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水循環(huán)定義范文第1篇

安全是危害或災害的反義詞，它與危害（或災害）的風險緊密聯(lián)系。危害（或災害）的風險愈小，安全度就愈高，反之亦然。水安全問題通常指相對人類社會生存環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)生的水的危害問題。例如，水多了（發(fā)生洪水災害，導致人的財產(chǎn)損失，人口死亡問題）、水少了（發(fā)生干旱、水資源短缺以及引起的生態(tài)環(huán)境退化、人類生存環(huán)境損失）和水臟了（水污染導致的病害健康問題、人口死亡問題）。

中國是降水時空分配非常不均勻、“水“的問題十分突出的發(fā)展中國家。水多了（洪澇災害）、水少了（干旱、水資源短缺）和水臟了（水污染問題）業(yè)已成為制約中國可持續(xù)發(fā)展最為重要的限制因子，其緊急程度已經(jīng)危及人類基本環(huán)境和生存問題和國家發(fā)展利益的安全問題。

在水安全問題研究中，水資源安全問題是最為重要的一個方面[1]。水資源安全通常指水的供需矛盾產(chǎn)生對社會經(jīng)濟發(fā)展、人類生存環(huán)境的危害問題。20世紀末，不滿足可持續(xù)水資源利用的模式和環(huán)境問題導致嚴重的水資源安全問題，業(yè)已引起國際各國政府的高度重視。2000年3月，在荷蘭海牙(Hague)召開了“第二屆世界水論壇及部長級會議”。會議主題是：水的安全：從洞察到行動，全世界140多個國家首腦或部長，3000名科學家出席會議。21世紀水安全面臨7個主要挑戰(zhàn)[23]：

（1）滿足基本需求（meetingbasicneeds）

（2）保護生態(tài)（protectingecosystems）

（3）食品安全（securingthefoodsupply）

（4）水資源共享（sharingwaterresources）

（5）處理災害（dealingwithhazards）

（6）水的價值(valuingwater)

（7）科學管水(governingwaterwisely)

因此，水資源安全已經(jīng)成為水資源研究的國家前沿熱點，受到世界范圍的注目。

水資源安全問題研究主要有：水資源安全的范疇，水資源安全的度量，水資源安全評價和水資源安全保障體系的建設等方面。從學術研究，水資源安全的度量最為關鍵。核心問題是：回答如何量度水資源安全程度和如何保證水資源安全？我們的觀點是：水資源承載力是水資源安全的基本度量。因此，研究水資源承載力對于認識和建設水資源安全保障體系尤為重要。

“承載力”一詞，亦稱“承載能力”（CarryingCapacity），起源于生態(tài)學，用以衡量特定區(qū)域在某一環(huán)境條件下可維持某一物種個體的最大數(shù)量[1]。隨著人類社會經(jīng)濟發(fā)展，全球資源環(huán)境問題日趨嚴重，人們逐漸認識到自然資源是支持地球上生命系統(tǒng)和人類生存發(fā)展的物質(zhì)基礎，其量和質(zhì)是有限的，它們滿足人類現(xiàn)在與未來發(fā)展需要的能力也是有限的。關于生態(tài)承載力的一個較早的概念，是由世界自然保護同盟（IUCN）聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）及世界野生生物基金會WWF在其出版的《保護地球》一書中提出的。他們把承載能力定義為一個生態(tài)系統(tǒng)所能支持的健康有機體即在維持它的生產(chǎn)力、適應能力和再生能力的容量。后了“承載力”概念得到延伸發(fā)展，比較多地用于說明生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、資源系統(tǒng)承受發(fā)展和特定活動能力的限度。因此，生態(tài)承載力、環(huán)境承載力、資源承載力等諸多概念也相繼出現(xiàn)。

1974年，Bishop在《環(huán)境管理中的承載力》一書中指出“環(huán)境承載力表明在維持一個可以接受的生活水平的前提下，一個區(qū)域所能永久地承載的人類活動的強烈程度”[2]；高吉喜（2000）在其關于生態(tài)承載力的研究別指出：環(huán)境承載力是指在一定生活水平和環(huán)境質(zhì)量要求下，在不超出生態(tài)系統(tǒng)彈性限度條件下環(huán)境子系統(tǒng)所能承納的污染物數(shù)量以及可支撐的經(jīng)濟規(guī)模與相應人口數(shù)量[3]。此外，一些學者還從經(jīng)濟、社會、環(huán)境、發(fā)展等方面對全球承載力進行了探討（Cohen，J.E.,1995；Sagoff,M,1995；Daly，H.E.，1995，1996）[4][5][6]。然而無論是生態(tài)承載力、環(huán)境承載力抑或全球（區(qū)域）承載力都是一個比較泛化的概念，如何描述和量化，實施和操作性不強，目前的研究還不深入。事實上，在對作為生態(tài)環(huán)境組成要素的各項自然資源的承載力問題還沒有完全解決的時候，是無法對生態(tài)環(huán)境承載力做更深入的研究的。

相比之下，當前對資源承載力的研究則獲得了更多學者的關注。對自然資源承載力的研究主要集中于土地、水和關鍵礦產(chǎn)資源方面。1949年美國的Allan將土地資源承載力定義為：“在維持一定水平并不引起土地退化的前提下，一個區(qū)域能永久地供養(yǎng)人口數(shù)量及人類活動水平”。50-70年代，國外許多學者探討了土地承載力的計算依據(jù)為：在確保不會對土地資源造成不可逆的負面影響的前提下，土地的生產(chǎn)潛力能容納的最大人口數(shù)量。同時，對承載力的研究從靜態(tài)轉(zhuǎn)向動態(tài)，Millington等應用多目標決策分析方法，以各種資源（土地、水、氣候、能源等）對人口數(shù)量的限制，計算了澳大利亞的土地資源承載力。1986年我國也開始了題為“中國土地資源生產(chǎn)力及人口承載量”的研究，研究者認為土地資源承載力通常是指：一個區(qū)域在一定的農(nóng)業(yè)技術條件下，土地用于食物生產(chǎn)所能供養(yǎng)的人口數(shù)量；或在一定生產(chǎn)條件下，土地資源生產(chǎn)力所能承載一定生活水平下的人口限度。由此，關于土地和水資源承載力的研究在中國全面展開[7]。

承載力概念的演化與發(fā)展是對發(fā)展中出現(xiàn)問題的反應與變化結果。在不同的發(fā)展階段，產(chǎn)生了不同的承載力概念和相應的承載力理論。如針對環(huán)境問題，人們提出了環(huán)境承載力的概念與理論，針對土地資源短缺問題，人們提出了土地資源承載力的概念與理論。而“水資源承載力”一詞，則是隨著水問題的日益突出由我國學者在80年代末提出來的。水資源承載力是一個國家或地區(qū)持續(xù)發(fā)展過程中各種自然資源承載力的重要組成部分，且往往是水資源緊短和貧水地區(qū)支持人口與發(fā)展的“瓶頸”,它對一個國家或地區(qū)綜合發(fā)展和發(fā)展規(guī)模有至關重要的影響。進入90年代以來，在地區(qū)和國家社會經(jīng)濟發(fā)展中堅持走可持續(xù)發(fā)展道路已是普遍的共識，而水資源短缺與“水資源安全”問題也已成為影響可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素，作為可持續(xù)發(fā)展研究和水資源安全戰(zhàn)略研究中的一個基礎課題，水資源承載力研究已引起學術界的高度關注并成為當前水資源科學中的一個重點和熱點研究問題。

2．水資源承載力的定義

水資源承載力最早是源自生態(tài)學中的“承載能力”（CarryingCapacity）一詞，是自然資源承載力的一部分。近年來，我國不少學者在資源承載力、環(huán)境承載力等概念的基礎上對水資源承載力的定義進行了更深入的探討，茲選取幾個有代表性的例子列舉如下：

（1）在某一歷史發(fā)展階段的技術、經(jīng)濟和社會發(fā)展水平條件下，水資源對該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的最大支撐能力[8]。（劉燕華，1999）

（2）某一歷史發(fā)展階段，以可預見的技術、經(jīng)濟和社會發(fā)展水平為依據(jù)，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維護生態(tài)良性循環(huán)發(fā)展為條件，在水資源得到合理開發(fā)利用下，該地區(qū)人口增長與經(jīng)濟發(fā)展的最大容量[9]。（李令躍，2000）

（3）一個流域、一個地區(qū)、一個國家，在不同階段的社會經(jīng)濟和技術條件下，在水資源合理開發(fā)利用的前提下，當?shù)厮Y源能夠維系和支撐的人口、經(jīng)濟和環(huán)境規(guī)?？偭縖10]（何希吾，2000）。

