根据国内外市场行情，国产水泵和进口水泵分别处于什么水平

国外特别是俄罗斯的科研人员对矿井排水的各个方面进行了大量的研究。俄罗斯国立莫斯科开放大学教授、技术科学博士波波夫教授、巴塔诺戈夫技术科学副博士和北乌拉尔铝土矿生产联合公司工程师沙尔塔诺夫通过对2000～ 3500kW异步电动机直接投入电网全电压起动与矿井高扬程水泵双电机拖动的比较，指出了矿井排水高扬程水泵采用双电机拖动的无可争辩的优越性。简要介绍矿井高扬程水泵双电机拖动装置的结构、技术性能、实际运行情况及较适用的方案，此外，还探讨了矿井高扬程水泵双电机拖动设计和运行中需要注意的一些问题。

为了提高矿井排水设备运行的经济性，必须对水泵的使用期和管道的清理周期进行优化。俄罗斯国立莫斯科开放大学技术科学副博士B.B.马祖连科依据费用相等的原则，推导出水泵最佳使用期和管道清理周期的两种形式相似的计算公式。详细介绍了优化式的求解程序、有关参数的计算方法，以及不同使用期的水泵实际流量的测量方法等。论文中推荐的优化方法即使在通货膨胀条件下仍能保持其正确性，因此具有实用价值。

矿井排水设备是矿山企业主要的用电设备之一，节能工艺的运用方针，要求在排水设备的设计和使用阶段，都进行能耗估算。俄罗斯莫斯科对外开放大学技术科学副博士B.B.马祖连科介绍了作为排水设备主要类型的离心泵的能耗估算方法，以及离心泵工况点经修正后的能耗估算方法。并以北乌拉尔铝土矿和斯塔哈诺夫煤炭生产联合公司为例。具体介绍了几种工况点经修正后的离心泵能耗估算情况。

此外，一些矿产资源丰富的国家，在将自动化技术引进矿业生产方面，取得了突飞猛进的成就。加拿大提出了数字化矿山的概念，建立综合信息基础框架，使全体开采过程与集成化支持系统连成网络大力发展生产监控方面的传感技术，减小排水设备的自动控制和监测的误差还要发展遥控机器人和全矿机器人技术。芬兰采矿工业则发布了智能化矿山技术项目，目标是实现实时资源管理和生产控制全矿范围的信息网络新型机器和自动化以及生产及维护的自动化。俄罗斯则针对矿山设备的研制，提出了采用以微处理技术为基础的自动控制和故障诊断系统以及保护和安全操作系统。无论是发展传感器技术，还是建立统一的通信网络，都关系到自动排水系统的发展。

在许多发达国家里，矿井水资源管理己进入了系统化管理阶段。集中了规范化、统计化、实时化和运筹化管理水资源质量及水环境的优点，运用了系统论、信息论、控制论和计算机技术，建立起了水资源管理信息系统。他们在采区工作面水文地质探测，地下水动态观测，水害预测，应急堵截水方面和矿井水综合治理方面均有成熟的技术可以让我们借鉴。虽然这些国家没有将排水设备的自动化单独进行研究，但他们将这一方面的内容列入了矿山整体水资源管理的规划之中，将所有的控制信息包括水泵的运行都集中给中心控制室，进行统一控制。

.自主创新能力薄弱

对引进技术的消化吸收缓慢，大部分企业技术创新能力不强，缺少自主知识产权制造技术及产品技术。虽然水泵行业大多数产品已经基本实现了自主生产制造，但一些重大技术装备由于缺乏自主知识产权，核心技术仍掌握在外方手中。国内水泵制造企业所承担的大多是产品的低端加工环节，自主化的广度和深度依然有待提高。

3.基础配套元器件薄弱

基础技术发展滞后，基础配套元器件更是薄弱环节。长期以来，由于缺乏对基础技术研究应有的重视，我国整备制造业的基础机械、基础元器件发展滞后，成为制约重大技术装备发展的首要因素。机械密封、仪器仪表以及小流量装置等基础配套机械产品，中低档产品居多，新能质量不够稳定，这也是许多用户选择购买国外泵产品的重要原因。

4.核心技术依赖进口

重要技术装备依然需要依赖于进口，国内泵行业过于重视引进，轻视引进技术消化、吸收及再创新，盲目重复引进的现象严重。通过引进国外先进设计、制造技术缩短与世界先进水平的差距，至今仍是水泵制造业技术开发升级的重要渠道。 5.成套能力过于薄弱

国内水泵企业的总体设计，成套能力过于薄弱。行业整体缺乏具有系统设计、成套能力和系统服务功能的总承包企业。

这一点主要体现在以下两方面：

一方面是我国水泵制造业在重大成套项目上，总体设计，系统集成能力薄弱，难以为用户提供全面解决方案和“交钥匙工程”；另一方面，我国水泵制造业的发展是一个较为复杂化的系统工程，需要研究单位、设计单位、制造单位、制造企业和应用部门密切配合来协作化大生产。然而纵观国内水泵行业的现状却完全不是这样，具有总承包能力的企业尚未形成，科研院所、设计机构、制造企业各自独立。部分成套设备制造体系，在激烈的国际、国内的市场竞争中逐步被跨国公司碾碎、挤垮，变为跨国公司的零部件供应商。

