发布时间:2023-09-21 10:00:52
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在没有学习图像学的研究方法之前,我们对一幅画的评价往往是从画面的笔法、色调等诸如此类的方面做研究,而很少去探究这幅画的历史背景、作者当时的生活情况、社会文化等因素。而图像学的调查正是集中在社会的历史的影响上,以及作者可能没有意识到,然而实际上却产生的价值上。图像学研究者需要询问社会发展是如何被反映在视觉艺术中的。通过这样的一种途径,艺术作品是作为其时代的一种文献而出现的。科学、社会、宗教、文学、哲学的发展也对图像学的阐释都是非常重要的。大致来看,过程可以分为三步:一是确认各种母题;二是确认由母题组成的内容或故事,亦即图像;三是探讨作品的内在意义,文化的象征内涵。再概括作品意义的文化解释。第一步判断母题,是讲首先识图;第二步母题内容,是讲作品想表达什么,母题组合起来是要表达什么主题内容;第三步研究作品背后的文化背景,它也是当时社会背景的总体征象。图像学研究者需要询问社会发展是如何被反映在视觉艺术中的。然而,从狭义上来说,艺术作品也可以作为艺术家,或作为赞助人的一种个人记录而出现。
我们可以尝试着用图像学的研究方法来分析米开朗基罗的天顶画《原罪与失乐园》。西斯廷小教堂室内的屋顶画《创世纪》是米开朗基罗应教皇朱理二世之命而作,用四年心血完成的不朽作品。其中《原罪与失乐园》这幅壁画中,米开朗基罗戏剧化地为我们展示了亚当与夏娃从偷食禁果到被逐出伊甸园瞬间的转折变化,画面中画家有意在强化亚当形象的同时,夏娃形象则被弱化。
首先,堕落前的夏娃与亚当人物形象与动态塑造得不同,表现出画家对女性的歧视。在智慧树左边的《原罪》场景一幕里,夏娃转过去面向蛇,几乎是漫不经心地接过蛇递来的苹果,她慵懒的斜卧在地上。堕落前的夏娃被表现为慵懒的模样,表明画家在暗示夏娃身上潜藏的罪。这幅壁画充分体现了亚当男性体魄的雄壮之美,相比之下,夏娃慵懒的卧姿,随意接受外界的诱惑,迎合了传统基督教文化中男人眼里的女性气质,女人天真、容易被诱惑,不值得信任。
其次,夏娃堕落前后的形象差异表现了画家对夏娃“原罪”行为的贬斥。在智慧树的右边,“失乐园”这一场景里,亚当与夏娃被安置在画面的最边缘,给人的感觉仿佛他们已经被驱逐得无处藏身。堕落之前的夏娃健康、美丽、对外界充满热情,而逐出伊甸园的夏娃衰老、猥亵,给人的感觉是已失去了生命的活力,或许这是处于“原罪”的羞愧。夏娃在堕落前后人物由年轻、美丽转变为丑陋、猥亵,相比米开朗基罗对圣玛利亚的塑造,我们能看到艺术家对待两位女性的不同态度。
再者,壁画为教堂的天顶画,是米开朗基罗应教皇朱理二世邀请而作,文艺复兴时期绝大部分人文主义者的眼里,教皇与基督教会作为神的意志的体现,因而其存在的地位是无庸置疑的。那么对于米开朗基罗来说,他受命为教皇及教廷进行艺术创作的时候,与其说是服从教皇与教会的一直,不如说是服从神的意志。 最后,堕落后亚当保护夏娃逃离伊甸园时的人物形象塑造,也表现出画家对女性的轻视。走在夏娃身边的亚当,他不自觉地用双臂抵挡天使挥来的宝剑,对于亚当的这一造型,有学者认为在米开朗基罗的心目中人已不再是上帝的奴仆,而是能主宰自己命运的主人。所以他的动作似乎既有拒绝和反抗之意,又有自卫和护卫妻子的状态,而夏娃的胆怯是弱女子的本能反映。那么,我们也可以这样理解。父权控制话语权的时代里,一切以男人为崇高,所以亚当是那般的英勇,敢于对抗上帝的威严。
米开朗基罗因受到新柏拉图主义与萨夫纳罗拉禁欲主义思想的影响,对夏娃这一女性也带有一定的偏见,因此在其绘制的《原罪与失乐园》天顶画中,夏娃图像也被表现为负罪的模样。米开朗基罗出现的年代,正是西方世界面临精神危机的严重罐头。米开朗基罗是萨夫纳罗拉的追随者,他曾听过萨夫纳罗拉的布道。而萨夫纳拉罗主要宣扬禁欲主义,那么他的学说必然对米开朗基罗的艺术创作产生影响。同样影响米开朗基罗艺术创作的还有新柏拉图主义。新柏拉图主义认为人生的最高目标就是与神的再度结合,这种再结合则通过冥想和使灵魂从物质的羁绊中解脱出来而得以实现。人应当为自己肉体的存在而感到羞愧,探求上帝就意味这克制。
通过图像学的研究方法分析在米开朗基罗的这幅画作中艺术和科学、宗教、道德、政治等都成为了一些时代的载体,我们通过作品中的各种母题形象去认识和判断的,其实是那个先验存在的时代精神。在使用图像学的方法分析画作,可以从中学习当更多的关于这幅画的历史背景,横向的或纵向的拉开我们的思维,教会我们该用怎样正确的方式来分析,并得到更广阔的知识。