（4）一定的區(qū)域內(nèi)，在一定的生活水平和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下，天然水資源的可供水量能夠支持人口、環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的能力或限度[2]。（馮尚友，2000）

（5）可理解為某一區(qū)域的水資源條件在“自然-人工”二元模式影響下，以可預見的技術、經(jīng)濟、社會發(fā)展水平及水資源的動態(tài)變化為依據(jù)，以可持續(xù)發(fā)展為原則，以維護生態(tài)良性循環(huán)發(fā)展為條件，經(jīng)過合理優(yōu)化配置，對該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展所能提供的最大支撐能力。（惠泱河，2001）

總之，盡管已有的水資源承載力定義在表述上各有不同，但其思路并無本質(zhì)上的差異，都強調(diào)了支撐能力的概念。但是，對水資源“承載力”本身的內(nèi)涵，表達比較宏觀。

結合中國科學院知識創(chuàng)新工程有關項目初步研究，作者的觀點是：水資源承載力可定義為“在一定的水資源開發(fā)利用階段，滿足生態(tài)需水的可利用水量能夠維系有限發(fā)展目標的最大的社會-經(jīng)濟規(guī)?！薄Ｒ虼?，水資源承載力是一個度量區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展受水資源制約的閾值，它通常用滿足生態(tài)需水的可利用水量與社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展有限目標需求水量的供需平衡退化到臨界狀態(tài)所對應的單位水資源量的人口規(guī)模和經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模（如GDP）等指標體系表達。

顯然，水資源承載力受水的供、需矛盾雙方影響，它需要從受自然變化和人類活動影響的水循環(huán)系統(tǒng)出發(fā)，通過“自然生態(tài)-社會經(jīng)濟”系統(tǒng)對水的需求和流域能夠提供的多少可利用水資源量的“支撐能力”方面加以量度。一種概化的水循環(huán)與水資源供需關系如圖1所示意。

圖1量化水資源承載力的系統(tǒng)關系示意

核心問題是：在一定的水資源開發(fā)利用階段和生態(tài)環(huán)境保護目標下，一個流域/區(qū)域的可再生利用的水資源量究竟能夠支撐多大規(guī)模的社會經(jīng)濟系統(tǒng)發(fā)展？如何合理管理有限的水資源（開源與節(jié)流），維持和改善陸地系統(tǒng)水資源承載能力？

考慮到水資源承載力研究的現(xiàn)實與長遠意義，對它的理解和界定，要遵循下列的事實：

·變化環(huán)境下（即自然變化和人類活動影響）的水循環(huán)是水資源演變和水資源承載力研究的基礎。因為一個流域和區(qū)域的水資源承載能力大小，直接與該流域和區(qū)域的可利用水資源量與質(zhì)有本質(zhì)的聯(lián)系。而區(qū)域可利用水資源量又決定于在不但變化的自然環(huán)境（包括全球氣候變化）和人類活動影響下水文循環(huán)規(guī)律及其控制的水資源形成規(guī)律。

·需要把把它置于水資源的可持續(xù)利用概念的框架，建立在生態(tài)系統(tǒng)完整、水資源持續(xù)供給和水環(huán)境長期有容納量的基礎上。生態(tài)系統(tǒng)需水是水資源承載力必須要考慮的重要、方面。

·需要從“水循環(huán)-自然生態(tài)-社會經(jīng)濟”系統(tǒng)耦合機理上綜合考慮水資源對地區(qū)人口、資源、環(huán)境和經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的支撐能力；

·水資源承載能力度量除了水循環(huán)和水資源變化的自然屬性影響外，還取決與社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的有限目標。社會經(jīng)濟發(fā)展的要求目標不同，相應的承載能力也不一樣。

因此，水資源承載能力的大小是隨水資源開發(fā)階段、目標和條件不同而變化，是一個動態(tài)、變化的概念。它不僅是水文循環(huán)、水資源研究的重要方面，而且與社會經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境系統(tǒng)的耦合研究密切相聯(lián)，是可持續(xù)發(fā)展重大的國家需求研究的問題。

3．水資源承載力的度量與計算方法

由圖1的系統(tǒng)關系和水資源承載力的定義，可以導出水資源承載力的度量與計算方法。主要過程概述如下：

（1）水資源總量（W）：它指流域水循環(huán)過程中可更新恢復的地表水與地下水資源總量（WL）。流域水循環(huán)受自然變化(包括氣候變化)和人類活動的影響，可更新恢復的地表水與地下水資源量也在不斷變化。另外，除了本地產(chǎn)生的水資源量外，人工跨流域調(diào)水（WT）可以增加本流域（或地區(qū)）的水資源總量。由于流域水循環(huán)降水和徑流形成的不確定性，對應不同保證率的水資源量，有流域水資源總量關系

W=WL+WT

（2）生態(tài)需水量（We）：生態(tài)系統(tǒng)是流域水循環(huán)和流域環(huán)境系統(tǒng)的基本部分，滿足一定環(huán)境要求的最小生態(tài)需水量（We）首先應該加以估算。它們通常由河道外的生態(tài)需水的估算（如天然生態(tài)需水、人工生態(tài)需水等），和河道內(nèi)的生態(tài)需水估算（如防止河道斷流所需的最小徑流量等）構成。

（3）可利用水資源量（WS）：流域可利用水資源量是指在經(jīng)濟合理、技術可行和生態(tài)環(huán)境容許的前提下，通過技術措施可以利用的不重復的一次性水資源量。在概念上，維系生態(tài)環(huán)境最小的需水量需要扣除，以保證生態(tài)環(huán)境容許的前提條件。因此，原則上講，可利用水資源量可以通過流域可更新恢復的地表水與地下水資源總量加上境外調(diào)水扣除生態(tài)需水量加以估算，即：

WS=aWL+WT–We

式中：a為反映工程技術措施的開發(fā)利用系數(shù)。

（4）水資源需求總量（WD）:流域社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模水平可以表達為人口數(shù)量(P),國民生產(chǎn)總值(GDP)或凈福利(H)等指標。因此，它們對水資源需求包括：人口需水(Wp)，工業(yè)需水(WI)，農(nóng)業(yè)需水(WA)，環(huán)境和其它需水(WM)等。因此，社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源需求總量（WD）可表達為：

WD=Wp+WI+WA+WM

（5）流域水資源承載力的平衡指數(shù)（IWSD）：為了描述水資源的承載力，首先需要定義流域水資源承載力的供需平衡指數(shù)（IWSD）即：

很顯然，當流域可利用水量小于流域社會經(jīng)濟系統(tǒng)的需水量，即,有,這說明流域可供的水資源量不具備對這樣規(guī)模的社會經(jīng)濟系統(tǒng)的支撐能力。流域水資源對應的人口及經(jīng)濟規(guī)模是不可承載。但是，通過調(diào)水增加WS和通過節(jié)水減少WD可提高IWSD。反過來，當流域可供水量大于等于流域社會經(jīng)濟系統(tǒng)的需水量，即,這說明流域可供的水資源量具備對這樣規(guī)模的社會經(jīng)濟系統(tǒng)的支撐能力，流域水資源對應的人口及經(jīng)濟規(guī)模是可承載，供需為良好狀態(tài)。

（6）水資源承載力的分量測度：如何量度流域水資源的承載力呢？由定義和上述水資源承載力的供需指數(shù)可知，首先需要建立研究對象的“水-社會經(jīng)濟-環(huán)境”系統(tǒng)關系。它們的作用是將水資源量支撐的環(huán)境、社會經(jīng)濟系統(tǒng)規(guī)模（如人口數(shù)或人口密度、人均GDP工業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、水環(huán)境污染級別等）聯(lián)系起來。然后，通過一定的水資源開發(fā)利用階段與有限發(fā)展目標，分析識別出由供大于需,即IWSD>0可行域退化到IWSD＝0，即系統(tǒng)供需平衡達臨界狀態(tài)的水資源WS=WD所對應的流域人口數(shù)（P）和社會經(jīng)濟規(guī)模（GDP）等等指標參數(shù)。記水資源供需平衡達到臨界狀態(tài)的可供水資源量為，進一步，可以定義水資源承載力的各個分量，即：

意義是：λ1表明維系現(xiàn)狀/目標水平的人口規(guī)模所需要最少水資源量WS；λ2維系現(xiàn)狀/目標水平的經(jīng)濟規(guī)模所需要的最少水資源量WS。

流域的綜合水資源承載力（F）是其分量的集成，例如，

λ=人均GDP/WS=(GDP/p)/Ws

（7）單位水資源量承載力的度量：為了達到水資源承載力分量和總量可比性的目的，可以進一步轉(zhuǎn)化水資源承載力分量為某單位水資源量的承載指標參數(shù)。例如，當統(tǒng)一轉(zhuǎn)化W0為億m3的可比單位水資源量，有對應的水資源承載力的各個分量，即：

