码:A 文章编号:
1引言
21世纪,随着城市化经济社会的进步和人口的猛增,出现了水量和水质型的水短缺,反过来制约了城市化的进程和和谐社会的健康发展,缺水已经成为世界性问题。联合国发表的《世界水资源综合评估报告》表明,全世界人口到2025年将增加到83亿,生活在水源紧张国家的人口将增加到30亿,是1990年的10倍!同时,第三世界国家的城市面积还在大量增加,急需更有效地利用城市污水资源实现其健康循环。否则,全世界将有1/3的人口面临中高度甚至高度缺水的危机。目前,我国水资源紧缺形势日益加剧,全国600多个城市中有400多个供水不足,其中有100多个缺水严重,一些城市已经突现水危机[1]。石家庄市位于我国缺水最严重的海河流域,属资源缺水型地区,是全国乃至全世界缺水最严重的城市之一。
2 建立和维持城市用水的健康循环
水是可以再生、循环利用的自然资源,如果水的社会循环是良性、健康发展的,地球上有限的淡水资源可以不断循环地满足人类社会发展的需要。解决这种综合水危机的根本途径在于实现城市水系统健康循环(健康社会水循环)。这是针对人们滥排污水和丢弃废物、滥施农药与化肥而提出的,是拯救人类生存和永续发展空间的根本性战略。舍此,城市就失去了发展的根本和保障,建设全面小康社会的宏伟目标也就无从实现,人类和城市就不可能持续生存和发展。
要建立水系统健康循环,就要求在水社会循环中减少取水量,降低污染负荷,恢复河湖清流,其基本实施策略如图1所示。
图1水系统健康循环实施策略示意图
3污水资源化是实现水资源可持续利用的必要选择
石家庄市水资源极为匮乏,是全国严重缺水的城市之一,最新数字显示,石家庄市年均水资源量22.4亿立方米,全市年用水量32~34亿立方米,年缺水10~12亿立方米。由于缺水而长期超采地下水,使地下水位逐年下降,市区中部的降落漏斗水位埋深已降至38~42m,漏斗区域已近400km2。
3.1城市污水资源化再利用的技术途径
早期的城市污水回用由于受技术经济的限制,一般直接将污水厂二级出水加以利用。随着城市污水回用领域的扩大,对回用水的水质也有了不同的要求,并针对不同的用途和要求制定了相应的水质标准,这些标准的要求一般来说都高于污水处理厂二级出水水质,污水二级处理水经深度处理后才能回用于工业、市政景观、绿化用水,因此一般意义上的污水再生处理工艺多是对二级处理出水进行更进一步的处理。常用的城市污水再生处理工艺主要有以下三类:
(1)成熟的传统污水再生处理工艺
大连春柳污水处理厂是我国第一个污水处理回用示范工程,是在大连市春柳污水处理厂基础上增加二级处理工艺。其处理工艺流程图如下:
二级处理出水混凝澄清池滤池清水池送水泵房用户
该工程于1992年正式投产,对二级处理后出水进行深度处理,出水水质稳定,满足了附近工厂的需水要求。
(2)膜技术
现在应用较多的膜处理技术有微纳滤、超滤、渗析、反渗透、电渗析、气体分离等。据资料显示,小规模处理厂(
(3)土地处理系统
目前,小城市污水治理走大中城市污水深度生物处理的技术路线在资金上是有困难的,应充分利用当地的自然环境条件,因地制宜地采用投资省、能耗低、管理方便和能实现污水综合利用的工艺。土地处理系统是利用土壤中生长的大量微生物对水中污染物进行降解去除以净化水质的方法。由于污染物经过地下土层和地下包气带产生一系列的物理、化学和生物作用,许多微生物和化学物质通过各种反应被去除,这些过程延迟了某些化学物质进入地下水的速率,使一些污染物质降解为无毒无害的组分,一些物质则被植物所吸收,从而使污染物浓度得以降低。
3.2 石家庄污水处理回用现状
目前,石家庄市已建成污水处理厂28座,其中市区建成6座,日处理污水能力达106万吨,污水处理率达到了100%;其中,石家庄市桥西和桥东两大污水处理厂是石家庄建设较早的污水处理厂,桥东污水处理厂日处理污水规模为50万t,收水范围为市区京广铁路以东的污水,服务面积95.95km2。桥东污水处理厂升级改造工程总投资5.5亿元,于2010年9月底前完成,并投入试运行。桥西污水处理厂收水范围为京广铁路以西、石津灌渠以南的建成区,汇水面积40km2,服务人口50万,设计规模为日处理污水16万t。
3.3污水处理回用存在的问题
石家庄市污水资源化利用仍处于起步阶段,推进污水资源化过程中还面临着许多问题。
(1) 污水处理及回用尚无系统、科学的规划
目前,石家庄市污水处理规划一般仅限于兴建集中污水处理厂,未能针对实际情况选择最优的污水处理和回用方案,没有统一的污水回用和推广的规划。
(2)技术法规和配套政策体系不健全
完善的方法和技术标准,是污水处理和污水资源化规范发展、安全运行的重要保障。 制定科学的技术标准和规范,提出合理的指导性和强制性要求,确定相应的产业和经济政策,是推进污水资源化快速发展的重要保证。
3.4污水资源化的对策措施
3.4.1 全面规划、统筹兼顾
[]尽快制定城市水资源综合利用规划,加快污水资源化的规划和建设。大型商贸中心、宾馆、饭店和新建住宅区都应敷设污水回用管道,经处理的污水,尽量回用于工业建设和城市建设,要把污水资源化作为一个重要组成部分纳入水资源的统一管理和调配。
3.4.2 制定污水资源化的法律法规和技术规范,完善相关配套政策
要在现行的相关法律和国家标准的基础上,完善相关法律保障体系,鼓励污水资源化利用。在法律上确立污水资源化利用的地位,通过立法使该项工作落到实处。制定相应的优惠政策,政府各职能部门要大力支持污水资源化利用工程建设,减免各种费用。对于污水资源化利用所产生的经济效益减免各种税费,鼓励用于扩大再生产,增加自我发展能力。
4结论
城市污水资源化是解决城市缺水的可行办法,污水回用水源稳定,基本不受水文年变化的影响,再生水水质安全,是节约用水的必然之路。污水回用比城市远距离天然水源地引水费用低,在节约水资源的同时也减轻了对环境的污染,其效益是双重的,有关部门应加快此项工作的规划与实施。
参考文献
[1] 张杰,熊必永,李捷等。污水深度处理与水资源可持续利用[J].给水排水,2003,29(6):29-32.
[2] 王鹏飞.深圳经济特区城市用水健康循环与污水资源化研究[D].北京工业大学,2003.
[3] 张杰,熊必永.城市水系统健康循环的实施策略.北京工业大学学报[J].2004,(7):185-186.
[4] 韩书书.石家庄市污水资源化探讨[J].水科学与工程技术,2010.
[5] 魏娜,程晓如等.浅谈国内外城市污水回用的主要途径[J].节水灌溉.2006(1):31-36.
