地表水水源

2024-08-05|版权声明|我要投稿

地表水水源(共6篇)

地表水水源 篇1

0引言

水是生命之源、生产之要、生态之基。饮用水安全直接关系到人民群众生命健康和社会和谐稳定大局,是全面建设小康社会的重要支撑条件。随着城市化进程的加快,我国城市水资源的供需矛盾日益突出,饮用水安全问题已成为制约城市社会经济发展的关键因素。

2011年,水利部印发《关于公布全国重要饮用水水源地名录的通知》(水资源函[2011] 109号,以下简称《名录》),公布3批共175个全国重要饮用水源地。《名录》对加强水源地保护,规范水源地达标建设发挥了重要作用。但是,已有名录与最严格水资源管理制度,尤其是最严格水资源管理制度考核的要求还不相适应。党中央、国务院高度重视饮用水源地供水安全保障工作。为进一步指导做好饮用水源保护和管理工作,水利部水资源司自2015年起,开展重要饮用水源地名录完善和增补工作。华北电力大学可再生能源学院配合水利部水资源管理中心,结合现有多项水源地名录成果,以供水人口超过20万人为标准,在制定新的重要饮用水源地名录中,承担了相关技术工作,为印发《水利部办公厅关于做好全国重要饮用水水源地保护有关工作的通知》(办资源函[2015] 631号)提供了技术支撑。本文总结了全国重要饮用水源地名录修编的主要技术问题,提出了完善水源地名录基数据的工作建议。

1饮用水源地数据基本情况

我国一直存在着“多龙治水”现象,饮用水源地管理中也存在着同样问题。饮用水源地管理是一个统一的过程,应该由同一机构实行统一管理, 但在我国实行的是以多部门管理和行政区域为主的管理体制,水利、环保、卫生等部门均涉及饮用水源地管理,人为割裂了饮用水源地的管理过程,导致目前饮用水源地存在多套管理名录。比如环保部2008年印发关于征求《全国环境保护重点城市集中式饮用水地表水源主要指标达标工作考核办法》(征求意见稿)意见的函(环办函[2008] 490号),公布全国环保重点城市集中式饮用水地表水243个水源地,都是从各自行业角度出发进行水源地管理。按照国务院“三定”规定,水利部承担“指导饮用水源保护和水生态保护工作”,印发《关于公布全国重要饮用水水源地名录的通知》(水资源函[2011] 109号) 175名录,开展了全国重要饮用水源地达标建设,在水源地监测、管理和饮用水安全保障方面发挥了重要作用。

此次水源地名录核查,数据主要来源于3方面成果:1)2010—2012年开展的第一次全国水利普查成果;2)水电水利规划设计总院(以下简称水规总院)汇总的全国集中供水地表水水源成果;3) 2011年水利部公布的3批共175个全国重要饮用水源地名录成果。水利普查成果特点是水源地(水源点和取水口)数量众多,划分详细,所在地有对应的空间点数据。水规总院成果特点是水源地数量较多,对邻近水源点进行归并,有空间点线、或面数据。《名录》成果特点是数量少,单个水源地覆盖范围广,有部分空间数据。3组成果数据特点如表1所示。

2饮用水源地名录存在的问题

通过此次核查,发现我国目前采用的几套水源地名录各有侧重和优缺点,水源地个数、供水人口、供水量等指标统计不清,主要原因是水源地本身的含义、范围和命名方式不统一。主要问题表现为以下4个方面:

1)水源地与取水点关系不明确。供水企业取水点的水体理应称为水源地,但目前统计中取水点和水源地并没建立对应关系,取水点个数远超水源地个数。

2)水源地命名原则不明确。几套名录成果中, 水源地的命名方式有很多,如“某水源地”,“某取水口”,“某水厂”,“某公司”,“某水库”等多种类型,很多还是俗称和简称,难以表征水源地的类型、位置等信息,水源地命名方式亟待规范。

3)水源地范围不明确。尤其是对有上下游、左右岸关系的湖泊、水库、河道、渠道等水体,在存在多个取水口时,到底作为一个还是多个水源地统计和管理,目前还没有统一的标准和要求。

4)水源地规模统计原则不明确。如潘家口(供大黑汀等)、于桥(供尔王庄)、密云(供怀柔)等重要的水库水源地,主要是向下游水库供水,相关部门在统计供水人口、供水量等指标时,如何分别计算上下游水库数据,避免重复计算,还没有统一标准。目前几套成果计算原则各不相同,造成统计数据差异较大。