参考文献:
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作者简介:王爱华(1975-),女,山东乐陵人,山东德州乐陵市供电公司,工程师,吉林大学网络教育学院本科生。(山东 乐陵 253600)
中图分类号:TM72?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)36-0135-01
电能在输送和分配的过程中,会在流经的变压器、线路等元件上产生功率损耗,这种能量的损耗简称为线损。线损是发电厂出线的电能与用户实际使用的电能的差值。线损的高低可以作为衡量地区电网规划质量、电气设备健康状态和电网运行经济水平的重要经济指标,同时线损也是衡量电力企业经济效益和管理水平的一项重要的技术指标。因此,线损成为电网公司十分关注的问题,研究影响线损的因素,并提出相应的降低线损的措施,对于提高电网公司经济效益、优化网架结构和合理投资具有重要的理论价值和现实意义。
一、线损的影响因素
通常情况下,电力系统中的损耗主要包括可变损耗、固定损耗和管理损耗。可变损耗是电能在输送和变换过程中产生的损耗,如输电线路中的热损耗、变压器中的热损耗,这部分的损耗与功率的二次方成正比;固定损耗主要是为了保证电力系统中一些电力设备正常运行而消耗的电能,如变压器的励磁损耗和铁耗,以及电缆线路的介质损耗和无功补偿设备(如电力电容器)的绝缘介质损耗等等;管理损耗主要是在抄表等过程中,由于电表测量误差、用户偷窃电等原因而造成的损耗,这部分损耗大小等于线损总量减去固定损耗、可变损耗和电表电能之和后的部分,也称为非技术性损耗。
影响电力系统损耗的因素有很多,主要包括以下五个方面:输电线路的损耗、变压器损耗、运行方式损耗、负荷峰谷差产生的损耗和电网功率因素较低产生的损耗,它们占电力系统损耗中的绝大部分。
1.输电线路损耗
电网中线路本身存在电阻,当输送功率流经这些输电线路时,会在这些输电线路上产生损耗。式(1)给出了线路损耗与线路电阻和功率之间的定量关系:
(1)
由式(1)可知输电线路损耗与流经线路的电流、线路电阻、线路输送的功率和电压等级等因素有关。当输电线路输送的功率一定时,线路损耗由线路电压等级和线路电阻决定;当输送的功率和线路的电阻一定时,线路电阻上产生的损耗与电压的平方成反比。通常情况下,对于特定的线路,其线路型号和输送线路的电压等级都是确定的,因此线路电阻产生的损耗与输送的功率的平方成正比。
2.变压器损耗
发电机产生的功率经过多级的升压之后并入110kV电压等级或者更高电压等级的输电网中,经过长距离的电能输送之后到达负荷中心,然后经过多次的降压之后向企业和用户提供电能,而在变压器的升压和降压的过程中,电能会产生消耗。因此,电能升、降压的次数越多,电能产生的损耗也就越多。此外,对于处于空载状态的电力变压器,也会产生空载损耗。因此,电力变压器的损耗是电力系统线损的主要因素之一。
3.运行方式不当产生的损耗
由于电力系统中的早期电源规划和负荷分布不协调,致使地区电网运行方式不能实现分层和分区供电,电能需要通过长距离的输送和变换后由电源中心到达负荷中心,这种运行方式无疑会增加电力系统的网络损耗。同时,地区电网的运行方式有多种,地区电网不同的运行方式产生的网络损耗有高有底,由于在制定运行方式的过程中没有对不同运行方式的经济性和可靠性等指标进行对比,地区电网可能处于一种非最佳的运行方式,造成系统中的损耗偏高。
4.系统中的负荷峰谷产生的损耗
负荷性质的差异,造成电网中负荷量在不同时段差异明显,电网负荷呈现出峰谷差,由于线路和变压器的损耗与线路输送的功率成正比,因此,负荷高峰期间的损耗远远大于低谷期间。如果将高峰时期的一部分负荷转移到低谷时刻,其减少的损耗大于低谷期增加的损耗,因此,系统中负荷的峰谷分布特点也是系统中线损的一个主要因素。
5.电网功率因素较低产生的损耗
电力系统的功率因素降低,将使线路中电流的感性电流分量变大,这部分感性电流分量将会在电力线路和变电站变压器上产生电能损耗。由文献[3]可知,随着功率因素的降低,系统中的电能损耗呈现出递增的趋势,同时网络功率因素降低也将导致线路的电压降落幅值增加,导致线路末端的电压降低,一来可能使电压降低到正常值以下,同时还会对电动机等用电设备的正常运行产生不利的影响。
二、降低线损的措施