篇2
关键词:水能循环 健身 节能环保
1 研究背景
水能健身在市场上具有巨大的潜在开发价值,可以充分达到机械健身带给人的健身效果,并且更加舒适、环保。在未来一段时间,水能健身将成为各国研究的重要课题之一,而水量耗量大和高标准的水质保证成了制约水能健身装置发展的主要因素。像“水上跑步机”、“水下跑步机”、“水上行走器”等没有考虑水量规模,一旦场地少水和缺水则整个装置就陷入瘫痪中。像“家用游泳健身池”、“单人水上健身单车”等则对水质的要求很高,成本投入大,循环利用水的效果差。本系统配以简单灵活的机械装置,可使其适应更多的水质标准,达到锻炼身体、休闲娱乐、节水环保的效果。
2 设计原理
2.1 设计思路
水能利用 水力势能利用、绿色、节能减排
循环理念 节水环保、高效利用 水能循环健身系统
健身设备 锻炼身体、休闲娱乐
2.2 结构设计
2.2.1 水能循环健身系统布局设计
本系统是一种高效利用水能的装置,现实推广中可布置于办公大楼活动中心、居民小区及公园健身广场等场所,具有灵活方便、简单实用、绿色环保等特点。装置竖直方向尺寸为1700mm,水平方向尺寸为2000mm,装置整体采用角钢支撑。整套系统划分为四大组成结构:简易健身自行车装置、曲柄连杆抽水装置、水能循环利用装置、简易跑步装置。
2.2.2 简易健身自行车装置设计
见图2-2,当人踩动踏板或者手摇主动轮时,通过链条可带动被动轮和曲柄轮转动,可让曲柄具备足够的转速从而保证曲柄连杆抽水装置抽水流量符合要求。
2.2.3 曲柄连杆抽水装置设计
见图2-3,该装置上水管口径为40mm,长1600mm。架中心离拉杆斜距200mm(下限制点),支架中心离竖直摇杆斜距250mm(上限制点),拉杆行程为200mm。依靠曲柄盘的转动将其圆周运动转化为活塞和拉杆的上下往复运动,从而可以达到从低处抽水至高处的要求。把摇杆设计为非等距是从省力的角度考虑的。装置设计的目的是为水能循环利用装置提供持续、充足地水量,确保其装置各部件的运行情况都能达到设计的要求。
2.2.4 水能循环利用装置设计
装置尺寸见图2-4,隔水板的作用是稳定上水箱水头,多余的水可经排水管注入到下水箱中。下泄管则引导水流来冲击水斗式转轮。上部为中水斗式转轮提供充足地水量和水头,保证水轮的转速使其正常运行。
中部设计见图2-5,其目的是保证简易跑步装置的正常运行。喷嘴主要是集中水流来冲击水斗,当水斗注水达到一定的重量时,在重力的作用下就可持续带动转轮转动。阀门则调节水流的下泄速度,从而可调整转轮的转速,实现简易跑步装置速度可控的效果。转轮外包壳则是用来防止水的飞溅引起的浪费。
计算公式【1】:
Q=UcA(2gH)1/2 Uc=1/(1+λL/D+Σξ)1/2 C=R1/6/N λ=8g/c2
式中:Q―――下泄管喷嘴处的流量 L――――管道沿程长度
Uc―――管道流量系数 D――――管道直径
A―――-管道喷嘴处的过水断面面积 Σξ――――管道局部损失系数
g――――重力加速度 C――――谢齐系数
H――――上水箱稳定水面至喷嘴处的高度 N――――粗糙系数
λ――――管道沿程阻力系数 R――――管道半径
经过实验数据分析,水斗式转轮能够持续转动并且简易跑步装置运行情况正常,说明下泄流量是符合要求的。
下部主要功能是为水能循环装置上部及中部装置正常稳定的运行提供水源及回收中部及上部装置的尾水和溢水。
2.2.5 简易跑步装置设计
简易跑步装置由跑带、滚筒、底座和支架、可拆卸垫层组成,见图2-7,其中,可拆卸垫层是用来调整跑带的倾斜角度的。当跑带趋于一个合理的角度时,有利于物体保持较好的运动状态。
装置运行中摩擦力是一个很关键的因素,所以需要合理选择材料。计算过程中涉及到的水力学和力学公式及适用条件如下:
N=9.81QHη 【1】 M=9550N/n 【2】 Fe=2F0(efa-1)/(efa+1) 【3】
式中:N――――水斗转轮出力(KW) Fe――――跑带二端最大有效圆周力
η――――出力效率 F0――――空载情况下的拉力
M――――水斗转轮轴输出转矩 f――――摩擦系数
n――――水斗转轮转速 a――――滚筒中心距
经过模型试验和初步调试,基本达到设计要求。
从上述分析可知,该系统采用简单实用地简易健身自行车装置,再结合曲柄连杆抽水装置,使人在踩动(手摇)自行车踏板的情况下,利用健身方式持续地把水由下水箱抽向上水箱。通过对水能循环利用装置的设计,实现了水能的高效利用并回收了尾水和溢水。再通过简易跑步装置的灵活设计,把水的绝大部分能量转换成了该装置转动的动能,从而达到利用水能健身的最终目的。
3.创新特色
(1) 水能利用与健身相结合的方式具有低碳省电、绿色健康的效果,同时符合当今时代节能减排的主题。
(2) 系统运行中水流始终是循环流动的。具有节水、环保高效的效果。带给人一种清新轻松的感觉。
(3) 系统可采用双人或者多人协作健身的模式,既能增进人际交流和培养团结合作的精神,又符合全民健身的运动理念。
4.应用前景
应对现代社会“节奏快,任务繁重,精神压力大”的生活工作模式,水能循环健身系统可在建筑大楼活动中心、居民小区活动区域、公园的广场等场所快捷装配。水能开发还可与公园水池、喷泉等设施结合,开发新功能。另外系统具有增氧功能,可实现景观养殖等休闲娱乐方式,具有美化环境的效果。此外,还可开发诸如下蹲训练器、平卧举重床、下拉训练器之类的水能健身器材新形式。本系统将为人们提供方便、科学合理的健身锻炼设施(室内室外均可),符合低碳减排型社会建设的要求,具有节能、环保的特点。它将是具有良好发展前景的城市建设产业之一。
参考文献
[1] 吴持恭 水力学,高等教育出版社,2007
[2] 刘启钊 水电站,中国水利水电出版社,1996
[3] 张东生 机械零件及建筑机械,重庆大学出版社,2005
作者简介:
篇3
法国:形态不一 提升循环
法国作为现代城市雏形起源国之一,其境内不少主要城市的排水、防涝以及雨水循环处理的设计思路各具特色,形态不一。这些不同的地表水处理体系如同海绵一般,既使得城市免受了内涝之苦,还提升了水循环利用率。
巴黎的水循环系统堪称世界范围内大都市中的典范。1852年,著名设计师奥斯曼主持改造了被法国人誉为“最无争议”并基本沿用至今的水循环系统。奥斯曼的设计灵感源自于人体内部的水循环。他认为,城市的排水管道如同人体的血管,应潜埋在都市地表以下的各处,以便及时吸收地表渗水。城市的排污则如同人体排毒,应当使污物沿管道排出城镇,而不是直接倾泻于巴黎的塞纳河内。奥斯曼的这一设计理念避免了巴黎市在暴雨时的地表径流量大幅增加,缓解了瞬时某一地域的排水压力。
法国的另一座著名城市里昂的水循环处理则因地制宜,充分借助了自然的力量,形成了独特的城市水循环系统。里昂市位于法国的索恩河与罗纳河交汇处,虽然水资源较为丰富,但里昂的水务管理者仍不愿放弃对雨水的利用,并为此做出了极其细致的工作。首先,里昂市区内各个社区收集的雨水被纳入到了城市一体化的水循环体系中,由当地政府负责对水质进行统一监测与管控;其次,里昂市政府将本市各处的道路规模、土壤类别与地型走势等信息进行了统一梳理并公示,任何市区内新的建筑项目均需要考虑到这些基本信息,将雨水管理纳入设计规划中,并接受当地政府的查验考核。
英国:源头入手 一举两用
近年来,英国政府愈发重视国内水资源短缺问题。为解决日益严重的水资源短缺问题和提升伦敦等大城市的市政排水能力,英国政府积极鼓励在居民家中、社区和商业建筑设立雨水收集利用系统,以从根源上解决这两大问题。
一直以来,英国政府都在采取立法手段,通过《住房建筑管理规定》等法律规定,间接促进家庭雨水回收系统的普及。在2006―2015年间,英国政府针对新建房屋设立1到6级的评估体系,要求所有的新建房屋至少达到3级以上的可持续利用标准才能获得开工许可,而其中最重要的提升等级方式之一就是建立雨水回收系统。2015年之后,英国政府为更有针对性控制水资源利用效率,直接要求单一住房单元的居民每天设计用水量不超过125升才能获得开工许可。这一规定也要求开发商和居民更加积极地在家中建立雨水回收系统。
在重视家庭雨水回收利用的同时,英国也在大力推动大型市政建筑和商业建筑的雨水利用。当前大伦敦区最为典型的就是伦敦奥林匹克公园。园内主体建筑和林地在建设过程中建立了完善的雨水收集系统。通过回收雨水和废水再利用等方式,这一占地225公顷的公园灌溉用水完全来自于雨水和经过处理的中水。此外,公园还将回收的雨水和中水供给周边居民,使周边街区用水量较其他类似街区下降了40%。
德国:高效集水 平衡生态
得益于发达的地下管网系统、先进的雨水综合利用技术和规划合理的城市绿地建设,德国海绵城市建设颇有成效。