3饮用水源地名录核查

饮用水源地名录核查工作主要包括以下几个方面:名称比对,空间比对,临近点归并,确认不在水功能区内的重要水源地,对比已发布的名录进一步合并得出新名录。

3.1名称比对

以全国水利普查、水规总院2套水源地名录中供水人口在1万以上的水源地为基础,按照名称、所在地等关键字段逐条比对,能够匹配的占58%,但各项统计指标存在出入。比对统计情况如表2所示。

3.2空间比对

把按名称匹配不上的1 056个总院名录水源地导入国家水资源监控平台的空间核查系统,与已经存在的水利普查水源地进行位置比对。目前初步比对了供水人口在10万以上的水源地。总体符合程度较好,但也发现总院名录中的7个重要水源地,在水利普查中没有相关记录。

3.3邻近点归并

在空间信息核查系统中,河流是用曲线表示, 这使得河道内众多取水口的位置,处在了河流以外一定的区域,与实际位置关系不符,也无法对众多水源点进行归并处理。为了方便进行空间运算,归并邻近的水源点,首先对空间信息核查系统中的河流形状进行了处理。根据实际调查,我国主要江河干流河道(如长江中下游干流)左右岸距离一般不超过5 km。以此为参考,以河流的中心线为起点, 向河流的左右岸分别扩展3 km,将空间信息核查系统中的线状河流扩展成了面状河流,不仅将河道内取水口纳入到了河流的面状区域,也与水功能区联系到了一起,为接下来的归并工作奠定了基础。

空间运算的原则,是以重要水功能区作为范围依据,归并邻近的水源点,只要同一水功能区内的水源点供水人口总数超过20万,该水功能区就算达到重要水源地规模。如“长江洪湖新螺段白鳍豚保护区”内共8个水源点,每个点供水规模均不超过20万人,但水功能区内总规模达到29.2万人,即列入重要饮用水源地名录。“长江洪湖新螺段白鳍豚保护区”水源地具体情况如表3、图1所示。

3.4确认不在水功能区内的重要水源地

经汇总水利普查、水规总院2份水源地名录, 4 493个全国重要水功能区未能覆盖的供水20万人以上水源地,全国共246个。这些水源地不再和邻近水源地合并,直接单独列入重要水源地名录。

结合前3批公布的175个全国重要饮用水源地,最终整理出需进一步公布的规模以上全国重要饮用水源地名录,作为《水利部办公厅关于做好全国重要饮用水水源地保护有关工作的通知》(办资源函[2015] 631号)附件印发给各流域机构和各省区市水利(水务)厅(局),开展进一步名录核查确认工作。

4完善饮用水源地名录的建议

4.1明确饮用水源地概念

目前我国饮用水源地名录之所以存在种种问题,主要原因之一就是各部门对水源地本身的含义不明确。饮用水源地包括地表水和地下水水源地, 是可供饮用水取水的特定区域或特定地下含水地层,水体满足一定水量、水质要求,水源地内应包含1个或多个作为饮用水用途的取水口或水井。此次水源地名录修编,选取供水人口20万人以上的地表水水源地,以及年设计供水量2 000万t以上的地下水水源地作为全国重要饮用水源地。

4.2规范饮用水源地命名方式

鉴于目前几套水源地名录名称表述不统一的现状,在修编后的水源地名录中予以统一将有助于今后水源地管理工作的具体实施。不同类型的水源地具体命名方式如下:

1)湖泊型、水库型水源地,可以用“湖库名+ 水源地”命名,如“密云水库水源地”,“太湖贡湖水源地”。

2)河道型水源地,可以用“所在城市(或目标城市)+ 江河名+ 水源地”,如“长沙市湘江水源地”;同城市同水域需要划分为多个水源地的,可加序号或具体地名,如“南充市嘉陵江第2水源地”, “南京市长江上元门水源地”。

3)与传统命名方式差异较大的水源地,可把传统命名以加括号(备注名)形式保留,如“雅安市青衣江水源地(金沙水厂水源地)”。

4)地下水水源地按照水利普查结果命名,一般为“所在地或取水单位名称+水源地”,如“太原市自来水公司一水厂水源地”。

重要水源地按以上方式重新命名后,水利普查、水规总院名录成果中被合并的多个邻近且密集的水源地,可改称为“水源点”或“取水口”,命名方式可以为“新水源地+ 原水源点”,如普查中的 “杭州自来水二厂水源地”改称“杭州市钱塘江水源地杭州自来水二厂水源点”。同时建议在名录修编过程中,应参考各级政府对所属各水源地批复的水源保护区划分文件中的水源地命名,酌情结合水源地习惯名称,使名录与水源保护区批复文件中的水源地名称能够相对应。

