承载能力范文10篇

时间:2023-03-14 11:53:13

承载能力

承载能力范文篇1

显然,随着生产技术的改进,新疆水资源开发利用水平在提高,资源的人口承载能力也在提高。按照现在的技术条件,在水资源得到可持续开发的条件下,在生态环境得到良性循环的条件下,新疆的社会经济能发展到一个怎样的程度?人口的承载量是多少?其生活水平又如何?

1生活水平的期望值分析

衡量水资源的承载能力大小的主要依据是承载的人口数量和人口的生活水平,而人民群众的生活水平主要决定于人民群众对工农业产品的占有量。因此未来人口对工农业产品的占有量则必然影响水资源的承载能力的计算。

为了更客观的分析新疆水资源的承载能力,有必要对全国乃至全世界的消费水平的变化趋势进行详细分析。农业产品可以分为粮食、棉花、蔬菜、油料、肉、蛋、奶等消费品,相对来说,简单而一致;工业产品产品种类繁多,且与历史年代有关,相对复杂,为简单起见,用人均GDP描述工业产品的消费水平。

1.1主要农产品生产状况

1.1.1我国(或世界)的农产品生产

(1)粮食:我国是一个农业大国,粮食生产是国家的头等大事。从总体上说,目前我国的粮食供求基本平衡,但一直处于紧张运行状态。1978年粮食总产量30477万t,人均生产量316.6kg。从1990年到1996年,人均年粮食占有量在370kg以上,可以满足基本需求。与世界人均水平420kg相比,还差20~50kg。1990~1996年间七年间四年净进口,三年净出口,年均净进368万t。从进口的品种来看,进口的主要是小麦,出口的有大米、玉米、大豆等。目前粮食的进出口主要起着品种调剂和丰歉调剂作用,粮食的供求平衡并未对国际市场形成依赖关系。

(2)棉花:虽然我国或者全世界棉花生产在不同时期有所波动,但总体趋势仍是在发展。1978年我国棉花总产量216.67万t,人均生产量2.25kg,1980~1989年的10年间我国棉花平均年产量为400.4万t,1990~1996年的七年间棉花平均年产量为453.4万t。全世界棉花平均年产量的变动情况是:1934~1938年为580万t,1948~1952年为670万t,1955~1956年为765万t,1985~1989年为1702万t,1992~1996年为1861万t。

(3)畜产品:自1985~1996年12年间,我国肉类生产量增长了3倍多,年平均递增10.7%。其中,猪肉生产量增长2.4倍,年均递增8.4%;牛肉生产量递增10.5倍,年均递增23.9%:羊肉生产量增长4倍,年均递增13.6%。猪肉产量在肉类的总产量中所占比重逐年下降,由1985年86%降至1996年的68.3%;牛羊肉产量在肉类总量中所占比值逐年上升,由1985年的5.5%,升至1996年12.3%。1996年人均占有量达到48.3kg,其中:猪肉33kg,牛肉4kg,羊肉2kg。可见,在找国未来的肉类消费中,牛羊肉所占比例将会明显增大。

从1987到1992年,世界牛肉消费在各国之间是不平衡的,发达国家人均消费量大,年际变化小,而发展中国家人均消费量低(仅为发达国家的15%),但逐年增长趋势明显。据有关资料,1990年世界发达国家肉类人均消费量已达76.7kg,其中:牛肉26.8kg,占34.9%;羊肉2.8kg,占3.6%;猪肉29.8kg,占38.8%;禽肉17.3kg占22.6%。

目前我国人均肉类占有量虽然超过世界人均占有水平,但远低于发达国家水平。我国人均奶类占有量只有6kg,大大低于世界人均占有量。

1.1.2新疆的农产品生产

新疆是我国的一个农业大省,1995年农业产值占全国农业总产值的3.65%,从八十年代到九十年代,新疆的农业发展较快,在全国中的比例呈上升趋势。1978年粮食总产量为370万t,人均生产量300kg,低于全国平均水平的317kg,1985年粮食总产量为497万t,人均生产量365kg,1990年粮食总产量为677万t,人均生产量443kg,九十年代以后虽然粮食总产量还在继续保持增长,但人均生产量基本上保持440kg的水平。自1985年之后人均生产水平一直高于全国平均水平。新疆的棉花生产量从1978年到1995年间持续保持增长势头,1978年棉花总产量为5.5万t,人均生产量4.5kg,而1995年棉花总产量达到93.5万t,占全国的20%,人均生产量56.3kg,高于全国平均水平4kg。

新疆肉类生产水平居于全国中下游,1996年新疆肉类产量为60.3万t,人均占有量为36kg,仅及全国人均肉类占有量的74.5%。随着国家向西北倾斜的经济政策的实施,新疆的经济建设、必将迅速发展,人民群众的生活水平将随之改善,对肉类的需求将不断增长,尤其是对牛、羊肉的需求量将会增长的更快。

但是,新疆的农业生产还是处于一种粗放式的经营状态中,增产靠开荒,靠增加播种面积,灌溉基本上采用古老的大水漫灌方式。随着农业生产技术的改进,这种耕作方式必然要被淘汰,而提高现有耕地面积的单产和灌溉用水的利用效率将是农业生产的发展方向。

1.2国内生产总值

随着改革开放,我国经济已经走上健康发展的道路。在1978~1995年期间,我国国内生产总值(GDP)平均年增长率达9.8%,明显高于全球的2.7%(1980~1994)和东亚地区的8.3%。尤其是“八五”时期,年均增长达11.6%(“七五”为7.9%、“六五”为10.8%)。从人均国内生产总值来看,1978年仅为379元,1995年已经达到4754元(折合美元620)。国民经济的高速、持续增长的主要动力之一为工业的快速发展。1978~1995年间,工业总产值和工业GDP年均增长率分别为14.9%和12.0%。由此驱动了用水的增长,对供水提出更高的要求。

进入九十年代我国政策开始向西倾斜,新疆的国民经济发展也开始超过了全国平均水平,1980年新疆人均国内生产总值为410元,而1990年为1799元,1995年为4819元(折合美元628)。

1.3期望值分析

本次研究拟用两类指标表示人民群众的生活水平:农产品和国内生产总值GDP,人均农产品的占有量说明了人民群众的温饱程度,而人均GDP则代表富足程度。农产品分粮食、棉花、油料、蔬菜、甜菜、水果、肉、奶等指标,这些指标基本上涵盖了人民群众日常生活所必须的农业消费品。通过上述分析,综合考虑世界、全国以及新疆的社会经济发展历程,我们给出了2020年和2050年的农产品和GDP的人均期望值,作为分析水资源承载能力的主要依据(见表1)。

生活水平标准划分原则。人均农产品占有量达到上述指标,则承载人口的生活水平只是温饱:在温饱的基础上,202O年人均GDP超过1万元或2050年人均GDP超过4万元,则承载的人口进入中等富裕水平;在温饱的基础上,2020年人均GDP超过2万元或2050年人均GDP超过6万元,则承载的人口进入富裕水平。

表1主要农产品期望值

2新疆水资源可利用量

新疆水资源承载能力研究拟按2020和2050年分别代表中远期和远景两个水平年。前者利用水资源开发利用规划和水资源合理配置方案分析的研究成果进行较详细的分析计算;后者使用供需平衡原理,即水资源可利用量与耗水量相平衡的原理粗略估算承载能力。

新疆的多年平均自产地表水总径流量为794亿m3,按典型年法计算的75%来水保证率为734亿m3,远期可以被开发利用的水量还必须考虑以下几部分:

(1)国外入境水量多年平均值为88亿m3,75%来水保证率为77亿m3,这些水量的一半可以被利用。

(2)昆仑山脉高山盆地羌塘区无法利用的水量20.81亿m3,流入青海柴达木盆地的水量多年平均为4.03亿m3,75%保证率为3.1亿m3,这些水量均不能被利用。

(3)高山区出境河流奇普卡甫河、小阿克苏河和巴尔鲁克山西坡诸小河年径流量全部流出境外,不能被利用,其多年平均值合计为17.8亿m3,75%保证率为16.2亿m3。

现状流入哈萨克斯坦境内的伊犁河、额尔齐斯河、额敏河的年径流量多年平均值分别为129.1亿m3、89.6亿m3、3.18亿m3,合计为221.88亿m3,75%来水保证率(由于观测资料系列短,伊犁河和额尔齐斯河选用1992年作为典型年,额敏河选用1963年作为典型年)分别为100.8亿m3、86.23亿m3、2.86亿m3,合计为189.9亿m3。随着新疆社会经济的发展,远期对这部分水资源的开发将势在必行,初步设想到2050年三河的出境水量按50%计算。

(4)远景平原区下游天然生态环境耗水量正常年份为121亿m3,75%保证率的来水年份可以只维持天然植被的生态耗水92亿m3,而放弃河湖生态补水29亿m3。

新疆平原地下水补给量为402亿m3,地下水资源量为383亿m3,其中地表水转化补给量为320亿m3,无然补给量为63亿m3,井灌回归补给量为19亿m3。这说明新疆地表水与地下水转换频繁,有利于重复开发利用。由于可利用量不包括重复利用量,故新疆地下水资源可利用量为63亿m3。

综上所述,新疆水资源可利用量多年平均值为628亿m3,75%来水保证率为610亿m3。

32020年新疆水资源承载能力分析

3.1边界条件分析

为了有效地分析水资源承载能力,本研究拟将新疆分成南疆、北疆和东疆三大计算单元,以水稻、小麦、玉米(包括玉米、高粱、大麦、豆类)、棉花、油料、蔬菜、甜菜、其它(麻类、烟叶、啤酒花、药材、打瓜籽、果用瓜等)八种作物描述种植业的种植结构,水果代表果林,肉和奶代表畜牧业,以三大产业刻画经济结构。

新疆气候干旱,农业需要灌溉。为了能在作物生长期内充分发挥水的利用效率,必须拟订科学合理的灌溉制度。综合新疆17个灌溉实验站的实验资料以及当地群众总结的丰产灌溉经验,并考虑节水技术措施(如喷灌或微喷灌等)逐步实施,确定了主要农作物的净灌溉定额。

现状新疆生活用水水平与全国其它地区比较,属于偏低水平。北疆的城市生活用水水平虽然高于南疆和北疆,但也只有170升/人日,而东疆最低只有97升/人日;农村生活用水水平更低,不足50升/人日。随着社会经济的发展,新疆的生活用水水平必然要接近我国其它地区。

现状新疆工业用水量占总用水量的比例不足3%,但浪费现象比较严重,重复利用率不高,虽然北疆的乌鲁木齐市和克拉玛依市的工业比较发达,节水水平较高,但全疆平均万元产值取水量高了全国其它地区。预计未来的形势依然如此。

1995年新疆全区综合渠系有效利用系数平均为0.47,其中南疆为0.45,北疆和东疆为0.50。根据国内外许多灌区的实践表明,只要进行渠道防渗和灌区建筑物的配套及加强管理,可使渠系有效利用系数显著提高,但在新疆地区由于自然地理条件恶劣,灌区改造工程投入大,因此渠系有效利用系数的提高将取决于水利事业费的投入。综合考虑这些因素,本研究认为2020年全疆渠系利用系数可达0.6左右。

为了使新疆水资源承载能力的分析更符合实际,根据有关工程规划设想,拟订下述水利工程作为多目标模型的备选方案(见表2)。

3.2方案设置

水资源是限制新疆社会经济发展的主要因素。提高水资源的承载能力,须采取提高节水水平、优化产业结构、提高污水处理能力、充分挖掘当地水资源的潜力、跨流域调水等、加强水资源管理等措施。根据新疆的实际情况,本次研究定义了5个基本的优化方案,方案的基本设置参见表3,然后利用多目标模型对新疆的社会经济发展规模、各种模式下的水资源配置方案及各种配置方案对经济、环境、粮食的影响程度作优化分析,并在此基础上分析了2020年的水资源承载能力。

表2水利工程规划方案

表32020年新疆水资源承载能力分析方案基本设置

注:“有节水措施”表示按3.1节的定额,“上规划水利工程”表示按表2的设置。

3.3承载能力分析

在进行具体的承载能力分析计算时,允许某些指标低于期望值,但必须建立农产品的市场交换机制,即可以用超出期望值的农产品在国际市场或国内市场上去等价交换低于指标期望值的农产品,使总的农产品的人均占有量与指标期望值达到总体平衡。农产品交换平衡公式为:

(1)

式中

R——总体平衡指标

P——农产品的人均占有量

D——农产品的人均期望值

α——农产品的交换比

i——农产品指标分类

农产品交换比价受市场、政策、国际国内政治形势等多种因素的影响与干扰,本研究参考1995年的农产品的市场销售价格预测分析了未来主要农产品之间的交换比价(参见表4)。表中价格以粮食价格为基本单位,其它都是相对价格。

表4农产品相对交换比价

按照所给定的期望值和交换价格比,对上述五个方案进行了人口承载能力的分析。在农产品按照期望值达到平衡的情况下,也就是保证温饱的程度时,方案A、B、C、D、E的全疆人口承载量分别是2640、2798、3198、3606、4264万人,但是方案A、B、C的经济发展水平太低,人均GDP不足1万元;方案D和E无论是在经济发展方面还是在农产品方面都好于前三个方案,特别是方案E,它在GDP总值和农产品生产总量上是五个方案中最高的,按照农产品平衡关系,方案E的人口承载量达到了4260万人,比方案D多了655万人,但是方案E的人均GDP仅为1.5580万元,低于方案D,故方案D可以作为2020年新疆水资源承载能力分析的基本方案。