德国城市地下管网的发达程度与排污能力处于世界领先地位。德国城市都拥有现代化的排水设施,不仅能够高效排水排污,还能起到平衡城市生态系统的功能。以德国首都柏林为例,其地下水道长度总计约9646公里,其中一些有近140年历史。分布在柏林市中心的管道多为混合管道系统,可以同时处理污水和雨水。其好处在于可以节省地下空间,不妨碍市内地铁及其他地下管线的运行。而在郊区,主要采用分离管道系统,即污水和雨水分别在不同管道中进行处理。这样做的好处是可以提高水处理的针对性,提高效率。
瑞士:雨水工程 民众参与
瑞士是世界上最富裕的国家之一,同时也可谓是世界上最节省的国家之一。瑞士虽不缺水,但瑞士政府一向提倡节约用水,鼓励民众在下雨时吸水、蓄水、净水,使雨水得到循环利用。
20世纪末开始,瑞士在全国大力推行“雨水工程”。这是一个花费小、成效高、实用性强的雨水利用计划。通常来说,城市中的建筑物都建有从房顶连接地下的雨水管道,雨水经过管道直通地下水道,然后排入江河湖泊。瑞士则以一家一户为单位,在原有的房屋上动了一点儿“小手术”:在墙上打个小洞,用水管将雨水引入室内的储水池,然后再用小水泵将收集到的雨水送往房屋各处。瑞士以“花园之国”著称,风沙不多,冒烟的工业几乎没有,因此雨水比较干净。各家在使用时,靠小水泵将沉淀过滤后的雨水打上来,用以冲洗厕所、擦洗地板、浇花,甚至还可用来洗涤衣物、清洗蔬菜水果等。
如今在瑞士,许多建筑物和住宅外部都装有专用雨水流通管道,内部建有蓄水池,雨水经过处理后使用。一般用户除饮用之外的其他生活用水,用这个雨水利用系统基本可以解决。瑞士政府还采用税收减免和补助津贴等政策鼓励民众建设这种节能型房屋,从而使雨水得到循环利用,节省了不少水资源。
新加坡:疏导有方 标准严格
新加坡作为一个雨量充沛的热带岛国,其最高年降雨量在近30年间呈持续上升趋势,却鲜有城市内涝的情况发生。雨季时,虽每天都有数场“说来就来”的瓢泼大雨,但城市内均未出现明显的积水和内涝。这一切要归功于设计科学、分布合理的雨水收集和城市排水系统。
首先,预先规划城市排水系统。新加坡通常在进行地面建筑的建设之前,会事先规划和设计好该建筑的地下和地面排水系统,因此每一栋建筑,包括人行道、马路周边都分布有一定数量的排水渠。这些排水渠与城市的主要排水系统相连,形成了遍布全岛的城市雨水收集、排放网络,保证了大量雨水能够及时、快速地排出。此外,在新加坡的地下主排水管道内均安装有电子监控系统,相关工作人员可实时监控管道内的情况,如管道内水位、流量,以及是否有垃圾阻塞问题等,以便及时处理。其次,加强雨水疏导,建立大型蓄水池。经由城市雨水收集系统收集到的雨水最终将汇入新加坡城市周边的17个大型蓄水池,而这些大型蓄水池也是新加坡解决雨水疏导和城市内涝问题的关键所在。再次,建立严格的地面建筑排水标准。为确保在雨量激增情况下,能够将雨水及时排出,新加坡公用事业局数次修订和提高地面建筑排水系统标准,要求所有新建筑物必须提高防水门槛的高度。
韩国首尔: 提高渗透性 重塑水环境
篇4
【关键词】 景观用水治理 循环利用 问题
1. 景观用水总论
1.1生态景观用水定义
生态景观用水,意思就是用于生态景观并符合生态景观用水的水。生态景观用水一般要求清澈、无臭味、无污染。生态景观用水可以是来自大自然的符合生态景观用水的水资源,也可以是通过现代科技及设施处理的符合生态景观用水的水资源,还可以是应用于现代景观中的通过现代生物技术等使保持生态标准的水资源。
现代城市景观园林规划建设中,尤其现在越来越多的水景楼盘,小区内的人工湖、人工河内的水都需要有系统处理的。一般是用生物膜,想生物栅,生态浮岛等,人工湿地技术现在也已经很大程度上的用到景观水处理上来了。这些用水在使用过中都要尽量的接近生态标准。
1.2生态景观用水延伸
通过现代科技及设施处理的符合生态景观用水的水资源。如人工湖的用水,在水中养殖一些水生植物和动物使水体自净。而用于草坪的灌溉水中有没有有害物质,尤其是一些开放的绿地,要考虑在草地尤其是土壤中的有害物的残留,防止二次污染。需要统筹考虑生产生活用水和生态用水的关系 在景观环境中,建造生态水系,为人们营造一个亲水的环境,也让这座城市因水更加美丽、更有灵气,得民心、顺民意。只是,这么多水从哪里来呢?城市水系对于改善地区生态环境、减轻城市热岛效应、净化空气、提升城市品位、排洪防涝等作用巨大。不过,建设城市水系首先要解决城市水源问题。而且,对水源的可行性一定要有长远评估,现在水源能满足需求并不代表将来也能满足。在缺水的环境下,要统筹考虑生产生活用水和生态用水的关系,不能顾此失彼。中水雨水帮忙解决景观用水 ,该怎样平衡生活生产用水和生态用水的关系呢?充分利用中水,是解决水源问题的有效途径。
水循环利用均是以中水为主的人工循环利用系统,未见在构建地表涵养水库的半天然循环利用的报道。水、地下水、污水作为水资源,创造性地开发了水循环利用系统,从根本上解决了缺水的问题。
2. 水循环利用系统
自来水是市政提供的城市公共用水水源,利用水循环往复的原理,深层次发掘水可循环利用的特性,创立景观水循环利用系统。包括中水人工循环利用系统、地表涵养水半自然循环利用系统和地下水自然循环利用系统。
2.1中水人工循环利用系统
2.1.1系统构成 中水循环利用系统是人工系统,污水经过再生处理、水库天然处理和二次处理,达到使用水标准,一部分回用,其余的中水进入地表涵养水循环系统,实现了水量基本平衡的使用循环。
2.1.2再生处理 再生处理是中水循环系统的主体
出水目标达到中水设施管理办法中的中水标准和地面水环境质量标准的V类水体标准。再生处理是复合工艺。该工艺流程,实现了多种有效工艺的有机复合运行。分流取水器和综合池是新技术。分流取水器是针对污水量大于取水量的情况设计的中水取水专用技术,不需要动力和清渣。综合池在传统的调节池中实现了调节、水解酸化、厌氧脱氮、初次沉淀等功能。综合池中设兼氧段,第一氧化池为厌氧池,第二、三、四氧化池为好氧池,第四氧化池硝化混合液回流至综合池。达到同样的反硝化效果,低温效果更为明显。加填料的反硝化停留时间为不加填料的反硝化停留时间的11.8%, 解磷后的污泥回流到第三氧化池前端,清液经化学除磷后回流到综合池,剩余污泥进人排出系统。这部分工艺是典型的除磷工艺。解磷池需要提供碳源作为解磷和增殖的能源。因聚磷菌容易吸收小分子有机物,尤其容易吸收低级脂肪酸类物质,而亚硝酸盐,特别是硝酸盐对聚磷菌解磷和增殖有较大的抑制作用。在综合池中首先设水解酸化段,既可以向解磷池中的聚磷菌提供含有大量低级脂肪酸类物质,又避免了大量亚硝酸盐和硝酸盐的产生。为了增加聚磷菌的含量,第三、四氧化池不填加填料,按活性污泥法运行。沉淀池出水加混凝剂和石灰消解液,进行絮凝反应和Ca,(PO ) 沉淀反应,进一步去除悬浮物和Ca,(PO ):沉淀物。
2.2地表涵养水半自然循环利用系统地表涵养循环指水在地面、地表土壤层和植物的循环过程,是半自然循环系统,是连接使用循环和地下循环的纽带,在水的循环过程中起到非常重要的作用。在水循环利用系统中。储水部位具有处理和储存两大功能,是安全可靠供水的重要保证。
2.2.1中水补水途径之一,中水一绿化一渗透一地表涵养储水部位;
途径之二,中水一水景一渗透一地表涵养储水部位;
途径之三,设置人工控制的地下补水支脉,形成中水一人工补水支脉一渗透一地表涵养水库,冬季补水源不足时开通本途径;
途径之四,中水一水库一人工河一渗透一地表涵养储水部位。
2.2.2循环补水地表循环是地表涵养水库的重要补水水源,循环越大,补水越多。循环之一直接绿化,即渗渠一绿化一渗透一径流一渗渠;循环之二直接使用,即渗渠—使用一中水系统一水景绿化一渗透一径流一渗渠;循环之三人工河,即渗渠一人工河一渗透一渗渠;循环之四人工循环,即渗渠一人工补水渠一渗透一渗渠。
2.2.3雨水补水雨水是雨季地表涵养储水部位的重要补水水源,包括空山水、屋面雨水、绿地雨水、道路雨水和流域雨水。
2.3地下自然循环利用系统
地下水的循环利用主要指区域内深水井的利用。深层地下水的循环过程是一个大区域的循环过程,属自然循环,地表水在自然循环过程中通过岩层裂缝和其他途径渗透,向深层地下水线和地下水源聚集地径流,到达地下储水结构,通过深井取水实现循环。深层地下水主要用于公建饮用水和直饮水。
结语
水在自然界不断往复循环,这是自然规律。利用水的循环规律,修复、强化、提升水的循环,深层次地开发利用水的循环,是解决城市用水供需矛盾的根本途径。自来水不是城市的惟一水源,利用污水、雨水、地表涵养水、地下水作为水资源,开发生态景观水循环利用系统,将成为一条更符合自然规律的、崭新的水综合利用模式,大大推动生态的发展,为水务事业做出积极的贡献。
参考文献:
[1] 全球水循环与水资源 程磊 气象出版社.
