水循環范文
時間：2023-03-22 19:55:30
導語：如何才能寫好一篇水循環，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
圖1為四大圈層間的主要水分循環示意圖。其中甲、乙、丙、丁代表四大圈層，箭頭代表水循環環節。讀圖回答1～2題。
1.圖中甲圈層是：
A.水圈 B.生物圈 C.巖石圈 D.大氣圈
2.聯系丙、丁圈層的主要水循環環節是：
①蒸發 ②降水 ③徑流輸送 ④下滲 ⑤吸收
A.①② B.②③ C.③④ D.④⑤
圖2是“南半球某條河流上游水文站和下游水文站測得的徑流量隨季節變化曲線圖”。讀圖回答3～4題。
3.從圖中可看出河流上游和下游最主要的補給水源分別是：
A.雨水、雨水 B.湖泊水、高山冰雪融水
C.高山冰雪融水、雨水 D.季節性積雪融水、雨水
4.下列關于該流域湖泊、河流的敘述，正確的是：
A.夏季湖泊補給河流，冬季河流補給湖泊
B.河湖水不參與陸上內循環
C.河流汛期主要出現在夏季
D.河流有結冰期
二、綜合題
5.閱讀圖文材料，回答下列問題。
材料：2016年3月22～28日是第29屆“中國水周”，某校研究性學習小組的同學們對學校所在地區的水資源狀況進行調查研究。通過走訪及實地調查，發現隨著山區森林植被的恢復和退耕還湖等生態工程建設，枯水期河流下游斷流的現象近乎消失。圖3是目前該地區主要水系圖，圖4是該地區的月平均氣溫變化曲線和降水量柱狀圖。
（1）比較河流M與N水文特征的差異。
（2）森林植被恢復前，該地區某些河段常在枯水期斷流，斷流主要是枯水期地下水不再補給河水的緣故。試分析圖中某些河段枯水期斷流的原因。
（3）相同降水條件下，目前M附近水文站測得的洪峰值比多年前低且洪峰點后移。主要原因是什么？
（4）指出山區植被恢復、退耕還湖等生態建設，對該地區經濟發展的積極意義。
篇2
[關鍵詞] 聯合循環，直流，汽水循環
中圖分類號：P339 文獻標識碼：A 文章編號：
1前言
提高聯合循環的方法有多種方法，在汽機側可以通過提高軸封效率，優化汽輪機葉片形式，對于汽水系統則可以采取提高蒸汽參數，采用三壓再熱循環，降低系統管道損耗，而燃機方面則可采取提高進口溫度，減少冷卻風消耗，，優化工質流動及葉片形式，燃料預熱等方法來實現。
本文將重點從提高提高蒸汽參數來提高蒸汽聯合循環的效能,特別是提高蒸汽的溫度和壓力。這個參數的提高只能依靠汽輪機和燃機的性能提高來實現，不斷地提高汽輪機的入口溫度需要燃機的排氣溫度超過600度才能保證汽水循環600度的溫度。聯合循環效率從1991年的52%提高到配合西門子H級燃機時的60%的過程。這個發展通過嚴謹的全廠優化應用得以實現。
- 把溫度從565度105bar基礎上提高對于余熱鍋爐來講是一個設計挑戰，主要原因是溫度高于565度需要對鍋爐的材料選擇特別注意
- 過高的壓力在自然循環汽包爐上不易維持恒定。
- 高壓蒸汽提高了對給水品質的要求。
西門子的8000H設計已經克服了這些障礙并在聯合循環效率上獲得了突破。
2.增強型循環的挑戰
以下將描述如何應對提高參數來帶來的上述三個技術問題,其中給水品質問題鑒于超超臨界電站鍋爐，在化學水上及凝結水精處理設備上已經充分解決了這個問題，這里就不再敷述。
2.1鍋爐材料的影響
增強型循環的的主要影響是余熱鍋爐特別是高壓過熱器和中壓再熱器部分，為了實現600度的運行溫度及壓力大于170bar, 關鍵部分的設備材料應具有以下能力：
微觀結構在設計溫度下有足夠的蠕變強度
能夠承受蒸汽側的氧化（由鉻成分決定）
足夠的抗疲勞輕度來承受極端的熱力循環要求。
可承受的設計方案成本。
2.1.1蒸汽側氧化的影響
由于溫度提高帶來的巨大挑戰就是蒸汽側的氧化問題。管道內部的氧化層的傳熱系數較低，將導致管壁的溫度升高，而溫度的升高將導致金屬材料的強度下降。因此在設計過程中需要考慮足夠的溫度余量。而且適當的腐蝕余量也需要考慮。
氧化率
內部氧化層的形成主要受蒸汽溫度，管道內壁溫度，材料（鉻的成分），晶粒尺寸（特別對于奧氏體）的影響。
蒸汽溫度
對P91材料，溫度的升高將加快氧化層的增長速度。600度以上可以看到氧化層的增長出現了不成比例的快速增長，而這正是增強型循環的關鍵參數。這個因素已經在不同的電廠應用中獲得確認，并應在設計中予以考慮。
鉻的成分
管道內壁的氧化率由材料中鉻的成分決定。更高的鉻含量會提高抗氧化能力。下圖給出了不同材料氧化增長曲線（基于管道內壁600度）。圖中9%的鉻含量以T91和T92為代表，而根據報告，P91抗氧化能力要比P92稍好一些。圖中125的鉻鋼是典型的馬氏體材料。
在下圖中當鉻含量大于12%時氧化速度會有明顯的變化，進一步提高鉻含量對于抗氧化能力則不再明顯。低于9%的鉻含量的鋼（也就是P91/T91），抗氧化能力則相對較弱。設計中該因素也應一并考慮。
2.1.2剝蝕
相比于母材，管道內部的氧化層有不同的熱動力屬性。特別是傳熱系數是不同的。在峰值操作中，也就是啟動或者停機時，會導致氧化層與母材之間的機械應力，在這樣的情況下，氧化層剝落是不可避免的。氧化層的剝落對于機組的汽水循環有以下主要影響。
在啟停情況下由于剝落導致的固體顆粒腐蝕(此時的應力影響最大)
由于氧化層剝落導致的材料磨蝕。（母材損失，強度下降）。
氧化層的存在可限制母材進一步的氧化。剝落后會產生新的氧化層。周而復始將嚴重影響管壁強度。
基于以上分析，在600度以上高溫下，應考慮鉻含量>12%的管材來降低由于管道內壁氧化皮形成的不利影響。
參考
在日本的電站鍋爐在40000小時的運行后，可以觀察到在T91材質的屏式再熱器管材上嚴重的鱗片分離，開裂，以及剝落，這種剝落發生在鱗屑的在外表層。
2.2汽包型鍋爐的應用限制
汽包鍋爐
余熱鍋爐中的高壓汽包是決定性的部件來限制啟動速度和負荷變化率，原因是汽包壁厚度大會產生溫度梯度，汽包厚度越大，因熱應力變化導致的疲勞破壞就越容易發生。
典型的汽包厚度為
初步的計算表明，在160bar下材料的熱應力影響是125bar設計壓力下的8倍。
從熱力學上分析，蒸汽壓力的升高是對汽包爐的另一個限制因素。
自然循環的水動力來自于蒸發受熱面與下降管的密度差。由于在180bar到190bar之間密度差異降低，這就限制了自然循環鍋爐在這個壓力下的使用。考慮到實際運行的可靠性余量，自然循環鍋爐的壓力限制在大約170bar以下。
3.應對措施
對于上述的問題，在高參數汽水循環上采取了以下措施。
要找到高壓過熱器和中壓再熱器最好的材料解決方案，上面提到的影響因素必須在設計中予以考慮。西門子已經進行了大量的技術研究，項目的目的就是找到最好的技術解決方案以滿足在歐標及美標市場上余熱鍋爐在600°C 下的需要。對于歐標及美標市場，相應的解決方案也是有差別的。
歐標市場的材料選用