4.3划定饮用水源地范围

地表水水源地在地域上不仅应包含一个或多个取水点,还应包括取水点附近一定范围的河道、库区、湖区,以及岸线以外一定范围的陆地区域。此次饮用水水源地的核查归并,是以国务院、省区市人民政府公布的水功能区划为主要范围依据,原则上水源地起止位置应和水功能区起止位置一致。位于同一水功能区内的多个取水口(水利普查等成果中直接称为水源地)供水人口总数超过20万,即认定该水功能区达到重要水源地规模,整个水功能区作为重要饮用水源地进行规范命名并统计确认各项属性信息。

地下水水源地范围即按照水文地质单元划分。 对于通过傍河水井取水的水源地,如果水井处于河道堤防或河流岸线以内,则此类水源地仍属于地表水水源地;如果水井处于河道堤防或河流岸线以外,但主要靠河流侧向补给地下水,此类水源地由水源地管理部门确定是否划为地表水水源地。另外,从保护水源地的角度出发,水源地的归并和范围的划分,应考虑省政府批复的水源保护区,做好与水源保护区范围的衔接。

4.4确立饮用水源地规模统计原则

在统计饮用水源地供水人口、供水量等指标时,为避免重复计算,规定只在直接进入水厂末端取水口处统计所在水源地的供水人口和供水量。对于只向下游河道、湖泊和水库供水,本身没有末端取水口的重要水源地,如潘家口水库水源地(供下游大黑汀水库等)、于桥水库水源地(供下游尔王庄水库)、尼尔基水库水源地(供下游河道),规定供水人口和供水量统计值为0,但仍可作为重要饮用水源地单独保留。

4.5增补饮用水源地名录属性信息

前3批全国重要饮用水源地名录基本信息包含水源地名称、所在河流、所属流域、水源地类型及供水城市。建议修编后的名录中加入各水源地地理范围信息,明确水源地的地理信息、面积、取水口位置等,并加入1列“备注”,明确各水源地是否是备用水源地。根据全国重要饮用水源地安全保障达标建设的有关要求,水源地水质目标为 Ⅲ 类,考虑到目前全国各重要水源地水质实际现状,建议修编后的名录将各水源地水质目标也统一为 Ⅲ 类。

5结语

近期水资源司正着力完善我国饮用水水源地名录体系,在各流域水资源保护局充分参与下,各省水利厅正根据水资源管理的实际业务需求,完善水源地名录,使水源地管理更加标准化、规范化。参考本文提供的技术要点,省市县水行政主管部门可以更好地理解水源地基础数据核查的要求,掌握核查方法,指导水源地管理、监测、统计和达标建设等工作。

摘要:饮用水水源地作为公共饮用水供给系统提供原水的区域,其管理效果直接影响供水安全与人民身体健康,是水资源保护工作的重中之重。论述我国目前重要饮用水水源地名录基础数据的来源、特点和管理需求,根据现有多项重要饮用水水源地名录成果,按照水利部管理水源地的最新需求,论述水源地基础和空间数据核查的技术要点。以供水人口超过20万人为规模,探讨全国重要地表水饮用水源地名录修编的技术问题,提出完善水源地名录的建议。

关键词:饮用水源地,名录核查,水资源保护

地表水水源 篇2

城市集中式地表水源地管理体制分析

目前,城市集中式地表水源地存在水源地生态保护、应急管理和管理监督考核等职能缺位,职能交叉分配,水污染防治职能主管部门地位不明确,水源地管理缺乏组织机构保障等问题.针对上述问题,本文提出完善城市集中式地表水源地管理职能、改善管理职能分配、优化管理的建议.

作 者:周丽旋 彭晓春 作者单位:环境保护部华南环境科学研究所,广东,广州,510655刊 名:环境与可持续发展英文刊名:ENVIRONMENT AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT年,卷(期):34(4)分类号:X37关键词:水源地 管理体制 集中式

地表水水源 篇3

一、地表水的预处理

预处理就是对源水进行常规处理前的初步处理, 保证后续水处理设备达到良好运行状态和设备出力, 使水质逐级提高。随着人类生产活动对水环境的影响, 地表水水质也日益复杂, 地表水一般含有泥沙、粘土、胶体、矿物质、微量的有机物和微生物、细菌等, 但受人类活动的影响水体中有机物、微生物含量日益增多。这对水质处理难度造成一定的影响。所以, 做好预处理工作, 才能保证后续水处理工作的顺利进行, 制出合格的锅炉补给水。源水预处理的形式多种多样, 就传统工艺一般包括预沉、混凝、澄清、过滤和杀菌和吸附, 另外还有软化等。利用预处理方法能够去除和减少水中的悬浮物以及胶体物、微生物等各种杂质含量。