篇5
水是生命之源,但是水资源短缺已经成为当今世界面临的重大挑战。为了缓解世界范围内的水资源供需矛盾,联合国于1993年通过决议,确定每年的3月22日为世界水日。2015年世界水日的宣传主题是“水与可持续发展”(Water and Sustainable Development)。3月22日至28日是中国水周,我国纪念2015年世界水日和中国水周活动的宣传主题为“节约水资源,保障水安全”。
从基本的自然禀赋条件看,中国的水资源总量在世界上排名第六,但由于人口基数大,人均水资源量特别少。在世界上192个有水统计的国家里,中国的人均水资源占有量排第127位,是联合国认定的13个水问题最为突出的国家之一。其次是空间分布不合理。长江、珠江等四个流域,人口、GDP占全国一半左右,水资源占81%,北方6个一级流域,人口、GDP、国土面积占全国一半,耕地占全国65%,水只有19%。第三是时间分配不均匀。我国是大陆季风气候,雨季很明显。英国伦敦、法国巴黎和北京、哈尔滨的降雨量一样,但是伦敦、巴黎每个月的降水差不多,而北京在20天里降掉了全年一半的雨量,所以我们不得不修水库,把汛期的洪水存起来转化为枯水季的水资源。这三个特点造成中国的水资源十分紧张,开发利用的难度很大,要极大地加以重视。
我国面临的水资源问题主要有四个:水资源供需矛盾突出,水环境污染严重,水生态系统退化,极端和突发事件频繁。我国水问题的科学背景,统一的客观基础就是流域水循环发生了演变。流域水循环分自然水循环和社会水循环两部分,自然水循环和社会水循环相互依存,相互制约,相互作用,加速了流域水循环的演变,在这个演变过程中发生了一系列资源效应、生态效应、环境效应。要解决这些水问题,有一个统一的科学基础,就是“自然―社会”二元水循环及其伴生过程演变的机理揭示、规律认知与过程模拟,需要进行多维均衡综合调控。
水资源危机作为全世界所面临的共同问题,已经成为继石油危机之后的另一个严重社会危机。面对这样的形势,我们应该致力于五方面的研究,采取措施,积极应对水资源危机:一是研究和建立水资源危机预警系统,实时监测水资源现状,评估未来发展动态,有效降低突发水危机事件对社会经济的冲击效应。二是各级政府和有关职能部门共同努力,加快水资源危机应急体系的建设。三是加强水资源论证,严格控制取水总量,科学制定流域水量分配方案,防止区域水资源的过度开发。四是广泛宣传环境保护知识,增强公众水资源保护意识,强化各项节水措施,建设节水型社会。五是努力保护水环境,严格控制入河污染物总量,改善生态环境。
目前我们国家已经科学制定了水资源安全保障战略,具体地确定了172个重大的水安全项目,国家和各级政府正在加大投入并积极采取落实措施,着力保障经济社会发展的水资源安全。今年的中国水周主题也确定为“节约水资源,保障水安全”。总之,“保障水安全”不仅是解决我国水资源问题的当务之急和重中之重,而且还是实现我国社会经济可持续发展的重要保障。
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【关键词】建筑节能;暖通系统;设计施工
我们需要清醒的认识到一点:当前居民用建筑对于各类型能源的巨大需求是导致整个经济社会能源问题的一大关键因素。伴随着建筑行业在整个国民经济建设发展中所占据的地位日益关键,社会大众对于建筑设施的节能特性提出了更为全面与系统的要求。空调作为居民用建筑配套设施的一大分类,在整个居民用建筑能耗总需求中占到了近半数作用的比列,是我们节能改造需要重点关注的对象。有相关研究学者曾经指出:如果将建筑节能各项举措融入空调设计施工当中,空调系统将会实现50%作用的节能成效,这对于缓解能源供给问题、能源不可再生问题而言所发挥的作用不可小觑。据此,如何寻求到建筑节能与空调设计施工之间的连接点,以此切入建筑设施空调系统的节能改造当中已成为相关工作人员最亟待解决的问题之一。笔者现结合实践工作经验,以别墅住宅建筑为例,就其建筑节能与空调设计施工之间的关系,谈谈自己的看法与体会。
1 空调节能措施的选取
就别墅住宅建筑来说,其空调系统节能目标的实现可以通过后期的节能改造进行弥补,也需要建筑整体规划在施工前期为其提供保障。简单来说,空调技能与整个住宅建筑的设计规划方案之间存在着密不可分的关系。一般来说,别墅住宅在中央空调系统形式上的选取、规划阶段空调系统负荷参数的运算以及空调系统管道的敷设等施工步骤都将直接反应到整个系统的能耗参数当中。在当前技术条件支持下,冷冻水循环系统改造、热回收技术的应用以及新兴能源需求的探索成为了最切合别墅住宅建筑空调系统实际情况的节能改造方式,是我们应当加以着重关注的节能措施。
2 冷冻水循环系统在空调节能中的改造分析
就别墅区域住宅建筑来说,其空调系统的高能耗问题日益凸出,笔者认为造成别墅住宅高能耗问题的最关键原因在于整个空调系统在水循环方式的设计工作中存在诸多的不合理。在当前技术条件支持下,我国大部分别墅住宅所采取的空调系统冷却水与冷冻水循环方式多为开放式循环系统。下图即为一般意义上空调系统中的开放式循环系统。由图我们不难发现,水箱在整个冷冻水循环系统中肩负着最核心的循环任务。但是笔者认为尽管水箱的设置能够较好的确保整个水循环系统的供水稳定性,但其容易在不断循环降压的过程中产生一定程度的静压损失。在这一情况下,水循环系统的循环任务需要交由水泵进行,这无疑极大的增加了空调系统中水泵的输出功率。与此同时,冷冻水箱在运行过程中消耗的大量换热面积缺乏高质量的保温措施与之相适应,这一缺陷带来的冷冻水冷量消耗往往需要以更多的能源消耗来弥补。针对这一问题,笔者建议将当前别墅住宅广泛采用的开放式冷冻水循环系统改变为闭路式冷冻水循环系统(如图:1所示)。一方面,在取消原有水箱的基础之上增设膨胀水箱补水系统装置;另一方面,在整个冷冻水循环系统供水及回水管的顶端增设相应空气控制阀门装置,以此实现整个别墅住宅空调系统的建筑节能改造。
图1 闭路式冷冻水循环系统工作流程示意图
3 热回收利用技术在空调系统中的应用分析
从理论上来说,空调系统中的热回收利用技术就是指以换热方式及其相关技术为载体,将空调系统在运行过程中所产生的废弃性热量回收并再利用的一个过程。它能够使传统模式下自我排除的废弃性热量变废为宝,重新为整个空调系统的运行提供热能供给,这从本质上来说也是空调系统自我节能的一大表现形式。以别墅住宅空调系统为例,相关工作人员需要在空调送排风系统中添加一种全新热回收装置对制冷空调系统在运行过程中所废弃的低温空气进行高效的回收与集中,在室外新风进入空调系统之前利用回收的低温空气对其进行一定的预处理,使室外新风在进入空调系统时对于冷热量交换的需求大大降低,从而提升整个空调系统的换热效率。就当前别墅住宅空调系统所使用的冷凝器装置而言,要想使其发挥热回收利用功能,只需要对其水箱及换热器作出些许的变化,节能改造的工程量不太,比较适合别墅住宅空调系统的节能改造。下图(见图2)即为某别墅住宅空调系统热回收利用技术的节能改造示意图,笔者现结合该图对其节能改造成效做详细的分析与阐述。
图2 某别墅空调系统热回收利用技术节能改造示意图
由上图所示,该别墅住宅区在屋顶装设有1330m²的太阳能集热器。在每年的1月初至3月中旬,该别墅住宅区空调系统的主要能源依托于太阳能,传统意义上的锅炉房蒸汽仅仅作为空调系统的辅助能源,此时整个空调系统的正常运行对锅炉的需求大大降低;在每年的3月中旬至来年的1月上旬,太阳能同样是整个空调系统的主要热源,而空调冷却水水源热泵会同锅炉房蒸汽一起为整个空调系统的运行提供辅助保障。笔者认为这种将太阳能作为空调系统运行主要来源的节能改造方式,是一种兼顾建筑能耗控制与清洁可再生能源利用的改造方式,值得大力推广与应用。
4 低品位能源的探索在空调系统中的应用分析
简单来说,低品位能源就是指那部分利用比较简单,且能源利用过程中不易造成能源浪费问题的能源统称,当前技术条件支持下的热能、生物能等均可以划分到低品位能源当中。就空调系统的节能降耗工作而言,可值得研究与探索的低品位能源主要包括了太阳能、地热能这两种。结合当前我国清洁可再生能源的结构构成与我国别墅住宅空调系统的实际情况,笔者现对地热能在其空调系统中的应用情况作详细说明。
地源热泵技术作为地热能与空调系统在不断融合促进的过程中必然发展方向是对我国广大地源热泵能量的一种探索与创新。简单来说,地源热泵技术能够将包括地下水水能、地表水水能在内的多种可再生能源作为水源热泵装置的冷源及热源,水源热泵在空调系统运行过程中所需要的冷热能量均来自于地源。在冬季状态下,空调系统中的水源热泵装置能够将地下所存储的热能能量调动起来,为别墅住宅室内供暖提供热能来源;而在夏季季节状态下,空调系统中的水源热泵装置又能够将室内所存储的热量通过热泵管道全部输送到地下存储系统当中,确保别墅住宅室内制冷需求。
笔者现以别墅住宅中的冷媒系统为例,对地源热泵技术在冷媒系统中的应用情况作详细说明。当空调系统终端用户发出制冷指令之后,冷媒系统中的地源热泵机组能够控制压缩机装置进行相应的运作并参与到气液循环的转化过程中当中。与此同时,空气与冷媒之间的热交换器能够将别墅住宅室内空气所携带的热量完全吸收至冷媒储存系统当中。在此基础之上,水循环系统能够将冷媒储存系统所收集到的空气携带热量高效的转移至地下储存系统当中。这一工作过程的不断循环最终会促使冷媒送排风系统以低于13℃的温度为别墅住宅室内环境输送高质量的冷风,从而实现大面积室内环境制冷的高质量需求。
5 结束语
总而言之,建筑节能与空调设计施工是一对相辅相成,密不可分的有机整体。空调设计与施工质量的好坏将直接关系着建筑节能成效的发挥程度;而建筑节能措施的制定与执行又将为空调设计施工提供可靠保障。本文围绕建筑节能与空调设计施工之间的关系做出了简要分析与说明,希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。
参考文献:
[1]胡强.暖通空调节能问题研究. [J].城市建设与商业网点.2009.(18).
