水循環的形成范例6篇

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水循環的形成范文1

【關鍵詞】循環流化床,熱水;鍋爐;供熱

中圖分類號:TU984文獻標識碼: A

1 對集中供熱技術的研究分析

集中供熱是指以熱水或者蒸汽作為熱媒,由一個或多個熱源通過熱網向城市、鎮或者其中的某些區域熱用戶來供應熱能的方式?,F在集中供熱已經成為了一些城市現代化建設的基礎設施之一。

1.1利用集中供熱的技術,其優點很多,主要有以下幾點:1)采用集中供熱的方式,能夠提高能源的利用率,并節省了大量的能源。城市區域鍋爐房的大型供熱鍋爐的供熱效率可達80%~90%,而一般小型的鍋爐的供熱效率只有50%~60%,這明顯提高了能源的利用率,節約了能源。2)采用大型循環流化床熱水鍋爐集中供熱的方式,能夠減少對大氣的污染,還能夠利用到部分垃圾。因為城市供熱系統的鍋爐房一般會設置在郊區,在鍋爐房上面安裝高煙囪和廢氣凈化裝置,這樣對于城市大氣的污染就會大大地減小。3)方便對于鍋爐房的科學統一管理。城市統一集中供熱,大幅度提高了供熱的質量和效率,也方便了對供熱系統的科學管理。4)安全性提高了,城市集中供熱系統采用的是間接供熱的方式,供熱系統的自動化程度提高了許多,這也就延長了鍋爐的使用壽命,使鍋爐檢修的成本降低了,整個供熱系統的安全性也相對提高了。

1.2集中供熱系統主要包含熱源、熱網和用戶三大部分。熱源主要來自于熱電站和鍋爐房。鍋爐房因區域的不同而分為蒸汽鍋爐房和熱水鍋爐房,蒸汽鍋爐主要用在工業上,而熱水鍋爐則用在民用方面。鍋爐主要是以煤、天然氣等作為燃料的,還有些地方利用焚燒垃圾的方式來燒循環流化床鍋爐,這種方法雖然對垃圾進行了利用,但是也對大氣環境造成了較大的污染。核能供熱是一種新興的供熱方式,利用核能不僅能夠減少礦物燃料的使用量,還能夠減少運輸礦物燃料的成本。熱網是用來對鍋爐產生熱量進行利用的網絡,可以分為熱水管網和蒸汽管網,熱網的搭建要依照城市或者鄉鎮的具體地理地形條件、發展規劃等。這些管道網絡主要用于居民日常的采暖、空調和熱水等方面。同時,熱網傳遞的熱能還能夠用于工業生產上,可以利用這些熱能來對產品進行加熱、烘干、清洗、溶化、蒸煮等操作。所以說,大型循環流化床熱水鍋爐集中供熱的方式在城市和其他地方的應用都十分廣泛,是城鎮公共事業的重要組成部分。

2、循環流化床鍋爐作為一種高效、低污染的新型鍋爐,采用流態化循環燃燒,燃料適應性好。由于采用分段低溫燃燒,大幅降低SO2的排放量,另一顯著特點是可燃用高硫煤,通過向爐內添加石灰石,顯著地降低硫氧化物的排放濃度,以達到良好的環保效果。

3、運行操作系統的優化

設備運作中,要針對料層的溫度環節展開優化,實現料層溫度的有效控制,避免其溫度過高,這樣不利于流化床體的穩定運行,從而可能導致一系列的停爐事故的產生,此環節中,如果出現較低的溫度,也會導致低溫結焦現象。為了解決上述環節的問題,要實現其料層溫度的有效控制,要保持其適度性。在應用過程中,針對料層溫度的實際變化情況,促進給煤量的有效控制。調整料層溫度在控制范圍之內。如料層溫度超過970℃,應適當減少給煤量、相應增加一次風量并減少返料量,使料層溫度降低;如料層溫度低于800℃,應首先檢查是否有斷煤現象,并適當增加給煤量,減少一次風量,加大返料量,使料層溫度升高。一旦料層溫度低于700℃,應做壓火處理,需待查明溫度降低原因并排除后再啟動。