上述公式中的就是流域系統(tǒng)第i個水資源承載力分量。例如，F(xiàn)1的單位量綱是每億m3的人口數(shù)目，說明該流域每億m3可利用水資源量能夠承載的最大人口數(shù)。同理，F(xiàn)2的單位量綱是每億m3的GDP，它說明該流域每億m3可供水資源量能夠承載的經(jīng)濟發(fā)展最大規(guī)模的GDP。

同理，流域的綜合水資源承載力（F）是其分量的集成。例如：

F=人均GDP/億m3=(GDP/p)/W0

4．西北干旱區(qū)水資源承載力綜合研究的關鍵問題

廣義上的西北地區(qū)包括新疆、青海、甘肅、寧夏、陜西和內(nèi)蒙古的西北部，總土地面積為374萬km2，占全國的39%，總人口約1億，占全國的8%。涉及西北內(nèi)陸河流域（包括新疆的部分外流河流域）、黃河流域、長江流域和瀾滄江流域。本文討論的范圍，界定在西北內(nèi)陸河干旱地區(qū)。

西北干旱區(qū)水資源承載力綜合研究的關鍵問題有：變化環(huán)境的流域水循環(huán)模擬研究，生態(tài)需水研究，社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的水資源需求研究，流域水資源承載力的計量，西北干旱區(qū)水資源承載力綜合。下面重點討論水循環(huán)模擬，生態(tài)需水和指標體系問題。

（1）變化環(huán)境的流域水循環(huán)模擬研究

水文循環(huán)是聯(lián)系地球系統(tǒng)地圈~生物圈~大氣圈的紐帶，是全球變化三大主題碳循環(huán)、水資源和食物纖維中的核心問題之一，它受自然變化和人類活動的影響，決定水資源形成與演變的規(guī)律。因此，人類活動經(jīng)濟開發(fā)和影響劇烈地區(qū)的水循環(huán)與水資源安全研究，是21世紀資源環(huán)境學科領域一個十分重要的方向性問題。

目前水科學發(fā)展的前沿問題突出反映在：水文循環(huán)的生物圈方面，自然變化和人類活動影響下的水資源演變規(guī)律，水與土地利用土地覆被等社會經(jīng)濟相互作用影響等。因此，水文循環(huán)需要考慮地球生物圈、全球變化以及人類活動等方面的影響。國際地圈生物圈計劃（IGBP）代表國際地球?qū)W科發(fā)展前沿，水文循環(huán)的生物圈方面(BiosphereAspectsofHydrologicalCycle，簡稱BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陸面生態(tài)-水文過程與空間格局的變化規(guī)律和受人類活動影響的關鍵問題。進入90年代末，變化環(huán)境（即全球變化與人類活動影響）下的水文循環(huán)研究成為熱點。

人類活動對水文過程的影響，集中表現(xiàn)在對下墊面的改變上，改變流域下墊面的地形、地貌、土壤、植被等條件，可概括為土地利用和土地覆被的變化。下墊面條件發(fā)生變化了，水文過程的各環(huán)節(jié)也相應發(fā)生變化，如蒸發(fā)、入滲、產(chǎn)流的量會加大或減小，水循環(huán)的路徑和速率也會發(fā)生變化，也就是說，利用原來的降水-徑流關系不能反映土地利用/土地覆被變化后的流域降水徑流形成規(guī)律和水文循環(huán)過程，分析人類活動（土地利用/土地覆被變化）對流域徑流形成規(guī)律的影響成為當水資源承載力研究的基礎問題。

以河西走廊的黑河流域為例，由于中游引水等人類活動的劇烈影響，已經(jīng)完全改變了流域中下游水循環(huán)關系，造成下游流量減少和斷流，產(chǎn)生嚴重的生態(tài)環(huán)境問題。為了說明黑河干流的水資源變化，我們將黑河干流上游出流控制水文站（鶯落峽站）及下游輸水控制水文站（正義峽站）1959年以來的實測流量資料進行了分析比較。根據(jù)1959-1998年實測資料統(tǒng)計，黑河鶯落峽多年平均流量49.83m3/s，相當于年徑流量15.71×108m3，正義峽多年平均流量31.05m3/s，相當于徑流量9.80×108m3，鶯落峽流量高于正義峽流量18.78m3/s，相當于區(qū)間多年平均每年損耗水量5.92×108m3。

從兩站流量多年變化趨勢看，鶯落峽站水量歷年變化平穩(wěn)，年際變化不大，甚至還稍有上升。正義峽站水量不僅遠遠小于鶯落峽站，且水量在逐年減少（圖2），兩站水量年均差值越來越大（圖3）。

圖2黑河鶯落峽及正義峽歷年徑流量變化圖

圖3鶯落峽-正義峽年均流量差值圖

造成下游水資源量減少的原因：中游張掖地區(qū)人口持續(xù)增長，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展，用水量急劇增加，導致黑河干流水資源大量損耗，水資源的變化與人類活動的關系密不可分。

因此，深入研究自然變化和人類活動影響下的黑河流域水循環(huán)規(guī)律，是建立黑河流域水資源承載力模型的重要基礎。

（2）生態(tài)需水研究

中國西北地區(qū)氣候干旱、水資源短缺，水已經(jīng)成為中國西北地區(qū)環(huán)境與發(fā)展最大的限制因子。實際觀測與實驗研究表明，水對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有明顯的限制作用，生態(tài)系統(tǒng)對水的需求也存在脅迫響應的機制。生態(tài)環(huán)境需水量是維系生態(tài)系統(tǒng)平衡最基本的需用水量，是生態(tài)系統(tǒng)安全的一種基本閾值。因此，生態(tài)環(huán)境需水估算問題成為生態(tài)環(huán)境建設依據(jù)的重要基礎。確定不同生態(tài)類型的生態(tài)需水量，是生態(tài)環(huán)境建設區(qū)域配置的重要內(nèi)容，是建設生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的關鍵。這也是中國工程院咨詢項目“西北地區(qū)水資源合理配置、生態(tài)環(huán)境建設和可持續(xù)發(fā)展問題”中第2課題中的關鍵問題之一。

20世紀90年代后，隨著國際地圈生物圈計劃（IGBP）等大的科學計劃推動，如水文循環(huán)的生物圈方面（BAHC）實施，國際國內(nèi)對生態(tài)環(huán)境需水問題十分重視并且已有了一些研究。國家“九五”科技攻關項目有關課題，如“西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護對策研究”等，利用土地利用/覆被變化的遙感信息對區(qū)域生態(tài)需水進行初步的估算。中國工程院一期咨詢項目《中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究》，取得了一批重要的研究成果，所完成9個專題報告中對生態(tài)環(huán)境用水也做出初步的測算，取得一些進展。但是，目前有關生態(tài)需水的研究仍處在初級發(fā)展階段，人們對“生態(tài)需水”問題理解還不盡相同。目前，與生態(tài)需水有關的概念和定義有多個方面，如“生態(tài)需水”、“生態(tài)用水”、“生態(tài)環(huán)境耗水”等。不同人從不同角度看問題有不同的理解與解釋?？傊?，生態(tài)環(huán)境與水文水資源以及人類生存環(huán)境的交叉研究，面臨許多挑戰(zhàn)，也存在不同的學術觀點與看法。

由于目前對“生態(tài)需（用）水量”一詞，還沒有確切的或者得到公認的定義，因此在對它的理解與計算上還存在這樣那樣的問題?？偟膩砜?，多數(shù)認為：生態(tài)需水量是指在水資源短缺地區(qū)為了維系生態(tài)系統(tǒng)生物群落基本生存和一定生態(tài)環(huán)境質(zhì)量（或生態(tài)建設要求）的最小水資源需求量。它包括天然生態(tài)保護與人工生態(tài)建設所消耗的水量。其內(nèi)涵：以可持續(xù)發(fā)展為前提的天然生態(tài)保護與人工生態(tài)建設的需水，其外延包括地帶性植被所用降水和非地帶性植被所用的徑流。因此，生態(tài)需水量可以理解為維系一定生態(tài)系統(tǒng)功能所不能被占用的最小水資源需求量，包括天然生態(tài)和人工生態(tài)，其計算有河道內(nèi)和河道外之分?；A是自然變化和人類活動影響下的流域水循環(huán)規(guī)律的認識與模擬。