综上所述，国内水泵行业的发展道路上还面临着诸多待解决的问题，通过以上分析，上海速能泵阀希望能够为各水泵企业敲响警钟，使行业获得真正的可持续发展。

全球水资源现状

地球上的水资源，从广义上来说是指水圈内的水量总体。由于海水难以直接利用，因而我们所说水资源主要指陆地上的淡水资源。通过水循环，陆地上的淡水得以不断更新、补充，满足人类生产、生活需要。

事实上，陆地上的淡水资源总量只占地球上水体总量的2．53％，而且大部分是主要分布在南北两极地区的固体冰川。虽然科学家们正在研究冰川的利用方法，但在目前技术条件下还无法大规模利用。除此之外，地下水的淡水储量也很大，但绝大部分是深层地下水，开采利用的也很少。人类目前比较容易利用的淡水资源，主要是河流水、淡水湖泊水以及浅层地下水。这些淡水储量只占全部淡水的0．3％，占全球总水量的十万分之七，即全球真正有效利用的淡水资源每年约有9 000立方千米。

陆地水体从运动更新的角度看，以河流水最为重要，与人类的关系最密切。河流水具有更新快，循环周期短的特点。科学家们又据此把水资源分为静态水资源和动态水资源。静态水资源包括：冰川、内陆湖泊、深层地下水，循环周期长，更新缓慢，一旦污染，短期内不易恢复。动态水资源包括河流水、浅层地下水，循环快、更新快，交替周期短，利用后短期即可恢复。

所以，人类开发水资源时，一定要根据水循环的规律，合理、充分地利用水资源。只有促进水资源的更新，人人爱惜水资源，才能可持续地利用水资源。

水资源分布不均，人类面临的大难题

地球上的水资源有97%被盐化,仅有3%可直接利用的淡水资源.在这些淡水中又有2/3为冰川和积雪,1/3存在于含水层,潮湿的土壤和空气中.

就是这有限的淡水,分配又极不平衡.世界每年约有65%的水资源集中在不到10个国家中,而占世界总人口40%的80个国家却严重缺水.水源最丰富的地方是拉丁美洲和北美,而在非洲,亚洲,欧洲人均拥有的淡水资源就少得多.

中东是一个严重的缺水的地区.其主要的水源是约旦河.与该河相关的国家有约旦,叙利亚,黎巴嫩,以色列和巴勒斯坦.这些国家几乎没有其他可以代替的水源.因此,缺水问题极为严重.

自1948年以色列建国以来,在这个流域一直存在着极其严重的水资源争端.1967年爆发的中东战争的一个直接因素就是阿拉伯联盟的成员国在60年代初,企图改变约旦河的河道,使之远离以色列引起的.当时的以色列总统列维宣称,水是以色列的生命,以色列将用行动来确保河水继续供给.于是以色列以武力占领了约旦河流域的大部地区,使自己有了比较可靠的水源供应.其实有关水资源的争端不仅仅发生在中东地区,在欧洲,曾发生过围绕多瑙河的政治争执.在南亚大陆,关于恒河水分配问题的分歧至今也未缓和,而在非洲,争夺尼罗河流域水的冲突更为激烈.该流域包括埃及,苏丹,埃塞俄比亚,肯尼亚等9个世界上干旱最严重的国家.如果上游国家用水增加,就会使埃及用水减少,并加剧干旱.

经济的发展使水质污染也日趋严重.欧洲著名的莱茵河曾因工业污染使河中鱼类消失殆尽伏尔加河沿岸75%的工业废水未经处理就排入河中亚洲的大部分河流被污染,成了世界上退化最严重的河流.欧盟的一份报告中指出,在欧洲,农药对地下水的污染比预计的要严重得多,从现在起50年内,6万平方千米的含水层将受到这种污染.

据世界银行统计:在发展中国家大城市饮用水的一半透过裂缝渗入了土壤.我国每年自来水漏失量就达10亿多吨.

马林 福马肯马克曾提出了一个衡量缺水状况的人均标准,即所谓水关卡.按照这一标准,每人每年应有可用淡水1000立方米,低落于这个标准,现代社会就会受到制约.用这个标准来衡量,目前许多国家都低于这个标准.如肯尼亚每人每年只有600立方米,约旦仅有300立方米,埃及仅有20立方米.联合国认到2025年,将有一大批国家年人均水量低1000立方米.其中科威特,利比亚,约旦,沙特,也门等缺水严重的国家人均年用水有可能低于100立方米.

有人估计到2025年，世界人口达到83亿，人们可能耗尽所有的储备水…………

　

地球水资源分布状况

地球上的水，尽管数量巨大，而能直接被人们生产和生活利用的，却少得可怜。首先，海水又咸又苦，不能饮用，不能浇地，也难以用于工业。其次，地球的淡水资源仅占其总水量的2.5%，而在这极少的淡水资源中，又有70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有87%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的0.26%。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60%。约占世界人口总数40%的80个国家和地区严重缺水。目前，全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足，其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态。预计到2025年，全世界将有30亿人口缺水，涉及的国家和地区达40多个。21世纪水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源，水资源问题已不仅仅是资源问题，更成为关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。

中国水资源总量为2.8万亿m3。其中地表水2.7万亿m3，地下水0.83万亿m3，由于地表水与地下水相互转换、互为补给，扣除两者重复计算量0.73万亿m3，与河川径流不重复的地下水资源量约为0.1万亿m3。按照国际公认的标准，人均水资源低于3000 m3为轻度缺水；人均水资源低于2000 m3为中度缺水；人均水资源低于1000 m3为重度缺水；人均水资源低于500 m3为极度缺水。中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500m3。