预沉, 在容积较大且流速较低的环境中, 水里面的固体颗粒由于受到重力作用影响, 与水分离。比如, 沉砂池以及预沉池等。

混凝, 使混凝剂和悬浮物、胶体等杂质在混凝接触或架桥的作用下, 生成颗粒比较大的沉淀物, 利用澄清池和过滤池等进行去除。

澄清, 颗粒较大的沉淀物在混凝剂作用下形成后并在澄清池里面进行分离, 除去沉淀物之后就得到了澄清水。

过滤, 水在滤池等过滤器中, 杂质被截留和去除。

软化, 利用石灰和纯碱等化学药剂去除水中的碳酸氢盐, 或者利用阳离子交换树脂将水中的钙、镁以及铁离子等去除。

杀菌, 利用液氯以及漂白粉等杀生剂等去除微生物。

吸附, 利用活性碳的还原性、吸附性去除水中有机物、微生物及残留氧化性杀菌剂保护离子交换树脂。

因此, 完善的预处理工艺是保证用水需求的前提, 但必须针对地表水特点选择合理的工艺, 否则会造成水处理系统过于庞大、运行操作复杂。

典型的水处理设备有机加池、一体化净水器、双阀滤池、活性炭过滤器、双介质过滤器等, 应根据地表水水质特点合理选择。

随着科学技术的进步, 微滤、超滤、纳滤等新型预处理技术逐渐发展起来, 其节约用地、自动化程度高等优点使其逐渐取代传统设备成为发展方向, 其中超滤成为应用最广、最成熟的一项技术, 对后续反渗透的运行维护具有良好的经济效益。

二、地表水的脱盐处理

当前采用的脱盐技术比较多, 有反渗透、电渗析以及离子交换和多级闪蒸等。不同的技术在设备数量、耗能及劳动力和维修费用等方面有不同的要求。要进行经济技术指标比较选择方案。在一级除盐中, 反渗透、电渗析和离子交换是应用较多的技术。

电渗析极化与脱盐率都比较低, 现已不再应用, 离子交换技术的应用比较广泛。离子交换现象是在19世纪被发现的, 其在水处理中被应用开始于20世纪初期, 在中期发展比较迅速。离子交换的天然物质性能存在缺点, 无法广泛应用。在上世纪40年代用人工合成了离子交换剂, 其具有良好的性能。我国在上世纪60年代, 自行设计的除盐系统在很多行业中得到了应用。复床离子交换是比较传统且发展较为成熟的一种工艺, 其优点是设备成本比较低, 但存在很多缺点:需要酸碱再生, 操作比较复杂;运行费用比较高;污水排放对环境造成严重污染;自动化程度低。因此, 这一技术已经逐步为反渗透技术替代。

上世纪70年代反渗透技术被运用于苦咸水和海水, 进行脱盐制成饮用水, 还在生产高纯锅炉给水、电子元件制造以及制药的超纯水的相关离子交换预处理领域中得到应用。另外, 它还应用于废水回收循环利用。反渗透技术在工业上是一种对水进行高效脱盐的技术, 其用途多, 适用的进水盐度范围广。在电厂中, 反渗透技术的除盐效果比较好, 作为一级除盐设备, 和离子交换法相比, 反渗透技术的优越性明显。

由于技术的不断发展, 电厂对锅炉补给水水质有了更高的要求, 仅仅一级除盐已无法满足要求, 必须做好深度处理, 也就是进行二级除盐, 其主要的技术包括混床以及连续电再生技术。

混床已经是很成熟的一种技术, 其优点是出水的水质比较好, 可以在大部分工业部门中满足其对水质的具体要求, 其缺点是:树脂工作交换容量的利用率比较低;树脂的损耗比较大;再生操作具有复杂性;需要排放大量的酸碱废水, 对环境造成影响。当前, 混床这一技术已经比较落后。

连续电再生技术, 即EDI技术, 有较多的优点:一是用电再生, 不需要用腐蚀性强的化学药剂;二是运行具有连续性, 在运行过程中进行连续再生, 无需备用设备;三是设备上的阀门少, 运行自动化, 操作比较简单;四是安装具有模块化特点, 更换简单;五是产水的纯度高, 不受产水量影响;六是占地面积小, 它只占到混床十分之一。当前, 这一技术在水处理中的运用, 使得水处理成为了一个绿色环保行业。