法國瓦盧瑞克工業集團和德國曼內斯曼鋼管公司的VM12-SHC 可以用在歐標市場，這種材料鉻的含量為12%并被認為是當前解決蠕變，蒸汽側腐蝕，管材疲勞及造價的最好材料，這種材料已經在西門子烏爾里奇哈特曼聯合循環機組4號機組上采用來應對過熱蒸汽及再熱蒸汽600°C 的高溫。在設計中，生產及安裝中，已經獲得了極具價值的經驗。截止到2012年8月份，這個電廠等效可利用小時數已達到12500，并且沒有出現任何相關問題。
美標市場的材料選用
由于VM12-SHC 獲得ASME許可還沒有獲得認證，且需要至少1年的時間，因此這種材料目前還不能用于需要ASME鋼印的設備中，目前還只能用于歐洲市場。在這種情況下，基于烏爾里奇項目的使用經驗，新的可行材料的研究正在進行。基于蠕變，汽側氧化，抗疲勞屬性及材料成本的各種復雜研究正在進行評估。一種鉻含量在18~20%的鋼材已經被認定為美標市場的最佳解決方案。
3.運行業績
烏爾里奇哈特曼聯合循環電廠是第一個投入商業運行的凈效率大于60%的的聯合循環電廠(SCC5-8000H 1s)。
烏爾里奇聯合循環電廠的顯著特點是應用了本生型帶三壓再熱的技術，該電廠是第一個投入商業運營（連續可用小時數為12500，啟動次數大于330次）的高參數電廠，燃機排煙溫度625度
主蒸汽參數~600°C
主蒸汽壓力170bar
再熱蒸汽溫度~600°C
這個整合實現了最大效率的突破。設計理念則是基于經過驗證了的F級電廠的大量運行經驗。VM12-SHC 材料的應用實現了蠕變，汽側氧化及熱疲勞及成本的最佳解決方案。
就本文所論述，在當前的技術發展階段，600攝氏度下的直流循環鍋爐技術已經發展的很完備，在此基礎上60%以上的聯合循環效率的燃機聯合循環已經電廠已經通過了長期運行的考驗，而將來在此基礎上，聯合循環電廠將通過更多的技術更新，獲得更大的發展。
篇3
關鍵詞：城市水循環經濟
一、城市水循環提出的重要性
水是社會經濟建設與發展的基礎性、戰略性資源。但是，近年由于人們多注重水資源的經濟性，忽略其循環的自然規律和健康性，導致水資源短缺、水環境惡化等一系列問題，這些問題的出現嚴重制約了社會經濟的持續健康發展。21世紀是協調人口、資源、環境與發展的世紀，人類社會只有建立起物質循環型的城市才能持續發展。張杰院士認為，社會用水的健康循環是循環型社會的基礎，通過實現健康水循環，可以使水的社會小循環與自然大循環相輔相成、協調發展，實現人與自然和諧發展，維系良好的水環境。
城市是人類生存環境給自然系統所加的最重負擔。城市水生態環境是一個建立在自然環境之上的高度人工化的環境，既具有自然環境的復雜性、易變性、難于恢復性，還具有人工環境獨有的人類活動主導性，易受外界干擾性的開放性，輸入輸出不均衡性。城市化的進展直接或間接地改變著水環境，影響城市居民的生活質量和社會福利。據預測，到2020年我國城市化水平將達到50%左右。為此，必須深刻地研究城市化對城市水循環要素的影響，采取科學的對策，健全城市水循環系統，提高城市水資源承載能力和水環境容量，促進城市的可持續發展。在加快城市化進程的同時，需處理好城市水循環與城市發展的關系，搞好城市水資源開發及保護以確保城市化進程的順利進行。
循環經濟具有減量化、再利用、再循環三大操作原則，即3r原則。減量化屬于輸人端方法，旨在減少進入生產和消費過程中物質和能源的流量；再利用屬于過程性方法，目的是延長產品和服務的時間強度；再循環屬于輸出端方法，要求物品完成使用功能后重新變成再生資源。實現水資源可持續利用和城市水循環也要遵循這三個原則。水循環經濟是指運用自然生態系統中水循環運動規律重構水經濟系統，使水社會循環能和諧地納入自然生態系統的水循環過程中，形成健康的社會水循環，建立一種新形態的水閉路循環流動性經濟。其內涵是要實現水資源的可持續利用，建立水循環經濟性的社會。把經濟社會建立在水資源循環利用的基礎上，改變過去水資源——使用消費——污水排放的單向流動的線性經濟；變成水資源——使用消費——污水再生處理——水再循環，形成水資源在經濟——社會——環境復合生態系統中的往復循環流動的閉路循環經濟。
二、影響城市水循環的因素
（一）人口規模的增大對城市水循環造成影響
人口規模的擴大對用水需求的影響體現在兩個方面：一是直接影響。人類飲用、清潔都需要淡水資源，人口增加首先增加的是生活用水，這一用水量的增加基本上與人口同比例增加。而且，伴隨人們生活水平的提高，人均生活用水量的增加可能會快于人口增加的速度。二是間接影響。現代社會人口的增加往往還伴隨著技術的進步和產業的發展，無論工業、農業還是服務業，其規模的增長都會導致用水量的增加。不過，這種規律只反映了人類發展的一般進程，具體到一個地區，鑒于不同產業對水資源消耗量的差異，地區產業結構調整的方向會對間接用水產生較大的影響。在特定地域、特定階段，因人口規模擴大導致的產業發展進而造成的用水需求變動的方向是不確定的。
在水資源供給方面，北京市水務局數據顯示，北京水資源由兩部分構成：一是本地區降雨形成的水量；二是上游入境水量。北京市水資源公報顯示，北京多年平均降水總量98億立方米，蒸發約60億立方米，形成總量約為37.4億立方米的水資源；北京多年平均入境水量16.1億立方米，二者合計53.5億立方米。實際上，北京平均每年可以利用的地表水總量僅約為14億立方米，加上25.6億立方米地下水，共計約40億立方米。
在水資源需求方面，北京每年生產生活用水總量約為34.5億立方米（2006年全市總用水量為34.3億平方米，2007年為34.8億平方米，2008年為35.1億平方米），40億立方米供給，34.5億立方米需求，北京的水似乎夠用。但近年來北京降水量明顯減少，入境水量也連續9年減少，從10億立方米逐年下降到7億立方米，與常年平均數據16.1億立方米相差甚遠。供給方面，北京可利用水資源往往不足40億立方米；需求方面，隨著大量外來人員涌入北京，用水量也在隨著增加，導致北京地表水流出量少于流入量，以及地下水逐年減少。為解決水資源短缺問題，北京市采取了大量行之有效的措施,農業用水、工業用水都有所下降。但就目前情況來看，節水空間已經非常有限。況且，人口擴張，工業、服務業等生產用水也會隨之增加。同時，隨著公眾對生態環境要求提高，生態用水也應當得到足夠保證。就目前形勢，一旦北京遇上連續干旱，情況就很危急。
（二）城市化的發展對水資源循環利用的影響
篇4
【關鍵詞】爐水循環泵；超溫
一、事故過程描述
1.2011年11月26日00：02左右啟動#6鍋爐爐水循環泵，發現循環泵電機冷卻水溫度不斷上升至55℃，于2011年11月26日00：15：左右停運。隨后拆開循環泵濾網，發現濾網有黑色的泥狀堵塞物，清理濾網并恢復。2011年11月26日06：15分左右再次啟動循環泵，發現循環泵電機電流和冷卻水溫度上升很快，最高電流49.87A，最高冷卻水溫度54.10℃，于2011年11月26日06：22停運。隨后拆開循環泵濾網，發現濾網內又有黑色的泥狀堵塞物，并且電機腔室內也有褐色的泥狀物。對電機腔室用除鹽水進行水沖洗，又沖洗30分鐘后，水色正常；對濾網進行再次清洗，完成后恢復。2011年11月26日17：25左右，啟動循環泵，發現循環泵電機電流和冷卻水溫度波動大，最高電流56.17A，最高冷卻水溫度55.85℃，于2011年11月26日17：32停運。