主要特点是：总量并不丰富，人均占有量更低。中国水资源总量居世界第六位，人均占有量为2240 m3，约为世界人均的1/4，在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。

地区分布不均，水土资源不相匹配。长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%，其水资源量占全国的81%；淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的63.5%，其水资源量仅占全国水资源总量的19%。

年内年际分配不匀，旱涝灾害频繁。大部分地区年内连续四个月降水量占全年的70%以上，连续丰水或连续枯水年较为常见。

水是生命之源，在外星探测中，科学家判定一个星球是否具有生命的重要依据是看是否有水的存在。水是地球上最丰富的资源，覆盖地球表面71％的面积，但是，地球上的水有约98％是既不能供人饮用，也无法灌溉农田的海水，淡不不足3％。而在这少得可怜的淡水中，87％左右存在于冰川冰盖及大气和土壤深层，人类在现有条件下可以利用的淡不资源仅占全球水资源总量的0.003％。

本世纪以来，随着人口膨胀与工农业生产规模的迅速扩大，全球淡水用量飞快增长。从1900－1975年，世界农业量增加了7倍，工业用水量增加了20倍，并且近几十年来，用水量正以每年4％－8％的速度持续增加，淡水供需矛盾日益突出，“水资源短缺”已不是神话。

陆地淡水资源主要来自降雨，由于地球水资源分布在时间和空间上不均衡，使得有的国家洪灾不断，有的却干旱无雨。世界上至少有80个国家属于干旱半干旱国家，约40％的世界人口受到同期性干旱的影响。大气变暖加剧了干旱的程序，而干旱使越来越多的人离开祖辈繁衍生息的地方，成为“环境难民”。

在水资源短缺越发突出的同时，人们又在大规模污染水源，导致水质恶化。水资源污染主要来自人类所有制造排放的废水、废气和废渣。

长期以来，人们并不把治理污水放在心上，而放任污水横流，甚至把大江小河当作城市“清洁器”，只望一江春水向东流，带走垃圾和废物。全世界目前每年排放污水约为4260亿吨，造成55000亿立方米的水体受到污染，约占全球径流量的14％以上。另扰联合国调查统计，全球河流的稳定流量的40％左右已被污染。

水污染不仅对淡水，而且海洋污染的情况也是令人震惊的。海洋的浩瀚无边与自动净化能力，使人类一直把海洋当作最好最大的天然垃圾坑，倾废是人类利用海洋的主要方式。各国特别是工业国家每年都向海洋倾倒大量废物，如下水污泥、工业废物、疏浚污泥、放射性废物等。在各种倾废中，倾倒放射性废物尤为令人关注，因为这相当于在人们四周放置了一个又一个失控的核弹，一旦废物产生泄漏，其产生的生态灾难远远超过二战日本广岛核爆的程度。尽管如此，海上倾废至今仍然为一些国家所乐衷。

此外，海上石油污染也是海洋污染的凶手。石油污染形成海面油膜，影响海水复氧和海洋生物的生存，石油中所含的有毒成份又通过食物链传递给人类，危害不易忽视。

回顾历史，是水养育了人类，造就了文明。两河流域兴起了古巴比伦文明，尼罗河创造了古埃及文明，黄河是中华文明的发源地，海洋使古希腊文明一度辉煌。但今天，水却成为人类生存的障碍。1977年，联合国警告全世界：“水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一个危机是水”。

随着我国工业的发展，工业废水的排放量日益增加，工业废水对流域环境及居民健康造成了一定的影响。近几年来我国越来越注重工业废水的治理，2011年2月，国务院批准了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，以解决工业废水治理的难点问题。可以预见，未来五年内，国家将进一步加大工业废水的治理力度。

据环境统计数据显示，2008年，中国工业废水排放量241.7亿吨，占全国污水排放总量的42.3%，工巨量工业废水的排放不仅仅使水资源浪费，还会造成严重的环境污染。

2010年10月份，在主要产生工业废水行业中，纺织业增长10.5%，化学原料及化学品制造业增长13.3%，非金属矿物制品增长17%，通信设备、计算机及其他电子设备制造业增长13.3%，电力、热力的生产和供应业增长6.8%，黑色金属冶炼及压延加工业增长4.6%。

从行业的市场容量来看，2008年，我国工业废水排放总量为241.7万吨，占废水排放总量的42%，比上年减少2%，工业废水COD排放量为457.6万吨，占COD排放总量的34.6%，比上年减少10.5%，工业氨氮排放量29.7万吨，占氨氮排放总量的23.4%，比上年减少了12.9%。在工业治污方面，2008年虽然取得了一定的成绩。

从技术角度讲，越来越多先进的工业污水处理技术将改善工业污水处理质量，节约成本，有利于促进工业废水处理行业的发展。同时泵业的发展也极大的促进了排水、水处理问题，如今年即将开展的2012中国临沂第三届国际给排水·水处理及泵阀管道展览会，第14届中国青岛国际给排水、水处理及管泵阀展览会等等。如今的排污泵、污水泵、排水泵等等众多泵设备在工业水处理方面也发挥了很大的作用，除了常用的工业水处理剂，我们有必要挖掘一下泵阀在工业水处理方面的潜能，从多个方面，尽最大可能的为工业水处理做贡献。

