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【關鍵詞】醫院空調 水處理 循環水系統 應用技術
【Abstract】hospital central air-conditioning system circulating water system as a hospital an important part of air-conditioning system, its water quality of recycled water will have a direct impact at all sections of the air environment and temperature regulation. This article on the selection of RF-type physical water treatment equipment in Peking University Third Hospital, central air-conditioning cooling water system, circulating chilled water systems and heating circulating water system operation for quantitative analysis, combining features of hospital buildings and the circulation in the installation of different functional types of SYS series of full water processor, comprehensive evaluation of its central air-conditioning cycle of treatment in the hospital's role and application prospects.
1.概 述
1.1研究背景
近年來,國內各大醫院對硬件設施的投入越來越重視,中央空調已廣泛應用于國內大醫院的建設中,為患者和醫務人員提供舒適的就醫環境和工作環境。
醫院中央空調系統的循環水系統作為醫院空調系統重要的組成部分,其運行過程中未得到及時恰當的處理,容易造成管道結垢或腐蝕,影響系統機組中的傳熱和機組的冷量發揮,特別是循環冷卻水系統,菌藻滋生較嚴重,容易產生危害人類健康的細菌。因此,對醫院循環水系統的水質進行系統科學的研究和處理是十分必要的,且推而廣之,可以用于改善醫院的空氣環境,節約能源,提高醫院運營水平。
1.2 研究內容
北京大學第三醫院在循環水系統選用了射頻式物理法的水處理設備,迄今投入使用于外科病房樓、教學科研樓和正在建設的門急診醫技樓內各循環系統中安裝不同功能類型的SYS系列全程水處理器。自2004年至今,我們對醫院的中央空調循環冷卻水系統、循環冷凍水系統和采暖循環水系統的運行情況進行分析后,綜合評價射頻式物理法的水處理設備在醫院中的實際應用。
1.3研究目標
根據北京大學第三醫院各循環水系統采用射頻式物理法方法的水處理設備的運行狀況,提出適合醫院空調系統的水處理技術。
2.醫院中央空調系統的特點
醫院中央空調的作用是為病人及醫護人員提供舒適的工作環境。不同科室對空氣的溫度、濕度等要求都不相同。醫院空調系統主要有如下特點:
2.1室內空氣的溫度、濕度要求高
溫度不僅影響病人的康復情況和醫務人員的工作,而且對高精密醫療設備的性能也有很大影響。例如中央空調系統必須為特殊科室提供高質量的空氣:
(1)為手術室提供潔凈、無菌的手術空間,適當的溫度、濕度及氣流速度。
(2)為CT室、B超室、放射科、檢驗科等醫技科室提供恒溫恒濕條件,確保各種儀器的正常運行和診斷結果正確性。
(3)為高級病房、普通病房提供良好的醫療環境,抑制細菌的繁殖,預防醫院交叉感染,使患者和醫護人員有一個良好的心理狀態。
2.2空調負荷的時變性
空調系統的實際負荷,即末端裝置對冷/熱量的需求量,與季節交替、氣溫變化、晝夜輪回、患者數量變動等諸多因素有關,空調系統的負荷是隨時變化的。
2.3空調系統的運行費用高
據文獻介紹[1~2],中央空調的能耗占建筑物整體能耗的60%以上,中央空調作為醫院的耗電關鍵設備,現在各大醫院的用電量比以前有了大幅度增加。同時由于空調系統的負荷變化的波動性大,使得中央空調的運行費用急劇增高。據了解,以前全國各大醫院的冷卻水系統采用化學法處理,即在循環冷卻水系統中投加不同的水處理藥劑,此種水處理方法不僅對環境造成二次污染,而且日常投加大量的水處理藥劑,造成中央空調系統的運行費用較高。
3.研究方法
基于醫院中央空調系統的以上特點,2004年,對北京大學第三醫院的中央空調循環水系統采用射頻式物理法處理的方法,并連續5年對系統的運行狀況進行連續檢測。
4.北京大學第三醫院的中央空調循環冷卻水系統
4.1循環水的水質特點
冷卻水系統是一個開放式的循環水系統,水溫一般在32℃~37℃。在敞開式系統運行中,循環冷卻水的水質有如下的共性:
(1)含有大量的懸浮物。由于是開放式循環系統,外部環境中的風沙、灰塵、雜質和懸浮物等很容易從冷卻塔處進入水系統中。
(2)總硬度、堿度、鐵離子以及氯離子等離子的濃度高。由于循環冷卻水在冷卻塔中的水分蒸發和飄散,隨著濃縮倍數的升高,使得水中溶解鹽類的濃度和水的濁度不斷增大。
(3)循環水與空氣接觸,使循環水中溶解氧的濃度總處于飽和狀態,從而增加了冷卻水的腐蝕性。
(4)大氣中SO2、NO2、H2S和NH3等有害氣體不斷進入循環水中,造成循環水對系統中金屬材質的腐蝕性增大。
(5)循環冷卻水在開放式系統中循環,由于大氣環境的富養化、高溫及光合作用,造成菌藻類的滋生。
除此而外,北京大學第三醫院循環冷卻水系統的水質還具有以下特點:
(1)在高溫高濕季節,水中菌藻滋生嚴重,極大的影響醫院空氣的潔凈度。
(2)循環冷卻水系統補水水質的硬度較高,pH值偏堿性。
4.2系統特點
循環冷卻水系統的水質特點使得其在循環過程中出現以下問題:
(1)腐蝕
由于金屬管材組織和表面以及與其接觸的溶液狀態的不均勻性,表面上會形成許多微小面積的低電位區(陽極)和高電位區(陰極),每一對陽極和陰極通過金屬本體構成一個腐蝕原電池,分別發生氧化和還原反應。
因為金屬表面的不均勻性是絕對的,所以電化學腐蝕條件普遍存在,只要金屬與含溶解氧的水接觸,上述腐蝕反應就會繼續進行下去。
(2)結垢
當冷卻水循環使用,濃縮倍數逐漸升高,或系統流程溫度過高,冷卻水的水溫跟著升高,則水質會逐漸變化。當冷卻水中可溶解物濃度達到飽和值時,產生水垢。冷卻水中的水垢一般由微溶鹽組成。這些鹽的溶解度很小,容易在溫度高的傳熱部位達到過飽和狀態而結晶析出,當水流速度較小或傳熱面較粗糙時,這些結晶就容易沉積在傳熱表面上形成水垢。
(3)細菌和藻類
微生物在冷卻水系統中繁殖形成粘泥,使傳熱效率下降,加速金屬腐蝕,影響輸水,粘泥腐敗后產生臭味,使水質變差。因粘泥引起的故障往往與腐蝕和水垢故障同時發生,按照故障的表現形式,可分為粘泥附著型和淤泥堆積型兩類,前者主要發生在管道、池壁、冷卻塔填料上,后者是水中懸浮物在流速低的部位沉積,常發生在水池底部。在換熱器殼程和配水池中二類故障都可能發生。
