水循環(huán)范文

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篇1

圖1為四大圈層間的主要水分循環(huán)示意圖。其中甲、乙、丙、丁代表四大圈層，箭頭代表水循環(huán)環(huán)節(jié)。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(lián)系丙、丁圈層的主要水循環(huán)環(huán)節(jié)是：

①蒸發(fā) 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(cè)得的徑流量隨季節(jié)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(bǔ)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(jié)性積雪融水、雨水

4.下列關(guān)于該流域湖泊、河流的敘述，正確的是：

A.夏季湖泊補(bǔ)給河流，冬季河流補(bǔ)給湖泊

B.河湖水不參與陸上內(nèi)循環(huán)

C.河流汛期主要出現(xiàn)在夏季

D.河流有結(jié)冰期

二、綜合題

5.閱讀圖文材料，回答下列問(wèn)題。

材料：2016年3月22～28日是第29屆“中國(guó)水周”，某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們對(duì)學(xué)校所在地區(qū)的水資源狀況進(jìn)行調(diào)查研究。通過(guò)走訪及實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)隨著山區(qū)森林植被的恢復(fù)和退耕還湖等生態(tài)工程建設(shè)，枯水期河流下游斷流的現(xiàn)象近乎消失。圖3是目前該地區(qū)主要水系圖，圖4是該地區(qū)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(fù)前，該地區(qū)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(bǔ)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(cè)得的洪峰值比多年前低且洪峰點(diǎn)后移。主要原因是什么？

（4）指出山區(qū)植被恢復(fù)、退耕還湖等生態(tài)建設(shè)，對(duì)該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的積極意義。

篇2

[關(guān)鍵詞] 聯(lián)合循環(huán)，直流，汽水循環(huán)

中圖分類(lèi)號(hào)：P339 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1前言

提高聯(lián)合循環(huán)的方法有多種方法，在汽機(jī)側(cè)可以通過(guò)提高軸封效率，優(yōu)化汽輪機(jī)葉片形式，對(duì)于汽水系統(tǒng)則可以采取提高蒸汽參數(shù)，采用三壓再熱循環(huán)，降低系統(tǒng)管道損耗，而燃機(jī)方面則可采取提高進(jìn)口溫度，減少冷卻風(fēng)消耗，，優(yōu)化工質(zhì)流動(dòng)及葉片形式，燃料預(yù)熱等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本文將重點(diǎn)從提高提高蒸汽參數(shù)來(lái)提高蒸汽聯(lián)合循環(huán)的效能,特別是提高蒸汽的溫度和壓力。這個(gè)參數(shù)的提高只能依靠汽輪機(jī)和燃機(jī)的性能提高來(lái)實(shí)現(xiàn)，不斷地提高汽輪機(jī)的入口溫度需要燃機(jī)的排氣溫度超過(guò)600度才能保證汽水循環(huán)600度的溫度。聯(lián)合循環(huán)效率從1991年的52%提高到配合西門(mén)子H級(jí)燃機(jī)時(shí)的60%的過(guò)程。這個(gè)發(fā)展通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜珡S優(yōu)化應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。

- 把溫度從565度105bar基礎(chǔ)上提高對(duì)于余熱鍋爐來(lái)講是一個(gè)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，主要原因是溫度高于565度需要對(duì)鍋爐的材料選擇特別注意

- 過(guò)高的壓力在自然循環(huán)汽包爐上不易維持恒定。

- 高壓蒸汽提高了對(duì)給水品質(zhì)的要求。

西門(mén)子的8000H設(shè)計(jì)已經(jīng)克服了這些障礙并在聯(lián)合循環(huán)效率上獲得了突破。

2.增強(qiáng)型循環(huán)的挑戰(zhàn)

以下將描述如何應(yīng)對(duì)提高參數(shù)來(lái)帶來(lái)的上述三個(gè)技術(shù)問(wèn)題,其中給水品質(zhì)問(wèn)題鑒于超超臨界電站鍋爐，在化學(xué)水上及凝結(jié)水精處理設(shè)備上已經(jīng)充分解決了這個(gè)問(wèn)題，這里就不再敷述。

2.1鍋爐材料的影響

增強(qiáng)型循環(huán)的的主要影響是余熱鍋爐特別是高壓過(guò)熱器和中壓再熱器部分，為了實(shí)現(xiàn)600度的運(yùn)行溫度及壓力大于170bar, 關(guān)鍵部分的設(shè)備材料應(yīng)具有以下能力：

微觀結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)溫度下有足夠的蠕變強(qiáng)度

能夠承受蒸汽側(cè)的氧化（由鉻成分決定）

足夠的抗疲勞輕度來(lái)承受極端的熱力循環(huán)要求。

可承受的設(shè)計(jì)方案成本。

2.1.1蒸汽側(cè)氧化的影響

由于溫度提高帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)就是蒸汽側(cè)的氧化問(wèn)題。管道內(nèi)部的氧化層的傳熱系數(shù)較低，將導(dǎo)致管壁的溫度升高，而溫度的升高將導(dǎo)致金屬材料的強(qiáng)度下降。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮足夠的溫度余量。而且適當(dāng)?shù)母g余量也需要考慮。

氧化率

內(nèi)部氧化層的形成主要受蒸汽溫度，管道內(nèi)壁溫度，材料（鉻的成分），晶粒尺寸（特別對(duì)于奧氏體）的影響。

蒸汽溫度

對(duì)P91材料，溫度的升高將加快氧化層的增長(zhǎng)速度。600度以上可以看到氧化層的增長(zhǎng)出現(xiàn)了不成比例的快速增長(zhǎng)，而這正是增強(qiáng)型循環(huán)的關(guān)鍵參數(shù)。這個(gè)因素已經(jīng)在不同的電廠應(yīng)用中獲得確認(rèn)，并應(yīng)在設(shè)計(jì)中予以考慮。

鉻的成分

管道內(nèi)壁的氧化率由材料中鉻的成分決定。更高的鉻含量會(huì)提高抗氧化能力。下圖給出了不同材料氧化增長(zhǎng)曲線（基于管道內(nèi)壁600度）。圖中9%的鉻含量以T91和T92為代表，而根據(jù)報(bào)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(dāng)鉻含量大于12%時(shí)氧化速度會(huì)有明顯的變化，進(jìn)一步提高鉻含量對(duì)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(duì)較弱。設(shè)計(jì)中該因素也應(yīng)一并考慮。

2.1.2剝蝕

相比于母材，管道內(nèi)部的氧化層有不同的熱動(dòng)力屬性。特別是傳熱系數(shù)是不同的。在峰值操作中，也就是啟動(dòng)或者停機(jī)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氧化層與母材之間的機(jī)械應(yīng)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(duì)于機(jī)組的汽水循環(huán)有以下主要影響。

在啟停情況下由于剝落導(dǎo)致的固體顆粒腐蝕(此時(shí)的應(yīng)力影響最大)

由于氧化層剝落導(dǎo)致的材料磨蝕。（母材損失，強(qiáng)度下降）。

氧化層的存在可限制母材進(jìn)一步的氧化。剝落后會(huì)產(chǎn)生新的氧化層。周而復(fù)始將嚴(yán)重影響管壁強(qiáng)度。

基于以上分析，在600度以上高溫下，應(yīng)考慮鉻含量>12%的管材來(lái)降低由于管道內(nèi)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(shí)的運(yùn)行后，可以觀察到在T91材質(zhì)的屏式再熱器管材上嚴(yán)重的鱗片分離，開(kāi)裂，以及剝落，這種剝落發(fā)生在鱗屑的在外表層。

2.2汽包型鍋爐的應(yīng)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(lái)限制啟動(dòng)速度和負(fù)荷變化率，原因是汽包壁厚度大會(huì)產(chǎn)生溫度梯度，汽包厚度越大，因熱應(yīng)力變化導(dǎo)致的疲勞破壞就越容易發(fā)生。

典型的汽包厚度為

初步的計(jì)算表明，在160bar下材料的熱應(yīng)力影響是125bar設(shè)計(jì)壓力下的8倍。

從熱力學(xué)上分析，蒸汽壓力的升高是對(duì)汽包爐的另一個(gè)限制因素。

自然循環(huán)的水動(dòng)力來(lái)自于蒸發(fā)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(huán)鍋爐在這個(gè)壓力下的使用。考慮到實(shí)際運(yùn)行的可靠性余量，自然循環(huán)鍋爐的壓力限制在大約170bar以下。

3.應(yīng)對(duì)措施

對(duì)于上述的問(wèn)題，在高參數(shù)汽水循環(huán)上采取了以下措施。

要找到高壓過(guò)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(shè)計(jì)中予以考慮。西門(mén)子已經(jīng)進(jìn)行了大量的技術(shù)研究，項(xiàng)目的目的就是找到最好的技術(shù)解決方案以滿(mǎn)足在歐標(biāo)及美標(biāo)市場(chǎng)上余熱鍋爐在600°C 下的需要。對(duì)于歐標(biāo)及美標(biāo)市場(chǎng)，相應(yīng)的解決方案也是有差別的。

歐標(biāo)市場(chǎng)的材料選用

法國(guó)瓦盧瑞克工業(yè)集團(tuán)和德國(guó)曼內(nèi)斯曼鋼管公司的VM12-SHC 可以用在歐標(biāo)市場(chǎng)，這種材料鉻的含量為12%并被認(rèn)為是當(dāng)前解決蠕變，蒸汽側(cè)腐蝕，管材疲勞及造價(jià)的最好材料，這種材料已經(jīng)在西門(mén)子烏爾里奇哈特曼聯(lián)合循環(huán)機(jī)組4號(hào)機(jī)組上采用來(lái)應(yīng)對(duì)過(guò)熱蒸汽及再熱蒸汽600°C 的高溫。在設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)及安裝中，已經(jīng)獲得了極具價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。截止到2012年8月份，這個(gè)電廠等效可利用小時(shí)數(shù)已達(dá)到12500，并且沒(méi)有出現(xiàn)任何相關(guān)問(wèn)題。