2.#7鍋爐已經移交業主運行，2011年12月3日13：15分，由于A一次風機油站由遠控切換至就地，風機跳閘，業主手動降負荷，由于汽機側汽泵遙控失靈，導致給水量下降，鍋爐側水冷壁垂直段壁溫上升至532℃，MFT動作，于2011年12月3日13：27分機組停運。隨后業主對一次風機和汽泵遙控進行處理，處理好后于2011年12月3日13：43分左右啟動爐水循環泵，發現循環泵電機冷卻水溫度不斷上升至69℃，于2011年12月3日13：47分左右循環泵跳閘。2011年12月3日14：05分左右再次啟動爐水循環泵，發現循環泵電機冷卻水溫度不斷上升至60.18℃，于2011年12月3日14：06左右循環泵停運。隨后拆開循環泵濾網，發現濾網有黑色的泥狀堵塞物，清理濾網并恢復。2011年12月3日16：40左右，啟動循環泵，發現循環泵電機冷卻水溫度升高，最高冷卻水溫度60℃，于2011年16：45分左右停運。判斷爐水循環泵推力盤出現問題，爐水循環泵不拆解，不使用循環泵鍋爐點火機組啟動，等配件到場后對爐水循環泵維修處理。
3.2011年12月1日，在爐水循環泵廠代指導下，對#6機組爐水循環泵進行了更換，并調試合格后投用。2011年12月4日，#6機組因鍋爐爆管停運，2011年12月6日，清理循環泵濾網，于2011年12月7日，化驗電機冷卻水（PH值6.6，固體顆粒含量0.25ppm）合格后恢復系統。2011年12月9日1：20左右，啟動爐水循環泵，發現電流穩定，溫度上升很快，于2011年12月9日1：34分左右停泵，最高溫度50℃。判斷爐水循環泵推力盤故障，試運指揮部決定不使用循環泵啟動鍋爐點火機組啟動，等配件到場后對爐水循環泵維修處理。
二、事故原因分析
通過與國內某檢修公司開展的關于爐水循環泵研討會，結合該項目爐水循環泵的實際情況，經綜合分析，確定該公司的爐水循環泵的設計缺陷為主要原因，具體分以下三方面：
1.電機過濾器設計缺陷
該爐水循環泵電機設有內置式過濾器，缺點為過流面積極小，極易堵塞循環水路，堵塞后造成冷卻循環水流量減小，使得電機內部循環水溫度過高而引起故障。另外在這些雜物中含有鐵質顆粒，一旦進入電機推力軸承及導軸承摩擦副間，將加速軸承的磨損，如果冷卻水流量不足造成“干磨”現象，會直接造成軸承損壞。
2.葉輪無水推力平衡孔
該爐水循環泵葉輪無水推力平衡孔，運行時葉輪將給轉子軸系一個向上的推力F，見下圖。在此推力F的作用下，轉子軸系將向上拉動推力盤壓緊上止推塊運行，因此將加劇推力盤上承磨面及上止推塊的磨損。
3.推力軸承循環水流道設計缺陷
電機推力軸承冷卻水流道設計偏小，同時在軸向推力F的作用下，轉子軸系將向上拉動推力盤壓緊上止推塊運行，致使滑動軸承表面水流量減少，推力瓦表面水膜形成較困難，推力瓦條件變差，加劇推力盤上承磨面及上止推塊的磨損直至損壞。
三、糾正（預防）措施
（一）針對該項目的爐水循環泵的技改措施：
1.增加外置過濾器，加大過濾面積，避免濾網堵塞。
2.在葉輪上鉆水推力平衡孔。
3.對推力軸承循環水流道改造。
（二）對公司后續項目的預防措施：
1.在設計階段審核鍋爐廠配套的爐水循環泵，如再選擇該公司的爐水循環泵要求采用改進型的循環泵型號，或選擇其它公司的優良產品（要求具有成熟的技術和穩定運行的業績）。
2.嚴格按照廠家要求安裝和調試爐水循環泵。
3.在施工過程中控制好系統清潔度：
a.對所有受熱面的封口做好監督檢查，及時恢復封口措施脫落的情況。b.受熱面的通球應由安排專人管理，對通球用球統一編號，統一發放回收，建立詳細的鋼球收發記錄。c.對地面組合焊接后可進行二次通球的管排要進行二次通球，檢驗焊口是否有內凸超標現象，發現問題后及時處理并做好檢查處理記錄。d.對于管排和集箱組合件，在吊裝前再次進行吹掃以確保內部清潔無雜物。e.管道焊接過程中嚴禁施工人員將各種物件放入管道內，如焊絲、焊條、銼刀、磨頭等；如磨頭等雜物不甚掉入管道，應及時通知處理，不得隱瞞。f.管道對口前檢查內部確認清潔無雜物。g.受熱面集箱焊口焊接結束前，應在集箱兩段合適位置預留一個手孔或2-3個管口，安排專人用內窺鏡對集箱內部進行檢查確保無雜物。
4.嚴格控制酸洗和吹管質量，并做好系統割管檢查，確保系統內部清潔無雜物。
篇5
關鍵詞：城市化 水循環再生 可持續發展
1.引言
伴隨著城市化的進程，城市的水環境和水循環發生了改變，主要表現在：水資源短缺，水環境污染以及地下水超量開采。同時存在城市街區的擴大導致不可滲透面積增加，下水道改造導致排水系統的變化，降雨時短時間內的排水量增大，使得河川內洪水時洪峰流量增大問題； 土地利用面積的增加，水面、綠地等的面積減少，使得水蒸發量減少，市區的氣溫上升，對城市的氣候也會產生影響，同時還伴隨著水環境惡化、水文化喪失等一系列問題。
2.城市化的水文效應
2.1城市水文循環的特點
從水循環路徑看，水資源開發利用改變了江河湖泊關系，改變了地表水和地下水的賦存環境和補排轉化路徑。除天然水循環外，還形成了由“取水-輸水-用水-排水-回歸”五個基本環節構成的人工側支水循環。它的形成和發展，導致了城市天然生態系統與人工生態系統的相應變化，區域水循環也隨之而變。從水循環特性看，城市土地利用，極大地改變了城市地貌與植被分布，使城市地表水的產匯流特性和地下水的補給排泄特性發生相應變化。
2.2 城市水循環的短路化
城市水循環由區域天然水循環和人工側支水循環復合而成，后者是對自然界水循環的社會強化。一般來說，城市不透水的下墊面、河道整治和人工排水管網等工程措施，創造了一個新的徑流形成條件，隔絕了地面徑流、土壤水和地下水的轉換，水循環過程行程縮短、時間加快；城市不透水的下墊面和合流制的排水系統，增加城市水環境中的懸浮固體及污染物，減少下滲和降低地下水位，減少城市枯水期基流，這就是所謂城市水循環的短路化。
2.3 城市化對降水的影響
城市化影響降水已成共識。主要表現在以下幾個方面
（1）城市建設對降雨徑流的影響
隨著城市化的發展，樹木、農作物、草地等面積逐步減小，工業區、商業區和居民區規模、面積不斷增大。城市化過程使相當部分的流域為不透水表面所覆蓋，減少了蓄水洼地。由于不透水地表的入滲量幾乎為零， 使徑流總量增大；不透水地表的高徑流系數使得雨水匯流速度大大提高， 從而使洪峰出現時間提前。地區的入滲量減小，地下水補給量相應減小，干旱期河流基流量也相應減小。
（2）城市污染對降雨徑流水質的影響