[2]刘学来.李永安.地板辐射供暖设计施工中几个问题的探讨. [J].建筑技术.2005.(36).
[3]刘学来.李永安.张耀鹏等.地埋管地源热泵空调系统设计施工中应注意的问题. [J].建筑技术.2010.(41).
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关键词:城市水循环经济
一、城市水循环提出的重要性
水是社会经济建设与发展的基础性、战略性资源。但是,近年由于人们多注重水资源的经济性,忽略其循环的自然规律和健康性,导致水资源短缺、水环境恶化等一系列问题,这些问题的出现严重制约了社会经济的持续健康发展。21世纪是协调人口、资源、环境与发展的世纪,人类社会只有建立起物质循环型的城市才能持续发展。张杰院士认为,社会用水的健康循环是循环型社会的基础,通过实现健康水循环,可以使水的社会小循环与自然大循环相辅相成、协调发展,实现人与自然和谐发展,维系良好的水环境。
城市是人类生存环境给自然系统所加的最重负担。城市水生态环境是一个建立在自然环境之上的高度人工化的环境,既具有自然环境的复杂性、易变性、难于恢复性,还具有人工环境独有的人类活动主导性,易受外界干扰性的开放性,输入输出不均衡性。城市化的进展直接或间接地改变着水环境,影响城市居民的生活质量和社会福利。据预测,到2020年我国城市化水平将达到50%左右。为此,必须深刻地研究城市化对城市水循环要素的影响,采取科学的对策,健全城市水循环系统,提高城市水资源承载能力和水环境容量,促进城市的可持续发展。在加快城市化进程的同时,需处理好城市水循环与城市发展的关系,搞好城市水资源开发及保护以确保城市化进程的顺利进行。
循环经济具有减量化、再利用、再循环三大操作原则,即3r原则。减量化属于输人端方法,旨在减少进入生产和消费过程中物质和能源的流量;再利用属于过程性方法,目的是延长产品和服务的时间强度;再循环属于输出端方法,要求物品完成使用功能后重新变成再生资源。实现水资源可持续利用和城市水循环也要遵循这三个原则。水循环经济是指运用自然生态系统中水循环运动规律重构水经济系统,使水社会循环能和谐地纳入自然生态系统的水循环过程中,形成健康的社会水循环,建立一种新形态的水闭路循环流动性经济。其内涵是要实现水资源的可持续利用,建立水循环经济性的社会。把经济社会建立在水资源循环利用的基础上,改变过去水资源——使用消费——污水排放的单向流动的线性经济;变成水资源——使用消费——污水再生处理——水再循环,形成水资源在经济——社会——环境复合生态系统中的往复循环流动的闭路循环经济。
二、影响城市水循环的因素
(一)人口规模的增大对城市水循环造成影响
人口规模的扩大对用水需求的影响体现在两个方面:一是直接影响。人类饮用、清洁都需要淡水资源,人口增加首先增加的是生活用水,这一用水量的增加基本上与人口同比例增加。而且,伴随人们生活水平的提高,人均生活用水量的增加可能会快于人口增加的速度。二是间接影响。现代社会人口的增加往往还伴随着技术的进步和产业的发展,无论工业、农业还是服务业,其规模的增长都会导致用水量的增加。不过,这种规律只反映了人类发展的一般进程,具体到一个地区,鉴于不同产业对水资源消耗量的差异,地区产业结构调整的方向会对间接用水产生较大的影响。在特定地域、特定阶段,因人口规模扩大导致的产业发展进而造成的用水需求变动的方向是不确定的。
在水资源供给方面,北京市水务局数据显示,北京水资源由两部分构成:一是本地区降雨形成的水量;二是上游入境水量。北京市水资源公报显示,北京多年平均降水总量98亿立方米,蒸发约60亿立方米,形成总量约为37.4亿立方米的水资源;北京多年平均入境水量16.1亿立方米,二者合计53.5亿立方米。实际上,北京平均每年可以利用的地表水总量仅约为14亿立方米,加上25.6亿立方米地下水,共计约40亿立方米。
在水资源需求方面,北京每年生产生活用水总量约为34.5亿立方米(2006年全市总用水量为34.3亿平方米,2007年为34.8亿平方米,2008年为35.1亿平方米),40亿立方米供给,34.5亿立方米需求,北京的水似乎够用。但近年来北京降水量明显减少,入境水量也连续9年减少,从10亿立方米逐年下降到7亿立方米,与常年平均数据16.1亿立方米相差甚远。供给方面,北京可利用水资源往往不足40亿立方米;需求方面,随着大量外来人员涌入北京,用水量也在随着增加,导致北京地表水流出量少于流入量,以及地下水逐年减少。为解决水资源短缺问题,北京市采取了大量行之有效的措施,农业用水、工业用水都有所下降。但就目前情况来看,节水空间已经非常有限。况且,人口扩张,工业、服务业等生产用水也会随之增加。同时,随着公众对生态环境要求提高,生态用水也应当得到足够保证。就目前形势,一旦北京遇上连续干旱,情况就很危急。
(二)城市化的发展对水资源循环利用的影响
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关键词:水资源规划给水排水
传统的或现行的城市给水排水专业规划的基本要求是:如何满足城市生产与生活用水的需求和保证排水快速安全;而城市流域水资源循环利用与可持续发展规划概念是:除保证城市生产与生活用水的需求和安全外,是将一个城市或一个区域的供水或污水废水都把它看成是一种资源,而对这种资源进行系统的规划,使之合理的进行处理与循环利用,达到本区域或本流域的水环境平衡,保持社会经济的可持续发展,构筑资源节约型,环境友好型城市。
1社会水循环与自然水循环的关系
社会水循环是自然水循环的一个附加组成部分,对自然水循环产生强烈的相互交流作用,不同程度地改变世界上水的循环运动。开发利用水资源是人类对水资源时空分布进行干预的直接方式,在人类大兴水利带来巨大生产效益和能源效益的同时,社会水循环对自然水循环带来的负面影响也日益显现出来。主要表现在以下几个方面:①水循环的途径被改变(时空变化),人工水库、人工运河、大坝、长距离跨流域引水等水利工程都大规模地截流水量,改变水循环的途径,使下游河段过水量减少,甚至干涸,导致河流对地下水补给量锐减。跨流域的调水,会加大地表水分支流域,水流的分散性增强,有可能影响地表水的更新周期和运动节律;②水循环量发生变化。人类提取的径流量每年达到全球可更新水资源量的10%左右,显著地改变了地表河流的入海量,使得不同层次区域上水循环量发生了显著的变化。③水质的变化,水体经过人类用水循环的干扰后,在水中化学物质的种类和数量上都有了极大的增加。污染源包括未处理的污水、化学排放物以及农田中冲刷的和渗入地下的农用化学品。
2我国社会水循环现状与传统城市给排水规划观念的反思
目前,我国总体上来看,社会水循环仍是一种粗放式、单向流的循环机制。即从流域上游或地下水含水层取水,经过用户一次利用之后,大部分排放至下游水体中。在整个水循环过程中,水只是一次性得到利用,并没有形成负反馈机制。全国可开采水资源总量的58%已经被使用,工农业发展和生活用水的增长全部依靠增加水资源的开采量来得到满足。但是,这些用于农业,农灌尾水和农田径流挟带着大量的化肥、农药回归水体,城市用户产生的大量污水大部分直接排放,不断地加大了对自然水循环的干扰,从而造成了两者之间的尖锐矛盾。
据预测,全国可开采利用的水资源,不考虑从西南调水,扣除生态环境用水后约为8000~9500X108m3,到2050年,全国需水量可能达到7000~8000X108m3,届时将接近可开采量的极限。到21世纪中叶,预计我国城市污水仍有较大增长,其中生活污水增长量占据了总增长量的较大份额。
就传统的城市给水规划而言,给水规划是以满足城市用水量要求,保证供水水质为最终目的,常把重点放在寻找水源上。但由于区域水资源受到污染,或暂时受到污染,水源水质不能满足城市供水水源的水质标准要求,在一时难以选择到理想的水源时,许多城市不是如何想办法治理和防止区域流域污染,而仍是从源头、上游取水。总的来看,城镇发展取水用水一直沿用这样一种线性思维:从近处取水不足时从上游或周围地区调水,用后排放、废弃;水资源仍不足时,考虑从更远一些的地方去调水。这种思维方式的流行,促使很多地方建设的引水工程其规模越来越大,距离越来越远,而把城市河流变成了天然下水道。这种用水策略越来越依赖城市内陆腹地河流上游地区水源的可用性。但这种可用性面临着越来越大的挑战。尤其是河流上游地区的用水增加,而下游地区可利用水资源量不断下降,同时水质也在不断恶化。
这种传统用水模式的弊端是:①大量的长距离调水工程,带来日益增长的巨额费用,造成越来越重的财政负担和水价的上涨;②可供用水量会日益衰减,水质安全问题难以保证;③河流生命将逐步丧失,景观和地貌会加速改变;④城市和地区之间的冲突和潜在纠纷会日益增加。