·河道外的流域上的生態(tài)需水的計算

根據(jù)補給來源，生態(tài)需水首先可以分為降水性生態(tài)需水和徑流性生態(tài)需水。降雨形成徑流以及徑流運動過程中，地帶性植被所在的天然生態(tài)系統(tǒng)完全消耗降水量，非地帶性植被所在的天然生態(tài)系統(tǒng)消耗徑流量為主、降水為補充，處于地帶性與非地帶性的交錯過渡帶以消耗降水為主、徑流為補充。

從生態(tài)系統(tǒng)形成的原動力又進一步分為天然生態(tài)需水和人工生態(tài)需水兩大類。從植物生理角度分析生態(tài)需水，可以得到天然植被或農(nóng)作物正常生長時的總騰發(fā)量ET。其水分來源有兩部分：直接利用的有效降水，以及通過水利工程直接或間接利用的供水。

區(qū)域生態(tài)需水計算應該以流域為單元，建立變化環(huán)境下的流域水循環(huán)模型，如圖1所示意。然后，充分利用高分辨率的土地利用遙感信息，結合陸面水文生態(tài)實驗站的校核分析識別確定。對于每個流域，結合其生態(tài)特點和水循環(huán)特點，確定一級分區(qū)為山區(qū)、平原綠洲、過度區(qū)、荒漠無流區(qū)。為了突出人類活動影響，在山區(qū)和平原綠洲中進一步區(qū)分天然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)，作為二級計算分區(qū)。二級計算單元內(nèi)在以土地利用單元作為三級計算分區(qū),由遙感信息土地利用圖上讀取各類生態(tài)面積單元。對三級分區(qū)的每一項，單獨計算其生態(tài)需水或經(jīng)濟需水。在計算中考慮了天然植被或人工植被對徑流性水資源和降水性水資源的同時利用。國家“85”科技攻關項目中的一種基于水循環(huán)概念的流域生態(tài)需水計算框圖如圖6所示意（細節(jié)略）。

·河道內(nèi)的生態(tài)需水的計算

河道內(nèi)的生態(tài)需水的計算主要考慮的問題是維系河流湖泊水系的生態(tài)平衡的最小水量。主要考慮的方面有：

維持河湖水生生物生存的最小需水量；

維系城市人工生態(tài)環(huán)境景觀的最小需水量；

防止河流泥沙淤積所需最小徑流量；

防止河流水污染的最小水量；

防止海水入侵所需維持的河道最小流量；

防止河道斷流、湖泊萎縮所需維持的最小徑流量

通常需要通過流域水循環(huán)模擬、枯水分析后，在給出一定生態(tài)環(huán)境標準（或要求）下確定上述多個的最小流量組合的閾值（具體方法討論略）。

（3）水資源承載力評價指標及計算方法

水資源承載力評價指標的建立是水資源承載力研究中的另一個關鍵問題。核心是用什么指標體系反映“社會-經(jīng)濟-環(huán)境”系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)模與質(zhì)量？目前，借鑒土地資源承載力的概念，采用在水資源可供給量所能維持生產(chǎn)的糧食產(chǎn)量的基礎上計算水資源承載力的方法顯然將問題過于簡化了[10]。

從目前的認識，水資源承載力評價指標的選取有不同的做法。例如，有人從定義出發(fā)直接選取可支持人口數(shù)量、工農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模等人口和社會經(jīng)濟發(fā)展指標作為衡量水資源承載力大小的依據(jù)[14]。也有人從水資源可供水量、需水量，可承載人口、社會、經(jīng)濟技術發(fā)展水平和規(guī)模，水環(huán)境容量等方面綜合考慮建立水資源承載力評價指標體系，采用層次分析方法進行評價[15]。

本文建議，從水資源承載力的基本概念出發(fā)，通過水循環(huán)系統(tǒng)模擬，水資源評價、生態(tài)需水估算和社會經(jīng)濟對水的需求分析，選取計算參數(shù)，主要有：對應不同保證率的水資源量，最小生態(tài)需水量，可利用水資源量，水資源需求量（包括人口需水，工業(yè)需水，農(nóng)業(yè)需水，環(huán)境和其它需水等）；通過流域“社會-經(jīng)濟-環(huán)境”系統(tǒng)的實際分析，確定水資源承載力評價指標體系，如水資源承載力的平衡指數(shù)（IWSD）等。運用本文提出的量化方法，獲得比較具體和實在的水資源承載力的度量結果，如維系現(xiàn)狀/目標水平的人口規(guī)模所需要最少水資源量，維系現(xiàn)狀/目標水平的經(jīng)濟規(guī)模所需要的最少水資源量等。

總之，希望概念清楚，基礎扎實、評價方法簡單、可比性好。這方面研究工作需要在實際中發(fā)展和完善。

4．結語

水資源承載力的研究在我國雖然已有諸多研究課題和論述，但總的來說，已有的研究重點主要集中在對水資源承載力的評價與計算等方面，還沒有形成水資源承載力研究的成熟的理論和方法。筆者“拋磚引玉”。希望在其概念、新的理論與方法研究方面開展研討。幾點建議如下：

（1）加強學科交叉融合的研究

水資源承載力研究涵蓋了從理論到實證，從“水-生態(tài)-社會經(jīng)濟”多學科基礎問題和可持續(xù)發(fā)展問題。從變化環(huán)境下的水文循環(huán)水資源演變規(guī)律到流域水文生態(tài)、植被耗水機理等微觀領域，從水文水資源科學到社會經(jīng)濟科學、規(guī)劃科學等不同層次、不同學科的研究范圍，并以多目標決策分析方法、系統(tǒng)動力學方法、遙感與地理信息系統(tǒng)方法等作為技術手段，因此，迫切需要加強學科交叉融合的研究。

（2）技術方法的創(chuàng)新

目前制約水資源承載力研究的一個重要因素就是數(shù)據(jù)的獲取與分析處理。GIS在支持與水文和水環(huán)境有關的地理空間數(shù)據(jù)的獲取、管理、分析、模擬和顯示，以解決復雜的水資源、水環(huán)境規(guī)劃和管理問題方面顯示了其強大的功能[17]。水資源承載力研究必須突破陳舊的數(shù)據(jù)獲取與分析手段，充分利用現(xiàn)代先進技術，將地面水文觀測與空中遙感信息相結合，利用地理信息系統(tǒng)進行數(shù)值計算和模擬，并將現(xiàn)有水資源承載力數(shù)學模型方法與GIS集成，這是水資源承載力研究取得突破性進展的一個關鍵所在。

（3）研究領域的拓展

水循環(huán)定義范文第2篇

[關鍵詞] 水資源 循環(huán)經(jīng)濟 再利用 意義

1 前言

水是重要的自然資源，是人類賴以生存和社會發(fā)展的必要資源。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，“水危機”日益顯現(xiàn)，人們對于水資源的開發(fā)利用研究也經(jīng)歷了由低級向高級發(fā)展的過程。起初人們對水資源的研究僅僅局限于對水資源的開發(fā)利用，研究水資源的時空分布規(guī)律和運動規(guī)律，即著重于水資源自然屬性的研究。隨著社會的發(fā)展，特別是現(xiàn)代科技革命，使人們對水資源的研究產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍，逐步從水資源自然屬性的研究過渡到水資源社會經(jīng)濟屬性的研究，從社會經(jīng)濟系統(tǒng)的角度廣泛開展水資源合理開發(fā)利用研究，這些研究領域包括水資源與經(jīng)濟發(fā)展關系的研究、水環(huán)境安全的研究、水權水價的研究、水資源管理體制的研究等。

2 水循環(huán)經(jīng)濟的概念與特征

2.1 水循環(huán)經(jīng)濟的概念

水循環(huán)經(jīng)濟首先是一種先進的水資源經(jīng)濟發(fā)展模式，它是建立在社會水循環(huán)系統(tǒng)分析的基礎上，遵循循環(huán)經(jīng)濟的思想，按照水資源節(jié)約、水環(huán)境友好的原則，使人們在生產(chǎn)和生活過程中，在水資源開發(fā)利用的各個環(huán)節(jié)，始終貫穿“減量化、再利用、再循環(huán)”的原則，重視采用新技術、新材料、新工藝，并以完善的制度建設、管理體制、運行機制和法律體系為保障，提高水的利用效益和效率，最大限度地減輕和降低污染，從而實現(xiàn)社會發(fā)展的最終可持續(xù)性。

2.2 水循環(huán)經(jīng)濟的特征

根據(jù)水循環(huán)經(jīng)濟的定義，通過傳統(tǒng)水資源利用模式和水循環(huán)經(jīng)濟模式的對比分析可以得出，水循環(huán)經(jīng)濟作為一種先進的經(jīng)濟發(fā)展模式具有如下特征：