按照方案D的忧化指标,并根据温饱生活标准,2020年新疆水资源的人口承载量为3606万人,其中南疆为1638万人,比预测人口1230万人多408万人,北疆为1863万人,比预测人口1169万人多694万人,东疆为105万人,比预测人口150万人少45万人。从生活水平来看,新疆人均GDP为1.77万元,其地区分布为南疆最低,1.33万元,北疆居中,为1.96万元(接近富裕水平的下限2万元),东疆最高为5.46万元。虽然南疆和北疆能承载这么多的人口,但从人均GDP来看,被承载人口的生活水平只能达到一个中等富裕程度。要使被承载的人口既能温饱又能有富裕的生活,则须降低承载人口的数量。在人均GDP达到2万元的条件下,南疆承载的人口要下降到1087万人,北疆为1822万人。而东疆按照富裕水平的人口承载量显然不只105万人,它可以用工业产品换取农产品,从而承载比105万人更多的人口。由于难以预测未来工业产品与农产品的价格交换比,故仍以105万人作为东疆在富裕生活水平条件下的承载能力。因此,2020年新疆富裕生活水平下的人口承载能力为3014万人。具体承载指标见表5。

表52020年方案D富裕条件下的水资源承载能力指标

42050年新疆水资源承载能力分析

2050年的新疆水资源承载能力以2020年的水资源承载能力研究为基础,利用水资源供需平衡理论探索远景的新疆社会经济及生态环境的最大发展程度。

4.1需求预测与供需平衡

新疆是一个少数民族聚居区,下一世纪的城市化率将有加快趋势,预计从2020年到2050年期间,30年的年平均增长率不应低于10‰,按10‰预测得2050年的总人口为3450万人,其中城市人口为1890万人,农村人口为1560万人。预计2050年牲畜数量达到8500个基本绵羊单位。城市生活用水分居民生活和公共生活两项,分别按160升/人日和120升/人日计算,农村生活用水90升/人日,一个绵羊单位用水12升/头日。预计到2050年城市生活需水将达到19.3亿m3,农村生活用水8.8亿m3,新疆生活需水量合计为28.1亿m3。

根据2020年水资源承载能力分析的成果,从1995~2020年25年期间GDP的年平均增长率为8.47%,预计2020~2050年的GDP增长速度将放慢,以每年增长5%计算,2050年新疆的GDP将达到27500亿元。工业总产值30年的增长率比GDP的增长高一个百分点,按6%计算,到2050年将达到56700亿元。工业的综合万元产值取用水定额将从2020年的45m3下降到25m3,因此2050年工业的总需水量将达到142亿m3。

新疆的农业灌溉面积到2050年将比2020年多发展1000万亩,达到7000万亩,其中粮食为3490万亩,考虑复种指数后,播种面积为4160万亩,棉花面积达2225万亩,油料面积760万亩,蔬菜面积200万亩,甜菜面积140万亩,农田灌溉的综合定额取310m3/亩,净需水量为217亿m3。饲草饲料基地和灌溉草场是提高载畜能力的主要措施之一,预计2050年其灌溉面积将在2020年的基础上增加500万亩,达到1880万亩,综合灌溉定额取280m3/亩,需水量为52.6亿m3。林业面积由于农田防护林和果林的需要,2050年比2020年增加250万亩,达到1350万亩,综合灌溉定额取280m3/亩,需水量为37.8亿m3。2020年的新疆渔业需水量已经达到4.2亿m3,2050年按10亿m3净需水量计算。因此,2050年新疆农林牧渔业的灌溉净总需水量为317亿m3。

新疆2050年的灌区改造将进入完善阶段,综合渠系有效利用系数也将有较大提高,达到0.7是完全有可能的。农村生活及农林牧业的毛总需水量为466亿m3。加上城市生活和工业的需水量,2050年新疆总需水量为627亿m3。现状1995年国民经济耗水率为0.74,考虑到2050年由于生产技术的提高,农业灌溉定额和工业万元产值取用水定额将下降,而耗水率将会升高,预计2050年国民经济耗水率为0.85,因此,2050年的新疆国民经济耗水量为533亿m3。

新疆水资源可利用量多年平均和75%保证率分别为628、610亿m3,大于2050年新疆国民经济耗水量533亿m3,考虑到2050年水利工程还不能控制全部的可利用量,按可利用量的90%计算,为540~550亿m3,与国民经济耗水量基本保持平衡。

4.2承载能力指标

现状农业用水是新疆的用水大户,占总用水的97%,2020年农业用水所占比例下降到91.5%,这说明从1995年到2020年农业将逐步由粗放型耕作方式缓慢地转向集约型耕作方式,2020年以后转型速度将加快,农作物单产将有新的飞跃。预计2050年新疆粮食作物的综合单产将达到380kg,粮食总产量将达到1580万t;棉花单产将上升到110kg,总产量将达到245万t;油料单产将上升到170kg,总产量将达到129万t;蔬菜单产将上升到3000kg,总产量将达到600万t;甜菜单产将上升到4000kg,总产量将达到560万t。

畜牧业2050年按8500万头个基本绵羊单位计算,肉产总量为136万t,奶产总量为130万t。水果总产量243万t。

承载能力范文篇2

1问题的提出

水资源可利用总量是指在可预见的时期内,在统筹考虑生活、生产和生态环境用水的基础上,通过经济合理、技术上可行的有效措施,在当地水资源中可供一次性利用的最大水量(不包括回归水重复利用量)。水资源可利用总量的计算,可采取地表水资源可利用量与浅层地下水资源可开采量相加后,再扣除地表水资源可利用量与地下水资源可开采量两者之间重复计算量即可。按上述的定义和计算方法,估算常规的黑龙江省境内(45.48万km2)水资源可利用总量为383.81亿m3,水资源可利用率为47.4%,其中:水资源二级区嫩江为62.13亿m3,松花江干流区173.51亿m3,黑龙江干流区85.79亿m3,乌苏里江区58.29亿m3,绥芬河区4.09亿m3。另外,黑龙江省境内国境界河湖水资源非常丰富,这与其他省区不同,我省具有得天独厚的过境水资源条件,故若按常规的方法计算,则黑龙江省水资源可利用总量偏小,而且远满足不了全省国民经济发展需求。如:2011年8月黑龙江省发展和改革委员会等部门和单位编制的《黑龙江省1500亿斤粮食生产能力建设规划》[1]中,2015年全省经济社会总需水量为478.63亿m3,多年平均总用水量440.85亿m3,已超过了常规的黑龙江省水资源可利用总量383.81亿m3(控制红线),这按国务院批复的《全国水资源综合规划》中规定的省级行政区用水总量控制要求是不允许的。因此,如何解决全省用水总量控制问题中,自然而然地提到如何合理开发利用国境界河湖水资源及计算问题,即推求全省实际的水资源可利用量问题,并作为全省用水总量控制上限。

2黑龙江省概况

黑龙江省是中国位置最北、纬度最高和气温最低的省份,全省总面积45.48万km2,占国土面积的4.7%,居于全国第6位。白山黑水间美丽富饶的龙江大地沃野千里,林海浩瀚,江河密布。绵延不断的大、小兴安岭托起片片郁郁葱葱、遮天蔽日的林莽;纵横伸展的张广才岭、老爷岭和完达山挽着黑龙江、松花江、乌苏里江浩浩荡荡、日夜流淌;广阔的松嫩平原、三江平原麦浪滚滚、稻花飘香;风光无限的镜泊湖、兴凯湖、连环湖、五大连池碧波荡漾、姿态万千,山中、水中尽显绚丽风彩。走过碧水连天、芦苇丛生的扎龙自然保护区、三江平原部级生态功能保护区,看一看龙江丰富的湿地资源;踏进祖国最北部的漠河,赏一赏世所罕见的北极光;步入粉装玉砌、晶莹洁白的冰雪世界,览一览举世无双的无限塞北风光。这里有红松的故乡,丹顶鹤的家园,有大豆的故土,石油、煤炭的温床。黑龙江省东端至抚远县乌苏镇,西端在大兴安岭西侧的大林河源头以西,东西长约930km,北起漠河北极村黑龙江主航道,南止东宁县的南端,南北相距约1120km。全省山丘区面积26.08万km2,占58%;平原区面积19.4万km2,占42%。全省2010年耕地面积约1333万hm2,占总面积的29.3%。黑龙江省总的地貌格局是山地与平原相间错落。地形趋势是西北、北部和东南部高,东北与西南部低。按地貌形态划分为5个大区:Ⅰ区位于我省西北部的大兴安岭山地;Ⅱ区位于我省北部的小兴安岭山地;Ⅲ区位于我省东南部山地(完达山、老爷岭和张广才岭山地);Ⅳ区位于我省西部的松嫩平原;Ⅴ区位于东部的三江兴凯湖平原。山地海拔300~1700m,占全省面积的58%,平原海拔50~350m,占全省总面积的42%。

3水资源概况

3.1松花江区水资源概况

松花江区包含松花江流域(56.12万km2)及额尔古纳河、黑龙江干流、乌苏里江、绥芬河、图们江等国境边(跨)界河流域的中国侧部分,松花江区面积93.48万km2。水资源量统计见表1。

3.2黑龙江省水资源概况

黑龙江省水资源综合规划见表2[2]。黑龙江省水土资源主要有5个特点:①水资源时空分布不均匀,平原少、山丘区多,春冬季少、夏秋季多。②全省水土资源不匹配,东、西两大平原土地资源丰富,耕地面积占全省的89%,而常规的水资源量却占全省的50%;中部地区耕地少,水资源多。③境内水资源少、过境水资源多。④河流封冻期长,增加水资源开发利用难度。⑤黑土地土壤结构疏松,极易发生水土流失。

4黑龙江省水资源承载能力分析

水资源可利用量(可作为经济社会水资源承载能力)是指以流域为单元,在保护生态环境和水资源可持续利用的前提下,通过经济合理、技术可行的有效措施,在当地水资源中可供河道外消耗利用的最大水量。具体分为地表水资源可利用量、平原区地下水资源可利用量、山丘区保留地下水资源可利用量。水资源可利用总量由地表水资源可利用量与地下水资源可利用量相加。水资源可利用总量是一个流域和区域可供河道外经济社会系统消耗利用的最大水量(控制上限),该指标用以控制流域水资源总体开发利用程度。

4.1松花江区水资源可利用量

松花江区水资源可利用总量660.36亿m3,占水资源总量44.26%。松花江区水资源可利用量统计见表3[3]。

4.2黑龙江省境内水资源可利用量

黑龙江省境内水资源可利用量见表4。全省境内常规的水资源可利用量成果见表5。

4.3国境界河湖过境水资源可利用量估算

4.3.1两江一湖地区两江一湖地区设计水田灌溉总面积87.7万hm2,其中:黑龙江干流沿岸水田灌溉面积为59.8万hm2,占总面积的68.3%;乌苏里江干流沿岸水田灌溉面积为16.0万hm2,占总面积的18.2%;兴凯湖沿岸水田灌溉面积为11.8万hm2,占总面积的13.4%。暂按黑龙江干流、乌苏里江干流沿岸水田灌溉面积59.8万hm2、16.0万hm2,估算的黑龙江干流、乌苏里江干流过境水资源可利用量59.41亿m3、16.62亿m3。近期、远期兴凯湖年来水量分别为64.59亿m3、55.8亿m3,大小兴凯湖年损失水量26.39亿m3,考虑兴凯湖的生态基流量9.13亿m3后,近期、远期兴凯湖水资源可利用量分别为29.07亿m3、20.28亿m3。两江一湖地区过境水资源可利用估算见表6。

4.3.2引黑济松调水工程随着国民经济的迅速发展,松花江流域的上、中游地区水资源的需求将越来越大,因此,到远期当遭遇枯水年的枯水期(畅流期),悦来水利综合枢纽坝址以上松花江干流的来水量将大大减小,这时引松补挠特大型灌区引调水工程的大量引水,必将影响到松花江下游的正常通航(江海联运)。为此,远期为了解决上述各行业间的用水矛盾,择期实施引黑济松调水方案,具体设想如下:通过修建引黑济松调水工程,将连接黑龙江、松花江(两江)和嘟噜河、梧桐河、鹤立河(三河)及太平沟航电枢纽(拟建)、四方山水库(拟建)、关门咀子水库(拟建)共3座大型水库(三库),构建纵横交错的松花江北岸河湖连通的水网体系,简称:两江、三河、三库(233)水网体系。引松补挠特大型灌区现状(2010年)水田灌溉面积,“十二五”期间规划发展至水田灌溉面积47.5万hm2左右,将增加水田灌溉面积23.6万hm2左右;远期规划发展至水田灌溉面积86.7万hm2左右,将再增加水田灌溉面积39.1万hm2左右。因此,引松补挠特大型灌区远期暂按增加水田灌溉面积39.1万hm2,平均净灌溉定额6240m3/hm2,灌溉水利用系数0.6,平均毛灌溉定额10410m3/hm2,而且还考虑长距离输水和蓄水工程蒸发渗漏损失率30%后,估算的引黑济松调水工程的黑龙江干流过境水资源可利用量52.98亿m3。

4.3.3黑龙江省北部高寒地区黑龙江省水田发展战略,在稳定西部、优化中部、发展东部的基础上,迄今为止,纵观全省,唯独北部地区还有地有水,具有发展水田灌溉面积的潜力,我省水田北扩的范围基本在北纬48度至北纬51度区间,包括3市8县(区),分别是黑河市6个县(区)、伊春市的嘉荫县、大兴安岭的呼玛县三卡乡,耕地面积133万hm2左右,故在省农科院黑河分院初步研究成功高纬高寒水稻的基础上,科研部门继续进行试验,并推广到大面积后,进一步选定高寒地区水稻优势品种(高产、优质、早熟、极早熟水稻)的前提条件下,逐步分期分批实施水田灌溉面积北扩新战略。黑龙江省北部高寒地区初步规划水田灌溉面积约10万hm2左右,其中在国境界河黑龙江干流沿岸发展的水田灌溉面积约6.7万hm2左右。故暂按黑龙江干流沿岸水田灌溉面积6.7万hm2,平均净灌溉定额5955m3/hm2,灌溉水利用系数0.6,平均毛灌溉定额9930m3/hm2,估算的黑龙江省北部高寒地区黑龙江干流过境水资源可利用量6.62亿m3。