在工作過程中,實現循環流化床鍋爐負荷環節的優化是必要的,要不超過其額定的負荷程度,要使其控制在一定的負荷程度下,從而保障效率的提升,保證其運行周期、使用壽命的延長。通過對上述環節的優化,可以有效避免其超負荷情況的出現,從而避免其后燃現象的出現,促進其鍋爐的穩定運行。基于循環流化床的燃燒機理,需要合理的控制爐膛差壓、料層差壓、流化風量、循環倍率、蒸發量。如果爐膛差壓過低,有可能是返料量不夠,分離效率低造成的。這將同時造成尾部受熱面的加速磨損,過熱器、省煤器的磨損泄漏。料層差壓偏低,則爐膛蓄熱量少,一旦給煤出現問題,容易滅火。

有些廠家為了減低成本,有可能是利用一級破碎進行生產,這樣不利于床料的流化環節優化,提升結焦發生率,嚴重的可能導致停爐,為滿足工作需要,要針對其入爐煤的顆粒度展開優化,以滿足現實工作的開展,促進其整體應用效益的提升。強行降溫、急劇升溫、快速升壓都危及到鍋爐的安全運行。鍋爐故障停爐后,急于檢修,強制通風降溫,由于各部位的膨脹系數不一致、溫度不一致,很容易造成爐墻,爐管的損壞。另外,在鍋爐啟動時,急于求成,快速升壓、升溫,膨脹不到位,損壞鍋爐。

4、鍋爐運行過程中應注意的問題

要想有效的提高循環流化床鍋爐運行周期,必須在鍋爐運行過程中注意以下事項:對負荷進行合理的控制;風量要適宜;對入爐煤進行合理控制;合理的進行參數的調整;做好水冷壁的防磨工作。

4.1對負荷進行合理的控制

根據多數電廠實際運行情況來看,循環流化床鍋爐的負荷最好不要超過額定負荷,以控制在80~100%為理想。在此負荷下,操作穩定,效率較高,磨損較輕,運行周期較長。

4.2風量要適宜

二次風量的大小將直接影響到鍋爐的安全、經濟運行。風量過大過小都會造成相應的不足。所以要有效的控制風量,做到適宜。

4.3對入爐煤進行合理控制

建議在條件允許的情況下,盡量優先考慮燃用優質煤。另一方面,入爐煤的加工粒度應有一定的要求,一般最大粒徑≤10mm,粒徑≤0.070mm盡量少。

4.4合理的進行參數的調整

無論何種爐型,運行過程中的參數及時調整都是很必要的?;谘h流化床的燃燒機理,需要合理的控制爐膛差壓、料層差壓、流化風量、循環倍率、蒸發量等等。事實證明,合理的運行過程中參數調整對延長鍋爐運行周期的重要性切不可忽視。

4.5做好水冷壁的防磨工作

通常的處理辦法是在衛燃帶及爐膛出口覆蓋耐火材料。另一種辦法是對上述部位進行噴涂耐磨材料。目前,尚沒有找到比以上兩種辦法更經濟實用的解決辦法。

結束語

大型循環流化床熱水鍋爐供暖方式要細化管理,在供暖期開始前將設備檢修維護和保養好,并準備好配件,發現問題立即處理,每天根據天氣預報和實際天氣溫度進行供暖溫度在線調整,既維護了企業利益,又確保熱用戶滿意。集中供熱系統是復雜的,所以需要不斷研究改進,才能使我國的大型循環流化床熱水鍋爐供熱系統水平上升一個臺階,實現安全和高效、節能和環保。

參考文獻

水循環的形成范文2

關鍵詞 高效課堂 教學設計 地理

中圖分類號:G424 文獻標識碼:A

水是地球上最活躍的自然因素之一,也是人類生存和發展不可缺少的一種寶貴的資源。地球上水循環和地殼物質循環、大氣循環等一樣,都是自然界物質循環的重要表現。因此,該節在本章乃至全書中具有重要地位。本節教材緊緊抓住水體運動這一思想,側重介紹了水循環和洋流的相關基礎知識。

結合以上分析,筆者制定了如下教學目標。知識與技能:(1)了解水循環的過程及主要環節;(2)理解水循環的地理意義。過程與方法:(1)通過學習水循環,能運用圖解方法正確表示水循環的全過程,培養學生的動手能力和地理空間思維能力。(2)通過學習水循環的過程,用簡練的語言表述水循環的過程及意義,并通過案例分析,使學生能夠培養綜合分析問題的能力。情感態度與價值觀:(1)通過分析人類對水循環各環節的影響,樹立正確的人地觀和科學發展觀;(2)增強水資源的憂患意識,樹立科學的資源觀,養成節約用水的習慣。