4.3系統常見問題
循環冷卻水水質產生的問題,使得醫院制冷系統在運營過程中有可能存在以下問題:
(1)管道結垢及腐蝕影響系統機組的傳熱,影響機組的冷量發揮,增加管道水阻。實際運行證明,冷卻水系統污垢系數由0.0001增加到0.00038時,制冷量下降23%。
(2)菌藻滋生不但會形成粘泥垢阻塞管道,而且易產生危害人類健康的細菌。特別對于醫院的中央空調系統,空氣中微生物和細菌的數量和種類較多,所以對于循環冷卻水來說,細菌的處理效果相當重要。
4.4水處理技術現狀和發展趨勢
4.4.1水處理技術現狀
循環冷卻水的處理,可概括為去除懸浮物、污垢(泥垢、黏垢、結垢)、控制腐蝕及微生物等4個方面。目前國內循環冷卻水的處理方法主要有化學法和物理法。
化學法
化學法處理,如使用軟化水降低補水硬度達到控制循環水結垢的目的,向循環水系統中投加水質穩定劑(緩蝕劑、阻垢劑、殺生劑),達到控制循環水結垢、腐蝕及抑制菌藻滋生的目的。
物理法
物理法處理,如磁化、高壓靜電、高頻及射頻場等物理場處理技術。該類技術主要是將電能轉換成磁場、電場及射頻場并將其饋散到被處理介質――水,達到防垢、防腐及殺滅菌藻的目的。
4.4.2水處理技術發展方向
化學法水處理發展方向 隨著國家對水污染、大氣污染、噪聲污染及固體廢棄物等相關環保法律的不斷完善,環保部門對污染物排放標準、循環水處理設施使用的安全性能、環保性能、成本效益等要求不斷提高。綠色緩蝕阻垢劑是本世紀水處理藥劑的發展方向,它立足于開發使用無毒、低毒、生物降解好、易為環境接受的水處理藥劑。但是,化學法處理效果與各種現代化的配套技術密切相關的,如分析檢測、計算機應用等現代化手段。
物理法水處理發展方向
物理法處理具有無污染、運行管理方便、操作簡單等特點。從國內外在大型循環冷卻水上的應用實踐來看,物理法水處理從水質處理效果、系統運行效果、投資成本、運行管理成本及環境保護等多方面分析,具有良好的經濟效益,市場應用前景廣闊。
4.5北京大學第三醫院的中央空調循環冷卻水處理
針對選擇北京大學第三醫院中央空調循環冷卻水系統的運行環境、運行工況、設備管路材質、補水水質等條件,對醫院循環冷卻水系統采用射頻式物理法處理的方法。在醫院冷卻水系統的冷卻水泵出水口位置分別安裝了型號為SYS-200B1.6JZ/D-D的全程水處理器,對冷卻循環水系統的腐蝕、結垢、菌藻等問題進行綜合性處理。
4.6中央空調循環冷卻水的處理效果
2004年開始對該院的中央空調循環冷卻水系統進行監測,結果表明:系統運行穩定可靠;打開換熱設備的端蓋,未發現換熱器內有腐蝕、結垢、粘泥附著等現象。對冷卻循環水的菌藻進行檢測時,未檢出軍團菌,符合《公共場所集中空調通風系統衛生規范》。
5.北京大學第三醫院的中央空調循環冷凍水系統
5.1中央空調循環冷凍水系統特點及存在問題
循環冷凍水系統屬于封閉的循環水系統,水溫一般在7℃-12℃之間,系統水在這種運行工況下,硬度垢不可能生成。主要是由于管網與水中的氧氣反應,生成Fe2O3腐蝕產物,導致系統中的雜質不斷增多,水的色度、濁度升高,出現黃銹水現象,慢慢地加速了管網的腐蝕。所以,冷凍循環水系統存在的主要問題是電化學腐蝕。
5.2中央空調循環冷凍水處理方法
為了解決循環冷凍水系統的腐蝕問題,在循環冷凍水系統中的循環冷凍泵后安裝各安裝了型號為SYS-200B1.6JZ/D-A全程水處理器,用以解決系統腐蝕問題,以防系統產生鐵銹,冷凍水顏色偏黃等。
5.3循環冷凍水系統的處理效果
自2004年開始對該院的中央空調循環冷凍水系統進行監測。結果表明,系統運行穩定,換熱機組的換熱設備的內壁未發現腐蝕現象。
6.北京大學第三醫院的中央空調采暖循環水系統
6.1中央空調采暖循環水系統特點及存在問題
該院采暖循環水的溫度一般
6.2處理方法
根據北京大學第三醫院采暖循環水的特點,對采暖循環水的補充水采用型號SYS-12.0RQ全自動軟水器進行軟化;采用型號為SYS-200B1.0JZ/D-A全程處理器,SYS-100C1.0HG/C水垢凈,對采暖循環水系統進行綜合處理。
6.3處理效果
自2004年開始對該醫院的中央空調采暖循環水系統進行監測。結果表明,系統運行穩定,換熱機組的換熱設備的內壁未發現腐蝕、結垢等現象。
結 論
采用SYS系列射頻式物理法水處理設備對北京大學第三醫院的中央空調循環冷卻水、冷凍水和采暖循環水進行處理后,各循環水系統的運行情況穩定,能較好地解決循環水系統的水質問題,水質指標及系統運行工況符合設計及技術協議要求。并且,在日常運行中該設備操作簡單,不需投加化學藥劑,即可達到很好的處理效果,節省了人力物力,降低了系統的運行成本,并且對環境無污染,是一種經濟可行的環保型水處理方法。
參考文獻:
水的循環過程是地球上的水從地表蒸發,凝結成云,降水到徑流,積累到土中或水域,再次蒸發,進行周而復始的循環過程。
形成水循環的外因是太陽輻射和重力作用,其為水循環提供了水的物理狀態變化和運動能量。形成水循環的內因是水在通常環境條件下氣態、液態、固態三種形態容易相互轉化的特性。降水、蒸發和徑流是水循環過程的三個最重要環節,這三個環節構成的水循環決定著全球的水量平衡,也決定著一個地區的水資源總量。
水循環還可以分為海陸間循環、陸上內循環和海上內循環三種形式。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞:城市化 水循環再生 可持續發展
1.引言
伴隨著城市化的進程,城市的水環境和水循環發生了改變,主要表現在:水資源短缺,水環境污染以及地下水超量開采。同時存在城市街區的擴大導致不可滲透面積增加,下水道改造導致排水系統的變化,降雨時短時間內的排水量增大,使得河川內洪水時洪峰流量增大問題; 土地利用面積的增加,水面、綠地等的面積減少,使得水蒸發量減少,市區的氣溫上升,對城市的氣候也會產生影響,同時還伴隨著水環境惡化、水文化喪失等一系列問題。
2.城市化的水文效應
2.1城市水文循環的特點
從水循環路徑看,水資源開發利用改變了江河湖泊關系,改變了地表水和地下水的賦存環境和補排轉化路徑。除天然水循環外,還形成了由“取水-輸水-用水-排水-回歸”五個基本環節構成的人工側支水循環。它的形成和發展,導致了城市天然生態系統與人工生態系統的相應變化,區域水循環也隨之而變。從水循環特性看,城市土地利用,極大地改變了城市地貌與植被分布,使城市地表水的產匯流特性和地下水的補給排泄特性發生相應變化。
2.2 城市水循環的短路化
城市水循環由區域天然水循環和人工側支水循環復合而成,后者是對自然界水循環的社會強化。一般來說,城市不透水的下墊面、河道整治和人工排水管網等工程措施,創造了一個新的徑流形成條件,隔絕了地面徑流、土壤水和地下水的轉換,水循環過程行程縮短、時間加快;城市不透水的下墊面和合流制的排水系統,增加城市水環境中的懸浮固體及污染物,減少下滲和降低地下水位,減少城市枯水期基流,這就是所謂城市水循環的短路化。
2.3 城市化對降水的影響
城市化影響降水已成共識。主要表現在以下幾個方面
(1)城市建設對降雨徑流的影響
