水循环的意义范文

导语：如何才能写好一篇水循环的意义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词] 水资源 循环经济 再利用 意义

1 前言

水是重要的自然资源，是人类赖以生存和社会发展的必要资源。随着社会经济的发展，“水危机”日益显现，人们对于水资源的开发利用研究也经历了由低级向高级发展的过程。起初人们对水资源的研究仅仅局限于对水资源的开发利用，研究水资源的时空分布规律和运动规律，即着重于水资源自然属性的研究。随着社会的发展，特别是现代科技革命，使人们对水资源的研究产生了一个质的飞跃，逐步从水资源自然属性的研究过渡到水资源社会经济属性的研究，从社会经济系统的角度广泛开展水资源合理开发利用研究，这些研究领域包括水资源与经济发展关系的研究、水环境安全的研究、水权水价的研究、水资源管理体制的研究等。

2 水循环经济的概念与特征

2.1 水循环经济的概念

水循环经济首先是一种先进的水资源经济发展模式，它是建立在社会水循环系统分析的基础上，遵循循环经济的思想，按照水资源节约、水环境友好的原则，使人们在生产和生活过程中，在水资源开发利用的各个环节，始终贯穿“减量化、再利用、再循环”的原则，重视采用新技术、新材料、新工艺，并以完善的制度建设、管理体制、运行机制和法律体系为保障，提高水的利用效益和效率，最大限度地减轻和降低污染，从而实现社会发展的最终可持续性。

2.2 水循环经济的特征

根据水循环经济的定义，通过传统水资源利用模式和水循环经济模式的对比分析可以得出，水循环经济作为一种先进的经济发展模式具有如下特征：

2.2.1发展目标上追求效率、效益和可持续的统一性

水循环经济模式在发展目标上追求水资源利用的效率、效益和可持续性三者的统一，要求水资源利用模式必须按这三大目标进行重新构建。

（1）效率特征要求水资源利用注重节水，在不降低人民生活质量和经济社会发展能力的前提下，采取综合措施减少用水过程中的损失、消耗和污染，高效利用水资源。

（2）效益特征表现在中观上水资源配置的高效益，要构建节水型经济系统和节水型社会系统。

（3）可持续性是指水资源利用充分考虑了对生态环境的保护，不以牺牲生态环境为代价，这是水循环经济模式追求的最高目标。

2.2.2管理环节上追求供水、用水和排水等环节的健康循环

发展水循环经济的最终目的是为人类提供健康的水资源生存环境，水循环经济要求水资源利用的各个环节和途径都应追求健康循环，且贯穿于整个水的社会循环过程中。水循环经济需要贯彻以下三个基本原则：

输入端的减量化原则（Reduce）。要求在供水环节，减少进入生产和消费流程的水资源量，即用较少的水资源投入满足既定的生产或消费需求，在经济活动的源头就做到节约水资源和减少污染。

过程控制的再利用原则（Reuse）。为了提高水资源的利用效率，要求从上一工序或过程排出的水资源能够直接为下一工序或过程所用，水资源在生产过程中尽量多次重复利用。

输出端的再循环原则（Recycle）。要求生产和消费过程中的污水重新变成可以利用的资源而不是无用的废水。

2.2.3利用手段上追求科学技术、经济与行政手段的一体化

先进的科学技术是循环经济的核心竞争力，如果没有先进技术的输入，水循环经济所追求的经济和环境多目标将难以从根本上实现。

有效的经济政策是水循环经济发展的重要推动力和必要保障。水循环经济发展模式要求应充分发挥市场机制对水资源配置的基础作用，充分利用价格、税收和财政等各种经济手段，实现符合水循环经济发展要求的3R原则。

法律和法规作为一种强制手段可以有效地推动水循环经济的发展，也是所有发达国家普遍采用的重要手段，是水循环经济发展模式在管理手段上的重要特点。

3 水资源再利用模式

水资源再利用模式的选择体现在水循环体系的各个环节之中，包括供水、生产和生活用水、污水资源化、雨水利用等。其目的很清楚，一是节水，减少对自然水资源的索取；二是减少排放，减少对自然水生态的扰动。水资源再利用模式在人类实践中早有应用，如节水器具，节水的绿色建筑，还有各种中水的回用等。总体来看，对这些模式的研究和分析还不够深入，没有更好地提炼总结，尤其是从经济学角度的分析还有待加强。

3.1节约用水模式。长期以来我国农业采用大漫灌的灌溉方式，用水量大，利用率低，浪费严重。可见，我国农业节水潜力相当可观，应大力研究和分析农业节水模式，通过节水灌溉和节水农业相结合的办法实现农业节水。要加强对工业行业节水的经济学研究，通过产业布局的调整和产业结构的调整，达到水资源节约利用和水环境污染控制的目的。在城镇，要加强水的循环利用研究，控城镇生活的用水浪费，减少城市给水管网和用水器具漏水损失，充分发挥节水的潜力。要研究和分析各种节水模式的成本和效益，通过成本和效益的比较，选择最优的节约用水模式。

3.2清洁生产模式。近年来，世界上大力推广清洁生产，广泛采用循环利用经过处理的工业废水。由于采取这一措施，20年来，日本和德国的工业用水的数量没有增加。美国钢铁业在每吨钢需要的280 t水中，只有14 t是注入的新水，其余用的都是循环水。至2000年，我国工业废水的重复利用率已经达到70%以上，但与世界先进水平的90%～95%相比，还有不少的差距。根据我国目前的工业用水效率预计，2020年我国工业的年用水量将由现在的1100亿m3增加到2000亿m3，增加用水量约1倍。这就要求我们必须重视工业用水过程的研究，多角度地选择清洁生产模式，改进工艺和流程，进一步提高多次重复循环用水，提高用水的效率。

3.3污水资源化模式。工业废水资源化的观念是对传统工业废水末端治理的革命，是工业废水治理的努力方向；城市生活污水的处理可以考虑变集中处理为分散处理，分散处理的主要场所是居民住宅的屋顶。通过在城市建立中水系统，将生活、生产污水处理之后再次使用，从而节约大量的日常用水。经处理过的回用中水，主要可用于冲厕、体育场馆、高尔夫球场、浇灌花草树木、清洁道路、清洗车辆或基建施工、设备冷却、工业用水及其他可接受其水质标准的用水。我国90%以上的城市水域遭到污染，城市污水（包括生活污水和工业废水）以每年6.5%的速度增加，预计到2020年城市污水产生量将达到600亿t以上。因此，污水资源化应是我国21世纪城市水循环经济的着眼点，需要大力研究污水处理技术水平和污水资源化应用的方向。

3.4雨水资源化模式。由于自然和历史的原因，在我国北方地区，尤其是西北黄土高原的部分地区极度缺水。按可利用水资源统计，当地人均可利用水资源占用量只有110 m3，是全国人均可利用水资源占有量（720m3）的15.3%，是世界人均可利用水资源占有量（2970m3）的3.7%。目前在我国的西部地区有近1000万人的饮用水极度困难。数百年来，西部地区居民积累了丰富的雨水汇集和利用的经验，使他们得以在这里生存。面对发展的需要，这种传统的集水方式受到了资金短缺的制约。为此，今后需要大力开展对西北地区雨水利用方式、雨水利用投融资方式等方面的研究。

3.5海水淡化模式。我国拥有1万8000多公里的海岸线和300多万平方公里的海洋管辖区，海水利用和淡化是解决淡水紧缺问题的有效途径。据测算，中国城市的用水中约80%是工业用水，工业用水中约80%是工业冷却用水。如果能够用海水替代现有工业冷却用淡水总用量的30%，就可以使沿海城市节约近20%的淡水资源，同时减少冷却水对环境的污染。我国的海水淡化起步于20世纪60年代，目前在技术上还不够成熟。今后，需要加强对海水淡化技术、海水对工业设备的腐蚀、海水淡化成本与效益、海水淡化产业化等方面的研究，使海水淡化利用成为我国解决缺水问题的重要选择之一。

4 水资源再利用技术的创新

“节流”与“开源”是解决水资源短缺的两个主要途径，在水资源供应不断减少的今天，其核心在于水的循环利用，即通过污水资源化、雨水资源化、节约用水等措施，增加水资源的间接供应，尽量减少水的使用量，这样不仅可以减少无效需求，减轻供水压力，还可以相应减少污水排放和污水处理的负担，减少对环境的污染。为此，循环用水可以说是实现水资源可持续利用的重要战略措施。循环用水需要采取工程、技术、经济和管理等各项综合措施，特别需要不断更新的污水处理技术、节水技术与设备的支持。

技术创新是为了实现一定的系统目标，考虑系统内外客观因素的制约，对各种可能得到的技术手段进行分析比较，不断研究和寻找新的最佳方案。对水循环经济的技术创新研究，主要是从事技术科学的学者，要将水循环经济的理念与思路引入水的供应、输送、使用、排放、处理和回用等过程中，通过对循环过程中水资源消耗、水循环利用、污水处理、水污染排放的分析，提出减量化、再使用、再循环的工程流程或技术建议。