降低电网线损,对于提高电网公司经济效益、优化网架结构和合理投资具有重要的理论价值和现实意义。本文分别从合理选择导线截面、合理选择变压器及其容量、优化电网运行方式、实现日负荷的均衡化和提高电网的功率因素五个方面提出了降低电网线损的措施。
1.合理选择导线截面
由上述分析可知,在电网输送的功率和电压等级确定的情况下,输电线路的功率损耗与线路电阻成正比。输电线路电阻越小,线路损耗也就越小,因此可以在考虑经济性和可靠性的基础上,尽量选择导线截面较大的输电线路减少线路的电阻,降低功率的损耗和线路首末两端的电压降落。此外,通过合理的电源规划和网架结构设计,使负荷中心和电源中心分布平衡,缩短功率的输送距离,也能减少线路的电阻,达到降低电网损耗的目的。
同时对于输电网来说,除了选择导线截面较大的导线外,还可以通过提高输电线路的电压等级达到降低输电线路电能损耗的目的。
2.合理选择变电站电力变压器及其容量
变压器的损耗主要包括空载损耗(铁耗)和负载损耗(铜耗)两个部分。因此,为了降低变电压的损耗,新建的变电站应尽量使用节能型的变压器,同时对于比较老化的高耗能变压器,逐渐采用节能型变压器以替代高耗能变压器,得到降低变压器损耗的目的。
研究发现,当变压器的铁耗等于铜耗时,变电站变压器的损耗最小,效果最好。因此,应通过合理的选择电力变压器的容量,使电力变压器的铜耗和铁耗相近,进而达到降低变压器损耗的目的。
3.优化电网的运行方式
首先,合理安排电源的发电计划,做好有功功率和无功功率的分区分层就地平衡,避免电网中的潮流大范围的输送,同时减少电能的多电压等级的变换次数。其次,通过对现有电网进行潮流方式的经济性比较,确定最佳的运行方式以达到降低线损的目的。
通过电网的经济调度,实现无功潮流的就地补偿。按照电压等级和供电区域进行无功出力和无功负荷的分区补偿,避免无功潮流大范围的输送,同时应尽可能实现无功补偿装置和有载调压变压器分接头的综合自动调整,进而达到降低线损的目的。
4.实现日负荷的均衡化
研究发现,日负荷越均衡化,地区电网的网络损耗越小,因此通过实现日负荷的均衡化可以降低电网的损耗。应根据电网的供电方式和各类用户不同的用电规律,合理的安排生产过程,调整工业负荷的作业时间,降低峰谷差的不均衡度。同时,通过实施峰谷差电价政策来引导居民和工业商业用户的合理用电,也能降低日负荷的峰谷差,以达到降低网络损耗的目的。
5.提高电网的功率因素
对电网中的电力设备进行合理的选择,尽量使用消耗无功功率较低的经济型电力设备,提高电网的功率因素。对于消耗无功功率较高的设备,可以就地安装一些无功补偿设备,如电容器、STACOM和SVC等,实现无功功率的就地补偿,也能提高电网的功率因素,达到降低网络损耗的目的。
三、结论
线损成为电网公司十分关注的问题,研究影响线损的因素和提出降低线损的措施,对于提高电网公司经济效益、优化网架结构和合理投资具有重要的理论价值和现实意义。本文分别从输电线路损耗、变压器损耗、运行方式、负荷峰谷差和电网功率因素五个方面对电网损耗的影响进行了分析,并在此基础上,分别提出了相应的降损措施以减少电网公司的电能损耗。
参考文献:
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中图分类号:F407文献标识码: A
前言:
电能作为能源为人类所用的时间并不短,但是线损造成的能量流失问题一直没能被彻底解决。在节能环保成为主流发展思想的今天,降低线损成为电力产业节能举措中的重要一环。要降低线损,首先我们要弄清楚什么是线损,产生线损的原因是什么,然后才可以有针对性地采取相关控制方法。
一.线损的概念及其分类
1.1线损的概念
线损指的是电力运输和使用过程中因为电阻和电导的原因而消耗掉的有功功率。这里我们要注意的是线损消耗的是有功功率而不是无功功率,后者虽然也存在着能量损失的情况,但是这部分能量的耗损完全不同于线损的热能释放模式,而是在线路的电抗或变压器铜线绕阻的电抗作用下以磁能的形式释放出去的。线损导致的能量一旦释放出去,就没有回收的可能,而无功功率则不然,在很多情况下,线路不仅不会消耗无功功率,有时还能吸收无功功率。无功功率的损耗远不及有功功率的损耗严重,因此线损造成的能源流失更要引起我们的注意。
1.2线损的分类
线损的种类有很多,最常见的有以下5种:
(1)统计线损。统计线损指的是供电量与售电量之间的差值,一般可以依据电能表的读数计算出来。