隨著城市化的發展,樹木、農作物、草地等面積逐步減小,工業區、商業區和居民區規模、面積不斷增大。城市化過程使相當部分的流域為不透水表面所覆蓋,減少了蓄水洼地。由于不透水地表的入滲量幾乎為零, 使徑流總量增大;不透水地表的高徑流系數使得雨水匯流速度大大提高, 從而使洪峰出現時間提前。地區的入滲量減小,地下水補給量相應減小,干旱期河流基流量也相應減小。
(2)城市污染對降雨徑流水質的影響
城市徑流中污染物組分及濃度隨城市化程度、土地利用類型、交通量、人口密度和空氣污染程度而變化[4],近年來,由于大氣污染嚴重,在某些地區和城市出現酸雨。地表污染物以各種形式積蓄在街道、陰溝和其它與排水系統直接相連接的不透水表面上。如行人拋棄的廢物,從庭院和其它開闊地上沖刷到街道上的碎屑和污染物, 建造和拆除房屋的廢土、垃圾、糞便或隨風拋灑的碎屑, 汽車漏油與排放的尾氣, 輪胎磨損, 從空中沉降的污染物等。
2.4 城市內外的水量循環
城市水循環中的水量有相當部分來自城市區域以外,或地下潛水和深層地下水。城市人工側支水循環中,一部分經處理和未經處理的工業廢水、生活污水集中排人城市河湖水體,也有相當部分不經河流直接排人城市區域以外的受納水體,而另一部分經處理的退水又重新回到人工側支水循環中。
3.對策研究
城市水文的特點是城市水分流動、污染、和凈化都被人工強化。健全的城市水循環必須保持城市水資源供需的平衡、排放與處理的平衡,各環節之間的關聯,對城市水資源在生態、生活和生產三者之間進行合理分配。
3.1 城市綠地建設
以公園、綠地、花園式機關單位為“點”,以沿路、沿邊、沿河、沿江綠化為“線”,以廣大城市居民的住宅的屋頂、陽臺、庭院為“面”的點、線、面結合的閉合狀的城市綠化管理體系。綠地建設要物種多樣化,宜林則林,宜草則草,宜荒則荒。一個地區綠地面積與環境質量有關,不僅要用綠地面積所占比例作為參數,更重要的是要著眼于從生態平衡的角度來評價它在環境質量中的作用,正確引導城市綠地建設。
3.2 城市河流的保護和建設是健全城市水文循環的基本手段之一
伴隨著城市化的發展,往往是河流被硬化、渠化,城市景觀和水環境被破壞,城市洪澇災害的發生頻率與強度的增加,與河流泄洪功能減弱密切相關。作為城市防洪的對策,要樹立蓄、疏結合的治水理念,還河流以空間,給洪水以出路,以“綠”和“水”作為空間基質,把水、堤防、河畔植被連成一體,以水造景,營造一個舒適的城市水環境。
3.3城市水資源管理
要把水資源、水災害、水環境、水生態等方面的管理統一起來,城市規劃與管理應把城市水文、排澇、供水、污染防治、水土保持、水環境保護作為基本范疇考慮,具體研究城市生態的水環境容量、蓄水洼地的條件和布局問題,及其污水處理與回用、水體連接與流動、水生生物與觀賞設施等問題。
4.結語
城市是人類生存環境給原自然系統疊加的最重負擔,城市水生態環境是一個建立在自然環境之上的高度人工化的環境,既具有自然環境的特性的復雜性、易變性、難于恢復性,還具有人工環境獨有的人類活動主導性,易受外界干擾性的開放性,輸入輸出的不均衡性。城市化的進展直接或間接地改變著水環境,影響城市居民的生活質量和社會福利,為此,必須深刻地研究城市化對城市水循環要素的影響,采取科學的對策,健全城市水循環系統,提高城市水資源承載能力和水環境容量,促進城市的可持續發展。
參考文獻:
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關鍵詞 水資源;水資源資產;資源資產化管理;社會水循環;二元水循環
中圖分類號 X196 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2016)01-0083-06 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2016.01.012
自然資源是經濟社會發展的物質基礎,自然資源的稀缺性決定自然資源具有資產化管理的基礎。自然資源的資產化管理是將自然資源按照資產進行運營管理,是發揮市場配置資源決定作用的重要舉措,是系統完整的生態文明制度體系的組成部分。十八屆三中全會明確提出健全國家自然資源資產管理體制。
水資源是生態環境系統最活躍,影響最廣泛的自然資源之一。水資源同時是特殊的自然資源,既是經濟發展不可或缺的生產要素,又是生命不可缺少的自然資源,也是生態環境必不可少的基石。然而,我國發生嚴重水危機,水資源短缺、水環境惡化,嚴重威脅著人類健康、區域經濟社會可持續發展、生態文明建設。這種水危機表面上是經濟社會發展與水資源開發、利用與保護之間的矛盾,其根源是我國水資源管理體制的不完善。丹尼爾?科爾認為所有適用于資源環境保護的方法最終都建立在財產權的基礎上[1]。就水的財產權而言,我國實行的是國家(全民)所有的制度。
我國水資源歸國家所有,國務院代為實施所有權,然而國務院難以行使所有權,在水資源管理中,將此權利賦予國務院水行政主管部門。水資源可以看作是水行政主管部門作為水資源管理人(人)進行管理。國務院水行政主管部門對各省份水行政主管部門具有業務指導關系,相當于將各省份和各流域的水資源所有權委托于地方水行政主管部門和各流域委員會。依次逐級委托,形成多級機制。這種國家(全民)所有權存在一定的問題,且在我國水資源管理中廣為體現。一是公共資源管理人的激勵問題。各級水資源管理者并不是受利潤機制驅使其像管理私有資產一樣有效管理。即使各管理者做出不恰當的管理決策,其個人并不會受到經濟損失,經濟損失將會外部化。二是管理者的短視行為。地方水資源管理者向地方行政首長負責,水資源管理者可能實施比私人所有者更為短視的措施,損害其管理的水資源與水環境。這種情況在地方政府經濟發展“錦標賽”的晉升模式下更為顯著。
對此,部分學者提出水資源資產化管理的方式應對上述不足[2-4],以期引入市場機制進行水資源的優化配置與管理。然而,由于相關理論研究的不足,水資源的資產化管理還存在一定的問題。一是資產的私有產權導向與國家所有水資源產權的矛盾;二是資產的經濟屬性與水資源多重屬性(功能)不匹配的問題。此外,由于水資源資產的界定不清楚,大多學者將水資源資產管理作為水資源管理的對立面提出,意欲將所有的水資源都資產化管理,這種管理方式勢必危害生態安全,造成水危機。
我國實施了水資源行政許可制度和水資源有償使用制度,并且結合總量控制和定額管理。就水資源權屬而言,我國實行的是混合財產權制度,即國家具有水資源所有權,使用者依法獲得水資源使用行政許可之后,并且繳納一定的水資源費用之后行使水資源的使用權和收益權等。并且,在行政許可制度中利用區域(流域)總量控制區域(流域)水資源的使用量,利用定額管理控制每個企業的行政許可取水量。同時我國還規定,節約的水資源量可以用于水權交易。我國現行的水資源管理制度使得我國水資源具有資產化管理的雛形,但是就如自由市場保護主義所言,“該制度是政府創造、監督并限制市場(主要是水資產市場)交易的制度”。在我國水權交易的實踐中,無不體現了“政府創造、監督并限制市場交易”這句自由市場保護主義的擔憂[1]。
王喜峰:基于二元水循環理論的水資源資產化管理框架構建
中國人口?資源與環境 2016年 第1期對于以上不足,本文提出若干問題并給予解答,一是水資源資產是什么?二是水資源資產實現路徑是什么?三是水資源資產管理的內涵和外延是什么?四是水資源資產管理與水資源管理的關系是什么?五是具體的水資源資產措施是什么?
