時間：2022-11-06 13:44:09
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一、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的特點及技術要求
什么是“水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)”呢?這個系統(tǒng)是以信息技術為基礎，運用各種高新科技手段，對流域或地區(qū)的水資源及相關的大量信息進行實時采集、傳輸及管理；以現(xiàn)代水資源管理理論為基礎，以計算機技術為依托對流域或地區(qū)的水資源進行實時、優(yōu)化配置和調度；以遠程控制及自動化技術為依托對流域或地區(qū)的工程設施進行控制操作。
這種系統(tǒng)的主要特點是：①對水資源進行實時監(jiān)測。監(jiān)測的內(nèi)容包括水量和水質。實時監(jiān)測的意義在于：只有掌握瞬時變化的水量信息，才能科學、準確地進行資源配置及調度；只有掌握瞬時變化的水質信息，才能對環(huán)境質量進行動態(tài)評價和有效監(jiān)督，也才有可能應對水污染突發(fā)事件，保證供水安全。②這種系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)(GIS)為框架，除了采集水資源信息外，還廣泛采集流域或地區(qū)內(nèi)的氣象、墑情等自然信息，水利工程等基礎設施信息，經(jīng)濟與社會發(fā)展的基本信息以及需水部門的需水信息。③它不同于以往的水資源監(jiān)測系統(tǒng)，僅僅具有監(jiān)測功能。這種系統(tǒng)更重要的功能是進行實時配置調度。它是在監(jiān)測的基礎上，以大量的綜合信息為基礎，采用現(xiàn)代水資源管理數(shù)學模型，為水資源的實時配置、調度提供決策支持。這種模型勢必突破“就水論水”局限，體現(xiàn)經(jīng)濟與社會發(fā)展——資源——環(huán)境的協(xié)調統(tǒng)一，體現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用原則，體現(xiàn)“依法治水”的原則。④這種系統(tǒng)應是高新技術的集成。系統(tǒng)的設置應充分吸收國際上最新技術，堅持高起點。它包括監(jiān)測技術、通信、網(wǎng)絡、數(shù)字化技術、遙感、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、計算機輔助決策支持系統(tǒng)、人工智能、遠程控制等先進技術。⑤它的設置應是因地制宜的。針對不同流域、不同地區(qū)不同的經(jīng)濟發(fā)展水平及基礎設施狀況，水資源管理中不同的重點問題，水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的設置也應具有不同的特點。系統(tǒng)的設置還應與防洪調度指揮系統(tǒng)的建設相結合。
這種系統(tǒng)的技術要求是：①以現(xiàn)代電子、信息、網(wǎng)絡技術為基礎，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、實時傳輸和在線分析，有效地提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性和準確率，確保監(jiān)測信息的有效性。②充分掌握所在地區(qū)水資源供需狀況，建立相應的資料庫和水量、水質模型、供需水模型及生態(tài)環(huán)境分析模型。供水方面包括：地表水、地下水、土壤水，主水、客水、污水回用等等，需水方面包括：生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境用水等。③充分運用現(xiàn)代計算機和人工智能等技術進行高度技術集成，快速、高效、準確、客觀地分析處理大量監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)已建立的供需水模型和水環(huán)境分析模型等，動態(tài)生成水資源優(yōu)化配置、調配計劃等輔助決策方案。④以綜合分析和輔助決策為基礎，實現(xiàn)對水資源的優(yōu)化配置、遠程控制和科學管理等，即實現(xiàn)水資源調控的現(xiàn)代化。⑤系統(tǒng)應具有很強的實用性和動態(tài)可擴展性，以滿足不同用戶的需求。
二、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的基本結構
水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)應具備水資源實時測、水資源實時預報、水資源實時調度和水資源實時管理等功能。其功能概要詳見圖1。系統(tǒng)的總體結構又可分解為以下主要部分(參見圖2)：①數(shù)據(jù)庫(包含圖形庫、圖像庫和CIS系統(tǒng))，②模型庫(包括方法庫)，③知識庫，④在線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，⑤綜合信息管理子系統(tǒng)，⑥綜合分析與決策支持子系統(tǒng)，⑦實時控制管理子系統(tǒng)。其核心是綜合分析與決策支持子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫。其他各部分則為系統(tǒng)核心的補充、延展和支持。
系統(tǒng)總控目的是建立系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系、控制各庫和各子系統(tǒng)的協(xié)調運行。
在線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)提供相關水資源與水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集和數(shù)據(jù)可靠性在線分析功能。其重點是對地表水和地下水(水量、水位、水質及水溫等)的實時動態(tài)監(jiān)測和監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集、監(jiān)測數(shù)據(jù)預處理，以及監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性的實時在線分析處理等。該子系統(tǒng)還應提供與各類監(jiān)測儀器銜接的數(shù)據(jù)采集接口，通過接口模塊動態(tài)收集監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，確保存入數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測資料的有效性、完整性和可靠性。
綜合信息管理子系統(tǒng)管理各種水資源水環(huán)境監(jiān)控項目的數(shù)據(jù)資料，具有監(jiān)測數(shù)據(jù)資料的輸入、存儲、整編、查詢與傳輸?shù)裙δ?，對水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)資料進行綜合管理和處理。該子系統(tǒng)還應提供對綜合分析與決策支持子系統(tǒng)以及實時控制子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口。
實時控制子系統(tǒng)主要完成兩個功能：一是將系統(tǒng)綜合分析與輔助決策的成果以實時報告(如水資源預報、水質分析公報、企業(yè)排污超標警報、水資源調配建議方案等)和多媒體報警信號(如大屏幕指示、聲光警報等)的形式進行動態(tài)輸出，以供決策部門進行水資源配置和管理參考；二是將輸出指令直接作用于可控自動化水資源調配和控制設備(如給、排水閘門等)，通過有線/無線/遠程控制技術對系統(tǒng)所涉區(qū)域內(nèi)的重點給、排水設備及重點控制工程進行遠距離的調節(jié)控制。
綜合分析與決策支持子系統(tǒng)對實時監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)信息進行綜合分析處理。其主要功能就是運用模型庫中的相應模型對監(jiān)測數(shù)據(jù)資料進行智能化的綜合分析，參照知識庫中的專家知識和有關法律、法規(guī)、規(guī)程規(guī)范，形成水資源(包括水量、水質、水情和水環(huán)境等)動態(tài)狀況的分析成果；并根據(jù)分析成果，產(chǎn)生輔助決策報告或直接控制指令。系統(tǒng)還應專門設計有多庫協(xié)同器，進行各庫之間的協(xié)調。多庫協(xié)同器提供系統(tǒng)各庫的協(xié)同規(guī)劃、綜合調度、人機交互、資源共享、沖突仲裁和通信聯(lián)絡等處理功能。
