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關(guān)鍵詞:水質(zhì)性節(jié)水管理;水循環(huán);統(tǒng)籌管理
水質(zhì)性缺水與水量性缺水已經(jīng)成為我國日益突顯并亟待解決的社會(huì)用水問題,系統(tǒng)而有效的節(jié)水管理體系是解決問題的關(guān)鍵。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2012年《中國城鎮(zhèn)供水狀況公報(bào)》(2006-2010),指出2010年全國城鎮(zhèn)供水總量為713.9億立方米,設(shè)市城市和縣城(市縣)合計(jì)的管網(wǎng)漏損率為14.6%,高于原建設(shè)部2002年的《城市供水管網(wǎng)漏損控制和評定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的12%。該年用水總量達(dá)635.2億立方米,41.9%為生產(chǎn)用水,53.2%為生活用水且有增長趨勢,其他用水占4.9%。粗放的傳統(tǒng)用水方式,未能實(shí)現(xiàn)分質(zhì)供水取水,導(dǎo)致自來水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。2011年全國城市污水的排放量近212億立方米,而污水處理率僅13.7%,大部分城市污水未經(jīng)處理即排入水體,地級鄉(xiāng)鎮(zhèn)情況更加惡劣,地面水亦受到嚴(yán)重污染[2]。
1 水社會(huì)循環(huán)過程中的問題、原因及解決方法
自然水體在社會(huì)循環(huán)中作為水源水,會(huì)被隨初期雨水進(jìn)入水體大氣中污染物,沿岸污染企業(yè)偷排嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)面源污染下滲。2011年全國設(shè)市城市公共供水廠出廠水樣達(dá)標(biāo)率為83%,管網(wǎng)末梢水樣達(dá)標(biāo)率為79.6%[2],說明在輸水過程中水質(zhì)變差。另外水量減少在輸水過程中也較為明顯,我國規(guī)定供水漏損率應(yīng)不超過12%,而多個(gè)城市供水漏損率均超過這一標(biāo)準(zhǔn),表1提供2000-2010年我國城市平均供水管網(wǎng)漏損率[3]。我國2010年全國城鎮(zhèn)供水管道長度為102.88公里,單位管長供水損失率為1.85m3/km*h,超過歐洲發(fā)達(dá)國家3倍之多[1,2,3]。
生活用水中消火栓水被消防,綠化以及道路澆灑取用。城區(qū)污水收集率及處理率相對鄉(xiāng)鎮(zhèn)較高。老城區(qū)會(huì)出現(xiàn)雨污合流的管道,污水處理廠承受更大不必要的壓力。
對此應(yīng)健全法律法規(guī),依法取締水源地沿岸重污染低產(chǎn)值的企業(yè);提高排放標(biāo)準(zhǔn),提高排污許可準(zhǔn)入門檻;發(fā)揮市場功效,加快推行排污權(quán)交易進(jìn)程。評價(jià)初期雨水徑流污染,完善雨水處理技術(shù),將雨水徑流污染控制納入總量控制。加大科技研發(fā)力度,利用高校研究所等研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合控制,加大節(jié)水管理過程中信息化程度,完善漏損控制理論與方法等[5]。
為改善狀況,可適當(dāng)限制企業(yè)年度用水計(jì)劃,調(diào)整工業(yè)用水定額,強(qiáng)制企業(yè)進(jìn)行水平衡測試,并利用相關(guān)技術(shù)手段進(jìn)行節(jié)水優(yōu)化。對市政供水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,開辟雜用水管道系統(tǒng)進(jìn)行分質(zhì)供水。此外確立科學(xué)的水價(jià)體系,是優(yōu)化節(jié)水管理的重要保證。充分發(fā)揮市場的調(diào)節(jié)作用,建立科學(xué)的水價(jià)體系和管理體制[6]。