1 二元水循環理論及其與水資源資產化管理的耦合1.1 二元水循環理論
二元水循環理論是水資源領域的重要理論之一,在我國廣為應用并指導解決實際問題[5]。該理論認為自人類社會開始開發利用水資源,單一的自然水循環結構變為“自然-社會”二元的水循環結構,兩者相互作用、相互影響[6]。
對于自然水循環,其驅動力是太陽輻射和地球引力,其完整的路徑為“降水-產流-蒸發-排泄”。隨著經濟社會的不斷發展,人類活動逐漸成為驅動水循環的另一大因素,有學者將這種驅動社會水循環的因素合稱為“社會勢”[7]。社會水循環的源動力是用水需求,只有用水需求才能構成循環路徑。人類經濟社會發展的實際需要,利用設施從自然水體或者直接從雨水進行取水活動,將這部分水資源供給實際經濟社會生態環境等實際的用水部門,在生產生活等實際活動中,水資源以成為產品一部分等方式被實際消耗,其他水資源則由入滲和排放回歸到自然水體中。在配給機制上,由于經濟社會用水需求的驅動,水通量從社會勢高的地方向低的地方移動,社會勢包括政治勢、經濟勢、政策勢等。
現有的基于水資源的調控管理措施也將目光投向了基于社會水循環通量的調控管理,例如基于ET的調控措施等[8]。社會水循環調控管理的目的是保障用水安全、合理分配水資源、提高用水效率和效益等,同時也保證環境用水與經濟社會用水的平衡、排污量的平衡以及經濟社會取水量和水資源可供給量的平衡。社會水循環的調控環節包括,取水調控、用水調控、排水調控。以上調控環節是基于社會水循環循環路徑,且分別對應著最嚴格水資源管理制度的“三條紅線”,即取水紅線、用水效率紅線、入河排污紅線。
1.2 水資源資產定義
水資源的資產化管理指將水資源按照資產進行管理,就資產定義來說,管理者對具有使用價值并且能夠帶來收益的水資源按照市場機制進行管理。資產是指能給企業目前和未來的經營帶來利益,企業(個人)有權支配使用的經濟資源[9]。雖然不同的領域對資產的定義有一定的差別,但是其具有共同的特征即:①預期帶來經濟利益;②為企業擁有或者控制的資源;③企業過去的交易或者事項形成;④能夠用貨幣計量[9]。
現有的水資源資產管理研究大多將水資源資產管理與水資源管理對立,認為水資源資產管理是水資源管理的“糾正”,在隱性中認為所有的水資源都應該按照資產進行管理。水的功能有:健康功能、生物棲息地功能、溶解質和懸移質的載體、生產功能。在人類使用水資源之前,單一的自然水循環機制主要強調水資源的生態環境功能,隨著社會水循環的形成,水資源的經濟社會功能越來越重要,社會水循環通量能夠產生大量收益,這部分水資源在定義上符合水資產的范疇,應該按照資產進行管理。就功能而言,水資源的經濟功能只是水資源功能的一部分,將承擔其他功能的水資源按照資產進行管理,一是產權的主體缺失,難以有效運行;二是經濟驅動對水資源的無盡消費,勢必對生態環境造成嚴重災難。
除了水資源功能的差異之外,水資源的物品屬性差異也導致不能將所有的水資源作為水資源資產進行管理。根據競爭性和排他性的高低,可將水資源分為私人物品、公共池塘物品、俱樂部物品、公共物品(見表1)。作為公共物品的水資源,是人類生存和發展、生存環境的重要組成部分。作為私人物品的水資源是生產生活的重要資源。水資源的公共和私人物品的雙重屬性決定了用于生產生活的水資源可以作為資產進行管理[10]。
可以看出水資源的資產的概念小于水資源的概念。 水資源資產相對于水資源來說,是能夠具體體現水資源經濟功能的那部分水資源,并且能夠被主體擁有、控制、交換。可以水資源資產是進入生產生活的那部分水資源,這與二元水循環理論中的社會水循環通量是重合的,應用“自然-社會”二元水循環理論對水資源進行資產化管理是可行的。
1.3 社會水循環理論耦合水資源資產化管理的路徑
由于水資源資產與社會水循環通量是重合的,社會水循環理論乃至二元水循環理論對于水資源的資產化管理有深刻的借鑒意義。在水資源資產化管理中主要存在水資源資產內涵不明晰、資產監管體系不完善、資產用途管制不到位以及資產產權體制缺失等突出問題。根據社會水循環理論可以有效解決上述問題,這也是社會水循環理論耦合水資源資產化管理的路徑。
第一,社會水循環通量的有效界定水資源資產化管理內涵和范圍。社會水循環表現形式為水資源在經濟社會系統中循環,直接以水資源資產的形式創造經濟社會價值,具有非常強烈的經濟屬性。水資源資產的范疇與社會水循環的通量的范疇重合,利用社會水循環理論對其通量進行界定可以有效界定水資源資產的內涵和范圍,避免水資源資產范圍過大造成水資源資產化管理與傳統水資源管理的“換湯不換藥”。
第二,針對社會水循環的循環途徑的監管有效完善水資源資產的監管體系。現有的社會水循環循環途徑為“取水-給水處理-配水-一次利用-重復利用-污水處理-再生回用-排水”。雖然環節較多,但是其基本循環過程還是“取水-用水-排水”三個環節,針對這三個環節的有效監管,顯然要比現有的對流域區域控制斷面的監管更加有效果,也更加有針對性。在美國資源能源和環境的政策中,也多是針對微觀企業的環境因素通量的進口和出口進行監管。這樣做一是節約國家過多的監管投入,可以將投入以立法的形式附屬在設備中;二是對監管更有針對性,特別是在水資源資產的監管體系建設中。
第三,社會水循環的相對閉合性有效解決用途管制制度與水的流動性的矛盾的問題。用途管制是國土空間開發中的重要內容,將國土空間分為生產、生活、生態等用途,并且對國土空間的用途進行管制。水資源資產也具有與國土用途管制相似的合理性,但是自然水資源具有流動性和循環性,一個地區的生態用水可能流動到下一個地區作為生產用水。社會水循環具有相對閉合的特征,進入社會系統的水資源要發揮作用完成后返回到的自然系統中。而用途管制中的生產、生活用水就是社會水循環通量的范疇,對水資源資產的嚴格管理就是保護用于生態的水資源。用途管制也是水資源資產具有稀缺性的基礎。
第四,社會水循環通量有效解決水資源資產產權不清晰的問題。水資源產權屬于國家所有,我國在對水資源產權進行設定時存在的問題是意圖設計制度對絕大部分的水資源進行產權界定。如上述水資源功能較多,真正作用于經濟社會的是社會水循環部分,將該部分的使用權、收益權等界定清楚即可對水資源資產進行市場化操作。其他水資源的所有權由國家所有,并且有權利在特殊時期進行配置,如極度干旱和突發污染事件時的水救濟等。對社會水循環通量部分的水資源的產權界定就是對水資源資產的產權界定,從根本上解決了市場配置水資源資產的決定性作用的制度問題,又有效保護用于生態的水資源。
2 基于二元水循環理論的水資源資產管理框架的構建2.1 水資源資產管理的內涵與外延
水資源資產為進入到社會水循環的水資源,因此水資源資產管理是水資源管理的重要部分,即為對社會水循環通量部分管理。其管理根據資產的性質可以分為水資源資產的界定管理、交換管理、使用管理、處置管理等,對應于社會水循環的各個環節。
水資源資產管理與傳統的水資源管理有一定的不同,在一定程度上彌補傳統水資源管理的不足。一是彌補了傳統水資源管理處理公共產權與私有產權相容上的不足;二是彌補了取水許可與交易用水兼容上的不足;三是彌補微觀水資源配置與水事管制不協調上的不足;四是彌補了私有資本進入公共工程上的不足。可以看出,水資源資產管理是水資源管理的重要部分,同時也是發揮市場配置經濟社會用水資源的決定性作用的所在,是彌補水資源管理行政特色過重的所在。
2.2 水資源資產管理與水資源管理的分層
根據上述分析,水資源資產管理是水資源管理的一部分,是對進入社會水循環部分的水資源按照資產的性質進行管理。由于水資源資產可以由市場決定配置,這與傳統的水資源管理的行政配置有一定的矛盾。在上述分析的基礎上,本文認為可以通過分層管理來有效界定水資源管理中的政府與市場的關系。國家和地方政府在現有水資源管理制度的基礎上進行宏觀、中觀的水資源管理,市場在水資源資產的微觀管理中發揮決定性作用。
從宏觀層面來說,國家是水資源的所有者,是水資源所有權利的根源,在這個層面對中觀層面的水資源進行配置和管理。在宏觀層面即可以界定出各中觀層面的水資源資產的范圍、產權界定、監管制度和用途管制等。除了水資源資產的宏觀制度設計之外,國家不參與水資源資產的微觀運作。國家的權是按照國家的水資源情況和經濟社會發展特點確定各地區的分水(可取水)情況,即宏觀的水資源配置。國家的責保證國家戰略需要、保障區域的生活用水安全、保障區域環境生態用水安全。國家的利是通過統籌開發利用和保護,使得區域經濟、社會、環境健康地、可持續地發展。