2.2.1發(fā)展目標上追求效率、效益和可持續(xù)的統(tǒng)一性

水循環(huán)經(jīng)濟模式在發(fā)展目標上追求水資源利用的效率、效益和可持續(xù)性三者的統(tǒng)一，要求水資源利用模式必須按這三大目標進行重新構建。

（1）效率特征要求水資源利用注重節(jié)水，在不降低人民生活質(zhì)量和經(jīng)濟社會發(fā)展能力的前提下，采取綜合措施減少用水過程中的損失、消耗和污染，高效利用水資源。

（2）效益特征表現(xiàn)在中觀上水資源配置的高效益，要構建節(jié)水型經(jīng)濟系統(tǒng)和節(jié)水型社會系統(tǒng)。

（3）可持續(xù)性是指水資源利用充分考慮了對生態(tài)環(huán)境的保護，不以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價，這是水循環(huán)經(jīng)濟模式追求的最高目標。

2.2.2管理環(huán)節(jié)上追求供水、用水和排水等環(huán)節(jié)的健康循環(huán)

發(fā)展水循環(huán)經(jīng)濟的最終目的是為人類提供健康的水資源生存環(huán)境，水循環(huán)經(jīng)濟要求水資源利用的各個環(huán)節(jié)和途徑都應追求健康循環(huán)，且貫穿于整個水的社會循環(huán)過程中。水循環(huán)經(jīng)濟需要貫徹以下三個基本原則：

輸入端的減量化原則（Reduce）。要求在供水環(huán)節(jié)，減少進入生產(chǎn)和消費流程的水資源量，即用較少的水資源投入滿足既定的生產(chǎn)或消費需求，在經(jīng)濟活動的源頭就做到節(jié)約水資源和減少污染。

過程控制的再利用原則（Reuse）。為了提高水資源的利用效率，要求從上一工序或過程排出的水資源能夠直接為下一工序或過程所用，水資源在生產(chǎn)過程中盡量多次重復利用。

輸出端的再循環(huán)原則（Recycle）。要求生產(chǎn)和消費過程中的污水重新變成可以利用的資源而不是無用的廢水。

2.2.3利用手段上追求科學技術、經(jīng)濟與行政手段的一體化

先進的科學技術是循環(huán)經(jīng)濟的核心競爭力，如果沒有先進技術的輸入，水循環(huán)經(jīng)濟所追求的經(jīng)濟和環(huán)境多目標將難以從根本上實現(xiàn)。

有效的經(jīng)濟政策是水循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力和必要保障。水循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式要求應充分發(fā)揮市場機制對水資源配置的基礎作用，充分利用價格、稅收和財政等各種經(jīng)濟手段，實現(xiàn)符合水循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展要求的3R原則。

法律和法規(guī)作為一種強制手段可以有效地推動水循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，也是所有發(fā)達國家普遍采用的重要手段，是水循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式在管理手段上的重要特點。

3 水資源再利用模式

水資源再利用模式的選擇體現(xiàn)在水循環(huán)體系的各個環(huán)節(jié)之中，包括供水、生產(chǎn)和生活用水、污水資源化、雨水利用等。其目的很清楚，一是節(jié)水，減少對自然水資源的索??；二是減少排放，減少對自然水生態(tài)的擾動。水資源再利用模式在人類實踐中早有應用，如節(jié)水器具，節(jié)水的綠色建筑，還有各種中水的回用等?？傮w來看，對這些模式的研究和分析還不夠深入，沒有更好地提煉總結，尤其是從經(jīng)濟學角度的分析還有待加強。

3.1節(jié)約用水模式。長期以來我國農(nóng)業(yè)采用大漫灌的灌溉方式，用水量大，利用率低，浪費嚴重。可見，我國農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力相當可觀，應大力研究和分析農(nóng)業(yè)節(jié)水模式，通過節(jié)水灌溉和節(jié)水農(nóng)業(yè)相結合的辦法實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水。要加強對工業(yè)行業(yè)節(jié)水的經(jīng)濟學研究，通過產(chǎn)業(yè)布局的調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，達到水資源節(jié)約利用和水環(huán)境污染控制的目的。在城鎮(zhèn)，要加強水的循環(huán)利用研究，控城鎮(zhèn)生活的用水浪費，減少城市給水管網(wǎng)和用水器具漏水損失，充分發(fā)揮節(jié)水的潛力。要研究和分析各種節(jié)水模式的成本和效益，通過成本和效益的比較，選擇最優(yōu)的節(jié)約用水模式。

3.2清潔生產(chǎn)模式。近年來，世界上大力推廣清潔生產(chǎn)，廣泛采用循環(huán)利用經(jīng)過處理的工業(yè)廢水。由于采取這一措施，20年來，日本和德國的工業(yè)用水的數(shù)量沒有增加。美國鋼鐵業(yè)在每噸鋼需要的280 t水中，只有14 t是注入的新水，其余用的都是循環(huán)水。至2000年，我國工業(yè)廢水的重復利用率已經(jīng)達到70%以上，但與世界先進水平的90%～95%相比，還有不少的差距。根據(jù)我國目前的工業(yè)用水效率預計，2020年我國工業(yè)的年用水量將由現(xiàn)在的1100億m3增加到2000億m3，增加用水量約1倍。這就要求我們必須重視工業(yè)用水過程的研究，多角度地選擇清潔生產(chǎn)模式，改進工藝和流程，進一步提高多次重復循環(huán)用水，提高用水的效率。

3.3污水資源化模式。工業(yè)廢水資源化的觀念是對傳統(tǒng)工業(yè)廢水末端治理的革命，是工業(yè)廢水治理的努力方向；城市生活污水的處理可以考慮變集中處理為分散處理，分散處理的主要場所是居民住宅的屋頂。通過在城市建立中水系統(tǒng)，將生活、生產(chǎn)污水處理之后再次使用，從而節(jié)約大量的日常用水。經(jīng)處理過的回用中水，主要可用于沖廁、體育場館、高爾夫球場、澆灌花草樹木、清潔道路、清洗車輛或基建施工、設備冷卻、工業(yè)用水及其他可接受其水質(zhì)標準的用水。我國90%以上的城市水域遭到污染，城市污水（包括生活污水和工業(yè)廢水）以每年6.5%的速度增加，預計到2020年城市污水產(chǎn)生量將達到600億t以上。因此，污水資源化應是我國21世紀城市水循環(huán)經(jīng)濟的著眼點，需要大力研究污水處理技術水平和污水資源化應用的方向。

3.4雨水資源化模式。由于自然和歷史的原因，在我國北方地區(qū)，尤其是西北黃土高原的部分地區(qū)極度缺水。按可利用水資源統(tǒng)計，當?shù)厝司衫盟Y源占用量只有110 m3，是全國人均可利用水資源占有量（720m3）的15.3%，是世界人均可利用水資源占有量（2970m3）的3.7%。目前在我國的西部地區(qū)有近1000萬人的飲用水極度困難。數(shù)百年來，西部地區(qū)居民積累了豐富的雨水匯集和利用的經(jīng)驗，使他們得以在這里生存。面對發(fā)展的需要，這種傳統(tǒng)的集水方式受到了資金短缺的制約。為此，今后需要大力開展對西北地區(qū)雨水利用方式、雨水利用投融資方式等方面的研究。

3.5海水淡化模式。我國擁有1萬8000多公里的海岸線和300多萬平方公里的海洋管轄區(qū)，海水利用和淡化是解決淡水緊缺問題的有效途徑。據(jù)測算，中國城市的用水中約80%是工業(yè)用水，工業(yè)用水中約80%是工業(yè)冷卻用水。如果能夠用海水替代現(xiàn)有工業(yè)冷卻用淡水總用量的30%，就可以使沿海城市節(jié)約近20%的淡水資源，同時減少冷卻水對環(huán)境的污染。我國的海水淡化起步于20世紀60年代，目前在技術上還不夠成熟。今后，需要加強對海水淡化技術、海水對工業(yè)設備的腐蝕、海水淡化成本與效益、海水淡化產(chǎn)業(yè)化等方面的研究，使海水淡化利用成為我國解決缺水問題的重要選擇之一。

4 水資源再利用技術的創(chuàng)新

“節(jié)流”與“開源”是解決水資源短缺的兩個主要途徑，在水資源供應不斷減少的今天，其核心在于水的循環(huán)利用，即通過污水資源化、雨水資源化、節(jié)約用水等措施，增加水資源的間接供應，盡量減少水的使用量，這樣不僅可以減少無效需求，減輕供水壓力，還可以相應減少污水排放和污水處理的負擔，減少對環(huán)境的污染。為此，循環(huán)用水可以說是實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的重要戰(zhàn)略措施。循環(huán)用水需要采取工程、技術、經(jīng)濟和管理等各項綜合措施，特別需要不斷更新的污水處理技術、節(jié)水技術與設備的支持。