綜合分析與決策支持子系統(tǒng)是本系統(tǒng)的技術核心，它將以國內(nèi)外近年在水源、水環(huán)境和農(nóng)田水利等方面的科研成果為基礎，結合現(xiàn)代高新技術進行綜合開發(fā)，形成技術先進、功能完善、實用性強、又便于擴展和更新的具有決策支持能力的智能化綜合分析系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)運轉的基礎，準確高效地收集和及時處理大量復雜的監(jiān)測數(shù)據(jù)資料是整個系統(tǒng)設計和開發(fā)的重點。數(shù)據(jù)庫及綜合信息管理子系統(tǒng)是面向數(shù)據(jù)信息存儲和信息查詢的計算機軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括：①水利工程檔案庫，②監(jiān)測儀器特征庫，③原始監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，④整編監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，⑤監(jiān)測網(wǎng)站資料庫，⑥人工巡視檢查資料庫，⑦數(shù)據(jù)自動采集參數(shù)庫，⑧模型輸入輸出數(shù)據(jù)庫，⑨成果數(shù)據(jù)庫，⑩實時控制日志數(shù)據(jù)庫等。圖形庫和圖像庫是數(shù)據(jù)庫的延展和補充。
模型庫及其管理子系統(tǒng)提供相應分析處理使用的處理模型和計算方法的例程庫。包括各種時態(tài)和空間模型、在線數(shù)據(jù)可靠性分析算法等。包括水情預報模型、水量評價模型、水量預測模型、水質評價模型、水質預測模型、水污染模型、需水模型、生態(tài)環(huán)境分析模型、洪水演進及仿真模型、決策支持模型等等。
知識庫及其管理子系統(tǒng)是用于知識信息的存儲及其使用管理的計算機軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)的知識庫內(nèi)容包括：①各監(jiān)控項目的監(jiān)控指標，②日常巡視檢查的評判標準，③監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差限值，④專業(yè)規(guī)律指標，⑤專家知識經(jīng)驗，⑥水利法律、法規(guī)，行業(yè)規(guī)程、規(guī)范的有關條款等。
三、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的實施
本文作者：付亞榮李冬青付麗霞作者單位：中國石油華北油田
基礎研究（學科分類：采油采氣工程其他學科）。團隊創(chuàng)新建立不同物性原油流變模型Binghum本構方程，揭示了影響原油低溫脫水的因素，在系統(tǒng)回答影響原油低溫脫水關鍵理論問題的基礎上，提出了不同原油脫水低溫破乳劑的研究方向。
以中間基原油低溫破乳劑研究為例進行說明。中間基原油Binghum流體的流變模式為τ=87.31－0.102γ。根據(jù)原油的本構方程和“改頭、交聯(lián)、復配”思路，研發(fā)出冀中南部中間基原油低溫脫水破乳劑及其制備方法，由此實現(xiàn)了現(xiàn)場節(jié)能減排。團隊經(jīng)過大量調查研究后發(fā)現(xiàn)，苯酚、四乙烯五胺、甲醛在同一體系中能形成具有互補性、優(yōu)勢性、高活性的破乳劑“頭”——以甲苯封口、由酚醛、胺醛、酚胺樹酯混合而成。并打破常規(guī)束縛制備破乳劑干劑，將氫氧化鈉作為催化劑使中間體與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷聚合，環(huán)氧氯丙烷封口，從而提高聚醚的活性。此外，團隊創(chuàng)建了正交試驗復配現(xiàn)場破乳劑的生產(chǎn)模式。通過正交試驗確定合成低溫破乳劑CDKT－HB04的起始劑、催化劑等指標（見表2）。通常，需要考察的指標包括在45℃溫度并持續(xù)90分鐘狀態(tài)下得到的脫水率，以及污水水質與界面。團隊圍繞影響合成的7個因素，按照具體情況分別選出考察、比較的條件：（1）因素A（起始劑類型）：第一位級（水平）A1＝酚醛、胺醛、酚胺樹酯混合類，第二位級A2＝多乙烯多胺類；（2）因素B（催化劑類型）：第一位級（水平）A1＝氫氧化鉀，第二位級A2＝氫氧化鈉；（3）因素C（PO、EO的接鏈順序）：第一位級（水平）A1＝PO—EO，第二位級A2＝EO—PO；（4）因素D（封口劑類型）：第一位級（水平）A1＝環(huán)氧氯丙烷，第二位級A2＝醋酸；（5）因素E（反應溫度）：第一位級（水平）A1＝120±5℃，第二位級A2＝125±5℃；（6）因素F（反應壓力）：第一位級（水平）A1＝0.15MPa～0.30MPa，第二位級A2＝0.20MPa～0.40MPa；（7）因素G（反應時間）：第一位級（水平）A1＝1～2小時，第二位級A2＝2～3小時。對于合成的CDKT－HB04，需要考察脫水率（40℃或45℃、90分鐘）、污水水質與界面。通過8次試驗的合成結果，團隊直接觀察發(fā)現(xiàn)A1B2C2D2E2F2G1合成條件較好；通過計算極差數(shù)據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)A1B1C2D1E2F1G1合成條件較好。為掌握造成污水水質清、界面不齊的原因，團隊在此基礎上進行了第二批正交試驗。在分析污水水質界面的影響因素后，挑選出3個因素及其相應位級實施正交試驗。選定的因素分別為：（1）起始劑類型，位級A1為四乙烯五胺、位級A2為酚醛樹酯；（2）封口劑類型，位級B1是環(huán)氧氯丙烷、位級B2是甲苯二異氫酸酯；（3）PO與EO接鏈順序，位級C1為PO—EO、C2為EO—PO。通過試驗發(fā)現(xiàn)，第一次試驗所得到的兩個合成組合，其效果一致（見表3）。冀中南部某油田屬中間基原油，脫水溫度65℃～70℃，每年升溫需要消耗大量自用燃油（不含水原油）。團隊依照“改頭、交聯(lián)、復配”方式，研制出高效、適合中間基原油的低溫脫水破乳劑；并根據(jù)制定的合成路線，在室內(nèi)復配合成了36個低溫原油破乳劑樣品，用車城油田中間基原油按SY-5281對合成樣品進行脫水性能評價。針對篩選出的10個具有較高脫水率和較快脫水速率的單劑，進行單劑之間1:1總加量200mg/L的二元復配，試驗溫度為45℃。得到兩種復配破乳劑脫水率比劑提高幅度超過8.5個百分點。團隊將脫水率、水質作為評價指標，對溫度、破乳劑加量、復配比例3個因素各取5個水平（溫度40℃～44℃，總加量分別為100、150、200、250、300mg/L，復配質量比分別為3:1、2:1、1:1、1:2、1:3）進行正交試驗。結果表明，3個因素中影響脫水率的極差不同：溫度對脫水率極差影響小于2.5個百分點、復配比對脫水率極差影響最小，破乳劑的加量由100mg/L增為300mg/L時，脫水率曲線在200mg/L處出現(xiàn)拐點；復配比為1:2或2:1時，復配雙劑的效果最好。因此，應用復配比為1:2或2:1雙劑復配的破乳劑，在現(xiàn)場溫度為40℃～44℃且實際加量為室內(nèi)試驗的1/2～2/3時，中間基原油脫水可滿足生產(chǎn)需要。破乳劑成品則要求室內(nèi)試驗加藥量在200mg/L、脫水溫度為45℃時，90分鐘的絕對脫水率最低達到93.5%，水質清、界面齊才能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)要求。因此，應利用控制圖檢驗破乳劑的質量特性。絕對脫水率作為需要研究的重要質量特性，通過控制圖加以控制。由于需控制的絕對脫水率是計量特性值，因此選用X-R控制圖。以5個時段為一個樣本，樣本容量n=5，每小時取1個樣本；收集25個樣本數(shù)據(jù)（樣本數(shù)k=25），按照觀測順序予以記錄（見表4）。從表4可知，各樣本平均值的平均值X=95.8384，樣本極差平均值R=1.476。X圖：中心線CL＝X=95.8384，UCL＝X+A2R，A2為隨樣本容量（n）而變化的系數(shù)。當n=5時通過查表得到A2＝0.577，則UCL=95.8384+0.577×1.476=96.69，LCL=95.8384-0.577×1.476=94.9867R圖：中心線CL=R=1.476，UCL=D4R=2.115×1.476=3.12174，LCL=D3R；當n=5時D3為負數(shù)，因此LCL為0。按照判穩(wěn)準則觀測X-R控制圖，連續(xù)25個點其界外點數(shù)（d）為0、過程的變異度與均值處穩(wěn)定狀態(tài)，說明破乳劑生產(chǎn)過程穩(wěn)定、可滿足生產(chǎn)需要。由于X=95.8384與容差中心M＝95.00不重合，因此對出現(xiàn)偏移的過程能力指數(shù)（Cpk）進行計算：Cp＝(Tu-Tl)÷6δ=1.76，K=｜M-u│T/2＝0.5589，Cpk＝（1-K）Cp=0.7763；統(tǒng)計控制狀態(tài)下Cp=1.76＞1，由于u與M偏離，故Cpk＜1。根據(jù)對破乳劑的質量要求，當前的統(tǒng)計過程狀態(tài)滿足設計、工藝和現(xiàn)場生產(chǎn)要求。2007年5月起在冀中南部油田聯(lián)合站應用時，原油脫水溫度在40℃～45℃，低溫破乳劑加量為50mg/L～80mg/L時，脫后原油含水小于0.2%、污水含油小于150mg/L，達到了原油外輸標準，脫后污水中含油量達標。
石蠟基原油低溫脫水破乳劑。團隊以利用頂替學、膠溶學理論為依據(jù)，創(chuàng)建冀中南部石蠟基原油低溫脫水破乳劑的生產(chǎn)方法，應用于現(xiàn)場并實現(xiàn)了重大突破。利用FC—N01碳氟表面活性劑能與所有溶劑互溶的優(yōu)越性能及超低界面張力的特性，將脫水速度快、脫水率高、低溫脫水性能好的多胺類聚氧丙烯聚氧乙烯醚AE8051，與具有乳化降黏、油污重垢清洗功能的聚醚多元醇型SAA和高黏稠油的破乳脫水脫鹽劑聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚BP28，以甲醇和水為溶劑進行復配，突破了冀中南部石蠟基原油低溫脫水的難題。2007年3月起在冀中南部油田的聯(lián)合站應用，原油脫水溫度為35℃～40℃、低溫破乳劑加量在50g/L～80mg/L時，脫后的原油含水小于0.2%、污水含油小于100mg/L，達到了原油外輸標準。脫后污水中含油量達標。