(2)理论线损。顾名思义,理论线损就是通过相关理论计算得出的线损值,其计算的依据主要是供电设备的参数和相应时间点电力网的运行方式。此外,还要考虑当时电力网的潮流分布和负荷情况。
(3)管理线损。管理线损指的是因为管理方面的缺失造成的损耗电量。它一般是实际线损和理论线损之间的差值。
(4)经济线损。经济线损存在于设备状况较为固定的线路。理论线损中的最低线损率即经济线损,与之相应的电流便是经济电流。
(5)定额线损。定额线损是根据电力网线损目前实际水平和历史水平,同时结合下一考核期负荷潮流变化、降损措施、电网结构测算出的。
二.线损产生的原因
关于线损产生的原因,总结起来主要有3种:电阻作用、磁场影响、管理失当。
2.1电阻作用
输电线、变压器和电动机的绕组这些输电必备设备中都使用铜或者铝来作为导电材料。这些材料构成的导体在电流通过时,都会对电流产生阻力,即电阻。电能在电力网传输中,必须克服导体的电阻,从而产生了电能损耗。这种损耗因为是由导体的电阻引起的,所以又叫电阻损耗。由于变压器和电动机内的导体为铜制,所以变压器中的损耗又被称为铜损。
2.2磁场影响
变压器是改变电压高低的设备,它要进行降压或者升压就必须先建立交变磁场,还要确保这个磁场一直存在;而电动机则是依靠建立和维持旋转磁场,才能带动生产机械的运转。电流在电气设备中建立磁场的过程,也就是电磁转换过程。在这一过程中,由于交变磁场的作用,在设备的铁芯中产生了磁滞和涡流,这些会使设备生热,从而造成能量的损耗。由于这种损耗是发生在电磁交换的过程中,所有我们又把这种损耗称为励磁损耗。而它又造成铁芯发热,所以通常又称铁损。2.3管理不当
管理不当造成的线损即管理线损。主要是由于供电单位的管理不当,致使用电管理系统出现漏洞,给部分用户盗电和违章用电提供了可乘之机。这种情况的出现有一定的随机性,而且不容易精确计算,因此被冠以“不明损耗”之名。又由于其产生于供电企业的营业过程中,所以还叫“营业损耗”。当然,除了以上3种,现实中还有很多原因会导致线损的产生,但就损耗总量而言,以上3种无疑是最为主要的原因。因此,控制线损也要重点从这3个方面入手。
三.控制线损率的方法
我们可以从材料的选取和使用、输电网络的布局和线路的技术改造、重视理论线损的计算及加强电力单位内部管理等多方面着手,来减少由于线损导致的能量流失。
3.1材料及设备方面
(1)合理选择导线。根据当前的技术,铜和铝在未来相当长的一段时间内还会是制作导线和变压器中导体的主要原料,所以想通过使用其他材质的导体来杜绝电阻线损基本是不可能的。但我们可以通过更换合理规格的导线来达到降低线损率的目的。根据实践经验可知:在电网输送的功率和电压等级一定的情况下,导线的截面半径越大,能量损耗越小。所以以降损为第一考虑因素的话,可以尽量选择横截面比较大的导线,但这意味着相关材料成本会相应增加。电力部门在选择时可以综合考虑,选择最为适当的导线。
(2)使用经济型的电力设备。在电网中使用消耗无功功率低的电力设备也可以达到降损的目的。如果电力设备所耗无功功率大,也可以配备一些无功补偿电容器等,使损耗的无功功率可以尽快得到补充,从而提高电网的功率因数,这样,电网的能耗也会相应降低。
(3)有效利用变压器。变压器是整个电力系统中消耗无功功率的主要部分之一,尤其是当变压器处于空载状态时,它的无功功率消耗达最高。因此在使用变压器时,要尽量使其处于经济运行状态,即在额定容量的40%~80%之间运行。
3.2技术方面
(1)合理布局输电网络。实践证明,相同负荷功率下,供电半径越小,出线越多,线损越低。因此在进行电源规划和网架的结构设计时,使负荷中心和电源中心保持合理的距离,并尽量选用三侧出线供电或者四侧出线供电,可以降低电网损耗。
(2)重视对电力线路的技术改造。在用电过程中,要适时检查相关线路,对于线路设计不合理的要及时整改。具体说来,在房屋装修之初,要采用相关技术人员的建议,对房屋的供电半径和“卡脖子”线路进行检查和调整,以降低电能损耗。
(3)推广超高压输电和特高压输电。我国电力产业近年来飞速发展,能够输送的电量也越来越大,输电范围越来越广。在一些需要高容量、远距离输送电力的工作中,我们可以采用超高压直流输电和特高压输电技术,这2种方式可以有效提高电网的输电能力,而且运行时十分稳定,输送速度快,线损发生的时间会减少,这样可以降低电能损耗。
3.3理论方面