技術創(chuàng)新是為了實現(xiàn)一定的系統(tǒng)目標，考慮系統(tǒng)內(nèi)外客觀因素的制約，對各種可能得到的技術手段進行分析比較，不斷研究和尋找新的最佳方案。對水循環(huán)經(jīng)濟的技術創(chuàng)新研究，主要是從事技術科學的學者，要將水循環(huán)經(jīng)濟的理念與思路引入水的供應、輸送、使用、排放、處理和回用等過程中，通過對循環(huán)過程中水資源消耗、水循環(huán)利用、污水處理、水污染排放的分析，提出減量化、再使用、再循環(huán)的工程流程或技術建議。

例如，在社會經(jīng)濟系統(tǒng)中，各用水部門與行業(yè)都存在節(jié)水技術與相關設備；在污水處理廠，要實現(xiàn)污水的資源化利用，必須不斷更新處理設施和技術，以提高污水的處理水平；同樣，要實現(xiàn)污水的循環(huán)利用，需要對飲用水、循環(huán)水的管道系統(tǒng)進行技術改造。從經(jīng)濟學的角度看，還需要考慮不同技術項目的成本與效益，如引入新的生產(chǎn)流程與工藝所需要的投入及預期產(chǎn)出。從企業(yè)和區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展來看，還要對比分析采取水循環(huán)技術的長期成本和短期成本，從而確定水循環(huán)技術的可行性。這些工作，需要根據(jù)各地的水資源條件、經(jīng)濟社會發(fā)展狀況、科學技術水平等因素，對各類循環(huán)水的技術和設備進行系統(tǒng)的分類，并提出相關的技術識別評價指標，為水循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展提供理論指導。

5 水循環(huán)經(jīng)濟管理體制及經(jīng)濟機制

長期以來，我國實行水資源分部門管理的體制，水量與水質(zhì)、地表水與地下水等分割管理，水資源的分割管理導致部門職能交叉、政出多門、推萎扯皮、管理效率低下等諸多弊端。隨著社會經(jīng)濟近年來的快速發(fā)展，不少地區(qū)的水短缺和水污染等水問題日顯嚴重，傳統(tǒng)的水資源分割管理模式越來越成為制約水資源可持續(xù)利用的障礙。加強水循環(huán)經(jīng)濟管理體制和經(jīng)濟機制問題的研究是實踐水循環(huán)經(jīng)濟工作的突破口，更是實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展目標的迫切要求。水循環(huán)經(jīng)濟管理體制和經(jīng)濟機制的研究包括循環(huán)水權制度的研究、循環(huán)水權交易市場的研究、循環(huán)水價的研究、水循環(huán)經(jīng)濟政府財政和稅收的研究、有關循環(huán)水的法律法規(guī)的建立和完善研究等。

6 結論

我國是一個水資源嚴重缺乏的國家，迫切需要在包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)等在內(nèi)的各個領域引入水與資源可持續(xù)利用的概念與技術。通過水循環(huán)與資源的回收，不僅可以節(jié)約水和資源，減少對環(huán)境的依賴，還可以最大限度地減少廢水排放，保護環(huán)境。因此，建立水循環(huán)經(jīng)濟與水資源再利用體系研究是非常有意義的。

參考文獻：

[1] 王曉昌,張荔,袁寵林,等.水資源利用與保護[M].北京:高等教育出版社,2008.

水循環(huán)定義范文第3篇

[關鍵詞] 風冷 水冷 能效比（COP） 費用對比

1．概念介紹

COP，即能量與熱量之間的轉(zhuǎn)換比率

即：單位1的能量，轉(zhuǎn)換為單位0.5的熱量，即COP為0.5

COP值在ARI標準中，關于冬夏季循環(huán)效率提出了以下定義：

在冬季供熱時，Q1制熱量（W）與Q0輸入功率（W）的比率定義為熱泵的循環(huán)性能系數(shù)COP（coefficient of performance，W/W）;

在夏季制冷時，Q2制冷量（W或Btu/h）與Q0輸入功率（W）的比率定義為熱泵的能效比EER（energy efficiency ration, W/W 或Btu/W.h）

COP=Q1/Q0

EER=Q2/Q0

為不引起歧義，我們將冬季熱泵循環(huán)性能系數(shù)和夏季熱泵的能效比表達形式均采用COP（能效比）表示。

即：COP（冬季）=Q1/Q0

COP（夏季）=Q2/Q0

2. 對比的分類

本文以同一廠家的不同（水冷和風冷）設備為參考：

a． 風冷冷水室外模塊機組

b． 水冷冷水機組（螺桿式）

c． 直膨式風冷室外模塊機組

3. 設備參數(shù)及計算結果

以300KW制冷量的冷水機組為例

風冷冷水室外模塊機組（R22）參數(shù)如下：

制冷量：300KW

制冷輸入功率：105KW

制熱量：315KW

制熱輸入功率：110.5KW

冷凍水供回水溫差為：7-12°C

熱水供回水溫差為：45-40°C

冷凍水流量為：300/4.2/5=14.28kg/s=51.42m3/h

循環(huán)水泵揚程選取30m H2O

循環(huán)水泵的輸入功率：7.5KW

補水泵流量取值：2.5m3/h

補水泵揚程取值：20m H2O

補水泵的輸入功率：0.75KW

水冷冷水機組（螺桿式）參數(shù)如下：

制冷量：298.9KW

制冷輸入功率：62.6KW

制熱量：350.5KW

制熱輸入功率：78.4KW

冷凍水供回水溫差為：7-12°C

熱水供回水溫差為：45-40°C

冷凍水流量為：298.9/4.2/5=14.28kg/s=51.24m3/h

循環(huán)水泵揚程選取30m H2O

循環(huán)水泵的輸入功率：7.5KW

補水泵流量取值：2.5m3/h

補水泵揚程取值：20m H2O

補水泵的輸入功率：0.75KW

冷卻塔風機功率：3KW

冷卻水循環(huán)泵功率：7.5KW

直膨式風冷室外模塊機組（R22）參數(shù)如下：

制冷量：315KW（5組45KW模塊機組）

制冷輸入功率：13.9 x 7 = 97.3KW

制熱量：49 x 7 = 343KW

制熱輸入功率：13.3 x 7 =93.1KW

計算的結果如下：

a．風冷冷水室外模塊機組（R22）計算如下：

COP(冬季)= 315KW/110.5KW=2.85

COP(夏季)= 300KW /105KW =2.86

冬季全負荷運行模式的功率匯總：110.5 + 7.5 +0.75 =118.75KW

夏季全負荷運行模式的功率匯總：105 +7.5 +0.75 =113.25KW

TIC 投資費用包括：

總造價 = 室外機組 + 循環(huán)水泵（2備一用） + 補水泵（2備一用）+水管道及相應配件（不考慮水系統(tǒng)末端設備）

造價估算值為參考值：

總造價= 室外機組（350000）+ 循環(huán)水泵（2 x 20000）+ 補水泵及水箱（2 x 5000 + 3000）+管道及配件（30000）

總造價=350000+40000+13000+30000=433000元

4. 水冷冷水機組（螺桿式）計算如下：

COP(冬季)= 350.5KW /78.4KW =4.47

COP(夏季)= 298.9KW /62.6KW =4.77

冬季全負荷運行模式的功率匯總：78.4 + 7.5 +0.75 + 3 + 7.5 =97.15KW

夏季全負荷運行模式的功率匯總：62.6 +7.5 +0.75 + 3 + 7.5=81.35KW

TIC 投資費用包括：

總造價 = 機組 + 循環(huán)水泵（2備一用） + 補水泵及水箱（2備一用）+冷卻塔 + 冷卻水循環(huán)水泵（2備一用）+ 水管道及相應配件（不考慮水系統(tǒng)末端設備）

造價估算值為參考值：

總造價= 機組（350000）+ 循環(huán)水泵（2 x 20000）+ 補水泵及水箱（2 x 5000 + 3000）+ 冷卻塔（30000）+ 冷卻塔循環(huán)水泵（2 x 20000）管道及配件（30000）

總造價=350000+40000+13000+30000+40000+30000=503000元

4. 直膨式風冷室外模塊機組（R22）計算如下：

COP(冬季)= 343KW /93.1KW = 3.68

COP(夏季)= 315KW /97.3KW = 3.24

冬季全負荷運行模式的功率匯總：93.1KW

夏季全負荷運行模式的功率匯總：97.3KW

TIC 投資費用包括：

室外機組 + 銅管管道及相應配件（不考慮水系統(tǒng)末端設備）

造價估算值為參考值：總造價= 室外機組（350000）+ 管道及配件（15 x 3000）

總造價=350000+45000=395000元

4. 結果的分析

在此引入COP’，即 COP’=Q/系統(tǒng)用電總功率，參見表格中的計算結果。

5.結論及建議

據(jù)上述計算與分析,得出以下結論:

(1) 風冷冷水系統(tǒng)的COP值最低，COP’值也為最低，且投資費用為三種方案的中間水平。

(2) 水冷冷水系統(tǒng)的COP值最高，COP’值也為最高，且投資費用為三種方案中的最高。

(3) 直膨式機組（R22）系統(tǒng)的COP值居中，COP’值卻接近水冷冷水系統(tǒng)，投資費用為三種方案中的最低。

(4) 對于運行費用可以用總耗電量來估算，一年中考慮相同的運行時間的前提下，水冷冷水系統(tǒng)和直膨式機組系統(tǒng)（R22）的運行費用接近且為最低，而風冷冷水系統(tǒng)的運行費用最高，且要高出其他方案20%左右。

水循環(huán)定義范文第4篇

沙角發(fā)電總廠C廠(以下簡稱沙角C電廠)工程全套引進技術設備，建設規(guī)模包括3臺額定功率為660MW，最大保證出力為696MW的亞臨界沖動凝汽式汽輪發(fā)電機組。其機組為目前我國最大的燃煤機組，具有參數(shù)高、系統(tǒng)復雜等特點，而且運行工作人員少，因此，事故順序記錄對于指導檢修人員及時排除事故顯得特別重要，并直接影響機組的商業(yè)運行。

1S.O.E.的結構及運行狀況

沙角C電廠3臺機組均采用英國ROCHESTER公司生產(chǎn)的ISM-1型事故順序記錄儀，主要包括電源供電單元(FCU)、信號輸入端子板(ITP)、事故虜獲單元(ECU)、通信單元(CIU)、打印機和設備間相互連接用的同軸電纜及光纖等。每臺機組的S.O.E.提供信號輸入通道256個，已定義輸入通道255個，主要包括電氣保護信號、重要輔機運行狀態(tài)/跳閘狀態(tài)信號、電調(diào)部分的汽輪機跳閘的始發(fā)條件、鍋爐MFT始發(fā)條件和機、爐部分設備的運行參數(shù)等。在機組商業(yè)運行過程中，S.O.E.多次出現(xiàn)未能對機組的事故停機的事故分析提供明確有效的線索和證據(jù)的情況，延長了機組的消缺時間，影響了機組的安全、經(jīng)濟運行。

2主要存在的問題

2.1信號輸入路徑中間環(huán)節(jié)多

沙角C電廠S.O.E.輸入信號基本上從最近距離的地方引進，造成信號輸入路經(jīng)中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)增多，如鍋爐跳閘信號的S.O.E.輸入路徑為：FSSS中間繼電器柜DCS輸入端子S.O.E.輸入端子。更合理的信號輸入路徑應為FSSSS.O.E.輸入端子。由于信號輸入中間環(huán)節(jié)多，當通道定義為常閉接點輸入時，系統(tǒng)誤動作次數(shù)將會增加；當通道定義為常開接點輸入時，將增大系統(tǒng)拒動的可能性。這些都會影響S.O.E.提供準確的事故線索。另一方面，信號輸入中間環(huán)節(jié)多也增大了檢修人員對其它系統(tǒng)的維護難度。

2.2通道分配不合理

2.2.1引進了輔機在運行信號

每臺機組的S.O.E.不僅引進了各臺凝結水泵、凝汽器抽氣泵、鍋爐給水泵、循環(huán)水泵、工業(yè)水泵已跳閘信號，而且引進了上述各輔機在運行的狀態(tài)信號，而絕大部分輔機的運行信號是無助于機組的事故分析的。

2.2.2輸入信號重復

對于6臺低壓加熱器、3臺高壓加熱器等，S.O.E.不僅冗余地引進了容器液位高異常信號(差壓開關送出)，而且相對地引進了液位高異常繼電器已動作信號。相當于S.O.E.定義4個通道監(jiān)視同一容器的同一異常液位。

2.3部分已定義的通道端子未接線

2號機組S.O.E.輸入通道索引號為19～24，這6個通道分別定義為給水中間水箱水位非常低、公共服務氣壓力低、燃油箱液位非常低等，但端子板上均未接線。

2.4部分已定義的通道信號定值空缺

在255個已定義輸入通道中，現(xiàn)有的定值一覽表未能提供明確定值的共有36個，其中包括定子冷卻水出口溫度非常高、引風機軸承溫度高等。

2.5部分關鍵信號未引進S.O.E.

如S.O.E.只引進了一個爐膛壓力高差壓開關接點，而未引進爐膛壓力非常高(三取二信號，MFT始發(fā)條件)信號；只引進了汽包水位高I值和低I值的報警信號，而未引進作為MFT條件的汽包水位非常高(三取二綜合信號)和汽包水位非常低(三取二綜合信號)信號。

3造成缺陷的原因分析

造成缺陷主要有4方面的原因：

a)工程建設采用總承包方式，承包方面為了節(jié)省設備開支，盡可能減少電纜鋪放長度，從而導致部分信號從附近機柜并接，造成信號輸入路徑中間環(huán)節(jié)多。

b)由于工程建設分工是CE負責鍋爐島部分建設，GA負責機、電及公用系統(tǒng)部分建設，GA在機組S.O.E.通道分配上明顯未作全盤考慮，絕大部分通道定義給汽機及輔助系統(tǒng)、發(fā)電機及發(fā)變組，而鍋爐部分重要信號卻未能引進S.O.E.。

c)監(jiān)理不力是以上2項既成事實的主要原因，而移交資料不齊全說明驗收工作有漏洞。

d)部分主要輔機現(xiàn)在實際運行出力未能達到原設計要求，從而容易觸發(fā)事故停機，這是S.O.E.原設計點組態(tài)時未能充分考慮到的，使S.O.E.在這方面引進的信號不夠充足。

4整改策略

a)全面核實每個輸入信號的合理輸入路徑，取消多余的中間環(huán)節(jié)。

b)補齊MFT全部始發(fā)條件：

1)增加爐膛壓力非常高信號，取自FSSS“三取二”綜合信號；

2)增加爐膛壓力非常低信號，取自FSSS“三取二”綜合信號；

3)增加汽包水位非常高信號，取自FSSS“三取二”綜合信號；

4)增加汽包水位非常低信號，取自FSSS“三取二”綜合信號；

5)增加一次風壓對爐膛壓力差壓低磨煤機全路信號，差壓信號取自FSSS。

c)增加每臺爐水循環(huán)泵跳閘信號，信號取自電氣動力箱。

d)增加爐膛層火焰消失信號，信號取自FSSS。增加層火焰消失信號，能為滅火事故分析提供正確的分析方向。

e)增加部分重要輔機跳閘的始發(fā)條件：

1)增加每臺磨煤機密封風壓對冷風管風壓差低信號，取自FSSS，是跳磨煤機的條件；

2)增加每臺磨煤機的給煤機已停運信號，取自FSSS，是延時跳磨煤機的條件；

3)增加每臺給水泵跳閘的始發(fā)條件：包括油壓低，壓加級平衡管溫高，液力耦合器軸承溫度高，給水泵進出口差壓低等，信號分別取自給水泵保護回路和DCS。

水循環(huán)定義范文第5篇

關鍵詞：橋梁工程；大體積混凝土；水化熱；控制技術

Abstract: in bridge project construction, mass concrete of hydration ReWenTi has obvious effects on its quality, therefore, on the issue and control technology research of special significance and practical value. In this paper, the definition and features of mass concrete as a starting point, discussed the bridge construction of large volume concrete temperature crack causes of mass concrete of the bridge water of the thermal control technology are analyzed in detail. So as to provide reference for similar engineering practices with reference

Key words: bridge project; Mass concrete; The hydration heat; The control technology

中圖分類號：TV544+.91文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

在進行橋梁的大體積混凝土施工時，水泥的水化熱會使混凝土的溫度升高，而外界溫度一般較低，從而導致混凝土的內(nèi)外溫差過大，在混凝土的表面產(chǎn)生較大溫度應力，因此形成表面裂縫且往往會發(fā)展成為貫穿性的裂縫。裂縫定會對結構的整體性造成破壞，甚至直接導致結構的質(zhì)量及安全問題。因此，橋梁施工中，大體積混凝土的水化熱控制具備極其重要的理論意義與實際價值。