烷基原油低溫脫水破乳劑。團隊建立描述冀中南部環(huán)烷基原油特性的本構方程，找到其低溫脫水的機理以及現(xiàn)場失穩(wěn)的條件，提出了以含有松香胺的多胺類聚醚、烷基酚醛類聚醚、多亞乙烯多胺聚醚的復配路線。借助FC—N01碳氟表面活性劑的優(yōu)良特性，以甲醇和水為溶劑，將含有松香胺成分的多胺聚醚，具有較強低溫脫水、脫鹽能力的烷基酚醛樹脂聚醚和高黏稠油的破乳脫水脫鹽劑多亞乙烯多胺聚醚進行復配，由此得到了冀中南部環(huán)烷基原油低溫脫水的方法。環(huán)烷基原油即常說的稠油，其特點是黏度大、膠質含量高。稠油破乳一直是破乳劑研究的熱點問題。提高脫水溫度是滿足破乳脫水必要條件(一般為60℃～65℃)；同時，為了提高原油采收率，常采用表面活性劑驅、聚合物驅、三元復合驅等方法；采出液多為O/W/O或W/O/W型乳狀液，且含有一定量的泥砂。這些都需要提高脫水溫度、延長脫水時間以滿足破乳脫水的需要，由此造成大量的熱能損失，也給系統(tǒng)帶來了巨大的運行負荷，影響系統(tǒng)的安全運行。根據(jù)冀中南部環(huán)烷基原油的物性特征及本構方程，團隊關于破乳劑的研制技術思路是將含有松香胺的多胺類聚醚、烷基酚醛類聚醚、多亞乙烯多胺聚醚進行復配。通過正交試驗，團隊確定了適合冀中南部環(huán)烷基原油低溫破乳劑的基礎配方，其原料組分重量比為：多胺類聚氧丙烯聚氧乙烯醚10%～15%，烷基酚醛樹脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚30%～40%，多亞乙烯多胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚10%～15%；FC—N01氟碳表面活性劑0.05%～0.2%；甲醇20%～25%，水15%～22%。在具體操作上，團隊將多亞乙烯多胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚、多胺類聚氧丙烯聚氧乙烯醚、FC—N01氟碳表面活性劑、烷基酚醛樹脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚4種原料，按比例加入搪瓷反應釜；緩慢升溫至70℃～75℃，不斷攪拌并加入甲醇；在繼續(xù)攪拌30分鐘后停止加熱，邊攪拌邊冷卻至常溫。之后按比例加入水并同時攪拌，攪拌20分鐘后出料，得到冀中南部環(huán)烷基原油采出液脫水低溫破乳劑。2007年7月起在冀中南部油田的聯(lián)合站得到應用，原油脫水溫度在40℃～45℃、低溫破乳劑的加量為50mg/L～80mg/L時，脫后的原油含水小于0.2%、污水含油小于120mg/L，達到了原油外輸標準。
關鍵詞：地下水水源熱泵節(jié)能
武漢香榭里花園位于武漢市漢口香港路中段，是武漢市地稅局開發(fā)建設的職工自用住宅小區(qū)，整個小區(qū)占地17畝，東西方向長約140m，南北方向長約100m，臨街有幢70年代興建的8層住宅樓，長度約60m。小區(qū)由三幢13層的小高層住宅圍合而成，總建筑面積為40856m2,其中1號樓1單元1~7層為辦公用房，辦公用房建筑面積2856m2。小區(qū)建筑高度40M，共有住戶188戶。
本工程98年開始設計，2000年開始動工興建，2002年11月竣工投入使用，現(xiàn)已使用一個完整的空調制冷供暖季，使用效果良好，達到了預期的設計目的。
1．設計參數(shù)
空調室外設計參數(shù)按《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（GBJ19-87，2001版）武漢地區(qū)氣象參數(shù)選取，室內(nèi)設計計算參數(shù)按表1選取。根據(jù)室內(nèi)外設計參數(shù)，計算出的室內(nèi)空調冷負荷如下：1號樓（綜合樓）空調冷負荷1164.6Kw，熱負荷931.7Kw；2號住宅樓空調冷負荷1058.4Kw，熱負荷846.8Kw；3號住宅樓空調冷負荷1464Kw，熱負荷1171.2Kw?？照{總冷負荷3687Kw，熱負荷2950Kw。
表1空調室內(nèi)設計計算參數(shù)序號
名稱
夏季
冬季
溫度（℃）
相對濕度（%）
溫度（℃）
相對濕度（%）
1
辦公
26
60%
20℃
40%
2
客廳
27
65%
20℃
40%
3
餐廳
27
65%
20℃
40%
4
臥室
26
65%
20℃
40%
2．空調冷熱源
該場地位于長江一級堆積階地中部，地勢平坦，地面標高20.5m，根據(jù)場地巖土工程勘察報告和武漢地質工程勘察院2001年4月編制的“試驗井水文地質報告”可知，場地內(nèi)賦存豐富的地下承壓水，開發(fā)利用條件極好，具備使用水源熱泵的條件。
2.1場地水文地質條件和主要含水層水文地質參數(shù)
場地地層為第四系全新系統(tǒng)沖積層，為一元結構，自上而下分布為：雜填土，深度0~1.6m；淤泥質粘土，深度1.6~14.0m；淤泥質粉砂，深度14.0~17.0m；粉細砂，深度17.0~35.0m；屬弱透水層，厚度18m；細砂，深度35.0~40.0m,主要含水層，層厚5m；含礫中粗砂，深度40.0~43.0m，礫徑一般為0.5~1.0cm，主要含水層，層厚3m；砂礫石，深度43.0~46.0m，以礫石為主，礫徑一般為1.0~5.0cm，最大達12cm，磨園度好，主要含水層，層厚3m；含礫粘土巖，深度46.0~47.0m，礫石大小混雜，以石英巖、石英砂巖為主，次為火遂石、硅質巖，為隔水層。因此，場地含水層總厚度為29m，其中主要含水層厚度為11m，分布在中下部。
2001年4月測得地下靜止水位標高為17.8m（從井口標高21.0m算起埋深3.2m），含水層頂板標高3.5m，因此，地下水的類型為承壓水，承壓水頭高度為14.3m。抽水試驗系單井抽水試驗，當用QJ-5/24型深井潛水泵抽出水量1200m3/d時，5分鐘后地下水位基本穩(wěn)定于標高14.7m處，水位下降值3.1m，水位穩(wěn)定時間24小時。經(jīng)過計算，水文地質參數(shù)為：滲透系數(shù)K值為14.55m/d，影響半徑尺值為118.33m。
地下水為無色、無味、無肉眼可見物，實測水溫為18.5℃，經(jīng)水質分析，地下水水化學類型屬重碳酸鈣型水，PH值為7.2，總礦化度980.75mg/l，總硬度535.12mg/l，屬中等礦化極硬水。總鐵（Fe）含量為16mg/l，其中Fe2+含量為15.8mg/l，Mn含量為0.44mg./l，CL-含量為84.72mg/l。不經(jīng)過專門處理，不適宜飲用和生活洗滌用。
2.2抽水井和回灌井設計
抽水井、回灌井的布置及設計必須根據(jù)場地環(huán)境條件進行，在保證水源熱泵空調系統(tǒng)地下水長期穩(wěn)定使用的前提下，又不致造成地下水利用期間地質災害的出現(xiàn)。經(jīng)過計算機和水源冷熱水空調機組的選型，地下水開采量必須達到滿足高峰空調負荷的3000m3/d。根據(jù)此用水量和試驗井抽水試驗數(shù)據(jù)，抽水井設計為三口，每口井水量1000m3/d,三口井三角形布設，間距80~120m，回灌井五口，每口井回灌水量600m3/d，總回灌水量3000m3/d，五口井呈梅花形布置，井間距最小大于40m。當三口抽水井與五口回灌井同時工作時，即抽取的地下水經(jīng)水源熱泵機組利用后全部回灌入五口回灌井時，經(jīng)電子計算機專用程序計算后，并繪制出抽水井和回灌井同時工作狀態(tài)下水位等值線圖顯示，場地東側基本沒有變化（變化小于0.5m），場地南側地下水水位有不到1.0m的沉降，大部分場地的地面沉降均小于0.5cm，只有場地南側地面沉降有1.0cm。大部分場地（包括原有8層住宅樓）不均勻沉降小于0.2‰，不會產(chǎn)生不良地質現(xiàn)象或影響建筑物的正常使用。地下水的開采與回灌設計由武漢地質工程勘察院進行，并由湖北省深基坑工程咨詢審查專家委員會進行了咨詢審查，設計方案得到了確認和通過。
抽水井的井結構為：井孔深度47.0m，孔徑500mm，井管直徑273mm，井管為壁厚8.0mm的無縫鋼管，管與管采用對口焊接，井管下置深度47.0m，自上而下0~23.0m為實管，23.0~46.0m為過濾管，46.0~47.0m為沉淀管。井管與井孔均必須圓直，井管下入井孔時，井管必須有找中器，管底必須用鋼板焊死，井孔與井管間從下而上回填標準礫砂（粒徑2~3mm）至深度18.0m處，再用干粘土球填至地面。采用包網(wǎng)填礫過濾器，過濾管在深度23.0m處與實管連接，過濾管表面由梅花形孔眼排列而成，過濾管表面必須均勻地焊縱向墊筋17根，墊筋外面用3層60目尼龍網(wǎng)扎牢（取水時要求地下水含砂量小于二十萬分之一）抽水井施工完畢后必須洗井直至水清砂凈，方可用水泵進行抽水，每口井均必須經(jīng)過抽水試驗和試運行，方可正式投入使用。