很多人会认为理论线损没有计算的必要,殊不知有效的行动需要成熟的理论来指导。只有加强理论计算,结合实测分析,才能更加准确地了解本地线损的真实情况。定期对本地的线损进行分析,才能及时了解线损产生的原因,从而对将来的线损作出较为准确的预测,为制定线损指标提供依据。另外,电力单位各部门要认真遵守相关章程,工作时应认真负责,避免用电制度中出现漏洞,杜绝居民盗电和违章用电行为。
3.4进行创新
我们说创新是一个企业进步的关键,也是企业持续发展的灵魂,所以,我们要进行严格的创新。首先在线的管理上要进行合理的配置,和必要的科技创新,提升线的利用率,减少线损率,定期的开展理论线损的计算。对线和线路、变压器等进行科学合理的改造。利运用先进的技术,把成本降到最低,不仅仅给公司带来极好的效益,而且给客户带来方便。所以要运用现在先进的科学技术进行技
术的创新。
四.线损管理工作今后发展的方向
在公司理念的情况下,进一步强化线损的执行力,对线损管理规范方面进行全面的检查,充分发挥监督力度,把线损问题的损失降到最低。合理的利用科技创新和改造资金,优化线路等其他相关的设备。逐步加大新技术新设备的应用,实现调度的自动化系统,对线损问题进行详细准确的分析。
结语:
总而言之,线损在当前可能是无法杜绝的,但是只要我们切实重视这个问题,并积极采取相关措施,相信一定可以减少线损。
中图分类号:TV213文献标识码:A
Water Resources Balance Analysis Approach in County
――Take Binyang in Guangxi Zhuang Autonomous Region as An Example
CHEN Yihang[1], LIAO Ting[2], LI Na[3], QU Siyao[4]
([1] Nanning Water Resources Bureau, Nanning, Guangxi 530001;
[2]Nanning Irrigation Station, Nanning, Guangxi 530001;
[3] Hubei Water Resources Design Institute, Wuhan, Hubei 430064;
[4] Hubei Water Resources Research Institute, Wuhan, Hubei 430070)
AbstractWater Resources Balance is carried out in Binyang, Guangxi. In this paper, the studied area is divided into three sub-area, according to geography factors and others. On the basis of current situation of water resources in Binyang, water requirement forecast and balance budget are completed. The results show that the conflict between supply and requirement of water resources is serious. It is suggested that government should encourage water-saving and water re-use actions, and invest more funding to increasing water supply and make use of underground water properly.
Key wordswater resources; coordinate, forecast, balance analysis, Binyang
1 宾阳县概况
宾阳县位于广西壮族自治区中部偏南,东经108?2′至109?5′,北纬22?4′至23?7′,地属桂中旱片,是广西商品粮基地县和粮食调出县。全县辖15个镇1个乡,国土总面积2314.31km2。2008年年底全县总人口102.41万人,其中农业人口87.94万人,非农业人口14.47万人。全县2008年地区生产总值为83.42亿元,工业增加值24.17亿元,财政收入5.02亿元,全年粮食总产量32.61万吨,城镇居民人均可支配收入12757元,农民人均纯收入4107元,农民人均生活费支出2965元。