例如，在社会经济系统中，各用水部门与行业都存在节水技术与相关设备；在污水处理厂，要实现污水的资源化利用，必须不断更新处理设施和技术，以提高污水的处理水平；同样，要实现污水的循环利用，需要对饮用水、循环水的管道系统进行技术改造。从经济学的角度看，还需要考虑不同技术项目的成本与效益，如引入新的生产流程与工艺所需要的投入及预期产出。从企业和区域社会经济发展来看，还要对比分析采取水循环技术的长期成本和短期成本，从而确定水循环技术的可行性。这些工作，需要根据各地的水资源条件、经济社会发展状况、科学技术水平等因素，对各类循环水的技术和设备进行系统的分类，并提出相关的技术识别评价指标，为水循环经济的发展提供理论指导。

5 水循环经济管理体制及经济机制

长期以来，我国实行水资源分部门管理的体制，水量与水质、地表水与地下水等分割管理，水资源的分割管理导致部门职能交叉、政出多门、推萎扯皮、管理效率低下等诸多弊端。随着社会经济近年来的快速发展，不少地区的水短缺和水污染等水问题日显严重，传统的水资源分割管理模式越来越成为制约水资源可持续利用的障碍。加强水循环经济管理体制和经济机制问题的研究是实践水循环经济工作的突破口，更是实现社会经济可持续发展目标的迫切要求。水循环经济管理体制和经济机制的研究包括循环水权制度的研究、循环水权交易市场的研究、循环水价的研究、水循环经济政府财政和税收的研究、有关循环水的法律法规的建立和完善研究等。

6 结论

我国是一个水资源严重缺乏的国家，迫切需要在包括工业、农业等在内的各个领域引入水与资源可持续利用的概念与技术。通过水循环与资源的回收，不仅可以节约水和资源，减少对环境的依赖，还可以最大限度地减少废水排放，保护环境。因此，建立水循环经济与水资源再利用体系研究是非常有意义的。

参考文献：

[1] 王晓昌,张荔,袁宠林,等.水资源利用与保护[M].北京:高等教育出版社,2008.

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[关键词] 生活污水,火电厂,循环冷却水,水处理,优化

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

城市中水是指生活污水、工业废水经过收集、处理后达到一定水质标准， 在一定范围内可以重复利用的非饮用水， 其水质介于污水与自来水之间。我国回用于工业循环冷却水的中水分为两种，一种是企业自身排放的污水经过深度处理后回用于循环冷却水系统。 另一种是城镇污水厂二级生物处理排放水再经过深度处理回用至企业循环冷却水系统，这种集中式处理避免了企业二次投资。

我国工业水的重复利用率与发达国家相比存在较大的差距.美国的水循环利用率已经超过85%,而我国目前的工业水循环利用率约为50%左右.为节省水资源和减少对环境的污染排放，用处理后的生活污水作为火电厂的循环冷却水,解决应用过程中出现的技术问题,具有实际工程意义和推广价值.

现以某某煤电公司的自备热电厂为例，某某煤电公司污水处理厂每天处理的生活污水排放量达6 000m3以上,如果处理后的中水能满足电厂循环冷却水水质的要求,其数量完全能够满足该电厂循环冷却水的需求量.基于对环境保护的考虑,并经过投资方案的经济性分析比较,决定将进行处理后的中水作为该电厂的循环冷却水的工业试验,并对实际运行工况进行跟踪研究,不断完善中水作为电厂循环冷却水的工艺,使处理后的中水能满足电厂循环冷却水的要求,使该电厂成为一座实现环境保护和资源综合利用的燃煤电厂。

1深度处理的意义

.城市污水有机物、微生物、化学药剂多，城市污水厂二级生化出水需要经过深度处理才能达到循环冷却水补充水标准（见表 1)

表 1 再生水用作冷却水的水质标准

由表 1 可知， 深度处理主要目标是进一步去除 NH3-N、P、有机物 、悬浮物及杀灭病菌和病毒等， 对于铜质换热器关键是降低 NH3-N 污染因子，铵盐会引起铜质冷气管的严重腐蚀。

2、 深度处理工艺

对比城镇污水处理厂出水排放标准及工业循环冷却水补水水质指标， 污水处理厂出水不能满足火电厂循环冷却水系统补水水质要求， 需要进一步深度处理。 目前中水深度处理工艺如石灰混凝澄清过滤法、 超滤反渗透法、MBR 法等存在受原水水质影响、投资规模大、运行不稳定等问题，如应用广泛的石灰混凝澄清过滤法存在出水氨氮超标腐蚀铜质管材等问题。 某某煤电有限公司城市中水综合利用工程采用曝气生物流化池（ABFT）+机械澄清池工艺，投入运行以来，出水水质稳定，具有耐冲击负荷能力强，运行费用低等优点。

2.1 ABFT 工艺原理

在 ABFT 反应器中投加占曝气池有效容积的10 ％~25 ％的高效微生物载体， 特效微生物大量附着并固定于其上，ABFT 反应器实际上是综合传统活性污泥法与生物膜法优点的双生物反应器。 各级 ABFT 反应器中，通过培养不同特效优势菌种，提高目标污染物的降解效果；载体所生长的生物量最高达可达 10～18 g/L，成活后的微生物与载体的结合是采用键价结合的固定化技术， 故结合力牢固，不易脱落，不易流失，高负载的生物量保证了 ABFT 反应器去除污染物的高效和稳定性； 运行过程中每个载体内部都存在着良好的好氧、缺氧、厌氧环境，使其内部形成无数个微型的硝化—反硝化反应器， 故而造成在同一个反应器中同时发生厌氧氨氧化、硝化和反硝化联合作用，有力地保证了氨氮、有机物等的高效去除。

2.2 工艺特点

（1）占地面积小 、基建投资省 、能耗低 、易维护、运行成本低。（2）调节 、控制 、运行操作方便 ，人员配置较少，减少吨水人工成本。（3）对低营养、低负荷水质污染因子有进一步的降解效果。（4）处理出水质量好，运行安全可靠，可达到循环冷却水水质标准或生活杂用水水质标准。（5）污泥产量较少，对环境不会带来二次污染。（6）抗冲击能力强，受气候、水量和水质变化影响小，并可间歇运行。（7） 系统衔接性能好， 可充分利用原有构筑物，减少投资成本。

2.3 工程应用

某某煤电有限公司城市中水综合利用工程对某某污水处理厂一级 B 排放水进行深度处理补充循环冷却水系统，采用 ABFT+机械搅拌澄清池工艺， 运行出水主要指标优于循环冷却水回用标准。工程规模：一期 30 000 m3/d。项目建设地点： 提升泵房位于某某污水处理厂排放口附近， 深度处理工程在某某煤电有限公司厂区内。性质：新建出水用途：全部回用于循环冷却水系统。运行情况： 项目于2011年 8 月投产以来，运行稳定、水质完全达标，具体见表 2。

存在的问题

循环水系统的腐蚀。中水回用于火电厂循环水最大的问题就是对循环水系统腐蚀，其原因有两方面：一是中水中氨氮含量较大，冷却水的pH下降，部分金属(碳钢、铜、铝)遭受腐蚀；二是中水中含有大量的细菌，细菌的新陈代谢过程中分泌粘液，原来悬浮于水中的固体粒子和无机沉淀物粘合起来，附着于传热面形成粘泥，污泥下因水流不畅、离子浓度较高，很容易就产生腐蚀。同时，硫酸盐还原菌或硫细菌等可产生硫化氢或硫酸，从而腐蚀金属。故再生水回用时应该全面考虑对系统内所用材质的影响。

污泥附着量的问题。循环水的温度适合于微生物的生长，中水中有机物(COD指标)含量较大，同时含有丰富的碳源、氮源、磷源，再加上冷却塔的强烈的曝气作用，氧气充足，在适宜的生存条件下，细菌繁殖迅速，加上二级处理水中含有大量的泥沙、腐殖质、纤维等悬浮物以及较多的细菌、藻类等微生物，污泥附着问题就越严重，污泥附着不仅影响换热而且会产生腐蚀问题。同时溶解的有机物可消耗氯剂等氧化性杀菌剂，降低杀菌效果。

其他。水深度处理成本较高，对部分火电厂来说，费用高影响经济效益，这电阻碍了中水回用的大力推广。

解决措施

使用耐蚀材质。中水中各种离子的浓度较大，回用会引起循环水系统金属或建筑构筑物的腐蚀问题，除了在水质调整和控制方面可采取适当防止腐蚀措施外，还可在设计、建设阶段就选用耐腐蚀的金属及混凝土材质，为中水回用或提高循环水浓缩倍率提供可能。同时应该在传统工艺的基础上发展新的循环水处理技术，如金属表面膜缓蚀阻垢技术、高效杀菌灭藻技术、智能在线监控技术等，