回灌井的井結構為：井孔深度47.0m，孔徑500mm，井管直徑273mm，井管為壁厚8.0mm的無縫鋼管，管與管間采用對口焊接，井管下置深度47.0m。井管從孔口算起0~34.0m為實管，34.0~6.0m為回灌過濾管，46.0~47.0為沉淀管，沉淀管底部用鋼板焊死。井管與井孔間從下而上，回填標準礫砂（粒徑2~5mm）到深度21.0m處，兩用干粘土球填至深度10.0m處，最后用水下澆注法將水灰比為0.45的純水泥漿澆注至孔口。采用纏絲包網(wǎng)填礫過濾管，過濾管在深度34.0m處與實管連接。過濾管的孔眼排列，孔徑數(shù)量和孔隙率與抽水井的過濾管相同。過濾管表面焊接縱向墊筋的直徑、材料、數(shù)量也與抽水井的過濾管相同，回灌井施工完畢后必須立即洗井，直至水清砂凈，接著進行回灌水試驗和試運行，并提出相應資料，方可投入使用。
為保證隨時掌握地下水的使用和變化情況，還應該設置專門的水位觀測井或利用抽水井與回灌井進行水位觀測。抽水井與回灌井的科學設計和合理分布直接影響到水源熱泵空調系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，必須找有資質的專業(yè)水文地質部門進行設計，鑿井施工也必須嚴格按《供水管井設計施工及驗收規(guī)范》（GJJ10-86）執(zhí)行，以確保成井的質量。
2.3水源冷熱水機組選用
地下水在夏季和冬季的實際需要量，與空調系統(tǒng)選擇的水源冷熱水機組性能、地下水溫度、建筑物內(nèi)循環(huán)溫度和冷熱負荷以及熱交換器的型式、水泵能耗等有密切關系。電腦軟件選型分析及實際工程使用結果表明地下水使用溫差較大時，水源冷熱水機組的能效比較高，地下水的使用量較小，其配套井水泵的功率也較小。因此，在實際選用水源熱泵系統(tǒng)時，應盡可能加大地下水的使用溫差，減少地下水用量，這對提高水源熱泵系統(tǒng)的能效比和減少地下水量的開采，保護水資源都是極為重要的，如此合理高效地利用地下水資源才能產(chǎn)生最好的節(jié)能環(huán)保效益。經(jīng)過多方技術論證，設計中最后選用意大利克萊門特公司生產(chǎn)的BE/SRHH/D2702型水—水螺桿冷熱水機組3臺，因地下水氯離子含量偏高（84.72mg/l），為防止水源冷熱水機組被腐蝕和泥沙堵塞，地下水抽取后先進入板式換熱器，設計中選用的板式換熱器為阿法拉伐公司的M15-EFG8型板式換熱器。板式換熱器采用小溫差（對數(shù)溫差2K）設計，制冷時地下水進/出口溫度為18/32℃，進入機組溫度為20/34℃；制熱時，地下水進/出口溫度為18/10℃，進入機組溫度為16/8℃，每臺機組地下水冬夏季的使用量均為80m3/h。采用板式熱交換器間接換熱，水源冷熱水機組的能效比約降低5%左右，但能保護機組穩(wěn)定正常運行，提高機組的使用壽命。
3．空調系統(tǒng)形式
水源熱泵空調系統(tǒng)水環(huán)路的設計與常規(guī)冷水機組水系統(tǒng)的設計略有差異，必須根據(jù)各生產(chǎn)廠家的技術要求進行考慮。用戶側及地下水側空調循環(huán)水泵與水源冷熱水機組均采用先并后串的方式，循環(huán)水泵既可與冷熱水機組實現(xiàn)“一對一”供水，又可互相調節(jié)互為備用。對于水源冷熱水機組來說其實現(xiàn)夏冬季節(jié)制冷供暖的轉換，是通過水路系統(tǒng)閥門的轉換來進行的，夏季用戶側通過蒸發(fā)器回路供應冷凍水，冬季用戶側則通過冷凝器回路供應供暖熱水。因此夏冬季節(jié)水環(huán)路轉換閥最好采用調節(jié)靈活、性能可靠的電動閥，采用普通蝶閥時也一定要采用關斷靈活、密閉性好的閥門。地下水井抽水泵可采用深井潛水泵，潛水泵下放深度應在動水位之下5m處，安裝要平穩(wěn)，泵體要居中。一般依據(jù)井管內(nèi)徑、流量和揚程要求，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的樣本選配合適的水泵，再根據(jù)所需電功率選擇電機及配套電纜。潛水泵的揚程應包括井內(nèi)動水位至機房地面高度，管道及板式換熱器阻力，水泵管道阻力及回灌余壓。地下水回灌管道設計應根據(jù)各回灌井的距離進行阻力平衡計算，以保證各灌井流量的均衡。
空調室外水環(huán)路和室內(nèi)立管均采用機械密閉同程式系統(tǒng)，每個戶型由上至下均設有空調供回水管井，下供上回，戶內(nèi)空調水管路為異程式。每戶供水管上設有分戶計量裝置，回水管上設有流量平衡閥。戶內(nèi)空調末端設備均為臥式暗裝風機盤管，根據(jù)裝修布置情況頂送頂回或側送底回。風機盤管及戶內(nèi)連接水管的布置均根據(jù)戶型設置情況盡量利用走道、進門過道，衛(wèi)生間、廚房等對房間使用功能影響較小的位置，做到隱蔽、美觀并與室內(nèi)裝修融為一體?？照{室內(nèi)供回水管保溫采用難燃橡塑管套，室外空調供回水水管采用聚氨脂現(xiàn)場發(fā)泡保溫直埋管，并作五層防水防腐保護層和玻璃鋼護殼，穿越馬路的直埋管增設鋼套管，并保證埋設深度在1m以上。
4．空調自控及減振
克萊門特水源冷熱水機組采用CVM300電腦微處理器，功能齊全，可自動調溫，調節(jié)流量、故障報警、記錄及自診斷功能，可進行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，實現(xiàn)無人值守。多機控制系統(tǒng)除具備單機自動化配置及功能外，還具備顯示多機組運行情況，根據(jù)回水溫度電腦自動判斷空調系統(tǒng)是部分機組運行還是全部機組運行。機組根據(jù)負荷側回水溫度進行邏輯計算，控制機組的運行狀態(tài)及啟停機，每臺機組采用無級能量調節(jié)實現(xiàn)機組的高效節(jié)能運行。機組還具備控制多臺壓縮機的均衡運行功能，能控制調整每臺壓縮機的運行時間，確保壓縮機的長期高效運行。
水源冷熱水機組壓縮機的下面設置彈簧減振器，減振效率在85%以上，即振動傳遞率小于0.15，降低了機組的振動及系統(tǒng)的振動，從而降低了機組的運行噪聲?？照{水泵、機組進出口均采用橡膠接頭軟性連接，冷水機房內(nèi)的空調水管均采用減振支吊架，避免因機組、水泵及管徑系統(tǒng)的振動而產(chǎn)生的噪聲。
5．設計總結
香榭里花園水源熱泵空調系統(tǒng)于2002年11月竣工投入使用，經(jīng)過系統(tǒng)調試和一個完整的空調制冷供暖季運行檢驗，空調使用效果良好，達到了預期的設計目的。對今年6、7月份中央空調用電的運行記錄進行分析，可以看到6月份日均用電量為4970Kw，按小區(qū)建筑面積40856m2計算，每平方米建筑面積空調耗電0.122Kw/d，電費支出0.064元/d；7月份因連續(xù)高溫日均用電量略有上升，達到6342Kw，每平方米建筑面積空調耗電0.155Kw/d，電費支出0.082元/d。以戶均面積200m2計，一戶日均空調電費支出為12.8元，月支出為384元，相當于一臺2匹空調的費用支出，可以看出其運行費用是很低的，既低于常規(guī)冷水機組中央空調系統(tǒng)，更低于戶式中央空調系統(tǒng)。進一步的分析可以看到，水源熱泵中央空調系統(tǒng)運行費用之所以如此低廉，除水源熱泵空調系統(tǒng)較常規(guī)冷水機組中央空調系統(tǒng)能源利用效率高，中央空調系統(tǒng)在大面積居住小區(qū)中使用較戶式中央空調具有更大的負荷調節(jié)性和節(jié)能性，居住小區(qū)面積越大其用戶空調的同時使用率就越低，其負荷的參差性就越大，中央空調系統(tǒng)滿負荷運行的時間就越短，其優(yōu)越性和節(jié)能性就越顯著。按以上6、7月份的運行數(shù)據(jù)折算，6月份的中央空調系統(tǒng)每天滿負荷運行時間為5.24小時，7月份的每天滿負荷運行時間也僅為6.68小時，遠低于戶式中央空調系統(tǒng)和分體式空調器的滿負荷運行時間。
香榭里花園中央空調系統(tǒng)設計時，風機盤管采用了電動二通閥的變流量系統(tǒng)，熱泵機組主機供回水總管上設壓差旁通控制。因住宅小區(qū)空調同時使用率較低，其節(jié)能效果應是非常顯著的，遺憾的是其主在后期因為控制整個投資成本，而砍掉了電動二通閥的節(jié)能控制系統(tǒng)，否則此中央空調系統(tǒng)節(jié)能效果應更優(yōu)于現(xiàn)在的實際運行情況。另外，從實際運行情況來看，空調水泵的能耗占到系統(tǒng)總能耗的32%以上，因為住宅的同時使用率較低，空調負荷的變動性較大，通過空調水泵的聯(lián)控和變頻改造以適應空調負荷的變化，降低空調水泵的運行費用，其節(jié)能效果也將是較為可觀的。
由此可見，在住宅小區(qū)中采用水源熱泵中央空調系統(tǒng)在有可長期利用的地下水源的條件下是確實值得大力推廣的，其節(jié)能環(huán)保效益是顯而易見的，在解決了投融資及物業(yè)管理的問題后，其給住戶帶來的舒適的中央空調系統(tǒng)和合理的運行費用及給開發(fā)商帶來的良好經(jīng)濟效益和超卓的樓盤形象，都將會是不言而喻的。
參考文獻
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2．陳焰華等，住宅建筑的中央空調系統(tǒng)設計，建筑熱能通風空調，2002，2
科研項目作為免稅項目增值稅進項稅月末需轉出，如不區(qū)分科研項目支出還是經(jīng)營支出，則會產(chǎn)生很大的稅務風險。例1：一家科研院所，2010年5月購進了一批材料10萬元，進項稅額1.7萬元，其中：某科研項目領用4萬元材料，經(jīng)營項目領用6萬元。當月將材料進項稅額1.7萬元進行了抵扣。月末未做進項稅轉出。2011年1月當?shù)氐亩悇諜C關在核查時，發(fā)現(xiàn)了某科研項目領用4萬元材料，應進項稅轉出0.68萬元，做出如下懲罰決定：該科研院所補交0.68萬元的增值稅，并處以0.34萬元的罰款和相應的滯納金。根據(jù)《中華人民共和國增值稅暫行條例》第十條規(guī)定：免征增值稅項目的進項稅額不得從銷項稅額中抵扣，因此在實際操作別要注意區(qū)分免稅項目和應稅項目。在例1中，某科研項目領用的4萬元材料涉及的進項稅額不應該抵扣，在月末應做進項稅轉出0.68萬元（4×0.17）。如果未做轉出，稅務機關可按已抵扣而未轉出進項稅額最低百分之五十進行罰款，并按稅款額每天萬分之五加收滯納金。