在教學中以海陸間循環為主,將三種水循環的過程和環節綜合在一幅示意圖中,使學生綜合把握水循環,最終使學生能理解并說明水循環的地理意義及人類對水循環的影響。本節課采用了導學案、多媒體課件等工具,主要使用了合作探究式學習方法。下面主要闡述一下本課的教學過程。本課共分為六個教學環節:基礎問答、沙場點兵、三個臭皮匠、凝練升華、雄辯天下、我的金點子。

新課導入中教師本人演唱自編的歌曲,創設“地理大講堂”節目現場氛圍,教師角色變為節目主持人,引出本課探究內容聽老師唱歌集中注意力通過一段教師自編的小曲,來調動學生學習的熱情。

第一環節:基礎問答。課前已經安排八個學習小組根據導學案內容進行預習。教師安排小組長對對應小組成員進行基礎問答檢測,時間3分鐘。教師對組員進行適當抽查,對小組長預習效果在課下進行檢測。 小組長對每位小組成員進行提問檢驗預習效果,體現小組學習的比學趕幫超的優越性,鍛煉小組長的組織能力。

第二環節:沙場點兵。安排一、三、五、七這四個小組派一名代表到黑板前繪圖完成水循環的過程及主要環節:海水吸收太陽輻射后蒸發生成水蒸氣,上升遇冷,凝結成云,這一環節稱為蒸發。水蒸氣在高空遇冷,水汽凝結成云致雨,以降水的形式降落地面,這一環節稱為降水。一部分水蒸氣隨大氣運動到陸地上空,這一環節稱為水汽輸送。水蒸氣來到陸地上空,同樣以降水的形式落到地面。匯聚在地面的水再次蒸發,在植被的表面會發生植物的蒸騰,這些水蒸氣同樣上升冷凝,成云致雨。落到地面的水會沿著地表低洼的地方流動,最終匯入海洋,這一環節稱為地表徑流。地表的水順著土壤的縫隙滲入地下,這一環節稱為下滲。滲入地下的水在第一個隔水層之沿著低洼的地方匯入大海,這一環節稱為地下徑流。這就完成了水循環的過程。組織大家推選一名代表對各小組作品進行點評,并給予不同星級的獎勵。(在學生畫圖期間巡視,并引導。進行指導和糾正) 小組代表到黑板前繪圖,并能用簡練語言描述水循環的類型、過程和主要環節。其他同學在導學案上完成繪圖任務。 通過自己動手畫圖,加深對水循環過程和各環節的理解,并通過表述和點評鍛煉學生的語言表達能力和邏輯思維能力。

第三環節:三個臭皮匠。設計活動:組織探究合作探究——以我們的“母親河”黃河為例探究:(1)黃河參與了哪種類型的水循環呢?(2)我們人類活動怎樣影響了黃河的水循環呢?(3)黃河塑造了怎樣的地表形態?(4)李白《將進酒》中的名句:“黃河之水天上來,奔流到海不復回”這句詩當中蘊含著什么地理原理,又存在什么錯誤呢?(教師可以適當參與小組討論,對討論的思路加以必要的指導) 小組合作探究:看圖、思考、討論、作答(1)黃河主要參與海陸間大循環,因為她屬于外流河,但其源頭也參與內陸水循環。(2)我們人類通過抽水灌溉、攔壩蓄水、跨流域調水、破壞植被或植樹造林等多種方式影響黃河流域的地表徑流、地下徑流、下滲、植物蒸騰等環節。(3)黃河塑造了上游的河流峽谷、中下游的沖積平原、河口三角洲等地貌。(4)詩中所說的“天上”來指的是黃河的主要補給類型為大氣降水,“奔流到海”說明黃河是外流河,“不復回”錯了,因為黃河參與了海陸間大循環,黃河的水通過海水蒸發、水汽輸送、降水等環節還能回來。 通過合作學習和討論,一方面通過案例分析滲透了本課的重點、難點:水循環的地理意義和人類的水循環影響,便于難點的突破;另一方面也加強了學生合作意識及地理科學素養培養,同時認識到了自然界水的動態平衡,受到辯證唯物主義教育。