在传统的排水模式方面,城市排水则是以防止雨洪内涝、排除和处理城市污水、保护城市公共环境和本区域流域水质为目的,普遍认为污水是有害的,应尽快排除到城市下游。这种观念导致的结果往往是保护了局部的生活环境,危害了广大流域地区。这种传统排水模式的弊端是:①对城市排水规划理念的认识不明确,内容过于粗糙,排水规划只是简单地根据用地规划和城市道路规划划分排水区域,确定排水体制,大致勾勒出排水主干线和污水处理厂的位置,没有进行必要的区域水资源方案论证和综合协调,缺乏科学合理的方案比较;②传统城市排水规划只局限于单一的排放而不具备水资源循环利用与持续发展的观念,没有确立雨水、污水亦是一种资源以及要优先利用然后再排放的思想;③局限于本城市或本区域的排水规划,缺乏流域综合开发与利用的观念;④城市排水规划与市政污水与雨水处理设施建设缺乏有效的协调和配合;⑤缺少雨水污水资源化利用的技术配套措施。
总之,在我国传统的城市给排水规划理念中,比较多地受到“改造自然”、“人定胜天”等思想的影响,没有把人类作为流域内生态系统的一部分来加以研究和考察,片面地强调满足人类社会发展的愿望,以致干扰甚至破坏了流域和区域生态系统的协调和均衡。
3城市可持续发展的社会水循环理念
其实,在流域的城市群中,大多数城市都是临水而建,通过若干年的建设与发展,从城市功能上基本连成一体,一个城市的下游同时是另一个下游城市的上游。作为良好的水环境并不是局部地域而是整个流域。
在一座城市中,健康的水循环是要求城市具有完备的给水排水系统,既要有安全、可靠的供水系统,为居民提供洁净的饮用水,又要有污水收集、处理、深度净化、有效利用与排除系统。
如何建立城市可持续发展的社会水循环理念,在与传统的城市排水系统相比,至少在理念上具有以下三个方面的根本性变化。
4城市水资源循环利用与可持续发展规划理念
提出城市流域水资源循环利用与可持续发展规划概念,主要是基于对目前现行的城市给水排水专业规划在规划理念上一种转变的探讨,是实现现代城市给排水规划概念的关键,城市给排水规划由传统观念向现念转变可归纳为以下几个方面:
从人对自然的索取向人与自然的协调共生、更有效地利用水资源可再生特性的观念转变;从以需定供,向以供定需转变;从以管理出厂水质为主,向管理用户水质转变;从各自为政、各取所需,向资源共享、流域统筹管理转变;从重常规处理工艺,向深度强化处理工艺转变;从开源与节流并重,向以节流为先,治污为本,科学开源,综合利用转变;从重污水达标排放,向污水资源化利用转变;从只注重终端处理,向既注重终端处理更注重始端管理转变;从单纯的雨水防洪排涝,向水资源利用角度强化雨水的管理和利用转变;从传统管理,向信息化管理,社会化服务,法制化监控,多元化投资转变。
在现代城市供水系统的规划与设计中,新的供水规划理念是:首先考虑的是任何保护本区域的流域水源,科学分析流域水源的水量与水环境容量,全面提高水资源使用效率;在缺水城市和地区,要向当地政府和规划部门提出调整产业结构及控制用地规模,限制大耗水工业的发展,提高工业重复用水率;对与城市供水存在一定矛盾的上游农业区应积极发展节水农业,包括调整种植结构、产业结构使之与资源条件相匹配并推行节水灌溉,为下游城市提供丰裕的水资源环境;在城市用水规模预测中把工业节水指标考虑进去,并使工业复用水率这一主要节水控制指标落到实处;城市取水规划应立足于依靠本地区河流的水资源来解决,最大限度地控制远距离调水,在保证生态用水量的情况下控制取水规模。一般认为取水量不超过径流量的40%是较为合适的;在缺水严重的地区,在取水量不得已超过径流量40%时,必须根据河流生态需水的质和量要求,利用再生水补给,增加相应份额的生态用水量;上游城市的用水和排水不影响下游城市的用水,实现水资源共享,每个城市既需要限制取水的数量,也要控制排水的数量和质量,不至于污染下游河段,从而保证整条河流的水资源利用是可持续的。
随着社会的发展和环境意识的增强,我国水污染控制经历了由单一污染源的治理、污水达标排放到区域综合防治、总量控制的两个阶段。但其中废水处理设备运行率、利用率、污染物去除率大部分不高,很多设备没有发挥作用。同时对城市污水处理厂的重视也不够,尤其缺乏污水再生、再循环的理念。
在新的排水规划理念中,首先应该考虑的是如何保护本区域的流域水源,科学分析流域水源的水环境容量,根据地形与地貌,以流域来划分排水分区,确定排水体制,制定排放标准以及处理工艺路线,提出节能减排目标,提高水资源使用效率。
在进行城市总体规划时,要及时编制区域水资源规划。排水规划应改变以往总是服从于总体规划,被动地与城市总体布局相配套的工作观念和工作方式。应主动探索,为总体规划提出与区域水资源规划和排水规划密切相关的合理化建议,例如,为满足区域水资源规划要求,在作总体规划时,明确提出需要保留的天然水系和满足排水要求的道路设计与高程设计等;要积极与水利、城市防洪等专业规划配合,合理利用水资源。要树立流域观念,打破行政区划,站在全流域的高度来考虑城市及区域排水规划。
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关键词:暖通;安装施工;安装管理
中图分类号:C93文献标识码: A
前言
暖通工程的安装施工包括空调和通风以及采暖等方面,其安装过程是一项相对比较复杂并且存在一定难度的工作。因此,暖通安装工程要严格按照设计图纸以及施工计划进行科学有效的控制安装,做好对暖通安装施工中的安装管理。
一、在暖通工程的安装施工过程中容易发生的问题
(一)暖通工程中,其系统设备的噪声相对较大。通过许多的调查研究发现,在整个暖通工程系统中座调终端设备在运行的工作中经常会缠上相对较大的噪声。这就是由于目前我国已经拥有了相对比较先进的风机管盘的技术,而且大多数厂家产品的噪音都与标准相符合;但是对于有些大风量的空调机组技术相对较为低下,在其实际的测量工作中就会出现相对比较大的噪音,所以在具体的设计施工工作中,需要对暖通工程的噪音指数的规定进行明确。
(二)结露以及滴水。主要原因是在其管道的安装工作中,没有对施工的程序和操作严格遵守,工程使用的材料质量相对较低,再加上管道和设备以及管件与管道之间的连接相对不够封闭,进场的时候也没有仔细认真的进行检查,所以造成结露滴水的问题。
(三)管线位置以及其相互交叉。目前我国科学技术的不断更新,促使人们现在都使用CAD技术来对暖通工程的设计图纸进行绘制,在其绘制图纸之前,虽然对其的标高进行了初步的规划,但是,在其工作完成之后,并没有进行校对和审核工作,因此,在其设计图纸中就会产生管线的交叉问题,这就影响了暖通工程施工的效率。如果在工程施工之前投有对图纸进行清晰的校对工作,虽然方便了铺设部分的管道线路,但是在其安装的后期对管道增加了维护的难度。
(四)暖通空调的水循环系统。水循环系统是暖通工程工程的核心内容。如果有问题出现于水循环的施工过程,这就会对其正常的运行产生一定的影响,所以要引起人们的高度重视。在水循环系统中经常会出现冷冻水循环的系统管道线路堵塞的问题。出现此种问题的原因就是设计图纸出现了问题,在其施工的过程中,如果得不到及时的改善,就会导致管道网络中出现气囊,造成堵塞的问题,影响水循环系统的正常工作。其次就是由于相关的工作人员没有对管道里的杂物进行仔细的清理,从而导致其水系统无法正常运行。
二、暖通工程在其施工的过程中常见问题的相应解决措施
(一)减轻设备运转的噪声。对于新安装的系统,为了解决噪声较大的问题,可以将其加入弹簧阻尼减震系统,把软连接的方式应用到风机以及管道的连接中,风机盘的固定可以利用弹簧吊钩来实现。这样暖通工程系统运行中的噪音过大的问题就可以得到相应的解决。同时,还可以将空调设备的机房中应用吸音处理的方法。为了降低设备噪音的传播效果还可以将隔音材料粘贴于墙壁上,或者将有着较好吸音效果的隔音材料围护于房间内部。此外,还可以将那些有着粗糙平面的吸音板应用到机房的外墙壁上,这样设备的部分噪音就可以被有效的吸收掉在机房。其门窗中使用的材料应该选用吸音效果相对较好的。
(二)结露滴水的问题管理办法
结露滴水的问题主要的施工管理办法:
1、加强保温材料进场检查,禁止使用一大套小的施工方案,如用大保温套管套小管道$还需要注意的是,对阀门,阀栏,弯头部位以及设备界面处,必须进行严格的质量检查和控制,以保障管道外部与保温层的紧密结合。
2、在穿墙的部位,应该用套管将冷冻管套住,以达到保温的效果,主要是为了保证保温层的严密性和连续性,对吊顶封板的加强,要仔细对风机盘管滴水盘等处处的杂物进行检查清理。最后一个是对设备滴水盘的保护必须重视和加强起来,尤其是吊顶封板前的所有检查工作。
(三)处理好管道定位以及标高问题。针对这个问题,可以将管道线路综合设计的方法应用到施工图纸设计过程汇总,对建筑物内部各个系统的管道线路进行统一安排。综合考虑管道线路的走向和位置,统一规划工程管线的布设以及安装位置,这样就可以避免有矛盾以及交叉问题出现于不同系统的工程设计中。在后续施工中只需要进行简单的调整即可。总之要保证建筑空间内部的管道线路都独立存在,并且布线定位都足够科学统一,协调管线的施工和维护工作。