4.3.4国境界河湖过境水资源可利用量综上所述,除了黑龙江省境内常规的水资源可利用量以外,还可以利用的国境界河湖过境水资源可利用量为164.7亿m3,其中:两江一湖地区国境界河湖过境水资源可利用量约105.1亿m3,占63.8%;引黑济松调水工程的黑龙江干流过境水资源可利用量52.98亿m3,占32.2%;黑龙省北部高寒地区黑龙江干流过境水资源可利用量6.62亿m3,占4.0%。因此,国境界河湖过境水资源可利用量164.7亿m3,又可以分为,黑龙江干流过境水资源可利用量119.01亿m3,占72.3%;乌苏里江干流过境水资源可利用量16.62亿m3,占10.1%;兴凯湖沿岸水资源可利用量约29.07亿m3,占17.6%。

4.4黑龙江省实际的水资源可利用量

黑龙江省常规的水资源总量为810.33亿m3,其中:常规的水资源可利用量为383.81亿m3,水资源可利用率为47.4%。另外,考虑国境界河湖过境水资源可利用量164.7亿m3后,全省实际的水资源总量增加至975.03亿m3左右,实际的水资源可利用量增加至548.51亿m3左右,水资源可利用率为56.3%[5]。全省实际的水资源可利用量548.51亿m3中,地表水资源可利用量为424.68亿m3,占水资源可利用量的77.4%;地下水资源可利用量为123.83亿m3,占水资源可利用量的22.6%。全省实际的水资源可利用量548.51亿m3中,水资源二级区嫩江为62.13亿m3,松花江干流区为173.51亿m3,黑龙江干流区204.8亿m3,乌苏里江区(含兴凯湖)103.98亿m3,绥芬河区4.09亿m3。

5结论与建议

5.1结论

在保护生态环境和水资源可持续利用的前提下,通过经济合理、技术可行的有效措施,经综合分析论证后估算的黑龙江省实际的水资源可利用量548.51亿m3,可分为黑龙江省境内(45.48万km2)常规的水资源可利用量383.81亿m3和国境界河湖过境水资源可利用量164.7亿m3。因此,黑龙江省经济社会多年平均总用水量,也相应划分为常规的多年平均用水量和非常规的多年平均用水量,而且采用相应的水资源可利用量(控制红线),分别控制经济社会用水量。黑龙江省经济社会常规的多年平均用水量,指凡在水资源二级区(嫩江、松花江干流、黑龙江干流、乌苏里江和绥芬河)范围内取水的多年平均水量,必须严格按常规的水资源可利用量383.81亿m3控制。黑龙江省经济社会非常规的多年平均用水量,指凡在国境界河湖(黑龙江干流、乌苏里江干流和兴凯湖)沿岸取的多年平均过境水量,尽量按国境界河湖过境水资源可利用量164.7亿m3控制。总之,黑龙江省经济社会水资源承载能力不允许超过全省实际的水资源可利用量,而且以全省实际的水资源可利用量548.51亿m3作为控制上限,进行全省经济社会用水总量控制和定额管理。为此,纵观黑龙江省东、中、西部地区水资源可利用量与经济社会发展的用水需求来看,今后全省实施的水资源调控总体战略为,在西部(松嫩平原)水资源短缺地区,应大力推广节约用水技术,限制发展高耗水产业,并采用严格的用水总量控制和定额管理相结合的管理模式;中部(山丘区)水资源较丰富但季节性缺水地区,首先修建控制性蓄水工程,增强水资源的调控能力,然后应采用节约用水与高效用水并举,节水与养水相结合等管理模式;东部(三江平原———松花江、黑龙江、乌苏里江和兴凯湖沿岸)过境水资源丰富地区,应大力推广高效用水技术,节水与养水结合,排降蓄灌、灌降排蓄等生态水利模式[6]。

承载能力范文篇3

1城市水环境与水资源承载能力概念

1.1水资源承载能力的概念及内涵

水资源承载能力(CarryingCapacityofWaterResources–CCWR,又可翻译成SupportingCapacityofWaterResources–SCWR)的概念,最早源自于《生态学》中的“承载能力”(CarryingCapacity)一词,是自然资源承载能力的一部分。其研究的主体是资源与环境系统,客体是人类或更广泛的生物群体。而“承载能力”的概念最早可以追溯到马尔萨斯(Malthus)“人口理论”中关于“有限粮食对人口增长的支撑能力”的论述(SeidlandTisdell,1999)。20世纪90年代早期,有的学者提出了水资源承载能力的概念并被应用于干旱半干旱地区和城市区(施雅凤等,1992;李令跃,2000;Guo等,2001;左其亭、陈曦,2003)。近年来,我国不少学者对水资源承载能力的概念及计算方法进行了深入探讨。关于水资源承载能力的定义,人们从不同研究角度给出了不同的定义,这里列举几个代表性的定义:

(1)水资源承载能力是指某一地区的水资源,在一定社会历史和科学技术发展阶段,在不破坏社会和生态系统时,最大可承载(容纳)的农业、工业、城市规模和人口的能力,是一个随着社会、经济、科学技术发展而变化的综合目标(施雅凤等,1992);

(2)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(刘燕华,2000);

(3)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(李令跃,2000);

(4)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(何希吾,2000);

(5)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(冯尚友,2000);

(6)水资源承载能力,指的是在一定流域或区域内,其自身的水资源能够持续支撑经济社会发展规模,并维系良好的生态系统的能力(汪恕诚,2001);

(7)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(惠泱河等,2001);

(8)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(夏军,2002)。

关于水资源承载能力的定义还可以列举很多。尽管在表述上各有不同,但其表现的基本观点和思路并无本质差异,都强调了“水资源支撑能力”的含义。从水资源承载能力的含义来分析,至少具有如下几点内涵(左其亭、陈曦,2003):

(1)在“水资源承载能力”概念中,主体是水资源,客体是人类及其生存的社会经济系统和环境系统,或更广泛的生物群体及其生存需求。“水资源承载能力”就是要满足客体对主体的需求或压力,也就是水资源对社会经济发展的支撑规模;

(2)“水资源承载能力”具有空间属性。它是针对某一区域来说的,因为不同区域的水资源量、水资源可利用量、需水量以及社会发展水平、经济结构与条件、生态与环境问题等方面可能不同,水资源承载能力也可能不同。因此,在水资源承载能力定义或计算时,首先要圈定研究区范围。

(3)“水资源承载能力”具有时间属性。在众多定义中均强调了“在某一阶段”,这是因为在不同时段内,社会发展水平、科技水平、水资源利用率、污水处理率、用水定额以及人均对水资源的需求量等均有可能不同。因此,在水资源承载能力定义或计算时,也要指明研究时段,并注意不同阶段的水资源承载能力可能有所变化。

(4)“水资源承载能力”对社会经济发展的支撑标准应该是以“可承载”为准则。在“水资源承载能力”的概念和计算中,必须要回答:水资源对社会经济发展支撑到什么标准时才算是最大限度的支撑。也只有在定义了这个标准后,才能进一步计算水资源承载能力。一般,可以把“维系生态系统良性循环”作为水资源承载能力的基本准则。

(5)必须承认水资源系统与社会经济系统、生态系统之间是相互依赖、相互影响的复杂关系。不能孤立地计算水资源系统对某一方面的支撑作用,而是要把水资源系统与社会经济系统、生态系统联合起来进行研究,在社会经济—水资源—生态复合大系统中,寻求满足水资源可承载条件的最大发展规模,才是水资源承载能力。

(6)“满足水资源承载能力”仅仅是可持续发展量化研究“可承载”准则的一部分(“可承载”准则包括资源可承载、环境可承载。资源可承载又包括水资源可承载、土地资源可承载等),它还必须配合其它准则(有效益、可持续),才能保证区域可持续发展。因此,在研究水资源可持续利用合理配置时,应以“水资源承载能力”为基础,以可持续发展为准则(包括可承载、有效益、可持续),建立水资源优化配置模型。

根据以上分析,本书作者曾把“水资源承载能力”简单定义为:“一定区域、一定时段,维系生态系统良性循环,水资源系统支撑社会经济发展的最大规模”(左其亭、陈曦,2003),可以概括为图1.1的概念图。

图1.1可以形象地表达出水资源承载能力的概念,简单解释如下:

水资源系统与生态系统相互支撑、共同作用,来共同支撑社会经济系统。

社会经济系统对水资源系统可以进行开发利用和保护,对生态系统一方面可以进行保护,一方面又有可能进行破坏。因此,社会经济系统与水资源系统和生态系统之间又是相互制约的关系。如果支撑的社会经济规模太大,水资源系统和生态系统就难以支撑,难以确保水资源的可持续利用和生态系统的良性循环。

在一定条件下,如果生态系统达到良性循环的极限,这时其对应的社会经济最大规模就称为是“承载能力”。因此,水资源承载能力是在“社会经济—水资源—生态复合大系统”有机运转下,达到“生态系统良性循环”目标时的“最大社会经济发展规模”。

在特定的城市区,所确定的水资源承载能力就是城市水资源承载能力。因此,可以仿照水资源承载能力的定义,把“城市水资源承载能力”简单定义为:“在特定的城市区,一定时段内,维系生态系统良性循环,水资源系统支撑社会经济发展的最大规模”。与一般流域或区域相比,城市区人类活动强烈,人口、工业、商业集中,本地水资源一般满足不了城市用水需要,污水排放集中且量大,水资源承载能力计算一般比较复杂。另外,一般城市区不是一个完整的流域,在计算城市水资源承载能力时,要满足流域(或更大区域)尺度上的水资源承载能力要求(或水资源可持续利用要求)。也就是说,城市水资源承载能力计算一般是基于一定水资源边界条件下进行的。

1.2水资源承载能力的影响因素

从以上关于水资源承载能力的内涵分析可以引申出影响水资源承载能力大小的主要因素,大致可以分为三大类:

第一类:水资源系统本身特性

水资源系统是水资源承载能力的主体,水资源系统的可利用水资源量大小是其承载能力的内因。也就是说,水资源承载能力大小首先是由水资源系统所能提供的水资源量决定的。在城市区,一般本地水资源满足不了用水的需求,需要考虑流域(或更大区域)一定的水资源条件。

第二类:人类活动能力及意识形态

人类是水资源承载能力的客体,在很大程度上影响着水资源承载能力。(1)水资源利用率。这是决定单位水资源量能够养活多少人口或带来多大经济效益的重要指标,是水资源承载能力计算的关键指标。(2)科技进步通过提高水资源利用率、重复利用率、污水处理率等提高水资源承载能力。科学技术能促进经济增长,提高资源利用效率,降低污染处理成本,改善人类生存环境。随着科技的进步,原来不能治理的污染现在可以治理了,原来需要花费很大代价才能治理的污染现在需要花费较小的代价。这些变化都有可能促进水资源承载能力的提高。(3)本区域发展战略。它反映一个国家或地区的发展规划或发展模式,对水资源的分配和利用有重要影响,从而影响到水资源承载能力。(4)管理体制和法制。它反映了人们用水、治水、保护水资源的基本思路。有些管理体制或法制对水资源的利用和保护有积极作用,有些甚至有消极作用。这在很大程度上影响着水资源承载能力。

第三类:定义“是否可承载”的目标差异

这是关系到水资源承载能力计算的一个关键问题,也就是,要人为确定“达到什么样的标准时的最大承受能力才是水资源的承载能力”。前文在定义“水资源承载能力”概念时,是以“维系生态系统良性循环”为判断目标。另外,也可以制定一些判断目标,计算得到人为干预下的水资源承载能力。肯定会因为确定的目标差异而导致计算结果的不一致。

1.3水环境承载能力的概念及内涵

前文对水资源承载能力的概念进行过简单介绍和探讨。从对水资源承载能力的定义和解释中可以看出,水资源承载能力特别强调“生态系统良性循环”这个目标。针对水环境来说,水体到底能容纳多大的污水及污染物,这是水环境承载能力计算问题。在城市区,生态与环境状况在很大程度上取决于城市区所具有的水资源数量和水资源质量。因此,可以说,水环境承载能力是城市水资源承载能力表现的重要方面和前提条件。

关于水环境承载能力的概念及与水资源承载能力的关系,汪恕诚(2001)曾论述为“水资源承载能力讲的是用水即取水这一面。你用了水之后,产生了污水,污水又排放到一定的水域里去,这个水域能够承载多少污水和污染物的排放呢?因此,水环境承载能力指的是在一定的水域,其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时,所能够容纳污水及污染物的最大能力。”

如果不去过多地“抠字眼”的话,水环境承载能力也就是我们通常所说的“水环境容量”或者说是“水环境(水体)纳污能力”、“水环境容许污染负荷量”等等,都是一个概念,一个意思(崔树彬,2002)。实际上,两者也有细微差别,水环境承载能力强调以“保持生态系统良性循环”为目标。但是,为了在实际应用中便于操作和显示污水处理厂的作用,针对城市水环境问题,本书作者建议采用“水体容许城市污水最大排放量”作为水环境承载能力指标。这种定义就与“水环境容量”、“水环境(水体)纳污能力”、“水环境容许污染负荷量”等概念有很大区别。它不仅取决于水体纳污能力,还与该城市污水处理能力有关。也就是说,本书定义的水环境承载能力不仅是与水体本身的纳污能力有关的问题,还是一个与人类活动有关的问题;是在人与自然共同作用下,水体所能容纳的最大城市污水排放量。这种定义的优点是,可以很清楚地区分出一定条件下城市最大可以排放的污水量。这种定义的缺点是,还不能表达水体纳污能力,并且计算的承载能力与污水处理能力有关,这在不同年代可能是一个变值。为了克服这种缺点,在应用时同时采用“水环境纳污能力”和“水环境承载能力”,来分别表示“水体所能容纳的最大污水量”和“水体所能容纳的最大城市污水排放量”。

根据本书定义的水环境承载能力概念,可以把城市水环境承载能力计算思路形象地表达为图1.2的形式。

简单解释如下:

城市生活、生产、生态需要从水体中引水,同时又排放出大量的污水。在排放的污水中,一部分被污水处理厂处理后再排入水体,一部分直接排入水体。如果排入水体的污水量过大,就难以确保水体水质能被控制在某一可接受的范围内,也就难以确保生态系统良性循环。

在一定条件下,如果生态系统达到良性循环的极限,这时其对应的水体最大可以接纳的城市污水排放总量,就称为“水环境承载能力”。简言之,水环境承载能力是指“水体维持生态系统良性循环所能承受的城市污水最大排放量”。

水环境承载能力控制目标强调的是生态系统的良性循环。现在的问题是,什么样的状态才算是生态系统良性循环?用哪些指标来表征?