從中觀層面來說,以宏觀層面的配置方案和制度設計為基礎,對區域的水資源進行管理。中觀層面的水資源管理既包括水資源行政管理,也包括水資源資產管理。這一層面的水資源資產管理主要是地方政府間的水權轉換、水生態補償等,其主體是地方政府。交換的驅動因素不一定只是經濟社會因素,也包括行政意志主導的水生態救助等。地方水行政部分主要是對區域的水生態進行有效保護,以及對區域的微觀涉水活動進行初始賦權。地方的取水方式、量、質、域等要嚴格按照國家、流域、上級行政的要求進行,其主要依據是區域的水資源可利用量,即當地水資源量扣除生態環境用水量,以及相關總體和行業規劃等。
從微觀層面來說,市場是水資源資產管理的決定性因素。在宏觀和中觀水資源管理的基礎上,各具有水資源資產的使用權的所有者按照既定的制度和規范進行市場化運作,水資源資產在市場機制的決定下進入到效率較高的行業,體現不同區域的水資源的稀缺性,同時也為“以水定產、以水定量”提供制度基礎。
2.3 根據二元水循環理論的水資源資產的權屬分解
考慮到水資源的特殊性,私有化難以推行。在公共產權的基礎上,針對以上問題進行制度設計。在取水環節要引入“私有產權”或者類似“私有產權”的水資源資產產權制度。現代的產權制度將產權分為所有權、使用權、占有權、處置權、收益權。在取水環節,可以將所有權歸國家所有,使用權(這里主要是取水權)按照一定的原則歸相關利益主體所有。也就是說,國家所有的權利主要集中在沒有進入社會水循環時的自然水資源,即取水環節之前的所有水資源。一旦經地方政府的許可進入社會水循環領域,微觀主體即擁有類似私有產權的權利,即擁有除所有權之外的其他所有權利。
對于取用的水,生產的前過程對應的是用水,生產的中過程對應的是耗水,生產的后過程是排水。對應到產權的屬性用水過程對應的是水的使用權,耗水對應的是水的收益權,排水過程對應的水的處置權。耗水過程即是通過用水,將水資源與其他資源結合形成產品(服務),耗去的這部分水資源真正形成了收益,體現了水資源的收益權。這部分權利歸權益主體所有。耗水量是行業真正使用的水資源,是區域水資源的絕對減量(雖然部分水資源的耗去沒有直接形成收益),對國家所有的水資源形成了減量,在絕對量上具有了外部性。因此對耗水量的計量非常有意義,國家可以據此來制定水資源宏觀配置政策和水資源資產產權政策。耗水過程體現了收益權,這部分權益不能用于直接交換。在用途管制和監管時,可以據此進行。
對于排水過程,體現著用水戶的處置權。這部分過程要深入體現國家用途管制和監管的權利。對于完全脫離生產過程的廢水(脫離一次生產線,進而還可以被其他生產線使用的廢水不屬于完全脫離生產過程),國家或地方政府對這部分水進行嚴格用途管制和監管。對于農業而言,排水過程一般是回歸自然循環過程,例如回歸到河流、湖泊、地下水等,但是這部分水一般含有面源污染物質,國家要進行監管。對于工業而言,一部分廢水經過處理再回歸水體。這部分水對于自然水循環非常重要,不需要行業間將這部分進行經營。用途管制和監管體制要對這部分水資源資產重點處理。也就是說,完全脫離生產環節的水資源屬于國家所有,國家強制企業行業對這部分水資源資產進行優良化處理,不能私自經營。
2.4 根據二元水循環理論的行業水資源資產管理設計
從社會水循環示意圖來看(見圖1),社會水循環主要存在“供水、用水、排水”3個環節。其中供水分為地表水和地下水,供水對象主要是農業、工業、生活、生態四個部門。社會水循環與自然水循環密切相關,從圖中可以看出,人類社會從自然水體中取水(地表、地下),經過自來水廠制水(或者自取水單元制水),向用水單元輸水完成供水環節;用水單元配水、直接(間接)用水、或者在用水單元內循環用水,完成用水環節;用水單元排放廢水,污水處理廠(或自取水配套污水處理設施)收集、處理、向自然界排放完成排水環節;此外一部分用水單元收集廢水、處理形成再生水,并循環利用,形成回用環節。
(1)農業用水。農業部門的用水一般有三種形式:一是來自于農村田間農田水利設施的地表水資源;二是經機井等灌溉措施抽自地下的水資源;三是由大中型取水設施從大中型水體(地表和地下)抽取的水資源經農田水利水系送往各個用戶。對于第一種而言,這部分多為雨水的直接(間接)利用范疇,可以作為自然水循環一部分,因此這 部分水資源的資產產權可以直接歸為直接利益者。例如,在不影響水循環的基礎上,在土地上的使用權和所有權隨著土地承包權歸土地承包者,集體所有的水塘等的水體,水資源的所有權和使用權歸集體所有,其具體使用方式由集體用水組織決定。對于第二種而言,由于地下水的特性,需對該部分取水以進行許可的形式進行管制,其取水方式和取水量由取水權嚴格界定(地下水資源所有權歸國家所有,地方政府按照水資源情況設定取用地下水定額,允許利益者之間使用權交易)。對于第三種,國家設定初始水權,允許利益者內部之間使用權交易,或者與其他行業用水戶進行使用權交易。
(2)工業用水。工業用水一般來自三種方式。一是來自城市建設部門的供水(自來水);二是來自自建的取用地表水設施的供水;三是來自自建的取用地下水設施的供水。這些取水具有取水許可證,并且取水量根據行業用水定額決定。對于第一種方式,各行業企業按照所用水量與行業水價進行繳費。按照行業用水定額進行嚴格用途管制。對于第二種方式,行業企業嚴格按照取水許可和行業定額進行取水,對于行業企業擴建可以向農業部門購買地表水取水權,區域內行業總取水要求不能高于交易前的取水量。對于第三種方式,工業行業可以購買農業的地下水取水權,要求與第二種方式一樣。
在用途管制方面,工業要劃分特殊工業和一般工業。特殊工業包括電力行業(主要是火核電行業)、鋼鐵、化工、飲料等行業,這些行業用水量較大,萬元增加值用水量較一般工業行業較大,對于這些行業,可以考慮鼓勵取水權向經營權的轉換,即在通過技術更新減少耗水量的前提下,可以將取水權轉向用水效率較高的行業。
(3)生活用水。生活用水主要由以下幾種方式,一是來自城市建設部門的集中供水;二是來自分散供水。對于第一種而言,可以將取水后的水資源的經營權下放到城市建設部門的供水機構,也可以按照一定的方式引入私有機構加入,吸納社會資本。對于第二種而言,其方式也有不同,可以分為家庭用的自采用水和(農村)集體自采用水,對于后者要按照用水合作組織的方式發放取水許可證,對于前者根據當地實際情況,逐步向后者轉移。這部分用水是我國水法規定保證級別較高的用水,對該部分用水要進行嚴格的用途管制。
(4)生態環境用水。生態環境用水一部分是不允許開采的水資源,這部分沒有進入社會水循環部分,其資產產權歸國家所有,屬于國家保護。另外一部分為城市建設等部門使用的再生水,用于河道等生態用水,這部分一旦進入自然水體,其資產產權歸國家所有,被國家保護。需要說明的是,對于城建部門使用再生水噴灑市內植被等所用的水,一般作為生活用水。
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Framework of Water Resource Capitalization Management Based on
Dualistic Naturesocial Water Cycle Theory
WANG Xifeng1,2
(1.Renmin University of China, School of Environment, Beijing 100872, China;
2.Institute of Quantitative & Technical Economics, Chinese Academy of Social Sciences, Beijing 100732, China)
關鍵詞:水循環經濟;開發利用;可持續發展;發展模式