加强循环水水质监督。采用城市中水作为循环补充水，由于二级出水中有机物、SS、C1-、SiO42-等无机盐离子的浓度较高，特别是较高浓度的氨氮通过硝化作用产生的酸，降低了循环水的pH，引起金属的腐蚀。因此必须密切监视并严格控制回用水中的有机物浓度和无机盐离子的浓度，尤其应重点监测循环水的pH和碱度。

使用合适的杀菌灭藻剂。中水中细菌数目庞大，种类繁多，且中水中的溶解有机物和氨氮会消耗氧化性杀菌剂，因此实际运行中应该严格监测和控制微生物的含量，正确控制杀菌剂的种类、剂量和投加频率，优化杀菌操作。

(4)另外，污水处理本身的生产运行环节和管理配套措施也对中水能否成为电厂稳定可靠的水源起到很大的制约作用，所以必须对供水的各个环节进行详细的分析，然后采取相应的措施，才能保证水源的安全可靠。另外，因中水深度处理成本较高，阻碍中水的回用，建议相关部门对中水回用采取相应的政策性支持，鼓励使用中水，减少新鲜水的使用。

结束语

城市中水回用、实现污水资源化是缓解水资源短缺、减轻水体污染的有效途径，而火电厂循环冷却系统采用城市中水、 实现中水大规模回用具有伟大而现实的意义。中水回用于火电厂循环冷却水系统，不仅节省了新鲜水资源用量，而且减轻了污水直接排放对自然水体的污染，具有良好的社会、环境和经济效益。随着国家节能减排、发展循环经济、走可持续发展道路政策不断深入，中水处理技术的日趋成熟， 城市中水回用将成为电厂循环冷却水系统的应用趋势。

参考文献

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关键词：工业循环水冷却工艺节能减排方法

中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

目前，工业循环冷却水占了工业用水中的比重较大，而工业循环冷却水在工业应用中的作用很关键，因此，我们必须重视对循环冷却水的处理，采用适宜的工艺控制方法，达到节能减排的目的。

系统控制与节能的关系分析

系统中冷却塔、冷冻主机、冷却泵及冷冻泵应是一一对应开启的，应采用电动阀控制水流，不得让水流经过已停机部分的管道，而影响处理效率。开机的顺序是：冷却水泵、电动阀、冷却塔、冷冻主机，停机的顺序则相反，且冷冻机停机要提前半小时。30kW以上冷却水泵应采用软启动，多台并联，最好用变频控制，根据外界环境气候设定调节水泵功率，节能效果更好。冷却塔风机采用双速电机以及酌情适当调机叶片角度对于节能降噪有明显效果。

根据是否设置水池设置位置， 产生了循环水冷却系统的不同形式。采用集水型冷却塔，冷却水泵尽量降低设置，并将冷却水进水总管适当放大，以增大蓄水量，既减少管道阻力、节能又保证水泵的正常运行。

工业循环水冷却工艺的具体节能减排方法

工业循环水系统基本流程一般是：给水管网来的新鲜水经循环水处理装置缓蚀阻垢处理后进入循环水给水管网，供全厂冷换热设备使用，换热后水温达到设计值后，进入循环回水管网，一部分经冷却塔换热后温度降低10度左右，依靠重力沉降于塔下水池，另一部分约占总水量的3%进入旁滤系统，过滤以降低循环水浊度，再进入塔下水池，经格栅进人吸水池，再经过缓蚀阻垢、杀菌灭藻药剂处理，水质稳定后，经循环水泵升压送至循环水给水系统。要减少循环水系统用水量，最主要的措施是提高循环水的浓缩倍数。

循环水浓缩倍数的定义如下所示：浓缩倍率：循环冷却水中某种盐分的浓度／补给水中某种盐分的浓度以循环量为10000m3／h、冷热水温差10℃的循环水系统为例，不同浓缩倍数下的补充水率、排污率和节水率在使用循环水较使用直流水具有显著的节水减排效果，浓缩倍数在1.5，补充水率为3.31%，折算成节水率为96.69%；污水排放率为2.23%，折算成减排率为97.77%。随着浓缩倍数升高，节水减排效果提高，节水率和减排率提高，但提高的幅度逐渐下降。目前，由于水源紧张，水价上涨，排污收费增加，个别企业循环水浓缩倍数已提升至6以上。目前我国化工企业循环水浓缩倍率一般在2左右，如果都提高到6，可减少循环水补充水40%，减少污水排放80%。要提高循环水浓缩倍率，主要通过以下几种方法：

1.对水处理配方进行优化

提高循环水浓缩倍率，在补充水水质不变的情况下，最显著的结果就是循环水中的含盐量提高，浊度增大，微生物增多等。如处理不当，将加速设备管道的腐蚀，并导致装置利用率的降低和循环水水质的恶化。通过调整循环水处理配方，循环水浓缩倍率可以提高到3-4。

循环水高浓缩倍数运行情况下。加药、加酸设施的安全可靠是水处理的基础，因此要求循环水系统有较高水平的水质在线监测和自动加药系统，因此要以系统运行的稳定、可靠，减少操作波动为首要条件，选用与系统相适应的自动连续加药(加酸)设备。

高浓缩倍数运行时，循环水离子含量和污染物含量增加，浊度和微生物控制难度加大，需要加强旁流处理和杀菌。配备旁流过滤器，其流量为循环水量的3%-5%，以降低循环水中的悬浮物、胶体和部分微生物，有利于控制循环水腐蚀及结垢。

2.改善循环水补充水水质

在循环水系统水质不变的前提下，要提高循环水的浓缩倍数，最直接的方法就是提高循环水补充水的水质。特别是对于补水水质较差，或受客观条件限制，无法大幅提高水处理剂的性能时，也可以采取对补充水进行预处理的办法，改善补水水质，以利于循环水系统浓缩倍数的提高。这种措施在北方高碱、高硬水系尤其适用，而且综合效益明显，目前在一些企业已得到了成功应用。

按《石油化工给水排水水质标准》，石油化工敞开式循环水水质要求Ca2+质量浓度为30-500mR／L，而石为，石油化工企业给水水质标准为Ca2+质量浓度≤175mg／L。假设循环水Ca2+质量浓度为500mg／L，补充水Ca2+质量浓度为175mg/L，则循环水浓缩数倍数为2.86。若采用顺流再生固定床技术对循环水补充水进行离子交换处理，生成的软水中阳离子质量浓度约为80mg/L。这样，在不改变循环水水质状况的情况下，循环水浓缩倍数可达到6.25倍，补充水量由大约2%降低为1.4%，节水30%。

采用循环水分级浓缩串联补水技术

近年来，我国电力系统开发了一种经济适用的循环水浓缩串联补水技术。该工艺将循环水分成两级进行处理，补给水串联运行。第1级原水进入第1级机组循环水系统低浓缩倍率运行，(浓缩倍率小于等于2)，第1级循环排污水经过滤、弱酸离子交换树脂脱碱软化处理后作为第2级机组循环补给水，第2级机组的循环水系统采用高浓缩倍率运行(浓缩倍率小于等于4.5，且循环水总浓缩倍率大于等于6.0)，其排污水经澄清过滤和反渗透处理后可作为锅炉补给水或循环水系统补给水。该技术已在西柏坡电厂成功运行多年，与常规循环水单级浓缩处理系统比较，其优点主要有：

(1)浓缩倍率高。综合循环水浓缩倍率可达6～9，节水效果明显、排污量较小、经济、安全、可靠；

(2)解决了提高浓缩倍率与凝汽器管材结垢或腐蚀的矛盾；

(3)对循环水浓缩倍率2倍左右的循环水装置，改造方便，适用性强；

(4)减少了废水排放量；

(5)节约投资、占地面积小。

与空冷技术相比，分级浓缩串联补水技术工程造价低(约是空冷的1／10)。缺点是冷却水系统的蒸发、风吹损失需另寻办法解决。空冷技术耗水率低，缺点是工程造价高、运行管理复杂。以1200MW规模电厂为例，采用分级浓缩串联补水技术，需投资4000万元左右，解决了约占1／2循环水水量的排污损失(1566万t/a左右)，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。按石家庄市工业企业用水价2.98元／m3计，节约水费4666.68万元／a。1年即可收回投资。采用空冷技术，投资约5亿元左右，节水约3200万t／a。水投资分别为：2.55元／t和15.6元／t。

4.采用空冷技术来实现节能减排

空气冷却方式和水冷却方式的讨论持续了相当长的时间，到目前为止仍在进行两者之间的经济分析与讨论。但是，空冷器的优越性越来越得到人们的认可，以空冷代替水冷的趋势仍日益明显。

目前，国内化工企业只有个别单元采用了空冷技术，但在西部电力行业已广泛推行。资料介绍在中东缺水地区已有装置在设计中广泛采用了空冷技术。其显著效果是循环水用水量降低50%-70%左右，总用水量降低25%～35%，减少污水排放30%～40%。使用空冷技术不可避免带来装置占地面积的增大和电耗的增高。由于西部地区黄河流域水中氯离子含量高，采用高浓缩倍率循环水技术有困难，并且该地区缺水严重、土地资源和能源相对丰富，因此空冷技术在该地区特别适用。杨相益在《空冷凝汽器在石油化工装置中的应用》一文中对某滨海炼油厂新建柴油加氢精制装置中汽轮机凝汽设备选择空冷和水冷方案做了技术经济比较，最终选择了空冷方案。通过分析，空冷流程可显著降低水耗量，但电耗明显增加，蒸汽用量变化不大，但总能耗较水冷流程要低，系统排污量大幅度降低。投资增加是空冷流程推广困难的主要原因。

四、结束语：

工业作为用水大户，应该把循环水的节能减排放在首位，目前我国工业循环水冷却工艺技术在应用实践都相对落后，还有潜力可挖，相关部门应加大推进工业循环水的节能减排措施，从环境保护角度切实的积极推进节水政策。

参考文献：

[1]朱羽中,钱效南.工业循环水节水新思路[J]. 石油化工环境保护. 2011(03).