宾阳县地处桂中旱片,多年平均降雨量为1550mm,多年平均蒸发量1537mm,全县河长5公里以上的河流有37条,分属红水河和郁江水系,统属珠江流域。全县境内流域面积2314.31km2,多年平均径流总量为20.20亿m3,人均水资源量1972 m3,按联合国提出的人均水资源标准,属中度缺水。全县有小(二)型以上水库123座,总集雨面积547.22km2,总库容3.18亿m3,总有效库容2.11亿m3。现有小塘库918座,总库容1068.19万m3,有效库容933.5万m3。2008年灌溉面积66.29万亩,有效灌溉面积51.02万亩,灌溉面积占耕地面积的51.85%,有效灌溉面积占耕地面积的39.9%。
本文将在对宾阳县水资源现状调查的基础上,开展水资源预测分析及供需平衡分析,以实现该区域的水资源优化配置①与可持续协调发展。②③
2 研究区域划分
按照气候、地形、地貌等自然地理条件一致性要求,利用已有的各种区划的成果,兼顾乡村行政区界,将宾阳县分成3个水资源协调分析研究区域。
区域Ⅰ―西南部低山水源区。该区主要包括思陇镇全镇、陈平乡全乡27个村委,以及新桥镇民范1个村委,宾州镇河田、中兴、南山、德明、碗窑等6个村委,武陵镇六蒙、三军、四才3个村委,甘棠镇洪信、六律、八德、那河、邓村、那冷6个村委,共计43个村委。
区域Ⅱ―中部平原半丘陵自流灌溉区。该区主要包括新桥镇16个村委,宾州镇27个村委,大桥镇全镇17个村委,武陵镇全镇14个村委,黎塘镇全镇16个村委,王灵镇全镇8个村委,古辣镇全镇11个村委,中华镇全镇7个村委,甘棠镇9个村委,露圩镇全镇7个村委,新圩镇全镇7个村委,共计139个村委。
区域Ⅲ―东北部丘陵提水灌溉区。该区主要包括邹圩镇全镇15个村委,和吉镇全镇9个村委,洋桥镇全镇9个村委共计33个村委。
3 水资源现状分析
本文中的水资源总量是指地表水资源和地下水资源。地表水主要有河流水和湖泊水,地下水为附存于潜水位以下含水层的水量,由降水和地表水的入渗补给,以河川径流、潜水蒸发和深层越流排泄。因此降水、地表水、土壤水、地下水之间,存在相互转化的关系,故不能将地表水资源量和地下水资源量直接相加作为水资源总量,而应扣除相互转化的重复计算量。
3.1 地表水资源量
地表水资源量为降雨径流量和地下水补给河川基流量之和。其中河川基流量主要是由水库、渠道的侧渗及大面积的降雨入渗在枯水季节由地下水排泄补给形成地表径流。补给的时间为每年的11月至次年的4月份。
3.2 地下水资源量
按照全国和珠江水资源综合规划大纲要求,宾阳县只进行地下水资源量计算,不要求计算开采量。根据《广西水资源综合规划水资源调查评价》及《宾阳县水资源可持续利用研究报告》,宾阳县属山丘区,多年平均河川基流量为4.47亿m3,地下水资源量模数19.3万m3/km2。
根据《宾阳县水资源可持续利用研究报告》,Ⅰ区和Ⅲ区可利用水资源量按水资源总量的40%进行计算,Ⅱ区是宾阳县的人口密集区、粮食主产区,工业发展水平较高的区域,可利用水资源量按水资源总量的45%进行计算。Ⅰ区也是Ⅱ区的主要水源区,三座中型水库清平、桃源、六佑水库的主要集雨面积都位于Ⅰ区。从Ⅰ区汇入Ⅱ区的水量,多年平均16980万m3,P=50%年引水量16650万m3,P=75%年引水量15360万m3,P=95%年引水量12690万m3。
流入宾阳县的河流客水主要是发源于上林县的狮螺江及清水河,狮螺江流经宾阳县的新圩镇,在邹圩镇汇入清水河,狮螺江正常流量3.0m3/s,枯水流量2.0 m3/s,可利用量1.0 m3/s;清水河正常流量35.7m3/s,枯水流量16.4 m3/s,可利用量5.0 m3/s。流入宾阳县的渠道客水主要通过五化干渠及枫江坝,多年平均引水量4000万m3,P=50%年引水量3900万m3,P=75%年引水量3600万m3,P=95%年引水量3000万m3。
表1宾阳县水资源利用现状分析(单位:万m3)
4 水资源需求预测
根据宾阳县经济社会发展需求、2020中长期规划,宾阳县人口自然增长率要控制在8‰以内,因此本次规划按人口自然增长率8‰预测各水平年人口;根据近几年宾阳县国民经济增长率及社会发展需要,预测2008-2020年期间,国民经济增长速度为8%;根据宾阳县经济社会发展需要及近几年工业增加值增长速度,预测2008-2020年期间,工业增加值增长速度为12%。
根据上述基本参数,预测2015年宾阳县用水水平:人均生活用水量105L/(人・d),牲畜34L/(头・d),工业200m3/万元,水稻灌溉净定额P=50%,559m3/亩,P=75%,605m3/亩,P=95%,677m3/亩,灌溉水利用系数Ⅰ区0.39,Ⅱ区0.49,Ⅲ区0.6,水浇地120 m3/亩,菜地290m3/亩,鱼塘补水230 m3/亩。