第四環節:凝練升華。學習了水循環的過程,我們來認識一下水循環的意義。結論:水循環維持了全球水的動態平衡;水循環使得地球上的各種水體處于不斷更新狀態;水循環是地球上最活躍的能量交換和物質轉移過程之一。思考,討論、作答通過對水循環過程的理解,在老師的引導下,學生之間討論出水循環的意義,并揭示出不斷學習,不斷更新知識的重要性。

第五環節:雄辯天下。給出辯論題目“水資源通過水循環可以得到更新,那么水是“取之不盡、用之不竭”的資源。學生根據自己課下搜集到的資料分成正反兩方陣營,對本題目進行觀點闡述、自由辯論、總結發言等環節。“真理越辯越明”,通過辯論激發學生學習的新,增強水資源的憂患意識,樹立科學的資源觀。

第六環節:我的金點子。播放視頻MTV《水》片段。引導學生提出自己節水的金點子。教師加以歸納總結:大力發展綠化,增加森林面積涵養水源。推廣節水技術,提高水資源的綜合利用率。發展節水農業,采用先進的灌溉技術。提高公民節水意識,提高水價。保護水資源,減少水污染。修水庫、跨流域調水。海水淡化。學生自由發言,從開源和節流兩個方面提出自己的金點子。加深和鞏固本節課的內容,完成本節課的學習。樹立節水意識和環保意識。

本節課筆者設計了下面的板書,為的是使學生有清晰的知識脈絡,能夠形成知識框架,便于學生理解掌握:

自然界中的水循環

一、 水循環的能量來源:太陽輻射、重力能。

二、 水循環的過程、環節和類型

海陸間大循環——蒸發、水汽輸送、降水、下滲、地表徑流、地下徑流

內陸水循環——蒸發(植物蒸騰)、降水、下滲

海上水循環——蒸發、降水

三、 水循環的意義

水循環的形成范文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?,F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

水循環的形成范文4

這是孩童常常提出的問題,但這個問題的答案似乎并不是我們想象得那樣簡單。一般而言,我們認為降落之后的雨水有3個主要的去向:變為水蒸氣進入到大氣;形成徑流,進而形成江河湖泊;下滲形成地下水。

其實,水蒸氣從陸地表面進入到大氣,包括了兩個不同的生物物理過程:一是與太陽輻射直接相關的蒸發,二是通過生物調節的植物蒸騰作用。在一般人的印象中,大地、江河、湖泊的蒸發似乎是陸地表面向大氣“供水”的主要來源,但近期經過科學家研究發現,植物的蒸騰是水汽從陸地表面上升的主要方式,占到整個水汽總量的80%~90%。

蒸騰,大氣水分的主要來源

地表蒸發失水與植物蒸騰失水,合起來被稱為“蒸散”。人們對蒸散中蒸騰的比例向來很感興趣,一般通過原位的樹液測定技術或者同位素技術來區分蒸發和蒸騰。比如,近期新墨西哥大學的研究人員通過同位素拆分技術發現,植物的蒸騰每年向大氣輸送大概6.2萬立方千米的水分,是陸地水循環的主要方式。不同類型的生態系統蒸騰的比例是不同的,從稀樹大草原到熱帶雨林,蒸騰占蒸散的百分比依次增加,如草原只有51%,而熱帶雨林的比例是70%。6.2萬立方千米的水量看著是個很大的數字,但跟全球的水循環相比,這絕對不是什么天文數字了。整個地球的水量大概是1.338×109立方千米,但96.5%的水是海水,不能供植物蒸騰或者供人類飲用。海洋表面很少有植物或者植物的蒸騰作用,只有近海岸的紅樹林才有顯著的蒸騰,但由于份額太小,因此對于海洋生態系統而言,蒸發是主要的水循環方式。因為整個地球表面的75%是海洋洋面,海洋蒸發占到全球蒸發總量的86%左右,是全球水循環的主要方式。