水是重要的自然資源,是人類賴以生存和社會發展的必要資源。隨著社會經濟的發展,“水危機”日益顯現,人們對于水資源的開發利用研究也經歷了由低級向高級發展的過程。起初人們對水資源的研究僅僅局限于對水資源的開發利用,研究水資源的時空分布規律和運動規律,即著重于水資源自然屬性的研究。隨著人類的進步和社會的發展,特別是現代科技革命,使人們對水資源的研究產生了一個質的飛躍,逐步從水資源自然屬性的研究過渡到水資源的社會經濟屬性研究,從社會經濟系統的角度廣泛開展對水資源合理開發利用研究,這些研究領域包括水資源與經濟發展關系的研究、水環境安全的研究、水權水價的研究、水資源管理體制的研究等。隨著水資源的日益短缺,以水資源的節約使用、清潔生產、水循環利用、污水資源化為核心的水循環經濟理論與發展模式的研究逐漸成為當今水資源合理開發利用研究的最新方向。
1 水循環經濟的概念與特征
1.1 水循環經濟的概念
關于水循環經濟的概念,到目前為止學術界并未明確提出,大多數是在循環經濟的概念基礎上,從城市或產業的角度提出了一些近似的概念。
陳琨[1]從實施水循環經濟的模式方面,提出水資源循環經濟應該至少包括兩層內涵:一是在用水環節,對于跑、冒、滴、漏、污實現最小量化,最大限度地實現水的凈化、回收、循環利用,達到或接近水的零排放;二是尊重自然界水的循環規律,在區域范圍內,通過經濟、工程技術、立法等手段調整水的時空合理分布和利用,維護水的自然循環系統,使水資源得以永續利用。張鋇[2]從社會水循環的角度,提出了水產業循環經濟的概念,他認為,水產業的循環經濟應是一種在對水資源不斷循環利用基礎上的經濟發展模式,其中污水處理資源化、減量化和無害化,是水產業循環經濟的一條重要原則和標志。
正確而又合理的水循環經濟定義是水循環經濟系統分析、核算與制定水循環經濟發展模式的基礎。綜上所述,在對水循環經濟及其應用這一研究過程中,雖然各位學者給水循環經濟所下的定義,規定的研究對象、研究范圍等都有所不同,然而隨著社會的進步和研究成果的大量問世,彼此間的差異將逐步縮小。本文認為,水循環經濟首先是一種先進的水資源經濟發展模式,它是建立在社會水循環系統分析的基礎上,遵循循環經濟的思想,按照水資源節約、水環境友好的原則,在人們在生產和生活過程中,在水資源開發利用的各個環節,始終貫穿“減量化、再利用、再循環”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,來實現社會發展的最終可持續性。
1.2 水循環經濟的特征
根據水循環經濟的定義,通過傳統水資源利用模式和水循環經濟模式的對比分析可以得出,水循環經濟作為一種先進的經濟發展模式具有如下特征。
1.2.1 發展目標上追求效率、效益和可持續的統一性
水循環經濟模式在發展目標追求水資源利用的效率、效益和可持續性三者的統一,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水,節水應在不降低人民生活質量和經濟社會發展能力的前提下,在先進科學技術的支撐下,采取綜合措施減少用水過程中的損失、消耗和污染,提高水的利用效率,高效利用水資源。
(2)效益特征表現在中觀上水資源配置的高效益,要構建節水型經濟系統和節水型社會系統。例如,非農產業的用水效益大大高于農業,低耗水產業的用水效益高于高耗水產業,經濟作物的用水效益高于種植業,這要求通過結構調整優化配置水資源,將水從低效益用途配置到高效益領域,提高單位水資源消耗的經濟產出。
(3)可持續性是指水資源利用充分考慮了對生態環境的保護,不以犧牲生態環境為代價,這是水循環經濟模式追求的最高目標。可持續性主要體現在宏觀層面,要求區域發展與水資源承載能力相適應,塑造持續發展型社會;要求一個流域或地區量水而行,以水定發展,打造與當地資源稟賦相適應的產業結構;要求通過統籌規劃、合理布局和精心管理,協調好生活、生產和生態用水的關系,將農業、工業的結構布局和城市人口的發展規模控制在水資源承載能力范圍之內。
1.2.2 管理環節上追求供水、用水和排水等環節的健康循環
發展水循環經濟的最終目的是為人類提供健康的水資源生存環境,水循環經濟要求水資源利用的各個環節和途徑都應追求健康循環,且貫穿于整個水的社會循環過程中。水循環經濟的健康、良性循環特征體現在水資源利用的各個環節中,需要貫徹以下三個基本原則。
(1)輸入端的減量化原則(Reduce)。要求在供水環節,減少進入生產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或消費需求,在經濟活動的源頭就做到節約水資源和減少污染。在生產中,要求采用清潔生產技術、節水技術和節水實踐,從而減少生產過程中對水資源的需求量;在生活中,要求人們使用節水器具和采用節水實踐來減少對水資源的過度需求,從而達到減少廢水排放的目的。
(2)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,水資源在生產過程中盡量多次重復利用。在生產中,要求企業采用清潔生產和先進技術,以便于排出的水能夠不經任何處理就能為另一用途所用;在生活中,鼓勵人們采取措施將生活水重復使用后用于沖廁、灌溉等用途。
(3)輸出端的再循環原則(Recycle)。要求生產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。廢水資源化通常有兩種方式:一是水資源循環利用后形成與原來相同的產品,二是水資源循環利用后形成不同的新產品,廢水資源化后形成不同的產品可用于不同的用途。再循環原則要求水資源相關者將失去功能的廢水恢復功能,從而可以再利用,以使水資源整個流程實現閉合。
1.2.3 利用手段上追求科學技術、經濟與行政手段的一體化
先進的科學技術是循環經濟的核心競爭力,如果沒有先進技術的輸入,水循環經濟所追求的經濟和環境多目標將難以從根本上實現。水循環經濟的技術支持體系由五類構成,包括替代技術、減量化技術、再利用技術、污水資源化技術、系統化技術等。
有效的經濟政策是水循環經濟發展的重要推動力和必要保障。水循環經濟發展模式要求應充分發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濟手段,包括建立征收水資源稅制度、上下游生態補償制度、污水資源化稅收優惠制度等,從而實現符合水循環經濟發展要求的3R原則。
法律和法規作為一種強制手段可以有效地推動水循環經濟的發展,也是所有發達國家普遍采用的重要手段。從目前法制建設的需要來看,我國在水循環經濟立法中存在著很多立法空白,極大地影響了水資源循環利用的順利進行,迫切需要制定新的法律法規來規范各種水資源利用的行為,例如:建立《節水型社會基本法》、《污水資源化利用管理條例》等法律和制度,是水循環經濟發展模式在管理手段上的重要特點。 2 水循環經濟國內外研究進展
關鍵詞 分布式水文模型;水土保持;水文水資源效應
中圖分類號:S157 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)03-0046-01
1 分布式水文模型的研究
由于水體存在流動性、空間變異性的特點,現階段水文模型有兩種,分別是集總式水文模型、分布式水文模型,這兩種水文模型最大的不同是其水體的水利學特征分布是否均勻,根據水利學分布特征的不同,兩種水文模型在概念上有著很大的差別。分布式水文模型是通過水流的偏微分物理方程來展示水體在流域時間、流域空間上的變化規律,考慮到周邊環境、初始條件等數據,采用一種離散化的計算方式,對其進行分析求解。影響水循環的因素有很多,模型參數主要依靠其水體移動介質的物理特性來測量、推算,分布式水文模型可廣泛應用于對流域下墊面的研究。1969年首次由國外學者研究出分布式水文模型,隨著時代和科技的發展,分布式水文模型也越來越受到人們的關注,通過與計算機技術、地理信息系統技術、遙感技術等相關技術的運用,提出了分布式水文模型更多的功能與效用。
2 WEP-L模型基本原理及水資源評價口徑
2.1 WEP-L模型基本原理