城市徑流中污染物組分及濃度隨城市化程度、土地利用類型、交通量、人口密度和空氣污染程度而變化[4]，近年來，由于大氣污染嚴重，在某些地區和城市出現酸雨。地表污染物以各種形式積蓄在街道、陰溝和其它與排水系統直接相連接的不透水表面上。如行人拋棄的廢物，從庭院和其它開闊地上沖刷到街道上的碎屑和污染物， 建造和拆除房屋的廢土、垃圾、糞便或隨風拋灑的碎屑， 汽車漏油與排放的尾氣， 輪胎磨損， 從空中沉降的污染物等。
2.4 城市內外的水量循環
城市水循環中的水量有相當部分來自城市區域以外，或地下潛水和深層地下水。城市人工側支水循環中，一部分經處理和未經處理的工業廢水、生活污水集中排人城市河湖水體，也有相當部分不經河流直接排人城市區域以外的受納水體，而另一部分經處理的退水又重新回到人工側支水循環中。
3.對策研究
城市水文的特點是城市水分流動、污染、和凈化都被人工強化。健全的城市水循環必須保持城市水資源供需的平衡、排放與處理的平衡，各環節之間的關聯，對城市水資源在生態、生活和生產三者之間進行合理分配。
3.1 城市綠地建設
以公園、綠地、花園式機關單位為“點”，以沿路、沿邊、沿河、沿江綠化為“線”，以廣大城市居民的住宅的屋頂、陽臺、庭院為“面”的點、線、面結合的閉合狀的城市綠化管理體系。綠地建設要物種多樣化，宜林則林，宜草則草，宜荒則荒。一個地區綠地面積與環境質量有關，不僅要用綠地面積所占比例作為參數，更重要的是要著眼于從生態平衡的角度來評價它在環境質量中的作用，正確引導城市綠地建設。
3.2 城市河流的保護和建設是健全城市水文循環的基本手段之一
伴隨著城市化的發展，往往是河流被硬化、渠化，城市景觀和水環境被破壞，城市洪澇災害的發生頻率與強度的增加，與河流泄洪功能減弱密切相關。作為城市防洪的對策，要樹立蓄、疏結合的治水理念，還河流以空間，給洪水以出路，以“綠”和“水”作為空間基質，把水、堤防、河畔植被連成一體，以水造景，營造一個舒適的城市水環境。
3.3城市水資源管理
要把水資源、水災害、水環境、水生態等方面的管理統一起來，城市規劃與管理應把城市水文、排澇、供水、污染防治、水土保持、水環境保護作為基本范疇考慮，具體研究城市生態的水環境容量、蓄水洼地的條件和布局問題，及其污水處理與回用、水體連接與流動、水生生物與觀賞設施等問題。
4.結語
城市是人類生存環境給原自然系統疊加的最重負擔，城市水生態環境是一個建立在自然環境之上的高度人工化的環境，既具有自然環境的特性的復雜性、易變性、難于恢復性，還具有人工環境獨有的人類活動主導性，易受外界干擾性的開放性，輸入輸出的不均衡性。城市化的進展直接或間接地改變著水環境，影響城市居民的生活質量和社會福利，為此，必須深刻地研究城市化對城市水循環要素的影響，采取科學的對策，健全城市水循環系統，提高城市水資源承載能力和水環境容量，促進城市的可持續發展。
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篇6
【關鍵詞】淡水；循環利用；環保
水是人類生產和生活中不可或缺的一部分，而淡水資源極其匱乏，人均淡水量不足，即便如此，日常生活中水資源的利用卻不夠合理，浪費嚴重。在此形勢下，日常生活中淡水的循環利用成為越來越重要的課題，找出一條實現日常生活中淡水循環利用的有效途徑、提高淡水利用率，進而緩解城市水資源壓力成為了探求者最迫切的任務。本方案著眼于獨立式建筑的水循環利用系統，將雨水和生活廢水經過過濾除雜等過程轉化為可以再次使用的水，提高利用率。
1 儲水池的結構和原理
（1）每個獨立式建筑都是獨立的個體，水在其中循環后使用后，廢水自動將水排出，不需要人工操作，環保便捷。
（2）屋頂兩側各有可以進行雨水收集的水道，水道連接位于屋頂的儲水池（如圖1所示），水都會流入儲水池并進行三次過濾后轉為可供使用的水。
1）第一層過濾使用不銹鋼濾網，過濾掉體積較大的固體雜質；
2）第二層使用海綿進行過濾，除去體積較小的固體雜質；
3）第三層用活性炭進行過濾，利用活性炭的吸附性，除去顆粒物和絮狀沉淀物。
2 整個建筑的水循環過程
（1）雨水在樓頂收集經過濾后直通樓下的洗手間陽臺，使用時直接從陽臺的水龍頭流出用于澆灌陽臺的花草，也可用于清洗物體。陽臺上也可以設置凈水機，原理同屋頂的儲水裝置。
（2）洗手間中水龍頭會有兩個，一個為過濾后雨水用于清潔物品，另一個為多次殺菌消毒后的凈水用于清潔面部，刷牙漱口等。浴缸噴灑龍頭中的水也是經殺菌滅毒過的，分冷暖兩種。抽水馬桶主要利用虹吸原理，我們會在水箱中加入水量控制器，可調節單次出水量，根據實際需要選擇合適的水量，實現節約用水的目的。
（3）廚房里會有一個分離裝置，用于分離使用過的水中的油污，分離后可用于洗手間的清潔用水灌溉花草，或是收集凈化后二次利用。
（4）之后是一樓的噴泉，這是我們計劃的核心，因為整棟建筑所有的廢水都會匯集至噴泉處凈化，廢水的凈化裝置（如圖2所示）設在屋頂的閣樓，污水廢水通過管道送至閣樓，經凈化后再送至噴泉做最后一步的凈化后經噴泉噴出凈水。噴泉外需設置玻璃罩，因為凈化后的水不可再被污染，有噴泉凈化設施后可大大提高污水的利用率和本設計的實用性。
最后的項目是被設在外墻的節水設施。因為有時氣體液化會在外墻凝成水珠。我們會在外墻釘幾個小籃子，接外墻流下的水，可以利用這些水養一些小花草，生長在外墻上既你保護水資源又可以美化建筑的外觀。
篇7
關鍵詞：流域 水循環 水文 分布式 模型 WEP
一、分布式流域水循環模擬的意義與作用
地球環境變化和人類活動的影響改變了水的自然循環規律， 加劇了我國水資源的供需矛盾，許多地區出現了水環境與水生態惡化的嚴重局勢。地表水、地下水及人工側支循環水等各類水資源轉化頻繁，狹義的水資源概念與傳統的水資源評價方法已顯不適。
20世紀80年代中期以來，隨著計算機技術、地理信息系統和遙感技術的發展，從水循環過程的物理機制入手并考慮水文變量的空間變異性問題，即分布式流域水文（水循環）模型或稱“白箱”模型的研究在國內外受到廣泛重視，涌現出許多分布式或半分布式模型，如SHE模型、IHDM模型及TOPMODEL模型等（參見文獻1）。另外，全球大循環（GCM）研究對陸地地表過程模擬提出了越來越高的要求，土壤-植物-大氣連續體（SPAC）研究受到重視，出現了各類SVATS（土壤-植物-大氣通量交換方案）模型，從另一方面加強了水循環的研究。本文使用“流域水循環模擬”而不是“流域水文模擬”，意在強調需要將流域水循環系統的所有要素過程聯系起來研究而不僅僅是產匯流模擬。
分布式流域水循環模擬能夠回答水在時空間上如何移動和轉化、什么樣的工程與管理措施才能減少無效耗水以及人與生態如何分水等問題，而且其模型參數具有物理意義、可根據測量和下墊面條件進行推算。因此，基于物理機制的分布式流域水循環模型的研究與開發具有重要意義，在以下幾個方面具有不可替代的作用：（1）預測未來環境變化下的流域水資源演變趨勢，（2）分析人類活動的影響與各類對策的效果，（3）借助各類遙測技術在缺乏地面觀測資料流域進行水文分析與預測，（4）為流域水資源評價與配置、洪水預報調度、水環境評價、水土流失監督治理及水生態環境分析等各專業應用提供強力支持。