陸地生態系統的“活躍水”,即淡水,只占到全球水量的2.5%。而這2.5%中又有68.6%的冰帽、冰河和永久性積雪不能被利用。還有30.1%是地下水,地下水是干旱、半干旱地區植物蒸騰的主要水源。在熱帶、亞熱帶和溫帶地區的植物還可以利用土壤水和臨時降雨。至此,我們或許會了解蒸騰為什么是陸地生態系統水循環的主要方式了:蒸發主要發生在土壤表面,而植物由于具有扎入深層土壤的根,還可以利用土壤水和地下水。蒸騰是植物通過根吸收水分蒸發到大氣的過程,主要靠植物根的分布、葉片氣孔對干旱的敏感性、植物本身應對水分虧缺的能力共同調節。如在干旱少雨的季節,植物會通過落葉的方式來減少蒸騰的面積,從而減少水分利用。長時間的干旱少雨還會促使植物延長根須,以便獲得深層土壤的水源。如目前人們所知道的最大根深植物牧羊樹就分布在非洲荒漠,它可以深入地下達68 米。有意思的是,一些外來的深根性植物(如檉柳),由于高蒸騰速率,致使地下水水層下降,造成其他一些中等根深的植物死亡、滅絕。因此,植物對蒸騰的調節方式還會改變當地的物種組成,顯著改變水循環的方式。

植物氣孔,調節蒸騰的閥門

氣孔是葉片上水汽逸出和二氧化碳吸收的“閥門”,調節著蒸騰作用和光合作用。不同的植物氣孔對蒸騰的控制能力不同,所以形成了多樣化的“水分利用策略”。對草本植物或樹齡不大的樹而言,它們的蒸騰能力很強,氣孔對蒸騰的控制能力相對較弱,而植物的生長速度往往較快。但隨著環境條件變差,植物就會懂得“節約用水”,如干旱來臨的時候,很多植物都會通過氣孔加強對蒸騰的控制。由于葉片失水和吸收二氧化碳的通道都是氣孔,因此植物蒸騰失水的主要目的是吸收二氧化碳,它們總是傾向于以最少的水分損失換取盡可能多的二氧化碳。但這對植物而言是個永遠都無法調和的矛盾,沒有只吸收二氧化碳而不散失水分的植物。即使對于景天酸科的仙人掌,它也只是把蒸騰失水與二氧化碳吸收在時間上分開進行而已,這樣它就可以以最小的代價獲得最多的二氧化碳了。

除了吸收二氧化碳,蒸騰對植物的第二個好處是幫助植物降溫。在陽光充足的條件下,葉片所吸收的輻射如果不能有效地耗散,便會在1分鐘的時間內迅速升至100℃。很難想象沒有蒸騰作用的植物如何進行一系列的生理活動。蒸騰流從根到葉片的流動,還會促使土壤中的營養物質和溶液(如無機養分、氨基酸和植物激素)運輸到植物體內。

水循環的形成范文5

白云和烏云的區別在于厚薄,不在于顏色。當云聚集的水汽和塵埃逐漸增多時,它的厚度和不透光性也在逐漸增加,所以看到烏云就知道快要下雨了。白云是指停留大氣層上的水滴或瓦斯或冰晶膠體的集合體。云是地球上龐大的水循環的有形的結果。

云是大氣中的水蒸氣遇冷液化成的小水滴或凝華成的小冰晶,所混合組成的漂浮在空中的可見聚合物。云是地球上龐大的水循環的有形的結果。太陽照在地球的表面,水蒸發形成水蒸氣,一旦水汽過飽和,水分子就會聚集在空氣中的微塵(凝結核)周圍,由此產生的水滴或冰晶將陽光散射到各個方向,這就產生了云的外觀。并且,云可以形成各種的形狀,也因在天上的不同高度、形態而分為許多種。

(來源:文章屋網 )

水循環的形成范文6

關鍵詞:水資源規劃給水排水

傳統的或現行的城市給水排水專業規劃的基本要求是:如何滿足城市生產與生活用水的需求和保證排水快速安全;而城市流域水資源循環利用與可持續發展規劃概念是:除保證城市生產與生活用水的需求和安全外,是將一個城市或一個區域的供水或污水廢水都把它看成是一種資源,而對這種資源進行系統的規劃,使之合理的進行處理與循環利用,達到本區域或本流域的水環境平衡,保持社會經濟的可持續發展,構筑資源節約型,環境友好型城市。