考虑城市水资源系统和范围更大的区域水资源系统生态良性循环,一般应该在以下几方面加以控制:一是,城市污水或污染物排放总量不得超出一定限度(即,总量控制);二是,一定区域水体的水质不得超出水体本身水功能区的水质标准(即,浓度控制);三是,城市相关河流的径流量不得小于河流最小基流量(即,满足生态用水)。如果把这三方面的控制范围作为生态系统良性循环的判别目标,在这种目标下得到的最大允许城市污水排放量就是水环境承载能力。其基本思路是,以控制目标为约束,以水量水质模型为基础,反推水环境承载能力,称此方法为“基于模拟和优化的控制目标反推模型”方法(ASimulation-andOptimization-BasedControlObjectInversionModel),简称COIM模型。关于水环境承载能力的计算模型及方法详见《城市水资源承载能力——理论.方法.应用》(化学工业出版社,2005)。

2城市水资源承载能力量化研究框架及关键问题

2.1量化研究框架

基本思路:紧扣水资源承载能力概念,以“水资源系统、社会经济系统、生态系统相互制约(模拟)模型”为基础模型,以“维系生态系统良性循环”为控制约束,以“支撑最大社会经济规模”为优化目标,建立最优化模型。通过最优化模型求解(或控制目标反推)得到的“最大社会经济规模”就是水资源承载能力。我们称此方法为“基于模拟和优化的控制目标反推模型”方法(ASimulation-andOptimization-BasedControlObjectInversionModel),简称COIM模型方法。

水资源承载能力计算框架简单表述如图2.1,表达了水资源承载能力量化研究“COIM模型方法”的基本思路。

COIM模型方法是把城市最大社会经济规模(即,这里代表水资源承载能力)作为目标函数,把水资源循环转化关系方程、污染物循环转化关系方程、社会经济系统内部相互制约方程、水资源承载程度指标约束方程以及生态与环境控制目标约束方程联合作为约束条件,建立起一个优化模型。通过该优化模型的求解,得到的目标函数值就是水资源承载能力。

在COIM模型中,水资源系统、社会经济系统、生态系统本身的复杂性和相互制约关系得到了体现,并且水资源承载能力概念所要求的“生态系统良性循环”也被作为一个约束条件包括在模型中。水资源承载能力的计算结果既可以采用优化模型求解来得到,也可以采用控制目标反推得到。

2.2关键问题

针对上文介绍的COIM模型方法,主要有以下几方面的关键问题:

(1)目标函数选择问题

图2.1是水资源承载能力计算的一个框架图。如果水资源被开发利用后,能确保水环境及生态系统可承载,那么,这时的水资源系统处于可承载范围之内。根据这一最大范围就可以确定水资源系统能够支撑社会经济发展的最大规模,这就是水资源承载能力。

在此模型中,用最大的社会经济规模来表达水资源承载能力。所以,一般“水资源承载能力”不只是一个数值,而是由表征社会经济规模的一组数值组成的集合,如人口数、工业产值、农业产值、城市面积等。可以把“水资源承载能力”的集合表达为:

F={f1,f2,∧,fn}(2.1)

上式中,F为水资源承载能力;f1,f2,…,fn分别为社会经济规模的表征指标。为了叙述方便起见,下面只选择人口数、工业产值、农业产值三个指标来进行讨论。

从水资源承载能力的概念可以引申出:假如工业、农业及其它行业发展规模和用水量一定,可以通过人均用水定额来计算城市水资源最大供养的人口数,即得到“水资源人口承载能力”;再假如生活用水一定,可以通过万元产值耗水量来计算最大的经济发展规模,即得到“水资源经济承载能力”。实际上,在一定条件下计算水资源人口承载能力和水资源经济承载能力都是比较理想化的。因为它们都是假设在其它条件不变的情况下得到的结果。实际上,人口、社会、经济是一个十分复杂、相互联系、相互制约的大系统,应该把它们纳入一个大系统中来研究。

因此,针对COIM模型来说,首先遇到一个问题就是“目标函数选择问题”。到底是选择一个指标还是多个指标?一方面,它决定着模型的性质和求解方法的选择。如果是单指标,所建的模型是单目标优化模型,如果是多指标,所建的模型就是多目标优化模型;另一方面,它还影响到模型约束方程的选择。假如选择的是单目标(如人口),还要考虑其它表征社会经济规模的指标(如工业产值、农业产值)与已选择的目标(如人口)之间的量化关系,需要把这个量化关系方程作为模型的一个约束条件放到模型中;再一方面,目标函数的选择也反映了水资源承载能力关注社会经济系统侧重面的选择。一般,人们在分析计算水资源承载能力时经常用到“人口总数”指标,所以,在COIM模型中,常常选择“人口总数”最大作为目标函数。在这种情况下,需要建立“人口总数”与“工业产值”、“农业产值(或耕地面积)”等指标之间的量化制约方程。可以简单理解为,在一定条件下,如果人口数要增加,其所需的经济收入和粮食产量也应该随之增加,它们之间的比例关系可以用一个区间数来表达。并把这个量化制约方程作为模型的一个约束条件。通过这个方程,模型不仅考虑了“人口总数”单个目标值,也同时考虑了其它表征社会经济规模指标的变化。这样一来,在计算结果中,表达社会经济规模的指标也同样可以写出多个。

(2)基础模型问题

在上文介绍的COIM模型中,需要建立表征社会经济系统、水资源系统、生态系统变化及相互制约关系的量化模型,作为模型的约束方程,用于表达“社会经济—水资源—生态”耦合系统互动关系。由于耦合系统的复杂性,量化建立这样的基础模型十分不易。因此,建立COIM模型,必定会遇到基础模型问题。关于这一部分详细内容可参见有关文献。

为了表征水资源量之间的变化,需要建立水资源循环转化关系方程。包括大气降水量、蒸发量、地表水资源量、地下水资源量、各业引用水量、排放水量、跨区域调水量、流入本区水量、流出本区水量等等,建立各变量之间的量化关系和量化方程。用这些方程把水资源循环过程定量化地联系起来,从理论上满足水量平衡要求。

为了表征水中污染物运移转化关系,定量计算水体污染物浓度和排放污染物总量,需要建立污染物循环转化关系方程。包括各业污水排放量、污水处理量、污染物自净消耗量、来水污染物总量、出流污染物总量、地表水体污染物总量、地下水体污染物总量等等,建立各变量之间的量化关系和量化方程。用这些方程把水中污染物循环过程定量化联系起来,同时能定量计算某特定水体的污染物浓度和城市排放污染物总量,为“生态系统良性循环”判别约束方程提供计算基础。

社会经济系统是水资源系统承载的对象,其众多指标也是相互制约的,它们组成一个完整的巨系统。这个系统本身也是相互制约的,因此需要建立社会经济系统内部相互制约方程,以表达社会经济系统发展的整体趋势和相互制约关系。特别是当目标函数为单目标时,建立这种关系方程更为重要。另外,研究规划水平年的水资源承载能力,不仅要弄清楚水资源系统的变化,而且要结合社会经济系统的发展变化,需要站在变化了的自然和社会来分析未来的发展趋势。因此,水资源承载能力量化研究的另一个基础模型是对社会经济系统的模拟。

为了约束水资源利用量不能超出水资源可利用量,选用水资源承载程度指标约束方程,即用“水资源承载程度指标”来表达水资源对社会经济发展已经承受压力的程度,并要求≤1,以确保水资源的开发利用不会超出水资源可利用程度。

水资源承载能力控制目标强调的是生态系统的良性循环,但什么样的状态才算是生态系统良性循环?这就需要在模型方程中具体列出生态与环境控制目标约束方程,以表达生态系统的极限条件。

另外,考虑到水资源承载能力是建立在社会经济—水资源—生态复杂大系统之上,所以需要建立“社会经济—水资源—生态耦合系统互动关系量化模型”,以有机地表达这个耦合系统的运转关系。首先,把水量变化、水质变化与生态系统变化有机地结合起来,建立水量—水质—生态耦合系统模型。实际上,该模型是一个以反映水量循环为主的水量模型、以反映水质变化为主的水质模型、以反映生态系统状态和演变的生态系统模型以及三模型的耦合模型(左其亭等,2002)。其次,再把“水量—水质—生态耦合系统模型”与“社会经济系统模型”耦合起来,作为系统的结构关系模型,嵌入到优化模型中,参与优化模型的计算,也可以通过二模型的中间关系变量直接建立耦合系统的动力学模型(左其亭等,2001)。

(3)“是否可承载”的标准选择问题

这也是关系到水资源承载能力计算的一个关键问题。本书在定义“水资源承载能力”概念时,是以“维系生态系统良性循环”为判断目标。在实际操作时,用生态与环境控制目标约束方程来判断。但是,在该约束方程中,如何确定“是否可承载”的标准是问题的关键。上文已经介绍了应该控制的三个方面:一是,城市污水或污染物排放总量不得超出一定限度(即,总量控制);二是,一定区域水体的水质不得超出水体本身水功能区的水质标准(即,浓度控制);三是,城市相关河流的径流量不得小于河流最小基流量(即,满足生态用水)。如何定量确定控制目标方程是问题的难点。

承载能力范文篇4

摘要:水资源承载能力合理配置

水资源科学是探究水资源的形成、运动、分布和演变规律以及揭示水资源供给和保护和经济社会发展和生态环境保护之间的相互关系,并应用这些规律和关系解决人类社会可持续发展对水资源在数量和质量上需求的科学。其核心是探究和解决水资源的稀缺性新问题。规律新问题属于基础理论探究的范畴,关系新问题属于应用理论探究的范畴。水资源承载能力和合理配置是应用理论探究的主要内容。

一、水资源承载能力

承载能力是力学中的一个重要概念,表示一个承载体能够在不遭受破坏的前提下可以承受的最大外力或荷载。这里有两点需要非凡说明,第一是所承受的力来自于承载体以外,第二是承载体本身不遭受破坏。目前,在许多科学领域广泛运用承载能力的观念,其目的是为了追求可持续性。例如,在生态学中,对环境承载能力的定义是某个特定的环境在没有不良后果的情况下可以供养的最大数目的个体或居住者。在土地资源科学中,对土地承载能力的定义是在保证和社会发展阶段相适应的物质生活水平下,一个国家或地区土地资源所能够持续供养的人口数量。

水资源承载能力也应当符合上述两个概念。新问题是外力是什么?从逻辑上讲,既可以是人口总量,生物总量,也可以是经济总量,但绝对不是水资源可利用量本身。水资源不遭受破坏和可持续利用在概念上是等同的。因此,水资源承载能力可以定义为摘要:在水资源可持续利用的前提下,某个国家或区域的水资源可以持续支撑的人口总量(生物总量)和/或经济总量。

水资源承载能力是水资源可利用量和人均年综合用水量的比值。要分析计算水资源承载能力,需要先确定水资源可利用量和人均年综合用水量。

水资源可利用量是指在水资源可持续利用的前提下,考虑技术上的可行性、经济上的合理性以及生态环境的可承受性,通过工程办法可以获取并利用的一次性水量。随着科学技术的发展及国家经济实力的增强,开发利用水资源的手段和办法会不断改进或更新,水资源可利用量也会发生变化,所以只能根据可能预计的未来某个水平年的技术经济条件进行估算。分析计算水资源可利用量的过程相对比较复杂,因为它是供给用水户消耗和亏损的一次性水量指标,不包括上游区和下游区之间、地表水和地下水之间、城市和农村之间重复的用水量。有关水资源可利用量的计算预备另文叙述。

人均年综合用水可以建立人口总量和经济总量和水资源之间的定量关系。我国现行的人均年综合用水量包括了生活用水、生产用水和部分城市生态用水,能够比较客观地反映一个地区或区域经济社会的用水水平。事实上,人均年综合用水量就是一个地区或区域经济社会的总用水量和其人口(不包括流动人口)的比值。

水资源承载能力以水资源为出发点,探求和经济或生物总量之间的关系。

在分析水资源承载能力时,以下四点需要注重摘要:

1.重复计算新问题

在分析水分循环的过程中,存在地表水和地下水的重复计算新问题。这一点已经为人们所熟悉。在分析用水过程中,通常也存在重复统计新问题。例如上游用水后的退水(也称为回归水)被下游用水户再次使用,城市的退水经常被农业和生态利用,不论水质是否符合标准,而这一点并不为人们所熟悉。由于存在大量的重复统计,轻易造成水资源供需分析的失真,也会使政府宏观决策失灵。正确的做法是“毛对毛、净对净”,即在分析供水量时采用毛定额,在分析用水量时也应当采用毛定额;反之亦然。比较科学的是应当尽量采用“净对净”的方法,用耗水量进行分析。

2.水资源核算新问题

水资源核算新问题的核心是对一个地区或区域水资源收入和支出项进行系统分析,以便得出完整的、符合实际的结论。当前,有一种倾向,在分析某个地区或区域的缺水目前状况时,不是完整地分析水资源的收入项和支出项,而是重支出项而忽视收入项。例如,在分析北方黄淮海平原缺水目前状况时,根本不分析或者考虑水资源的严重亏损,视20多年地下水严重超采已经累计达到900多亿m3和由此产生的生态环境日趋恶化的事实而不见,仅仅根据近几年或1980年以来用水资料(支出项)的分析,片面地推断“即将进入零增长阶段”的错误结论,更有甚者武断判定“已经进入零增长阶段”,并由此推断出“不缺水”的结论。正确的做法应当是既分析支出项,又分析收入项;既考虑生活和生产用水,又重视生态用水。