二、WEP模型的開發與驗證
本文作者從1995年起從事分布式流域水循環模擬研究，開發了網格分布式流域水循環模型WEP (Water and Energy transfer Process) 模型（參見文獻2至4）。該模型以長方形或正方形網格為計算單元，便于使用GIS和衛星遙感數據，并具有物理概念強、計算精度高和速度快等特點，已在日本谷田川等多個流域得到驗證，正在日本戰略性創造研究推進事業項目(CREST)“都市生態圈、大氣圈和水圈中的水量能量交換”課題中使用，并正在我國的幾個流域進行驗證中。WEP模型2002年10月獲日本國著作權登錄，并可從互聯網上下載，詳見pwri.go.jp/team/suiri/yata-r/index_e.html。雖然WEP模型還包括水質模擬模塊，受篇幅所限，這里僅就WEP模型的水循環模擬部分的開發與驗證情況做簡要介紹。
1．1 WEP模型的開發 為提高計算效率，WEP模型對非飽和土壤水運動的模擬采取了比SHE模型簡化的算法，但強化了對植物生態耗水與熱輸送過程的模擬，對水熱輸送各過程的描述大都是基于物理概念。
（1）模型結構。各網格單元的鉛直方向結構如圖-1（a）所示。從上到下包括植被或建筑物截留層、地表洼地儲留層、土壤表層、過渡帶層、淺層地下水層和深層地下水層等。狀態變量包括植被截留量、洼地儲留量、土壤含水率、地表溫度、過渡帶層儲水量、地下水位及河道水位等。主要參數包括植被最大截留深、土壤滲透系數、土壤水分吸力特征曲線參數、地下水透水系數和產水系數、河床的透水系數及坡面和河道的糙率等。為考慮網格內土地利用的不均勻性，采用了“馬賽克”法即把網格內的土地歸成數類，分別計算各類土地類型的地表面水熱通量，取其面積平均值為網格單元的地表面水熱通量。土地利用首先分為水域、裸地－植被域、不透水域三大類。裸地－植被域又分為裸地、草地與耕地、樹木3類、不透水域分為都市地表面與都市建筑物。另外，為反映表層土壤的含水率隨深度的變化和便于描述土壤蒸發、草或作物根系吸水和樹木根系吸水，將裸地－植被域的表層土壤分割成3層。
（a）
（b）
圖-1 WEP模型的結構：（a）網格單元內的鉛直方向結構，（b）平面結構
WEP模型的平面結構如圖-1(b)所示。首先，為追跡計算坡面徑流，根據流域數字高程（DEM）及數字化實際河道等，設定網格單元的匯流方向（落水線）。然后，將坡面徑流沿著落水線用1維運動波法由流域的最上游端追跡計算至最下游端。關于各支流及干流的河道匯流計算，視有無下游邊界條件采用1維運動波法或動力波法由上游端至下游端追跡計算。地下水流動采用多層模型進行數值解析，并考慮其與地表水、土壤水及河道水的水量交換。
(2) 水循環過程的模擬。蒸發蒸騰包括植被截留蒸發、土壤蒸發、水面蒸發和植被蒸騰等。WEP模型按照土壤-植被-大氣通量交換方法(SVATS)、采用Penman-Monteith公式詳細計算了蒸發蒸騰。由于蒸發蒸騰過程和能量交換過程客觀上融為一體，地表附近的輻射、潛熱、顯熱、熱傳導及地表溫度的計算不可缺少。為減輕計算負擔，熱傳導及地表溫度的計算采用了強制復原法(FRM)。GREEN-AMPT入滲模型物理概念明確，所用參數可由土壤物理特性推出，并已得到大量應用驗證，因此，WEP模型采用GREEN-AMPT鉛直一維入滲模型模擬降雨入滲及超滲坡面徑流。GREEN-AMPT模型僅適用于降雨入滲過程。而非降雨期的表層土壤(通常是非飽和狀態)水分量的再分配將影響到降雨入滲時的初期水分量、土壤和植被的蒸發蒸騰和對淺層地下水的補給等，為減輕計算負擔，WEP模型將表層土壤分成數層，按照非飽和狀態的達西定律和連續方程進行計算。 在山地丘陵等地形起伏地區，同時考慮坡向壤中徑流及土壤滲透系數的各向變異性。地下水流動采用多層模型進行數值解析。淺層地下水運動按照BOUSINESSQ方程進行二維數值計算，源項包括表層土壤的降雨補給、地下水取水、深層滲漏及地下水溢出(或來自河流的補給)等。在河流下部及周圍，河流水和地下水的相互補給量根據其水位差與河床材料的特性等按達西定律計算。為考慮包氣帶層過厚可能造成的地下水補給滯后問題，在表層土壤與淺層地下水之間設一過渡層，用儲流函數法處理。另外，WEP還考慮了雨水人工儲留滲透設施的模擬、防災調節池的計算及水田的模型化等。
2．2 WEP模型的驗證
WEP模型先后在日本東京的多摩川中部流域（578 km2）、千葉縣海老川流域（27 km2）及茨城縣谷田川流域（166 km2）得到驗證和應用。其中，海老川流域是高度都市化的流域，谷田川流域是農地與人工林地為主的自然流域，多摩川中部流域是半都市化半自然的流域。WEP模型的模擬結果示例見圖－2至4。可以看出，WEP模型不僅對流量，而且對地下水位及土壤水分等均有良好的模擬結果。驗證后的WEP模型曾用來分析都市化對東京都水熱收支及水熱通量的空間分布的影響，評價雨水人工儲留滲透設施和防災調節池對流域水循環的改善作用，研究水田的維持河川枯水流量及滯洪效果等（參見文獻2至4）。
WEP模型具有較高的計算效率。以谷田川流域的計算為例，共有16661個計算網格單元，計算時段步長采用1小時，在CPU為1.4GHZ的微機上，一年的計算時間約為3小時。
圖－2 WEP模型的流量模擬結果示例（谷田川流域）
圖－3 WEP模型的地下水位模擬結果示例（海老川流域）
圖－4 WEP模型的土壤水分模擬結果示例（海老川流域）
轉貼于 三、分布式流域水循環模擬面臨的難題與對策 分布式流域水循環模擬在我國推廣應用所面臨的主要難題有：（1）水文變量及參數的空間變異性與尺度問題。我國流域尺度大、人類活動影響深。可根據流域不同地區的地形地貌特點，分區選取不同的計算網格步長，然后根據網格內土壤等參數的概率分布規律考慮其空間變異性對產匯流的影響。（2）水循環的動力學機制的描述和計算量大之間的矛盾。水循環的許多過程如降雨時的入滲和地表徑流過程變化快，描述這些過程常需要日以下的時間步長。如果所有過程所有時期均采用很短的時間步長，計算量將很大。因此，采用變時間步長，即針對不同過程及同一過程的不同時期采用不同的時間步長，將是緩解矛盾的對策之一。（3）下包氣帶過厚滯后了降雨對淺層地下水的補給問題。我國許多地區特別是干旱半干旱地區的淺層地下水位往往很深，和地表之間存在很厚的包氣帶，滯后了降雨對淺層地下水的補給。可通過典型調查和觀測，采取滯后曲線法、儲留函數法等方法來解決。（4）資料收集難與數據不足問題。分布式水循環模擬需要大量的基礎數據。雖然我國的水文氣象觀測、地質調查與資料整編等基礎工作開展較早、質量較高，但目前仍存在資料收集難與數據不足問題。
