水循环定义

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水循环定义范文第1篇

安全是危害或灾害的反义词，它与危害（或灾害）的风险紧密联系。危害（或灾害）的风险愈小，安全度就愈高，反之亦然。水安全问题通常指相对人类社会生存环境和经济发展过程中发生的水的危害问题。例如，水多了（发生洪水灾害，导致人的财产损失，人口死亡问题）、水少了（发生干旱、水资源短缺以及引起的生态环境退化、人类生存环境损失）和水脏了（水污染导致的病害健康问题、人口死亡问题）。

中国是降水时空分配非常不均匀、“水“的问题十分突出的发展中国家。水多了（洪涝灾害）、水少了（干旱、水资源短缺）和水脏了（水污染问题）业已成为制约中国可持续发展最为重要的限制因子，其紧急程度已经危及人类基本环境和生存问题和国家发展利益的安全问题。

在水安全问题研究中，水资源安全问题是最为重要的一个方面[1]。水资源安全通常指水的供需矛盾产生对社会经济发展、人类生存环境的危害问题。20世纪末，不满足可持续水资源利用的模式和环境问题导致严重的水资源安全问题，业已引起国际各国政府的高度重视。2000年3月，在荷兰海牙(Hague)召开了“第二届世界水论坛及部长级会议”。会议主题是：水的安全：从洞察到行动，全世界140多个国家首脑或部长，3000名科学家出席会议。21世纪水安全面临7个主要挑战[23]：

（1）满足基本需求（meetingbasicneeds）

（2）保护生态（protectingecosystems）

（3）食品安全（securingthefoodsupply）

（4）水资源共享（sharingwaterresources）

（5）处理灾害（dealingwithhazards）

（6）水的价值(valuingwater)

（7）科学管水(governingwaterwisely)

因此，水资源安全已经成为水资源研究的国家前沿热点，受到世界范围的注目。

水资源安全问题研究主要有：水资源安全的范畴，水资源安全的度量，水资源安全评价和水资源安全保障体系的建设等方面。从学术研究，水资源安全的度量最为关键。核心问题是：回答如何量度水资源安全程度和如何保证水资源安全？我们的观点是：水资源承载力是水资源安全的基本度量。因此，研究水资源承载力对于认识和建设水资源安全保障体系尤为重要。

“承载力”一词，亦称“承载能力”（CarryingCapacity），起源于生态学，用以衡量特定区域在某一环境条件下可维持某一物种个体的最大数量[1]。随着人类社会经济发展，全球资源环境问题日趋严重，人们逐渐认识到自然资源是支持地球上生命系统和人类生存发展的物质基础，其量和质是有限的，它们满足人类现在与未来发展需要的能力也是有限的。关于生态承载力的一个较早的概念，是由世界自然保护同盟（IUCN）联合国环境规划署（UNEP）及世界野生生物基金会WWF在其出版的《保护地球》一书中提出的。他们把承载能力定义为一个生态系统所能支持的健康有机体即在维持它的生产力、适应能力和再生能力的容量。后了“承载力”概念得到延伸发展，比较多地用于说明生态系统、环境系统、资源系统承受发展和特定活动能力的限度。因此，生态承载力、环境承载力、资源承载力等诸多概念也相继出现。

1974年，Bishop在《环境管理中的承载力》一书中指出“环境承载力表明在维持一个可以接受的生活水平的前提下，一个区域所能永久地承载的人类活动的强烈程度”[2]；高吉喜（2000）在其关于生态承载力的研究别指出：环境承载力是指在一定生活水平和环境质量要求下，在不超出生态系统弹性限度条件下环境子系统所能承纳的污染物数量以及可支撑的经济规模与相应人口数量[3]。此外，一些学者还从经济、社会、环境、发展等方面对全球承载力进行了探讨（Cohen，J.E.,1995；Sagoff,M,1995；Daly，H.E.，1995，1996）[4][5][6]。然而无论是生态承载力、环境承载力抑或全球（区域）承载力都是一个比较泛化的概念，如何描述和量化，实施和操作性不强，目前的研究还不深入。事实上，在对作为生态环境组成要素的各项自然资源的承载力问题还没有完全解决的时候，是无法对生态环境承载力做更深入的研究的。

相比之下，当前对资源承载力的研究则获得了更多学者的关注。对自然资源承载力的研究主要集中于土地、水和关键矿产资源方面。1949年美国的Allan将土地资源承载力定义为：“在维持一定水平并不引起土地退化的前提下，一个区域能永久地供养人口数量及人类活动水平”。50-70年代，国外许多学者探讨了土地承载力的计算依据为：在确保不会对土地资源造成不可逆的负面影响的前提下，土地的生产潜力能容纳的最大人口数量。同时，对承载力的研究从静态转向动态，Millington等应用多目标决策分析方法，以各种资源（土地、水、气候、能源等）对人口数量的限制，计算了澳大利亚的土地资源承载力。1986年我国也开始了题为“中国土地资源生产力及人口承载量”的研究，研究者认为土地资源承载力通常是指：一个区域在一定的农业技术条件下，土地用于食物生产所能供养的人口数量；或在一定生产条件下，土地资源生产力所能承载一定生活水平下的人口限度。由此，关于土地和水资源承载力的研究在中国全面展开[7]。

承载力概念的演化与发展是对发展中出现问题的反应与变化结果。在不同的发展阶段，产生了不同的承载力概念和相应的承载力理论。如针对环境问题，人们提出了环境承载力的概念与理论，针对土地资源短缺问题，人们提出了土地资源承载力的概念与理论。而“水资源承载力”一词，则是随着水问题的日益突出由我国学者在80年代末提出来的。水资源承载力是一个国家或地区持续发展过程中各种自然资源承载力的重要组成部分，且往往是水资源紧短和贫水地区支持人口与发展的“瓶颈”,它对一个国家或地区综合发展和发展规模有至关重要的影响。进入90年代以来，在地区和国家社会经济发展中坚持走可持续发展道路已是普遍的共识，而水资源短缺与“水资源安全”问题也已成为影响可持续发展的重要制约因素，作为可持续发展研究和水资源安全战略研究中的一个基础课题，水资源承载力研究已引起学术界的高度关注并成为当前水资源科学中的一个重点和热点研究问题。

2．水资源承载力的定义

水资源承载力最早是源自生态学中的“承载能力”（CarryingCapacity）一词，是自然资源承载力的一部分。近年来，我国不少学者在资源承载力、环境承载力等概念的基础上对水资源承载力的定义进行了更深入的探讨，兹选取几个有代表性的例子列举如下：

（1）在某一历史发展阶段的技术、经济和社会发展水平条件下，水资源对该地区社会经济发展的最大支撑能力[8]。（刘燕华，1999）

（2）某一历史发展阶段，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态良性循环发展为条件，在水资源得到合理开发利用下，该地区人口增长与经济发展的最大容量[9]。（李令跃，2000）

（3）一个流域、一个地区、一个国家，在不同阶段的社会经济和技术条件下，在水资源合理开发利用的前提下，当地水资源能够维系和支撑的人口、经济和环境规模总量[10]（何希吾，2000）。