未來污水管網(wǎng)的維修與改造,應(yīng)改合流制管網(wǎng)為分流制,改進(jìn)檢漏手段。對污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造,進(jìn)一步改善出水水質(zhì),同時(shí)完善檢測制度,加大懲罰力度。對鄉(xiāng)鎮(zhèn)排水的管理則主要是基礎(chǔ)建設(shè),主要是修建運(yùn)營污水處理廠及配套污水收集管網(wǎng)。加強(qiáng)監(jiān)督,重罰違法排污企業(yè)。
2 水自然循環(huán)過程中的問題、原因及解決方法
水的自然循環(huán)主要環(huán)節(jié)有地表自然水體,地下水及雨水,其中,由于自然水體還是水的社會(huì)循環(huán)重要組成部分。目前多數(shù)城市對雨水的處理方式都是通過雨水收集系統(tǒng)直接就近排入自然水體,對水量來說是一種浪費(fèi)。我國城市雨水利用處于初步階段,沒有系統(tǒng)的雨水利用系統(tǒng),政策法規(guī)不配套,市場機(jī)制不健全,主管部門不明確,相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺乏而且不成體系[7,8]?,F(xiàn)階段應(yīng)先以發(fā)展雨水回用技術(shù)為主,逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)范系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化,逐步明確管理權(quán)責(zé),健全市場機(jī)制,循序漸進(jìn),推動(dòng)雨水利用系統(tǒng)試點(diǎn)工作。
地下水因深埋地下,難以被人們所關(guān)注。地下水水量減少主要是因?yàn)檫^度開采,用于生活或灌溉,水質(zhì)惡化主要是由于城市垃圾填埋場滲濾液及加油站地下儲油罐、輸油管泄露[9]。地下水處于相對封閉的空間且具有流通性,一旦受到污染,治理手段相當(dāng)有限,基本上不可能治理,故對地下水的管理以防止污染為主。
對于居民區(qū),應(yīng)盡快提供自來水,加大濫用地下水資源行為的懲罰力度。對于灌區(qū),提高地下水資源價(jià)格,確保地表水資源合理利用,保護(hù)地下水資源。整改已建垃圾填埋場和加油站,鞏固防滲防泄漏措施,并在高地下水位地區(qū)限制使用農(nóng)藥及一切污染品。
【關(guān)健詞】:循泵電機(jī);排水母管;經(jīng)濟(jì)性;
中圖分類號:F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
循泵是各火力發(fā)電廠中的重要輔助設(shè)備,主要用來向凝汽器供給冷卻水,將汽輪機(jī)排出的乏汽冷卻凝結(jié),由此來保持凝汽器內(nèi)的真空度。某些電廠循泵電機(jī)冷卻器冷卻水采用開式循環(huán)方式,為從循泵入口水室取水,再排入江河中,為了考慮循泵房的防洪功能通常其排水口均設(shè)置較高,大多布置在控制室平臺位置。經(jīng)過對湖南、湖北等南方幾家依江河所建電廠情況的了解,循泵電機(jī)冷卻水均采用深井水泵或管道泵抽水供循泵電機(jī)冷卻方式,排水口處于循泵房控制室平臺層位置,位置較高,檢查發(fā)現(xiàn)其具有改造的可能性。
概述
某火力發(fā)電廠兩臺600MW機(jī)組配備有四臺循泵,循泵型號為80LKXA-31,額定流量32760t/h,電機(jī)型號為YKSL3500-12/2150-1,電機(jī)功率3500kw,冷卻方式為水—空冷方式。循泵電機(jī)冷卻水采用沖洗水泵供水,沖洗水泵為長軸深井泵,型號為200LC3-69,配套電機(jī)型號為Y2 315S-4,電機(jī)額定功率為110Kw,額定電壓力為380V,額定電流為197A,沖洗水泵軸總長度達(dá)19米深。
存在的問題:
2.1某火力發(fā)電廠循泵電機(jī)冷卻器冷卻水利用沖洗水泵供水,循泵層平臺位置標(biāo)高為36米,電機(jī)冷油器冷卻水管位置標(biāo)高為40米,排水集污溝布置在控制室運(yùn)行層平臺位置,運(yùn)行層平臺標(biāo)高為45米。循泵電機(jī)冷卻器冷卻水通過冷卻器后排至運(yùn)行層集污溝內(nèi),因而冷卻水排水口與電機(jī)冷卻器冷卻水進(jìn)水管處存在5米高差水頭需要克服,故冷卻水排水存在高差損失。這樣基本上需投入沖洗水泵長期運(yùn)行,因此增加了部分廠用電率。