美標(biāo)市場(chǎng)的材料選用

由于VM12-SHC 獲得ASME許可還沒(méi)有獲得認(rèn)證，且需要至少1年的時(shí)間，因此這種材料目前還不能用于需要ASME鋼印的設(shè)備中，目前還只能用于歐洲市場(chǎng)。在這種情況下，基于烏爾里奇項(xiàng)目的使用經(jīng)驗(yàn)，新的可行材料的研究正在進(jìn)行。基于蠕變，汽側(cè)氧化，抗疲勞屬性及材料成本的各種復(fù)雜研究正在進(jìn)行評(píng)估。一種鉻含量在18~20%的鋼材已經(jīng)被認(rèn)定為美標(biāo)市場(chǎng)的最佳解決方案。

3.運(yùn)行業(yè)績(jī)

烏爾里奇哈特曼聯(lián)合循環(huán)電廠是第一個(gè)投入商業(yè)運(yùn)行的凈效率大于60%的的聯(lián)合循環(huán)電廠(SCC5-8000H 1s)。

烏爾里奇聯(lián)合循環(huán)電廠的顯著特點(diǎn)是應(yīng)用了本生型帶三壓再熱的技術(shù)，該電廠是第一個(gè)投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)（連續(xù)可用小時(shí)數(shù)為12500，啟動(dòng)次數(shù)大于330次）的高參數(shù)電廠，燃機(jī)排煙溫度625度

主蒸汽參數(shù)~600°C

主蒸汽壓力170bar

再熱蒸汽溫度~600°C

這個(gè)整合實(shí)現(xiàn)了最大效率的突破。設(shè)計(jì)理念則是基于經(jīng)過(guò)驗(yàn)證了的F級(jí)電廠的大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。VM12-SHC 材料的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了蠕變，汽側(cè)氧化及熱疲勞及成本的最佳解決方案。

就本文所論述，在當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展階段，600攝氏度下的直流循環(huán)鍋爐技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的很完備，在此基礎(chǔ)上60%以上的聯(lián)合循環(huán)效率的燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)已經(jīng)電廠已經(jīng)通過(guò)了長(zhǎng)期運(yùn)行的考驗(yàn)，而將來(lái)在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合循環(huán)電廠將通過(guò)更多的技術(shù)更新，獲得更大的發(fā)展。

篇3

關(guān)鍵詞：城市水循環(huán)經(jīng)濟(jì)

一、城市水循環(huán)提出的重要性

水是社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性資源。但是，近年由于人們多注重水資源的經(jīng)濟(jì)性，忽略其循環(huán)的自然規(guī)律和健康性，導(dǎo)致水資源短缺、水環(huán)境惡化等一系列問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)嚴(yán)重制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。21世紀(jì)是協(xié)調(diào)人口、資源、環(huán)境與發(fā)展的世紀(jì)，人類(lèi)社會(huì)只有建立起物質(zhì)循環(huán)型的城市才能持續(xù)發(fā)展。張杰院士認(rèn)為，社會(huì)用水的健康循環(huán)是循環(huán)型社會(huì)的基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)健康水循環(huán)，可以使水的社會(huì)小循環(huán)與自然大循環(huán)相輔相成、協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展，維系良好的水環(huán)境。

城市是人類(lèi)生存環(huán)境給自然系統(tǒng)所加的最重負(fù)擔(dān)。城市水生態(tài)環(huán)境是一個(gè)建立在自然環(huán)境之上的高度人工化的環(huán)境，既具有自然環(huán)境的復(fù)雜性、易變性、難于恢復(fù)性，還具有人工環(huán)境獨(dú)有的人類(lèi)活動(dòng)主導(dǎo)性，易受外界干擾性的開(kāi)放性，輸入輸出不均衡性。城市化的進(jìn)展直接或間接地改變著水環(huán)境，影響城市居民的生活質(zhì)量和社會(huì)福利。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年我國(guó)城市化水平將達(dá)到50%左右。為此，必須深刻地研究城市化對(duì)城市水循環(huán)要素的影響，采取科學(xué)的對(duì)策，健全城市水循環(huán)系統(tǒng)，提高城市水資源承載能力和水環(huán)境容量，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。在加快城市化進(jìn)程的同時(shí)，需處理好城市水循環(huán)與城市發(fā)展的關(guān)系，搞好城市水資源開(kāi)發(fā)及保護(hù)以確保城市化進(jìn)程的順利進(jìn)行。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有減量化、再利用、再循環(huán)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(jìn)入生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中物質(zhì)和能源的流量；再利用屬于過(guò)程性方法，目的是延長(zhǎng)產(chǎn)品和服務(wù)的時(shí)間強(qiáng)度；再循環(huán)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(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用和城市水循環(huán)也要遵循這三個(gè)原則。水循環(huán)經(jīng)濟(jì)是指運(yùn)用自然生態(tài)系統(tǒng)中水循環(huán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律重構(gòu)水經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，使水社會(huì)循環(huán)能和諧地納入自然生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)過(guò)程中，形成健康的社會(huì)水循環(huán)，建立一種新形態(tài)的水閉路循環(huán)流動(dòng)性經(jīng)濟(jì)。其內(nèi)涵是要實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，建立水循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的社會(huì)。把經(jīng)濟(jì)社會(huì)建立在水資源循環(huán)利用的基礎(chǔ)上，改變過(guò)去水資源——使用消費(fèi)——污水排放的單向流動(dòng)的線性經(jīng)濟(jì)；變成水資源——使用消費(fèi)——污水再生處理——水再循環(huán)，形成水資源在經(jīng)濟(jì)——社會(huì)——環(huán)境復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中的往復(fù)循環(huán)流動(dòng)的閉路循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

二、影響城市水循環(huán)的因素

（一）人口規(guī)模的增大對(duì)城市水循環(huán)造成影響

人口規(guī)模的擴(kuò)大對(duì)用水需求的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是直接影響。人類(lèi)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(huì)快于人口增加的速度。二是間接影響。現(xiàn)代社會(huì)人口的增加往往還伴隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，無(wú)論工業(yè)、農(nóng)業(yè)還是服務(wù)業(yè)，其規(guī)模的增長(zhǎng)都會(huì)導(dǎo)致用水量的增加。不過(guò)，這種規(guī)律只反映了人類(lèi)發(fā)展的一般進(jìn)程，具體到一個(gè)地區(qū)，鑒于不同產(chǎn)業(yè)對(duì)水資源消耗量的差異，地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向會(huì)對(duì)間接用水產(chǎn)生較大的影響。在特定地域、特定階段，因人口規(guī)模擴(kuò)大導(dǎo)致的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)而造成的用水需求變動(dòng)的方向是不確定的。

在水資源供給方面，北京市水務(wù)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，北京水資源由兩部分構(gòu)成：一是本地區(qū)降雨形成的水量；二是上游入境水量。北京市水資源公報(bào)顯示，北京多年平均降水總量98億立方米，蒸發(fā)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(jì)53.5億立方米。實(shí)際上，北京平均每年可以利用的地表水總量?jī)H約為14億立方米，加上25.6億立方米地下水，共計(jì)約40億立方米。

在水資源需求方面，北京每年生產(chǎn)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(lái)北京降水量明顯減少，入境水量也連續(xù)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(shù)據(jù)16.1億立方米相差甚遠(yuǎn)。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(lái)人員涌入北京，用水量也在隨著增加，導(dǎo)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(wèn)題，北京市采取了大量行之有效的措施,農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水都有所下降。但就目前情況來(lái)看，節(jié)水空間已經(jīng)非常有限。況且，人口擴(kuò)張，工業(yè)、服務(wù)業(yè)等生產(chǎn)用水也會(huì)隨之增加。同時(shí)，隨著公眾對(duì)生態(tài)環(huán)境要求提高，生態(tài)用水也應(yīng)當(dāng)?shù)玫阶銐虮ＷC。就目前形勢(shì)，一旦北京遇上連續(xù)干旱，情況就很危急。

（二）城市化的發(fā)展對(duì)水資源循環(huán)利用的影響

篇4

【關(guān)鍵詞】爐水循環(huán)泵；超溫

一、事故過(guò)程描述

1.2011年11月26日00：02左右啟動(dòng)#6鍋爐爐水循環(huán)泵，發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵電機(jī)冷卻水溫度不斷上升至55℃，于2011年11月26日00：15：左右停運(yùn)。隨后拆開(kāi)循環(huán)泵濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)有黑色的泥狀堵塞物，清理濾網(wǎng)并恢復(fù)。2011年11月26日06：15分左右再次啟動(dòng)循環(huán)泵，發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵電機(jī)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(yùn)。隨后拆開(kāi)循環(huán)泵濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)內(nèi)又有黑色的泥狀堵塞物，并且電機(jī)腔室內(nèi)也有褐色的泥狀物。對(duì)電機(jī)腔室用除鹽水進(jìn)行水沖洗，又沖洗30分鐘后，水色正常；對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行再次清洗，完成后恢復(fù)。2011年11月26日17：25左右，啟動(dòng)循環(huán)泵，發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵電機(jī)電流和冷卻水溫度波動(dòng)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(yùn)。

2.#7鍋爐已經(jīng)移交業(yè)主運(yùn)行，2011年12月3日13：15分，由于A一次風(fēng)機(jī)油站由遠(yuǎn)控切換至就地，風(fēng)機(jī)跳閘，業(yè)主手動(dòng)降負(fù)荷，由于汽機(jī)側(cè)汽泵遙控失靈，導(dǎo)致給水量下降，鍋爐側(cè)水冷壁垂直段壁溫上升至532℃，MFT動(dòng)作，于2011年12月3日13：27分機(jī)組停運(yùn)。隨后業(yè)主對(duì)一次風(fēng)機(jī)和汽泵遙控進(jìn)行處理，處理好后于2011年12月3日13：43分左右啟動(dòng)爐水循環(huán)泵，發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵電機(jī)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(huán)泵跳閘。2011年12月3日14：05分左右再次啟動(dòng)爐水循環(huán)泵，發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵電機(jī)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(huán)泵停運(yùn)。隨后拆開(kāi)循環(huán)泵濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)有黑色的泥狀堵塞物，清理濾網(wǎng)并恢復(fù)。2011年12月3日16：40左右，啟動(dòng)循環(huán)泵，發(fā)現(xiàn)循環(huán)泵電機(jī)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(yùn)。判斷爐水循環(huán)泵推力盤(pán)出現(xiàn)問(wèn)題，爐水循環(huán)泵不拆解，不使用循環(huán)泵鍋爐點(diǎn)火機(jī)組啟動(dòng)，等配件到場(chǎng)后對(duì)爐水循環(huán)泵維修處理。