1大體積混凝土的定義及特點

1.1大體積混凝土的定義

目前尚沒有關于大體積混凝土的明確定義：根據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTJ041—2000)，最小邊的尺寸介于1—3m，須進行現(xiàn)場澆注，同時采取合理措施來避免水化熱導致的溫差大于25℃的混凝土統(tǒng)稱大體積混凝土；依照《普通混凝土配合比設計規(guī)程》(JGJ55—2000)，將混凝土結構物的最小尺寸不小于lm，或可能會由于水泥的水化熱導致混凝土內(nèi)外溫差過大進而造成裂縫的混凝土定義為大體積混凝土?？梢?，不能單純的按照斷面的尺寸來判定是否屬于大體積混凝土，以避免不必要的損失和浪費，必須對斷面尺寸、氣溫、水泥以及結構本身等因素進行綜合考慮。目前，在工業(yè)及民用的建筑結構中，一般的現(xiàn)澆連續(xù)墻式結構、地下的構筑物以及設備的基礎等容易由溫度應力導致裂縫的結構，通稱作大體積混凝土結構。

1.2大體積混凝土的特點

1、混凝土屬于脆性材料，其抗拉強度僅為抗壓強度的十分之一左右，拉伸變形的能力也較?。憾唐诩虞d時其極限拉伸變形僅有(0.6—1.0)×10－4，約為降低6—10℃的溫度變形；長期加載時其極限拉伸變形也僅有(1.2—2.0)×10－4。

2、對于大體積的混凝土結構而言，其斷面尺寸較大，完成混凝土的澆筑后，由于水泥產(chǎn)生水化熱，造成結構內(nèi)部溫度的急劇上升，此時混凝土的彈性模量極小，徐變頗大，升溫所引起的壓應力尚且較??；然而，隨著日后混凝土溫度的降低，彈性模量增加，徐變較小，在約束條件一定的情況下將產(chǎn)生很大的拉應力。

3、通常情況下，橋梁大體積混凝土須暴露于室外環(huán)境，其表面直接與水或空氣接觸，隨著一年四季水溫與氣溫的交替變化，大體積混凝土的結構內(nèi)部會產(chǎn)生很大的拉應力。

4、一般情況下，大體積混凝土的結構只在表面或孔洞附近配置少量的鋼筋，甚至不進行配筋。相對于結構巨大的斷面尺寸而言，其含鋼率非常低。普通鋼筋混凝土結構中的拉應力主要是由鋼筋承擔的，混凝土只須承受壓應力即可。然而，在大體積混凝土的結構內(nèi)，由于并未配置鋼筋，一旦出現(xiàn)拉應力，則必須依靠混凝土自身來承受。

2大體積混凝土溫度裂縫的成因

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要是由于混凝土的內(nèi)外溫度差較大所致。根據(jù)裂縫深度的不同，大體積混凝土所出現(xiàn)的裂縫通?？煞譃椋罕砻媪芽p、深層裂縫及貫穿裂縫三種。對于混凝土結構而言，有裂縫是絕對的，無裂縫則是相對的，所謂結構抗裂，僅僅是要將裂縫控制在一定范圍內(nèi)而已。根據(jù)我國《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010—2002) 的明確規(guī)定，混凝土結構裂縫的最大寬度為：一類環(huán)境(室內(nèi)的正常環(huán)境)中為0.3mm；二、三類環(huán)境中為0.2mm。

雖然干縮可能會引起混凝土的裂縫，然而大體積混凝土的內(nèi)部濕度變化不大，且濕度變化局限于表面很淺的范圍內(nèi)，只須加強養(yǎng)護，很容易避免由干縮導致的裂縫。

在大體積的混凝土結構中，溫度的變化不僅能夠?qū)е铝芽p，還可能會嚴重影響結構的應力狀態(tài)。在數(shù)值上，溫度應力甚至有超過其它外荷載所引起應力總和的可能性。溫度應力與氣候條件、結構形式、施工過程及材料特性等諸多因素的關系十分密切。溫度應力的變化極其復雜，其應力分析比水壓力、自重及其它外荷載的應力分析復雜得多。因此，對溫度應力的分析，以及對溫度控制與防止裂縫措施的研究，是大體積混凝土結構設計及施工中非常重要的課題。

3橋梁大體積混凝土的水化熱控制方法研究

3.1合理設計原料配比，適當添加膨脹劑

混凝土水化熱過大的最重要原因為混凝土內(nèi)部的材料配比不合理。據(jù)研究表明，混凝土所產(chǎn)生熱量的最主要來源是水泥，因此，在保證混凝土滿足整體強度要求的前提下，盡可能降低水泥含量，這樣能夠有效降低因水化熱導致的混凝土溫度升高。實驗證明：每增減10kg的水泥，其水化熱將使得混凝土溫度升降1℃，此外，混凝土的后期強度對于水泥的含量變化并不敏感。由此可見，降低混凝土中的水泥含量是非?？尚星矣行У?。另外，為了更好的控制水化熱，還應盡量選用粒徑較大且級配良好的粗細骨料，嚴格控制砂石的含泥量，在澆筑混凝土時摻加適量粉煤灰，并且選用摻合料或添加緩凝劑、減水劑，以改善混凝土的和易性，降低其水灰比，從而充分減少發(fā)生水花放音的混凝土材料的表面積，加快水分的蒸發(fā)。同時，在進行混凝土的拌和時，可摻入適量微膨脹劑或膨脹水泥，使混凝土進行補償收縮，以平衡溫度升高而引起的溫度應力。

3.2加裝循環(huán)冷卻水管降低水化熱

在橋梁工程中，為控制大體積混凝土的水化熱常采用循環(huán)冷卻水管技術，該技術從施工工藝到散熱原理均相對簡單，經(jīng)實踐證明，該技術可以很好的控制大體積混凝土的水化熱問題。首先，該技術的工作原理為：在大體積混凝土內(nèi)部，鋪設一系列混換的冷卻水管，利用冷水循環(huán)流動將混凝土內(nèi)部多余的熱量帶走；其次，在鋪設過程中，可以根據(jù)混凝土體積的不同選擇一根或數(shù)根循環(huán)水管，按照從上到下、從高到低的順序注水，使水能夠由上而下的產(chǎn)生作用；再次，在水循環(huán)時，應防止冷卻水的循環(huán)過快，這樣將阻礙熱量被及時的帶走，為此每隔一段時間應間歇水循環(huán)，以確保大體積的混凝土內(nèi)部不會過快降溫，從而保護混凝土結構。利用冷卻循環(huán)水管來控制水化熱的措施具有較強的技術性，實際操作中需要結合實際情況選擇合理的工藝。

3.3澆筑措施

混凝土的澆筑量越大，水泥的水化熱導致的溫升值越高，據(jù)此特點，在澆筑時可以采取如下措施：

1)將混凝土的初凝時間嚴格控制在12h以上，以免混凝土的內(nèi)部由于產(chǎn)生水化熱過快而導致溫度裂縫；2)分層進行混凝土的澆筑，控制層厚在50cm左右，以此間接的增加散熱面積，從而避免溫度的積聚；3)進行混凝土的二次收漿時，可有效的防止混凝土表面的龜裂。

3.4混凝土后期的水化保養(yǎng)

完成混凝土的澆筑后，必須合理的加以保養(yǎng)。在混凝土的保養(yǎng)過程中，可以采取一定的措施來加快混凝土內(nèi)部溫度的降低，這能夠明顯降低水化熱對混凝土后期養(yǎng)護的危害。作為非常有效的一種措施，混凝土水化保養(yǎng)主要是向澆筑王城并成型的混凝土噴水，以此來降低水化熱。首先，定期的進行噴水，通過水分的蒸發(fā)直接帶走大量的水化熱，由于水能夠通過混凝土的毛細空隙進入到其內(nèi)部，因此其內(nèi)部的熱量非常容易被帶走；其次，進行混凝土的澆筑時，其中的某些成分無法與水完全反應，投入使用后，這些成分便會與所處環(huán)境中的水繼續(xù)反應，造成二次水化熱的產(chǎn)生，通過保養(yǎng)時期的水化反應，能夠提前二次水化熱的產(chǎn)生，增強混凝土抗壓的能力?？偠灾?，混凝土的后期水化養(yǎng)護不僅能使?jié)仓炷習r產(chǎn)生的水化熱減少，還能有效的增強混凝土的抗壓能力，因而在實際工程上得到了廣泛應用。

4結語

近年來，隨著橋梁建設規(guī)模日益增大，大體積混凝土的水化熱控制問題已在橋梁工程界得到了高度的重視。在施工過程中，必須采取有效的措施，控制大體積混凝土的水化熱問題，從而確保整個橋梁工程的施工質(zhì)量及安全性能。

參考文獻：

[1]葉琳昌，沈義.大體積混凝土施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[2]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.