科研院所每年的水電費是一筆很大的支出，由于對每個項目不會單獨計量用電用水量，通常會將水電費等費用按項目工時或直接材料等的比例分攤進入各個項目，也包含免稅科研項目和繳納營業(yè)稅的非應稅項目，在分攤水電費的同時，應將免稅的科研項目和非應稅項目分攤的水電費對應的進項稅額轉出，單從核算上看都沒問題，但稅務檢查時常常出現(xiàn)爭議，存在一定的稅務風險，會出現(xiàn)補繳稅款和罰款情況。
在進行固定資產(chǎn)進項稅額抵扣時，用于集體福利的固定資產(chǎn)不得抵扣；以建筑物或者構筑物為載體的附屬設備和配套設施，無論在會計處理上是否單獨記賬與核算，均應作為建筑物或者構筑物的組成部分，其進項稅額不得在銷項稅額中抵扣。附屬設備和配套設施包括給排水、采暖、衛(wèi)生、通風、照明、通訊、煤氣、消防、中央空調、電梯、電氣、智能化樓宇設備和配套設施。近年來，國家對科研院所的固定資產(chǎn)投資較多，科研院所在組織實施這些投資項目時，要注意這些問題，避免出現(xiàn)多抵扣少納稅的現(xiàn)象。
科研院所一般研發(fā)能力強，技術力量雄厚，經(jīng)常會出現(xiàn)設備自己研發(fā)、自己制造、自己使用的現(xiàn)象。對于自制設備財務處理通常是按項目在科研成本中歸集核算，待設備完成驗收后，按照科研事業(yè)單位的會計制度，減少該設備科研成本發(fā)生金額和修購基金科目金額，同時按自制設備的成本增加固定資產(chǎn)和固定基金，在納稅申報時，未作視同銷售處理。
新形勢下科研院所承擔了大量市場化研究和生產(chǎn)任務，由于科研院所產(chǎn)品具有研究創(chuàng)新的特點，項目研制周期往往比較長，產(chǎn)品交付驗收后，在合同款沒有全部到位的情況下，為控制經(jīng)營風險，存在大量預收賬款掛賬現(xiàn)象，不按稅法規(guī)定及時確認營業(yè)收入，不能按規(guī)定時點申報納稅，存在巨大的稅務風險。
對于上述存在而常常忽視的增值稅稅務風險，根據(jù)科研院所的業(yè)務特點，對免稅項目進項稅轉出的稅務風險的管理，科研院所需要從科研項目源頭上開始重視。隨著國家科研體制發(fā)生變化，科研項目除政府撥款外需科研單位自籌部分資金完成，所以上報科研項目預算時要進行稅務策劃，盡量將涉及進項稅轉出購進貨物等在自籌資金中開支，不涉及進項稅轉出的費用在科研撥款中開支。在下達科研項目任務計劃時，分為國撥和自籌項目分別下達并分別核算，每月按在國撥經(jīng)費中購進貨物支出金額為依據(jù)，計算當月進項稅轉出金額。對免稅和非應稅項目中的水電費開支進項稅額轉出，依據(jù)我國《增值稅暫行條例實施細則》第二十六條規(guī)定：一般納稅人兼營免稅項目或者非增值稅應稅勞務而無法劃分不得抵扣的進項稅額的，按下列公式計算：不得抵扣的進項稅額＝當月無法劃分的全部進項稅額×當月免稅項目銷售額（非增值稅應稅勞務營業(yè)額合計）÷當月全部銷售額（營業(yè)額合計）根據(jù)此公式計算進項稅額轉出金額，按月及時進行進項稅額的轉出。對自制設備的稅務風險控制，科研院所在自制設備完成驗收后，要及時結轉固定資產(chǎn)，同時要作為視同銷售處理，特別要做好自制設備價格認定，自制設備計稅價格最好征得稅務機關的意見，稅務機關同意后，按同類設備的價格來計算增值稅，及時繳稅。對預收賬款的稅務風險要積極進行防范，嚴格執(zhí)行有關應稅行為的時間規(guī)定，按照合同進展情況，履行納稅義務，將預收賬款及時確認為營業(yè)收入，并在納稅申報時進行專項說明，待合同款全部到位的情況下，開具發(fā)票，避免重復納稅。
個人所得稅稅務風險及防范
科研院所作為個人所得稅的代扣代繳義務人，要及時準確計算個人所得稅，并按時繳納。但是在實際操作中，總有紕漏，主要有：科研院所由于工作需要和受工資總額的限制，往往需要雇用季節(jié)工、臨時工、實習生、返聘退休的技術人員，或接受外部勞務派遣用工。如何界定上述支出的性質，是勞務費還是工資？在扣繳個人所得稅時季節(jié)工、臨時工等的支出，科研院所往往按工資稅目扣稅，存在個人所得稅的代扣核算不準確的問題。評審費在科研單位是普遍現(xiàn)象，為了鼓勵專家，在科研項目評審中給專家發(fā)放評審費，經(jīng)常是擬制發(fā)放表，由領導批準，專家簽領。項目評審費不按要求代扣個人所得稅。對于上述存在的個人所得稅的問題和風險，防范措施主要是科研院所要認真研究個人所得稅條款，準確界定費用性質和套用稅目。對于內(nèi)部職工發(fā)放評審費應納入工資范疇一并計算當月個人所得稅；對于聘請的外單位專家，評審費應作為一次性勞務報酬計算個人所得稅，這樣就從源頭上消除了稅務風險。
企業(yè)所得稅稅務風險及防范
科研院所企業(yè)所得稅匯算清繳除了企業(yè)經(jīng)常遇到的問題和稅務風險外，還有科研院所特殊業(yè)務引起或忽視的問題帶來的稅務風險。
（一）稅收優(yōu)惠的事前審批與事后備案
在企業(yè)所得稅匯算清繳過程中，科研院所要享受的減免稅優(yōu)惠，需要在規(guī)定的期限內(nèi)報備，有些事項需事前審批，有些事項需事后備案，稅務機關審批備案認可后方可享受稅收優(yōu)惠。由于歷史的原因，科研院所往往以上級機關的批準文件為依據(jù)，而忽視事前審批與事后備案工作，會帶來很大的稅務風險。因此在年度所得稅匯算清繳過程中，享受稅收優(yōu)惠需根據(jù)有關規(guī)定在要求的時間內(nèi)到稅務機關進行事前審批與事后備案工作。特別是在研究開發(fā)費用加計扣除備案中，要按照稅務機關規(guī)定的程序，及時報送新技術新產(chǎn)品新工藝的開發(fā)費預算、開發(fā)人員編制和名單、費用歸集表、項目立項決議文件、項目研究成果報告等。特別要注意在研究開發(fā)費用中列支的差旅費、辦公費等是不允許加計扣除的。
（二）不征稅收入
根據(jù)財稅［2011］70號文件規(guī)定，只要符合文件規(guī)定的三個條件，科研院所獲得專項財政資金可作為不征稅收入。但同時規(guī)定，上述不征稅收入用于支出所形成的費用，不得在計算應納稅所得額時扣除，用于支出所形成的資產(chǎn)，其計算的折舊、攤銷不得在計算應納稅所得額時扣除。科研院所往往忽視此條規(guī)定，造成不必要的稅務風險。
（三）應稅收入彌補免稅項目的虧損
科研院所用應稅收入抵補免稅項目虧損，虧損只能用減免稅項目所得來彌補。在計算應納稅所得額時，合并計算應稅所得和免稅項目虧損，存在少繳企業(yè)所得稅的風險。根據(jù)國稅函［2010］148號規(guī)定，科研院所要分別核算應稅所得和免稅項目，對取得的免稅收入、減計收入以及減征、免征所得額的項目不得彌補當期以及以前年度應稅項目虧損。
（四）所得稅匯算期前后取得有效憑證
科研院所在科研生產(chǎn)過程中，因債務糾紛，資金情況、質量問題等原因，難免會發(fā)生無法取得合法、有效的入賬憑證，在實際執(zhí)行中會遇到既未在成本費用發(fā)生年度取得，也未在匯算清繳時補充，但在以后年度取得該成本費用的有效憑證，不論業(yè)務發(fā)生多長時間，均在取得年度扣除。根據(jù)國家稅務總局2012年第15號公告的相關規(guī)定，多繳的企業(yè)所得稅稅款可向以后年度遞延抵扣或申請退稅，但不能超過五年，五年后取得入賬憑證在取得年度不能扣除。
其他稅務風險及防范
（一）會計賬務處理產(chǎn)生的稅務風險
固定資產(chǎn)的盤盈和處置收入作為修購基金的增加，房租收入在事業(yè)單位會計中作為住房基金的增項處理，而稅法會作為應稅收入。對于這些會計處理與稅法的不同，在所得稅匯算清繳時應進行收入的納稅調增，否則會帶來少納所得稅的稅務風險。
（二）轉撥經(jīng)費產(chǎn)生的稅務風險
1.1生態(tài)遺留地保護原則
濱水區(qū)通常是城市的命脈，對整個城市的生態(tài)環(huán)境具有重要作用，所以在設計中要保護濱水區(qū)的自然格局，并且保護水體不受污染，延續(xù)其防洪功能。
1.2人性化設計原則
首先要注重人文方面的設計，其次要合理規(guī)劃濱水空間的交通問題，最后要滿足人們親水的愿望，親水空間要給人舒適、愉快的感覺，兼顧美觀與實用。
1.3植物多樣性原則
在濱水植被設計方面，應增加植物多樣性，依據(jù)景觀生態(tài)學原理，模擬自然江河岸線，以綠為主體，創(chuàng)造自然生趣。
2國內(nèi)外濱水空間的成功案例
2.1查而斯頓水濱公園
查而斯頓水濱公園是美國南卡洛萊納州查而斯頓半島最后一塊進行規(guī)劃和開發(fā)的濱水地帶。整個公園的規(guī)劃設計是為人們創(chuàng)造一個接近水面，集觀景、作息、漫步、垂釣等多種功能為一體的濱水開放空間。
2.2日本東京LaLaportToyosu碼頭休閑區(qū)環(huán)境景觀設計項目
在填海的場地上，建立綠色、水和地球3個漸進式的景觀主題，并設置咖啡廳、電臺等布置于場地中，場地中白色泡沫狀、珊瑚狀的長凳則散置在模擬海浪起伏的場地當中。游客在場地中可以感受航海旅行的感覺，自由通行，且能發(fā)現(xiàn)不同以往的驚喜。
2.3沈陽市新開河帶狀公園