3.2011年12月1日，在爐水循環(huán)泵廠代指導(dǎo)下，對(duì)#6機(jī)組爐水循環(huán)泵進(jìn)行了更換，并調(diào)試合格后投用。2011年12月4日，#6機(jī)組因鍋爐爆管停運(yùn)，2011年12月6日，清理循環(huán)泵濾網(wǎng)，于2011年12月7日，化驗(yàn)電機(jī)冷卻水（PH值6.6，固體顆粒含量0.25ppm）合格后恢復(fù)系統(tǒng)。2011年12月9日1：20左右，啟動(dòng)爐水循環(huán)泵，發(fā)現(xiàn)電流穩(wěn)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(huán)泵推力盤(pán)故障，試運(yùn)指揮部決定不使用循環(huán)泵啟動(dòng)鍋爐點(diǎn)火機(jī)組啟動(dòng)，等配件到場(chǎng)后對(duì)爐水循環(huán)泵維修處理。

二、事故原因分析

通過(guò)與國(guó)內(nèi)某檢修公司開(kāi)展的關(guān)于爐水循環(huán)泵研討會(huì)，結(jié)合該項(xiàng)目爐水循環(huán)泵的實(shí)際情況，經(jīng)綜合分析，確定該公司的爐水循環(huán)泵的設(shè)計(jì)缺陷為主要原因，具體分以下三方面：

1.電機(jī)過(guò)濾器設(shè)計(jì)缺陷

該爐水循環(huán)泵電機(jī)設(shè)有內(nèi)置式過(guò)濾器，缺點(diǎn)為過(guò)流面積極小，極易堵塞循環(huán)水路，堵塞后造成冷卻循環(huán)水流量減小，使得電機(jī)內(nèi)部循環(huán)水溫度過(guò)高而引起故障。另外在這些雜物中含有鐵質(zhì)顆粒，一旦進(jìn)入電機(jī)推力軸承及導(dǎo)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(xiàn)象，會(huì)直接造成軸承損壞。

2.葉輪無(wú)水推力平衡孔

該爐水循環(huán)泵葉輪無(wú)水推力平衡孔，運(yùn)行時(shí)葉輪將給轉(zhuǎn)子軸系一個(gè)向上的推力F，見(jiàn)下圖。在此推力F的作用下，轉(zhuǎn)子軸系將向上拉動(dòng)推力盤(pán)壓緊上止推塊運(yùn)行，因此將加劇推力盤(pán)上承磨面及上止推塊的磨損。

3.推力軸承循環(huán)水流道設(shè)計(jì)缺陷

電機(jī)推力軸承冷卻水流道設(shè)計(jì)偏小，同時(shí)在軸向推力F的作用下，轉(zhuǎn)子軸系將向上拉動(dòng)推力盤(pán)壓緊上止推塊運(yùn)行，致使滑動(dòng)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(pán)上承磨面及上止推塊的磨損直至損壞。

三、糾正（預(yù)防）措施

（一）針對(duì)該項(xiàng)目的爐水循環(huán)泵的技改措施：

1.增加外置過(guò)濾器，加大過(guò)濾面積，避免濾網(wǎng)堵塞。

2.在葉輪上鉆水推力平衡孔。

3.對(duì)推力軸承循環(huán)水流道改造。

（二）對(duì)公司后續(xù)項(xiàng)目的預(yù)防措施：

1.在設(shè)計(jì)階段審核鍋爐廠配套的爐水循環(huán)泵，如再選擇該公司的爐水循環(huán)泵要求采用改進(jìn)型的循環(huán)泵型號(hào)，或選擇其它公司的優(yōu)良產(chǎn)品（要求具有成熟的技術(shù)和穩(wěn)定運(yùn)行的業(yè)績(jī)）。

2.嚴(yán)格按照廠家要求安裝和調(diào)試爐水循環(huán)泵。

3.在施工過(guò)程中控制好系統(tǒng)清潔度：

a.對(duì)所有受熱面的封口做好監(jiān)督檢查，及時(shí)恢復(fù)封口措施脫落的情況。b.受熱面的通球應(yīng)由安排專(zhuān)人管理，對(duì)通球用球統(tǒng)一編號(hào)，統(tǒng)一發(fā)放回收，建立詳細(xì)的鋼球收發(fā)記錄。c.對(duì)地面組合焊接后可進(jìn)行二次通球的管排要進(jìn)行二次通球，檢驗(yàn)焊口是否有內(nèi)凸超標(biāo)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)處理并做好檢查處理記錄。d.對(duì)于管排和集箱組合件，在吊裝前再次進(jìn)行吹掃以確保內(nèi)部清潔無(wú)雜物。e.管道焊接過(guò)程中嚴(yán)禁施工人員將各種物件放入管道內(nèi)，如焊絲、焊條、銼刀、磨頭等；如磨頭等雜物不甚掉入管道，應(yīng)及時(shí)通知處理，不得隱瞞。f.管道對(duì)口前檢查內(nèi)部確認(rèn)清潔無(wú)雜物。g.受熱面集箱焊口焊接結(jié)束前，應(yīng)在集箱兩段合適位置預(yù)留一個(gè)手孔或2-3個(gè)管口，安排專(zhuān)人用內(nèi)窺鏡對(duì)集箱內(nèi)部進(jìn)行檢查確保無(wú)雜物。

4.嚴(yán)格控制酸洗和吹管質(zhì)量，并做好系統(tǒng)割管檢查，確保系統(tǒng)內(nèi)部清潔無(wú)雜物。

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關(guān)鍵詞：城市化 水循環(huán)再生 可持續(xù)發(fā)展

1.引言

伴隨著城市化的進(jìn)程，城市的水環(huán)境和水循環(huán)發(fā)生了改變，主要表現(xiàn)在：水資源短缺，水環(huán)境污染以及地下水超量開(kāi)采。同時(shí)存在城市街區(qū)的擴(kuò)大導(dǎo)致不可滲透面積增加，下水道改造導(dǎo)致排水系統(tǒng)的變化，降雨時(shí)短時(shí)間內(nèi)的排水量增大，使得河川內(nèi)洪水時(shí)洪峰流量增大問(wèn)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(fā)量減少，市區(qū)的氣溫上升，對(duì)城市的氣候也會(huì)產(chǎn)生影響，同時(shí)還伴隨著水環(huán)境惡化、水文化喪失等一系列問(wèn)題。

2.城市化的水文效應(yīng)

2.1城市水文循環(huán)的特點(diǎn)

從水循環(huán)路徑看，水資源開(kāi)發(fā)利用改變了江河湖泊關(guān)系，改變了地表水和地下水的賦存環(huán)境和補(bǔ)排轉(zhuǎn)化路徑。除天然水循環(huán)外，還形成了由“取水-輸水-用水-排水-回歸”五個(gè)基本環(huán)節(jié)構(gòu)成的人工側(cè)支水循環(huán)。它的形成和發(fā)展，導(dǎo)致了城市天然生態(tài)系統(tǒng)與人工生態(tài)系統(tǒng)的相應(yīng)變化，區(qū)域水循環(huán)也隨之而變。從水循環(huán)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(chǎn)匯流特性和地下水的補(bǔ)給排泄特性發(fā)生相應(yīng)變化。

2.2 城市水循環(huán)的短路化

城市水循環(huán)由區(qū)域天然水循環(huán)和人工側(cè)支水循環(huán)復(fù)合而成，后者是對(duì)自然界水循環(huán)的社會(huì)強(qiáng)化。一般來(lái)說(shuō)，城市不透水的下墊面、河道整治和人工排水管網(wǎng)等工程措施，創(chuàng)造了一個(gè)新的徑流形成條件，隔絕了地面徑流、土壤水和地下水的轉(zhuǎn)換，水循環(huán)過(guò)程行程縮短、時(shí)間加快；城市不透水的下墊面和合流制的排水系統(tǒng)，增加城市水環(huán)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(huán)的短路化。

2.3 城市化對(duì)降水的影響

城市化影響降水已成共識(shí)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面

（1）城市建設(shè)對(duì)降雨徑流的影響

隨著城市化的發(fā)展，樹(shù)木、農(nóng)作物、草地等面積逐步減小，工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和居民區(qū)規(guī)模、面積不斷增大。城市化過(guò)程使相當(dāng)部分的流域?yàn)椴煌杆砻嫠采w，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(shù)使得雨水匯流速度大大提高， 從而使洪峰出現(xiàn)時(shí)間提前。地區(qū)的入滲量減小，地下水補(bǔ)給量相應(yīng)減小，干旱期河流基流量也相應(yīng)減小。

（2）城市污染對(duì)降雨徑流水質(zhì)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(lèi)型、交通量、人口密度和空氣污染程度而變化[4]，近年來(lái)，由于大氣污染嚴(yán)重，在某些地區(qū)和城市出現(xiàn)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(tǒng)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(kāi)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(fēng)拋灑的碎屑， 汽車(chē)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(nèi)外的水量循環(huán)

城市水循環(huán)中的水量有相當(dāng)部分來(lái)自城市區(qū)域以外，或地下潛水和深層地下水。城市人工側(cè)支水循環(huán)中，一部分經(jīng)處理和未經(jīng)處理的工業(yè)廢水、生活污水集中排人城市河湖水體，也有相當(dāng)部分不經(jīng)河流直接排人城市區(qū)域以外的受納水體，而另一部分經(jīng)處理的退水又重新回到人工側(cè)支水循環(huán)中。