EDI技术是由离子交换及电渗析两种技术相结合的产物, 所以, 它兼具两者的特征。其优点已述, 缺点是价格较高。但与混床相比, 技术优势明显, 尤其是环保效益好。在电厂, 未来锅炉补给水的趋势就是在二级除盐时利用这一技术, 减少酸碱用量及废液的排放量, 使电厂经济效益与环境效益得以提升。其代表了当前锅炉补给水处理的新趋向。

结语:

综上所述, 对于电厂锅炉补给水来说, 地表水作为地下水的替代水源, 其主要的技术表现在预处理和除盐两方面。通过技术分析, 我们了解到, 完善的预处理以及除盐处理系统是用好地表水的前提。在预处理系统中, 多介质过滤器以及超滤是其发展趋势, 在除盐处理系统中, 反渗透和EDI是其发展方向。

参考文献

[1]白育宁, 马文晖.浅析电厂锅炉补给水处理问题[J].中国新技术新产品, 2011 (13) .

[2]司兴玉.全膜法在电厂锅炉补给水处理中的应用[J].企业技术开发, 2011 (12) .

地表水水源 篇4

福建沙县城区三大生活饮用水地表水源富营养化评价研究

作者:黄健

来源:《科技创新导报》2012年第09期

浅谈地表水源热泵系统的方案设计 篇5

关键词:地表水源热泵,换热过程,水体

1 地表水源热泵系统的介绍

地表水源热泵系统主要由地表水取水系统、水源热泵主机、室内管网系统等三部分组成。通过少量的高位电能输入, 实现低位热能向高位热能转移的一种技术。如果建筑附近有可利用的海水、河流、湖泊或者水库等水体, 地表水源热泵系统可以说是最具有节能优点且最经济的系统。地表水包括江水、湖水、海水、水库水、工业废水、污水处理厂排出的达到国家排放标准的废水、热电厂冷却水等。根据不同的地表水水源, 系统可分为污水源热泵系统、海水源热泵系统和淡水源热泵系统。根据传热介质是否与大气相通, 系统又可分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。

2 地表水换热系统的设计要求

(1) 可利用人工营造的大型水体 (人工湖、池塘、水库等) 作为换热体;但必须确保水体具有水质良好、温度适宜、水量充沛的特点。

(2) 可利用地表水体在夏季能够提供的水体储水量或水体的释热量;在冬季能够提供足够的低位热源;根据工程经验, 因为地源热泵空调系统的应用, 给整个地表水体所带来的温差变化, 不得超过2℃/天。

(3) 由于地表水热泵的进水温度, 主要取决于取水构筑层所在水层的平均温度, 因此, 系统设计之前, 必须对水体的温度垂直分层情况进行勘测, 以确定最终的取水换热深度。

3 开式系统设计要求

当地表水水质较好、水体温度、深度到那个不适宜采用闭式地表换热系统, 并经环境影响评估负荷要求时, 宜采用开式系统设计, 其基本要求如下:

3.1开式地表水换热系统的取水口, 应选择水位较深、水质较好的位置, 同时应位于回水口的上游且远离回水口, 避免取水与回水短路;取水方式可根据水体情况选用直接式、沉井式或者船坞式等, 但是取水口均应设置污物沉淀、过滤、和保护装置, 取水口流速不宜大于1m/s。

3.2开式地表水换热系统应根据水质条件和水质分析结果采取相应的过滤、灭藻、防腐蚀等可靠的水处理措施, 同时选用适应水质条件的材质制造的制冷剂-水换热器或中间水-水换热器, 并选择合适的换热器污垢系数;经过处理的排放水不应污染本体。

3.3开式地表水系统中间的换热器宜选择板式换热器, 且进换热器的地表水温度与出换换热器的热泵侧循环水温度之差≤2℃, 中间换热器的阻力在70~80KPa之间, 不应大于100Kpa;换热器地表水侧宜设反冲洗装置。

4 闭式系统的优点及设计要求

当地表水水体环境要求较高或水质复杂, 且水体面积较大、水位较深时, 宜采用闭式地表水热泵系统:即将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地表水中, 传热介质通过换热盘管管壁与地表水进行换热的系统成为闭式系统。

4.1 其优点如下:

(1) 闭式系统将地表水和管路内的循环水相隔离, 保证了地表水的水质不影响管路系统, 防止管路系统的阻塞, 也省掉了额外的地表水处理过程。

(2) 由于不需要考虑从取水点到热泵机组的高度水头, 闭式系统一般可以有效降低水源侧泵耗。

(3) 闭式系统受室外温度影响较小, 运行稳定可靠。

4.2 闭式系统的设计要求:

(1) 闭式地表水的换热系统由换热器、连接换热器的环路分集水管、供回水干管及循环水泵组成。

(2) 宜采用同程式, 每个环路集管内的换热数宜相同, 且宜并联连接, 供回水管应分开设置。

(3) 当地表水温度低于0℃时, 应采取防冻措施。

(4) 换热单元之间要保持一定的距离, 供回水集管之间要保持不小于2m的间距。

(5) 换热单元的阻力不应大于100Kpa。环路集管比摩阻不大于100~150Pa/m, 流速不大于1.5m/s。系统供回水管比摩阻不宜大于200Pa/m, 流速不大于3m/s。

(6) 闭式系统水下管道应采用化学稳定性好、耐腐蚀、比摩阻小、强度高的非金属管材与管件。

如果能够把地表水源热泵用好就可以使建筑在具备“不用煤、不用油、不用燃气;不排烟、不排渣、零污染”既可以为建筑物供冷供热, 又可以提供生活热水。近十年来, 地源热泵空调系统在北美、欧盟等发达国家去得了较快的发展, 中国的地源热泵市场日趋活跃, 该项技术将会成为21世纪最有效的供冷和供热空调技术。

参考文献

[1]徐恒力等.水资源开发与保护, 北京:地质出版社, 2002.

[2]徐伟, 郎四维.地源热泵工程技术指南, 北京:中国建筑工业出版社, 2001.

地表水水源 篇6

关键词:水源热泵系统,取退水工程,可行性研究

近年来, 在国家节能减排和绿色建筑的政策指导下, 采用地表水作为冷、热源为建筑室内制冷和采暖的地表水源热泵系统备受关注, 且在国内水源丰富的地区得到了相应的应用。地表水源热泵系统在夏季工作时, 将相对低温的地表水输入到水源热泵中, 利用温差, 交换建筑内的热量后重新排入到水域中, 而在冬季, 温度相对恒定的地表水又可以作为热源, 通过热泵的工作为建筑内部提供热量, 该系统的基本流程如图1所示。

由于取退水工程能否实现是地表水源热泵系统能否得到应用的前提条件, 因此在对地表水源热泵系统进行可行性研究时, 有必要对其中的取、退水工程进行认真的分析研究, 以便为建设单位是否采用该系统提供准确的意见和决策依据。在进行专业的分析研究前, 需要进行大量的前期准备工作, 掌握充分和可靠的资料, 在分析研究过程中建设单位和设计单位需要密切配合, 多方协调、沟通, 充分考虑水利、规划、市政、环保、航道、供电等诸多因素的影响和制约, 并进行充分、严格的论证, 才能明确在工程中是否具有应用该系统的可行性。同时, 还必须对工程的技术方案能否实施进行可行性分析研究, 这也需要充分考虑以上方面的因素, 进行多方案比较, 才能明确在工程中是否具有实施该系统的可行性, 并得出最优的实施方案结论。

1 取退水工程应用的可行性研究

1.1 水资源论证工作

《室外给水设计规范》 (GB50113-2006) 明确要求“水源选择前, 必须进行水资源勘察”[1], 强调了取水工程应对水源进行详细调研、勘察和评估, 避免盲目决策造成工程失误。地表水源热泵的取水也不能例外, 也必须遵循这个规定。在决定采用水源热泵系统前, 必须对水源的水量、水温、水质进行专门的调研和评估, 从水资源利用的角度论证取水工程是否符合水源规划, 是否满足系统的要求, 是否具有安全可靠性和合理性, 这就需要通过专项水资源论证工作来解决。

热泵系统的需水量由空调系统冷、热负荷等因素确定, 水源的水量充足才能保证热泵获得足够的冷、热量。同时, 由于经过热泵的换热, 退水的温度与原水已不同, 退水水温提升, 接纳的水体环境水量不足、区域不适极易造成环境水体水温的变化和产生不良影响。只有在环境水量充足、区域合适的条件下, 这种影响则会被消减弱化。而通过水资源论证工作可以明确取用水的安全可靠性和合理性, 以及项目实施后对区域或流域水资源、水生态、河流生态基流和其它用水户是否存在不利的影响[2]。

地表水的温度相对大气温度的变化来说相对较稳定, 特别是水体的下层水温, 对热泵系统的稳定运行有利。但水体的水温如果太低有可能造成热泵机组的保护性停机, 影响热泵系统的正常运行, 因此水温是否合适也是该系统正常运行的必要条件。通过水资源论证工作就可以明确所选水源的水温适宜性问题。