（4）一定的区域内，在一定的生活水平和生态环境质量下，天然水资源的可供水量能够支持人口、环境与经济协调发展的能力或限度[2]。（冯尚友，2000）

（5）可理解为某一区域的水资源条件在“自然-人工”二元模式影响下，以可预见的技术、经济、社会发展水平及水资源的动态变化为依据，以可持续发展为原则，以维护生态良性循环发展为条件，经过合理优化配置，对该地区社会经济发展所能提供的最大支撑能力。（惠泱河，2001）

总之，尽管已有的水资源承载力定义在表述上各有不同，但其思路并无本质上的差异，都强调了支撑能力的概念。但是，对水资源“承载力”本身的内涵，表达比较宏观。

结合中国科学院知识创新工程有关项目初步研究，作者的观点是：水资源承载力可定义为“在一定的水资源开发利用阶段，满足生态需水的可利用水量能够维系有限发展目标的最大的社会-经济规模”。因此，水资源承载力是一个度量区域社会经济发展受水资源制约的阈值，它通常用满足生态需水的可利用水量与社会经济可持续发展有限目标需求水量的供需平衡退化到临界状态所对应的单位水资源量的人口规模和经济发展规模（如GDP）等指标体系表达。

显然，水资源承载力受水的供、需矛盾双方影响，它需要从受自然变化和人类活动影响的水循环系统出发，通过“自然生态-社会经济”系统对水的需求和流域能够提供的多少可利用水资源量的“支撑能力”方面加以量度。一种概化的水循环与水资源供需关系如图1所示意。

图1量化水资源承载力的系统关系示意

核心问题是：在一定的水资源开发利用阶段和生态环境保护目标下，一个流域/区域的可再生利用的水资源量究竟能够支撑多大规模的社会经济系统发展？如何合理管理有限的水资源（开源与节流），维持和改善陆地系统水资源承载能力？

考虑到水资源承载力研究的现实与长远意义，对它的理解和界定，要遵循下列的事实：

·变化环境下（即自然变化和人类活动影响）的水循环是水资源演变和水资源承载力研究的基础。因为一个流域和区域的水资源承载能力大小，直接与该流域和区域的可利用水资源量与质有本质的联系。而区域可利用水资源量又决定于在不但变化的自然环境（包括全球气候变化）和人类活动影响下水文循环规律及其控制的水资源形成规律。

·需要把把它置于水资源的可持续利用概念的框架，建立在生态系统完整、水资源持续供给和水环境长期有容纳量的基础上。生态系统需水是水资源承载力必须要考虑的重要、方面。

·需要从“水循环-自然生态-社会经济”系统耦合机理上综合考虑水资源对地区人口、资源、环境和经济协调发展的支撑能力；

·水资源承载能力度量除了水循环和水资源变化的自然属性影响外，还取决与社会经济持续发展的有限目标。社会经济发展的要求目标不同，相应的承载能力也不一样。

因此，水资源承载能力的大小是随水资源开发阶段、目标和条件不同而变化，是一个动态、变化的概念。它不仅是水文循环、水资源研究的重要方面，而且与社会经济发展、环境系统的耦合研究密切相联，是可持续发展重大的国家需求研究的问题。

3．水资源承载力的度量与计算方法

由图1的系统关系和水资源承载力的定义，可以导出水资源承载力的度量与计算方法。主要过程概述如下：

（1）水资源总量（W）：它指流域水循环过程中可更新恢复的地表水与地下水资源总量（WL）。流域水循环受自然变化(包括气候变化)和人类活动的影响，可更新恢复的地表水与地下水资源量也在不断变化。另外，除了本地产生的水资源量外，人工跨流域调水（WT）可以增加本流域（或地区）的水资源总量。由于流域水循环降水和径流形成的不确定性，对应不同保证率的水资源量，有流域水资源总量关系

W=WL+WT

（2）生态需水量（We）：生态系统是流域水循环和流域环境系统的基本部分，满足一定环境要求的最小生态需水量（We）首先应该加以估算。它们通常由河道外的生态需水的估算（如天然生态需水、人工生态需水等），和河道内的生态需水估算（如防止河道断流所需的最小径流量等）构成。

（3）可利用水资源量（WS）：流域可利用水资源量是指在经济合理、技术可行和生态环境容许的前提下，通过技术措施可以利用的不重复的一次性水资源量。在概念上，维系生态环境最小的需水量需要扣除，以保证生态环境容许的前提条件。因此，原则上讲，可利用水资源量可以通过流域可更新恢复的地表水与地下水资源总量加上境外调水扣除生态需水量加以估算，即：

WS=aWL+WT–We

式中：a为反映工程技术措施的开发利用系数。

（4）水资源需求总量（WD）:流域社会经济发展规模水平可以表达为人口数量(P),国民生产总值(GDP)或净福利(H)等指标。因此，它们对水资源需求包括：人口需水(Wp)，工业需水(WI)，农业需水(WA)，环境和其它需水(WM)等。因此，社会经济发展对水资源需求总量（WD）可表达为：

WD=Wp+WI+WA+WM

（5）流域水资源承载力的平衡指数（IWSD）：为了描述水资源的承载力，首先需要定义流域水资源承载力的供需平衡指数（IWSD）即：

很显然，当流域可利用水量小于流域社会经济系统的需水量，即,有,这说明流域可供的水资源量不具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力。流域水资源对应的人口及经济规模是不可承载。但是，通过调水增加WS和通过节水减少WD可提高IWSD。反过来，当流域可供水量大于等于流域社会经济系统的需水量，即,这说明流域可供的水资源量具备对这样规模的社会经济系统的支撑能力，流域水资源对应的人口及经济规模是可承载，供需为良好状态。

（6）水资源承载力的分量测度：如何量度流域水资源的承载力呢？由定义和上述水资源承载力的供需指数可知，首先需要建立研究对象的“水-社会经济-环境”系统关系。它们的作用是将水资源量支撑的环境、社会经济系统规模（如人口数或人口密度、人均GDP工业产值、农业产值、水环境污染级别等）联系起来。然后，通过一定的水资源开发利用阶段与有限发展目标，分析识别出由供大于需,即IWSD>0可行域退化到IWSD＝0，即系统供需平衡达临界状态的水资源WS=WD所对应的流域人口数（P）和社会经济规模（GDP）等等指标参数。记水资源供需平衡达到临界状态的可供水资源量为，进一步，可以定义水资源承载力的各个分量，即：

意义是：λ1表明维系现状/目标水平的人口规模所需要最少水资源量WS；λ2维系现状/目标水平的经济规模所需要的最少水资源量WS。

流域的综合水资源承载力（F）是其分量的集成，例如，

λ=人均GDP/WS=(GDP/p)/Ws

（7）单位水资源量承载力的度量：为了达到水资源承载力分量和总量可比性的目的，可以进一步转化水资源承载力分量为某单位水资源量的承载指标参数。例如，当统一转化W0为亿m3的可比单位水资源量，有对应的水资源承载力的各个分量，即：