四、結束語 分布式流域水循環模擬和GIS、DEM和各類遙測技術相結合，解決水資源評價、洪水預報調度、水土流失、水污染以及水生態等各種生產實際問題，近年來已成為跨學科的國際研究前沿。國際水文學會（IAHS）2002年將“觀測資料缺乏流域的預測（PUBs）”提議為下一個國際水文十年研究計劃。歐美國家已開發出分布式流域水循環模擬與流域水資源管理、污染物運移或土壤侵蝕流失計算等耦合的應用系統，如美國USGS 的MMS 系統、歐洲的SHETRAN模型等。因此，加快開發適應我國自然地理特征與氣候特點的各類基于GIS的耦合式應用系統顯得十分重要。此外，考慮到我國流域尺度大、人類活動影響深、環境復雜多變的實際情況，雖然傳統的以率定參數為本的集總式水文模型無法客觀地描述產匯流機制和預測人類活動帶來的影響，但完全按數學物理方程模擬又受計算量的限制和尺度問題的困擾，因此基于物理概念和變時空步長的分布式流域水循環模型將是未來的發展方向。
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篇8
關鍵詞：變化環境；地下水資源；地下水環境；綜述；進展
中圖分類號：P343.6；P334.92 文獻標志碼：A 文章編號：16721683（2014）06001804
地下水是水循環重要組成部分，地下水的蒸發、補給、排泄、越流、橫向流動等使得地下水資源不斷得到更新。降水落到地面，一部分形成地表徑流，通過地表水體入海或再次回歸到大氣中；另一部分通過包氣帶滲入地下，形成地下水徑流，又通過蒸發、地下水開發、補給地表水等形式離開地下。
自19世紀以來，工業化排出大量“溫室氣體”使全球地表平均溫度升高，降水、蒸發等氣候要素也發生變化，進而影響地下水污染物運移的動力條件。同時，人類活動（包括土地利用方式的改變、大量取用地表水和地下水等）也在強烈地改變流域水循環的各個環節。可見變化環境下流域水循環演變是全球氣候變化和強烈人類活動共同作用的結果，具有“自然人工”二元驅動力的模式，是一種“二元”水循環過程[1]。變化的環境直接或間接作用于地下水循環機制，不但影響地下水資源情勢，而且改變污染物作用于水體的機制，使得水環境情勢發生變化。鑒于地下水的重要性，分析人類活動和氣候變化對地下水資源和水環境的影響，是未來制定地下水資源和水環境政策的重要依據，對于應對未來水危機有著重要的意義。
1 變化環境的內涵
過去20多年來，對由自然和人為因素引起的地球系統功能的全球尺度變化研究不斷深化。水循環和生物地球化學循環等的變化是全球變化的一部分，同時水循環和生物地球化學循環也受到來自大尺度的地球環境的影響。一般來說，變化環境下驅動水循環演變的因子可以分為自然環境影響和人類活動兩大類[2]；自然環境影響因子主要包括：氣候變化[1]，太陽黑子活動[3]，自然變化[4]等；人類活動包括農業活動[5]、工業化和城市化[6]等導致的下墊面變化和覆被變化，以及水利工程和取用水[7]等導致的水循環變化。一般將氣候變化和人類活動統稱為變化環境[8]。水循環伴生過程是水循環的一系列伴隨過程，如水生態和水環境過程等[9]。
2 相關研究進展
2.1 變化環境下水循環及伴生過程演變研究進展
在對水循環的研究中，水文模型是一個重要且有用的工具。隨著水文相關研究的不斷深入，水文模型得到不斷發展，從降雨徑流“黑箱”模型（以Sherman單位線法為代表[9]）發展到概念集總式“灰箱”模型（以美國Stanford模型[8]，日本TANK[10]模型），再發展到基于物理機制的分布式“白箱”模型（以SHE模型為代表[11]）。
基于物理機制和偏微分方程的分布式水文模型可以計算、模擬和分析具有時空變異性的各水循環要素，為變化環境下水循環演變分析和其伴生過程模擬及分析提供了強大平臺支持[12]。例如，Ktie等[13]將區域氣候模式與水文模型耦合用于研究河川徑流對氣候變化的響應；Tome等[14]將簡單的降水―潛在蒸發關系與生態水文模型結合，辨別出氣候變化和人類活動對河川徑流的不同影響；Barnett等[15]將“指紋算法”與氣候水文模型相結合，在美國中西部地區的水資源演變歸因分析中進行應用，得出該地區水資源演變的60%為氣候變化驅動；Scibek等[16]利用區域氣候模式、分布式水文模型和地下水模型，分析了氣候變化下的地下水和地表水相互作用；Huang[17]應用分布式生態水文動力學SWIM模型模擬了大尺度流域對土地利用變化的響應，而且在水循環模擬的基礎上又模擬了地下水氮負荷和氮濃度，得出優化的農業土地利用和管理是減少氮負荷和改善流域水質的必要條件；Ocampo 等[18]在澳大利亞西部的Susannah Brook以農業活動為主的流域，在調查水文過程與生物地球化學過程關系的基礎上，分析了坡度以及高地與河岸地區淺層地下水對氮循環的影響，并在此基礎上建立了耦合水文過程與生物地球化學過程的“統一智能模型”。
2.2 變化環境對地下水循環的影響
費宇紅[19]通過對京津以南的河北平原近50年來地下水循環進行研究，認為淺層地下水和深層地下水的嚴重超采改變了地下水流的方向，從自西向東的自然狀態轉變為向各地地下水位漏斗中心匯流的狀態。張文華對石羊河流域地下水的動態影響因素進行了主成分回歸分析，認為人類活動對地下水動態的影響在67%左右，氣候變化對地下水動態影響在37%左右。張冠儒[20]采用動態建模與正交試驗相結合的方法對寶雞峽灌區的地下水位進行研究，認為灌溉量和蒸發量是影響地下水位動態的主要影響因素；韓業珍[21]在同一地區采用灰色關聯度方法研究了地下水位動態變化，認為黃土臺塬區和渭河階地區地下水動態的影響因素從大到小依次為蒸發、降水、地表水灌溉、地下水開采。林嵐[22]對松嫩盆地降雨入滲補給量變化進行了研究，定量評價了氣候變化和土地利用變化情景下降雨入滲補給的變化。可見在變化環境下，地下水循環發生了嚴重的變化，人類活動和氣候變化在一些地區對地下水循環有著巨大的影響，并且同一因素在不同地區的影響程度呈現不一致的特征。
2.3 變化環境對地下水環境的影響
韓冬梅[23]認為忻州盆地第四系地下水滲流場的改變使得含水層地球化學作用發生改變造成一系列的地下水資源、水環境問題。郎超[24]在喀斯特地區研究了“三水”運輸化學特征，發現包括三氮在內的一些具有人類活動影響的特征的物質是主要污染物，提示了人類活動對喀斯特地區地下水環境的重要影響。葉玉玲[25]對膠州灣周邊地區地下水文以及地球化學特征進行了分析，認為地下水向膠州灣輸送的營養鹽以硝態氮為主，氨氮和磷的量較小，并且這些營養鹽主要來自農業面源活動。章光新[26]等運用統計和相關性分析、離子比例系數和Piper三角圖示法研究了氣候變化和高強度人類活動下的松嫩平原地下水化學特征與演變規律，認為風化溶濾、蒸發濃縮、陽離子交換和人為混合等過程是影響地下水水質化學特征的主要機制。可以看出，氣候變化和人類生產生活已成為地下水環境改變的主要原因，并且由于農業活動中大量營養元素的施用，已對地下水環境造成嚴重的影響，對該領域的研究對于緩解地下水環境危機有著重要意義。