预测2020年宾阳县用水水平:人均生活用水量120L/(人・d),牲畜34L/(头・d),工业180m3/万元,水稻灌溉净定额P=50%,564m3/亩,P=75%,609m3/亩,P=95%,682m3/亩,灌溉水利用系数Ⅰ区0.61,Ⅱ区0.58,Ⅲ区0.60,水浇地120 m3/亩,菜地290m3/亩,鱼塘补水200 m3/亩。
表22015水平年用水需求预测结果(单位:万m3)
表32020水平年用水需求预测结果(单位:万m3)
5 水资源平衡分析
经水量平衡分析,宾阳县水资源紧缺,预期远景枯水年缺水量较大。由于Ⅱ区和Ⅲ区是宾阳县的粮食主产区,Ⅱ区是宾阳县的人口密集区,经济、生活发展水平较高,全县工业基本都集中在该区域,同时该区的宾州镇、黎塘镇、新桥镇、新圩镇、王灵镇灌溉面积发展潜力较大,同时宾州镇、黎塘镇、新圩镇也是缺水十分严重的镇乡,因此规划在2010-2015年期间首先实施Ⅱ区的宾州镇、黎塘镇、新桥镇、新圩镇、王灵镇农田水利建设。Ⅲ区作为宾阳县的粮食主产区,也是宾阳县有名的石灰岩喀斯特地区,覆盖层薄,渗漏水量大,地表水资源可利用量低,水库供水能力严重不足,该区灌溉面积大部分是电灌站从流经该区的清水河提水灌溉,由于电灌站机组老化严重,渠道输水损失率高,造成该区缺水严重,灌溉面积萎缩严重,同时该区的邹圩、和吉、洋桥三个镇灌溉面积发展潜力大,因此在2010年-2015年期间首先实施Ⅲ区农田水利建设。
随着水利工程规划的实施,到2020年,供水能力基本能够满足宾阳县生活、工业生产、农业灌溉、林牧渔、生态与环境用水量的需求。但是,从发展来看,宾阳县未来还需要大力建设水源工程,特别是清平水库补水工程,陈平江引水工程,清水河提水工程等骨干水源工程。
表42015水平年水资源供需平衡情况表(单位:万m3)
表52020水平年水资源供需平衡情况表(单位:万m3)
6 小结
随着社会经济的发展和人口增长、居民生活水平的提高以及工业的发展,在规划的近、远期,各水平年水资源的需求也逐步增大,可持续发展的目的实现存在一定阻碍因素。④但是通过做好水源工程及渠道防渗配套工程建设,使得可供水量、灌溉水利用系数均有所提高,基本保证宾阳县在规划的各水平年做到水资源供需平衡。因此只要能合理利用水资源,是不存在缺水现象的。但随着经济社会的不断发展、人口增长以及生活水平的不断提高,居民用水定额也在逐步增长,需水量不断扩大,到时候水资源紧缺与用水需求逐年增长的矛盾越来越突出,为了确保发展,还要紧紧依靠节约用水,政府部门要大力提倡、推广居民使用节水器具,提高生活水的重复利用;要加大投资力度,加固病险水库、塘坝,增加蓄水量,对用水紧张、有条件的区域还要新建水库、山塘等蓄水工程;维修拦河、拦江堰坝,增加引水量,新建灌溉泵站。对于地表水资源紧缺的地区,经过论证后还要加大对地下水资源的开发利用,最终实现水资源的优化配置与区域规划、发展的协调。⑤
注释
①王顺久,侯玉.中国水资源优化配置研究的进展与展望[J].水利发展研究,2002.2(9):9-11.
②李湘姣.广东省水资源与社会经济、环境协调发展评价分析[J].人江,2004(5):8-10.
③傅冬绵.关于区域水资源的优化配置模型[J].国土资源科技管理,2001.18(4):15-18.
中图分类号:U45文献标识码: A
1、隧道涌水问题现状
隧道工程是一项技术复杂涉及学科众多的学科,目前在隧道施工过程中遇到的涌水地质灾害问题日趋突出,被勘察设计部门列为隧道修建过程中必须首先考虑的重点问题之一。解决这一问题的关键之处在于,做好隧道修建过程中可能的涌水段的识别、涌水原因的分析以及提出行之有效的治理措施。
在隧道掘进施工过程中如果发生涌水,不仅恶化作业环境,影响隧道的正常施工,还会致使掌子面围岩强度和稳定性降低,给钢丝网片铺设、架设拱架、喷射初衬混凝土等施工带来困难,特别是在涌水量非常大,水头压力非常高的情形下,安全事故、质量事故发生的概率成倍的增长。在隧道的施工建设过程中涌水造成的影响集中表现为以下几个方面:掌子面发生坍塌,危及施工安全;隧道内大面积积水,施工设备被淹没,无法正常使用;围岩中的松散物质被涌水带出,形成突泥或泥石流,埋没隧道;涌水长时间侵蚀围岩,降低围岩强度和稳定性;长时间涌水造成地表水源干枯,影响周围居民的正常生产、生活;地下水大量流失造成地面塌陷、地表开裂。