海船舱底水系统作为最主要的船舶系统之一，具有排水抗沉和防止海洋污染两大功能，前者对船舶自保至关重要，后者保护海洋生态环境。由于我国近年来船舶工业发展迅速，民营船厂遍地开花，水平不一；船舶设计图纸良莠不齐；验船师的配备未能与造船规模同步；海事监管力度有待进一步加强；船员素质参差不齐；作为设计依据的规范、法规条款还不够完善等，诸多因素使海船舱底水系统两大功能的发挥大打折扣，沿海船舶舱底水系统安全及海洋环境恶化迫切需要规范与法规编制、船舶轮机图纸设计、船厂、船东、船检、海事监督各方做出更多努力与合作。 完善相关规范与法规

作为设计依据的《国内航行海船法定检验技术规则》（下面简称法规）与《国内航行海船建造规范》（下面简称规范）都有相当条款对舱底水系统安全和防止油类污染作原则性规定，但个别条款需进一步充实，具体有以下几项内容：

1、《法规》对机舱应急吸口规定“如认为主循环水泵不适宜作此用途，则应自可用的最大独立动力泵引一根应急的直接舱底吸水管至机器处所排水水平面”，其中“排水水平面”概念比较含糊。实船安装有伸至污水井的、机舱内底板上方的，建议明确吸口端部应位于内底板上方某一位置，因为污水井垃圾较多，容易堵塞。

《法规》与《规范》均允许由主循环水泵具有机舱舱底水应急排放这一功能，但对于由主机自带的主循环水泵是不合适的，因为此时所排放的舱底水必需经过主机并对其进行冷却，而含较多垃圾的舱底水很容易堵塞冷却器（规定该吸口不允许安装滤网）。如果是独立动力的主循环水泵具有这一功能，也应该明确设旁通主机相关冷却器的管路使舱底水直接排出舷外。

2、关于舱底水报警。《钢质海船入级规范》规定，“位于水线以下通常无人的其他机器处所（如：侧推器舱、应急消防泵舱等），应设有舱底水报警装置”，而《国内航行海船建造规范》没有该条款，建议增加，并列入管隧舱底水报警，因为大多数船在管隧内装有电动或电动液压遥控阀。《规范》对具有自动化系统船舶机舱舱底水报警提出要求（无论自动化级别高低和有无人值班），而《法规》仅对周期性无人值班机舱要求设置舱底水报警。考虑到机舱的重要性，建议对该条款扩展到非自动化船舶。

3、分油机污水出口、油舱柜放残水的收集。鉴于这些污油水含油量的不确定性，而且从分油机跑出的燃油仍可使用，有别于分油机排渣等污油，所以还应要求设置专门收集该类污油水的舱柜，该污油水收集舱柜应设有通过油水分离器排放、驳至相关燃油舱柜的适当的管路。

4、分油机污水出口监视。在非正常情况下分油机污水出口会跑油，建议在该出水口设置漏油监视报警，因为即使有人值班也不可能进行全程监视。设置漏油报警既避免燃油浪费又可减少污染源。 提高船舶设计深度与质量 船舶设计包括合同设计、详细设计、生产设计三个阶段。目前ZC检验的船舶在轮机管系方面基本上仅作详细设计，详细设计仅是原则性、原理性的，比如舱底水系统有几条管路及其连接情况、管路规格、几个吸排口、阀门配置及选型、压力试验要求等，至多也仅是解决“安装什么样的管系”的问题。有些设计图纸即使详细设计也不够详细和完整，如故障水泵无法隔离、不同功能水泵无法同时使用、污残油水及油渣的收集管系和舱柜设计不详或思路不清、阀门选型不合理等，诸多因素直接影响舱底水系统的安全性及防污染功能的正常发挥，这些与设计、审图人员的技术素质和责任心不无关系。

生产设计是在详细设计基础上更具体地表达其工艺性、维修性、美观性，是安全性要求更具体的细化，它根据船厂施工的具体条件，按工艺阶段、施工区域和单元绘制记入各种工艺要求的施工图，以及为现场生产提供各种管理信息文件的设计过程。有些船厂即使有管系生产设计也仅标示管路的走向，并未提供零件图、支架图、复板图、开孔图、安装图等。没有或不完整的生产设计，也就不能通过设计对“怎样安装管系”作更具体的指导，使施工在很大程度上存在随意性和盲目性，同样的详细设计图纸会出现很多的安装布置方案，安装质量基本上取决于施工人员的习惯与经验，使管路安装的焊接规格、弯管加工、加固防振、法兰及衬垫选型得不到保障；另外还有诸如舱底水吸口至底板的距离、滤器规格等不明确；管系的布局、走向相当混乱，造成往后维修困难，甚至破坏船体结构，更无美观可言。这给现场检验带来极大的被动，扯皮、推诿现象时有发生。设计深度的不到位已成为提高舱底水管系、防污染设施安装质量的瓶颈，究其根源大致有：大部分船厂没有生产设计能力、委托设计将增加造船成本、检验部门没有强制要求等，这些必须引起足够重视。 重视技术人员配备与质量管理

这里并非否定所有船厂的技术人员配备存在问题，但至少有相当部分船厂的技术人员数量不够，有的即使够也起不到应有的作用。

建造开工时，检验部门都会检查船厂技术、质检专业技术人员的配备情况，一般也仅为技术、质检每种专业各一人（总工另设），在建船多了，工作质量就难以保障。现有专业人员技术认定也是个问题，有些人过个把月就能弄个中、高级资格证书，也不知是真的还是假的，所以现在船厂缺的并不是工程师而是真正能做事的专业人才。这些技术人员基本来自一些前国营船厂，由于以前的国营船厂分工很细，比如轮机技术具体可细分为：轴系、管道、制冷等等，所以技术人员的知识面不广，而仅配备一个人的轮机质检，要求对轮机技术方面应该是全方位的，问题是他以前如果仅从事轴系安装的，就不可能熟悉管系安装工艺，质量监督也就无从谈起。还有一些船厂老板不乐意让聘请的技术人员参与质量管理，认为那样会增加造船成本，其结果是负责任的工程师有可能被辞退，光拿工资不管事的反而两相安。工程师就这样成为一种摆设，图纸无人消化，现场安装质量无人监管，质检科成为填单子科，你造你的船我填我的合格报检单，把所有问题留给验船师，可验船师也并非万能。在这种管理模式下出现质量问题将在所难免，进一步加强对船厂的技术人员管理不容忽视。 加强营运检验与海事监督