上述公式中的就是流域系统第i个水资源承载力分量。例如，F1的单位量纲是每亿m3的人口数目，说明该流域每亿m3可利用水资源量能够承载的最大人口数。同理，F2的单位量纲是每亿m3的GDP，它说明该流域每亿m3可供水资源量能够承载的经济发展最大规模的GDP。

同理，流域的综合水资源承载力（F）是其分量的集成。例如：

F=人均GDP/亿m3=(GDP/p)/W0

4．西北干旱区水资源承载力综合研究的关键问题

广义上的西北地区包括新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西和内蒙古的西北部，总土地面积为374万km2，占全国的39%，总人口约1亿，占全国的8%。涉及西北内陆河流域（包括新疆的部分外流河流域）、黄河流域、长江流域和澜沧江流域。本文讨论的范围，界定在西北内陆河干旱地区。

西北干旱区水资源承载力综合研究的关键问题有：变化环境的流域水循环模拟研究，生态需水研究，社会经济可持续发展的水资源需求研究，流域水资源承载力的计量，西北干旱区水资源承载力综合。下面重点讨论水循环模拟，生态需水和指标体系问题。

（1）变化环境的流域水循环模拟研究

水文循环是联系地球系统地圈~生物圈~大气圈的纽带，是全球变化三大主题碳循环、水资源和食物纤维中的核心问题之一，它受自然变化和人类活动的影响，决定水资源形成与演变的规律。因此，人类活动经济开发和影响剧烈地区的水循环与水资源安全研究，是21世纪资源环境学科领域一个十分重要的方向性问题。

目前水科学发展的前沿问题突出反映在：水文循环的生物圈方面，自然变化和人类活动影响下的水资源演变规律，水与土地利用土地覆被等社会经济相互作用影响等。因此，水文循环需要考虑地球生物圈、全球变化以及人类活动等方面的影响。国际地圈生物圈计划（IGBP）代表国际地球学科发展前沿，水文循环的生物圈方面(BiosphereAspectsofHydrologicalCycle，简称BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陆面生态-水文过程与空间格局的变化规律和受人类活动影响的关键问题。进入90年代末，变化环境（即全球变化与人类活动影响）下的水文循环研究成为热点。

人类活动对水文过程的影响，集中表现在对下垫面的改变上，改变流域下垫面的地形、地貌、土壤、植被等条件，可概括为土地利用和土地覆被的变化。下垫面条件发生变化了，水文过程的各环节也相应发生变化，如蒸发、入渗、产流的量会加大或减小，水循环的路径和速率也会发生变化，也就是说，利用原来的降水-径流关系不能反映土地利用/土地覆被变化后的流域降水径流形成规律和水文循环过程，分析人类活动（土地利用/土地覆被变化）对流域径流形成规律的影响成为当水资源承载力研究的基础问题。

以河西走廊的黑河流域为例，由于中游引水等人类活动的剧烈影响，已经完全改变了流域中下游水循环关系，造成下游流量减少和断流，产生严重的生态环境问题。为了说明黑河干流的水资源变化，我们将黑河干流上游出流控制水文站（莺落峡站）及下游输水控制水文站（正义峡站）1959年以来的实测流量资料进行了分析比较。根据1959-1998年实测资料统计，黑河莺落峡多年平均流量49.83m3/s，相当于年径流量15.71×108m3，正义峡多年平均流量31.05m3/s，相当于径流量9.80×108m3，莺落峡流量高于正义峡流量18.78m3/s，相当于区间多年平均每年损耗水量5.92×108m3。

从两站流量多年变化趋势看，莺落峡站水量历年变化平稳，年际变化不大，甚至还稍有上升。正义峡站水量不仅远远小于莺落峡站，且水量在逐年减少（图2），两站水量年均差值越来越大（图3）。

图2黑河莺落峡及正义峡历年径流量变化图

图3莺落峡-正义峡年均流量差值图

造成下游水资源量减少的原因：中游张掖地区人口持续增长，工农业生产迅速发展，用水量急剧增加，导致黑河干流水资源大量损耗，水资源的变化与人类活动的关系密不可分。

因此，深入研究自然变化和人类活动影响下的黑河流域水循环规律，是建立黑河流域水资源承载力模型的重要基础。

（2）生态需水研究

中国西北地区气候干旱、水资源短缺，水已经成为中国西北地区环境与发展最大的限制因子。实际观测与实验研究表明，水对生态环境质量有明显的限制作用，生态系统对水的需求也存在胁迫响应的机制。生态环境需水量是维系生态系统平衡最基本的需用水量，是生态系统安全的一种基本阈值。因此，生态环境需水估算问题成为生态环境建设依据的重要基础。确定不同生态类型的生态需水量，是生态环境建设区域配置的重要内容，是建设生态环境系统的关键。这也是中国工程院咨询项目“西北地区水资源合理配置、生态环境建设和可持续发展问题”中第2课题中的关键问题之一。

20世纪90年代后，随着国际地圈生物圈计划（IGBP）等大的科学计划推动，如水文循环的生物圈方面（BAHC）实施，国际国内对生态环境需水问题十分重视并且已有了一些研究。国家“九五”科技攻关项目有关课题，如“西北地区生态环境保护对策研究”等，利用土地利用/覆被变化的遥感信息对区域生态需水进行初步的估算。中国工程院一期咨询项目《中国可持续发展水资源战略研究》，取得了一批重要的研究成果，所完成9个专题报告中对生态环境用水也做出初步的测算，取得一些进展。但是，目前有关生态需水的研究仍处在初级发展阶段，人们对“生态需水”问题理解还不尽相同。目前，与生态需水有关的概念和定义有多个方面，如“生态需水”、“生态用水”、“生态环境耗水”等。不同人从不同角度看问题有不同的理解与解释。总之，生态环境与水文水资源以及人类生存环境的交叉研究，面临许多挑战，也存在不同的学术观点与看法。

由于目前对“生态需（用）水量”一词，还没有确切的或者得到公认的定义，因此在对它的理解与计算上还存在这样那样的问题。总的来看，多数认为：生态需水量是指在水资源短缺地区为了维系生态系统生物群落基本生存和一定生态环境质量（或生态建设要求）的最小水资源需求量。它包括天然生态保护与人工生态建设所消耗的水量。其内涵：以可持续发展为前提的天然生态保护与人工生态建设的需水，其外延包括地带性植被所用降水和非地带性植被所用的径流。因此，生态需水量可以理解为维系一定生态系统功能所不能被占用的最小水资源需求量，包括天然生态和人工生态，其计算有河道内和河道外之分。基础是自然变化和人类活动影响下的流域水循环规律的认识与模拟。

·河道外的流域上的生态需水的计算

根据补给来源，生态需水首先可以分为降水性生态需水和径流性生态需水。降雨形成径流以及径流运动过程中，地带性植被所在的天然生态系统完全消耗降水量，非地带性植被所在的天然生态系统消耗径流量为主、降水为补充，处于地带性与非地带性的交错过渡带以消耗降水为主、径流为补充。