自2010年9月21日乌鞘岭隧道正式到了VI级围岩施工,由于受到涌水、突泥等地质灾害的影响,比较大的暂停工就发生了10余次,掌子面在166天了才掘进了196米,每天掘进平均不到1.2米,工期严重延误,成为各级部门关注的重中之重。为了保证总工期目标的顺利实现,必须对涌水、突泥等地质问题做非常深入系统的研究,并且提出为之有效的防治措施,从而在理论和技术方面为乌鞘岭隧道施工的顺利进行提供强有力的支撑。另外,随着理论研究的不断深入以及实践经验的不断丰富,我国地层较为复杂的山岭地区,很多已经规划好的,但是由于技术条件欠缺而不能修建的隧道工程,也将逐渐启动实施计划,因此,此研究结果也会为今后类似地区或者类似条件下的隧道修建提供宝贵的经验。
2、乌鞘岭隧道涌水特征
乌鞘岭隧道地处于祁连山区,该地区海拔高度约为3000m,常年气候干燥寒冷,风沙很大,日照时间长,紫外线辐射强烈,昼夜温差很大,热量损失速度快,降雨量非常少,而且降雨时间分布不均匀,根据《甘肃省武威市祁连山地区森林资源调查报告》 ,乌鞘岭隧道从祁连山国家自然保护区横穿而过,祁连山地区以山地草原为主,在乌鞘岭隧道南边的山坡上最为明显,主要以段花针茅和克氏针茅较为常见,除此之外,还包括一小部分的芨芨草和寒地蒿等植物,在局部地区还会发现数量稀少的乔疏木,主要有鬼箭锦鸡儿、黄委陵菜等。
乌鞘岭隧道涌水段Ⅵ级围岩里程为YK2390+220~YK2389+890 和ZK2389+940~ZK2390+240 ,通过F4断层及其影响带(详见图2.1)。该断层是乌鞘岭断褶皱带的南缘断裂,地表摆动线度较大,断层明显控制了第四系地貌,测绘范围内地表均被第四系堆积层覆盖,沿断裂见断层泉水溢出,是一条早~中更新世断裂,乌鞘岭隧道洞身约在马莲台公路里程YK2389+900~YK2390+100附近呈交80°夹角穿过了该挤压破碎带。断层走向85°~120°,倾向55°~70°,断层破碎带宽150~500m。
图2.1 乌鞘岭隧道围岩地质纵断面图
3、乌鞘岭隧道涌水原因分析
隧道在掘进过程中,遇到围岩结构比较松散或者破碎,再加上开挖方式不合理,支护结构闭合不及时,极有可能发生塌方,常会遇到的危险结构有:岩体松散段、软弱夹层段、断层破碎段等,如果软弱破碎围岩中富含大量地下水,或者围岩裂隙非常通透,与隧道上部地表水或地下暗河相连通,则在隧道开挖时,地下水或地表水会通过裂隙突然涌进隧道。隧道在掘进过程中,会出现很多不可预见的因素,最终导致隧道周边围岩及掌子面坍塌或发生涌水、突泥等地质灾害,从工程地质方面分析,这些不确定因素包括:隧道周边围岩的性质、岩石的构造、地应力、地表水的补给、地下水的运移规律等,在隧道开挖时,以上诸多因素共同作用,最终导致隧道围岩失去稳定性,发生坍塌或涌水。
隧道断层带发生涌水的原因与隧道开挖区的水文地质环境有着密切的关系,例如隧道周边的水源补给条件、周边围岩的存储条件、断层裂隙之间的联通条件等。
4、结语
(1)乌鞘岭隧道在通过F4断层后,掌子面涌水量突然猛增至6000m3/d左右,有时甚至达到8000m3/d,涌水常发生在掌子面靠近拱腰处,出现突然,涌水量大,持续时间长,常带动散碎围岩倾泻而出,形成泥石流现象。
(2)隧道断层带涌水与隧道开挖区的水文地质环境有着密切的关系,经分析,乌鞘岭隧道断层带发生涌水的原因主要有以下三点:
①补给水源
乌鞘岭隧道周边无小溪、河流、湖泊、池沼等水源,地下也无暗河存在,地下水的来源主要是大气降水,隧道所在区域虽然气候干燥、降雨较少,年平均降雨量仅为400mm左右,但是,涌水塌方段刚好位于山体低洼地带,形成很大的汇水区,降雨及远山地表水均可汇集于此。
②存储条件
断层段岩体受反复地质运动的影响,地质构造极为复杂,受两边岩体挤压和多次竖向拉伸作用影响,岩石破碎,透水能力强断,裂隙空间大,地下水在该区域运移通畅,储存空间广泛。
③连通条件
隧道涌水段山体中断层带及其影响带内劈理、揉皱等次级构造较发育,透水性强,且山体内这些断层、相互交接,部分互通向上延伸于地表,向地下延伸极远,深于隧洞所在部位,形成隧道与地表水之间连通的通道,使地下涌水得到源源不断的补充。
参 考 文 献
[1] 毛正君、杨晓华、王晓钟.2012.乌鞘岭地区高速公路沿线地质灾害发育特征及防治措施[J].水土保持研究.19(1)202~205
[2] 蒋树屏.我国公路隧道建设技术的现状及展望[J].国际隧道研讨会暨公路.第Z1期