沈陽市新開河帶狀公園，包含12個游園綠地，同時進行了服務設施規(guī)劃、紀念廣場、文化設施等規(guī)劃，以全線中心地段的聯(lián)合路橋為界分為上游地段和下游地段，建立13條綠帶，豐富了沈陽市的園林綠化景觀，同時為市民提供了休閑游憩的好去處。
3城市濱水空間園林景觀設計的新思路
3.1打造立體親水空間
在保證濱水景觀安全性的基礎上，應逐步拉近人與水體的距離，實現(xiàn)人與水資源的親密接觸。親水性設計主要體現(xiàn)在河堤沿岸或濕地周圍的立面處理上，利用景觀節(jié)點打造復合岸線結構，滿足人們的親水需求。以往的設計師注重平面構成原則，但對于人的視覺來講，垂直面上的變化遠比平面上的變化更能引起關注與興趣。濱水景觀設計中立體設計包括軟質景觀設計和硬質景觀設計。軟質景觀如在種植灌木、喬木等植物時，先堆土成坡形成一定的地形變化，再按植物特性種類分高低立體種植；硬質景觀則運用上下層平臺、道路等手法進行空間轉換和空間高差創(chuàng)造。
3.2植物元素的多層次選擇
濱水空間植物造景可將水邊植物、駁岸植物、水面植物等進行多層次組合。水邊植物的作用在于豐富岸邊景觀視線、增加水面層次、突出自然野趣。在北方，常植垂柳于水邊，或配以碧桃、櫻花等韻味無窮。南方水邊植物種類更豐富，如水杉、水蒲桃、榕樹類、羊蹄甲類、木麻黃、落羽杉、烏桕、椰子等。在駁岸植物選擇上，除了通過迎春、連翹等柔長纖細的枝條來柔化巖石混凝土磚的生硬線條之外，還能在岸邊栽植一些花灌木、地被、宿根花卉等。水面植物的栽植不宜過密，要與水面的功能分區(qū)結合，預留出游人的觀賞視線。
3.3與景觀照明、雕塑小品等現(xiàn)代元素相結合
在濱水景觀設計中植入景觀照明系統(tǒng)，可一定程度上延長濱水景觀的觀賞時間。除了考慮水體自然流動造成的聲音效果，更多時候，設計師們傾向于塑造一種隨環(huán)境改變的智能聲音控制體系，再配合河堤沿岸、水面的景觀照明，使得整個濱水景觀尤其是在夜晚呈現(xiàn)出一種立體動態(tài)的綜合性藝術效果。景觀小品是濱水景觀的重要組成部分，在其設計中注重地域文化的植入，可以直觀地反映出城市的歷史文化風貌和形象特征，呈現(xiàn)原生態(tài)的生活面貌，折射出濱水城市的歷史文化底蘊。
4天然環(huán)保建筑材料的應用
由于我國獨特的自然地理條件和復雜的水文水資源特點，決定了我國的水資源問題比較復雜，雖然各流域經(jīng)過四、五十年大規(guī)模的水利工程建設，取得了巨大成就，但水資源短缺和污染問題，不僅沒有得到根本性的解決，還有日益嚴峻的趨勢。為了更有效地解決或緩解所面臨的“水少、水臟”問題，需要深入地分析現(xiàn)狀下墊面條件下的流域水循環(huán)規(guī)律和地表水與地下水之間的相互轉化關系，通過研究流域水資源實時監(jiān)控管理的基礎理論和技術方法，開發(fā)和建設流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)，以充分利用和挖掘現(xiàn)有水利工程的內(nèi)部潛力與整體綜合優(yōu)勢，確保流域水資源的合理開發(fā)和高效利用，有力地支持社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
2系統(tǒng)的構成與技術關鍵
研制流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要目的是，以水利信息化促進水利現(xiàn)代化，以水利現(xiàn)代化保障水資源的可持續(xù)利用，并以水資源的可持續(xù)利用來支撐社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。該系統(tǒng)是以水資源實時監(jiān)測系統(tǒng)為基礎，以現(xiàn)代通信和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)為手段，以水資源優(yōu)化調度和地表水、地下水、污水處理回用、海水（微咸水）及外調水的聯(lián)合高效利用為核心，追求節(jié)水、防污、提高水資源利用效率和最終實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用為目標，通過水資源信息的實時采集、傳輸、模型分析，及時提供水資源決策方案，并快速給出方案實施情況的后評估結果等，以確保實現(xiàn)水資源的統(tǒng)一、動態(tài)和科學管理，做到防洪與興利、地表水與地下水、當?shù)厮c外調水、水質與水量、優(yōu)質水與劣質水之間聯(lián)合調度與管理，確保水資源與社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調發(fā)展，以支撐社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)是一種動態(tài)的交互式計算機輔助決策系統(tǒng)，由水資源實時監(jiān)測、實時評價、實時預報、實時管理、實時調度、決策會商、控制和后評估子系統(tǒng)所組成，是基于可持續(xù)發(fā)展的思想，根據(jù)現(xiàn)代水文水資源科學的有關理論，利用當代先進的系統(tǒng)分析、人工智能、計算機、多媒體及網(wǎng)絡等技術，通過有關專業(yè)模型計算、分析和知識推理、判斷等，為決策者提供流域水資源實時管理、調度方案，并允許決策者或專家根據(jù)自己的智慧、知識、經(jīng)驗、偏好和決策風格等進行定性分析與判斷，直接干預方案生成及評價整個決策過程。
根據(jù)流域水文水資源特點和供用水特征，基于目前流域所面臨的水資源短缺和水環(huán)境惡化問題，研究和開發(fā)流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的技術關鍵主要包括：
（1）水資源監(jiān)測網(wǎng)的調整和完善，河流納污能力及其環(huán)境容量，水庫或水庫群運行規(guī)則、技術參數(shù)的校核與調整，洪水資源調控、污水處理回用與地下水人工回灌，污水總量控制與生態(tài)環(huán)境需水量，防洪與興利統(tǒng)一調度，地表水與地下水資源聯(lián)合運用管理等研究，以及水資源實時調度管理方案付諸實施后效益與風險分析、系統(tǒng)的標準化等。
（2）該系統(tǒng)由龐大而復雜的基礎數(shù)據(jù)庫、模型數(shù)據(jù)庫、結果數(shù)據(jù)庫、專業(yè)模型庫和知識庫等組成。其特點是系統(tǒng)規(guī)模龐大、處理的數(shù)據(jù)信息量大，模型運算復雜以及數(shù)據(jù)傳輸接口多，如何實現(xiàn)信息存儲、加工、傳輸?shù)膶I(yè)化管理，是一個技術難點。流域的水價政策及水權分配問題，也是影響流域水資源合理開發(fā)和高效利用以及實時、統(tǒng)一管理的關鍵。
（3）如何建立和完善與現(xiàn)代水資源管理要求相適應的組織機構和高效、精干的執(zhí)法隊伍，以及如何制定科學的流域水資源管理規(guī)章制度、有關政策和法規(guī)條例等，以保障流域水資源實時管理、調度方案的付諸實施，指導流域水資源開發(fā)利用和保護。
3系統(tǒng)的主要功能
流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要功能包括：水資源（及水質）的實時監(jiān)測、評價、預報和決策支持（實時預報、管理及調度）以及控制、后評估等（如圖1）。
圖1流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能框圖
3.1水資源實時監(jiān)測
水資源實時監(jiān)測內(nèi)容主要包括水情、水質、旱情以及其他信息等。在現(xiàn)有監(jiān)測站網(wǎng)的基礎上，建立和完善統(tǒng)一的水資源（包括大氣降水、地表水、土壤水與地下水）動態(tài)監(jiān)測（站點）網(wǎng)或監(jiān)測系統(tǒng)（包括雨量、蒸發(fā)、徑流、水位、水質、水溫、墑情等監(jiān)測站點），以及各取水口取水量、開采機井抽水量等監(jiān)測網(wǎng)，各監(jiān)測網(wǎng)或系統(tǒng)之間互通有無、資料共享，為水資源的合理開發(fā)、高效利用和有效保護及時快速、準確地提供完備的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)資料。
（1）雨量觀測。目前采用的雨量觀測手段主要是普通自記和人工觀測，為了達到實時監(jiān)測的目的，需要適時更新現(xiàn)有的觀測設備，裝配翻斗式雨量計并配備固態(tài)存儲器等，使雨量觀測工作方式更新為無人值守，有人看護的觀測方式，實現(xiàn)雨量信息的自動采集及傳遞。
（2）水位觀測。水位觀測分為地表水和地下水兩種，地表水多指河流水位和水庫水位等，而地下水就單指地下水位。
①對于基本水尺在橋梁上（或附近有公路橋）的水位觀測，特別是含沙量較大的站，建議采用氣介質超聲波水位計，再采用有線或無線方式將水位信息傳輸?shù)秸痉俊?/p>
②對于山區(qū)性河流，或斷面穩(wěn)定，含沙量較小的水位觀測，采用測井式水位觀測，裝配浮子式或壓力式水位計，通過有線或無線方式將水位信息傳輸?shù)秸痉俊?/p>
③水庫站一般有自記井，只對其重新裝配浮子式或壓力式水位計，通過有線或無線方式將水位信息傳輸?shù)秸痉?/p>
④地下水位監(jiān)測目前主要分為手工測繩和自動監(jiān)測儀兩種。自動監(jiān)測儀主要通過固態(tài)存儲、電話網(wǎng)傳輸、手機網(wǎng)傳輸和電臺傳輸?shù)确绞綄崟r監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼尽?/p>