3.用水定额新问题

这个概念本来是很清楚的,即单位时间内单位产品、单位农作物面积或人均生活所用的水量。这里再次提及用水定额新问题是想非凡指出,目前我国确定用水定额的基本方法是统计法,没有采用国际惯用的需求法。因此,统计分析范围的大小,对用水定额的影响很大。根据一些探究或规划成果分析,统计范围越大,用水定额越小;反之亦然。其主要原因是统计范围越大,水资源的重复利用程度也就越高,所反映的用水定额也就相对较小。因此,从流域范围分析的用水定额一般都低于在流域内某个地区、区域或城市分析得出的用水定额。

4.规程规范新问题

水资源供需分析方法缺少必要的规程规范,经常出现仁者见仁,智者见智的情况。当前,对水资源供需分析的成果出现严重分歧,一个非常重要的原因就是没有统一的规程规范,甲用趋向法,乙用定额法,丙用人口法,各有各的道理,又各有各的缺陷。当然,多一份成果,多一份论据,自然很好,新问题是缺少一个判定依据,以至于长期争论不休,影响政府决策。

二、水资源合理配置

任何经济制度的基本新问题都是通过资源配置使有限的资源产生最大的效能。现代经济学认为,资源配置的途径是通过市场和价格机制来实现的。因此,市场经济是合理配置资源的有效形式。从宏观方面看,社会生产和社会需求是在不断变化的,通过市场配置资源,可以合理、高效地利用各种资源,减少和避免资源的浪费。从微观方面看,市场经济要求每个生产单位都以最少的劳动和资源消耗,获取最大的利润,这就促使生产单位必须充分利用各种资源,包括水资源。

依据社会主义市场经济的法律、行政、经济和技术手段,正确处理水资源天然分布和经济社会发展格局(也可以说生产力布局)之间的关系,为国家实施可持续发展战略积极创造有利的水资源条件,是水资源合理配置的基本内涵。水资源的天然分布包括其数量和质量在时间和空间上的分布。显然,水资源合理配置是一个长期的、动态的过程,将随着经济的发展和社会的进步而不断滚动作业,始终保持其前瞻性和适应性。

水资源合理配置以保障和支撑经济、社会和环境的协调发展为依据,合理布置水资源在数量上和质量上的时间和空间分布。需要非凡强调的是由于水资源具有自然属性和商品属性的双重属性,其合理配置新问题不能等同于其他只具有商品属性的资源,如煤、石油、天然气等。因此,在水资源合理配置过程中,既要遵循自然规律,同时又要遵循价值规律。正是由于水资源的双重性,导致水市场是一个不完全的市场,也称之为“准市场”,需要政府和市场的共同行为,才能合理配置水资源。

水资源合理配置是以经济或生物总量为出发点,探求和水资源之间的关系。

在分析水资源合理配置时,以下四点需要非凡注重摘要:

1.正确处理生活用水、生产用水和生态用水的关系

在用水竞争的过程中,由于市场经济遵循的是经济效益最大化准则而忽视环境效益最大化准则,必然是弱肉强食,城市用水挤占农村用水,农村用水既被城市所挤占,同时又挤占生态用水,导致生态和环境恶化日益严重,非凡是北方地区由于地下水长期超采所产生的环境干化趋向越来越严重。尽管在生态用水方面存在许多理论新问题需要进一步探索和探究,但并不能因此而忽视生态环境新问题,尤其是由缺水而引起的生态环境新问题。

2.地表水和地下水的关系

在人类开发利用水资源的过程中,由于追求最小开发成本的原则,地表水被首先开发利用,并随着地表水资源的逐步枯竭,地下水开发利用量日愈增加,非凡是在干旱—半干旱地区,这种现象非常普遍。新问题是在地下水资源也逐渐枯竭时,如何既满足经济社会发展的需水要求,同时又能实现水资源的战略储备,减免非凡枯水年发生水危机的社会危害和经济损失。

3.水量和水质的关系

水量和水质本身就是一对孪生弟兄,没有水量,水质无从谈起;离开水质谈水量,水量再多,经济社会发展的需水要求也难以满足,我国南方水质型缺水地区是其典型代表。在水资源合理配置中,通常比较重视水资源数量的调节和控制,忽视水资源质量的调节和控制。严格地讲,应当在满足一定水质目标要求的基础上,实现水资源的合理配置。

4.工程办法和非工程办法的关系

无论是时间调配工程还是空间调配工程,都可以统称为工程办法。对于非工程办法的内涵,当前存在多种解释。一般而言,工程办法重点解决供水的数量和质量新问题,非工程办法重点解决需水的调整和抑制新问题,两者的结合将最终实现水资源的合理配置。在非工程办法中,水价形成机制以及水资源管理的法制和体制新问题十分重要,应当引起高度重视。

三、水资源承载能力和合理配置的相互关系

把第一节和第二节中各有一句话集中在一起摘要:

第一节摘要:水资源承载能力以水资源为出发点,探求和经济或生物总量之间的关系。

第二节摘要:水资源合理配置以经济或生物总量为出发点,探求和水资源之间的关系。

从上可以明显看出水资源承载能力和合理配置之间存在互逆关系和互动关系。

承载能力范文篇5

我国水资源存在洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化三大问题。关于洪涝灾害,’98大洪水以后,中央加大了对水利建设的投入,每年安排进行堤防建设的投资大体200亿元,其中长江堤防每年安排100亿元左右,明年全线要基本达标。按现在的投资强度,其他六大江河流域,通过5~10年的努力也都可以达到规划标准,即可达到与现在国民经济发展程度相适应的防洪标准。当然也不能说达到标准就会一劳永逸。三峡工程建成以后,长江可以抵御百年一遇的洪水,发生百年一遇洪水时荆江不分洪。

昨天,我们在国务院向副总理汇报《全国农业节水发展纲要》稿。按纲要报告分析,我国消耗的淡水资源70%是农业用水,而农业用水中90%是灌溉用水。中国的人口到2010年达到14亿、2030年达到16亿时,农业用水的增加只能靠自身的节水来解决,不可能通过大规模调水去解决。如果要满足2010年农业经济发展的要求,节水的目标是650亿方水,需要投入2200亿元,其中包括农民的投劳。温副总理指出,过去5年间,我们投资重点主要放在大江大河的防洪工程上;在今后工作中,中国水资源短缺的矛盾将是长期困扰我们的一个重要制约因素,因此,要把工作重点放在节水上。要加强水资源的配置和管理,提高水的利用效率,建设节水型社会。温副总理还强调,解决水资源短缺的问题远比解决洪涝灾害更困难。

在洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化三大问题中,我觉得水污染的问题不仅会越来越严重,而且治理的难度也最大。为什么说水污染的问题最大,而且越来越严重呢?我们下了比较大的决心去治理太湖、淮河、滇池的污染问题,但经常可以看到报道,治污效果不断出现反复。比如滇池治污,我到云南出差,正好碰上一些人大代表、政协委员给有关方面提意见,认为几十亿元投下去了,效果并不理想。而有关方面则说,日本的琵琶湖,也是内陆湖,不是跟滇池的情况很相像吗,琵琶湖几百亿美元才治理了,我们才几十亿元人民币,差远了。从这里可以看出,治污的难度有多大。最近内参上不断报道长江上游的污染,担心三峡工程建成以后,会变成污水池。温副总理在几个文件上作了批示:要做好长江水资源保护的规划。南水北调东线工程,有个比较突出的问题,就是水污染问题。应该说,国家环保总局所属的环保研究所做了一个非常好的南水北调东线工程水污染防治的规划报告,这个报告是相当成功的,凡看过这个报告的人都认为既说清楚了问题,又可以操作。天津市最近用文件的形式正式提出不用东线水,因为对南水北调东线的水质不放心,对水污染能否治理好不放心。后来张基尧副部长到天津与他们交换意见,我又打电话给天津市领导。这次我从国外一回来,又打听他们的回话,仍然是这个意见,对东线水污染不放心,所以不要东线水。这就使东线的整个方案出现一个重大的变化。如果认为东线的水质问题不能解决,这就彻底否定了东线的理论基础。当时在国务院讨论时,我就有一句话,如果东线的水污染不能解决,中国就没有希望。为什么呢?水污染问题总是会出现的,如果污染都治不好的话,中国今后怎么可持续发展呢?!不管搞不搞南水北调,山东的水污染都要治理,而且一定要治理好。天津拒要东线水这件事说明,目前中国对水污染治理还没拿出一个足以令人信服的理论或者实践。

我国的水污染问题已十分严重,其造成的严重后果不亚于洪灾和旱灾,已经到了迫在眉睫、非解决不可的时候了。所以,当朱尔明理事长约我在水利学会成立70周年做一个学术报告时,我就选择了水资源保护这个主题,目的是为了引起大家对水污染问题的重视。

一、水资源承载能力和水环境承载能力

关于水资源承载能力,我以前讲过多次了。水资源承载能力是当地的水资源能够支撑国民经济发展(包括工业、农业、社会、人民生活等)的能力。这种承载能力不是无限的,同时,它还有一个前提,就是要在保持可持续发展,也就是保证生态用水和环境用水的前提下,再去谈经济发展用水。因此,各地的经济发展要根据水资源状况去确定发展什么、发展多大规模、多快的发展速度。

什么叫水资源承载能力呢?水资源承载能力指的是在一定流域或区域内,其自身的水资源能够持续支撑经济社会发展规模,并维系良好的生态系统的能力。今天我要讲的是水环境承载能力。这是一个问题的两个方面,辩证的两个方面。水资源承载能力讲的是用水即取水这一面。你用了水之后,产生了污水,污水又排放到一定的水域里去,这个水域能够承载多少污水和污染物的排放呢?因此,水环境承载能力指的是在一定的水域,其水体能够被继续使用并仍保持良好生态系统时,所能够容纳污水及污染物的最大能力。

污水是指化学层面的污染,污染物是指物理层面的污染,这些污水和污染物进入水体后,这个水还能够被继续使用,这是比较低的要求。比如,变成三类水了,农业用水还行,饮用就差一点了,但至少还能够被继续使用。但这还不够,还要能保持良好的生态系统,就是最后所形成的水体仍能保持可持续发展。在一些发达国家,要求城市和工业做到零排放,一方面节水,用水量零增长,另一方面对污水处理做到零排放。有的国家提出水体自净能力概念,即水环境承载能力等于水体自净能力。我国要做到上述要求十分困难,所以我提出了“还能被继续使用”这个比较低的要求。可以说,水环境承载能力包括水体的自净能力。

水资源承载能力和水环境承载能力这两个问题为什么要一起讲呢?水资源承载能力就是从用水的角度来讲,水资源能够支撑经济发展到什么程度。水环境承载能力呢,是从污水排放的角度来讲,水体能承受多少排放物。而这两者是相辅相成、紧密相联的。在研究水资源承载能力的时候,必须考虑生态用水、环境用水。在这里我用了两个词,一个叫生态用水,一个叫环境用水。为什么用两个词呢?是为了分别说明两件事情。生态用水是指动物、植物能够保持正常生存状态所需要的水。地下水状态,海水入侵状态,都会对生态系统产生影响。生态用水侧重人和自然的关系。环境用水是特指保持水体自净能力的用水。环境用水侧重人和资源的关系。研究水资源承载能力的时候,比如说黄河给宁夏的水量指标首先要保证生态用水,要保证环境用水,然后再去分配农业用水、工业用水、生活用水、社会用水、其他用水。而环境用水指标的确定,又是与生产生活用水的排放直接相关的。于是就形成复合函数关系,就是当你确定了水资源承载能力,分配了用水指标,所产生的污水又回到水体的时候,同时要计算出水体能不能承受已分配出去的这些指标,即在研究水资源承载能力的同时必须研究分析水环境承载能力。举个例子,现在国际上通常认为一条河调水不要超过20%,用水不要超过40%,用水超过40%生态就会有严重影响。那么我们的海河呢,用水已超过95%,远远高于40%了。那次在海委,我说海委要把恢复生态作为主要任务,如果不把恢复生态作为主要任务的话,海河不存在了,没有水了,要海委干什么。黄河、淮河用水也都超过40%,问题很突出。我们就以40%为例,用1方水,一般产生0.7方污水,这0.7方污水又排放到原来的河道里。因此,用了河道里40%的水,就意味着返回28%的污水。而原来河道里边,还剩60%的水,这就意味着河道里的污水与净水之比为28∶60,也就是说接近1∶2。还能不能自我净化呢?当然不可能,必然污染,不可能做到可持续发展。这种分析虽纯数学化了一点,但我想说明一点,就是我们不仅要通过分析水资源的承载能力来决定国民经济应怎么发展,生态应该怎么平衡,还要在考虑到水资源承载能力的同时,考虑水环境承载能力,两者必须同时考虑。

二、水权和污水排放权

水资源承载能力体现在什么地方呢?体现在水的使用权上。水资源承载能力的具体化就是通过水权分配,来体现水资源承载能力。比如宁夏,给你一定的黄河水,多少是维系生态用的,多少是维系环境用的,其他的水量多少给农业、多少给工业,工业又给什么企业,生活用水多少,哪个城市用水多少,等等。水权的具体体现,就是取水许可,申请和发放取水许可证。水环境承载能力体现在什么地方呢?体现在污水排放权,就是承载能力有多少,允许你排多少,允许他排多少。这个排放一定是在承载能力之内的,才可能是持续发展的,超过这个,肯定就不能持续发展。

我以上讲的水权和污水排放权,实际就是水资源承载能力和水环境承载能力的具体化。

有水的使用就有水的排放,取水和排水是辩证的统一。从水域取水,主要有两种情况,一种是从湖泊取水,一种是从河流取水。从湖泊取水很可能是取之于湖泊,排之于湖泊;从河流取水有个上、下游关系问题,上游排水,下游接着用。水权和污水排放权,实际讲的是水的使用和排放。在研究水的使用时,必须同时研究水的排放。现在取水许可证是水利部门发的。污水排放许可证是环保部门发的。这就要求我们水利部门在发放取水许可证时,要分析用水以后产生多少污水,这些污水排回那个水域后,该水域能否承受。如果不能承受,上游取水许可证的发放就成问题。因此在发放取水许可证的同时,必须研究和认定排水的许可。以前,在水资源开发利用程度比较低的情况下,申请者只要交水资源费,就给发证。下一步就不行了,水资源短缺了,就要同时考虑两个方面的承载能力:首先考虑水的总量能否承受;然后要考虑用了这些水以后,排出来的污水又需要多少水去自净它,也就是对排水的承载能力问题。只有考虑了对排水的承载能力,才能发放取水许可证。这就比原来的工作多了一层,不仅要考虑水源的充足性,还要考虑排污造成的后果。