从生态系统形成的原动力又进一步分为天然生态需水和人工生态需水两大类。从植物生理角度分析生态需水，可以得到天然植被或农作物正常生长时的总腾发量ET。其水分来源有两部分：直接利用的有效降水，以及通过水利工程直接或间接利用的供水。

区域生态需水计算应该以流域为单元，建立变化环境下的流域水循环模型，如图1所示意。然后，充分利用高分辨率的土地利用遥感信息，结合陆面水文生态实验站的校核分析识别确定。对于每个流域，结合其生态特点和水循环特点，确定一级分区为山区、平原绿洲、过度区、荒漠无流区。为了突出人类活动影响，在山区和平原绿洲中进一步区分天然生态系统和人工生态系统，作为二级计算分区。二级计算单元内在以土地利用单元作为三级计算分区,由遥感信息土地利用图上读取各类生态面积单元。对三级分区的每一项，单独计算其生态需水或经济需水。在计算中考虑了天然植被或人工植被对径流性水资源和降水性水资源的同时利用。国家“85”科技攻关项目中的一种基于水循环概念的流域生态需水计算框图如图6所示意（细节略）。

·河道内的生态需水的计算

河道内的生态需水的计算主要考虑的问题是维系河流湖泊水系的生态平衡的最小水量。主要考虑的方面有：

维持河湖水生生物生存的最小需水量；

维系城市人工生态环境景观的最小需水量；

防止河流泥沙淤积所需最小径流量；

防止河流水污染的最小水量；

防止海水入侵所需维持的河道最小流量；

防止河道断流、湖泊萎缩所需维持的最小径流量

通常需要通过流域水循环模拟、枯水分析后，在给出一定生态环境标准（或要求）下确定上述多个的最小流量组合的阈值（具体方法讨论略）。

（3）水资源承载力评价指标及计算方法

水资源承载力评价指标的建立是水资源承载力研究中的另一个关键问题。核心是用什么指标体系反映“社会-经济-环境”系统的发展规模与质量？目前，借鉴土地资源承载力的概念，采用在水资源可供给量所能维持生产的粮食产量的基础上计算水资源承载力的方法显然将问题过于简化了[10]。

从目前的认识，水资源承载力评价指标的选取有不同的做法。例如，有人从定义出发直接选取可支持人口数量、工农业发展规模等人口和社会经济发展指标作为衡量水资源承载力大小的依据[14]。也有人从水资源可供水量、需水量，可承载人口、社会、经济技术发展水平和规模，水环境容量等方面综合考虑建立水资源承载力评价指标体系，采用层次分析方法进行评价[15]。

本文建议，从水资源承载力的基本概念出发，通过水循环系统模拟，水资源评价、生态需水估算和社会经济对水的需求分析，选取计算参数，主要有：对应不同保证率的水资源量，最小生态需水量，可利用水资源量，水资源需求量（包括人口需水，工业需水，农业需水，环境和其它需水等）；通过流域“社会-经济-环境”系统的实际分析，确定水资源承载力评价指标体系，如水资源承载力的平衡指数（IWSD）等。运用本文提出的量化方法，获得比较具体和实在的水资源承载力的度量结果，如维系现状/目标水平的人口规模所需要最少水资源量，维系现状/目标水平的经济规模所需要的最少水资源量等。

总之，希望概念清楚，基础扎实、评价方法简单、可比性好。这方面研究工作需要在实际中发展和完善。

4．结语

水资源承载力的研究在我国虽然已有诸多研究课题和论述，但总的来说，已有的研究重点主要集中在对水资源承载力的评价与计算等方面，还没有形成水资源承载力研究的成熟的理论和方法。笔者“抛砖引玉”。希望在其概念、新的理论与方法研究方面开展研讨。几点建议如下：

（1）加强学科交叉融合的研究

水资源承载力研究涵盖了从理论到实证，从“水-生态-社会经济”多学科基础问题和可持续发展问题。从变化环境下的水文循环水资源演变规律到流域水文生态、植被耗水机理等微观领域，从水文水资源科学到社会经济科学、规划科学等不同层次、不同学科的研究范围，并以多目标决策分析方法、系统动力学方法、遥感与地理信息系统方法等作为技术手段，因此，迫切需要加强学科交叉融合的研究。

（2）技术方法的创新

目前制约水资源承载力研究的一个重要因素就是数据的获取与分析处理。GIS在支持与水文和水环境有关的地理空间数据的获取、管理、分析、模拟和显示，以解决复杂的水资源、水环境规划和管理问题方面显示了其强大的功能[17]。水资源承载力研究必须突破陈旧的数据获取与分析手段，充分利用现代先进技术，将地面水文观测与空中遥感信息相结合，利用地理信息系统进行数值计算和模拟，并将现有水资源承载力数学模型方法与GIS集成，这是水资源承载力研究取得突破性进展的一个关键所在。

（3）研究领域的拓展

水循环定义范文第2篇

[关键词] 水资源 循环经济 再利用 意义

1 前言

水是重要的自然资源，是人类赖以生存和社会发展的必要资源。随着社会经济的发展，“水危机”日益显现，人们对于水资源的开发利用研究也经历了由低级向高级发展的过程。起初人们对水资源的研究仅仅局限于对水资源的开发利用，研究水资源的时空分布规律和运动规律，即着重于水资源自然属性的研究。随着社会的发展，特别是现代科技革命，使人们对水资源的研究产生了一个质的飞跃，逐步从水资源自然属性的研究过渡到水资源社会经济属性的研究，从社会经济系统的角度广泛开展水资源合理开发利用研究，这些研究领域包括水资源与经济发展关系的研究、水环境安全的研究、水权水价的研究、水资源管理体制的研究等。

2 水循环经济的概念与特征

2.1 水循环经济的概念

水循环经济首先是一种先进的水资源经济发展模式，它是建立在社会水循环系统分析的基础上，遵循循环经济的思想，按照水资源节约、水环境友好的原则，使人们在生产和生活过程中，在水资源开发利用的各个环节，始终贯穿“减量化、再利用、再循环”的原则，重视采用新技术、新材料、新工艺，并以完善的制度建设、管理体制、运行机制和法律体系为保障，提高水的利用效益和效率，最大限度地减轻和降低污染，从而实现社会发展的最终可持续性。

2.2 水循环经济的特征

根据水循环经济的定义，通过传统水资源利用模式和水循环经济模式的对比分析可以得出，水循环经济作为一种先进的经济发展模式具有如下特征：

2.2.1发展目标上追求效率、效益和可持续的统一性

水循环经济模式在发展目标上追求水资源利用的效率、效益和可持续性三者的统一，要求水资源利用模式必须按这三大目标进行重新构建。

（1）效率特征要求水资源利用注重节水，在不降低人民生活质量和经济社会发展能力的前提下，采取综合措施减少用水过程中的损失、消耗和污染，高效利用水资源。

（2）效益特征表现在中观上水资源配置的高效益，要构建节水型经济系统和节水型社会系统。

（3）可持续性是指水资源利用充分考虑了对生态环境的保护，不以牺牲生态环境为代价，这是水循环经济模式追求的最高目标。

2.2.2管理环节上追求供水、用水和排水等环节的健康循环

发展水循环经济的最终目的是为人类提供健康的水资源生存环境，水循环经济要求水资源利用的各个环节和途径都应追求健康循环，且贯穿于整个水的社会循环过程中。水循环经济需要贯彻以下三个基本原则：