1社會水循環與自然水循環的關系

社會水循環是自然水循環的一個附加組成部分,對自然水循環產生強烈的相互交流作用,不同程度地改變世界上水的循環運動。開發利用水資源是人類對水資源時空分布進行干預的直接方式,在人類大興水利帶來巨大生產效益和能源效益的同時,社會水循環對自然水循環帶來的負面影響也日益顯現出來。主要表現在以下幾個方面:①水循環的途徑被改變(時空變化),人工水庫、人工運河、大壩、長距離跨流域引水等水利工程都大規模地截流水量,改變水循環的途徑,使下游河段過水量減少,甚至干涸,導致河流對地下水補給量銳減。跨流域的調水,會加大地表水分支流域,水流的分散性增強,有可能影響地表水的更新周期和運動節律;②水循環量發生變化。人類提取的徑流量每年達到全球可更新水資源量的10%左右,顯著地改變了地表河流的入海量,使得不同層次區域上水循環量發生了顯著的變化。③水質的變化,水體經過人類用水循環的干擾后,在水中化學物質的種類和數量上都有了極大的增加。污染源包括未處理的污水、化學排放物以及農田中沖刷的和滲入地下的農用化學品。

2我國社會水循環現狀與傳統城市給排水規劃觀念的反思

目前,我國總體上來看,社會水循環仍是一種粗放式、單向流的循環機制。即從流域上游或地下水含水層取水,經過用戶一次利用之后,大部分排放至下游水體中。在整個水循環過程中,水只是一次性得到利用,并沒有形成負反饋機制。全國可開采水資源總量的58%已經被使用,工農業發展和生活用水的增長全部依靠增加水資源的開采量來得到滿足。但是,這些用于農業,農灌尾水和農田徑流挾帶著大量的化肥、農藥回歸水體,城市用戶產生的大量污水大部分直接排放,不斷地加大了對自然水循環的干擾,從而造成了兩者之間的尖銳矛盾。

據預測,全國可開采利用的水資源,不考慮從西南調水,扣除生態環境用水后約為8000~9500X108m3,到2050年,全國需水量可能達到7000~8000X108m3,屆時將接近可開采量的極限。到21世紀中葉,預計我國城市污水仍有較大增長,其中生活污水增長量占據了總增長量的較大份額。

就傳統的城市給水規劃而言,給水規劃是以滿足城市用水量要求,保證供水水質為最終目的,常把重點放在尋找水源上。但由于區域水資源受到污染,或暫時受到污染,水源水質不能滿足城市供水水源的水質標準要求,在一時難以選擇到理想的水源時,許多城市不是如何想辦法治理和防止區域流域污染,而仍是從源頭、上游取水??偟膩砜?,城鎮發展取水用水一直沿用這樣一種線性思維:從近處取水不足時從上游或周圍地區調水,用后排放、廢棄;水資源仍不足時,考慮從更遠一些的地方去調水。這種思維方式的流行,促使很多地方建設的引水工程其規模越來越大,距離越來越遠,而把城市河流變成了天然下水道。這種用水策略越來越依賴城市內陸腹地河流上游地區水源的可用性。但這種可用性面臨著越來越大的挑戰。尤其是河流上游地區的用水增加,而下游地區可利用水資源量不斷下降,同時水質也在不斷惡化。

這種傳統用水模式的弊端是:①大量的長距離調水工程,帶來日益增長的巨額費用,造成越來越重的財政負擔和水價的上漲;②可供用水量會日益衰減,水質安全問題難以保證;③河流生命將逐步喪失,景觀和地貌會加速改變;④城市和地區之間的沖突和潛在糾紛會日益增加。

在傳統的排水模式方面,城市排水則是以防止雨洪內澇、排除和處理城市污水、保護城市公共環境和本區域流域水質為目的,普遍認為污水是有害的,應盡快排除到城市下游。這種觀念導致的結果往往是保護了局部的生活環境,危害了廣大流域地區。這種傳統排水模式的弊端是:①對城市排水規劃理念的認識不明確,內容過于粗糙,排水規劃只是簡單地根據用地規劃和城市道路規劃劃分排水區域,確定排水體制,大致勾勒出排水主干線和污水處理廠的位置,沒有進行必要的區域水資源方案論證和綜合協調,缺乏科學合理的方案比較;②傳統城市排水規劃只局限于單一的排放而不具備水資源循環利用與持續發展的觀念,沒有確立雨水、污水亦是一種資源以及要優先利用然后再排放的思想;③局限于本城市或本區域的排水規劃,缺乏流域綜合開發與利用的觀念;④城市排水規劃與市政污水與雨水處理設施建設缺乏有效的協調和配合;⑤缺少雨水污水資源化利用的技術配套措施。

總之,在我國傳統的城市給排水規劃理念中,比較多地受到“改造自然”、“人定勝天”等思想的影響,沒有把人類作為流域內生態系統的一部分來加以研究和考察,片面地強調滿足人類社會發展的愿望,以致干擾甚至破壞了流域和區域生態系統的協調和均衡。