3.對(duì)策研究

城市水文的特點(diǎn)是城市水分流動(dòng)、污染、和凈化都被人工強(qiáng)化。健全的城市水循環(huán)必須保持城市水資源供需的平衡、排放與處理的平衡，各環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)，對(duì)城市水資源在生態(tài)、生活和生產(chǎn)三者之間進(jìn)行合理分配。

3.1 城市綠地建設(shè)

以公園、綠地、花園式機(jī)關(guān)單位為“點(diǎn)”，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(yáng)臺(tái)、庭院為“面”的點(diǎn)、線、面結(jié)合的閉合狀的城市綠化管理體系。綠地建設(shè)要物種多樣化，宜林則林，宜草則草，宜荒則荒。一個(gè)地區(qū)綠地面積與環(huán)境質(zhì)量有關(guān)，不僅要用綠地面積所占比例作為參數(shù)，更重要的是要著眼于從生態(tài)平衡的角度來(lái)評(píng)價(jià)它在環(huán)境質(zhì)量中的作用，正確引導(dǎo)城市綠地建設(shè)。

3.2 城市河流的保護(hù)和建設(shè)是健全城市水文循環(huán)的基本手段之一

伴隨著城市化的發(fā)展，往往是河流被硬化、渠化，城市景觀和水環(huán)境被破壞，城市洪澇災(zāi)害的發(fā)生頻率與強(qiáng)度的增加，與河流泄洪功能減弱密切相關(guān)。作為城市防洪的對(duì)策，要樹(shù)立蓄、疏結(jié)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(zhì)，把水、堤防、河畔植被連成一體，以水造景，營(yíng)造一個(gè)舒適的城市水環(huán)境。

3.3城市水資源管理

要把水資源、水災(zāi)害、水環(huán)境、水生態(tài)等方面的管理統(tǒng)一起來(lái)，城市規(guī)劃與管理應(yīng)把城市水文、排澇、供水、污染防治、水土保持、水環(huán)境保護(hù)作為基本范疇考慮，具體研究城市生態(tài)的水環(huán)境容量、蓄水洼地的條件和布局問(wèn)題，及其污水處理與回用、水體連接與流動(dòng)、水生生物與觀賞設(shè)施等問(wèn)題。

4.結(jié)語(yǔ)

城市是人類(lèi)生存環(huán)境給原自然系統(tǒng)疊加的最重負(fù)擔(dān)，城市水生態(tài)環(huán)境是一個(gè)建立在自然環(huán)境之上的高度人工化的環(huán)境，既具有自然環(huán)境的特性的復(fù)雜性、易變性、難于恢復(fù)性，還具有人工環(huán)境獨(dú)有的人類(lèi)活動(dòng)主導(dǎo)性，易受外界干擾性的開(kāi)放性，輸入輸出的不均衡性。城市化的進(jìn)展直接或間接地改變著水環(huán)境，影響城市居民的生活質(zhì)量和社會(huì)福利，為此，必須深刻地研究城市化對(duì)城市水循環(huán)要素的影響，采取科學(xué)的對(duì)策，健全城市水循環(huán)系統(tǒng)，提高城市水資源承載能力和水環(huán)境容量，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[6]張宗祜，張光輝.大陸水循環(huán)系統(tǒng)演化及其環(huán)境意義[J].地球?qū)W報(bào).2001

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【關(guān)鍵詞】淡水；循環(huán)利用；環(huán)保

水是人類(lèi)生產(chǎn)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(fèi)嚴(yán)重。在此形勢(shì)下，日常生活中淡水的循環(huán)利用成為越來(lái)越重要的課題，找出一條實(shí)現(xiàn)日常生活中淡水循環(huán)利用的有效途徑、提高淡水利用率，進(jìn)而緩解城市水資源壓力成為了探求者最迫切的任務(wù)。本方案著眼于獨(dú)立式建筑的水循環(huán)利用系統(tǒng)，將雨水和生活廢水經(jīng)過(guò)過(guò)濾除雜等過(guò)程轉(zhuǎn)化為可以再次使用的水，提高利用率。

1 儲(chǔ)水池的結(jié)構(gòu)和原理

（1）每個(gè)獨(dú)立式建筑都是獨(dú)立的個(gè)體，水在其中循環(huán)后使用后，廢水自動(dòng)將水排出，不需要人工操作，環(huán)保便捷。

（2）屋頂兩側(cè)各有可以進(jìn)行雨水收集的水道，水道連接位于屋頂?shù)膬?chǔ)水池（如圖1所示），水都會(huì)流入儲(chǔ)水池并進(jìn)行三次過(guò)濾后轉(zhuǎn)為可供使用的水。

1）第一層過(guò)濾使用不銹鋼濾網(wǎng)，過(guò)濾掉體積較大的固體雜質(zhì)；

2）第二層使用海綿進(jìn)行過(guò)濾，除去體積較小的固體雜質(zhì)；

3）第三層用活性炭進(jìn)行過(guò)濾，利用活性炭的吸附性，除去顆粒物和絮狀沉淀物。

2 整個(gè)建筑的水循環(huán)過(guò)程

（1）雨水在樓頂收集經(jīng)過(guò)濾后直通樓下的洗手間陽(yáng)臺(tái)，使用時(shí)直接從陽(yáng)臺(tái)的水龍頭流出用于澆灌陽(yáng)臺(tái)的花草，也可用于清洗物體。陽(yáng)臺(tái)上也可以設(shè)置凈水機(jī)，原理同屋頂?shù)膬?chǔ)水裝置。

（2）洗手間中水龍頭會(huì)有兩個(gè)，一個(gè)為過(guò)濾后雨水用于清潔物品，另一個(gè)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(jīng)殺菌滅毒過(guò)的，分冷暖兩種。抽水馬桶主要利用虹吸原理，我們會(huì)在水箱中加入水量控制器，可調(diào)節(jié)單次出水量，根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水的目的。

（3）廚房里會(huì)有一個(gè)分離裝置，用于分離使用過(guò)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(jì)劃的核心，因?yàn)檎麠澖ㄖ械膹U水都會(huì)匯集至噴泉處凈化，廢水的凈化裝置（如圖2所示）設(shè)在屋頂?shù)拈w樓，污水廢水通過(guò)管道送至閣樓，經(jīng)凈化后再送至噴泉做最后一步的凈化后經(jīng)噴泉噴出凈水。噴泉外需設(shè)置玻璃罩，因?yàn)閮艋蟮乃豢稍俦晃廴荆袊娙獌艋O(shè)施后可大大提高污水的利用率和本設(shè)計(jì)的實(shí)用性。

最后的項(xiàng)目是被設(shè)在外墻的節(jié)水設(shè)施。因?yàn)橛袝r(shí)氣體液化會(huì)在外墻凝成水珠。我們會(huì)在外墻釘幾個(gè)小籃子，接外墻流下的水，可以利用這些水養(yǎng)一些小花草，生長(zhǎng)在外墻上既你保護(hù)水資源又可以美化建筑的外觀。

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關(guān)鍵詞：流域 水循環(huán) 水文 分布式 模型 WEP

一、分布式流域水循環(huán)模擬的意義與作用

地球環(huán)境變化和人類(lèi)活動(dòng)的影響改變了水的自然循環(huán)規(guī)律， 加劇了我國(guó)水資源的供需矛盾，許多地區(qū)出現(xiàn)了水環(huán)境與水生態(tài)惡化的嚴(yán)重局勢(shì)。地表水、地下水及人工側(cè)支循環(huán)水等各類(lèi)水資源轉(zhuǎn)化頻繁，狹義的水資源概念與傳統(tǒng)的水資源評(píng)價(jià)方法已顯不適。

20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)的發(fā)展，從水循環(huán)過(guò)程的物理機(jī)制入手并考慮水文變量的空間變異性問(wèn)題，即分布式流域水文（水循環(huán)）模型或稱(chēng)“白箱”模型的研究在國(guó)內(nèi)外受到廣泛重視，涌現(xiàn)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(jiàn)文獻(xiàn)1）。另外，全球大循環(huán)（GCM）研究對(duì)陸地地表過(guò)程模擬提出了越來(lái)越高的要求，土壤-植物-大氣連續(xù)體（SPAC）研究受到重視，出現(xiàn)了各類(lèi)SVATS（土壤-植物-大氣通量交換方案）模型，從另一方面加強(qiáng)了水循環(huán)的研究。本文使用“流域水循環(huán)模擬”而不是“流域水文模擬”，意在強(qiáng)調(diào)需要將流域水循環(huán)系統(tǒng)的所有要素過(guò)程聯(lián)系起來(lái)研究而不僅僅是產(chǎn)匯流模擬。

分布式流域水循環(huán)模擬能夠回答水在時(shí)空間上如何移動(dòng)和轉(zhuǎn)化、什么樣的工程與管理措施才能減少無(wú)效耗水以及人與生態(tài)如何分水等問(wèn)題，而且其模型參數(shù)具有物理意義、可根據(jù)測(cè)量和下墊面條件進(jìn)行推算。因此，基于物理機(jī)制的分布式流域水循環(huán)模型的研究與開(kāi)發(fā)具有重要意義，在以下幾個(gè)方面具有不可替代的作用：（1）預(yù)測(cè)未來(lái)環(huán)境變化下的流域水資源演變趨勢(shì)，（2）分析人類(lèi)活動(dòng)的影響與各類(lèi)對(duì)策的效果，（3）借助各類(lèi)遙測(cè)技術(shù)在缺乏地面觀測(cè)資料流域進(jìn)行水文分析與預(yù)測(cè)，（4）為流域水資源評(píng)價(jià)與配置、洪水預(yù)報(bào)調(diào)度、水環(huán)境評(píng)價(jià)、水土流失監(jiān)督治理及水生態(tài)環(huán)境分析等各專(zhuān)業(yè)應(yīng)用提供強(qiáng)力支持。