输入端的减量化原则（Reduce）。要求在供水环节，减少进入生产和消费流程的水资源量，即用较少的水资源投入满足既定的生产或消费需求，在经济活动的源头就做到节约水资源和减少污染。

过程控制的再利用原则（Reuse）。为了提高水资源的利用效率，要求从上一工序或过程排出的水资源能够直接为下一工序或过程所用，水资源在生产过程中尽量多次重复利用。

输出端的再循环原则（Recycle）。要求生产和消费过程中的污水重新变成可以利用的资源而不是无用的废水。

2.2.3利用手段上追求科学技术、经济与行政手段的一体化

先进的科学技术是循环经济的核心竞争力，如果没有先进技术的输入，水循环经济所追求的经济和环境多目标将难以从根本上实现。

有效的经济政策是水循环经济发展的重要推动力和必要保障。水循环经济发展模式要求应充分发挥市场机制对水资源配置的基础作用，充分利用价格、税收和财政等各种经济手段，实现符合水循环经济发展要求的3R原则。

法律和法规作为一种强制手段可以有效地推动水循环经济的发展，也是所有发达国家普遍采用的重要手段，是水循环经济发展模式在管理手段上的重要特点。

3 水资源再利用模式

水资源再利用模式的选择体现在水循环体系的各个环节之中，包括供水、生产和生活用水、污水资源化、雨水利用等。其目的很清楚，一是节水，减少对自然水资源的索取；二是减少排放，减少对自然水生态的扰动。水资源再利用模式在人类实践中早有应用，如节水器具，节水的绿色建筑，还有各种中水的回用等。总体来看，对这些模式的研究和分析还不够深入，没有更好地提炼总结，尤其是从经济学角度的分析还有待加强。

3.1节约用水模式。长期以来我国农业采用大漫灌的灌溉方式，用水量大，利用率低，浪费严重。可见，我国农业节水潜力相当可观，应大力研究和分析农业节水模式，通过节水灌溉和节水农业相结合的办法实现农业节水。要加强对工业行业节水的经济学研究，通过产业布局的调整和产业结构的调整，达到水资源节约利用和水环境污染控制的目的。在城镇，要加强水的循环利用研究，控城镇生活的用水浪费，减少城市给水管网和用水器具漏水损失，充分发挥节水的潜力。要研究和分析各种节水模式的成本和效益，通过成本和效益的比较，选择最优的节约用水模式。

3.2清洁生产模式。近年来，世界上大力推广清洁生产，广泛采用循环利用经过处理的工业废水。由于采取这一措施，20年来，日本和德国的工业用水的数量没有增加。美国钢铁业在每吨钢需要的280 t水中，只有14 t是注入的新水，其余用的都是循环水。至2000年，我国工业废水的重复利用率已经达到70%以上，但与世界先进水平的90%～95%相比，还有不少的差距。根据我国目前的工业用水效率预计，2020年我国工业的年用水量将由现在的1100亿m3增加到2000亿m3，增加用水量约1倍。这就要求我们必须重视工业用水过程的研究，多角度地选择清洁生产模式，改进工艺和流程，进一步提高多次重复循环用水，提高用水的效率。

3.3污水资源化模式。工业废水资源化的观念是对传统工业废水末端治理的革命，是工业废水治理的努力方向；城市生活污水的处理可以考虑变集中处理为分散处理，分散处理的主要场所是居民住宅的屋顶。通过在城市建立中水系统，将生活、生产污水处理之后再次使用，从而节约大量的日常用水。经处理过的回用中水，主要可用于冲厕、体育场馆、高尔夫球场、浇灌花草树木、清洁道路、清洗车辆或基建施工、设备冷却、工业用水及其他可接受其水质标准的用水。我国90%以上的城市水域遭到污染，城市污水（包括生活污水和工业废水）以每年6.5%的速度增加，预计到2020年城市污水产生量将达到600亿t以上。因此，污水资源化应是我国21世纪城市水循环经济的着眼点，需要大力研究污水处理技术水平和污水资源化应用的方向。

3.4雨水资源化模式。由于自然和历史的原因，在我国北方地区，尤其是西北黄土高原的部分地区极度缺水。按可利用水资源统计，当地人均可利用水资源占用量只有110 m3，是全国人均可利用水资源占有量（720m3）的15.3%，是世界人均可利用水资源占有量（2970m3）的3.7%。目前在我国的西部地区有近1000万人的饮用水极度困难。数百年来，西部地区居民积累了丰富的雨水汇集和利用的经验，使他们得以在这里生存。面对发展的需要，这种传统的集水方式受到了资金短缺的制约。为此，今后需要大力开展对西北地区雨水利用方式、雨水利用投融资方式等方面的研究。

3.5海水淡化模式。我国拥有1万8000多公里的海岸线和300多万平方公里的海洋管辖区，海水利用和淡化是解决淡水紧缺问题的有效途径。据测算，中国城市的用水中约80%是工业用水，工业用水中约80%是工业冷却用水。如果能够用海水替代现有工业冷却用淡水总用量的30%，就可以使沿海城市节约近20%的淡水资源，同时减少冷却水对环境的污染。我国的海水淡化起步于20世纪60年代，目前在技术上还不够成熟。今后，需要加强对海水淡化技术、海水对工业设备的腐蚀、海水淡化成本与效益、海水淡化产业化等方面的研究，使海水淡化利用成为我国解决缺水问题的重要选择之一。

4 水资源再利用技术的创新

“节流”与“开源”是解决水资源短缺的两个主要途径，在水资源供应不断减少的今天，其核心在于水的循环利用，即通过污水资源化、雨水资源化、节约用水等措施，增加水资源的间接供应，尽量减少水的使用量，这样不仅可以减少无效需求，减轻供水压力，还可以相应减少污水排放和污水处理的负担，减少对环境的污染。为此，循环用水可以说是实现水资源可持续利用的重要战略措施。循环用水需要采取工程、技术、经济和管理等各项综合措施，特别需要不断更新的污水处理技术、节水技术与设备的支持。

技术创新是为了实现一定的系统目标，考虑系统内外客观因素的制约，对各种可能得到的技术手段进行分析比较，不断研究和寻找新的最佳方案。对水循环经济的技术创新研究，主要是从事技术科学的学者，要将水循环经济的理念与思路引入水的供应、输送、使用、排放、处理和回用等过程中，通过对循环过程中水资源消耗、水循环利用、污水处理、水污染排放的分析，提出减量化、再使用、再循环的工程流程或技术建议。