近年來，國外研究多以地下水流模型和地下水溶質運移模型模擬變化環境以及管理控制情景下的地下水環境變化。Zhang等[27]通過建立地下水流模型（MODFLOW）和地下水溶質運移模型（MT3DMS），模擬了6種土地利用情景下的英國Sherwood沙地的地下水氮污染濃度，據估算，到2025年，由于森林面積增大，總氮污染負荷減少了35%，并且在最嚴格氮污染損失的情景下，地下水總氮濃度達到50 mg/L（合10 N mg/L左右），已高于歐洲飲用水標準。Gunter等[28]通過建立MODFLOW和MT3DMS模型研究了河道與地下水系統的水動力變化情景下的含水層的氮污染情況。Miroslav等[29]利用MT3DMS模型模擬了捷克Elbe河床底泥對地下水的污染，預測未來10～20年內該地區地下水質沒有大的風險。
3 不足及難點
目前，我國對地下水循環和水環境的研究大多處在調查、實驗和相關性分析階段，難以準確地揭示變化環境下地下水循環和水環境的演變機制，而模型模擬研究還在探索之中，在區域上多集中在灌區為主的小區域，大尺度的地下水水循環（地下水資源）演變研究較缺乏。
大流域（區域）地下水流模型在補給量的確定上存在一定的難度。在變化環境影響下，各種補給量發生了復雜變化，對補給的精細計算超過當前的計算能力和研究水平，因此影響了大尺度流域（區域）地下水流模擬的精度。由于地下水污染物運移模型是根據地下水流模型補給量和濃度來估算地下水污染物負荷。因此確定補給量的困難也影響著大尺度地下水污染物運移模型的精度。
另外，地下水污染負荷研究尚待完善，主要是土壤水運動以及土壤水營養鹽運移機制復雜多變。應用包氣帶和飽和帶污染物運移耦合模擬雖然有嘗試，但開發較難，并且不適合大流域。實驗估算法在點尺度上較精確，但大尺度流域影響因素眾多，布置大量實驗點不太現實。物料平衡法較為簡單，但是由于源匯項多并且復雜多變，影響因素眾多，不確定性相對較大。
4 發展趨勢與展望
（1）基于水循環模擬的地下水資源與水環境研究。地下水資源和水環境是水循環系統及其伴生過程的一個重要部分。水循環模擬，特別是“二元”水循環及其伴生過程模擬，是基于物理機制的過程模擬，其對于綜合模擬水資源系統和水環境系統有著強大的支撐作用。應用水循環模擬平臺，模擬變化環境對水循環影響，進而分析地下水資源和水環境的情勢，將是重要的研究趨勢。
第二，關于作用機理的研究。在基于水循環模擬的研究中，由于系統的復雜性和參數的不確定性和參數處理的粗略性，部分模擬結果失真。但是參數問題是表象，機理研究不足才是本質。雖然含水層污染物運移機制研究已取得很大進展，但是只是集中在小尺度范圍，而難以應用到流域（區域）尺度中。因此，在對變化環境下地下水資源和水環境演變過程中，要在作用機制和參數處理上特別是大尺度機制上進行深入的研究。
第三，地下水綜合模擬框架的開發。研究變化環境下地下水資源和水環境演變涉及到水循環及其伴生過程模擬的各個方面，其模型應用中需要用到其他模型的模擬結果，涉及到系統間的數據和參數交換。因此需要構建地下水綜合模擬框架，涉及到對水循環及其伴生過程的各系統的作用機制和耦合機制的研究，也涉及到不同尺度模擬之間的數據交換研究。
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篇9
本項技術為一類系統糾偏的優化技術，其主要特點為：首先，對系統管阻的特性曲線可以準確推導。系統管阻的特性曲線確認旨在解決水系統低效運行這一關鍵因素。流體輸送高效節能技術結合系統實際運行這一個有利的條件，憑借系統的運行工況做在線檢測，結合循環水泵、管網、末端換熱有關裝置與冷卻塔系統各種壓力與流量數據，應用電腦模擬仿真做分析與研究，進一步改革系統設計當中單純依賴經驗系數與公式計算不足之處，能較為準確地對系統管阻的特性進行推導，核對能量損失的最小值，進一步確定需要最佳的工況點與系統優化的方案。其次，結合最佳水力模型做設計。流體輸送高效節能技術參照系統最優運行的工況點還有系統管阻的特性曲線，憑借對系統各個工況點的溫差數據的采集，結合CFD和三元流相關理論，參照規劃系統設計相關參數初步判別水泵機組的形式與水泵參數，并做水力設計。憑借泵裝置的流場數值對計算進行模擬，裝置不同狀況之下水力損失做初步分析，對設計進行優化，對滿足系統全部需要最優水力模型與水泵裝置的形式進行確定，提升泵裝置的設計與運行效率。再次，水泵單機優化設計提高效率。節能泵嚴格參照制造程序，生產過程經專人負責；鑄件結合樹脂砂的造型鑄造；全部零件由數控加工部門加工完成；受試驗臺檢測，保障產品制造滿足國家標準，產品精度滿足設計所需，以此確保設計效率達成。本技術憑借系統泵相關機組的優化匹配，參照冷卻循環水系統管網的特性曲線的工況參數，用高效節能的泵組來替換低效率、不利工況運行泵組，減少系統無效能耗，綜合提升輸送效率，實現最優的節能效果。
2傳統水循環系統狀況與技術改革
2.1傳統水系統狀況
傳統冷卻水循環系統因為工作過程當中離最佳工況點有所偏離，管網的無效阻力過大，導致設備效率很低。我們通過查找原因認為：首先，傳統冷卻水循環系統工作過程當中，水泵偏離設計最佳效率的工況點而運行，泵機組的運行效率往往很低。其次，冷卻水循環系統設備在工作過程當中，系統里面無效管阻相對較大，設備無效能耗也比較大，導致循環系統的效率偏低，能耗比較高。再次，冷卻水系統能量利用效率比較低，系統能量的利用率也比較低，以上全部因素從不同角度導致系統運行能耗增加。舉例：傳統循環水系統運行模式一般為：兩臺110kWWFB自控自吸的冷卻水泵加上末端冷卻相關設備，為開式回路的機械循環相關系統。標準工況之下，冷水池的冷卻水由水泵送到系統進行換熱，換熱以后回送至冷卻塔當中做換熱冷卻，以這種狀態循環下去，冷卻水損耗經供水系統補給，每年的運行時間為三百五十天左右。水泵出口憑借多功能的止回閥與系統總管做連接。通過計算得知，自控自吸水泵與多功能的止回閥大致有三米管路損失，大大增加系統無效管阻。
2.2技術改革內容還有實施步驟
第一，憑借量身定做任意選取的三臺WKRL200-55型的高效節能水泵對原先250-BO1110水泵進行替換，泵電動機的額定功率參照重新計算結果做適當調整。第二，生產車間內冷卻循環水系統的進水管路要做適當局部調整。水泵在進水管道內增加引流真空罐與相應補水裝置還有流量及壓力儀表。第三，控制柜里面裝置計量電能表還有運行累時儀器。水泵運行與累時器在通電狀況下，累時器逐漸累積計時；水泵停機累時器就會停電，停下計時，再給電又會從先前累積時間累積計時。第四，對原先水泵進行拆除以前，關閉不運行備用水泵進出口的閥門，按照順序一一對原先備用水泵進行拆除，確保技術改革過程當中對系統生產與正常運行不構成影響。第五，依據施工圖的安裝尺寸安裝高效節能水泵，節能泵進出口則需逐一對應法蘭與管道部件進行更換。第六，原先的系統進水管道內每臺泵都要安裝一套引流真空罐，更換出口處多功能的止回閥。第七，電器控制器里面電氣保護組件做適當調整。