[2]俞军.工业循环水节能减排方案浅析[J]. 中国工程咨询. 2012(08).

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关键词：机力通风冷却塔；循环冷却水系统；冷却塔选型

中图分类号：TK224

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）18

我国南方地区燃煤电厂原有机组大部分采用直流冷却方式。随着经济的高速发展，水资源日益紧张及环保要求，新建燃煤电厂均要求采用带冷却构筑物的循环供水系统。一方面，循环水系统的选择及方式即汽轮机“冷端优化”，直接影响到凝汽器的真空，最终会影响到汽轮机的电功率和电厂的煤耗。另一方面，由于环保水务等方面因素的制约，在循环供水系统的设计上必须要达到国家和当地政府的设计规范。

1　中电荔新项目概述

广州中电荔新电力实业有限公司实为广州新塘漂染工业环境保护综合治理项目热电站的二期工程，在建机组为2×330MW热电机组，前期已建有2×100MW热电机组（旺隆电厂），对新塘环保工业园内的企业进行集中供热，工业园内12×104t/d净水供水站和10×104t/d污水处理厂也已建成投产。一期2×100MW机组循环水系统采用直流冷却方式，在纯凝汽工况下最大温排水量为21222m3/h，排入东江北干流，生活污水和一般工业废水分别经相应处理后排入工业园污水处理厂。本期工程供水水源分别为东江、工业园净水厂和城市自来水。本期2×330MW机组在纯凝额定工况下，循环冷却水热季需水量为43211m3/h，冷季需水量为33595m3/h；在抽汽额定工况下，循环冷却水热季需水量为32624m3/h，冷季需水量为25451m3/h，冷却水以东江为

水源。

2　初步设计选型结果

旺隆热电工程和本工程原规划设计总容量为2×100MW+2×210MW，循环水系统按直流供水设计，并取得了取水许可证。在本工程可行性研究阶段，设计容量由2×210MW更改为2×330MW级，循环水取水量较原取水量增大28821.4m3/h，无法通过水力主管部门的审批。根据业主《关于中电荔新循环水相关事宜的传真》，本工程在初步设计阶段1号机组按直流供水系统，2号机组按带自然通风冷却塔的循环供水系统设计。工业水系统采用直流供水系统，工业水回收水作为2号机组循环水系统的补

给水。

直流供水系统的流程如下：取水口旋转滤网间循环水进水自流沟泵房进水间循环水泵房 循环水泵循环水压力进水管凝汽器及辅机冷却器循环水压力排水管排水沟虹吸井循环水排水自流沟排水口东江。

循环供水系统的流程如下：循环水泵房循环水泵循环水压力进水管凝汽器及辅机冷却器 循环水压力回水管自然通风冷却塔循环水回水沟循环水泵房进水前池循环水泵房。

3　冷却塔的选型

冷却塔选型比较的目的是为了是循环水系统的设备包括循环水泵、冷却塔的投资及机组发电量、水泵耗电量等运行费用总体最低。

3.1　冷却塔选型方案的选择

方案一：采用带机械通风冷却塔的循环供水

系统。

方案二：采用带自然通风冷却塔的循环供水

系统。

3.2　冷却塔的一般技术指标

3.3　冷却塔的经济比较

3.5　结论

通过以上比较，方案一总投资及占地面积均比方案二小，且年总费用比方案二少646.31万元；根据部分工程实际情况，机械通风冷却塔和自然通风冷却塔出水温度的差值随着建电厂地区湿球温度的升高而加大, 随着湿球温度的降低而减小，即在高温高湿地区，机力塔的优越性愈是明显。以上计算是按纯凝工况考虑，当电厂供热时，采用方案一可根据抽汽量的变化调节机力通风冷却塔风机开启的台数，假设机组常年供热时按50%抽气量，方案一冷却塔电机的年运行费用还可节约电费281.23万元，年费用与方案

二相比，节省更多，故采用方案一。

4　选定投建循环水系统方案

由于中电荔新项目1号机组按原本300MW机组温排水量向珠江水委审批通过，后机组选定为330MW容量，多余10%温排水量必须经过冷却后方能排入珠江。根据设计院、专家及业主三方多次讨论选定下列方案：

1号机组采用单元制直流供水系统。其水源为东江北干流，东江和增江保证率为97%，最小流量分别为128m3/s、8.3m3/s。通过循环水泵抽升送至凝汽器，出水排至虹吸井，其中4316m3/h由降温水泵送至1座单塔处理水量为6000m3/h冷却塔降温后排放，其余温排水由循环水排水沟排至东江干流。

2号机组采用带机力通风冷却塔的循环供水系统。循环水经循环水泵抽升后用循环水管输送至凝汽器，温度升高后的水通过循环排水管输送至冷却塔进行冷却，温度降低后的循环水经循环水回水沟至循环水泵房进水间，如此反复循环。在循环过程中由于蒸发、风吹及排污而损失的水量通过本期工程工业水回水及补给水来补充。补给水水源为工业园净水站来水。循环供水系统拟采用7座单塔处理水量为6000m3/h的机械通风冷却塔。

每台机组各配3台循环水泵，热季采用1机3泵，冷季采用2机3泵的运行方式。1号机组配置1根循环水管，1条循环水排水沟、2座虹吸井及1座出力为6000m3/h的机械通风冷却塔；2号机组配置1根循环水管，1条循环水回水管，1条循环水回水沟及7台出力为6000m3/h的机械通风冷却塔。两台机组共8座冷却塔，分2排背靠背布置，每排4座，均采用单面进风方式。

5　结语

中电荔新公司所采用的循环冷却水系统，是为了适应低碳节能的环境发展需要而采取的特殊循环供水方式，它综合了直流供水及循环供水系统的优点，满足环评报告与其审批文件中的温排水量需要，为类似电厂的循环供水系统选型提供了思路。

机力通风冷却塔具有占地少、布置灵活、投资省、工期短、可根据不同季节和不同工况的循环水量调机运行台数、启停灵活、对地基承载力要求较低等特点，对于本工程场地条件限制和供热机组运行方式多样的特点，机力通风冷却塔具有一定的技术优势。

参考文献

篇5

关键词：天津滨海地区；浅层地下水抽灌；地层竖向位移

中图分类号：TD325.2 文献标识码：A

1 引言

当前，社会经济发展迅猛，能源需求日益紧张，为了缓减发展带来的能源紧张局面，对浅层地下水储能方式的利用日渐盛行。但由于地下水的抽取可能引起地下水位下降，造成地面沉降等地质环境的变化。因此采用了抽灌结合的方式进行，以求在最大程度上减缓地面沉降带来的负面影响。对于浅层地下水的抽灌循环利用及其带来的地面沉降问题许多学者了也都进行了这一方面的研究。

吴建中等人[1]通过开展试验研究，改进了地下水人工回灌工艺流程，通过同步地面形变监测分析了浅层地下水人工回灌对控制地面沉降的作用效果，评价了浅层地下水人工回灌技术在防治工程型地面沉降中推广应用的可行性及适用性。王翠玲[2]等人从粘土层压缩变形的微观效应角度，揭示了回灌对沉降控制的机理，介绍了控沉中人工回灌方式，并对地下水回灌过程中存在的一些问题进行了论述，提出了相应的地面沉降控制措施，为实践提供有益的指导。张云[3]等人在抽灌水条件下根据上海砂土层的水位、变形观测资料，研究了上海含水砂层变形特征及其与地下水位变化的关系。根据实测的土层变形和水位数据，得到砂土层的变形参数，为地面沉降的计算提供依据。杨天亮[4]等人通过浅层地下水压力回灌对比试验研究，证实采用变压力、变流量地下水人工回灌可有效实现地下水位和地面沉降的双重控制，效果显著。

通过以上分析可知，抽灌循环利用地下水的方式已日渐普遍。天津滨海地区浅层地下水以往很少开采利用，几乎处于封闭状态，满足储能利用的基本条件，存在利用的潜在价值。本次研究以试验为基础，采取了抽灌结合的方式进行，利用特殊工艺将利用完毕的地下水全部循环灌入地下， 填补由于采取地下水而形成的降水漏斗，增加由于抽水减小的孔隙压力，研究了在此基础上的地层变形特征。