總之，水位監(jiān)測，建議均裝配與雨量結合的水位雨量固態(tài)存儲器，裝配具有記錄、傳輸、存儲、分析等功能的自動監(jiān)測系統(tǒng)，最終實現(xiàn)水位遙測自記，自動測報等功能。
（3）流量測驗：在各中心站配備不同形式的橋測車及先進的儀器設備，開展橋測及周圍地區(qū)的巡測；纜道及船測站，對現(xiàn)有設施設備進行更新改造，實現(xiàn)水文纜道程控自動化，配備機船，配備先進的測驗儀器設備，全面提高流量測驗的精度，充分滿足防汛、抗旱和水資源統(tǒng)一調配的需要。對水庫站現(xiàn)有的水文纜道進行維修、改造，實現(xiàn)水文纜道的程控自動化，保證流量測驗的精度要求。
（4）取水口及灌區(qū)流量觀測：對水庫各取水口分明渠和管道兩種，水位主要采用超聲波自記水位計，流量測驗分不同情況，選擇適用的測流設備。而灌區(qū)的水位觀測主要采用超聲波自記水位計等，流量采取不定期電波流速儀率定方式，用水位～流量關系線推求徑流量。
（5）機井開采量實時觀測：地下水開采機井抽水量的觀測，目前一般只有一些機井安裝了水表，大部分機井均未安裝水表。為了能準確取得地下水實際開采量的數(shù)據(jù)，掌握準確的地下水開采量，需要逐步或有重點地在地下水開采機井上安裝水表。
（6）水質實時監(jiān)測：水質污染具有理化成分復雜、多樣和點多面廣的特點，不僅受污染源的大小和數(shù)量影響，而且還受汛期洪水、降雨的影響。由于多種因素導致的綜合結果，水質參數(shù)在成分和時空上的變化非常復雜。傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場水樣采集、化驗方式周期太長，難以及時、準確地反映水質變化的性質和過程，所以水資源的開發(fā)利用和保護等工作得不到有效監(jiān)控與科學的管理。水質實時監(jiān)測就是采用水質自動監(jiān)測儀器、遠程傳輸設備、在線監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理軟件，實現(xiàn)對水質參數(shù)的連續(xù)采集、分析、存儲，并在監(jiān)測指標超過污染標準時，發(fā)出警報，做出污染類型分析等。
（7）墑情實時監(jiān)測：主要針對大中型灌區(qū)的土壤墑情進行實時監(jiān)測，為適時、適量的節(jié)水高效灌溉提供信息支持。并在條件許可的情況下，探討利用遙感技術實時預報土壤墑情（中小尺度上）的可能性，即利用實時遙感信息，根據(jù)大中型灌區(qū)土壤墑情的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過與遙感解譯模型進行聯(lián)接和耦合計算，實時提供整個流域不同灌區(qū)的土壤墑情，為流域節(jié)水高效農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展提供可靠的依據(jù)。
3.2水資源實時評價
水資源實時評價主要是指在時段初對上一時段的水資源數(shù)量、質量及其時空分布特征，以及水資源開發(fā)利用狀況等進行實時分析和評價，確定水資源及其開發(fā)利用形勢和存在的問題等。
（1）水資源數(shù)量實時評價：根據(jù)雨量、河川徑流、地下水位等實時監(jiān)測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定和評價水資源數(shù)量及豐枯形勢等。
（2）水資源質量實時評價：根據(jù)實測的河流、水庫、引水渠的水質實時觀測和地下水質實時監(jiān)測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定地表水和地下水的水質狀況及污染態(tài)勢。其主要評價內(nèi)容包括：污染程度、范圍及主要污染物，水資源質量，重要河流污染負荷及削減量等。
（3）水資源開發(fā)利用實時評價：通過對各取水口取水量、開采機井抽水量和地下水位等實時監(jiān)測資料，對供用水量進行實時評價，通過與歷史同期的對比分析，實時分析和評價各種水利工程的供水量、不同行業(yè)的實際用水量，供用水結構、節(jié)水水平，水資源開發(fā)利用程度以及當?shù)厮Y源進一步開發(fā)潛力，并實時圈定地下水的開采潛力區(qū)、采補平衡區(qū)和超采區(qū)等。
3.3水資源實時預報
水資源實時預報主要包括來水預報和需水預報兩部分，來水預報又分為水量預報和水質預報。水量預報包括地表水資源量預報和地下水資源量預報，地表水資源量預報既可細分為當?shù)厮屯鈦硭òㄒ{水）預報，又可分為汛期徑流預報和枯季（非汛期）徑流預報。需水預報分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和生態(tài)環(huán)境需水量預報。
（1）河川徑流量實時預報。根據(jù)河川徑流的形成機理和產(chǎn)流規(guī)律，將河川徑流量實時預報分為汛期徑流實時預報和枯季徑流實時預報兩種。汛期產(chǎn)匯流機制主要是超滲產(chǎn)流和蓄滿產(chǎn)流、超滲與蓄滿綜合產(chǎn)流模式：而枯季徑流主要是遵循流域的退水規(guī)律。因此，汛期徑流實時預報模型與枯季徑流實時預報模型是不同的，需要分別建立預報模型對汛期徑流量和枯季徑流量進行實時預報。
（2）地下水資源量實時預報。首先分析地下水的形成規(guī)律和補給、徑流、排泄條件，以及地下水的賦存規(guī)律；然后根據(jù)抽水試驗等確定含水層的參數(shù)分區(qū)，并利用試驗資料和長觀資料確定有關水文地質參數(shù)；最后利用均衡法或數(shù)學模擬模型法，分析和預報地下水資源量、可開采量及地下水動態(tài)分布。
（3）水質實時預報。利用獲得的實時水質監(jiān)測和污染物排放量等信息，通過所建立的水質實時預報模型，實時預報地下水與地表水水質狀況、污染物類型、污染范圍及污染程度，及時提供水資源污染態(tài)勢等信息。
（4）需水量實時預報。根據(jù)需水量預報要求，本次將需水門類分為生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境等四個一級類，每個一級類可以再分成若干個二級類和三級類。根據(jù)具體情況和需要，還可以再細分為四級類。根據(jù)上述分類方法，可比較容易地合并有關各需水項，獲得需水量過程。
3.4水資源實時決策支持
水資源實時決策包括水資源實時預報、水資源實時管理和調度，以及決策會商等。
（1）水資源實時預報。對于水資源實時預報，尤其是汛期徑流預報和需水預報，由于受到諸多非確定性因素的影響比較大，很難準確預報，因此需要專家的會商支持、吸收和借鑒領域專家的知識和經(jīng)驗，以便較準確地預報和確定未來的來水與需水過程等。
（2）水資源實時管理。利用水資源實時評價和實時預報結果等，通過水資源實時管理模型計算，結合領域專家或決策者等積累的知識、經(jīng)驗和偏好，分水協(xié)議、水價政策的經(jīng)濟調節(jié)作用等進行綜合分析，最后提出水資源的實時管理方案，為水資源的合理開發(fā)利用和保護等提供決策依據(jù)，為水行政主管部門科學地行使其監(jiān)督和管理職能提供支持，以確保水資源的可持續(xù)利用。
（3）水資源實時優(yōu)化調度。通過前面制定的年度內(nèi)水資源管理方案，確定水資源優(yōu)化調度的規(guī)則和依據(jù)；根據(jù)各時段水資源的豐枯情況和污染態(tài)勢，通過建立水資源優(yōu)化調度模型，確定水資源實時調度方案。
（4）水資源決策會商。決策會商是指通過對實時、歷史和預報、管理與調度的各類信息進行重組和加工處理，為討論和分析水資源的豐枯形勢和污染態(tài)勢，以及最終確定水資源實時管理和調度方案提供全面的支持。根據(jù)利用水資源實時管理模型和調度模型確定的若干管理、調度方案，以及提供的每一種方案的綜合效益分析結果，領導決策層和領域專家，通過全面分析對比和協(xié)商、討論，如認為其中一個方案合適則選擇之，并付諸實施。如認為必須進一步做新的方案，則通過水資源實時管理、調度系統(tǒng)，計算和提出新的管理、調度預案，供決策者對新老方案進行對比和選擇。
總之，在面臨重大的水資源決策時，決策會商機制顯得非常重要，有關利益沖突的各方，可以根據(jù)所提供的各種預案，包括水資源實時預報方案、實時管理預案和實時調度預案，分析其優(yōu)劣，進行協(xié)商，確定能為有關各方所接受的方案。
3.5遠程自動控制
控制可分為手工控制和自動控制、半自動控制等，主要是對重要的取水口和開采機井、引水閘門等的控制。根據(jù)需要和可能，有重點和有選擇地建立一些遠程自動控制系統(tǒng)是必要的，也是將來的一種發(fā)展方向。
3.6監(jiān)控管理后評估
為了不斷改進和完善系統(tǒng)的各項功能，需要對系統(tǒng)的重點功能進行后評估。主要內(nèi)容包括：針對水資源實時調度、管理方案的合理性、實施效果以及預報方案的準確性、控制情況等進行評估，重點分析導致調度、管理方案不合理和效益不好、預報不準確的原因等。
最后，將研制的有關部分內(nèi)容和功能模塊進行集成，最終建立一套較完整的基于GIS的水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)，并進行試運行；通過系統(tǒng)的試運行不斷進行修改和完善，最后正式交付使用，并保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。