三、水域使用功能区划和水域纳污能力

现在各流域都在编制水域使用功能区划,即按照水的状况和经济发展的需要,确定水域使用功能重点。作为水域功能使用区的划定,在某种程度上是定性的。同时必须要计算或者分析水域的纳污能力,而这种纳污能力是定量的。只有以水域使用功能区的定性和水域纳污能力的定量作为依据,才可能发放取水许可证和排放许可证。这里要说清楚一条,水域的纳污能力是动态的,不同的水平年、不同的保证率有不同的纳污量。如枯水季,河道里的水很少,其纳污能力就弱;洪水季节相对来讲纳污能力就强。因此对纳污能力的分析一定要是动态的而不能是静态的。

四、总量控制和定额管理

水环境承载能力具体体现在纳污能力上,和我以前所讲的水权一样,也要建立两套指标,一套是宏观控制指标,另一套是定额指标。宏观控制指标就是水环境承载能力,总量是多少,面源污染占多少,点源污染占多少,工业占多少,农业占多少,生活占多少。另外还有自源(内源)污染,河道水体的自源污染占多少,这些都是宏观的指标。排放许可证就应该按照宏观指标的控制去发放。同时还需要一个定额指标,定额指标是衡量每个行业、每块农田、每个工厂是否科学用水了,排放是否达标了。因此,必须有定额指标。我在讲水权时就讲了两套指标,后来很多同志问我,宏观控制指标和微观定额指标到底是什么关系?这两套指标的关系就类似工程概预算与工程定额的关系,你搞一个工程要做概预算,概预算是总量控制,而工程定额既是编制概预算的基础,又是衡量形成建安工作量的劳动力和原材料成本的依据。总量控制和定额控制就是这种关系。

五、提高水环境承载能力的途径

提高水环境承载能力的主要途径有两条:减污和增水。减污重点抓三方面工作:一是要强调清洁生产,要把防治水污染的工作重点从末端治理转为源头控制;二是节水;三是污水处理。下面我想重点谈谈节水与防污的关系问题。南方有的同志认为:节水是水资源短缺地区的任务,南方没有节水任务。现在人们逐渐地体会到,广东、江苏、浙江等南方地区虽然水多,但如果不搞节水,产生的污染让你守在水边没水用,或者像我以前讲过的,当对高昂的污水处理费用无法承受时,再被迫回过头来抓节水。节水是为了更好地治污,因为用水越多,排污越多。譬如对乌鲁木齐的调水工程,曾有专家给我写信,反映乌鲁木齐本身水资源浪费很严重,污染也很严重,越给乌鲁木齐调水越造成它的污染。如果因为大调水造成大污染、大浪费,就糟糕了。节水对于控制面源污染效果是明显的。就农业灌溉而言,有效灌溉系数现在全国平均为0.43,经过很多专家的论证,2010年要求提高到0.5,到2030年必须达到0.6~0.65才能满足要求。水灌得越多,施的化肥越多,用的农药越多,造成的面源污染就越严重。如果是用喷灌或者滴灌,把水送到植物的根部,同时把肥料也送到根部,避免其在土里残留,可以大大减少面源污染。第二个途径是增水,对水域进行增水调控。调水减污是有前提条件的,有的地方行,有的地方不行,无水可调的地方就不行。现在正在实施的从长江引水入太湖,就稀释了太湖水,每年准备从长江引10亿立方米水,使得太湖蓝藻的暴发相对减弱一点。要说明的是,调水治污是为了增加水的自净能力,但水从调水区调出就减少了调水区的排污纳污能力,实际上是水环境承载能力的转移。用调水的办法是一种辅助措施,或者说是某些特定条件下的措施,不是任何情况下都可以采用的。提高水环境承载能力除减污、增水外,污水资源化也是非常值得深入研究的一项重要措施。污水资源化既治理了污水,减少了污水的排放,处理后的水又可以回用,增加了承载力。北京市在2010年实现南水北调调水以前,最重要的一条措施就是在抓节水的同时把工作重点放在中水回用上,这是一条非常重要的措施。现在天津在一些生活小区搞中水回用装置,生活污水经过这套装置净化后又可以用于卫生冲洗和绿化,这都是应该大力提倡的。

六、水污染防治的手段

水污染防治有四个方面的内容:

第一,不同的污染源的防治特点是不同的,点源污染、面源污染、自源污染的防治是不同的,要特别强调水源地的保护。水源地对人类健康的影响最大,要根据不同的污染源采取不同的防治措施。南水北调东线的水污染防治是大家十分关注的问题,无非有三条解决措施:关停严重超标的污染源,隔离污水和输水通道,建设绿色通道。建设绿色通道,就是在南水北调输水线路两侧,种植树、草、绿色无公害作物等,形成一条数百米宽的绿色长廊,来保证调水水质。今后,湖泊、河流、水源工程都应该进行这种建设。

第二,防治的手段有工程手段、经济手段、技术手段、行政手段和法律手段,要综合使用。

第三,特别讲一下污水处理市场化问题。污水处理市场化对于中国来讲刚起步,但特别重要。如果污水处理都要靠国家财政来支出的话,根本承担不起中国发展的需要,全国2400多个县,每个县搞一个污水处理厂得要多少钱?温副总理这次在南水北调东线视察时谈了一个很重要的观点。温副总理讲了两条:一是要认识到在收取水费的同时,收取污染防治费,是“人们消费的重要组成部分”;二是要认识到水污染处理是“生产总链条中的一个重要环节”,是“再生产和可持续发展中的一个重要环节”。意思是说,要将水污染处理费计入生产成本。国外的情况是,在收取水费的同时收取水污染处理费,有的国家是一倍的关系。只要这条路走开了,收益有了保证,就能吸引投资者;只有实行市场化,我国的水污染防治工作才能走上良性发展轨道。实行了这条政策,国外的投资者就会进来,BOT的方式就会采用。因此,污水处理市场化是一项非常重要的措施。

第四,水域的自我净化能力。水域的自我净化能力涉及生物、天然石料、土料、湿地保护、水土流失治理等等。在这里顺便谈一下去日本考察的感受。琵琶湖是日本几个大城市的水源地,污染后问题很大,为了治理琵琶湖,搞了点源治理、面源治理。我们考察了农村面源污染治理,看后很有感触。几十亩耕地一个水质处理工程,种了芦苇,放了石头,水经过这一段后就变好了,成本大概合每亩4万~5万元。后来到了一个有100多户人家的村子,村里有个小的污水处理厂,成本折合每户20万~30万元,这样才把琵琶湖的问题处理好。需要这么高的治理费用,令人惊讶。中国怎么办?但也受到一点启发,日本在处理面源污染时十分注意利用植物和微生物来提高水体净化能力。又如韩国汉城,穿过汉城有一条小河沟,大概有1~2个流量,水完全是黑的、臭的。在河岸边上挖了一个池子,用混凝土打了几个隔墙,每个隔墙间放了很多天然卵石,在隔墙上开了很多洞,让水经过隔墙、卵石流过去,利用卵石表面形成的膜的吸附能力吸附污垢,然后开个井,定期清污,结果流出的水完全是清水;下游建公园,修了小桥,成了休闲的好去处。他们还将水渠混凝土衬砌打掉,全部换成天然石料,因为人工混凝土衬砌对水质有影响,而天然石料有自净能力。顺便说一下,前一段北京市为了减少京密引水渠的渗漏,搞了混凝土衬砌,引来一场风波。许多人写信给中央,说混凝土衬砌不利于环保,提高了水温,对水质不利,水不渗漏,不能保护生态等等。这些意见是有道理的。当然,也要看到在不同的经济发展阶段可能采取的措施不同,北京市在南水北调通水之前,通过河道衬砌能够获得1亿方的水,如果不衬砌,少了这1亿方的水,北京市的用水将会发生困难。我今天提出来提高水域的自我净化能力这个问题,希望能引起大家的重视。关于湿地保护问题,我们讲湿地是地球的肾,水经过肾脏,水质可以变好。湿地保护也应是我们水利工作的内容之一。

七、水资源统一管理问题

既然水资源承载能力和水环境承载能力是相辅相成的,取水许可和排水许可是辩证的两个方面,本应由一个部门实行统一管理,很多国家的环境和水资源就是在一个部门。但我国水的问题太多,水利部担负的历史任务责任重大;而我国的环境问题也日益突出,环保总局也任务繁重。因此,水利部和环保总局长期并存是必然的结果,双方必须密切配合,互相支持,共同做好水资源的保护工作。当然在分工上可以分得更好一些,更科学一些。

作为水利部来讲,水资源保护工作应该抓什么呢?我下面提出七条,供大家参考。

1.编制水资源规划。以水资源的可持续利用为目标,在节约的前提下,从水量和水质两个方面,对水资源实行高效利用和有效保护,这是宏观的、全面的水资源规划。水资源的保护是水资源规划中的一个重要内容。

2.编制水资源保护规划。重点制定水功能区划,确定水体保护目标,计算纳污能力,实现水资源保护的定性、定量管理。这个水资源保护规划既要定性,也要定量。当然做到这点还有困难,但从现在起,经过5~10年的努力,应该能够做到。

3.通过发放取水许可证,严格审查取水、排水对水环境的影响。

4.进行水质水量统一监测评价,水资源公报。我们水利部门的水资源公报的水环境部分应该具有下面几个特点:(1)应该和水环境的承载能力、污水排放指标相联系;(2)应该和水域使用功能区划、水域纳污能力、排放总量控制指标相联系;(3)应该和动态的水量状况相联系,应该是发展变化的,表达了一个过程的水资源水质公报。这样的公报,更有参考价值,而且和环保部门的不雷同,这样就把水资源的管理上升到更科学的高度。

在进行水质水量统一监测时,要特别抓好行政区划的断面监测和实时监测。断面监测是指区划断面,如小浪底水库发生污染,每个省都说不是自己污染的,到底是谁污染的,通过区划断面监测,会显示得清清楚楚。抓好行政区划断面监测和实时监测,可以为实施水资源实时调度和应对水污染事故创造条件。

下面顺便说一下水利部内部分工,关于这个问题部长办公会已经讨论过了。水量、水质不可分,水质监测都由水文部门承担,由水文部门负责提供数据。水资源保护部门根据需要可以提出任务单来,交给水文部门去做。这类似于水文局与防办的分工,防办自己没有洪水监测系统,都是由水文系统提供资料,但是洪水调度由防办做。水资源保护部门的任务十分繁重,要把主要精力放在水资源保护的宏观管理上,行使政府职能,具体的监测由水文部门去做。部长办公会研究时也留了个尾巴,保留了流域机构水资源保护局的车、船等移动监测手段以及监测中心。具体方案可由流域机构自己定,因为各流域机构的历史情况不同,比较复杂。总的原则是,监测任务由水文部门承担,水资源保护部门行使政府职能,在宏观上把握水资源管理。

5.充分发挥水利工程的优势,通过工程措施、水流调度、增量调水、污水拦截分流等手段,开展水资源的优化配置和水污染防治工作,即用工程措施去进行水资源保护工作。

承载能力范文篇6

桥梁的承载能力在很大程度上决定了其能够承受交通荷载和负荷的能力,不可否认的是,尽管我国目前的桥梁建造技术水平较高,但是因为桥梁承载能力的缺陷引发的交通安全事故在近几年来有所上升,这一方面是由于很多桥梁使用时间很长,交通运输的压力不断提升,以往的设计标准已经无法满足当期的交通运输需求;而另一方面也可以说明当前在桥梁加固的规划设计工作中还存在很多不足之处需要加强和优化。

2桥梁承载能力系数的影响因素

桥梁的承载能力强弱和具体的系数变化与其自身结构和主体部分出现的问题息息相关,首先从其结构来分析,在桥梁投入运营后的相当长的时间内,其结构会出现一些损伤或者缺陷,使得整体结构出现了薄弱环节,其整体性就受到了损害,因此某些部位承载能力的下降就会导致整体性能下降;其次,桥梁的某些主体结构施工所使用的材料大多是以混凝土这种混合型材料为主,但是这种材料由于多种影响因素很容易出现开裂的现象,导致局部结构的内部或者表面的强度和承载能力双双下降,难以支撑大桥庞大的体量,而且这类问题如果不及时进行修复和处理,还会造成承载性能的持续下降;再次,钢筋结构由于长期受到外界影响而出现的锈蚀也会影响到承载能力;最后,由于异常原因而导致的变形,并且已经超过了工程设计和使用标准范围,那么这种变形情况就会引发整体承载性能的下降。