2 研究区域简介

2.1 研究区水文地质条件

研究区域位于天津滨海新区，区内分布的浅层地下水主要为第四系全新统及上更新统，该含水系统受多次海侵及后期改造形成，为孔隙型潜水。试点位于滨海新区于家堡金融区内，地质特征如图1。

2.2 研究区试验条件

试验研究区建设一间地下水循环利用室，可将浅层地下水抽取进行储能利用；建有水井3口，运行模式为一抽两灌，其平面示意图如图2；建有地层分层沉降标6组，埋设深度分别为3.7m、9.0m、14.5m、18.0m、24.0m、27.0m。可分别监测井深范围内不同地层竖向变形，详情如图1、图2。

3 研究方法

本次浅层地下水抽灌综合利用根据场区水文地质条件，结合区域地质特征，分别进行了水井建设及地面沉降监测系统的建设。研究方法如下：浅层地下水在综合利用过程中，利用其中一口井进行较深地下水抽取->将抽取的地下水进行冷热能综合利用->利用完毕后的地下水进行浅层排放回灌。整个循环过程中，进行地面竖向位移的监测，研究抽灌结合情况下地面竖向位移的变化特征。

根据表1，可知本次浅层地下水利用过程中发生沉降的地层主要有⑥1粉质粘土，⑥2淤泥质粘土，⑨2、⑩粉细砂。其中⑨2、⑩粉砂、细砂为咸水主要含水层，监测数据显示其竖向变形最大。⑥2淤泥质粘土层为软土层，监测数据显示竖向变形小于含水层。⑥1粉质粘土为表层天然沉积土层，排水后有一定程度的压缩。其余各土层监测显示竖向位移均较小，对地面沉降影响甚微。

另外，从图3中可以看出，随着地下水的回灌，各地层单次固结变形曲线出现波动，说明地下水的回灌在一定程度上能使地层恢复变厚，减缓由抽水带来的地面沉降。

4.3 地层竖向位移原因

本次浅层地下水利用过程中，涉及到的地层竖向变形有沉降及回弹两种情况。地层的沉降表现为地层压缩变薄，地层的回弹表现为地层的膨胀变厚。

地层的压缩变薄主要为浅层地下水利用所导致。根据有效应力原理，土的总应力（σ）等于由水承担的孔隙水应力（u）与土骨架承担的有效应力（σ’）之和，抽水使土体的孔隙水压力降低，上覆土层的总应力不变，因而有效应力增加，使土体颗粒重新排列，固结压密，进而表现为宏观上的地层压缩变薄。该有效应力原理可以很好的解释含水层粉细砂（⑨2、⑩）的沉降变形；地层压缩变薄的另一个方面就是欠固结软土的固结，欠固结软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性大、强度低的特点，由于土的自重应力下尚未达到完全固结，在正常情况下也发生一定的压缩变形，加之排水的措施，软土的固结变形程度将更大。地层的膨胀变厚可解释为地下水抽取过程中，含水层首先排水，固结压缩，在应力向上传导过程中，由于含水层压缩变薄，对上层土约束减弱而导致上层土体回弹。

5 结语

浅层地下水利用过程中，产生了35.86mm的累积沉降，主要沉降层位为粉细砂含水层、欠固结软土、上部未很好固结的天然沉积土层，部分层位略有回弹。

地层的压缩变薄主要为浅层地下水利用所导致，有效应力原理可以很好的解释含水层粉细砂（⑨2、⑩）的沉降变形；地层压缩变薄的另一个方面就是欠固结软土的固结；地层的膨胀变厚可解释为地下水抽取过程中，含水层首先排水，固结压缩，在应力向上传导过程中，由于含水层压缩变薄，对上层土约束减弱而导致上层土体回弹。

监测资料显示，随着地下水的回灌，各地层单次固结变形曲线出现波动，说明地下水的回灌在一定程度上能使地层恢复变厚，减缓由抽水带来的地面沉降。

参考文献：

[1]吴建中，王寒梅，杨天亮，浅层地下水人工回灌应用于上海市工程性地面沉降防治的试验研究[J].现代地质，2009，23（6）：27～28.

[2]王翠玲，王 飞.地下水人工回灌对地面沉降控制的探讨[J].山西建筑，2007（33）：135～141.

篇6

一、“地球所处的宇宙环境、地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星”

课标要求：1．运用资料说明地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星。

2．　描述地球所处的宇宙环境。

主要考点：地球在太阳系的位置、地球的普通性与特殊性。

命题例析：这一考点的命题，主要考查地球在太阳系中所处的位置、地球上为什么适宜于生命生存和繁衍。

【例1】地球是人类的家园，是太阳系中一颗普通而又特殊的行星。回答1～3题

1．　地球的普通性主要表现在

A．　从运动特征看，地球与水星、金星、火星很相似，自转周期较短

B．　从结构特征看，地球属类地行星，体积质量适中，比巨行星小，比远日行星大

C．　从运动特征看，地球与其他七大行星十分相似

D．　从结构特征看，日地距离适中，公转周期适中

2．　地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星，其特殊性主要表现在

A．　适合生物生存和繁衍

B．　绕日公转与自转的方向都是自西向东

C．　表面存在大气层

D．　位置适中，体积和质量适中

3．　想了解M星球上是否有生物存在，你认为必须了解下列信息中的哪些信息？

①M星球上是否有火山活动　②M星球上是否有水　③M星球上是否有适合生物呼吸的大气　④M星球上的温度是否适宜　⑤M星球是否围绕太阳公转

A．②③④　B．①②③④⑤ C．①②③ D．②③④⑤

解析：地球的普通性在于其所处的位置和特征与其他行星相似，特殊性在于其有高级智慧生命存在。地球上存在生命的条件可以分为内部条件和外部条件，内部条件主要包括适宜的温度、厚厚的大气、充足的水源等，外部条件主要包括稳定的太阳辐射和安全的运行轨道等。

答案：1．C　2．A　3．A

二、“地球的圈层结构及各圈层的主要特点”

课标要求：说出地球的圈层结构，概括各圈层的主要特点。

考点一　地球内部圈层的结构及特征。

命题例析：这一考点的命题，以基础为主，考查地球内部圈层构造，突出生产、生活特别是利用地震波的原理探索地球内部物质分异、勘探石油等。

【例2】地震会给人类带来巨大灾害，但人类也可以利用地震技术探索地球内部物质分异、勘探石油。读图1，回答下列问题。

（1）根据地震波的传播状况可以划分地球内部圈层构造。在地球内部圈层构造示意图中的方框内，填写地球内部各圈层和分界面的名称。

（2）最近，我国在渤海发现储量逾10亿吨的大油田。该油田储量的探明是采用三维地震勘探技术的结果。地震波分为纵波与横波，根据地震波传播原理，在通过含油层时，传播速度发生明显变化的主要是＿＿＿＿＿＿＿＿＿波。

解析：　第（1）题，地球内部圈层和分界面名称属基础知识，此题较为简单。第（2）题，地震波分为纵波和横波，纵波能穿过固、液、气各态物质，而横波只能穿过固态物质。

答案：（1）（见图2） （2） 横

考点二　地球外部圈层的结构及特征

命题例析：这一考点的命题，突出地理的综合性，考查大气圈、水圈、生物圈等圈层之间相互联系、相互制约以及与人类生存和发展的关系。

【例3】读秀丽的黄果树景观图，回答1～3题。

1．　图示景观体现出的地球圈层的个数是

A．　2个 B．　3个 C．　4个 D　．5个

2．　在景观图中，代表自然地理系统中最活跃的圈层的要素是

A．　瀑布 B．　岩石 C．　树木花草 D．　大气

3．　该景观的形成过程，充分说明了

A．　图中各圈层都是连续而不规则的，且都相互联系

B．　图中的各圈层之间存在着物质迁移和能量转化

C．　图中的各圈层是独立发展变化的

D．　图中各圈层的内部物质运动的能量都来自太阳辐射能

解析：景观图中涉及的圈层有水圈、生物圈、岩石圈、大气圈；生物圈是最活跃的圈层；该瀑布的形成说明地球的圈层之间是相互联系，相互影响的，它们之间不断进行着物质迁移与能量的转化。其所需能量主要来自三个方面：地球内能、重力能、太阳辐射能。

答案：1．　C 2．　C　3．　B

三、“水循环的过程和主要环节、水循环的意义。”