二、WEP模型的開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證

本文作者從1995年起從事分布式流域水循環(huán)模擬研究，開(kāi)發(fā)了網(wǎng)格分布式流域水循環(huán)模型WEP (Water and Energy transfer Process) 模型（參見(jiàn)文獻(xiàn)2至4）。該模型以長(zhǎng)方形或正方形網(wǎng)格為計(jì)算單元，便于使用GIS和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，并具有物理概念強(qiáng)、計(jì)算精度高和速度快等特點(diǎn)，已在日本谷田川等多個(gè)流域得到驗(yàn)證，正在日本戰(zhàn)略性創(chuàng)造研究推進(jìn)事業(yè)項(xiàng)目(CREST)“都市生態(tài)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(guó)的幾個(gè)流域進(jìn)行驗(yàn)證中。WEP模型2002年10月獲日本國(guó)著作權(quán)登錄，并可從互聯(lián)網(wǎng)上下載，詳見(jiàn)pwri.go.jp/team/suiri/yata-r/index_e.html。雖然WEP模型還包括水質(zhì)模擬模塊，受篇幅所限，這里僅就WEP模型的水循環(huán)模擬部分的開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證情況做簡(jiǎn)要介紹。

1．1 WEP模型的開(kāi)發(fā) 為提高計(jì)算效率，WEP模型對(duì)非飽和土壤水運(yùn)動(dòng)的模擬采取了比SHE模型簡(jiǎn)化的算法，但強(qiáng)化了對(duì)植物生態(tài)耗水與熱輸送過(guò)程的模擬，對(duì)水熱輸送各過(guò)程的描述大都是基于物理概念。

（1）模型結(jié)構(gòu)。各網(wǎng)格單元的鉛直方向結(jié)構(gòu)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(chǔ)留層、土壤表層、過(guò)渡帶層、淺層地下水層和深層地下水層等。狀態(tài)變量包括植被截留量、洼地儲(chǔ)留量、土壤含水率、地表溫度、過(guò)渡帶層儲(chǔ)水量、地下水位及河道水位等。主要參數(shù)包括植被最大截留深、土壤滲透系數(shù)、土壤水分吸力特征曲線參數(shù)、地下水透水系數(shù)和產(chǎn)水系數(shù)、河床的透水系數(shù)及坡面和河道的糙率等。為考慮網(wǎng)格內(nèi)土地利用的不均勻性，采用了“馬賽克”法即把網(wǎng)格內(nèi)的土地歸成數(shù)類(lèi)，分別計(jì)算各類(lèi)土地類(lèi)型的地表面水熱通量，取其面積平均值為網(wǎng)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(lèi)。裸地－植被域又分為裸地、草地與耕地、樹(shù)木3類(lèi)、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(fā)、草或作物根系吸水和樹(shù)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(jié)構(gòu)：（a）網(wǎng)格單元內(nèi)的鉛直方向結(jié)構(gòu)，（b）平面結(jié)構(gòu)

WEP模型的平面結(jié)構(gòu)如圖-1(b)所示。首先，為追跡計(jì)算坡面徑流，根據(jù)流域數(shù)字高程（DEM）及數(shù)字化實(shí)際河道等，設(shè)定網(wǎng)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(yùn)動(dòng)波法由流域的最上游端追跡計(jì)算至最下游端。關(guān)于各支流及干流的河道匯流計(jì)算，視有無(wú)下游邊界條件采用1維運(yùn)動(dòng)波法或動(dòng)力波法由上游端至下游端追跡計(jì)算。地下水流動(dòng)采用多層模型進(jìn)行數(shù)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(huán)過(guò)程的模擬。蒸發(fā)蒸騰包括植被截留蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)、水面蒸發(fā)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(xì)計(jì)算了蒸發(fā)蒸騰。由于蒸發(fā)蒸騰過(guò)程和能量交換過(guò)程客觀上融為一體，地表附近的輻射、潛熱、顯熱、熱傳導(dǎo)及地表溫度的計(jì)算不可缺少。為減輕計(jì)算負(fù)擔(dān)，熱傳導(dǎo)及地表溫度的計(jì)算采用了強(qiáng)制復(fù)原法(FRM)。GREEN-AMPT入滲模型物理概念明確，所用參數(shù)可由土壤物理特性推出，并已得到大量應(yīng)用驗(yàn)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(guò)程。而非降雨期的表層土壤(通常是非飽和狀態(tài))水分量的再分配將影響到降雨入滲時(shí)的初期水分量、土壤和植被的蒸發(fā)蒸騰和對(duì)淺層地下水的補(bǔ)給等，為減輕計(jì)算負(fù)擔(dān)，WEP模型將表層土壤分成數(shù)層，按照非飽和狀態(tài)的達(dá)西定律和連續(xù)方程進(jìn)行計(jì)算。 在山地丘陵等地形起伏地區(qū)，同時(shí)考慮坡向壤中徑流及土壤滲透系數(shù)的各向變異性。地下水流動(dòng)采用多層模型進(jìn)行數(shù)值解析。淺層地下水運(yùn)動(dòng)按照BOUSINESSQ方程進(jìn)行二維數(shù)值計(jì)算，源項(xiàng)包括表層土壤的降雨補(bǔ)給、地下水取水、深層滲漏及地下水溢出(或來(lái)自河流的補(bǔ)給)等。在河流下部及周?chē)恿魉偷叵滤南嗷パa(bǔ)給量根據(jù)其水位差與河床材料的特性等按達(dá)西定律計(jì)算。為考慮包氣帶層過(guò)厚可能造成的地下水補(bǔ)給滯后問(wèn)題，在表層土壤與淺層地下水之間設(shè)一過(guò)渡層，用儲(chǔ)流函數(shù)法處理。另外，WEP還考慮了雨水人工儲(chǔ)留滲透設(shè)施的模擬、防災(zāi)調(diào)節(jié)池的計(jì)算及水田的模型化等。

2．2 WEP模型的驗(yàn)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(yàn)證和應(yīng)用。其中，海老川流域是高度都市化的流域，谷田川流域是農(nóng)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(jié)果示例見(jiàn)圖－2至4。可以看出，WEP模型不僅對(duì)流量，而且對(duì)地下水位及土壤水分等均有良好的模擬結(jié)果。驗(yàn)證后的WEP模型曾用來(lái)分析都市化對(duì)東京都水熱收支及水熱通量的空間分布的影響，評(píng)價(jià)雨水人工儲(chǔ)留滲透設(shè)施和防災(zāi)調(diào)節(jié)池對(duì)流域水循環(huán)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(jiàn)文獻(xiàn)2至4）。

WEP模型具有較高的計(jì)算效率。以谷田川流域的計(jì)算為例，共有16661個(gè)計(jì)算網(wǎng)格單元，計(jì)算時(shí)段步長(zhǎng)采用1小時(shí)，在CPU為1.4GHZ的微機(jī)上，一年的計(jì)算時(shí)間約為3小時(shí)。

圖－2 WEP模型的流量模擬結(jié)果示例（谷田川流域）

圖－3 WEP模型的地下水位模擬結(jié)果示例（海老川流域）

圖－4 WEP模型的土壤水分模擬結(jié)果示例（海老川流域）

轉(zhuǎn)貼于 三、分布式流域水循環(huán)模擬面臨的難題與對(duì)策 分布式流域水循環(huán)模擬在我國(guó)推廣應(yīng)用所面臨的主要難題有：（1）水文變量及參數(shù)的空間變異性與尺度問(wèn)題。我國(guó)流域尺度大、人類(lèi)活動(dòng)影響深。可根據(jù)流域不同地區(qū)的地形地貌特點(diǎn)，分區(qū)選取不同的計(jì)算網(wǎng)格步長(zhǎng)，然后根據(jù)網(wǎng)格內(nèi)土壤等參數(shù)的概率分布規(guī)律考慮其空間變異性對(duì)產(chǎn)匯流的影響。（2）水循環(huán)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制的描述和計(jì)算量大之間的矛盾。水循環(huán)的許多過(guò)程如降雨時(shí)的入滲和地表徑流過(guò)程變化快，描述這些過(guò)程常需要日以下的時(shí)間步長(zhǎng)。如果所有過(guò)程所有時(shí)期均采用很短的時(shí)間步長(zhǎng)，計(jì)算量將很大。因此，采用變時(shí)間步長(zhǎng)，即針對(duì)不同過(guò)程及同一過(guò)程的不同時(shí)期采用不同的時(shí)間步長(zhǎng)，將是緩解矛盾的對(duì)策之一。（3）下包氣帶過(guò)厚滯后了降雨對(duì)淺層地下水的補(bǔ)給問(wèn)題。我國(guó)許多地區(qū)特別是干旱半干旱地區(qū)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(duì)淺層地下水的補(bǔ)給。可通過(guò)典型調(diào)查和觀測(cè)，采取滯后曲線法、儲(chǔ)留函數(shù)法等方法來(lái)解決。（4）資料收集難與數(shù)據(jù)不足問(wèn)題。分布式水循環(huán)模擬需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。雖然我國(guó)的水文氣象觀測(cè)、地質(zhì)調(diào)查與資料整編等基礎(chǔ)工作開(kāi)展較早、質(zhì)量較高，但目前仍存在資料收集難與數(shù)據(jù)不足問(wèn)題。

四、結(jié)束語(yǔ) 分布式流域水循環(huán)模擬和GIS、DEM和各類(lèi)遙測(cè)技術(shù)相結(jié)合，解決水資源評(píng)價(jià)、洪水預(yù)報(bào)調(diào)度、水土流失、水污染以及水生態(tài)等各種生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，近年來(lái)已成為跨學(xué)科的國(guó)際研究前沿。國(guó)際水文學(xué)會(huì)（IAHS）2002年將“觀測(cè)資料缺乏流域的預(yù)測(cè)（PUBs）”提議為下一個(gè)國(guó)際水文十年研究計(jì)劃。歐美國(guó)家已開(kāi)發(fā)出分布式流域水循環(huán)模擬與流域水資源管理、污染物運(yùn)移或土壤侵蝕流失計(jì)算等耦合的應(yīng)用系統(tǒng)，如美國(guó)USGS 的MMS 系統(tǒng)、歐洲的SHETRAN模型等。因此，加快開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)自然地理特征與氣候特點(diǎn)的各類(lèi)基于GIS的耦合式應(yīng)用系統(tǒng)顯得十分重要。此外，考慮到我國(guó)流域尺度大、人類(lèi)活動(dòng)影響深、環(huán)境復(fù)雜多變的實(shí)際情況，雖然傳統(tǒng)的以率定參數(shù)為本的集總式水文模型無(wú)法客觀地描述產(chǎn)匯流機(jī)制和預(yù)測(cè)人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)的影響，但完全按數(shù)學(xué)物理方程模擬又受計(jì)算量的限制和尺度問(wèn)題的困擾，因此基于物理概念和變時(shí)空步長(zhǎng)的分布式流域水循環(huán)模型將是未來(lái)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn) [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