3桥梁承载能力检测的评定方法

3.1经验法。这种方法主要是根据现场调查资料获取桥梁存在的裂缝、挠度、桥台沉陷及水平位移等病害及缺陷,由具有丰富工程经验的专家引入不大于1.2的检算系数进行结构强度和稳定性的检算。这种方法是我国“十二五”之前主要采用的评定方法,依据为1988年交通部第二公路勘察设计院主编的《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)》。该方法受评定专家主观因素影响较大,检算系数评定标准难以把握,检测结果无法定量化应用,且检算方法等方面规定的过于原则,评定指标单一,可操作性差,缺乏统一的评定标准。3.2承载能力衰减时变模型法。该方法考虑混凝土强度、碳化深度、钢筋锈蚀程度等结构耐久性参数的时变模型,建立了不同损伤程度的桥梁承载能力的衰减模型,为评定旧桥的承载能力和预测桥梁的剩余寿命提供了依据。同时,该方法对于碳化深度、混凝土强度、钢筋强度以及与混凝土的粘结性能等取值范围较粗糙,且对不同地区、不同桥型结构的适用性尚有待进一步研究。3.3荷载试验方法。该方法的优点是客观、准确,能够直接得出桥梁在荷载作用下的结构校验系数,从而推断出桥梁的安全储备区间。但该方法通常规模较大,耗费时间较长,资金较大,需要较长时间封闭交通,甚至有可能对结构造成新的损伤。且其反映的是结构的短期行为,结构的极限性能、疲劳特性、耐久性检测指标等因素的作用不能通过该方法获取。3.4基于动测参数的评定法。这种方法通过测试结构在荷载、激振或脉动作用下结构产生的动态响应,如振幅、自振频率、振型等来评定结构的承载能力。动测法接近桥梁结构的实际运营状态,能够较好的反映结构在动荷载作用下的力学性能和受力状况。然而目前在动测评定法上还没有比较完善、合理、简洁的方法。也没有建立起动测特征参数与承载能力相关的计算模型。3.5基于检测结果定量化的评定法。该方法在原《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)》的基础上全面修订编制了《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)。相比而言,该种方法在检算系数Z1取值上同时考虑缺损状况、材质强度、自振频率的影响,对配筋混凝土桥梁亦考虑耐久性的作用而引入承载能力恶化系数及截面折减系数的影响,提高了桥梁承载能力评定的客观性和操作性,且这些系数直接来源于检测结果,具体、量化、明确、标准统一。同时,该方法亦存在明显不足:①构件的材质强度的判定,采用回弹法、超声回弹法、钻取芯样法等得到的结果往往差异较大。②考虑检算系数Z1的评定标度时,通过实测自振频率与理论计算频率的比值确定该分项标度,而由于施工原因及计算模型的几何尺寸、边界条件和实际结构的差异,自振频率的理论值往往大于实测值。③活荷载影响修正系数精确计算操作起来比较困难,且需耗费大量的人力、物力、财力进行交通流量调查与分析。④考虑耐久性影响而检测的构件强度、碳化深度、钢筋锈蚀程度、钢筋保护层厚度、氯离子含量、电阻率所选取的测区能否真实代表整个构件的情况有待商榷。⑤规程主要是针对钢筋混凝土桥梁,对钢筋混凝土组合结构,如钢管混凝土拱桥、斜拉桥、悬索桥等尚有诸多未明确的地方。3.6基于原始指纹评定法。所谓的原始指纹,其是指是在竣工后在这一关键阶段搜集整理而得到的各种施工信息材料和信息资源,它已经成为了当前检测评定工作的重要依据和参考指标,如果开展检测评定的相关工作,就会利用这些原始的信息资料对照当前的检测结论信息进行核对和检查,这种鲜明的对比检测方式可以很明确的发现问题所在,并分析桥梁的承载能力下降的真正原因所在,借此就可以判断并且断定到底是哪个部位或者可以追溯到哪一道施工程序出现了问题,这种方式可获得更为清晰的调查范围和目标,有助于及时发现安全隐患和问题。

4结束语

对桥梁承载能力的评估是桥梁加固设计应用中重要的组成部分。因此,在桥梁加固设计中,我们应该充分考虑桥梁承载能力系数的影响因素、检测评定方法等,这样才能合理的选择桥梁加固的设计方案和措施,以保证桥梁的结构安全。

参考文献

[1]孙学峰.公路桥梁承载能力评定方法探讨[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2014,16(1):28-30.

[2]徐小林,李国芬等.对桥梁结构承载能力评定方法的思考[J].交通标准化,2011,(10).

承载能力范文篇7

关键词:桥梁承载;加固设计;能力检测;评定技术

1桥梁承载能力系数的影响因素

1.1结构完整性

桥梁经过长时间的运行,部分构件会出现一定程度上的损伤,受力结构发生变化导致失去其合理性,从而产生缺乏整体性以及结构局部受力过大的现象,这些现象大幅度的降低了桥梁的承载能力,也就削弱了桥梁的安全性。

1.2裂缝

裂缝在钢筋混凝土桥梁结构当中属于常见的一种病害现象。裂缝的存在和发展会降低钢筋混凝土材料的承载能力、抗渗能力和耐久性,从而影响桥梁的使用寿命。一般情况下我们都将混凝土桥梁裂缝分为两种,即非结构裂缝以及结构裂缝。非结构裂缝只要就是指混凝土桥梁自身并不能够满足周围的环境的要求或者是自身性能不达标等原因而导致的一种裂缝。而结构裂缝则是由于桥梁结构的整体承载力明显下降而导致的裂缝。桥梁裂缝问题大多是在其结构受力之后出现,因此在处理桥梁裂缝的过程中要先通过其实际的情况来判断其属于哪一种裂缝问题,之后再采取合理的措施来进行处理。

1.3钢筋锈蚀

桥梁钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀严重的损坏了其构件的承载性能以及抗压能力。钢筋锈蚀的原因有多种,但其主要原因为混凝土密实性不足和钢筋保护层厚度不足。钢筋锈蚀对结构构件的损坏主要表现为降低了构件的截面面积、降低了钢筋与混凝土的咬合力以及桥梁结构的承载能力等。

1.4混凝土施工质量

桥梁施工过程中,如对水泥品种的选取、混凝土水灰比和保护层厚度的控制不严格,浇注完成的钢筋混凝土构件内部会存在着严重的质量问题,从而降低了混凝土结构的抗侵蚀能力,尤其是抗锈蚀能力,从而降低了其桥梁结构的承载能力。

2桥梁承载能力检测的评定方法

2.1经验法

经验法主要指的就是在评定桥梁承载能力时,需要具有丰富的工作经验的专家对结构抗力效应考虑引入不超过1.2的结构检验系数,并根据对桥梁现象调查的裂缝、桥台沉陷、挠度以及水平位移等缺陷和病害情况来对桥梁结构的强度以及稳定性进行验算。该方法主要应用于我国“十二五”之前。随着经济以及科学技术的发展,由于该方法受专家主观因素影响较大、其评定指标较为单一、难以把握其检算系数和评定标准以及无法定量化应用检测结果等缺点,其应用频率不断的下降。

2.2承载能力衰减时变模型法

变模型法要根据工程所处的地域以及桥梁结构的类型来确定是否使用,并且该方式对于钢筋强度、混凝土的强度和粘结性、碳化深度等方面的取值较为粗糙。但是该方式的应用为预测桥梁寿命以及旧桥承载能力的评定提供了有力的依据。应用该方式来建立不同损伤程度的桥梁承载能力的衰减模型时要对其混凝土强度、结构的耐久性参数以及钢筋的锈蚀程度进行充分的考虑。

2.3荷载试验方法

荷载试验方式能够直接获取在荷载作用下的桥梁结构的校验系数,并且能够保证系数的客观性以及准确性,从而准确的推断出桥梁的安全储备区间。但是在实际的应用过程中,该方式的耗时较长,并且其试验场地规模相对较大,同时还需要大量的试验资金,因此该方式适用于大型的、资金较为充足的桥梁工程当中。在桥梁承载能力的评定当中应用该方法可能会对其结构造成新的损伤,并且其结果反应的都是结构短期内的现象,若想要检测结构的疲劳特桥梁承载能力检测评定技术在桥梁加固设计中的应用赵鹏山东东泰工程咨询有限公司山东淄博256140性以及耐久性指标等就不能够使用该方法。

2.4基于动测参数的评定法

其承载能力的评定主要是通过结构在激振、荷载以及振动的作用下桥梁结构出现的反应来进行的。动测参数评定方式能够将结构在动力荷载的作用下的力学性能以及受力状况准确的反映出来,其结果与桥梁实际的状态较为切合。但是由于技术的限制,该方式还未形成一个较为完善简便的方法,并且也需要建立于承载能力和动态测试参数相关的计算模型。

2.5基于检测结果定量化的评定法

结果定量化评定法是在我国旧桥承载能力检定方法的基础上进行了修订。该方式能够在评测的过程中对桥梁的缺损状况、自振频率以及材质强度等方面的影响进行综合考虑,提高了评定结果的客观性。但是该方式的应用仍有部分的不足,主要有以下几点:(1)通过回弹法、钻芯取样法以及超声回弹法等方式来判断构件材质的强度,其结果与实际的差异较大。(2)由于工程计算模型的尺寸、边界条件以及施工原因等,通过实测自身频率和理论计算频率的实测值来确定分项标度的时候,其结果与实际的差异相对较大。(3)其规程针对的主要都是钢筋混凝土桥梁,对于钢筋混凝土的组合结构还有许多地方未得到明确。(4)在评测过程中考虑到了耐久性的影响,因此其构件强度、钢筋锈蚀程度以及电阻率的测区等方面的真实性是否能够代表构件的情况还有待证实。

2.6基于原始指纹评定法

原始指纹指的就是在桥梁刚建成时,通过对桥梁进行细致的检测而得到的资料,可将检测的桥梁状态作桥梁的初始状态。在进行桥梁承载能力的评测时可以将桥梁的原始指纹作为其结构的参照标准,并且能够将原始指纹与检测的结果进行对比。采用该种方式要以参数随着时间的衰减模型为参考来判断桥梁的剩余承载能力。原始指纹评定法能够使其检测结果与桥梁的初始状态进行对比,以此来获得结构的损伤程度。其思路相对明确,在评定的过程中能够避免计算模型与实际差异的影响,能够保证计算结果的真实性。但是该方式的主要缺点就在于其初始状态的调查需要大量的精力来进行测评,并且其承载能力的检测参数衰减关系不明确。

3基于桥梁承载能力的加固设计措施

3.1加装钢板

在桥梁加固工程当中,将钢板加装在桥梁外能够大幅度的增加桥梁的抗承载能力,而且桥梁横截面也不会大量增加。目前这种加固方式并未得到广泛的应用,其主要原因还是钢板的加工工作难度较大,在加装的过程中需要一定的支护设备,在其投入使用后还要不断的进行钢板维修与保养。当前加装的钢板的主要方式是在桥梁表面进行玻璃钢的粘贴。这种方式由于其材料的弹性模量不能够满足混凝土的要求,因此在加固之后一旦受力就极易产生变形。因此只能够在应用于临时加固以及没有大客车通行的桥梁当中。

3.2加装钢筋

加装钢筋的方式就是在桥梁的表面进行二次钢筋加装,固定桥梁表面,从而达到在不增加桥梁自身的重量的前提下有效的提高桥梁的抗弯性。该方式通常不用于城市的桥梁加固工程中,主要是因为该种方法会对桥梁的外观造成一定的影响。

4结束语

在桥梁工程当中,其承载能力的测评以及加固设计是重要的组成部分。在进行桥梁工程加固设计过程中要对其影响承载能力的因素进行充分考虑,同时要选择合理的测评方式,这样才能够保证加固设计以及措施的合理性。

作者:赵 鹏 单位:山东东泰工程咨询有限公司

参考文献:

承载能力范文篇8

作者:天元建设集团有限公司北京公司(赵景坦),在我国的民用或工业建筑中都离不开塔吊,它对工程建设起到了重要作用,特别是高层建筑没有塔吊可以说是寸步难行。但在工程的施工中对吊车基础多为重视不够,大家都知道一般吊车的地基承载能力设计为200KPa,而一般6层民用住宅楼地基承载能力设计为100KPa,基础开挖后经过钎探换算后,地基承载能力达不到设计要求,需通过设计单位、地质勘察单位进行地基处理或基础设计变更,一般地基处理方法有;加深基础、换填砂石、打桩等,而地基承载能力设计为200KPa吊车地基就没那么幸运,在地基设计要求上,它比楼基要高出一倍,但在施工中大都做不到,一般是按照吊车基础图放线、挖土、配筋、浇筑混凝土,也可以说反是楼基承载能力不够,需进行加深基础、换填砂石、打桩等基础,吊车基础的承载能力大都不够,设计承载能力100KPa的楼基因不够承载能力能加深到四米多深,而设计承载能力200KPa的塔吊基础就很少进行处理,总题讲不象楼基础那么重视,原因有两个,一个是在工程的结算中吊车基础都是定死,或按吊车基础算量,没有吊车基础变更的说法,二一个就是在十几至二十几平方的范围内,不可能把基础挖的很深,换填砂石或打桩,其次就是评多年的施工经验做基础,认为吊车倒塌事故多为因违章操作、超重而引起的机毁人亡安全事故,但吊车基础也必须引起我们的足够重视,以防万一。

通过以上分折,吊车基础地基一般达不到设计要求,但做好防范措施还是有必要的,那就是塔吊的排水措施,特别是讯期雨季,一定不要让雨水进入塔吊基础底部,如雨水进入塔吊基础底部就很容易造成塔吊基础水平度更形。其做法是:(一)浇筑塔吊基础时要略高出自然地。(二)夯实好塔吊基础混凝土周围的回填土,让雨水不容易进入塔吊基础底部。(三)做排水沟和集水井,在塔吊基础周围,距塔吊基础混凝土0.4一0.5M处做排水沟,距塔吊基础1.5一2M处做集水井,雨季要时常进行抽水,(见示意图)或安装液面自动抽水装置。(四)塔吊安装试运行后,用经纬仪对塔吊进行第一次垂直测量,测量时经纬仪与塔臂要顺向,留好原始资料。(五)每次大雨过后都要对塔吊进行垂直测量,对照安装后第一次垂直测量数据进行比对,其主要对比塔吊是否因大雨后,由于基础进水造成的基础水平变形,还是安装后的偏差,如果是大雨过后出现的偏差,并超出总高度的4‰就要特别注意了,必要时可采取针对性的防范措施,

承载能力范文篇9

关键词:路桥工程;软土地基;加固处理

在我国交通智能化的快速发展时代,市政路桥工程得到了快速发展,其施工质量安全等级要求逐渐增高,这就对路桥工程结构基础的施工质量提出了更高的要求。但是在实际市政路桥工程地基处理施工阶段,地基含水量超出正常的范围,造成地基土质呈软土性状,使得地基承载能力大大降低,从而给市政路桥工程基础施工增加了难度。为了避免路桥工程地基出现不均匀沉降现象,需要对软土地基进行一定的处理,例如换填良土、深层排水、地表排水、搅拌桩等。本文主要根据作者多年施工经验,总结对市政路桥软土地基施工处理措施做简要的阐述。