课标要求：1．运用示意图，说出水循环的过程和主要环节。

2．　说明水循环的地理意义

考点 水循环的过程和主要环节、水循环的地理意义

命题例析：这一考点的命题，主要考查水循环对气候、环境、人类生产生活的影响。

【例4】图4为“水循环示意图”。读图回答下列问题。

（1）图中丁－甲－丙－丁过程属于 循环。水循环的主要地理意义是 。

（2）水循环对乙图所示地区直接提供的资源主要有 和 资源。丙图中三角洲形成的主要外力作用是 。

（3）目前，人类直接利用的淡水资源主要来源于水循环的（填字母） 环节。人类可以通过 、 措施来改善水资源的时空分布，以更好地满足人们对水资源的需求。

（4）在全环水循环中，陆地水主要通过 、 方式进入到大气层中。

解析：水循环是指自然界的水在地球表层通过蒸发、水汽输送、降水、下渗、地表径流和地下径流等环节连续运动的过程。水循环包括：海上内循环、陆上内循环和海陆间循环。水循环的意义：促进地球上各种水体的更新，维持了全球水的动态平衡；对全球的热量传输起着重要的调节作用；由于在水循环的过程中，不断进行势能和动能的转换，由此产生了流水侵蚀、沉积等作用，塑造了地表的形态；人类可以通过修建水库、跨流域调水等措施来改善水资源的时空分布，以更好地满足人们对水资源的需求。

答案：（1）海陆间 维护全球水量平衡、使陆地淡水资源不断更新，促使地球各圈层及陆地海洋之间物质和能量的迁移。

（2）水 水能 流水沉积作用

（3）c 修建水库 跨流域调水（4）蒸发、植物蒸腾作用

篇7

播放视频《地球上的水》

师：刚才这段视频为同学们提供了很多水的信息，水是生命之源，从本节课开始，我们就来认识一下地球上的水。

【新知学习】

第一节：自然界的水循环（板书）

【课标要求】

1.运用示意图，说出水循环的过程和主要环节

2.说明水循环的地理意义

师：下面，我们就带着这样一个目的，进入今天的学习。

设问：同学们都听过“井水不犯河水”这句话，对这句话，你们怎么看？觉得它有道理吗？

生：思考，回答。

过渡：自然界中，水的类型很多，其中就包括刚才提到的井水（地下水）和河水，那这些不同水体之间有没有联系呢？如果有，它们又是怎样联系的呢？

一、相互联系的水体（板书）

用一瓶农夫山泉矿泉水为例，提问并配合板图：

1.这瓶水在进入瓶子之前，是来自哪里？（千岛湖）

2.千岛湖水又是哪里来的呢？（降水、地下水、积雪融水等）

3.降水又是哪里来的呢？（大气水）

4.千岛湖的水最后又到哪里去了呢？（主要流到海洋）

5.老师现在将这瓶水喝掉，它又变成什么水了？（生物水）

师：地理上，通常将某种水的来源称为它的补给，从图中可以看出，各种水体之间是有补给关系的，例如，千岛湖水可以补给钱塘江。所以，井水是可以犯河水的。

提问：刚才讲的这些水体，如果按照空间位置的不同，将其分为三类，应该怎么分？

生：（思考回答）

师总结：海洋水、陆地水、大气水。

过渡：为帮助同学们理解这三类水体的补给关系，下面我们来做一个实验：

模拟水循环：

1.在一个平底大烧杯中加少量的水，盖满底部即可，把一个装有沙子的小烧杯放入水中。

2.用一块透明玻璃盖住大烧杯，并将大烧杯放在支架上准备加热。

3.点燃酒精灯，给大烧杯加热，观察烧杯内和玻璃片上的变化。

师：如果大、小烧杯分别表示海洋和陆地，请同学思考，如何用箭头来表示自然界中海洋水、陆地水、大气水的相互补给？

学生思考并请一名学生上黑板画图，其他同学补充。

师：（板图）

■

师：从图中我们可以看出，水在海洋、陆地、大气之间是可以循环往复运动的，我们将之称为水循环。

二、水循环的过程和环节（板书）

1.定义（板书）

师：板书补充水循环过程中的主要环节。

提问：所谓循环，就是有去有回，请同学们观察图中哪些过程可以构成一个循环？

学生思考回答：

教师总结并板书：

2.分类海陆间循环陆地内循环海上内循环

提问：1.淮河水参与哪种循环？

2.塔里木河水参与哪种循环？

3.海上暴风雨属于哪种循环？

过渡：刚才这个图是一个简化了的水循环示意图，下面我们来看一个完整的水循环过程演示。

师：动画演示水循环并提问。

1.海陆间循环有地球哪些外部圈层参与？（大气圈、水圈、岩石圈、生物圈）

2.陆地内循环有地球哪些外部圈层参与？（大气圈、水圈、岩石圈、生物圈）

3.海上内循环有地球哪些外部圈层参与？（大气圈、水圈、生物圈）

过渡：正是由于水循环能联系地球外部的四大圈层，所以水循环产生后，会对自然环境乃至人类活动产生深刻影响。

三、水循环的地理意义（板书）

师：蒸发从能量的角度看，是一个吸热的过程，通过水汽输送以后，到其他的地区产生降水，这又是一个放热的过程。通过全球的大气环流，水循环会将热量从一地带到另一地。

1.调节全球的热量平衡（板书）

师：演示黄河流域黄土高原和黄河三角洲图片，说明水循环的影响。

2.促进物质迁移，塑造地表（板书）

师：淮南工农业发展需要不断从淮河取水，淮河的水会用完吗？为什么？

3.促进水体更新（板书）

师：正如古希腊哲学家赫拉克利特说：“人不能两次踏进同一条河流”。

拓展延伸：

设问：水循环有着自身的规律，但是人类为了自身的发展，也在不断影响着水循环，你们觉得人类最可能影响水循环的哪些环节？（地表径流、蒸腾、下渗、降水）

师：人类对水循环的影响如果是合理的，那会造福人类。

案例展示：都江堰水利工程对成都平原的影响（配图片）

师：如果人类对水循环的影响不合理，也会危害人类。

案例展示：2011年鄱阳湖的干涸（配图片）

学生分组讨论：

1.鄱阳湖干涸与哪些自然因素有关？

2.鄱阳湖干涸与哪些人为因素有关？

3.人类可采取哪些措施避免这种情况发生呢？

过渡：水循环的异常已经影响到每个人的生活，包括生活在城市中的我们。

案例：南京、北京的内涝（配图片）

分析说明：南京、北京的内涝，除了降水异常外，人类对地表植被的破坏，导致下渗减少也是一个重要的原因。

师：淮南作为一座资源型城市，政府提出要把淮南建设成山水园林城市，所以我们感受到了我们家乡淮南的山更绿了，水更清了，我们的校园也因为花草树木变得更漂亮了。

教师总结：看来，要实现人与自然的和谐相处，人类一定要遵守自然本身的规律，否则就会危害人类自身的安全。

篇8

关键词：流域 水循环 水文 分布式 模型 WEP

一、分布式流域水循环模拟的意义与作用

地球环境变化和人类活动的影响改变了水的自然循环规律， 加剧了我国水资源的供需矛盾，许多地区出现了水环境与水生态恶化的严重局势。地表水、地下水及人工侧支循环水等各类水资源转化频繁，狭义的水资源概念与传统的水资源评价方法已显不适。

20世纪80年代中期以来，随着计算机技术、地理信息系统和遥感技术的发展，从水循环过程的物理机制入手并考虑水文变量的空间变异性问题，即分布式流域水文（水循环）模型或称“白箱”模型的研究在国内外受到广泛重视，涌现出许多分布式或半分布式模型，如SHE模型、IHDM模型及TOPMODEL模型等（参见文献1）。另外，全球大循环（GCM）研究对陆地地表过程模拟提出了越来越高的要求，土壤-植物-大气连续体（SPAC）研究受到重视，出现了各类SVATS（土壤-植物-大气通量交换方案）模型，从另一方面加强了水循环的研究。本文使用“流域水循环模拟”而不是“流域水文模拟”，意在强调需要将流域水循环系统的所有要素过程联系起来研究而不仅仅是产汇流模拟。

分布式流域水循环模拟能够回答水在时空间上如何移动和转化、什么样的工程与管理措施才能减少无效耗水以及人与生态如何分水等问题，而且其模型参数具有物理意义、可根据测量和下垫面条件进行推算。因此，基于物理机制的分布式流域水循环模型的研究与开发具有重要意义，在以下几个方面具有不可替代的作用：（1）预测未来环境变化下的流域水资源演变趋势，（2）分析人类活动的影响与各类对策的效果，（3）借助各类遥测技术在缺乏地面观测资料流域进行水文分析与预测，（4）为流域水资源评价与配置、洪水预报调度、水环境评价、水土流失监督治理及水生态环境分析等各专业应用提供强力支持。

二、WEP模型的开发与验证

本文作者从1995年起从事分布式流域水循环模拟研究，开发了网格分布式流域水循环模型WEP (Water and Energy transfer Process) 模型（参见文献2至4）。该模型以长方形或正方形网格为计算单元，便于使用GIS和卫星遥感数据，并具有物理概念强、计算精度高和速度快等特点，已在日本谷田川等多个流域得到验证，正在日本战略性创造研究推进事业项目(CREST)“都市生态圈、大气圈和水圈中的水量能量交换”课题中使用，并正在我国的几个流域进行验证中。WEP模型2002年10月获日本国著作权登录，并可从互联网上下载，详见pwri.go.jp/team/suiri/yata-r/index_e.html。虽然WEP模型还包括水质模拟模块，受篇幅所限，这里仅就WEP模型的水循环模拟部分的开发与验证情况做简要介绍。