2.2為了確保循泵電機(jī)線圈、電機(jī)軸承的冷卻需要利用沖洗水泵提高排水壓頭并保持冷卻水流量和一定的流速。據(jù)相關(guān)利用長軸深井泵運(yùn)行的火力發(fā)電廠運(yùn)行及點(diǎn)檢人員反應(yīng),運(yùn)行狀況均不理想,體現(xiàn)在長軸深井泵電機(jī)振動(dòng)較大問題上,原因主要是深井水泵軸細(xì)長,均達(dá)10多米深,同時(shí)泵外接管無支撐,因而存在下部擺動(dòng)較大的問題。同時(shí)循泵進(jìn)水河道在循泵抽吸作用下形成一定的水流流速,此水流會(huì)對長軸深井泵外殼體產(chǎn)生一定的沖擊作用,均會(huì)導(dǎo)致深井泵動(dòng)靜部件的相互磨損,出現(xiàn)動(dòng)靜部件間隙的增大,會(huì)在深井泵檢修投入運(yùn)行不久即出現(xiàn)水泵振動(dòng)逐步增大的問題,導(dǎo)致深井泵運(yùn)行壽命短的問題。某廠循泵房沖洗水泵檢修頻繁也就是這個(gè)原因,每年均需安排1~2次解體大修,檢修人工成本和備品費(fèi)用均較高。
改造情況:
經(jīng)過對某火力發(fā)電廠循泵房現(xiàn)場運(yùn)行情況的了解,現(xiàn)場布置的四臺冷卻水泵基本上末投入使用,投入后運(yùn)行狀況也不理想。因而取消當(dāng)中兩臺冷卻水泵,對循泵電機(jī)冷卻器冷卻水排水母管進(jìn)行改造,在排水母管上增加兩路管道直接排入兩臺冷卻水泵基座入口位置。也就是讓循泵電機(jī)冷卻器冷卻水直接排入循泵室入口,這樣就降低了循泵電機(jī)冷卻器冷卻水排水壓頭,減少約5米高差的水壓損失,加快循泵冷卻器冷卻水流速,極大的提高冷卻器換熱效果。同時(shí)把循泵電機(jī)冷卻器冷卻水改為自供水后基本上能停止沖洗水泵的運(yùn)行。因而可延長沖洗水泵的檢修時(shí)間間隔,停止使用沖洗水泵也能降低了全廠廠用電率。
通過對2010年湘江全年水位情況的統(tǒng)計(jì)來看,湘江水位超過34米以上2010年全年就僅約22天,分布在4、5、6月份。
因循泵層平臺標(biāo)高為36米,為了確保循泵房防汛的安全可靠,通過對湘江水位的觀察,在保留一定裕量的情況下,決定在湘江水位達(dá)34米以上時(shí)關(guān)閉此兩路管道,讓循泵冷卻器冷卻水排水仍走排集污溝上游端出水。因此可在湘江水位低于34米以下時(shí),完全可采用自供水方式對循泵冷卻器進(jìn)行供水冷卻,也就可基本停止沖洗水泵運(yùn)行。
經(jīng)濟(jì)性及效果分析:
對火力發(fā)電廠循泵電機(jī)冷卻器出水母管改造,在母管上新加裝兩路排水管道進(jìn)行排水,此改造項(xiàng)目節(jié)能效果非常明顯。改造所需費(fèi)用包括檢修費(fèi)用不到一萬元,但所創(chuàng)造效益非常可觀,改造后每年均可節(jié)省費(fèi)用達(dá)63萬元之多,達(dá)到永久受益的目的。
4.1節(jié)約廠用電費(fèi)用:
沖洗水泵額定電流197A,而正常運(yùn)行時(shí)電流為140A,線電壓為380V, 電機(jī)功率因數(shù)cosφ:0.89。全年可減少?zèng)_洗水泵時(shí)間估計(jì)一年至少可減少300天左右,一天至少可按減少?zèng)_洗水泵使用時(shí)間23h計(jì)算。
得出減少使用一臺沖洗水泵一年時(shí)間內(nèi)節(jié)約的能耗為
P=1.732×UI×cosφ×h
=1.732×140A×380V×0.89×300×23h=5.66×108Wh =5.66×105KWh
按每度電成本約0.44元計(jì)算,因而一臺沖洗水泵全年可節(jié)約費(fèi)用=5.66×105KWh×0.44=2.49×105元。因原每天均需投入兩臺沖洗水泵運(yùn)行,因而全年按兩臺沖洗水泵運(yùn)行計(jì)算可節(jié)約費(fèi)用約50萬元。
4.2從管理成本上分析:
通過改造,可延長沖洗水泵的檢修周期,提高沖洗水泵運(yùn)行的可靠性。從人工成本方面考慮每年可減少?zèng)_洗水泵三臺次的檢修成本費(fèi)用,因此即可節(jié)約檢修費(fèi)用1萬元左右。而從備品備件的費(fèi)用考慮,參考以前沖洗水泵檢修所需備品費(fèi)用情況,每臺沖洗水泵檢修備品費(fèi)用需4萬元左右,因而一年可減少備品費(fèi)用約12萬元。每年對于沖洗水泵的管理成本方面就可至少節(jié)約成本約13萬元。
4.3 改造效果試驗(yàn)及分析:
4.3.1降溫效果明顯:
從切換后循泵運(yùn)行情況看,在環(huán)境溫度及湘江水溫升高的情況下,循泵推力瓦及導(dǎo)瓦溫度均降低約0.9至1度,而電機(jī)線圈溫度降低較多,達(dá)6.4度。同時(shí)從現(xiàn)場測量的循泵冷卻水進(jìn)出水溫度來看,改造后出水溫度比原出水溫度約低0.5度,因此降溫效果明顯。因而對于循泵運(yùn)行特別是在夏季高溫季節(jié)運(yùn)行有較大好處。
4.3.2對機(jī)組真空影響基本沒有:
一臺循泵電機(jī)冷卻水設(shè)計(jì)流量為43t/h,而一臺循泵運(yùn)行流量達(dá)32760t/h,因而排水量相對循泵流量非常小,僅約0.13%,因而對機(jī)組循環(huán)水影響非常小。經(jīng)過對循泵進(jìn)行切換后,從循泵運(yùn)行的試驗(yàn)結(jié)果看,冷卻水排水切換前后,循泵電機(jī)冷卻水排水對機(jī)組運(yùn)行真空方面基本沒有變化。
通過對循泵電機(jī)冷卻水排水改造后試驗(yàn)情況看,循泵電機(jī)冷卻水排水具有較大的改造性,提高經(jīng)濟(jì)性方面效果明顯??勺鳛槠渌愃苹鹆Πl(fā)電廠設(shè)備管理和電力設(shè)計(jì)院在循泵房系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面借鑒作用。
結(jié)語
經(jīng)過對循泵電機(jī)冷卻水排水母管的改造,投運(yùn)后檢查效果如下:
5.1通過減少?zèng)_洗水泵使用時(shí)間,提高沖洗水泵運(yùn)行可靠性,延長沖洗水泵使用壽命和檢修周期,達(dá)到降低沖洗水泵廠用電,節(jié)約廠用電費(fèi)用,在節(jié)能效果非常明顯。
5.2改造后對于增加循泵冷卻水流量明顯,同時(shí)降低循泵推力瓦、導(dǎo)瓦運(yùn)行溫度、電機(jī)線圈溫度。對循泵夏季安全運(yùn)行有很大好處。
5.3可保持循泵房的安全文明衛(wèi)生整潔
從改造后試驗(yàn)結(jié)果來看對于循泵電機(jī)冷卻器排水母管的改造效果和經(jīng)濟(jì)性非常明顯,也驗(yàn)證了改造的可行性。而為了確保循泵房汛期的安全穩(wěn)定運(yùn)行,在河水水位達(dá)到34米以上時(shí)應(yīng)關(guān)閉此路管道,使循泵電機(jī)冷卻器排水仍通過控制室平臺集污溝上游端進(jìn)行排水。
參考文獻(xiàn):
區(qū)域水循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系的內(nèi)涵及意義我國是一個(gè)缺水國家,北方尤甚。
北方地區(qū)不僅存在資源稟賦意義上的水資源短缺,而且水環(huán)境生態(tài)功能退化而導(dǎo)致的“水質(zhì)性”缺水問題也日益嚴(yán)峻。以海河流域?yàn)槔?012年海河區(qū)水質(zhì)為劣,Ⅰ~Ⅲ類水河長比例為34.6%,劣Ⅴ類水河長比例為46.1%?!八|(zhì)性”缺水威脅人類身體健康,增加了處理費(fèi)用并帶來了新的水質(zhì)安全威脅。
為破解經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源短缺、水環(huán)境污染三者之間的矛盾,同時(shí)平衡工業(yè)、市政和生態(tài)環(huán)境用水三者需求,我們需要構(gòu)建新型的區(qū)域水循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系。所謂區(qū)域水循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系是建立在循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念下的一種水資源利用模式,按照“減量化、再利用、再循環(huán)”3R原則開展生產(chǎn)與消費(fèi)環(huán)節(jié)的節(jié)水減排、污水再生處理以及再生水生態(tài)利用,構(gòu)建區(qū)域經(jīng)濟(jì)尺度上水社會(huì)循環(huán)與自然循環(huán)的有機(jī)銜接和耦合體系,促進(jìn)水資源的節(jié)約利用、高效利用和循環(huán)利用以及水生態(tài)系統(tǒng)的健康安全。