例如，在社会经济系统中，各用水部门与行业都存在节水技术与相关设备；在污水处理厂，要实现污水的资源化利用，必须不断更新处理设施和技术，以提高污水的处理水平；同样，要实现污水的循环利用，需要对饮用水、循环水的管道系统进行技术改造。从经济学的角度看，还需要考虑不同技术项目的成本与效益，如引入新的生产流程与工艺所需要的投入及预期产出。从企业和区域社会经济发展来看，还要对比分析采取水循环技术的长期成本和短期成本，从而确定水循环技术的可行性。这些工作，需要根据各地的水资源条件、经济社会发展状况、科学技术水平等因素，对各类循环水的技术和设备进行系统的分类，并提出相关的技术识别评价指标，为水循环经济的发展提供理论指导。

5 水循环经济管理体制及经济机制

长期以来，我国实行水资源分部门管理的体制，水量与水质、地表水与地下水等分割管理，水资源的分割管理导致部门职能交叉、政出多门、推萎扯皮、管理效率低下等诸多弊端。随着社会经济近年来的快速发展，不少地区的水短缺和水污染等水问题日显严重，传统的水资源分割管理模式越来越成为制约水资源可持续利用的障碍。加强水循环经济管理体制和经济机制问题的研究是实践水循环经济工作的突破口，更是实现社会经济可持续发展目标的迫切要求。水循环经济管理体制和经济机制的研究包括循环水权制度的研究、循环水权交易市场的研究、循环水价的研究、水循环经济政府财政和税收的研究、有关循环水的法律法规的建立和完善研究等。

6 结论

我国是一个水资源严重缺乏的国家，迫切需要在包括工业、农业等在内的各个领域引入水与资源可持续利用的概念与技术。通过水循环与资源的回收，不仅可以节约水和资源，减少对环境的依赖，还可以最大限度地减少废水排放，保护环境。因此，建立水循环经济与水资源再利用体系研究是非常有意义的。

参考文献：

[1] 王晓昌,张荔,袁宠林,等.水资源利用与保护[M].北京:高等教育出版社,2008.

水循环定义范文第3篇

[关键词] 风冷 水冷 能效比（COP） 费用对比

1．概念介绍

COP，即能量与热量之间的转换比率

即：单位1的能量，转换为单位0.5的热量，即COP为0.5

COP值在ARI标准中，关于冬夏季循环效率提出了以下定义：

在冬季供热时，Q1制热量（W）与Q0输入功率（W）的比率定义为热泵的循环性能系数COP（coefficient of performance，W/W）;

在夏季制冷时，Q2制冷量（W或Btu/h）与Q0输入功率（W）的比率定义为热泵的能效比EER（energy efficiency ration, W/W 或Btu/W.h）

COP=Q1/Q0

EER=Q2/Q0

为不引起歧义，我们将冬季热泵循环性能系数和夏季热泵的能效比表达形式均采用COP（能效比）表示。

即：COP（冬季）=Q1/Q0

COP（夏季）=Q2/Q0

2. 对比的分类

本文以同一厂家的不同（水冷和风冷）设备为参考：

a． 风冷冷水室外模块机组

b． 水冷冷水机组（螺杆式）

c． 直膨式风冷室外模块机组

3. 设备参数及计算结果

以300KW制冷量的冷水机组为例

风冷冷水室外模块机组（R22）参数如下：

制冷量：300KW

制冷输入功率：105KW

制热量：315KW

制热输入功率：110.5KW

冷冻水供回水温差为：7-12°C

热水供回水温差为：45-40°C

冷冻水流量为：300/4.2/5=14.28kg/s=51.42m3/h

循环水泵扬程选取30m H2O

循环水泵的输入功率：7.5KW

补水泵流量取值：2.5m3/h

补水泵扬程取值：20m H2O

补水泵的输入功率：0.75KW

水冷冷水机组（螺杆式）参数如下：

制冷量：298.9KW

制冷输入功率：62.6KW

制热量：350.5KW

制热输入功率：78.4KW

冷冻水供回水温差为：7-12°C

热水供回水温差为：45-40°C

冷冻水流量为：298.9/4.2/5=14.28kg/s=51.24m3/h

循环水泵扬程选取30m H2O

循环水泵的输入功率：7.5KW

补水泵流量取值：2.5m3/h

补水泵扬程取值：20m H2O

补水泵的输入功率：0.75KW

冷却塔风机功率：3KW

冷却水循环泵功率：7.5KW

直膨式风冷室外模块机组（R22）参数如下：

制冷量：315KW（5组45KW模块机组）

制冷输入功率：13.9 x 7 = 97.3KW

制热量：49 x 7 = 343KW

制热输入功率：13.3 x 7 =93.1KW

计算的结果如下：

a．风冷冷水室外模块机组（R22）计算如下：

COP(冬季)= 315KW/110.5KW=2.85

COP(夏季)= 300KW /105KW =2.86

冬季全负荷运行模式的功率汇总：110.5 + 7.5 +0.75 =118.75KW

夏季全负荷运行模式的功率汇总：105 +7.5 +0.75 =113.25KW

TIC 投资费用包括：

总造价 = 室外机组 + 循环水泵（2备一用） + 补水泵（2备一用）+水管道及相应配件（不考虑水系统末端设备）

造价估算值为参考值：

总造价= 室外机组（350000）+ 循环水泵（2 x 20000）+ 补水泵及水箱（2 x 5000 + 3000）+管道及配件（30000）

总造价=350000+40000+13000+30000=433000元

4. 水冷冷水机组（螺杆式）计算如下：

COP(冬季)= 350.5KW /78.4KW =4.47

COP(夏季)= 298.9KW /62.6KW =4.77

冬季全负荷运行模式的功率汇总：78.4 + 7.5 +0.75 + 3 + 7.5 =97.15KW

夏季全负荷运行模式的功率汇总：62.6 +7.5 +0.75 + 3 + 7.5=81.35KW

TIC 投资费用包括：

总造价 = 机组 + 循环水泵（2备一用） + 补水泵及水箱（2备一用）+冷却塔 + 冷却水循环水泵（2备一用）+ 水管道及相应配件（不考虑水系统末端设备）

造价估算值为参考值：

总造价= 机组（350000）+ 循环水泵（2 x 20000）+ 补水泵及水箱（2 x 5000 + 3000）+ 冷却塔（30000）+ 冷却塔循环水泵（2 x 20000）管道及配件（30000）

总造价=350000+40000+13000+30000+40000+30000=503000元

4. 直膨式风冷室外模块机组（R22）计算如下：

COP(冬季)= 343KW /93.1KW = 3.68

COP(夏季)= 315KW /97.3KW = 3.24

冬季全负荷运行模式的功率汇总：93.1KW

夏季全负荷运行模式的功率汇总：97.3KW

TIC 投资费用包括：

室外机组 + 铜管管道及相应配件（不考虑水系统末端设备）

造价估算值为参考值：总造价= 室外机组（350000）+ 管道及配件（15 x 3000）

总造价=350000+45000=395000元

4. 结果的分析

在此引入COP’，即 COP’=Q/系统用电总功率，参见表格中的计算结果。

5.结论及建议

据上述计算与分析,得出以下结论:

(1) 风冷冷水系统的COP值最低，COP’值也为最低，且投资费用为三种方案的中间水平。

(2) 水冷冷水系统的COP值最高，COP’值也为最高，且投资费用为三种方案中的最高。

(3) 直膨式机组（R22）系统的COP值居中，COP’值却接近水冷冷水系统，投资费用为三种方案中的最低。

(4) 对于运行费用可以用总耗电量来估算，一年中考虑相同的运行时间的前提下，水冷冷水系统和直膨式机组系统（R22）的运行费用接近且为最低，而风冷冷水系统的运行费用最高，且要高出其他方案20%左右。

水循环定义范文第4篇

沙角发电总厂C厂(以下简称沙角C电厂)工程全套引进技术设备，建设规模包括3台额定功率为660MW，最大保证出力为696MW的亚临界冲动凝汽式汽轮发电机组。其机组为目前我国最大的燃煤机组，具有参数高、系统复杂等特点，而且运行工作人员少，因此，事故顺序记录对于指导检修人员及时排除事故显得特别重要，并直接影响机组的商业运行。

1S.O.E.的结构及运行状况

沙角C电厂3台机组均采用英国ROCHESTER公司生产的ISM-1型事故顺序记录仪，主要包括电源供电单元(FCU)、信号输入端子板(ITP)、事故虏获单元(ECU)、通信单元(CIU)、打印机和设备间相互连接用的同轴电缆及光纤等。每台机组的S.O.E.提供信号输入通道256个，已定义输入通道255个，主要包括电气保护信号、重要辅机运行状态/跳闸状态信号、电调部分的汽轮机跳闸的始发条件、锅炉MFT始发条件和机、炉部分设备的运行参数等。在机组商业运行过程中，S.O.E.多次出现未能对机组的事故停机的事故分析提供明确有效的线索和证据的情况，延长了机组的消缺时间，影响了机组的安全、经济运行。

2主要存在的问题

2.1信号输入路径中间环节多

沙角C电厂S.O.E.输入信号基本上从最近距离的地方引进，造成信号输入路经中间转换环节增多，如锅炉跳闸信号的S.O.E.输入路径为：FSSS中间继电器柜DCS输入端子S.O.E.输入端子。更合理的信号输入路径应为FSSSS.O.E.输入端子。由于信号输入中间环节多，当通道定义为常闭接点输入时，系统误动作次数将会增加；当通道定义为常开接点输入时，将增大系统拒动的可能性。这些都会影响S.O.E.提供准确的事故线索。另一方面，信号输入中间环节多也增大了检修人员对其它系统的维护难度。

2.2通道分配不合理

2.2.1引进了辅机在运行信号

每台机组的S.O.E.不仅引进了各台凝结水泵、凝汽器抽气泵、锅炉给水泵、循环水泵、工业水泵已跳闸信号，而且引进了上述各辅机在运行的状态信号，而绝大部分辅机的运行信号是无助于机组的事故分析的。

2.2.2输入信号重复

对于6台低压加热器、3台高压加热器等，S.O.E.不仅冗余地引进了容器液位高异常信号(差压开关送出)，而且相对地引进了液位高异常继电器已动作信号。相当于S.O.E.定义4个通道监视同一容器的同一异常液位。

2.3部分已定义的通道端子未接线

2号机组S.O.E.输入通道索引号为19～24，这6个通道分别定义为给水中间水箱水位非常低、公共服务气压力低、燃油箱液位非常低等，但端子板上均未接线。

2.4部分已定义的通道信号定值空缺

在255个已定义输入通道中，现有的定值一览表未能提供明确定值的共有36个，其中包括定子冷却水出口温度非常高、引风机轴承温度高等。

2.5部分关键信号未引进S.O.E.

如S.O.E.只引进了一个炉膛压力高差压开关接点，而未引进炉膛压力非常高(三取二信号，MFT始发条件)信号；只引进了汽包水位高I值和低I值的报警信号，而未引进作为MFT条件的汽包水位非常高(三取二综合信号)和汽包水位非常低(三取二综合信号)信号。

3造成缺陷的原因分析

造成缺陷主要有4方面的原因：

a)工程建设采用总承包方式，承包方面为了节省设备开支，尽可能减少电缆铺放长度，从而导致部分信号从附近机柜并接，造成信号输入路径中间环节多。

b)由于工程建设分工是CE负责锅炉岛部分建设，GA负责机、电及公用系统部分建设，GA在机组S.O.E.通道分配上明显未作全盘考虑，绝大部分通道定义给汽机及辅助系统、发电机及发变组，而锅炉部分重要信号却未能引进S.O.E.。

c)监理不力是以上2项既成事实的主要原因，而移交资料不齐全说明验收工作有漏洞。

d)部分主要辅机现在实际运行出力未能达到原设计要求，从而容易触发事故停机，这是S.O.E.原设计点组态时未能充分考虑到的，使S.O.E.在这方面引进的信号不够充足。

4整改策略

a)全面核实每个输入信号的合理输入路径，取消多余的中间环节。

b)补齐MFT全部始发条件：

1)增加炉膛压力非常高信号，取自FSSS“三取二”综合信号；

2)增加炉膛压力非常低信号，取自FSSS“三取二”综合信号；

3)增加汽包水位非常高信号，取自FSSS“三取二”综合信号；

4)增加汽包水位非常低信号，取自FSSS“三取二”综合信号；

5)增加一次风压对炉膛压力差压低磨煤机全路信号，差压信号取自FSSS。

c)增加每台炉水循环泵跳闸信号，信号取自电气动力箱。

d)增加炉膛层火焰消失信号，信号取自FSSS。增加层火焰消失信号，能为灭火事故分析提供正确的分析方向。

e)增加部分重要辅机跳闸的始发条件：

1)增加每台磨煤机密封风压对冷风管风压差低信号，取自FSSS，是跳磨煤机的条件；

2)增加每台磨煤机的给煤机已停运信号，取自FSSS，是延时跳磨煤机的条件；

3)增加每台给水泵跳闸的始发条件：包括油压低，压加级平衡管温高，液力耦合器轴承温度高，给水泵进出口差压低等，信号分别取自给水泵保护回路和DCS。

水循环定义范文第5篇

关键词：桥梁工程；大体积混凝土；水化热；控制技术

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

中图分类号：TV544+.91文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

在进行桥梁的大体积混凝土施工时，水泥的水化热会使混凝土的温度升高，而外界温度一般较低，从而导致混凝土的内外温差过大，在混凝土的表面产生较大温度应力，因此形成表面裂缝且往往会发展成为贯穿性的裂缝。裂缝定会对结构的整体性造成破坏，甚至直接导致结构的质量及安全问题。因此，桥梁施工中，大体积混凝土的水化热控制具备极其重要的理论意义与实际价值。

1大体积混凝土的定义及特点

1.1大体积混凝土的定义

目前尚没有关于大体积混凝土的明确定义：根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)，最小边的尺寸介于1—3m，须进行现场浇注，同时采取合理措施来避免水化热导致的温差大于25℃的混凝土统称大体积混凝土；依照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2000)，将混凝土结构物的最小尺寸不小于lm，或可能会由于水泥的水化热导致混凝土内外温差过大进而造成裂缝的混凝土定义为大体积混凝土。可见，不能单纯的按照断面的尺寸来判定是否属于大体积混凝土，以避免不必要的损失和浪费，必须对断面尺寸、气温、水泥以及结构本身等因素进行综合考虑。目前，在工业及民用的建筑结构中，一般的现浇连续墙式结构、地下的构筑物以及设备的基础等容易由温度应力导致裂缝的结构，通称作大体积混凝土结构。