1．1 WEP模型的开发 为提高计算效率，WEP模型对非饱和土壤水运动的模拟采取了比SHE模型简化的算法，但强化了对植物生态耗水与热输送过程的模拟，对水热输送各过程的描述大都是基于物理概念。

（1）模型结构。各网格单元的铅直方向结构如图-1（a）所示。从上到下包括植被或建筑物截留层、地表洼地储留层、土壤表层、过渡带层、浅层地下水层和深层地下水层等。状态变量包括植被截留量、洼地储留量、土壤含水率、地表温度、过渡带层储水量、地下水位及河道水位等。主要参数包括植被最大截留深、土壤渗透系数、土壤水分吸力特征曲线参数、地下水透水系数和产水系数、河床的透水系数及坡面和河道的糙率等。为考虑网格内土地利用的不均匀性，采用了“马赛克”法即把网格内的土地归成数类，分别计算各类土地类型的地表面水热通量，取其面积平均值为网格单元的地表面水热通量。土地利用首先分为水域、裸地－植被域、不透水域三大类。裸地－植被域又分为裸地、草地与耕地、树木3类、不透水域分为都市地表面与都市建筑物。另外，为反映表层土壤的含水率随深度的变化和便于描述土壤蒸发、草或作物根系吸水和树木根系吸水，将裸地－植被域的表层土壤分割成3层。

（a）

（b）

图-1　WEP模型的结构：（a）网格单元内的铅直方向结构，（b）平面结构

WEP模型的平面结构如图-1(b)所示。首先，为追迹计算坡面径流，根据流域数字高程（DEM）及数字化实际河道等，设定网格单元的汇流方向（落水线）。然后，将坡面径流沿着落水线用1维运动波法由流域的最上游端追迹计算至最下游端。关于各支流及干流的河道汇流计算，视有无下游边界条件采用1维运动波法或动力波法由上游端至下游端追迹计算。地下水流动采用多层模型进行数值解析，并考虑其与地表水、土壤水及河道水的水量交换。

(2) 水循环过程的模拟。蒸发蒸腾包括植被截留蒸发、土壤蒸发、水面蒸发和植被蒸腾等。WEP模型按照土壤-植被-大气通量交换方法(SVATS)、采用Penman-Monteith公式详细计算了蒸发蒸腾。由于蒸发蒸腾过程和能量交换过程客观上融为一体，地表附近的辐射、潜热、显热、热传导及地表温度的计算不可缺少。为减轻计算负担，热传导及地表温度的计算采用了强制复原法(FRM)。GREEN-AMPT入渗模型物理概念明确，所用参数可由土壤物理特性推出，并已得到大量应用验证，因此，WEP模型采用GREEN-AMPT铅直一维入渗模型模拟降雨入渗及超渗坡面径流。GREEN-AMPT模型仅适用于降雨入渗过程。而非降雨期的表层土壤(通常是非饱和状态)水分量的再分配将影响到降雨入渗时的初期水分量、土壤和植被的蒸发蒸腾和对浅层地下水的补给等，为减轻计算负担，WEP模型将表层土壤分成数层，按照非饱和状态的达西定律和连续方程进行计算。 在山地丘陵等地形起伏地区，同时考虑坡向壤中径流及土壤渗透系数的各向变异性。地下水流动采用多层模型进行数值解析。浅层地下水运动按照BOUSINESSQ方程进行二维数值计算，源项包括表层土壤的降雨补给、地下水取水、深层渗漏及地下水溢出(或来自河流的补给)等。在河流下部及周围，河流水和地下水的相互补给量根据其水位差与河床材料的特性等按达西定律计算。为考虑包气带层过厚可能造成的地下水补给滞后问题，在表层土壤与浅层地下水之间设一过渡层，用储流函数法处理。另外，WEP还考虑了雨水人工储留渗透设施的模拟、防灾调节池的计算及水田的模型化等。

2．2 WEP模型的验证

WEP模型先后在日本东京的多摩川中部流域（578 km2）、千叶县海老川流域（27 km2）及茨城县谷田川流域（166 km2）得到验证和应用。其中，海老川流域是高度都市化的流域，谷田川流域是农地与人工林地为主的自然流域，多摩川中部流域是半都市化半自然的流域。WEP模型的模拟结果示例见图－2至4。可以看出，WEP模型不仅对流量，而且对地下水位及土壤水分等均有良好的模拟结果。验证后的WEP模型曾用来分析都市化对东京都水热收支及水热通量的空间分布的影响，评价雨水人工储留渗透设施和防灾调节池对流域水循环的改善作用，研究水田的维持河川枯水流量及滞洪效果等（参见文献2至4）。

WEP模型具有较高的计算效率。以谷田川流域的计算为例，共有16661个计算网格单元，计算时段步长采用1小时，在CPU为1.4GHZ的微机上，一年的计算时间约为3小时。

图－2 WEP模型的流量模拟结果示例（谷田川流域）

图－3 WEP模型的地下水位模拟结果示例（海老川流域）

图－4 WEP模型的土壤水分模拟结果示例（海老川流域）

转贴于 三、分布式流域水循环模拟面临的难题与对策 分布式流域水循环模拟在我国推广应用所面临的主要难题有：（1）水文变量及参数的空间变异性与尺度问题。我国流域尺度大、人类活动影响深。可根据流域不同地区的地形地貌特点，分区选取不同的计算网格步长，然后根据网格内土壤等参数的概率分布规律考虑其空间变异性对产汇流的影响。（2）水循环的动力学机制的描述和计算量大之间的矛盾。水循环的许多过程如降雨时的入渗和地表径流过程变化快，描述这些过程常需要日以下的时间步长。如果所有过程所有时期均采用很短的时间步长，计算量将很大。因此，采用变时间步长，即针对不同过程及同一过程的不同时期采用不同的时间步长，将是缓解矛盾的对策之一。（3）下包气带过厚滞后了降雨对浅层地下水的补给问题。我国许多地区特别是干旱半干旱地区的浅层地下水位往往很深，和地表之间存在很厚的包气带，滞后了降雨对浅层地下水的补给。可通过典型调查和观测，采取滞后曲线法、储留函数法等方法来解决。（4）资料收集难与数据不足问题。分布式水循环模拟需要大量的基础数据。虽然我国的水文气象观测、地质调查与资料整编等基础工作开展较早、质量较高，但目前仍存在资料收集难与数据不足问题。

四、结束语 分布式流域水循环模拟和GIS、DEM和各类遥测技术相结合，解决水资源评价、洪水预报调度、水土流失、水污染以及水生态等各种生产实际问题，近年来已成为跨学科的国际研究前沿。国际水文学会（IAHS）2002年将“观测资料缺乏流域的预测（PUBs）”提议为下一个国际水文十年研究计划。欧美国家已开发出分布式流域水循环模拟与流域水资源管理、污染物运移或土壤侵蚀流失计算等耦合的应用系统，如美国USGS 的MMS 系统、欧洲的SHETRAN模型等。因此，加快开发适应我国自然地理特征与气候特点的各类基于GIS的耦合式应用系统显得十分重要。此外，考虑到我国流域尺度大、人类活动影响深、环境复杂多变的实际情况，虽然传统的以率定参数为本的集总式水文模型无法客观地描述产汇流机制和预测人类活动带来的影响，但完全按数学物理方程模拟又受计算量的限制和尺度问题的困扰，因此基于物理概念和变时空步长的分布式流域水循环模型将是未来的发展方向。

参考文献 [1] Singh V.P. and D.A Woolhiser， Mathematical modeling of watershed hydrology，Journal of Hydrologic Engineering， ASCE， Aug.，2002，Vol.7， No.4， 270-292

[2] Jia Yangwen， Guangheng Ni， Yoshihisa Kawahara and Tadashi Suetsugi， Development of WEP Model and Its Application to an Urban Watershed， Hydrological Processes， May， 2001， Vol.15， 2175-2194

篇9

首先，针对性地设置水文站点，跟踪监测重要用水户的取水、排水。降水、蒸发、径流是自然水循环的三大要素，为了满足防汛抗旱和流域水资源规划、开发、利用、保护和管理的实际需要，水文部门通过设置雨量站、蒸发站、水文（水位）站对其进行日常监测，同时通过水质监测站网对自然水体进行监测以掌握其水质变化。随着水资源管理的不断深入，有必要对社会水循环中的取水、排水设置专用的水文监测站点，以加强取水和入河湖排污口的监测和管理。

通过对取水大户、主要灌区取水、退水的监测，水文部门可以分析计算社会水循环中取水、排水量的大小和水质情况，分析用水的合理性，为水行政主管部门落实“三条红线”制度和实现区域与流域控制指标提供基础性资料。水利部要求建立入河湖排污量统计和通报制度，加强入河湖排污口排污量监测设施建设，提高入河湖排污口监测覆盖率。在省、市、县行政交界处设置水文监测断面，对入境、过境水量水质进行监测，为水量分配和年度考核提供基础资料。