一公式選擇很重要
水閘閘孔總凈寬計算，是工程設計中所首要解決的問題之一。
《水閘設計規(guī)范》SL265-2001（后稱新規(guī)范）已于2001年4月1日起實施了，代替了原試行的《水閘設計規(guī)范》SD133-84（后稱老規(guī)范）。按寬頂堰淹沒出流計算平底閘閘孔總凈寬，新規(guī)范分別給出了以堰上水頭為主要因素和以流速水頭為主要因素的兩個計算公式，即：
新規(guī)范稱：規(guī)范公式2，當堰流處于高淹沒度（hs/H0≥0.9）時也可采用。
我市屬淮北平原地區(qū)，地勢平坦，把上下游水位落差定得很小，水深為3.0m～8.0m，過閘水流符合淹沒寬頂堰流的條件。筆者統(tǒng)計，我市已建、在建及待建中型水閘的淹沒度hs/H0都在0.93以上，均大于0.9，這就意味著新規(guī)范兩個計算公式都可采用。設計實踐中發(fā)現(xiàn)，同樣邊界條件下，兩個公式計算閘孔總凈寬是不相同的，而且相差較大。
利用規(guī)范公式1計算閘孔總凈寬，淹沒系數(shù)σ的取值是個關鍵。規(guī)范公式1與老規(guī)范公式的表達式是相同的僅對淹沒系數(shù)σ取值進行了調整。老規(guī)范淹沒系數(shù)σ是根據(jù)別列津斯基的試驗成果及原安徽省水科所對某閘高淹沒堰流水工模型試驗成果。但別列斯基的試驗模型條件基本上是二元的，邊界條件也與一般平底閘不同。
新規(guī)范在給出淹沒系數(shù)值的經(jīng)驗公式的同時還給出了淹沒系數(shù)表。經(jīng)驗公式是南京水科院最新研究成果提供的經(jīng)驗公式基礎上，對其擬合系數(shù)稍作修改而成的[參1]。南京水科院給出的淹沒系數(shù)表中數(shù)據(jù)及擬合公式，是根據(jù)平底水閘典型實例的試驗結果制定的，并經(jīng)原型觀測資料驗證，有較大的實用性及可靠性[參3]。
筆者通過對奎濉河治理工程中部分新建水閘閘孔總凈寬分別用規(guī)范公式1、規(guī)范公式2，老規(guī)范公式及南京水科院公式進行核算分析比較，結果見下表：
涵閘
名稱
設計
流量(m3/s)
上游水深(m)
下游水深(m)
落差(m)
行近流速水頭(m)
Hs/Ho
規(guī)范公式1
(m)
規(guī)范公式2
(m)
老規(guī)
范公式
(m)
南京水科院公式
(m)
馬元閘
299
5.0
4.9
0.1
0.101
0.9606
26.32
31.57
27.41
24.33
澮溝閘
787
5.1
5.0
0.1
0.201
0.9433
57.56
67.28
58.22
52.37
枯河閘
896
5.0
4.9
0.1
0.191
0.9439
67.87
79.39
68.71
62.27
結果表明：規(guī)范公式1結果比較接近稍大于南京水科院公式，小于老規(guī)范公式，規(guī)范公式2結果最大。筆者認為采用規(guī)范公式1，對平原地區(qū)水閘較適用，經(jīng)濟安全可靠。
二落差取值要斟酌
規(guī)范公式1計算閘孔總凈寬，影響最大的是上下游的過閘水位落差（簡稱落差）。落差決定了淹沒系數(shù)σ的值。特別是高淹沒度時，閘孔總凈寬的影響主要是淹沒系數(shù)σ，其它收縮影響可忽略不計。因此在水閘設計中，落差的采用，對水閘的工程造價關系極大，在條件允許的情況下，采用較大的落差，可縮減閘孔總凈寬，降低工程規(guī)模投資。
下圖是對奎濉河治理工程中部分新建水閘按設計條件繪制的落差～閘孔總凈寬關系曲線，由圖分析可知，落差對閘孔總凈寬的影響是很大的，落差愈小影響愈大。如小李莊閘：落差0.05m，總凈寬21.86m；落差0.1m，總凈寬18.20m；落差0.2m，總凈寬僅14.88m。
當然，在水閘設計中，對落差的采用還應結合水閘的功能特點、運用要求及其它具體情況綜合考慮。平原地區(qū)，地勢平坦，把水流過閘落差定得很小，規(guī)范規(guī)定：一般情況下，平原地區(qū)水閘的落差可采用0.1m～0.3m。在平原地區(qū)采取較小的落差，對于排澇閘，是為了爭取時間搶排，盡量減免澇情；對于進水閘與分水閘，是為了在低水位情況下，能夠獲取較多的流量；對于攔河節(jié)制閘，是為了減輕上游堤防的負擔。
但是把落差定得太小也是不對的，造成的浪費也是驚人的。長期以來，個別規(guī)劃人員不論具體情況，不進行經(jīng)濟分析，河道規(guī)劃設計時，水閘一律按設計落差為0.1m采用，計算時按0.1m落差計算，出圖時往往又留富裕度，0.1m帶出10m（如某閘計算閘孔總凈寬81.1m取9孔10m）。實際核算落差遠小于0.1m。如在建的濉河八里橋節(jié)制閘對落差核算僅為0.0125m。已建成使用的唐河草溝節(jié)制閘10孔6m，總凈寬為60m。該閘閘址處河道底寬77m，上游河道斷面底寬37m，行成了所謂“大肚子”閘。采用新規(guī)范公式1按設計落差為0.1m核算該閘總凈寬為34.20m，這就意味著10孔6m僅需6孔6m。核算實際落差時出現(xiàn)負值。
閘孔的孔徑取整是造成實際工程的核算落差小于規(guī)劃階段規(guī)定設計落差原因之一。筆者建議：規(guī)劃階段對設計落差規(guī)定一個經(jīng)濟合理的區(qū)間范圍，如0.1m≤落差≤0.2m，這樣就可避免了落差過小的情況發(fā)生。
值得一提的是那些大量的溝口涵閘，因控制流域面積小，作物種植結構又允許，下游防沖因外河客水與大溝來水組合情況不同已采取措施，加大落差是完全可行的。溝口涵閘，洞身對造價影響最大，落差加大，閘孔尺寸減小，洞身工程量減少，就可以有效降低工程造價。
當然落差的加大使閘孔總凈寬減小了，單寬流量卻加大了，對下游消能不利。經(jīng)分析，落差在規(guī)范規(guī)定0.1m～0.3m范圍內(nèi)，單寬流量基本都在允許范圍內(nèi)。對于平原河道節(jié)制閘工程，下游消能防沖一般不是受排澇及泄洪條件的控制，而是在蓄水期下游水位很低或下游無水等惡劣放水條件控制的，此時通過對閘門的開啟高度的控制限制單寬流量，滿足下游消能防沖設施的設計要求。
三行近流速水頭要重視
由于平原河道落差定得很小，行近流速水頭雖然不大，但相對比重不小，因此要利用好這寶貴的行近流速水頭。
在計算閘孔總凈寬時，行近流速水頭必須考慮進去，否則就會出現(xiàn)荒謬的結論。宿遷節(jié)制閘，若不考慮行近流速水頭，落差等于零，流量理應為零，而實際通過的流量仍達到200m3/s，可見行近流速水頭的重要性［參3］。上述唐河草溝節(jié)制閘核算其落差出現(xiàn)負值也說明行近流速水頭起的作用，其“大肚子”行成就因為當初設計時，行近流速水頭沒有考慮造成的，按老規(guī)范不考慮行近流速水頭計算閘孔總凈寬為55m取10孔6m。
下表是對奎濉河治理工程中部分新建水閘按設計條件計入行近流速水頭和不計行近流速水頭分別對閘孔總凈寬進行計算，分析可知行近流速水頭對閘孔總凈寬的影響是很大的，大流量時，影響更甚。如澮溝閘、枯河閘不計行近流速水頭比計入行近流速水頭閘孔總凈寬多算1/3。
涵閘
名稱
流
量(m3/s)
落差(m)
行近流速水頭(m)
計入行近流速水頭B0計入(m)
不計行近流速水頭B0不計(m)
B0不計—B0計入差值
(m)
(m)
小李莊閘
139
0.1
0.031
18.22
20.25
2.03
11%
黃橋閘
170
0.1
0.091
16.80
21.76
4.96
30%
馬元閘
299
0.1
0.101
26.32
34.87
8.55
32%
澮溝閘
787
0.1
0.201
57.56
89.76
32.20
56%
枯河閘
896
0.1
0.191
67.87
104.49
36.62
54%
在計算行近流速水頭時，斷面應選距堰的上游3～5倍上游水深，翼墻以上上游河道斷面，該斷面為漸變流動的區(qū)域。筆者發(fā)現(xiàn)，有些計算機程序在計算行近流速中的斷面面積直接采用閘總寬乘閘上水深，顯然是不對的。有些計算機程序忽略上游流速水頭，同樣是不對的。以上情況對于有程序清單的，可修改源程序；對于已編譯的程序見不著程序清單的，使用時要格外注意，要反核算一下，不要拿來就用。
目前，一些河道進行了治理，標準提高了，相應原建的水閘不能滿足泄水要求，需要擴建，對擴建水閘閘前行近流速水頭的取值是一個值得研究的問題?？『永贤艉系男±钋f退水閘，由于孔徑偏小，底板高程偏高，與設計河底高程相差近2m，共同排水時老閘流量只相當于擬擴建的新閘流量的1/5。對這樣的工程，筆者認為，老閘在核算流量時可偏安全地忽略行近流速水頭。如果采用與擴建的新閘相同的行近流速水頭，顯然是不合適的，偏不安全。
結語
水閘的閘孔總凈寬一定程度上決定了工程規(guī)模，而閘孔總凈寬的計算也一定程度上受人為因素的影響。有人認為，閘孔總凈寬大了，有好處，沒有壞處，過流能力增強了，排澇防洪的標準提高了，但恰恰忽略了這樣會造成國家資金的浪費。過去一些單位為爭項目爭投資，主觀上想加大投資規(guī)模，如在采用公式上按有利于擴大工程規(guī)模的公式；在行近流速水頭上打埋伏，少算甚至不算；把上下落差定得很小。從而出現(xiàn)了“大肚子”閘工程，造成不必要的工程投入。
水閘的閘孔總凈寬公式的選擇使用，落差的合理取值應引起高度重視。落差選擇是一個綜合經(jīng)濟分析比較優(yōu)化設計的問題，作為今天商品經(jīng)濟的設計人員，不僅要精通“CAD”，更要“神機妙算”。要研究它的“性價比”，再也不要出現(xiàn)那些“大肚子”閘工程了。
參考文獻
[參1]《水閘設計規(guī)范》SL265－2001(簡稱新規(guī)范)水利電力出版社