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篇8

關(guān)鍵詞：變化環(huán)境；地下水資源；地下水環(huán)境；綜述；進(jìn)展

中圖分類(lèi)號(hào)：P343.6；P334.92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：16721683（2014）06001804

地下水是水循環(huán)重要組成部分，地下水的蒸發(fā)、補(bǔ)給、排泄、越流、橫向流動(dòng)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(guò)地表水體入海或再次回歸到大氣中；另一部分通過(guò)包氣帶滲入地下，形成地下水徑流，又通過(guò)蒸發(fā)、地下水開(kāi)發(fā)、補(bǔ)給地表水等形式離開(kāi)地下。

自19世紀(jì)以來(lái)，工業(yè)化排出大量“溫室氣體”使全球地表平均溫度升高，降水、蒸發(fā)等氣候要素也發(fā)生變化，進(jìn)而影響地下水污染物運(yùn)移的動(dòng)力條件。同時(shí)，人類(lèi)活動(dòng)（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(qiáng)烈地改變流域水循環(huán)的各個(gè)環(huán)節(jié)。可見(jiàn)變化環(huán)境下流域水循環(huán)演變是全球氣候變化和強(qiáng)烈人類(lèi)活動(dòng)共同作用的結(jié)果，具有“自然人工”二元驅(qū)動(dòng)力的模式，是一種“二元”水循環(huán)過(guò)程[1]。變化的環(huán)境直接或間接作用于地下水循環(huán)機(jī)制，不但影響地下水資源情勢(shì)，而且改變污染物作用于水體的機(jī)制，使得水環(huán)境情勢(shì)發(fā)生變化。鑒于地下水的重要性，分析人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化對(duì)地下水資源和水環(huán)境的影響，是未來(lái)制定地下水資源和水環(huán)境政策的重要依據(jù)，對(duì)于應(yīng)對(duì)未來(lái)水危機(jī)有著重要的意義。

1 變化環(huán)境的內(nèi)涵

過(guò)去20多年來(lái)，對(duì)由自然和人為因素引起的地球系統(tǒng)功能的全球尺度變化研究不斷深化。水循環(huán)和生物地球化學(xué)循環(huán)等的變化是全球變化的一部分，同時(shí)水循環(huán)和生物地球化學(xué)循環(huán)也受到來(lái)自大尺度的地球環(huán)境的影響。一般來(lái)說(shuō)，變化環(huán)境下驅(qū)動(dòng)水循環(huán)演變的因子可以分為自然環(huán)境影響和人類(lèi)活動(dòng)兩大類(lèi)[2]；自然環(huán)境影響因子主要包括：氣候變化[1]，太陽(yáng)黑子活動(dòng)[3]，自然變化[4]等；人類(lèi)活動(dòng)包括農(nóng)業(yè)活動(dòng)[5]、工業(yè)化和城市化[6]等導(dǎo)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(dǎo)致的水循環(huán)變化。一般將氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)統(tǒng)稱(chēng)為變化環(huán)境[8]。水循環(huán)伴生過(guò)程是水循環(huán)的一系列伴隨過(guò)程，如水生態(tài)和水環(huán)境過(guò)程等[9]。

2 相關(guān)研究進(jìn)展

2.1 變化環(huán)境下水循環(huán)及伴生過(guò)程演變研究進(jìn)展

在對(duì)水循環(huán)的研究中，水文模型是一個(gè)重要且有用的工具。隨著水文相關(guān)研究的不斷深入，水文模型得到不斷發(fā)展，從降雨徑流“黑箱”模型（以Sherman單位線法為代表[9]）發(fā)展到概念集總式“灰箱”模型（以美國(guó)Stanford模型[8]，日本TANK[10]模型），再發(fā)展到基于物理機(jī)制的分布式“白箱”模型（以SHE模型為代表[11]）。

基于物理機(jī)制和偏微分方程的分布式水文模型可以計(jì)算、模擬和分析具有時(shí)空變異性的各水循環(huán)要素，為變化環(huán)境下水循環(huán)演變分析和其伴生過(guò)程模擬及分析提供了強(qiáng)大平臺(tái)支持[12]。例如，Ktie等[13]將區(qū)域氣候模式與水文模型耦合用于研究河川徑流對(duì)氣候變化的響應(yīng)；Tome等[14]將簡(jiǎn)單的降水―潛在蒸發(fā)關(guān)系與生態(tài)水文模型結(jié)合，辨別出氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)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(jié)合，在美國(guó)中西部地區(qū)的水資源演變歸因分析中進(jìn)行應(yīng)用，得出該地區(qū)水資源演變的60%為氣候變化驅(qū)動(dòng)；Scibek等[16]利用區(qū)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(yīng)用分布式生態(tài)水文動(dòng)力學(xué)SWIM模型模擬了大尺度流域?qū)ν恋乩米兓捻憫?yīng)，而且在水循環(huán)模擬的基礎(chǔ)上又模擬了地下水氮負(fù)荷和氮濃度，得出優(yōu)化的農(nóng)業(yè)土地利用和管理是減少氮負(fù)荷和改善流域水質(zhì)的必要條件；Ocampo 等[18]在澳大利亞西部的Susannah Brook以農(nóng)業(yè)活動(dòng)為主的流域，在調(diào)查水文過(guò)程與生物地球化學(xué)過(guò)程關(guān)系的基礎(chǔ)上，分析了坡度以及高地與河岸地區(qū)淺層地下水對(duì)氮循環(huán)的影響，并在此基礎(chǔ)上建立了耦合水文過(guò)程與生物地球化學(xué)過(guò)程的“統(tǒng)一智能模型”。

2.2 變化環(huán)境對(duì)地下水循環(huán)的影響

費(fèi)宇紅[19]通過(guò)對(duì)京津以南的河北平原近50年來(lái)地下水循環(huán)進(jìn)行研究，認(rèn)為淺層地下水和深層地下水的嚴(yán)重超采改變了地下水流的方向，從自西向東的自然狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚋鞯氐叵滤宦┒分行膮R流的狀態(tài)。張文華對(duì)石羊河流域地下水的動(dòng)態(tài)影響因素進(jìn)行了主成分回歸分析，認(rèn)為人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響在67%左右，氣候變化對(duì)地下水動(dòng)態(tài)影響在37%左右。張冠儒[20]采用動(dòng)態(tài)建模與正交試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)寶雞峽灌區(qū)的地下水位進(jìn)行研究，認(rèn)為灌溉量和蒸發(fā)量是影響地下水位動(dòng)態(tài)的主要影響因素；韓業(yè)珍[21]在同一地區(qū)采用灰色關(guān)聯(lián)度方法研究了地下水位動(dòng)態(tài)變化，認(rèn)為黃土臺(tái)塬區(qū)和渭河階地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)的影響因素從大到小依次為蒸發(fā)、降水、地表水灌溉、地下水開(kāi)采。林嵐[22]對(duì)松嫩盆地降雨入滲補(bǔ)給量變化進(jìn)行了研究，定量評(píng)價(jià)了氣候變化和土地利用變化情景下降雨入滲補(bǔ)給的變化。可見(jiàn)在變化環(huán)境下，地下水循環(huán)發(fā)生了嚴(yán)重的變化，人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化在一些地區(qū)對(duì)地下水循環(huán)有著巨大的影響，并且同一因素在不同地區(qū)的影響程度呈現(xiàn)不一致的特征。

2.3 變化環(huán)境對(duì)地下水環(huán)境的影響

韓冬梅[23]認(rèn)為忻州盆地第四系地下水滲流場(chǎng)的改變使得含水層地球化學(xué)作用發(fā)生改變?cè)斐梢幌盗械牡叵滤Y源、水環(huán)境問(wèn)題。郎超[24]在喀斯特地區(qū)研究了“三水”運(yùn)輸化學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)包括三氮在內(nèi)的一些具有人類(lèi)活動(dòng)影響的特征的物質(zhì)是主要污染物，提示了人類(lèi)活動(dòng)對(duì)喀斯特地區(qū)地下水環(huán)境的重要影響。葉玉玲[25]對(duì)膠州灣周邊地區(qū)地下水文以及地球化學(xué)特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為地下水向膠州灣輸送的營(yíng)養(yǎng)鹽以硝態(tài)氮為主，氨氮和磷的量較小，并且這些營(yíng)養(yǎng)鹽主要來(lái)自農(nóng)業(yè)面源活動(dòng)。章光新[26]等運(yùn)用統(tǒng)計(jì)和相關(guān)性分析、離子比例系數(shù)和Piper三角圖示法研究了氣候變化和高強(qiáng)度人類(lèi)活動(dòng)下的松嫩平原地下水化學(xué)特征與演變規(guī)律，認(rèn)為風(fēng)化溶濾、蒸發(fā)濃縮、陽(yáng)離子交換和人為混合等過(guò)程是影響地下水水質(zhì)化學(xué)特征的主要機(jī)制。可以看出，氣候變化和人類(lèi)生產(chǎn)生活已成為地下水環(huán)境改變的主要原因，并且由于農(nóng)業(yè)活動(dòng)中大量營(yíng)養(yǎng)元素的施用，已對(duì)地下水環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，對(duì)該領(lǐng)域的研究對(duì)于緩解地下水環(huán)境危機(jī)有著重要意義。