3城市可持續發展的社會水循環理念

其實,在流域的城市群中,大多數城市都是臨水而建,通過若干年的建設與發展,從城市功能上基本連成一體,一個城市的下游同時是另一個下游城市的上游。作為良好的水環境并不是局部地域而是整個流域。

在一座城市中,健康的水循環是要求城市具有完備的給水排水系統,既要有安全、可靠的供水系統,為居民提供潔凈的飲用水,又要有污水收集、處理、深度凈化、有效利用與排除系統。

如何建立城市可持續發展的社會水循環理念,在與傳統的城市排水系統相比,至少在理念上具有以下三個方面的根本性變化。

4城市水資源循環利用與可持續發展規劃理念

提出城市流域水資源循環利用與可持續發展規劃概念,主要是基于對目前現行的城市給水排水專業規劃在規劃理念上一種轉變的探討,是實現現代城市給排水規劃概念的關鍵,城市給排水規劃由傳統觀念向現念轉變可歸納為以下幾個方面:

從人對自然的索取向人與自然的協調共生、更有效地利用水資源可再生特性的觀念轉變;從以需定供,向以供定需轉變;從以管理出廠水質為主,向管理用戶水質轉變;從各自為政、各取所需,向資源共享、流域統籌管理轉變;從重常規處理工藝,向深度強化處理工藝轉變;從開源與節流并重,向以節流為先,治污為本,科學開源,綜合利用轉變;從重污水達標排放,向污水資源化利用轉變;從只注重終端處理,向既注重終端處理更注重始端管理轉變;從單純的雨水防洪排澇,向水資源利用角度強化雨水的管理和利用轉變;從傳統管理,向信息化管理,社會化服務,法制化監控,多元化投資轉變。

在現代城市供水系統的規劃與設計中,新的供水規劃理念是:首先考慮的是任何保護本區域的流域水源,科學分析流域水源的水量與水環境容量,全面提高水資源使用效率;在缺水城市和地區,要向當地政府和規劃部門提出調整產業結構及控制用地規模,限制大耗水工業的發展,提高工業重復用水率;對與城市供水存在一定矛盾的上游農業區應積極發展節水農業,包括調整種植結構、產業結構使之與資源條件相匹配并推行節水灌溉,為下游城市提供豐裕的水資源環境;在城市用水規模預測中把工業節水指標考慮進去,并使工業復用水率這一主要節水控制指標落到實處;城市取水規劃應立足于依靠本地區河流的水資源來解決,最大限度地控制遠距離調水,在保證生態用水量的情況下控制取水規模。一般認為取水量不超過徑流量的40%是較為合適的;在缺水嚴重的地區,在取水量不得已超過徑流量40%時,必須根據河流生態需水的質和量要求,利用再生水補給,增加相應份額的生態用水量;上游城市的用水和排水不影響下游城市的用水,實現水資源共享,每個城市既需要限制取水的數量,也要控制排水的數量和質量,不至于污染下游河段,從而保證整條河流的水資源利用是可持續的。

隨著社會的發展和環境意識的增強,我國水污染控制經歷了由單一污染源的治理、污水達標排放到區域綜合防治、總量控制的兩個階段。但其中廢水處理設備運行率、利用率、污染物去除率大部分不高,很多設備沒有發揮作用。同時對城市污水處理廠的重視也不夠,尤其缺乏污水再生、再循環的理念。

在新的排水規劃理念中,首先應該考慮的是如何保護本區域的流域水源,科學分析流域水源的水環境容量,根據地形與地貌,以流域來劃分排水分區,確定排水體制,制定排放標準以及處理工藝路線,提出節能減排目標,提高水資源使用效率。

在進行城市總體規劃時,要及時編制區域水資源規劃。排水規劃應改變以往總是服從于總體規劃,被動地與城市總體布局相配套的工作觀念和工作方式。應主動探索,為總體規劃提出與區域水資源規劃和排水規劃密切相關的合理化建議,例如,為滿足區域水資源規劃要求,在作總體規劃時,明確提出需要保留的天然水系和滿足排水要求的道路設計與高程設計等;要積極與水利、城市防洪等專業規劃配合,合理利用水資源。要樹立流域觀念,打破行政區劃,站在全流域的高度來考慮城市及區域排水規劃。

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