WEP-L模型是一種具有物理機制的分布式水文模型,通過參考WEP-L模型就能了解到自然界中水循環的各個要素模擬情況,WEP-L模型的模擬對象包括天然與人工這兩種,其中天然的對象是坡面-河道的主循環過程,人工的對象則是供-用-耗-排的側支循環過程,這兩種模擬對象的耦合關系需要水量平衡、各項循環要素間的水力聯系得以實現。WEP-L模型可由平面、垂直這兩種結構形成,其平面結構由坡面匯流計算出各項高帶高程、坡度、Manning糙率系數等,通過一維運動坡法計算流體的坡面徑流,從其流域最上游開始計算,直到追算至最下游,凡是河道內存在下游條件匯流就可使用一維運動坡法。WEP-L模型垂直結構是按照從上到下的方式,其研究對象包括融雪與冰川層、植被與建筑物截留層、土壤表層、過渡帶層以及深、淺層地下水層等,由于不均勻的土地利用,通過使用馬賽克法計算出每種土地類型平均面積值的地表面水熱通量,可反映出表層土壤含水率、土壤蒸發以及草、作物、樹木根系吸水等情況,為對生態需水中土壤水作用的研究打下了基礎。土壤、水面、植被蒸騰等各項蒸發量在水循環系統各要素模擬中,可參考土壤-植被-大氣通量交換方法進行計算,根據地表徑流的產流模式可分為超滲、蓄滿,其計算方式也要有所區別,例如超滲可采用Green-Ampt模型,蓄滿可采用Richards方程計算。山坡斜面土壤層計算方法可采用壤中流法來計算, 淺層地下水運動主要的計算方法是二維數值法計算,淺層地下水運動與非飽和土壤水、河水呈動態藕合關系,融化積雪的算法主要依靠溫度指數法,為進一步計算出蒸騰蒸發量,可通過WEP-L模型模擬地表面-大氣間能量循環過程,就能得出具體、精確的蒸騰蒸發量。
2.2 水資源評價口徑
水資源有三種評價準則,基于水資源準則的有效性、可控性、可再生性又可分為三種評價口徑,分別代表了狹義、廣義水資源量、國民經濟可利用量。本文從狹義、廣義水資源口徑對水土保持水文水資源效應做出評價。不重復的有效蒸散發量加上狹義水資源總量就可以得出廣義水資源總量,狹義水資源其中包括地表水資源量、不重復的地下水資源量,符合現階段水資源概念。
3 分布式水文模型應用實例研究
3.1 研究實例概況
本文以黃河重點水土流失治理區為例,主要對基于分布式水文模型的水土保持水文水資源效應進行研究,本次研究區位于黃河中游的河龍區間,其中含有三個水資源三級區,分別為河龍區間左岸、吳堡以上右岸、吳堡以下右岸。河龍區黃河干流全長約為725千米,面積約達11萬平方千米,兩岸有眾多細小分支流匯人,黃土極厚,地形龜裂,集中降雨強度大,植被稀疏,嚴重的水土流失地帶,生態環境極其脆弱,其也是黃河一帶重要的產沙區。
3.2 分析方法
通過WEP-L模型模擬河龍區四十五年的水循環過程,并將其下墊面條件與無水土保持措施條件的水循環模擬過程進行對比,可直接反映出水土保持水文水資源效應。具體分析方法如下,首先制定出劃分子流域與基本計算單元,將河龍區分為多個流域、高帶等,每個高帶則看作是一個計算單元。為保證WEP-L模型計算的精確性、有效性,可通過飽和導水系數、Manning糙率、地下水含水層的傳導系數與給水度等進行校正。兩種對比的模擬過程在保證各項參數相等時,Manning糙率會隨著土地利用率而發生變化。
3.3 結果與探討
在河龍區采用有效的水土保持措施,可使植被條件、土壤條件、局部地形與地貌等條件發生改變,這些變化反映出水循環的垂向過程、水平過程、流域水循環各項要素過程,其過程的變化就出現了各種不同的水資源量評價口徑,隨之形成多種水資源量評價口徑。有效的水土保持措施使河龍區增多了局部蒸發量、減少了無效蒸發量、廣義水資源量明顯上升。河龍區采用水土保持措施,有效增加了水資源效應與土地利用率,對保護生態環境起到了積極作用。
4 結束語
綜上所述,水土保持水文水資源效應就是水土保持對水體、流域、水沙等變化產生作用的結果。傳統研究水土保持水文水資源效應的方法有水文法、水保法,但這兩種方法都無法反映出廣義水資源效應,分布式水文模型則可為研究水土保持水文水資源效應提供有力的依據。現階段還沒有找出分布式水文模型計算減沙效應的方法,但值得一提的是,分布式水文模型會是今后水土保持水文水資源效應研究中的重要工具。
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[3]董雯.人類活動和氣候變化對水文水資源的影響研究[D].新疆大學,2010.
讀我國南方某低山丘陵區某小流域水循環示意圖,完成1~2題。
1. 由于人類某種活動,使蒸騰作用顯著減弱時,可能直接導致該區域( )
A. 降水增加 B. 地表徑流變化增大
C. 水汽輸送量增加 D. 地下徑流增加
2. 若要增加該區域的年降水量,則下列措施中目前可行性較差的是( )
A. 封山育林 B. 退耕還林
C. 增加水汽輸送量 D. 修建小型水庫
讀我國重點缺水地區分布示意圖,回答3~4題。
3. 對各地區缺水原因分析不正確的是( )
A. ①地降水量小,農業用水量大
B. ②地生產用水量大,水污染嚴重
C. ③地降水量小,近海養殖用水量大
D. ④地降水變率大,生產用水量大
4. 解決③地缺水最有效的措施是( )
A. 增加人工降雨 B. 修建梯田
C. 大力開采地下水 D. 跨流域調水
圖a示意某流域水系分布,圖b為該流域內一次局地暴雨前后甲、乙兩水文站觀測到的河流流量變化曲線。讀圖,完成5~6題。
a b
5. 此次局地暴雨可能出現在圖a中的( )
A. ①地 B. ②地 C. ③地 D. ④地
6. 乙水文站洪峰流量峰值小于甲水文站,主要是因為甲、乙水文站之間( )
A. 河道淤積 B. 河谷變寬
C. 湖泊分流 D. 湖水補給量減小
下圖為樹枝狀排水系統示意圖,讀圖完成7~9題。
7. 圖中等高線由高到低的排列順序,正確的是( )
A. 1―2―3―4―5―6―7
B. 7―6―5―4―3―2―1
C. 1―3―2―7―4―5―6
D. 7―1―6―2―5―3―4
8. 圖示樹枝狀排水系統,利用的地理原理是( )
A. 加快地表徑流 B. 減緩地表徑流
C. 增加下滲 D. 減緩下滲
9. 該排水系統比較適宜的地區是( )
A. 高山地區
B. 植被茂密的地區
C. 坡度較大的地區
D. 坡度較緩且降水較為集中的地區
下圖中甲、乙分別是M、N河流上的水文站。據圖完成10題。
10. 觀測發現,M、N河流的徑流量有明顯的季節變化,則下列敘述正確的是( )
A. 防洪任務最重的月份是7月
B. 引起甲、乙兩水文站下游自然植被差異的主要原因是緯度變化
C. 大陸沿岸有暖流經過
D. 大陸沿岸常年受極地東風帶影響
二、非選擇題(共40分)
11. 下面左圖為某地地形剖面示意圖,右圖為該地沿海某流域地下水等水位線分布示意圖。讀圖,回答下列問題。
(1)判斷圖示水循環的類型,并說明與C海區的漁業資源豐富有關的水循環環節。
(2)在B處大量抽取地下水,可能造成的不利影響是什么?
(3)判斷A環節的名稱,說明它對海洋和陸地的作用。
(4)與10年前相比,右圖中河流的地下水水位發生了什么變化?分析該地的氣候可能出現的變化趨勢以及該變化所產生的地理意義。
12. 根據材料和圖,結合所學知識,回答下列問題。
材料 中新網2012年2月20日電,目前我國遭受地面沉降災害的城市超過50個,最嚴重的是長江三角洲地區、華北地區和汾渭谷地。據專家研究目前地面沉降的主要人為原因有三大方面:(1)地下資源開采,如地下水、煤炭等資源的開采;(2)城市地下空間開發,如地鐵、地下停車場的建設等;(3)地表大面積荷載增加,如地表出現了大量密集建筑群、橋梁等交通設施及運輸荷載的影響等。
中國31個省級行政區(不包括港澳臺地區)水資源綜合壓力等級分布圖
備注:1~5表示水資源綜合壓力等級,數值越大說明水資源的綜合壓力越大(供水壓力越大)
(1)試簡要分析地面沉降可能帶來的危害及其防御的主要措施。
(2)A、B兩地區成為我國水資源綜合壓力最大地區,其主要原因有何不同?結合兩地的地理環境特征,分別提出緩解水資源壓力的措施。
13. 分析材料,回答下列問題。
材料一 新華網西寧2011年7月19日電 來自青海省衛星遙感中心的衛星遙感監測顯示,中國最大的內陸咸水湖――青海湖的水體面積及水位已連續6年呈遞增趨勢。監測顯示的青海湖水體面積為4321.07平方公里,水位為3193.8米。與2005年相比,青海湖水體面積擴大了70.82平方公里,水位上升了0.35米。專家分析指出,在中國政府和群眾的努力之下,青海湖的生態環境呈現了持續良性循環的發展態勢。