近年來(lái)，國(guó)外研究多以地下水流模型和地下水溶質(zhì)運(yùn)移模型模擬變化環(huán)境以及管理控制情景下的地下水環(huán)境變化。Zhang等[27]通過(guò)建立地下水流模型（MODFLOW）和地下水溶質(zhì)運(yùn)移模型（MT3DMS），模擬了6種土地利用情景下的英國(guó)Sherwood沙地的地下水氮污染濃度，據(jù)估算，到2025年，由于森林面積增大，總氮污染負(fù)荷減少了35%，并且在最嚴(yán)格氮污染損失的情景下，地下水總氮濃度達(dá)到50 mg/L（合10 N mg/L左右），已高于歐洲飲用水標(biāo)準(zhǔn)。Gunter等[28]通過(guò)建立MODFLOW和MT3DMS模型研究了河道與地下水系統(tǒng)的水動(dòng)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(duì)地下水的污染，預(yù)測(cè)未來(lái)10～20年內(nèi)該地區(qū)地下水質(zhì)沒(méi)有大的風(fēng)險(xiǎn)。

3 不足及難點(diǎn)

目前，我國(guó)對(duì)地下水循環(huán)和水環(huán)境的研究大多處在調(diào)查、實(shí)驗(yàn)和相關(guān)性分析階段，難以準(zhǔn)確地揭示變化環(huán)境下地下水循環(huán)和水環(huán)境的演變機(jī)制，而模型模擬研究還在探索之中，在區(qū)域上多集中在灌區(qū)為主的小區(qū)域，大尺度的地下水水循環(huán)（地下水資源）演變研究較缺乏。

大流域（區(qū)域）地下水流模型在補(bǔ)給量的確定上存在一定的難度。在變化環(huán)境影響下，各種補(bǔ)給量發(fā)生了復(fù)雜變化，對(duì)補(bǔ)給的精細(xì)計(jì)算超過(guò)當(dāng)前的計(jì)算能力和研究水平，因此影響了大尺度流域（區(qū)域）地下水流模擬的精度。由于地下水污染物運(yùn)移模型是根據(jù)地下水流模型補(bǔ)給量和濃度來(lái)估算地下水污染物負(fù)荷。因此確定補(bǔ)給量的困難也影響著大尺度地下水污染物運(yùn)移模型的精度。

另外，地下水污染負(fù)荷研究尚待完善，主要是土壤水運(yùn)動(dòng)以及土壤水營(yíng)養(yǎng)鹽運(yùn)移機(jī)制復(fù)雜多變。應(yīng)用包氣帶和飽和帶污染物運(yùn)移耦合模擬雖然有嘗試，但開(kāi)發(fā)較難，并且不適合大流域。實(shí)驗(yàn)估算法在點(diǎn)尺度上較精確，但大尺度流域影響因素眾多，布置大量實(shí)驗(yàn)點(diǎn)不太現(xiàn)實(shí)。物料平衡法較為簡(jiǎn)單，但是由于源匯項(xiàng)多并且復(fù)雜多變，影響因素眾多，不確定性相對(duì)較大。

4 發(fā)展趨勢(shì)與展望

（1）基于水循環(huán)模擬的地下水資源與水環(huán)境研究。地下水資源和水環(huán)境是水循環(huán)系統(tǒng)及其伴生過(guò)程的一個(gè)重要部分。水循環(huán)模擬，特別是“二元”水循環(huán)及其伴生過(guò)程模擬，是基于物理機(jī)制的過(guò)程模擬，其對(duì)于綜合模擬水資源系統(tǒng)和水環(huán)境系統(tǒng)有著強(qiáng)大的支撐作用。應(yīng)用水循環(huán)模擬平臺(tái)，模擬變化環(huán)境對(duì)水循環(huán)影響，進(jìn)而分析地下水資源和水環(huán)境的情勢(shì)，將是重要的研究趨勢(shì)。

第二，關(guān)于作用機(jī)理的研究。在基于水循環(huán)模擬的研究中，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性和參數(shù)的不確定性和參數(shù)處理的粗略性，部分模擬結(jié)果失真。但是參數(shù)問(wèn)題是表象，機(jī)理研究不足才是本質(zhì)。雖然含水層污染物運(yùn)移機(jī)制研究已取得很大進(jìn)展，但是只是集中在小尺度范圍，而難以應(yīng)用到流域（區(qū)域）尺度中。因此，在對(duì)變化環(huán)境下地下水資源和水環(huán)境演變過(guò)程中，要在作用機(jī)制和參數(shù)處理上特別是大尺度機(jī)制上進(jìn)行深入的研究。

第三，地下水綜合模擬框架的開(kāi)發(fā)。研究變化環(huán)境下地下水資源和水環(huán)境演變涉及到水循環(huán)及其伴生過(guò)程模擬的各個(gè)方面，其模型應(yīng)用中需要用到其他模型的模擬結(jié)果，涉及到系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)和參數(shù)交換。因此需要構(gòu)建地下水綜合模擬框架，涉及到對(duì)水循環(huán)及其伴生過(guò)程的各系統(tǒng)的作用機(jī)制和耦合機(jī)制的研究，也涉及到不同尺度模擬之間的數(shù)據(jù)交換研究。

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篇9

本項(xiàng)技術(shù)為一類(lèi)系統(tǒng)糾偏的優(yōu)化技術(shù)，其主要特點(diǎn)為：首先，對(duì)系統(tǒng)管阻的特性曲線可以準(zhǔn)確推導(dǎo)。系統(tǒng)管阻的特性曲線確認(rèn)旨在解決水系統(tǒng)低效運(yùn)行這一關(guān)鍵因素。流體輸送高效節(jié)能技術(shù)結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行這一個(gè)有利的條件，憑借系統(tǒng)的運(yùn)行工況做在線檢測(cè)，結(jié)合循環(huán)水泵、管網(wǎng)、末端換熱有關(guān)裝置與冷卻塔系統(tǒng)各種壓力與流量數(shù)據(jù)，應(yīng)用電腦模擬仿真做分析與研究，進(jìn)一步改革系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中單純依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)與公式計(jì)算不足之處，能較為準(zhǔn)確地對(duì)系統(tǒng)管阻的特性進(jìn)行推導(dǎo)，核對(duì)能量損失的最小值，進(jìn)一步確定需要最佳的工況點(diǎn)與系統(tǒng)優(yōu)化的方案。其次，結(jié)合最佳水力模型做設(shè)計(jì)。流體輸送高效節(jié)能技術(shù)參照系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行的工況點(diǎn)還有系統(tǒng)管阻的特性曲線，憑借對(duì)系統(tǒng)各個(gè)工況點(diǎn)的溫差數(shù)據(jù)的采集，結(jié)合CFD和三元流相關(guān)理論，參照規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)初步判別水泵機(jī)組的形式與水泵參數(shù)，并做水力設(shè)計(jì)。憑借泵裝置的流場(chǎng)數(shù)值對(duì)計(jì)算進(jìn)行模擬，裝置不同狀況之下水力損失做初步分析，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)滿(mǎn)足系統(tǒng)全部需要最優(yōu)水力模型與水泵裝置的形式進(jìn)行確定，提升泵裝置的設(shè)計(jì)與運(yùn)行效率。再次，水泵單機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)提高效率。節(jié)能泵嚴(yán)格參照制造程序，生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)專(zhuān)人負(fù)責(zé)；鑄件結(jié)合樹(shù)脂砂的造型鑄造；全部零件由數(shù)控加工部門(mén)加工完成；受試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)，保障產(chǎn)品制造滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品精度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所需，以此確保設(shè)計(jì)效率達(dá)成。本技術(shù)憑借系統(tǒng)泵相關(guān)機(jī)組的優(yōu)化匹配，參照冷卻循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)的特性曲線的工況參數(shù)，用高效節(jié)能的泵組來(lái)替換低效率、不利工況運(yùn)行泵組，減少系統(tǒng)無(wú)效能耗，綜合提升輸送效率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的節(jié)能效果。

2傳統(tǒng)水循環(huán)系統(tǒng)狀況與技術(shù)改革

2.1傳統(tǒng)水系統(tǒng)狀況

傳統(tǒng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)因?yàn)楣ぷ鬟^(guò)程當(dāng)中離最佳工況點(diǎn)有所偏離，管網(wǎng)的無(wú)效阻力過(guò)大，導(dǎo)致設(shè)備效率很低。我們通過(guò)查找原因認(rèn)為：首先，傳統(tǒng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)工作過(guò)程當(dāng)中，水泵偏離設(shè)計(jì)最佳效率的工況點(diǎn)而運(yùn)行，泵機(jī)組的運(yùn)行效率往往很低。其次，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備在工作過(guò)程當(dāng)中，系統(tǒng)里面無(wú)效管阻相對(duì)較大，設(shè)備無(wú)效能耗也比較大，導(dǎo)致循環(huán)系統(tǒng)的效率偏低，能耗比較高。再次，冷卻水系統(tǒng)能量利用效率比較低，系統(tǒng)能量的利用率也比較低，以上全部因素從不同角度導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行能耗增加。舉例：傳統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行模式一般為：兩臺(tái)110kWWFB自控自吸的冷卻水泵加上末端冷卻相關(guān)設(shè)備，為開(kāi)式回路的機(jī)械循環(huán)相關(guān)系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)工況之下，冷水池的冷卻水由水泵送到系統(tǒng)進(jìn)行換熱，換熱以后回送至冷卻塔當(dāng)中做換熱冷卻，以這種狀態(tài)循環(huán)下去，冷卻水損耗經(jīng)供水系統(tǒng)補(bǔ)給，每年的運(yùn)行時(shí)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(tǒng)總管做連接。通過(guò)計(jì)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(tǒng)無(wú)效管阻。