营运检验与海事检查作为建造质量控制的延伸和营运船舶技术状况动态监督，对提高舱底水系统安全与防止海洋污染将发挥巨大作用，将对建造遗留缺陷及后天故障进行修正、预防、修复，尽可能做到未亡羊先补牢，防患于未然。

有部分船舶，特别是1000总吨以下的沿海货船，舱底水系统基本处于瘫痪状态的不在少数。原有舱底水泵长期不修理，根本无法使用；相关阀件锈死打不开；管路上无泥箱（滤网）、无止回阀件；机舱舱底垃圾疏于清理；货舱及相关水密舱室无污水测量管等。这类船的船员习惯于用潜水泵直接排放机舱舱底水，甚至不知道舱底水系统阀门的具体位置，油水分离器犹如装饰品，基本搁置不用，这样既威胁船舶安全又使油污染无法控制。这些船虽然吨位不大，但数量多，且航线距海岸较近，是我国沿海区域的主要油污染源，其危害程度不可低估。

营运检验时要加强对上述内容的检查，其中对舱底水系统止回功能的检查尤为重要，即使在舱底水泵效用试验合格情况下也不能保证系统的止回功能有效，检查时可采用开通海水通道使其向各污水吸口（包括机舱应急吸口）倒灌，现场观察污水吸口管端有无水流来判断止回的有效性。在系统止回功能失效情况下如果发生阀门误操作，将使货舱、机舱或其他水密舱室进水，后果非常严重。对油水分离器应在现场进行严格有效的取样并送样化验。此外还要检查舱底水管路及附件的腐蚀程度、泵之间隔离有效性、海底阀操作手轮延伸的可操性、舱底水高位报警等。

舱底水系统作为保船设施，能有效排除一切有可能进水的水密舱室内积水。其中散货船、干货船、集装箱船货舱及客船的客货舱等无污染物的舱底水可直接排放，船舶机舱污水作为正常性排放，只能经过油水分离器或储存接收，发现使用潜水泵进行排放的，应从严处罚。所以应正确处理舱底水排放与防污染的关系，曾经有这么个例子，在我国某著名港口，海事安检时滞留了一艘5000DWT油船，其中滞留原因之一便是机舱有直接通舷外的舱底水出口，不符合防污染规定，要求的整改措施是拆除该舱底水泵出舷总管并进行永久性封堵，这与庸医治驼背的笑话相仿：污水出口是堵了，但机舱进水时船沉了。正确的做法应该是：为了防止船员通过舱底水系统直接向舷外排放机舱含油污水，海事监督部门应该对机舱污水进舱底泵的总阀在关闭状态下铅封，如遇紧急情况时（如机舱意外大量进水）可以进行非正常直接排放，船方可以在事后以书面形式说明排放原因并申请重新铅封。这项工作如果不实施，那么船舶配备的污油水处理设施就难以发挥应有的作用。对于配有排出污水油份浓度记录、打印、超标报警的油水分离器，安检人员通常会要求船方提供其排放情况打印记录，部分船员为了应付检查，采取在航行途中让油水分离器按时排放海水一段时间作为该设备的使用记录提供给海事，敷衍了事，但从永远含油份极低的排放浓度记录中也可以发现其作弊行为。为什么船员如此不愿意使用油水分离器呢？一是操作油水分离器比使用舱底水系统直接排放麻烦；二是对油水分离器可以不作保养，使其处于良好状态专门应付检查。其实，为了减少对油水分离器的保养工作量，可采取分层处理的办法，先把下面含油份较低舱底水通过分离器排放，然后把含有大量污油的舱底水通过相关管路连接，用污油泵（用于把污油舱内污油排岸接收的专用泵）直接收集到污油舱。

由于船舶数量的大量增加，船员的素质呈下降趋势。包括舱底水系统安全和防污染在内的船舶安全保障，船员素质永远是决定因素。这里举一例子，某10000DWT干货船靠码头，船公司安全检查组到船进行安全大检查，被评定为优秀。当检查组人员还在返回途中，该船机舱发生大量进水事故，到了无法控制的程度，面临沉没危险。原因是在检修机舱应急吸入阀时未关闭海底阀（该应急吸口直接与海水总管连接），巨大的水柱吓得检修人员不知所措而纷纷逃离机舱，海水很快淹没机舱底层。在无法控制进水情况下，请来海军潜水员在船外对海底门进行封堵，才逃过沉船这一劫。

恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的

变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、压频比控

制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供

水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感

器，对压力进行闭环控制。

从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一

台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成

本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等

方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始

重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像日本SAMC公司，就推出了恒压供水基板，备 有“变频泵固定方式”，“变频泵循环方式”两种模式。它将PID调节器和PLC可编程控制