區(qū)域水循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系區(qū)別于傳統(tǒng)體系的重要之處在于強(qiáng)化了水的生態(tài)再生利用。傳統(tǒng)水循環(huán)體系中,再生水的不同用途相互獨(dú)立,利用效率不高,其社會(huì)循環(huán)利用和生態(tài)利用難以兼顧,同時(shí)忽視了再生水的自然屬性,導(dǎo)致水質(zhì)安全難以保障且公眾難以接受。區(qū)域水循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系強(qiáng)化了水生態(tài)再生環(huán)節(jié),主要措施包括建設(shè)人工濕地、河道工程等,將工程處理后的再生水通過這些生態(tài)工程進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)再生,從而促進(jìn)再生水的河流、湖泊、濕地等生態(tài)利用與水質(zhì)凈化和水質(zhì)安全保障。
區(qū)域再生水的利用體系的構(gòu)建可以充分結(jié)合該流域污水處理廠、人工濕地以及結(jié)合濕地形成的近自然生態(tài)系統(tǒng),發(fā)揮它們在水質(zhì)凈化過程中的作用和生態(tài)儲存的功能。再生水在近自然生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步處理與儲存可以提高再生水的生態(tài)安全性能,形成提升城市景觀生態(tài)形象的生態(tài)景觀帶,增加再生水在自然界中停留時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了再生水的生態(tài)安全回用以及與城市景觀的有機(jī)結(jié)合。以此理念構(gòu)建的區(qū)域再生水循環(huán)利用體系,可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)多層次再生水的回用,緩解流域水資源短缺以及開采率過高問題,減少了入河污染物的排放量,實(shí)現(xiàn)了水生態(tài)、水污染治理與水資源的協(xié)調(diào)統(tǒng)一及有機(jī)融合。
山東徒駭河、馬頰河流域水循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系實(shí)踐
山東省自“十一五”期間就倡導(dǎo)推行“治、用、保”治污體系來進(jìn)行水循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系的建設(shè),如圖1所示。
徒駭河、馬頰河流域主要城市聊城市、德州市“十二五”期間積極完善“治用保”流域治污體系,把污染源治理、廢水集中深度處理、再生水區(qū)域循環(huán)利用體系構(gòu)建和人工濕地等生態(tài)工程建設(shè)相結(jié)合,以污水處理工程的保障廢水收集和再生,以再生水區(qū)域循環(huán)體系的構(gòu)建保障水資源的節(jié)約和污染物的減排,以濕地等生態(tài)工程的建設(shè)作為生態(tài)環(huán)境改善、景觀效果提高的有效途徑,實(shí)現(xiàn)流域水環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善。2013年、2014年聊城市和德州市分別代表山東省參加了國務(wù)院組織的《重點(diǎn)流域水污染防治專項(xiàng)規(guī)劃年度實(shí)施情況考核》,取得了海河流域第一名,也是全國9大流域第一名的好成績。
2012年徒駭河、馬頰河流域直接或間接排入的城市污水處理廠共17座,該年度污水處理廠處理量約為70.5萬m3/天,再生水回用量約為13.6%,其中4.7%為工業(yè)回用,8.9%為景觀回用。流域內(nèi)再生水利用模式單一,流域內(nèi)污水處理廠再生水利用主要集中在景觀環(huán)境、工業(yè)用水的再生利用,沒有形成區(qū)域?qū)用嫔显偕玫哪J健?012年流域內(nèi)再生水管線較少,僅少數(shù)的工業(yè)再生水大用戶鋪設(shè)了再生水管線?;A(chǔ)設(shè)施的滯后更加制約了再生水的進(jìn)一步利用。除此以外,流域內(nèi)再生水的使用缺少政策激勵(lì)以及政府引導(dǎo)。