1.2大体积混凝土的特点

1、混凝土属于脆性材料，其抗拉强度仅为抗压强度的十分之一左右，拉伸变形的能力也较小：短期加载时其极限拉伸变形仅有(0.6—1.0)×10－4，约为降低6—10℃的温度变形；长期加载时其极限拉伸变形也仅有(1.2—2.0)×10－4。

2、对于大体积的混凝土结构而言，其断面尺寸较大，完成混凝土的浇筑后，由于水泥产生水化热，造成结构内部温度的急剧上升，此时混凝土的弹性模量极小，徐变颇大，升温所引起的压应力尚且较小；然而，随着日后混凝土温度的降低，弹性模量增加，徐变较小，在约束条件一定的情况下将产生很大的拉应力。

3、通常情况下，桥梁大体积混凝土须暴露于室外环境，其表面直接与水或空气接触，随着一年四季水温与气温的交替变化，大体积混凝土的结构内部会产生很大的拉应力。

4、一般情况下，大体积混凝土的结构只在表面或孔洞附近配置少量的钢筋，甚至不进行配筋。相对于结构巨大的断面尺寸而言，其含钢率非常低。普通钢筋混凝土结构中的拉应力主要是由钢筋承担的，混凝土只须承受压应力即可。然而，在大体积混凝土的结构内，由于并未配置钢筋，一旦出现拉应力，则必须依靠混凝土自身来承受。

2大体积混凝土温度裂缝的成因

大体积混凝土产生裂缝的主要是由于混凝土的内外温度差较大所致。根据裂缝深度的不同，大体积混凝土所出现的裂缝通常可分为：表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝三种。对于混凝土结构而言，有裂缝是绝对的，无裂缝则是相对的，所谓结构抗裂，仅仅是要将裂缝控制在一定范围内而已。根据我国《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002) 的明确规定，混凝土结构裂缝的最大宽度为：一类环境(室内的正常环境)中为0.3mm；二、三类环境中为0.2mm。

虽然干缩可能会引起混凝土的裂缝，然而大体积混凝土的内部湿度变化不大，且湿度变化局限于表面很浅的范围内，只须加强养护，很容易避免由干缩导致的裂缝。

在大体积的混凝土结构中，温度的变化不仅能够导致裂缝，还可能会严重影响结构的应力状态。在数值上，温度应力甚至有超过其它外荷载所引起应力总和的可能性。温度应力与气候条件、结构形式、施工过程及材料特性等诸多因素的关系十分密切。温度应力的变化极其复杂，其应力分析比水压力、自重及其它外荷载的应力分析复杂得多。因此，对温度应力的分析，以及对温度控制与防止裂缝措施的研究，是大体积混凝土结构设计及施工中非常重要的课题。

3桥梁大体积混凝土的水化热控制方法研究

3.1合理设计原料配比，适当添加膨胀剂

混凝土水化热过大的最重要原因为混凝土内部的材料配比不合理。据研究表明，混凝土所产生热量的最主要来源是水泥，因此，在保证混凝土满足整体强度要求的前提下，尽可能降低水泥含量，这样能够有效降低因水化热导致的混凝土温度升高。实验证明：每增减10kg的水泥，其水化热将使得混凝土温度升降1℃，此外，混凝土的后期强度对于水泥的含量变化并不敏感。由此可见，降低混凝土中的水泥含量是非常可行且有效的。另外，为了更好的控制水化热，还应尽量选用粒径较大且级配良好的粗细骨料，严格控制砂石的含泥量，在浇筑混凝土时掺加适量粉煤灰，并且选用掺合料或添加缓凝剂、减水剂，以改善混凝土的和易性，降低其水灰比，从而充分减少发生水花放音的混凝土材料的表面积，加快水分的蒸发。同时，在进行混凝土的拌和时，可掺入适量微膨胀剂或膨胀水泥，使混凝土进行补偿收缩，以平衡温度升高而引起的温度应力。

3.2加装循环冷却水管降低水化热

在桥梁工程中，为控制大体积混凝土的水化热常采用循环冷却水管技术，该技术从施工工艺到散热原理均相对简单，经实践证明，该技术可以很好的控制大体积混凝土的水化热问题。首先，该技术的工作原理为：在大体积混凝土内部，铺设一系列混换的冷却水管，利用冷水循环流动将混凝土内部多余的热量带走；其次，在铺设过程中，可以根据混凝土体积的不同选择一根或数根循环水管，按照从上到下、从高到低的顺序注水，使水能够由上而下的产生作用；再次，在水循环时，应防止冷却水的循环过快，这样将阻碍热量被及时的带走，为此每隔一段时间应间歇水循环，以确保大体积的混凝土内部不会过快降温，从而保护混凝土结构。利用冷却循环水管来控制水化热的措施具有较强的技术性，实际操作中需要结合实际情况选择合理的工艺。

3.3浇筑措施

混凝土的浇筑量越大，水泥的水化热导致的温升值越高，据此特点，在浇筑时可以采取如下措施：

1)将混凝土的初凝时间严格控制在12h以上，以免混凝土的内部由于产生水化热过快而导致温度裂缝；2)分层进行混凝土的浇筑，控制层厚在50cm左右，以此间接的增加散热面积，从而避免温度的积聚；3)进行混凝土的二次收浆时，可有效的防止混凝土表面的龟裂。

3.4混凝土后期的水化保养

完成混凝土的浇筑后，必须合理的加以保养。在混凝土的保养过程中，可以采取一定的措施来加快混凝土内部温度的降低，这能够明显降低水化热对混凝土后期养护的危害。作为非常有效的一种措施，混凝土水化保养主要是向浇筑王城并成型的混凝土喷水，以此来降低水化热。首先，定期的进行喷水，通过水分的蒸发直接带走大量的水化热，由于水能够通过混凝土的毛细空隙进入到其内部，因此其内部的热量非常容易被带走；其次，进行混凝土的浇筑时，其中的某些成分无法与水完全反应，投入使用后，这些成分便会与所处环境中的水继续反应，造成二次水化热的产生，通过保养时期的水化反应，能够提前二次水化热的产生，增强混凝土抗压的能力。总而言之，混凝土的后期水化养护不仅能使浇筑混凝土时产生的水化热减少，还能有效的增强混凝土的抗压能力，因而在实际工程上得到了广泛应用。

4结语

近年来，随着桥梁建设规模日益增大，大体积混凝土的水化热控制问题已在桥梁工程界得到了高度的重视。在施工过程中，必须采取有效的措施，控制大体积混凝土的水化热问题，从而确保整个桥梁工程的施工质量及安全性能。

参考文献：

[1]叶琳昌，沈义.大体积混凝土施工[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.