器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功

能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成

最多7台电机(泵)的供水系统。这类设备虽微化了电路结构，降低了设备成本，但其输

出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统(如BA

系统)和组态软件难以实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用时其

范围将会受到限制。

目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的

转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器(PLC)

及相应的软件予以实现有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、

稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用

户的要求。艾默生电气公司和成都希望集团(森兰变频器)也推出恒压供水专用变频器

(5.5kW-22kW)，无需外接PLC和PID调节器，可完成最多4台水泵的循环切换、定时起、

停和定时循环。该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现，

但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不方便且不具有数据通信功能，因此只适用

于小容量，控制要求不高的供水场所。

变频供水系统目前正在向集成化、维护操作简单化方向发展,在国内外，专门针对

供水的变频器集成化越来越高，很多专用供水变频器集成了PLC 或PID，甚至将压力传

感器也融入变频组件。同时维护操作也越来越简明显偏高，维护成本也高于国内产品。

目前国内有不少公司在从事进行变频恒压供水的研制推广，国产变频器主要采用进口元

件组装或直接进口国外变频器，结合PLC 或PID调节器实现恒压供水，在小容量、控制

要求的变频供水领域，国产变频器发展较快，并以其成本低廉的优势占领了相当部分小

容量变频恒压供水市场。目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于

能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容

性(EMC)，的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。因此，有待于进一步研究

改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践

我国水资源现状及面临形势的分析报告

壹） 我国水资源现状

我国是一个水资源短缺的国家，水资源时空分布不均。近年来我国连续遭受严重干旱，旱灾发生的频率和影响范围扩大，持续时间和遭受的损失增加。目前全国 600多个城市中，400多个缺水，其中100多个严重缺水，而北京、天津等大城市目前的供水已经到了最严峻时刻。与此同时，由于人口的增长，到2030 年我国人均水资源占有量将从现在的2200立方米降至1700至1800立方米，需水量接近水资源可开发利用量，缺水问题将更加突出，因此，节约水资源，强化水资源稀缺意识已刻不容缓，大家得从我做起，从自身做起，节约每一滴水。 此外，我国水资源开发中还存在着其他问题： (1) 洪水灾害对国民经济发展和社会安定存在潜在威胁 (92) 水分利用效率不高 (3) 水资源普遍受到污染 2003年，淮河、海河、辽河、太湖、巢湖、滇池，其主要水污染物排放总量居高不下。淮河流域仍有一半的支流水质污染严重，海河、辽河生态用水严重缺乏，其中内蒙古的西辽河已连续五年断流。太湖、巢湖、滇池均为劣五类水质，总氮和总磷等有机物污染严重。以黄河为例，工业污染是黄河水污染的主要原因，占废污水排放总量的73％，每年由于水污染造成的经济损失约115亿元至156亿元。同时，令人担忧的是，沿黄地区许多农田被迫用污水灌溉，给区域内居民健康带来危害。据初步测算，区域内每年人体健康损失达22亿至27亿元。黄河水污染同时还带来水资源价值损失、城镇供水损失，并增加了处理污水的市政额外投资，每年总损失近60亿元。地球上的水虽然看上去很多，然而在当今经济技术条件下，可供人类开发利用的水资源并不多。据专家估计，地球上的13.86亿立方公里水资源总量中，其中 96.7％的水集中在海洋里，目前还无法利用。而大陆上所有淡水资源总储量只占地球上的水量的3.3%，这3.3%里的85％集中在南极和格陵兰地区的冰盖和高山渺无人烟的冰川中，在现阶段内也难以利用。地球上实际上能为人类开发利用的水资源主要是河流径流和地下淡水。地下水占地球淡水总量的22.6%，为8600万亿吨，但一半的地下水资源处于800米以下的深度，难以开采，而且过量开采地下水会带来诸多问题。河流和湖泊占地球淡水总量的0.6%，为 230万亿吨，是陆地上的植物、动物和人类获得淡水资源的主要来源，可是由于水体污染，这一部分可以利用的水资源又在急剧减少。大气中水蒸气量为地球淡水总量的0.03%，为13万亿吨，它以降雨的形式为陆地补充淡水。目前能够为人类开采利用的河流径流和地下淡水一般只能达到40％。我国多年平均降水总量为6.2万亿m3,除通过土壤水直接利用于天然生态系统与人工生态系统外,可通过水循环更新的地表水和地下水的多年平均水资源总量为 2.8万亿m3，水资源总量居世界第六位,仅次于巴西、前苏联、加拿大、美国和印度尼西亚。按1997年人口统计,我国人均水资源总量为2200m3, 人均占有量仅有世界平均数的¼，居世界第121位 ,被列为世界上12个贫水国之一。随着工农业生产的发展，从1980年到1999年，我国社会经济总用水量增加了约四分之一，从4437亿立方米增加到 5591亿立方米。其中农业用水占70%，工业用水占20%，生活用水占10.1%。

========================================================

贰）我国水资源面临形势

a）新世纪面临的重大水问题

当代人口、资源和环境的协调发展已成为国际社会共同关注的重大战略问题，中国是世界人口大国，但人均淡水资源却是贫国。我国水资源可利用量、以及人均和亩均的水资源数量极为有限，降雨时空分布严重不均，地区分布差异性极大，这是我国水资源短缺的基本特点。目前水资源短缺问题己成为国家经济社会可持续发展的严重制约因素。但我国水资源可利用量是有限的，从目前现状来看，就全国而言，人均占有淡水资源量只有2200 立方米，从地区来看，水资源总量的81%集中分布于长江及其以南地区，其中40%以上又集中于西南五省区，这是先天决定的水情。从人均占有量来看，人均占有淡水资源量南方最高和北方最低可以相差十倍，西部比东部可以高达五、六百倍。这是我国北方属于资源型缺水的根本原因，南方地区水资源虽然比较丰富，但由于水体污染，水质型缺水也相当严重。目前全国性的干旱缺水越来越严重，尤其北方地区发生水危机已不是危言耸听。