徒駭河、馬頰河流域?qū)崿F(xiàn)再生水的區(qū)域循環(huán)利用具有得天獨(dú)厚的條件。首先,流域內(nèi)的城市污水處理廠目前均達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn),具備了再生水回用的條件;其次,每個(gè)城市污水處理廠均建有人工濕地進(jìn)行進(jìn)一步凈化處理,這既可以進(jìn)一步提升水質(zhì),又可以和當(dāng)?shù)鼐坝^建設(shè)相結(jié)合,起到保障水質(zhì)安全的屏障作用。針對徒駭河、馬頰河流域再生水現(xiàn)狀及存在的問題,結(jié)合流域發(fā)展現(xiàn)狀,構(gòu)建高效、安全、經(jīng)濟(jì)的區(qū)域再生水利用體系是流域再生水利用發(fā)展的方向。
茌平縣城區(qū)再生水循環(huán)利用構(gòu)建案例
茌平縣位于聊城,位居百強(qiáng)縣第75位,工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)(2014年數(shù)據(jù))。2011年,茌平縣污水再生利用率很低,其次工業(yè)用水地下水取用比例較高(達(dá)75%),工業(yè)廢水排放量占總排放量的74%。;城區(qū)主要河流生態(tài)受損,水體自凈能力較弱,城區(qū)內(nèi)部分支流河道斷流,河道連通性較差,部分河道之間缺乏有效的連通和互動(dòng);城區(qū)規(guī)劃中的環(huán)城水系還未聯(lián)通,城區(qū)生態(tài)用水缺乏,水生態(tài)環(huán)境狀況整體需要改善,水循環(huán)利用系統(tǒng)尚未形成。
針對茌平縣存在的水環(huán)境問題,結(jié)合茌平規(guī)劃中環(huán)城水系的建設(shè)、規(guī)劃中金牛湖(茌平縣城區(qū)工農(nóng)業(yè)用水水源地)的建設(shè),以及茌平縣供水現(xiàn)狀、用水現(xiàn)狀、排水現(xiàn)狀,提出以城市污水處理廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放為基礎(chǔ),以人工濕地、環(huán)城水系等為水質(zhì)安全保障措施,以保護(hù)茌平縣域地表水環(huán)境、構(gòu)建城區(qū)宜居生態(tài)環(huán)境為核心目標(biāo),以再生水梯級利用、多元化利用為節(jié)約水資源手段,構(gòu)建茌平再生水循環(huán)體系(如圖2所示)該方案涵蓋了茌平縣城區(qū)“十二五”期間主要的環(huán)保及城建基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目:茌平第一污水處理廠、第二污水處理廠升級改造項(xiàng)目、茌中河人工濕地工程、環(huán)城水系建設(shè)項(xiàng)目、金牛湖工程、工業(yè)再生水利用工程等。茌平第一污水處理廠、第二污水處理廠出水匯集后進(jìn)入深度處理工程穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級A標(biāo)準(zhǔn)。污水處理廠深度處理的出水進(jìn)入城市污水處理廠后潛流濕地和茌中河河道走廊人工濕地,經(jīng)濕地進(jìn)一步處理后的水回用于規(guī)劃建設(shè)的環(huán)城水系,改變環(huán)城水系單純以黃河水作為補(bǔ)充水源的規(guī)劃。將環(huán)城水系建設(shè)為環(huán)城水生態(tài)功能景觀帶,通過生態(tài)系統(tǒng)增加水體在自然生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán),最后流入金牛湖,作為茌平縣工農(nóng)業(yè)補(bǔ)充水源。該方案實(shí)施后城區(qū)水量平衡見圖3(以2011年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)測)。
該方案主要特點(diǎn)如下:
(1)再生水的安全生態(tài)利用
該方案的顯著特點(diǎn)是再生水的安全生態(tài)利用,即污水處理廠再生水經(jīng)過濕地系統(tǒng)處理、環(huán)城水系處理與存儲再進(jìn)入金牛湖。近自然生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步處理與儲存可以提高再生水的安全生態(tài)性能。
(2)再生水梯級、多元化回用