1软土地基的性能分析

众所周知,地基基础是任何工程建设的重中之重,若其基础施工质量不达标,其上部结构的承载能力则得不到有效地支撑。市政路桥工程也不例外,软土地基加固处理是工程施工中难点之一。软土路基即地质水文中含水量严重超出正常的范围,地基土的抗剪强度较小,且承载能力较弱。

1.1软土地基的特点

根据作者多年的市政路桥工程施工经验可知,软土路基主要存在以下几点共性:第一,土颗粒之间的透水性能较弱,从而导致在软土地基中,对水分的保持性较高,从而造成土质含水量严重超出工程应用范围;第二,软土地基土体之间的可压缩性较高,由于软土地基土颗粒之间的空隙较大,这就导致软土地基之间的可压缩性较高。在实际工程中,如果对软土地基加固处理不到位,很可能导致在工程后期使用阶段,导致地基在上部结构的作用下,地基出现不均匀的沉降现象;第三,软土地基的触变特性,即软土地基在未承担其他作用时,其主要变现为固态,如果其在承受外界作用,可能会导致地基土质呈流动状态,从而不仅造成地基承载能力大大下降,还会导致上部结构出现断层、裂缝;第四,土质不均匀,在软土地基的土质中,其颗粒分布不均匀,这就导致在地基承受上部荷载时,其地基的沉降值变现出不均匀状态。

2市政路桥施工中出现软土地基的基本思路

2.1因地制宜

在进行软土地基加固处理中,由于不同地区的软土地基的局部特征表现不一致,因此需要针对不同的地区采取相互适应的处理方式,例如,在黏性土地区可以采用辗压夯实的处理办法,在软基加固处理中,最大限度减少对地基的扰动破坏,以确保原地基的完整性;而针对砂性土之,为增加地基的承载能力,可以采用挤密或者压实的处理技术,以提高软土路基的抗流动性。同时,还需要根据软土地基的含水量、深度、厚度等采取合适的加固方式,例如,若是表层软基,可以采用换填技术。

2.2根据市政道路要求处理

在软基处理中,同时需要根据市政路桥的等级选择合适的加固方式,例如工程建设等级较高,可以采用加固效果好,提高地基承载能力强的处理方式,从而最大限度的减小后期地基出现不均匀沉降现象。

3市政路桥施工中软土地基的处理技术

在现代市政路桥工程基础施工中,需要非常重视软土地基的治理问题。根据笔者多年施工经验可知,软土地基施工的治理加固技术主要包括以下几种。

3.1换填土处理技术

在市政路桥软土地基处理施工中,采用换填良土施工技术,不仅可以有效地降低土体的含水量,且增加土体之间的可塑性。换填土处理施工技术,主要是从其他地区挖较好的土质,换填到软土地区,从而实现土质改良的效果。在换填土处理施工中,需要注意以下几点:第一在选取换填土时,需要对良土进行检测,确保土质满足换填要求;第二,软土的挖除深度需要设计部门给出准确的数值,以最大限度实现软土换填的效果;第三,在填筑时,需要分层进行填筑,并分层压实,以提高市政路桥地基的承载能力。

3.2排水技术

在表层排水法施工中首先,需要布置沟槽。在布置沟槽时,需要根据市政路桥工程施工现场的地形进行布设沟槽,沟槽开挖深度需要根据地下水位、土质形状等合理确定,确保软基周围的水分通过沟槽排出。根据研究表面,若软土地基中含水量较高,则需要加密沟槽的数量,从而提高软土排水效果,减少软土地基中的含水量。此外,在开挖沟槽时,需要根据排水量要求设置沟槽宽度,其宽度约为0.5m,深度宜在0.5~1.0m内,在填土前,需要在沟槽底部回填透水性较好的集料,从而形成盲沟,提高排水效果。

3.3粉喷桩技术

在重大桥梁建设时,若地基基础呈现软土特征,则需要采取有效地处理措施,以加固地基的承载特性。根据工程施工经验可知,多采用粉喷桩加固施工技术作为路桥工程软基处理方法。在粉喷桩施工中,首先需要对软土地基进行地质勘查,准确掌握软土的基本信息,并根据地质和工程建设的基本要求,选择合适的粉喷桩处理方案,如粉喷桩布置位置、加固处理的深度等。然后在粉喷桩顶部铺设土质较良的黏土或砂土等,从而确保地基场地保持充足的承载能力和平整度。

3.4强夯法施工技术

在市政路桥工程基础施工中,可以采取强夯法对软土地基进行加固。在强夯法加固施工中,需要先深后浅的加固方式,待改造加固完成软土地基后,再用大型推土机对强夯区域进行填平处理。在市政路桥工程软土地基强夯加固施工完成后,需要采取有效地检测方式对软土地基进行加固质量检测,若检测得到上层的土质密实度不大于下层的土质,则表明强夯加固方法不满足要求。

3.5加载压实处理

采用加载压实的软基处理方法,其施工简便可行。其主要是人为的在软基上增加重物,增加地表的负重,对软基进行压缩,从而使软基出现不均匀沉降,但是根据实际工程施工经验可知,仅依靠重物加载,无法有效的提高地基的承载能力。一般配合其他加固施工技术,以增强地基的承载能力。例如,地表加载配合地下降水措施,以快速实现地基承载能力的提升,

3.6挤密技术

在软基处理中,还可采用挤密的方式,以增强地基的承载能力,例如,可以在桩基间采取增加土体的强度,其中,桩间加固材料可以分为砂土和素土两种,需要根据不同的地质特征,选择合适的加固方式。例如,采用素土加固称为土桩挤密法,而采用灰土作为桩间挤密材料,则称为灰土挤密法,且根据作者经验,该主要应用于厚度较大的湿陷性黄土区域。

4结论

综上所示,为了提高市政路桥建设质量,需要加强对软基的处理,采取适宜的加固处理方法,以提高地基的承载能力,增强地基的稳定性,为路桥建设的可持续发展做基础。

作者:梁玮 单位:广州市第一市政工程有限公司

参考文献:

[1]史春.市政路桥工程测量技术要点与控制方法研究[J].信息化建设,2015(11).

[2]李嵩.市政路桥工程的路基路面压实技术实践应用[J].建筑知识,2015(12).

承载能力范文篇10

关键词:市政道路桥梁;加固设计;方法

在市政道路的施工过程中,由于市区的交通需求比较旺盛,为了保证交通的正常进行,往往需要采用半封闭式的施工方法。不论市政道路的管线有多少,在开展道路设计的过程中,都需要随桥而动。因此,在开展道路桥梁加固的过程中,往往涉及的施工内容较多,一旦设计效果不能得到保证,就会对工程质量造成非常大的影响,甚至埋下不少的安全隐患[1]。

1认真开展对桥梁的加固工作

在开展市政道路桥梁设计过程中,应该把握的原则。在正式开展桥梁加固工程设计之前,就应该对现场的信息进行进一步的确认,深入对各种施工资料进行分析,然后合理对加固方案进行设计,保证方案和现实的匹配程度,最大程度保证加固的效果。此外,还应该认真做好桥梁施工的监督工作,保证各种施工必须按照设计规划开展。在开展桥梁工程加固的过程中,就必须首先要保证桥梁的承载能力,其不得低于原来的设计能力。如果需要对桥梁结构进行扩宽,就需要认真做好其承载能力的控制,避免其内部出现过大的应力,在对道路进行改造的过程中,应该让加固设计和线路设计更加合理融合起来,对各种工作统筹兼顾。开展道路桥梁加固设计的基本原理。桥梁的加固工程施工一般都是在原来工程基础之上进行的,只需要对其中的一部分进行修复即可,进一步保证桥梁的承载能力。一旦其中的某些构件出现了破坏严重的情况,为了避免造成更加严重的影响,应该对这些构件进行整体的更换。在避免对桥梁结构有太大的影响情况之下,需要做好内部的调整和修复工作,最大程度保证其承载能力。

2市政道路桥梁结构加固设计的基本方法

同传统的桥梁工程施工相比,旧桥的改造施工工艺更加复杂,摆脱传统工程设计的方法和手段,尽量对新的桥梁设计理念、建设材料和施工材料进行选择,并认真做好施工的监督工作,最大程度保证使用监督工作。很多旧桥在经过多年的使用之后,其材料由于年代的原因,使用性能已经非常低,桥身的承载能力非常不足[2]。此外,在开展对市政道路桥梁的实际加固设计过程中,通常没有规范性的指导文件,桥梁本身问题的检测流程也非常不合理,最终导致桥梁本身的各种病害问题往往比较严重,很多病害问题往往难以发现直接的原因。因此,在对桥梁工程进行加固的过程中,就需要认真做好加固方案的设计工作。有效增大路桥的横截面积。在对市政道路进行加固的过程中,很多时候需要增大其横截面积,提高桥梁的承载能力。在通常的施工过程中,往往需要将主桥梁底部的保护层凿开,这样桥梁的主筋才能外漏出来,然后可以进一步将新增的钢筋和主筋焊接在一起。此外,还可以在侧面多给桥梁增加一些箍筋,提升桥梁的抗剪强度,提升桥梁的承载能力。这种桥梁加固方法在T型桥梁加固中的应用比较多,这种桥梁的横截面积往往设计得过小,严重影响到其承载能力,这需要在对桥梁进行加固的过程中,从下缘开始,更进一步提升桥身结构的强度,该技术的应用范围不断增加。增加钢筋混凝土悬臂的挑梁。在对市政道路桥梁加固的过程中,可以通过增加混凝土悬臂挑梁的方法。如果旧桥的加固条件允许,还应该对其承载结构进行进一步的改造,认真做好桥梁结构的加固,合理对其横向系数进行调整。如果桥梁有拓宽的需求,可以对拓宽的部分加装悬臂梁,然后对原来的桥面进行拆除,对桥梁重新进行混凝土的浇筑,和旧桥形成有效的过渡。在这种桥梁施工的过程中,其改造工作量相对较少,能够进一步保证道路的通畅,避免造成道路拥堵情况的发生。在道路桥梁加固的过程中,也可以采用增设边拱的方法,在桥梁的一边拆除之后,就可以增设边拱,从而进一步提升桥梁的承载能力,但这种施工方法会对桥梁的受力情况,造成一定的影响。为了保证对桥梁的改造效果,就应该认真做好各种因素的控制,还必须保证运营过程中的安全性,保证在整个施工期间,车辆都可以正常通行[3]。

3预应力加固方法

在方法是在预应力基础之上,来进一步提升桥梁承载能力的,可以进一步提升其内部构件的强度,进一步改善其中应力的情况,对桥梁的结构进行进一步的优化,有效提升桥梁的承载能力。①粘贴加固的方法。在该方法实际应用的过程中空,是用高分子粘合剂或者碳纤维和桥梁有效粘合在一起,从起到加固桥梁的作用。但该方法的效果往往比较有限,不能单纯依靠该方法来提升桥梁的承载能力。②合理对桥梁结构进行优化,进一步保证其承载能力。在道路桥梁的各种设计方案之中,结构设计质量对桥梁的承载能力和寿命,有着非常直接的影响。一旦桥梁结构设计不合理,就会对桥梁的质量,造成非常直接的影响,桥梁结构还会在后期的施工过程中,容易受到各种因素的影响,从而出现不同程度的变化。例如,自然侵蚀就会对桥梁结构造成影响。在对桥梁结构进行改造的过程中,应该尽量降低桥梁的拉力,认真做好相关填实工作,或者直接采用涵洞的结构。此外,还可以将多跨度简支梁有效连接起来,这样可以进一步提升桥梁的整体承载能力。③有效增设纵梁。该方法主要用于桥梁自身承载能力较强的场合,让梁的主梁和新增设的桥梁有效结合在一起,从而形成共同受力的效果,提升桥梁的加固效果。认真做好下部结构的加固工作。为了保证对桥梁的加固效果,在对桥梁下部开展加固的过程中,也应该遵循一定原则,进一步保证对道路桥梁的加固设计水平。①有效扩大基础。这种加固方式非常在道路桥梁承载能力较低的时候进行应用,例如墩台采用的是混凝土结构,通过合理选择加固机制,从而保证加固的效果。在这个过程中,一定要保证设计的水平,不断做好对地基的验算工作,最大程度保证加固的效果和整体加固水平。②有效桩基进行增补。如果在市政道路施工的过程中,出现了墩台沉陷的问题,就应该及时增补桩基,有效提升对其加固效果。③做好对钢筋混凝土的套箍工作。针对墩台整体基础埋深过大,而导致结构不足的情况,就应该及时采取措施来保证其稳定性。在这个过程中,如果桥梁结构出现了贯穿的裂缝,通过钢筋混凝土套箍加固机制,能够进一步提升桥梁结构的稳定性,避免各种载荷问题所带来的伤害,保证对市政桥梁道路加固设计的水平。在实际进行混凝土浇筑前,我们应该对施工地基进行找平,可以采用砂浆垫平的方法,将不平处,进行补平。在找平结束后,我们应该采用分层浇筑的方法,对施工地进行分层浇筑,在浇筑过程中,我们一定要采取合理的工艺顺序,避免产生施工缝隙。为了保证施工质量,在实际浇筑前,我们应该对现场进行打扫,将各种杂物清理出现场,此外我们应该根据工程实际需要,选择合适的混凝土比例,并要交给经验丰富的技术工人,进行混凝土搅拌工作,在搅拌结束后,还要对混凝土的质量进行检查。在浇筑过程中,我们应该从低层开始浇筑,并尽量保持分层高度相一致。

4结语

随着时代的不断发展,各种桥梁加固工程越来越多,对工程要求也在不断增加。针对当前桥梁加固过程中出现的问题,应该引起足够的重视,及时总结各种问题发生的原因,不断对施工设计进行优化,最大程度保证对道路桥梁的加固质量。

参考文献

[1]窦广陵.关于市政道路桥梁加固设计方法探讨[J].海峡科技与产业,2018(3):46-47.

[2]曾庆霞.市政道路桥梁加固设计方法探讨[J].建材与装饰,2017(47):230-231.