(一) 主要灾情

进入90年代，中国水旱灾害和水污染频繁发生，水多、水少、水脏与水环境恶化问题越来越严重。

(1)洪涝灾害：累计的直接经济损失超过了1.1万亿元，约相当于同期财政收入的1/5。直接经济损失超过1000亿元的年份有1994年(1797亿元)、1995年(1653亿元)；直接经济损失超过2000亿元的年份有1996年(2208亿元)、1998年(2684亿元)。世界银行曾测算，中国每年洪涝灾害损失100多亿美元。

(2)干旱灾害：由于供水不足每年直接影响工业产值2300亿元，正常年份和较旱年份，粮食减产在100～250亿kg(正常年份，如1996年减产100亿kg，较旱年份，如1994年、1995年减产粮食250亿kg)，但遇到严重干旱年份粮食减产曾高达近500亿kg(如1997年，北方一些地区干旱持续时间长达100多天，黄河下游发生了有史以来，断流天数、断流河长均创历史记录。这一年因旱粮食减产476亿kg，对粮食生产造成的损失是新个中国成立以来最严重的年份)。世界银行曾测算，中国每年干旱缺水造成的损失约为350亿美元。

(3)水环境：一是水土流失，区域性、局部性的治理成效较大，但面上的水土流失治理进程缓慢，边治理、边破坏的现象还很严重，特别是开发建设项目人为造成新的水土流失急剧增加。全国平均每年因开发建设活动等人为新增的水土流失面积达1万平方公里，每年堆积的废弃土石约30亿吨，其中20％流入江河，直接影响防洪保安。二是水体污染严重，由于工业废污水排放量的急剧增长，并未经处理直接排放到河道里，导致了以淮河、太湖污染为代表的水环境恶化。世界银行发表的中国环境报告测算，中国仅水和大气造成的污染，年损失为540亿美元，占中国年GDP的8%。这就表明，水环境质量在继续恶化，造成的经济损失也十分巨大。

以上这三大灾害合计年均经济损失达1000亿美元，占全国年GDP的15%左右。从这三大灾害损失来看，进入21世纪这三大灾害，水资源源的短缺和水环境恶化将上升为主要矛盾。

(二)主要矛盾

1. 水资源短缺形势严峻

五十年来，全国水资源开发利用率已达到21%。特别是近20年来，由于供水能力增长缓慢，1978～1998年全国供水能力年增长率约为1%左右，而同期国民经济以8～12%的高速度增长，同期人口又增加了约2.5亿，更加剧了缺水矛盾。值得注意的是，由于人类活动的影响，降雨与径流关系，产流与汇流条件都在发生变化，有些江河的天然来水量己呈现衰减的趋势。黄河下游频频发生断流、海河成为季节性河流，以及内陆河部分河流干枯，2000年发生的旱灾，经济损失严重，充分暴露了我国城市供水系统和农村抗旱能力的脆弱性，是水资源供需矛盾的集中表现。

目前，全国每年缺水量近400亿m3，其中，农业每年缺水300多亿立方米，平均每年因旱受灾的耕地达4亿多亩，年均减产粮食200多亿公斤；城市、工业年缺水60亿立方米，直接影响工业产值2300多亿元；农村还有2400多万人饮水困难；在全国668座城市中，有400多座缺水，其中100多座严重缺水。天津市由于连续四年遭受华北干旱影响，为天津供水的潘家口水库水位已接近死库容，于桥水库已无水可供，直接威胁到天津市的生活和生产用水，尽管采取一系列限制用水措施，但今冬明春用水水源仍难以保证。为此，国务院批准了水利部制定的“引黄济津”应急输水工程的实施方案。

进入21世纪，随着我国人口的增长、生活质量水平提高、城市化进程加快，人均水资源占有量将进一步减少，而用水量却进一步增加，水资源供需矛盾更加突出，缺水已成为影响我国粮食安全、经济发展、社会安定和生态环境改善的首要制约因素。维护生态环境安全的

2.水已成为维护生态环境安全的严重问题

全国现有土壤侵蚀面积367万平方公里，占国土面积的38%，其中水蚀面积179万平方公里，风蚀面积188万平方公里，其中黄河中上游和长江上游地区，以及海河上游地区水土流失最为严重。严重的水土流失使我国每年平均损失耕地100多万亩，流失土壤50多亿吨，导致生态环境恶化，河湖泥沙淤积，加剧了洪、旱和风沙灾害。我国自然生态脆弱，加之不合理的人类活动，进一步加剧了水土流失、土地退化和水体污染。

全国地下水由于长期超采，又不能得到回补，目前年超采量达80多亿立方米，已形成了56个区域性地下水位下降漏斗，导致部分地区地面沉降、海水入侵。部分干旱和半干旱地区由于不合理的水资源开发利用，导致下游河道断流、河湖萎缩，下游有些尾闾与湖泊消亡，生态环境严重恶化，胡杨林大面积枯死；草场退化，荒漠化加剧，沙尘暴发生频率增加；此外，有些灌区和绿洲，由于大水漫灌、排水不畅，导致严重的土壤次生盐渍化，土地质量下降，农业生产能力衰减。