再生水的梯級、多元化回用是該方案的另一大特點(diǎn)。茌平污水處理廠部分再生水直接回用于電廠作為循環(huán)冷卻水,其余再生水進(jìn)入茌中河人工濕地工程及環(huán)城水系,進(jìn)一步得到處理的同時(shí)也作為城市景觀生態(tài)用水,增加了再生水在自然水體中停留時(shí)間及生態(tài)安全性,同時(shí)環(huán)城水系作為縣城區(qū)工業(yè)用水水源、農(nóng)業(yè)用水水源、市政澆灑及綠化用水,實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)再生水的梯級利用和多元化回用。
(3)水生態(tài)、水污染治理與水資源的協(xié)調(diào)統(tǒng)一
[關(guān)鍵詞]汛期預(yù)報(bào) 汛期預(yù)報(bào)因子
[中圖分類號] P457.6 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-11-187-1
1汛期預(yù)報(bào)的重要性
旱澇災(zāi)害在我國自然災(zāi)害中較嚴(yán)重的災(zāi)害。通常干旱影響的范圍廣,頻率也較高。1950~1986年37年間平均每年旱災(zāi)面積約2×107hm2,每年約20%面積受旱,占各種氣候?yàn)?zāi)害影響總面積的59.3%,個(gè)別年尤其嚴(yán)重。如1972年全國受災(zāi)農(nóng)田達(dá)3×107hm2,糧食減產(chǎn)39×108kg。大約有30%的耕地受旱,可見影響之巨大。雨澇的范圍一般稍小,頻率也低一些,1950~1986年37年間平均每年雨澇面積67×105hm2,每年約6%~7%的面積受澇。占各種氣候?yàn)?zāi)害影響總面積的22.9%。因雨澇平均每年減產(chǎn)28×108kg糧食。但個(gè)別嚴(yán)重年如1991年僅安徽、江蘇兩省就減產(chǎn)120×108kg。約占當(dāng)時(shí)全國糧食產(chǎn)量的3%,1998年長江流域遭受幾十年未遇的洪澇。受災(zāi)人口在2億以上,經(jīng)濟(jì)損失可能達(dá)到1600億元。可見干旱、雨澇對我國經(jīng)濟(jì),特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響之巨大。
就是因?yàn)?954年我國發(fā)生了長江流域洪澇,1956年又出現(xiàn)淮河洪澇。因此,從1958年開始我國正式汛期(5~9月)降水預(yù)報(bào),并成為氣候預(yù)測的中心任務(wù)。這個(gè)制度一直延續(xù)到目前。1969、1972及1970年我國東北地區(qū)出現(xiàn)了夏季低溫冷害。后兩年東北地區(qū)糧食分別減產(chǎn)63×108kg及47.5×108kg。因此,從70年代后期開始在汛期預(yù)報(bào)中,增加了對低溫冷害的預(yù)報(bào)。同時(shí)在汛期預(yù)報(bào)中也包括4~6月華南前汛期降水預(yù)報(bào),及臺風(fēng)季登陸臺風(fēng)預(yù)報(bào)。不過6~8月夏季降水的分布趨勢始終是汛期預(yù)報(bào)的重點(diǎn)。在汛期降水預(yù)報(bào)中經(jīng)常會(huì)考慮的因子如下:
1.1海溫
呂炯最早指出西北太平洋的海溫對我國氣候及長期預(yù)報(bào)有重要意義。70年代末中國科學(xué)院大氣物理研究所研究了秋、冬季黑潮海溫對我國初夏長江梅雨及盛夏華北降水的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)黑潮海溫高時(shí),降水多。這是我國最早對海溫與夏季降水預(yù)報(bào)關(guān)系的研究。
1.2ENSO
近來,龔道溢和王紹武研究了近百年中國四季降水與ENSO的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)春季幾乎無關(guān)。秋、冬季關(guān)系最好,厄爾尼諾時(shí)長江以南多雨,北方少雨,拉尼娜時(shí)基本相反。夏季大體上維持這個(gè)關(guān)系,不過關(guān)系數(shù)不如秋、冬兩季大。
1.3高原積雪
在70年代末陳烈庭發(fā)現(xiàn)青藏高原積雪多時(shí),初夏(6月)我國江南降水多。實(shí)際上在60年代即有人提出高原積雪可能推遲大氣環(huán)流的季節(jié)變化,延緩副熱帶高壓季節(jié)性北跳,從而增強(qiáng)長江流域梅雨的觀點(diǎn)。不過由于積雪資料很少,一直不能得到確切的結(jié)論。