材料二 青海湖流域圖。
(1)青海湖參與的水循環類型是 ,試分析布塔河的水文特征。
眾所周知,人體體重的70%是水。幾乎所有的組織細胞內都含有大量的水,水參與著生命代謝的每一個步驟。健康人群一般通過飲水和進食來攝取日常所需的水,經過消化系統的吸收后,水進入血液循環和全身組織中,最終大部分水通過腎臟濾過成為尿液排出體外,完成人體的水循環。作為濾過和排泄水的重要通道,泌尿系統的健康與疾病和飲水有著極為重要的關系。
作為一個泌尿外科醫生,經常會有患者問我:“醫生,我該喝多少水?”坊間所謂的“八杯水”,其實是一個較粗略的說法。正常成人每天代謝需要2~3升的水,因此一個健康的成人每天應攝入1.5~1.7升水。
而對于有特定泌尿系統疾病的患者,如尿路感染、尿路結石,總結下來就是主張“多喝水”。具體來說,尿路感染患者的尿液中含有大量的細菌,細菌引起尿路黏膜發生炎癥反應,各種炎癥因子釋放進入尿液,產生尿頻、尿急、尿痛甚至血尿的臨床表現。通過大量飲水,尿液中的細菌和各種炎癥因子被稀釋并排出,既減少了病原體的數量和密度,又緩解了臨床癥狀,從“標”、“本”兩個方面使尿路感染得到控制。因此,我們提倡尿路感染患者在多喝水的同時,還要注意避免憋尿,也就是“流水不腐”的道理。對于尿路結石患者,大量飲水一方面可以增加尿量,起到沖刷尿道的作用,使較小的結石(包括手術治療后殘留的小結石和結石粉末)能夠快速排出體外,避免這些小結石作為新的結石形成中心;另一方面可以稀釋尿液中可能形成結石的鈣鹽、鎂鹽、草酸鹽、尿酸等溶質成分,降低尿液中這些難溶成分的飽和程度,預防結石“卷土重來”。當然,對于某些疾病患者,如心功能不全、肺水腫、腎功能不全等,飲水則需限量,否則可能導致病情加重,得不償失。
常有患者會問:“醫生,喝什么水比較好?”這個問題比較難回答,喝什么水與每個人的體質有很大關系。舉例而言,當今社會常見的富貴病――痛風,多是由于高尿酸血癥造成的。血液中尿酸水平過高則可能導致尿液中形成尿酸結石。因而對于這樣的患者,我們可以考慮適量飲用蘇打水來堿化尿液,降低尿酸結石形成的風險。另外還有一個典型的例子:貴州、云南特殊的石灰巖地質造就了鬼斧神工的喀斯特地貌。石灰巖的主要成分是碳酸鈣,其中的鈣離子在一定條件下會溶解在水中,從而進入當地人的飲用水和食物中,因此尿路結石在當地并不罕見。對于這類人群,可通過飲用純凈水、蒸餾水這些礦物質含量較低的飲用水,或安裝有效的自來水過濾系統降低飲用水中的鈣含量,有利于控制尿路結石的發病率。
飲水事小,健康事大。水是最普通、最基本的營養要素,如何將喝水這件小事做對,是關乎身體健康、尤其是泌尿系統健康的一件大事。從人體水循環的源頭開始把關,讓水循環的每一步都運作順暢,打造健康的品質生活。
關鍵詞:暖通空調;安裝施工;問題;技術規范
中圖分類號: TB494文獻標識碼:A
引言:暖通空調安裝工程現在是建筑工程中不可或缺的重要組成部分,施工技術的好壞直接關系到暖通空調系統的施工質量和使用效果。暖通空調系統對施工的技術規范性要求很高。但目前暖通空調安裝施工中仍會遇到很多技術問題,如施工過程中的管線、設備的定位和標高交叉、暖通空調系統設備噪聲超標、空調水系統水循環不暢、結露滴水等等問題。為此,規范好暖通空調安裝施工中的技術問題,才能確保建筑物內的暖通空調系統運行正常。
暖通空調安裝施工中存在的問題
暖通空調系統是現今建筑物的重要組成部分,它可以為人們創造一種的舒適的室內環境。暖通空調的安裝具有極高的技術性,如果某個施工環節出現問題,都會降低暖通空調安裝施工的質量,嚴重時造成暖通空調系統的運行故障。主要體現如下:
(一)管線、設備的定位和標高交叉問題
建筑物內的各種專業管線多而且復雜,尤其是暖通空調系統的管線,多并且管道尺寸比較大,涉及到送回風管、排風管、冷凍水管、冷凝水管、噴淋管、消防管、電氣橋架等等,這些管線由于管線的不同性能用途不同,所以在安裝上要對其定位和標高交叉問題高度重視,如果安裝上沒有注意這些細節,很容易給后期工程施工造成困難,影響工程質量和進度。
(二)設備噪聲超標方面問題
暖通空調工程施工過程中容易出現噪聲超標方面問題,主要跟空調末端設備運轉有關,特別是在空調末端設備設計和安裝中容易產生噪聲,部分暖通空調安裝施工單位對空調設備進場檢查不仔細,沒有通電試運行,測試超聲標準是否規范。同時在暖通空調安裝過程中,工作人員缺乏防止噪聲的專業知識,沒有協調配合控制好噪聲超標問題。
(三)空調水系統水循環問題
暖通空調安裝施工中最關鍵的技術在于合理處理空調水系統水循環,也是整個安裝施工中常會出現的問題,如冷凍水系統管道循環不暢、水系統管線交叉協調不當,形成的氣囊影響了管網的水系統循環,如果空調水系統管道不夠清潔,受到某個物體的阻塞,也會影響空調水系統水循環的正常工作。
(四)結露滴水問題
暖通空調系統如果在安裝環節出現的一些細節問題處理不當,容易在運行中出現結露滴水問題,這跟劣質管道材料有關系,如保溫材料容重不足或保溫材料厚度不夠等。另外在暖通空調安裝施工過程中,管道與管件、管道與設備之間連接不嚴密,冷凝水管路太長等也是結露滴水原因之一。暖通空調一旦長期出現結露滴水問題,將會使保溫材料失效、防潮層破損,產生暖通空調的質量問題。
二、暖通空調安裝施工的技術規范
(一)管線綜合設計規范
在暖通空調安裝施工過程中,要對建筑物內各項管線工程統一安排,設計好各項管線工程的分布,合理安排位置和走向,避免出現工程直接的沖突矛盾,影響暖通空調安裝施工進度。管線工程綜合設計要根據管道的性能和用途而定,暖通空調安裝單位應該跟管線工程有關的單位共同商討解決問題的方案,無論是管線定位,還是標高交叉問題,都要確保眾多功能各異的管線布置得當,并作出管線綜合布置圖,詳細注明各種管線的位置、標高和走向。其中重點在風管設計上,要與吊頂高度保持一致,風管走線不宜太長,合理安排空間的利用價值,提高暖通空調安裝施工的合理性和科學性。
(二)完善噪聲超標的技術處理
首先要對空調設備在使用前進行嚴格的質量檢測,最好要進行通電試運行,如果出現噪聲超標的質量問題要進行及時的處理和更換,排除暖通空調出現噪聲超標的質量問題。其次就是要在安裝過程中完善噪聲超標的技術處理,在設備安裝時,應采取有效的減震措施,如加裝減震吊架或減震器,設備進出風(水)口設置減震軟接等,并對空調機房進行吸音處理,采用隔聲材料做成圍護結構,或是采用凹凸型吸聲板作為機房墻面或吊頂板,減少噪音外傳。在風系統安裝時,在風機的不同部位設置不同的消聲器件,如在風口處可采用消聲百葉,在將消聲彎頭設置在風管彎頭部位等等。
(三)水循環故障的技術解決
暖通空調系統水循環的暢通是暖通空調正常運行的保障,當暖通空調安裝出現水循環故障時,主要考慮兩方面的技術問題,一是對管道質量的嚴格要求,要確保管道溫度、水壓得當,耐腐蝕等問題,可以通過合理安排管線的傾斜度、標高改善水循環故障問題。二是要改善水質,對冷卻循環水進行物理排污,或者是通過化學法投加水質穩定劑法和離子交換法,防止出現雜質阻礙水循環。另外在管道安裝過程中,應注意在施工間斷期對管口進行封堵保護,防止異物進入管道內,造成循環水管道堵塞。
(四)水凝結的技術處理暖通空調出現冷凝水,可造成空調系統運行能耗加大或滴水破壞室內裝飾等問題。在暖通空調安裝施工中要合理設計好管道的位置,其長度和坡度都應適宜,要盡可能的讓冷凝水能夠順利排出管道外,也可以設置水封裝置和透氣裝置。同時對于管道的保溫作用也要嚴格要求,要保證管道材料的密閉完整,避免出現冷損的情況,如果出現了冷損,要及時做隔熱處理對保溫材料,這樣才能保證冷凝水不會影響暖通空調的正常使用。
結語:通過以上對暖通空調安裝施工中存在的問題與技術規范的探討,可見暖通空調安裝并非易事,而是一個相當系統而又繁瑣的工程,需要具有經驗豐富的技術和管理人員,還需要隨時對暖通空調安裝技術進行調整和完善。要準確把握暖通空調安裝施工的各個環節,特別是對綜合管線、噪音超標、水循環故障、凝結水的防治等各個方面的技術處理,加強各專業配合,逐步提高暖通空調安裝施工的技術水平。參考文獻:
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