2.2技術(shù)改革內(nèi)容還有實(shí)施步驟

第一，憑借量身定做任意選取的三臺(tái)WKRL200-55型的高效節(jié)能水泵對(duì)原先250-BO1110水泵進(jìn)行替換，泵電動(dòng)機(jī)的額定功率參照重新計(jì)算結(jié)果做適當(dāng)調(diào)整。第二，生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的進(jìn)水管路要做適當(dāng)局部調(diào)整。水泵在進(jìn)水管道內(nèi)增加引流真空罐與相應(yīng)補(bǔ)水裝置還有流量及壓力儀表。第三，控制柜里面裝置計(jì)量電能表還有運(yùn)行累時(shí)儀器。水泵運(yùn)行與累時(shí)器在通電狀況下，累時(shí)器逐漸累積計(jì)時(shí)；水泵停機(jī)累時(shí)器就會(huì)停電，停下計(jì)時(shí)，再給電又會(huì)從先前累積時(shí)間累積計(jì)時(shí)。第四，對(duì)原先水泵進(jìn)行拆除以前，關(guān)閉不運(yùn)行備用水泵進(jìn)出口的閥門(mén)，按照順序一一對(duì)原先備用水泵進(jìn)行拆除，確保技術(shù)改革過(guò)程當(dāng)中對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)與正常運(yùn)行不構(gòu)成影響。第五，依據(jù)施工圖的安裝尺寸安裝高效節(jié)能水泵，節(jié)能泵進(jìn)出口則需逐一對(duì)應(yīng)法蘭與管道部件進(jìn)行更換。第六，原先的系統(tǒng)進(jìn)水管道內(nèi)每臺(tái)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(hù)組件做適當(dāng)調(diào)整。

3應(yīng)用效果分析

憑借技術(shù)改革前后的耗電指標(biāo)分析，通過(guò)技術(shù)人員所登記的數(shù)據(jù)，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)每小時(shí)耗電經(jīng)技術(shù)改革前197.85kW下降至技術(shù)改革后74.31kW，技術(shù)改革后系統(tǒng)的節(jié)電率高達(dá)百分之六十二點(diǎn)九。技術(shù)改革以后每年用電量從166.4萬(wàn)kW•h降到63.9萬(wàn)kW•h，每年節(jié)省用電102.5萬(wàn)kW•h，節(jié)約電費(fèi)達(dá)到58萬(wàn)元左右，經(jīng)濟(jì)收益可以說(shuō)十分可觀。

4結(jié)束語(yǔ)

篇10

關(guān)鍵詞：超超臨界機(jī)組；爐水循環(huán)泵；機(jī)組啟動(dòng)

中圖分類(lèi)號(hào)：U664.111文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1．機(jī)組概況

廣東平海發(fā)電廠有限公司一期工程1號(hào)、2號(hào)機(jī)組為國(guó)產(chǎn)1000MW超超臨界壓力燃煤發(fā)電機(jī)組，主要是帶基本負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)具有一定的調(diào)峰能力，熱力系統(tǒng)為單元制系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水取自海水，為開(kāi)式循環(huán)，三大主設(shè)備由上海電氣集團(tuán)公司制造,容量及參數(shù)相互匹配。

鍋爐型號(hào)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(jié)構(gòu)、八角雙切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、機(jī)械干式排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)露天布置、采用帶BCP泵的內(nèi)置式啟動(dòng)分離系統(tǒng)、三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、采用正壓冷一次風(fēng)機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)、超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐。

汽輪機(jī)型號(hào)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(jī)、采用八級(jí)回?zé)岢槠C(jī)組設(shè)置一套55%容量的高壓和55%容量低壓兩級(jí)串聯(lián)汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)。

2．鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)采用帶BCP泵的內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)。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(jìn)出口分別與水冷壁和頂棚過(guò)熱器相連接。每個(gè)分離器筒身上切向布置8 根不同徑的進(jìn)出口管接頭、頂部布置有2 根徑為Φ187.2mm 至頂棚過(guò)熱器的管接頭、中部布置有6 根管接頭，與水冷系統(tǒng)出口的管道相連，下部布置有一個(gè)徑為Φ241.6mm 疏水管接頭，與儲(chǔ)水箱相連。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)，鍋爐負(fù)荷低于最低直流負(fù)荷30%BMCR 時(shí)，蒸發(fā)受熱面出口的介質(zhì)流經(jīng)分離器進(jìn)行汽水分離，蒸汽通過(guò)分離器上部管接頭進(jìn)入頂棚過(guò)熱器，而水則通過(guò)兩根外徑為Φ356mm 疏水管道引至儲(chǔ)水箱并匯合至一個(gè)連接球體，連接球體下方設(shè)有兩根管道分別通至BCP泵的入口和大氣擴(kuò)容器。

在爐水循環(huán)中，由分離器分離出來(lái)的水往下流到鍋爐BCP泵的入口，通過(guò)BCP泵提高壓力來(lái)克服系統(tǒng)的流動(dòng)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(guò)省煤器最小流量控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。從控制閥出來(lái)的水通過(guò)省煤器，再進(jìn)入爐膛水冷壁，在啟動(dòng)時(shí)不合格的疏水及汽水膨脹階段部分疏水被引入大氣擴(kuò)容器中，減壓后產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)管道在爐頂上方排向大氣，水進(jìn)入下部的集水箱。

在啟動(dòng)系統(tǒng)管道進(jìn)入大氣擴(kuò)容器前布置有2 只液動(dòng)調(diào)節(jié)閥，稱(chēng)為高水位調(diào)節(jié)閥（HWL），當(dāng)分離器儲(chǔ)水箱中的水質(zhì)不合格或分離器儲(chǔ)水箱水位過(guò)高時(shí)，通過(guò)該閥將分離器儲(chǔ)水箱中大量的疏水排入大氣擴(kuò)容器。

在啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最低直流負(fù)荷的流量是根據(jù)爐膛水冷壁足夠被冷卻所需要的量來(lái)確定的。即使當(dāng)一次通過(guò)的蒸汽量小于此數(shù)值時(shí)，爐膛水冷壁的質(zhì)量流速也不能低于此數(shù)值。爐水再循環(huán)提供了鍋爐啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)所需的最小流量，選用的BCP泵能提供鍋爐冷態(tài)和熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)所需的體積流量。在啟動(dòng)過(guò)程中，并不需要像簡(jiǎn)單疏水系統(tǒng)那樣往大氣擴(kuò)容器進(jìn)行連續(xù)的排水，BCP泵提供了足夠的壓頭來(lái)建立冷態(tài)和熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)循環(huán)所需的最小流量。

在爐水循環(huán)泵未到貨的情況下，我們只能?chē)L試無(wú)爐水循環(huán)泵啟機(jī)。

3．無(wú)爐水循環(huán)泵開(kāi)機(jī)可行性分析

本工程配置兩個(gè)3000t的除鹽水箱，單臺(tái)機(jī)一個(gè)1000t的凝補(bǔ)水箱，化學(xué)制水能力為220t/h,鍋爐啟動(dòng)最小安全流量為800t/h，可見(jiàn)不是吹管情況下補(bǔ)水還是足夠的。

爐水循環(huán)泵最大限度的回收了啟動(dòng)時(shí)的工質(zhì)及其熱量，由于它提高了省煤器入口溫度而使產(chǎn)汽量大增，從而有效降低汽溫縮短啟動(dòng)時(shí)間。如果保證水冷壁的最小安全流量并且通過(guò)各種手段能控制主再熱汽溫不超限，那么無(wú)爐水循環(huán)泵啟機(jī)是可行的。

4．控制策略

a)點(diǎn)火后通過(guò)電泵勺管和上水旁路調(diào)閥建立給水流量830t/h，HWL閥投自動(dòng)設(shè)定儲(chǔ)水箱水位7m，多余水通過(guò)HWL閥排至大氣擴(kuò)容器。為了避免啟動(dòng)初期過(guò)多工質(zhì)和熱量浪費(fèi)，應(yīng)在熱態(tài)沖洗合格后盡早回收工質(zhì)，啟動(dòng)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(huán)水帶走了。由于儲(chǔ)水罐的水經(jīng)過(guò)HWL閥降壓后進(jìn)入大氣擴(kuò)容器，大氣擴(kuò)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(huì)汽化給除氧器及給水泵造成危險(xiǎn)，而且還能比打到凝汽器回收更多的熱量，提高給水溫度，產(chǎn)汽更多。

b)在轉(zhuǎn)直流前，盡量維持安全的最低給水流量，提高產(chǎn)汽量。

c)控制燃料增加速率不得過(guò)快，防止汽溫上漲過(guò)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(jìn)汽量以增加給水溫度。e)當(dāng)蒸汽流量達(dá)到300t/h后適當(dāng)開(kāi)啟減溫水配合高低旁調(diào)節(jié)汽溫,注意減溫水用量和壓力變化，防止過(guò)熱器進(jìn)水。

f)調(diào)節(jié)二次風(fēng)配風(fēng)，A磨的周界風(fēng)和輔助風(fēng)適當(dāng)開(kāi)小點(diǎn)，以使火焰中心不致過(guò)高，遠(yuǎn)離A磨的二次風(fēng)門(mén)，如CCOFA,SOFA可以開(kāi)大點(diǎn)，可以帶走多的熱量使過(guò)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(shè)定高旁后的蒸汽溫度靠近低值280℃（1.5MPa對(duì)應(yīng)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(dāng)降低沖轉(zhuǎn)壓力，規(guī)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(zhuǎn)也可以。

j)升溫升壓過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，不要停留過(guò)久，以免溫升相對(duì)于壓升過(guò)快。

k)高低旁開(kāi)度和燃燒率的調(diào)整都會(huì)導(dǎo)致主汽壓力變化，壓力上漲的同時(shí)，給水流量會(huì)因阻力變大自動(dòng)減少，應(yīng)注意調(diào)節(jié)以免觸發(fā)最小流量保護(hù)。

l)注意電泵出力，電泵額定流量1007t/h，電流670A

5．結(jié)論

無(wú)爐水循環(huán)泵開(kāi)機(jī)存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，浪費(fèi)工質(zhì)和熱量，延長(zhǎng)了啟機(jī)所需時(shí)間，無(wú)論如何都是不經(jīng)濟(jì)的，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證實(shí)，本廠1000MW機(jī)組無(wú)爐水循環(huán)泵啟機(jī)可以實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于爐水循環(huán)泵的高成本，如果帶基本負(fù)荷的機(jī)組啟停次數(shù)少可以考慮建設(shè)無(wú)爐水循環(huán)泵的機(jī)組，工質(zhì)回收方面增加一路從大氣擴(kuò)容器回收至除氧器，總體經(jīng)濟(jì)性更高。

參考文獻(xiàn)：

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