尽管地表水源热泵机组对水质的要求较低, 但是水源水质超过热泵系统适用的要求也会产生系统内管道结垢、腐蚀或产生生物污泥、泥沙沉淀等问题, 由此造成管道堵塞、漏损, 也可能造成主机不能正常运行、设备寿命缩短等不良后果。设计前需要针对水质条件确定水处理的工艺和采取的相应技术措施, 因此对水质的分析和评估也是工程应用的前提之一。通过水资源论证工作就可以明确水源水质是否满足热泵系统安全运行的问题。但是目前国内还没有针对水源热泵的水源水质要求的相关国家标准, 进行水质评估时仅能参照部分地方标准和《地源热泵系统工程技术规范》的要求, 因此需要相关专业进行专项的研究, 以便水资源论证工作的开展, 也有利于本项技术的推广应用。

1.2 环境影响评价工作

能得到水量充足、水温适度、水质适宜的水源是应用水源热泵系统的必要和前提条件。同时, 系统的退水不会对环境造成不利影响也是水源热泵系统能否得到应用的关键因素。一般的水源热泵系统对水中的能量进行换取后, 直接排放回原水体中, 对水量的少量消耗仅存在于水处理的环节中, 因此对环境水量的影响很少。但是排出的水流温度已有变化, 退水的温差对环境的影响较大时, 长期运行将会引起周边生态的变化, 这就需要进行环境影响的专门评价。通过对水体水温的变化进行严密计算和模拟论证, 确定退水能否直接排放, 或者需要采取某些技术措施后才能消除对环境的不利影响。实施方案就需要根据环境影响评价的要求制定和选择有关技术措施。

1.3 航道通航条件影响评价

取水构筑物是取水工程的重要组成部分, 也是水源热泵系统取退水工程的重要组成部分。取水构筑物的型式根据具体工程的情况不尽相同。当河道、湖泊的主流远离岸边, 岸边地势平缓、水深或水质较差时, 往往采用取水头部深入河床中心的河床式取水构筑物。但是在河道和湖泊中何处设置取水口才能保证可靠地取到符合要求的水源, 而在长期的使用过程中又不会被泥沙淤积和来往船只损坏, 不影响河道的功能, 这就需要进行专门的航道通航条件影响评价。

2015年3月1日实施的《中华人民共和国航道法》要求:“建设与航道有关的工程, 建设单位应当在工程可行性研究阶段就建设项目对航道通航条件的影响作出评价, 并送有审核权的交通运输主管部门审核”;“未进行航道通航条件影响评价或者经审核部门审核认为建设项目不符合本法规定的, 负责建设项目审批或者核准的部门不予批准、核准, 建设单位不得建设”。因此, 在航道上设置取水头部应该在可行性研究阶段就编制《航道通航条件影响报告》, 并送航道主管部门审核, 批复后方可作为该系统能否应用的可行性依据。取水头部施工前, 在海事部门进行水上水下施工许可审批时, 海事部门也需要依据航道主管部门对该项报告的批复意见进行审批。该项报告可以根据河床演变趋势、河道水流条件、取水头部位置与航道的关系以及与邻近的水上水下有关设施的关系等方面论证取水头部位置的可行性, 并分析取水工程对河床变化、航道水流的影响, 提出保障航道与通航安全的措施, 为工程选定安全可靠的取水头部位置提供有效的依据。

1.4 工程可行性研究报告

水资源论证、环境影响评价和通航条件影响评价都属于取退水工程可行性研究的内容。水资源论证工作需要相关的水文资料, 论证报告编制单位需要具备水利行业颁布的水资源论证资质方可进行。取退水系统对环境的影响评价工作, 对于具备相应能力的可行性研究报告编制单位可以在可行性研究报告中进行专门的分析评价[3], 如报告编制单位不具备相应能力, 也可先行委托具备一定环评资质的单位, 在环境影响评价中进行研究。航道通航条件影响报告的编制则需要委托具备航道工程咨询资质的单位进行。

这三项专题研究评价在可行结论的基础上, 方可进行取退水工程的可行性研究报告编制工作, 从技术方案的可实施性方面进行分析研究, 并结合地表水源热泵系统的效益, 对经济可行性以及存在的风险性等方面进行详细研究, 最终得出在具体工程中实施取退水工程、应用地表水源热泵系统是否可行的结论。

2 取退水工程技术方案实施的可行性研究

水资源论证、环境影响评价和通航条件影响评价通过后, 一般认为可以进行水源热泵系统的取水和退水的工程应用。但取、退水工程能否实施还应考虑规划、水利、环境、供电等因素的影响和制约, 并进行具体实施方案的可行性分析和方案比选。