其次，加强建设项目水资源论证和水平衡测试工作，提供必要的水文服务。水文部门从事建设项目水资源论证有其技术、人才和资料优势，应充分发挥其长期从事区域或流域水量、水质监测的经验，加强对建设项目和重要规划的水资源论证以及企业水平衡测试工作。

目前，从事水平衡测试的单位主要是水文部门，《水文、水资源调查评价资质证书》的业务范围中包括了水平衡测试，有些省明确了由水文部门来承担水平衡测试工作。通过水平衡测试能够全面了解用水单位管网状况，各部位（单元）用水现状，并画出水平衡图，依据测定的水量数据，找出水量平衡关系和合理用水程度，采取相应的措施，挖掘用水潜力，达到加强用水管理，提高合理用水水平的目的。水平衡测试是对用水单位进行科学管理行之有效的方法，也是进一步做好企业节约用水工作的基础。

第三，加强水文研究，探索社会水循环与自然水循环的相互作用和关系。以不同形态存在于自然界的水，受太阳辐射和地心引力两种作用而不停地运动，构成降水、蒸发、渗流和径流等水文现象，这属于自然水循环概念。随着人类社会对水的需求日益扩大，促使人类大规模地蓄水、引水，极大地改变了水的自然运动状况，这种水在人类社会经济系统中的运动过程即为社会水循环。自然水循环与社会水循环的相互作用和关系的研究，是水文面临的一个新课题。从河流湖泊某水功能区取的水，用于生产、生活后，又将其排回到河流湖泊中，成为下一个水功能区的取水，周而复始。取水对河湖径流的影响不可忽视，当取水量大到一定程度时势必影响到河湖的径流量，甚至造成河湖干枯，破坏水生态环境；用水效率低的项目，不仅造成水资源的浪费，不利于节水型社会的建设，还会影响取、排水；排水在一定程度上可以补充河湖径流量，但排水水质达不到要求甚至严重超标时，不仅对河湖的生态环境造成较大影响，而且会造成水质型缺水。

最后，加强资料汇总，为水资源公报编制提供基础数据。水资源公报是对社会水循环取水、用水、排水三个基本环节的年度总结，从中可以全面了解各地的水资源开发利用、保护与管理情况。《水资源公报编制规程》已上升为国家标准，公报按年度全面调查统计水资源的数量、质量、开发、利用、管理和保护等有关资料，并与前一年及多年平均情况进行比较分析，不仅反映水资源演变情势及开发利用现状，而且可以结合社会经济指标统计分析用水指标，评价水功能区水质达标状况，揭示水资源与经济社会、生态环境之间的关系。公报具有权威性，已成为政府及有关部门规划使用的依据。

篇10

关键词:水安全 和谐社会 探讨

水,生命之所系,它是地球万物的生命之源,是人类赖以生存和发展的基本条件,是自然环境和社会环境中极为重要而活跃的因素。是维系地球生态系统功能和支撑社会经济系统发展不可替代的基础性的自然资源和战略资源。水使人类生生不息,水促进了社会文明的诞生与发展,水使世界充满生机和活力,没有水,就没有世界;没有水,就没有社会;没有水,也就没有人类。水安全问题事关重大,不仅是资源环境安全问题,而且是关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。但现今全球人类缺乏安全的足够的水资源以满足基本生活需要。水资源以及提供和支持水资源的相关的生态系统面临着来自污染、非可持续性使用、土地使用变换、气候变化及其他诸多方面的威胁。中国更是如此,随着社会经济的迅速发展、城镇化进程的加快和人类活动的影响,使水资源短缺与用水需求不断增长的矛盾日益突出,水资源形势堪忧,我们面临着水多、水少、水脏、水浑等水问题,严重影响我国社会经济的可持续发展和构建和谐社会。因此,我们应正视现实,直面水危机,从全局的、战略的、政治的高度,审视对待水安全问题,坚持科学的发展观,尊重自然、经济和社会规律,正确处理人与人、人与社会、人与自然的各种关系,加强资源节约型和环境友好型社会建设,大力发展循环经济,以供定需,以水定发展,节约保护、科学利用水资源、统筹人与自然和谐发展,保障饮水安全、健康安全、粮食安全、生态环境安全、经济安全、国家安全。以水资源的可持续利用保障社会、经济、生态的可持续发展,促进和谐社会建设。

1、水

1.1水资源的特性

水资源是一种特性明显的资源。水是生命之源,目前已成为可持续发展的重要制约因素,只有科学地、系统地、全面地了解水资源特性,才可能制定正确的水资源政策,确定合理的水价。

1.1.1水资源是母体资源

水资源是支撑可持续发展的土地、水、森林、草原、矿产、能源、海洋、气候、物种和旅游等十大资源中的母体资源(其中矿产与能源有较大的交叉,但遵从国际惯例分列;旅游资源中分自然景观和人文景观,大部分人文景观不属于自然资源。) 水资源是十大资源中较少见的有固液气三相的资源。其中气相,即在大气中的水蒸气,人类目前还无法自由利用,即俗称“靠天吃饭”。水资源中有69.5% (该比例不包括目前难以统计的大气水) 以冰川和永久性积雪存在,其中绝大部分还难以利用。

1.1.3水是部分不可再生的资源

水资源总量有30.1%以上是地下水,其中大部分是浅层地下水,可以和地表水互相转换,但超采也会产生不同程度的地面沉降等生态蜕变,而且有的需较长的时间才能补给。深层地下水则是“子孙水”,与人类的经济活动周期相比较是不能补给的。与其它资源相比,地下水的权属界定和管理十分困难。

1.1.4水是一种流动性的资源

仅占淡水总量不到0.4%的江河湖库水资源又具有流动性,给按地域的权属界定和管理带来了很大的困难。

1.1.5随时间变化明显

由于水资源的再生主要依靠降雨,因此水资源在人类经济活动的短周期内不是恒定的资源,依不同地区在年内和年际有不同程度的变化,有时甚至十分剧烈。

1.1. 6水资源状态脆弱且难以恢复

水生态十分容易受到取水过度、超量污染等人类活动的破坏,而且自恢复能力很弱。

1.1.7水资源是难以跨区域和国际交换的资源

由于对水资源使用量大,并以液相使用,再加上使用的经常性,使之难以跨区域交换和国际交换。

1.1. 8水资源是稀缺资源 中国水资源总量为2.8万亿m3。其中地表水2.7万亿m3,地下水0.83万亿m3,由于地表水与地下水相互转换、互为补给,扣除两者重复计算量0.73万亿m3,与河川径流不重复的地下水资源量约为0.1万亿m3。按照国际公认的标准,人均水资源低于3000 m3为轻度缺水;人均水资源低于2000 m3为中度缺水;人均水资源低于1000 m3为重度缺水;人均水资源低于500 m3为极度缺水。中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线,有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500m3。

中国水资源主要特点是:一是水资源短缺,人均占有量更低。中国水资源总量居世界第六位,人均占有量为2240 m3,约为世界人均的1/4,在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。二是地区分布不均,水土资源不相匹配。北方水少(占全国16.7%)耕地多(占全国60.5%),南方水多(占84%)耕地少(占39.5%),特别是华北平原和辽河流域,人均水资源才300立方米。长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%,其水资源量占全国的81%;淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的63.5%,其水资源量仅占全国水资源总量的19%。三是年内年际分配不匀,旱涝灾害频繁。大部分地区年内连续四个月降水量占全年的70%以上,连续丰水或连续枯水年较为常见。 水是一切生命机体的组成物质,也是生命代谢活动所必需的物质,又是人类进行生产活动的重要资源。在太阳能和地球表面热能的作用下,地球上的水不断被蒸发成为水蒸气,进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水,在重力的作用下,以降水的形式落到地面,这个周而复始的过程,称为水循环。

水循环一般包括降水、径流、蒸发三个阶段。降水包括雨、雪、雾、雹等形式;径流是指沿地面和地下动着的水流,包括地表径流和地下径流;蒸发包括水面蒸发、植物蒸腾、土壤蒸发等。

水的循环按其循环过程的不同,可分为大循环和小循环两种。从海洋蒸发出来的水蒸气,被气流带到陆地上空,凝结为雨、雪、雹等落到地面,一部分被蒸发返回大气,其余部分成为地面径流或地下径流等,汇入江河,流归海洋,这种海洋和陆地之间水迁移与交换的往复运动过程,称为水的大循环。而从海洋表面蒸发变成的水汽,上升到空中,遇冷凝聚后又降落到海洋上,或者从陆地上蒸发变成的水汽,上升到空中,遇冷凝聚后又降落到陆地上,这种海洋内部或陆地内部的水的迁移与交换现象称为小循环。水的大循环与小循环实际上是不能截然分开的,是互相联系的,小循环往往包含在大循环内部。水的循环的总的趋势是海洋向陆地输送水汽,而陆地又将一部分径流流回至大海。在水的循环过程中,地球上的大气圈、水圈和岩石圈之间,通过蒸发、降水、下渗也进行着水的交换。