(四)对暖通工程水循环系统进行有效优化。要想对暖通工程水循环系统进行优化就需要对施工设计管理充分重视。对水循环系统的管道线路高度和坡度进行科学安排和规划。做好了这些方面,气囊堵塞问题才不会产生。另外,为了提高优化效果,还可以将专门的排气系统设置于那些容易有气囊出现的管道位置。对于水循环系统清理不力造成的堵塞问题需要在安装施工之前仔细清理管道,同时在施工过程中还需要将一系列的安全防护措施应用到那些没有封闭的管道口,避免遭受到污染。可以将排污阀合理设置于水循环系统管道网络中,在设备连接之前还需要对其进行分段清洗。
三、在暖通工程安装施工过程中的安装管理
(一)对设计图纸进行规范。要想控制好并且管理好暖通工程的安装施工工作,首先要对其设计图纸进行充分的分析和把握,从施工现场到施工的施工的材料,施工的要求以及施工的工序,在对其设计图纸进行仔细的审查之后要对出现的问题进行及时的改进和完善。
(二)加强工作人员的队伍建设,提高相关工作人员的专业水平。暖通工程的安装施工是由相关的工作人员来操作完成的。因此相关工作人员的专业水平直接与暖通工程的安装质量以及安装效率密切相关。因此,就要加强相关工作人员的队伍建设以及相关的人员培训,提高相关工作人员的专业素养,保证其安装过程的效率以及质量。
(三)严格控制其施工的质量。通过调查研究发现月前在暖通工程安装施工中从业的施工人员大多都没有较高的文化水平,整体素质较低;但是暖通工程的安装施工是需要较高的专业要求,这样就很容易有质量问题出现于暖通工程的安装施工中。针对这种情况就需要让施工人员了解到施工目的施工内容以及施工中的一些注意事项对施工标准进行明确和规范;对工程进行严格检查,找出其中存在的问题,如果没有达到相关设计标准就需要重新返工。另外还需要经常检测和维修设备,以便更好的完成安装工序。
(四)在作业过程中濡要协调配合其他工种:在实际的暖通工程安装施工中濡要从整体着手胆是要不忽略每一个细节。结合具体的工程情况对施工方案和施工设计进行科学合理的制定从而对暖通工程的安装施工更好的规范和指导。目前的房屋建筑中往往有着非常齐全的功能设施胆是顶棚只有非常有限的净空那么就需要协调配合其他工种更好的进行暖通工程的安装施工。
结束语
综上所述,暖通工程的安装施工具有相对较大的工程量,其涉及的范围相对比较广泛,具有一定的系统性和复杂性,其中一项工作出现问题就会导致整个安装施工工程出现问题,会导致整个暖通工程的系统无法正常的工作。因此,要加强对于对暖通工程安装施工的安全管理工作,保证人们的正常生活以及居住的环境质量,促进建筑行业的发展。
参考文献
[1]段坤坤,赵全宝.解析暖通安装施工中安装管理[J].江西建材,2014,(2).
[2]赵力争.暖通工程设备安装普遍问题解析[J]. 城市建设理论研究(电子版),2012, (22).
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随着水资源的日益紧缺,国内外许多城市和研究者对于水资源节约利用以及对社会经济系统影响的研究和实践逐渐开展起来。Beekman[1]从节水减污的角度系统论述了水体保护、节水利用的基本原理。Lund[2]对节水的成本与风险交易以及对产业结构、社会经济发展的影响进行了分析。美国哥伦比亚大学的Glenn[3]建立了国家层面水资源循环体系和水实物量核算投入产出表,并运用于南部非洲国家(如纳米比亚)的水资源核算,进而分析水资源对各部门经济的影响,并提出相应的产业发展政策。马忠玉、蒋洪强等[4]就建设我国节水防污型社会的内容与原则进行了论述;高明杰等[5]利用区域节水高效种植结构调整的多目标模糊优化模型,阐释了节水效益对提高农作物产量的效果及意义;柴宏祥等[6]构建了适合我国西部地区绿色建筑节水项目全生命周期过程综合效益模型。在实践方面,世界上最大的水资源节约循环利用项目出现在水资源紧缺的国家和地区,例如中东、澳大利亚、美国西南部;或出现在那些对废水和水污染物处理非常严格的地方,如美国的佛罗里达、法国和意大利的沿海及内陆地区。虽然我国城市水系统现状与达成水资源节约利用还有很大差距,但是面对我国水资源、水环境的严峻形势,水危机已经受到国人越来越多的关注,并引起了政府部门的高度重视。大连、深圳、北京和天津等城市相继进行了较为系统的水资源节约利用和水环境恢复的研究和实践,是我国城市节水经济模式的初步应用。近年来,在水系统中增加再生水回用或其他非传统水资源(如雨水、海水、微咸水)利用的子系统,以提高水资源的循环利用效率得到广泛关注。本研究将着重对再生水回用模式进行理论分析,找出发展再生水循环模式的主要途径。以重庆市为例,通过分析再生水利用模式,因地制宜地选择和发展再生水经济模式。采取积极的节水政策措施,以农业节水支持工业化和城市化建设,工业反哺农业,大力节约用水和提高水资源利用率,有利于解决重庆市水资源供需矛盾和水环境恶化的根本问题,从而实现经济增长方式的根本转变和经济、社会、环境的协调发展。重庆市再生水利用模式对沿江地区多个大中城市在生活用水可持续供应、节水以及水循环经济等方面也具有重要的示范作用。
1研究区概况
重庆市介于105°17′—110°11′E,28°10′—32°13′N之间,位于青藏高原与长江中下游平原的过渡地带,气候属亚热带季风性湿润气候。重庆市东西长约470km,南北宽约450km,面积为8.24×104km2,共辖40个区县。在辖区内,北有大巴山,东有巫山,东南有武陵山,南有大娄山,地形由南北向长江河谷倾斜,山地、丘陵面积约占90%,高差达2000m以上。重庆市地处长江上游,水资源相对丰富。与水资源丰富并存的另一种情况是水资源开发利用水平低,利用率不高,水污染严重。据统计,农业用水占70%,高于全国平均水平;而工业用水占30%,低于全国平均水平,用水行业结构不尽合理。农业地区水利设施缺乏;工业主要以用水量较高的汽车、化工等重化工业为主,污水处理能力有限,水污染严重;重庆市水资源利用效率整体不高,优水差用、中水不用等水资源浪费现象长期存在。可以预期,今后重庆市的城市用水量必定会有一个大的提高,其水污染状况对长江中下游的影响越来越大,水资源供求矛盾会越来越突出。
2再生水回用模式分析
城市再生水回用是将污水进行净化处理后,进行直接或间接的回用,使之成为城市水资源的一个重要组成部分。城市污水再生回用一方面可以作为一种水源,缓解城市对新鲜水的需求;另一方面也减少了排向城市自然水体的污染物量,为城市水环境的改善提供了一个契机。因此,污水资源化及再生水回用应是我国新时期城市水循环经济发展的着眼点,必须加速我国污水管理模式的转变,大力提升污水处理技术和提高污水资源化的应用水平。
2.1我国污水再生回用现状及潜力
我国对于城市污水处理和回用的研究,早在1958年就开始列入国家科研课题,20世纪60年代关于污水灌溉研究达到了一定水平。20世纪70年代中期进行了城市污水以回用为目的的污水浓度试验,20世纪80年代初,在北京、大连、西安等缺水城市相继开展了污水回用于工业和民用的试验与研究,还修建了中水回用试点工程并取得了积极成果。例如,北京市高碑店污水处理厂利用处理后的城市污水用于电厂冷却水,北京市环保所和北京市政设计院先后在大院内和住宅小区内开展了中水回用试点工程,起到了良好的示范和推广作用[7]。在我国污水再生回用的发展过程中,还存在许多问题:(1)尽管已认识到污水资源化的作用,但在实践上还没有将其摆在重要位置上;(2)污水处理率和处理水平很低,与欧美各国的80%~90%的处理率存在很大差距;(3)资金缺乏。污水处理回用需要很大的资金,在运转上也需要很大的投入,由于系列配套设施不全,污水处理水平深度不够;(4)缺乏完善的再生水市场,尽管水价不断地进行调整,但再生水的价格还没有竞争力,建立科学合理的再生水价体系是非常必要的;(5)再生水回用的产业政策和法规制度还不健全,鼓励污水处理和回用的税收、财政政策不健全,对污水回用的安全评估制度没有建立起来。目前我国有400多个城市缺水,正常年份缺水达6.00×109m3,预计2030年缺水量将达到4.00×1010m3~5.00×1010m3。而目前全国城市污水年排放量大约为4.14×1010m3,城市污水处理率和二级处理率分别仅为30%和15%,污水回用率则更低。根据国家“十一五”环境保护规划的要求,到2010年我国城市污水集中处理率要达到60%以上,如果污水回用率平均达到20%,则“十一五”末期污水回用量至少可达到3.50×1010m3/a,这可解决全国城市缺水量的1/2以上。由此可见,我国污水再生回用的潜力巨大。
2.2再生水回用改变水循环的经济分析
在传统城市水循环系统中,加入再生水回用系统,必将对整个水循环系统的污染物和处理费用产生影响,为了说明再生水回用对整个水循环的意义,有必要对增加再生水回用后的水循环模式进行环境经济分析[8]。城市污水再生回用系统的构成如图1所示。#p#分页标题#e#