90年代以來高原積雪受到很大注意,基本證實(shí)冬季高原積雪多,來年初夏華南及江南降水偏多,長江流域梅雨偏多,而華北降水偏少。高原積雪少時(shí)大體情況相反。但有關(guān)積雪資料,地面觀測與衛(wèi)星觀測及遙感結(jié)果還不統(tǒng)一。因此,資料問題是研究積雪影響的困難之一。也可能就是因?yàn)閷Ψe雪異常描述不同,目前的一些積雪影響的敏感性數(shù)值實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并不一致,有的與診斷結(jié)果也有矛盾。但是,1997~1998年冬青藏高原出現(xiàn)了破紀(jì)錄的降雪,因此引起人們的廣泛注意,并因此有一些作者預(yù)測1998年夏季,特別是初夏長江中游南岸可能有較大降水,這個(gè)預(yù)測至少定性地看是成功的。
1.4高原上500hPa高度
我國的長期預(yù)報(bào)工作者,早就發(fā)現(xiàn)青藏高原的500hPa高度與我國的夏季降水有密切關(guān)系。所以高原上500hPa高度被列為一個(gè)東亞大氣環(huán)流指數(shù)。分析表明,夏季華北地區(qū)降水與同期高原高度為正相關(guān),而長江中下游的降水與之為負(fù)相關(guān)。有一種解釋認(rèn)為這可能與高原積雪的影響有關(guān)。高原積雪多時(shí),融雪及未融雪前的高反照率使500hPa高度偏低。反之積雪少時(shí)高度偏高。高原上500hPa高度偏低,不利于副熱帶高壓帶的季節(jié)性北跳,故長江流域多雨。高原上500hPa高度高時(shí),有利于副熱帶高壓北跳,因此華北多雨。這個(gè)機(jī)制還沒有得到數(shù)值實(shí)驗(yàn)的證明。只不過可以肯定這是一個(gè)對我國夏季降水有重要意義的環(huán)流系統(tǒng)。但對其影響機(jī)制還了解得不很多。下面還要說明高原500hPa高度有韻律活動(dòng),也可能就因?yàn)檫@樣,冬季的高原500hPa高度或積雪才成為夏季降水預(yù)報(bào)的一個(gè)重要因子。
1.5副熱帶高壓
西太平洋副熱帶高壓是影響我國夏季降水,特別是決定主要雨帶位置的最主要大氣環(huán)流系統(tǒng)。所以從一開始我國的長期預(yù)報(bào)工作者就設(shè)計(jì)了描述副熱帶高壓特征的有力工具。對于長江流域的降水來講,副熱帶高壓強(qiáng)度大而位置偏南是多雨的重要條件。1954年夏及1998年夏都是這樣。但是對于華北來講副熱帶高壓偏西及偏北是多雨的必要條件。此外,副熱帶高壓的兩次季節(jié)性北跳,一般對應(yīng)長江流域的梅雨期開始與結(jié)束。因此,如能較好地預(yù)報(bào)出當(dāng)年夏季西太平洋副熱帶高壓活動(dòng)的基本特征,掌握其異常變化的總趨勢,則不難作出我國東部地區(qū)的夏季降水預(yù)報(bào)。
不過,要通過預(yù)測副熱帶高壓來預(yù)測夏季降水也不很容易。因?yàn)殡m然人們發(fā)現(xiàn)副熱帶高壓與赤道東太平洋海溫有一定關(guān)系,但只是與副高強(qiáng)度關(guān)系最好。而我國的降水又不僅僅決定于副高強(qiáng)度,在許多情況下甚至與副高的緯度、經(jīng)度關(guān)系更密切。所以更重要的是分析副高各特征量與前期赤道太平洋海溫的關(guān)系。一般認(rèn)為,冬季海溫高時(shí)6月副高偏南,7~8月也有類似趨勢,但關(guān)系不如6月密切。
1.6西風(fēng)帶環(huán)流系數(shù)
眾所周知,我國典型的梅雨形勢是東亞有阻塞高壓,一般高壓在鄂霍次克海附近,所以有時(shí)亦稱為鄂霍次克海高壓。分析表明,這是影響長江流域降水的3個(gè)主要環(huán)流因子之一。3個(gè)因子即副熱帶高壓、東亞西風(fēng)槽、鄂霍次克海高壓。此外,還有一個(gè)次要一些的因子,即青藏高原高壓。東亞西風(fēng)槽,由于槽在貝加爾湖附近,所以有時(shí)亦稱貝湖槽,凡而活此刻高壓強(qiáng),貝加爾湖槽深,則長江中下游多雨。對于華北地區(qū),夏季降水更大程度上與大尺度西風(fēng)環(huán)流有關(guān),凡東亞經(jīng)向環(huán)流盛行時(shí)多雨,緯向環(huán)流盛行時(shí)少雨。這表明西風(fēng)帶的環(huán)流也是影響我國夏季降水的重要成員。