3應用效果分析
憑借技術改革前后的耗電指標分析，通過技術人員所登記的數據，冷卻循環水系統每小時耗電經技術改革前197.85kW下降至技術改革后74.31kW，技術改革后系統的節電率高達百分之六十二點九。技術改革以后每年用電量從166.4萬kW•h降到63.9萬kW•h，每年節省用電102.5萬kW•h，節約電費達到58萬元左右，經濟收益可以說十分可觀。
4結束語
篇10
關鍵詞：超超臨界機組；爐水循環泵；機組啟動
中圖分類號：U664.111文獻標識碼：A 文章編號：
1．機組概況
廣東平海發電廠有限公司一期工程1號、2號機組為國產1000MW超超臨界壓力燃煤發電機組，主要是帶基本負荷運行，同時具有一定的調峰能力，熱力系統為單元制系統，循環冷卻水取自海水，為開式循環，三大主設備由上海電氣集團公司制造,容量及參數相互匹配。
鍋爐型號為SG-3093/27.46-M533，型式為∏型布置、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結構、八角雙切圓燃燒方式、平衡通風、機械干式排渣、全鋼構架、全懸吊結構露天布置、采用帶BCP泵的內置式啟動分離系統、三分倉回轉式空氣預熱器、采用正壓冷一次風機直吹式制粉系統、超超臨界參數變壓直流鍋爐。
汽輪機型號為N1000-26.25/600/600（TC4F），型式：超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機、采用八級回熱抽汽。機組設置一套55%容量的高壓和55%容量低壓兩級串聯汽輪機旁路系統。
2．鍋爐啟動系統簡介
鍋爐啟動系統采用帶BCP泵的內置式啟動系統。鍋爐爐前沿寬度方向垂直布置4 只外徑為Φ711mm 的汽水分離器，其進出口分別與水冷壁和頂棚過熱器相連接。每個分離器筒身上切向布置8 根不同徑的進出口管接頭、頂部布置有2 根徑為Φ187.2mm 至頂棚過熱器的管接頭、中部布置有6 根管接頭，與水冷系統出口的管道相連，下部布置有一個徑為Φ241.6mm 疏水管接頭，與儲水箱相連。當機組啟動，鍋爐負荷低于最低直流負荷30%BMCR 時，蒸發受熱面出口的介質流經分離器進行汽水分離，蒸汽通過分離器上部管接頭進入頂棚過熱器，而水則通過兩根外徑為Φ356mm 疏水管道引至儲水箱并匯合至一個連接球體，連接球體下方設有兩根管道分別通至BCP泵的入口和大氣擴容器。
在爐水循環中，由分離器分離出來的水往下流到鍋爐BCP泵的入口，通過BCP泵提高壓力來克服系統的流動阻力和省煤器最小流量控制閥的壓降。水冷壁的最小流量是通過省煤器最小流量控制閥來實現控制的。從控制閥出來的水通過省煤器，再進入爐膛水冷壁，在啟動時不合格的疏水及汽水膨脹階段部分疏水被引入大氣擴容器中，減壓后產生的蒸汽通過管道在爐頂上方排向大氣，水進入下部的集水箱。
在啟動系統管道進入大氣擴容器前布置有2 只液動調節閥，稱為高水位調節閥（HWL），當分離器儲水箱中的水質不合格或分離器儲水箱水位過高時，通過該閥將分離器儲水箱中大量的疏水排入大氣擴容器。
在啟動系統設計中，最低直流負荷的流量是根據爐膛水冷壁足夠被冷卻所需要的量來確定的。即使當一次通過的蒸汽量小于此數值時，爐膛水冷壁的質量流速也不能低于此數值。爐水再循環提供了鍋爐啟動和低負荷時所需的最小流量，選用的BCP泵能提供鍋爐冷態和熱態啟動時所需的體積流量。在啟動過程中，并不需要像簡單疏水系統那樣往大氣擴容器進行連續的排水，BCP泵提供了足夠的壓頭來建立冷態和熱態啟動時循環所需的最小流量。
在爐水循環泵未到貨的情況下，我們只能嘗試無爐水循環泵啟機。
3．無爐水循環泵開機可行性分析
本工程配置兩個3000t的除鹽水箱，單臺機一個1000t的凝補水箱，化學制水能力為220t/h,鍋爐啟動最小安全流量為800t/h，可見不是吹管情況下補水還是足夠的。
爐水循環泵最大限度的回收了啟動時的工質及其熱量，由于它提高了省煤器入口溫度而使產汽量大增，從而有效降低汽溫縮短啟動時間。如果保證水冷壁的最小安全流量并且通過各種手段能控制主再熱汽溫不超限，那么無爐水循環泵啟機是可行的。
4．控制策略
a)點火后通過電泵勺管和上水旁路調閥建立給水流量830t/h，HWL閥投自動設定儲水箱水位7m，多余水通過HWL閥排至大氣擴容器。為了避免啟動初期過多工質和熱量浪費，應在熱態沖洗合格后盡早回收工質，啟動疏水泵將水打至凝汽器，不足的是這部分能量中很大一部分被循環水帶走了。由于儲水罐的水經過HWL閥降壓后進入大氣擴容器，大氣擴容器與大氣相通，壓力與大氣壓幾乎相同，如果將這部分95℃左右的疏水打至除氧器，不僅不會汽化給除氧器及給水泵造成危險，而且還能比打到凝汽器回收更多的熱量，提高給水溫度，產汽更多。
b)在轉直流前，盡量維持安全的最低給水流量，提高產汽量。
c)控制燃料增加速率不得過快，防止汽溫上漲過快難以控制。
d)不影響輔汽壓力的情況下最大可能的增加除氧器進汽量以增加給水溫度。e)當蒸汽流量達到300t/h后適當開啟減溫水配合高低旁調節汽溫,注意減溫水用量和壓力變化，防止過熱器進水。
f)調節二次風配風，A磨的周界風和輔助風適當開小點，以使火焰中心不致過高，遠離A磨的二次風門，如CCOFA,SOFA可以開大點，可以帶走多的熱量使過熱器高溫再熱器等管屏冷卻。
g)盡量提高磨出口溫度，使煤粉盡早燃燒。
h)設定高旁后的蒸汽溫度靠近低值280℃（1.5MPa對應的飽和溫度僅為198℃），以降低再熱器入口溫度，防止再熱汽超溫。
i)可以適當降低沖轉壓力，規程要求的是8.5MPa,如果溫度不好控制選擇在5~6MPa左右就沖轉也可以。
j)升溫升壓過程連續進行，不要停留過久，以免溫升相對于壓升過快。
k)高低旁開度和燃燒率的調整都會導致主汽壓力變化，壓力上漲的同時，給水流量會因阻力變大自動減少，應注意調節以免觸發最小流量保護。
l)注意電泵出力，電泵額定流量1007t/h，電流670A
5．結論
無爐水循環泵開機存在一定安全風險，浪費工質和熱量，延長了啟機所需時間，無論如何都是不經濟的，經過實踐證實，本廠1000MW機組無爐水循環泵啟機可以實現。相對于爐水循環泵的高成本，如果帶基本負荷的機組啟停次數少可以考慮建設無爐水循環泵的機組，工質回收方面增加一路從大氣擴容器回收至除氧器，總體經濟性更高。
參考文獻：
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