2.2.1参数设置
在传统水循环模式中(图1a),设用水系统排入排水系统的水污染物为W1,排水系统排入水源系统的水污染物为W2,供水系统从水源系统取水量所含水污染物为W3,供水系统对用水系统的供水量中所含水污染物为W4。在加入再生水回用的水循环模式中(图1b),设用水系统排入排水系统的水污染物为W1′,排水系统排入水源系统的水污染物为W5,排水系统进入再生水处理系统的水污染物为W6,再生水处理系统进入用水系统的水污染物为W7,供水系统从水源系统取水量中所含水污染物为W3′,供水系统对用水系统的用水量中所含污染物为W4。设排水系统排放污水通过水源系统的水体稀释和自然净化后,污染物得到削减,其净化稀释系数为ε;用水系统、再生水处理系统和排水系统处理水量分别为Q上,Q中,QS下;用水系统、再生水处理系统和排水系统处理后污染物浓度分别为q上,q中,q下。假设整个水循环系统没有水资源损耗,则在图1a和图1b中,各参数之间的对应关系为:W3=εW2,W4+W7=W1′,W5+W6=W2,W3′=εW5
2.2.2费用效益函数
费用函数是描述环境污染治理费用与某种或几种变量之间关系的数学表达式,国外对费用函数的研究开展较早,美国国家环境保护局织(EPA)早在1976年就在该国范围内开展了水污染控制和管理方面的调研,取得了大量可靠的基础数据,提出了6大类56种污水和污泥处理工艺的费用函数。在我国,由于对费用函数的研究比较晚,缺乏统一的计算标准,没有充分考虑地区和时间的价差影响,各参数不尽统一,费用函数的可比性差,应用的适用性差。这里,只能借助一些研究成果进行分析。(1)供水系统费用函数。通过查阅相关资料发现,供水系统费用函数型式较多,美国建立了较为复杂的费用函数模型,国内一些学者也提出许多常用模型,认为费用函数与供水量、供水管网和污染物去除量均有关,这里以一元线性函数模型进行研究[9]。C上=f(Q上,L)+θ(Wλ-W出)(1)式中:C上———供水系统投资和运行费用(万元/a);L———管网长度;θ———待定系数,可取值为6.02×10-3。(2)再生水系统费用函数。本研究再生水系统费用函数参考国内外常用工艺,选择污水二级处理加深度处理的工艺流程,其中深度处理采用混凝沉淀、过滤、消毒,该这种情况下费用函数表示为[10]:C中=αQβ中(2)式中:C中———再生水处理厂投资与运行费用(万元/a);α,β———待定系数,根据国内外已有的工程技术经济函数,α取15.37,β取0.83。(3)排水系统费用函数。排水系统处理费用函数按照城市污水二级处理厂进行费用函数拟合,其费用函数与污水处理量和主要污染物的去除率有关[11]。C下=k1Qk2下+k3Qk2下ηk4(3)式中:C下———排水系统污水处理厂投资和运行费用(万元/a);k1,k2,k3,k4———待定系数,可由实际调查确定或经过系列设计计算得到费用矩阵后采用最优化方法仿真确定,有关资料通过费用拟合,得出其取值分别为9,0.657,22,1.7;η———水污染物去除率(一般指COD去除率)。(4)污染损失费用函数。城市水循环系统除了要计算处理污水实际支出的费用外,还应计算污水排放所造成的污染损失。水污染损失是水资源所具有的价值由于被污染而降低或丧失所造成的经济损失。计算水污染损失有两种方法:一种是虚拟治理成本法(又叫恢复费用法),一种是污染损失评估法。本研究采用虚拟治理成本法,则水污染损失的计算模型为[12]:F=R(W入-W允)(4)式中:F———污水排放所造成的经济损失;R———单位废水治理所花费的成本;W入———城市水污染物排入水源系统中的量;W允———水源系统允许的污染物排放量(环境容量)。(5)经济效益函数。污水再生最重要的经济效益在于减少为满足用水要求而必须从水源系统中取水的数量,增加城市供水量而带来的经济效益,其效益应为再生水量W7的函数,用公式表示为[13-14]:B1=μW7(5)式中:B1———因污水再生回用而减少取水量带来的经济效益(万元/a);μ———缺水量所影响的经济产值系数(或供水的单位价格)。在无法准确估量公共物品经济效益时,应按照水资源影子价格进行计算,根据联合国开发计划署、世界银行近几年进行的技术援助项目研究成果,我国每1m3水的影子价格平均为3~4元,缺水地区每1m3影子价格超过5元。
2.2.3环境经济分析
从以上分析中可以看出,在城市传统水循环系统中加入再生水回用这一环节后,整个水循环系统排放的污染物和处理费用都发生了相应的变化,其变化量详见表1。从表1可以看出,加入再生水回用这一环节后,排水系统处理污染物增加,供水系统处理污染物减少,排入水源系统的污染物减少,与之对应的费用也相应增减。传统水循环模式与新的水循环模式各项费用之差即为增加再生水回用的环境净效益,则整个水循环系统再生水回用产生的环境经济净效益为:B=θεW6+R(W2-W6)+k3Qk2下(ηk41-ηk42)-αQβ中+μW7(6)对于缺水城市,供水量Q上有限;在污水处理量Q下和工艺一定的情况下,W2,W4也一定,W5和W7只与污水再生量Q中有关。显然,根据不同地区、水域等外界条件确定公式中的参数后,目标函数仅与污水再生量Q中有关。对此函数求导,即可得到使用单位回用水的边际净效益。对于缺水地区,按照规划要求应使用再生水而未使用的用户,该值即为该用户对水循环系统造成的环境经济损失。因此,对用户超过规定用水量后仍使用优质水情况,有关管理部门应对超标用水量按照此边际净效益值处以相应的罚款,以激励用户使用再生水。
3重庆市再生水回用模式环境经济分析
城市污水的利用不但解决了环境污染的后患,而且为城市水资源的供给提供了新的来源。尤其对于逐渐从农业向第三产业发展的城市,废污水是不可多得的宝贵资源,通过污水处理可以将这部分水量用于农业灌溉、城市绿化、景观水道用水,同时还可以使地下水资源得到补给。由于目前对费用效益函数的分析还处于探索阶段,加之重庆市的再生水回用工程还不完善,只能在假设的基础上,对再生水回用改变水循环的环境经济效益进行粗略分析。#p#分页标题#e#
目前,重庆市已投入运行的两个污水处理厂污水处理能力为1.50×105m3/d,第一中水厂生产中水7.50×104m3/d,根据3,4和5污水处理厂的设计能力总计为2.50×105m3,合计处理污水4.00×105m3,按照2004年中水处理率的75%计算,2005年第一、二中水厂全面投入使用,日生产中水1.00×105m3/d,2010年处理率提高到80%。如果5个中水厂全部投入使用,那么每天可生产中水3.20×105m3。这部分水资源可以用于生活杂用水、景观用水、农田灌溉用水、工业冷却用水、建筑用水等。在现在污水处理能力和生产中水能力的基础上,重庆市2011年第一、二污水处理厂生产中水能力为1.00×105m3/d,预计2012年5个污水处理厂生产中水能力将提高到3.00×105m3/d。假定固定资产投资折旧期限为10a,则其带来的环境经济净效益计算步骤为:(1)首先,确定费用函数系数。重庆市费用函数系数具体取值为:ε=0.25,θ=6.02×10-3,Q下=3.00×108m3/a,Q中=3.00×107m3/a,q上=0.29kg/m3,q中=0.05kg/m3,q下=0.05kg/m3,μ=2元/m3,R=2.5元/m3,K2=0.657,K3=22,K4=1.7,α=15.37,β=0.83。(2)根据再生水计算公式和费用系数具体取值计算可得:W6=q下Q中=1563t/a;W2=q下•Q下=15630t/a;W7=q中Q中=1500t/a;W1=q上•Q下=87000t/a;W5=W2-W6=14067t/a;η1=1-W2W1=0.821;η2=1-W5+W6W1+W7=0.834(3)最后根据公式计算污水处理回用工程的环境经济效益:C=1.51×10-3W6+2.5(W2-W5)+2Q中-15.37Q0.83中/10+22Q0下.657(η1.71-η1.72)=8362.46万元/a计算结果表明,该污水处理回用工程对于整个环境经济系统而言,每年可以产生8362.46万元的净效益,可见城市污水回用具有重要的环境经济意义。其中再生水价格的上限应是自来水价格,按国外通行惯例,再生水价格一般为自来水价格的50%~70%。根据重庆市自来水水价和课题组实地调查,重庆市生活用水综合影子价格为3.38元/m3。因此,理论上可确定重庆市再生水价格为1.7~2.3元/m3,再生水平均价格2.0元/m3。2009年重庆市再生水回用量共为2.10×105m3,则再生水的价值为42万元,占同期国内生产总值的0.003%。由此可见,重庆市目前对污水再生利用还不够重视,再生水回用量极低,再生水价值还很小。因此重庆市政府应加大投资力度,采取鼓励性措施加快城市污水回用工程的建设进程,同时,制定合理的回用水价格,以促进回用水的推广使用,缓解重庆市日益严峻的水资源短缺形势,实现水资源的良性循环。