取、退水工程包括取水构筑物和取、退水管线。地表水取水构筑物一般是取水头部和取水泵房。取、退水管线一般包括取水自流管、给水管和退水管。

2.1 取水泵房与水利、规划、供电的关系

取水泵房通常位于河岸边, 既有位于防洪堤内侧的, 也有位于堤坝外侧的, 其位置与场地条件有关。取水泵房位于堤坝外的取退水工程如图2示意。当建筑用地内没有空间设置泵房或取水口与建筑物的距离较大, 只能将取水泵房设置在岸边防洪堤外侧时, 泵房会对河道的行洪条件或防洪堤岸的安全产生的不利影响, 要解决这些问题就需要向水利部门进行申报, 进行涉水工程的安全影响评价。

取水泵房位于建筑用地之外的河岸边时, 取水泵房的位置还应考虑管理人员和车辆的通道, 通道与堤内的交通道路衔接是否顺利, 是否便于人员和车辆的到达, 以及泵房的形状大小和外观风格是否与周围景观规划相协调, 这些问题都需要市政、规划部门进行把关。因此, 取水泵房的实施方案需要征求规划部门的意见, 并进行比选。

取水泵房位于建筑用地之外的河岸边时, 不应距离建设用地太远, 否则不便使用单位平时的运行管理和维护。同时, 泵房的电源一般从建设用地内引出, 距离太长则对供电不利, 且增加电缆部分及配套设施的投资。当配电间与泵房分开建设时, 一般是泵房位于河岸边, 配电房位于建筑用地内, 此时, 泵房和配电间应尽量靠近, 缩短供电距离。配电间应尽量位于建设用地红线内部, 避免设置于市政公共区域, 否则应向规划部门重新申请用地, 增加工程的难度和投资。这些都是从用电的角度对实施方案进行比选时需要考虑的因素。

2.2 取、退水管线与水利、规划、市政的关系

除了取水构筑物, 取水管、给水管、退水管线的选址也与水利或规划部门有关。取水泵房位于建筑用地之外的河岸边时, 泵房至建筑内部水源热泵的给水管需穿越防洪堤进入建筑物, 会对防洪堤的安全产生影响。当泵房位于防洪堤内侧建筑用地内部时, 取水头部至泵房的自流管往往需穿越防洪堤底部, 可能影响防洪堤的基础构造, 对其造成不利影响。要解决这些问题就需要和泵房的设置一并向水利部门申报, 进行涉水工程的安全影响评价, 并按水利专业的要求进行实施方案设计。

经过热交换后废水需要排出, 接纳退水的水体需要一定的环境容量, 否则会引起环境温度的变化, 进而引起退水口周边生态的改变, 退水口的设置位置需要根据环境影响评价的研究结果进行, 能否找到适宜的排放环境, 也是工程实施可行性研究的重要内容。一般工程的退水环境均选择取水水源的水体下游流动性较好的水域, 但同时也要注意与取水口位置保持一定的距离, 使其排放的较高温度的水不会影响到取水口部的水源温度。

退水口的位置决定了退水管的走向, 一般是通过穿越防洪堤后, 将废水排放到水源水体下游。退水管穿越防洪堤也会对防洪堤的安全产生影响, 穿越防洪堤需要和给水管或取水自流管穿越防洪堤一样向水利部门申报。

部分工程的建设用地不是紧靠防洪堤岸, 取水泵房一般设置在河岸边, 泵房至建筑物的给水管道以及引至河道退水口处的退水管道都会有一段管线位于规划建筑用地红线与河道蓝线之间的其它规划用地, 因此管线敷设的位置也需要与市政部门或沿线单位协商, 由规划部门审批确定, 这样取得的管线用地才符合建设要求。如果没有合法的管线用地, 这些给水管道和退水管道则无法实施, 进而会对整个工程实施的可行性造成颠覆性的影响。

3 结语

地表水源热泵系统是建筑节能的一项重要技术措施, 但由于这项技术需要依靠给水专业的室外取水和退水工程, 而室外取水和退水工程能否应用和实施受规划、水利、市政、环保、航道等诸多因素影响, 因此建设单位在确定应用前一定需要依据相关规范和有关规定、程序, 结合具体工程的实际情况, 进行充分的应用可行性论证和严格的技术方案实施的可行性论证, 方能得出可靠的研究结论, 避免盲目上马, 造成工程损失。

参考文献

[1]上海市政工程设计研究院.GB50013-2006.室外给水设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2006.

[2]沈恒等.福建省科技馆新馆江水源人空调系统水资源论证报告书[R].福建润闽工程顾问有限公司, 2013.9:3.

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