1999年全国年排放废污水总量606亿吨(不包括火电直流冷却水)，其中工业废水占67%，生活污水占33%。根据1999年水质监测资料，对全国11.36万公里河长进行评价的结果，Ⅰ、‖类水河长只占30%，Ⅲ类水以上的河长占70%(其中Ⅰ类水河长占 5.5%，‖类水河长占24.5%，Ⅲ类水河长占32.4%，Ⅳ类水河长占12..6%，Ⅴ类水河长占7.8%，劣Ⅴ类水河长占17.2%)。

b）十大挑战

邓小平同志指出：“要善于从战略上看问题，要研究下世纪前五十年的发展战略和规划。采取有力步骤，使我们的发展能够持续、有后劲。”水利发展面临着严峻的挑战，我们要抓住机遇迎接挑战，把水利建设作为保障经济社会持续发展的一项重大战略措施来抓。

(一)人口增长出现峰值，人均水资源量降到低谷。我们面临的是庞大的人口基数，如果2030年人口增长达到峰值总人口就达到16亿，人均占有水资源将下降到1750立方米。人口的增长不仅增加对水的需求，而且增加对资源和生态环境的压力，对水的有效利用会带来负面影响。因此，未来50年中国人口的增长是对水资源和水环境最大的挑战，也是对可持续发展最大的挑战。

(二)水的供需矛盾更加尖锐，开发利用更加艰难。中国水资源总量为2.8万亿立方米，专家们根据国际上评估的标准认为，中国水资源的可利用量大约为 10000-11000亿立方米，1997年，我国年总用水量达到了5623亿立方米。按照21世纪中叶中国达到中等发达国家水平的战略目标，初步估计，我国未来水需求将达到7500-8000亿立方米，在现有基础上再增加1500-2200亿立方米的供水能力。鉴于区域发展的不平衡，可经济开发的水源不仅受到区域性的限制，而且可开发利用的水资源的难度也越来越大，因此，中国未来水资源的开发利用将更加艰难，供需矛盾将会更加尖锐。

(三)经济快速增长相应废污水排放量将急剧增长。未来50年，这种发展趋势对供水基础设施建设提出了挑战。基于目前废污水的处理和回收利用偏低的现状，如果未来50年工业用水成倍增加、城市化水平成倍上升、小城镇快速发展，废污水的排放量将会数倍、甚至十几倍的增加，势必加剧水环境的恶化。因此，中国将面临解决水资源短缺和废污水处理、水环境治理的巨大压力。

(四)全球气候变化的影响，北方地区水资源紧缺矛盾更加尖锐，南方地区洪涝灾害可能更加严重。目前全球气候变暖、臭氧层破坏、土地退化、沙化、海平面升高、资源匮乏等将造成一系列的全球性的环境问题，已引起全世界的关注。全球气候变暖对中国降水、水资源和地区性的分配，以及可利用量势必会带来影响，尤其是北方地区将会带来不利的影响。因此，可以预见未来50年内，水旱灾害防治任务更加繁重，尤其北方地区水资源短缺的矛盾将会更加尖锐。

(五)北方地区缺水形势严峻，黄河及其以北地区河道断流情况加剧。中国北方地区水资源短缺是随着人口、经济社会发展而逐步加剧的。黄河断流、天津城市用水告急就是北方地区水资源供需矛盾的集中表现。黄河断流的原因虽然有许多因素，但主要因素是经济发展导致用水量急剧增加，管理不善和用水浪费造成的，还包括区外引水等因素。专家们分析认为，在未来10-30年内，黄河每年将缺水40-150亿m3，如果未来50年，黄河流域干旱频率增高，黄河中下游泥沙淤积量增加，有可能加重水资源短缺和治黄的难度。黄河以北紧邻的海河流域，尤其是京、津两大城市早在70年代、80年代就出现用水危机。进入21世纪如果北方缺水不能未雨绸缪，我国北方地区缺水问题将直接影响国家经济发展和社会稳定。

(六)粮食增长主要在北方，产粮区与水资源不相匹配的矛盾更加尖锐。在中国历史上水利与经济区的形成和转移密切相关，盛唐时期生主要经济区在北方，当时水利设施的数量的比重占全国41%，到宋朝主要经济区转移南方，北方水利建设被忽视，这时水利设施的数量只占7%，到清朝北方又成为政治经济中心，水利设施的数量又上升到占全国49%。

新中国成立以后，我国的粮食生产主要在南方，曾形成“南粮北运”格局。然而，随着南方经济的发展，粮食生产比较效益下降，水利建设力度减小，粮食增长主要转移到北方，产粮区与水资源不相匹配的矛盾更加尖锐，导致北方旱灾更加严重。在1985年以前，中国长江以以南地区的粮食生产总量占全国粮食生产总量的比重略高于人口占全国人口的比重，南方地区人口占全国总人口的57.1—57.8%，粮食产量占全国粮食总产量的57.2—61.5%，50年代、60年代、70年代前期，南方粮食在低消费水平下，自给有余，余粮调给北方，1953—1959年年均南方净调给北方粮食332.97万吨，1960—1969 年年均净调给北方粮食174.54万吨，1970—1975年均净调给北方粮食192.82万吨，从而形成“南粮北调”的格局。

由于经济发展，南方粮食生产比较效益下降，农田水利建设比北方明显减缓。1998年南方地区有效灌溉面积35978万亩，比1980年只增加1679万亩,仅增加了4.9%，其中，东南沿海地区还减少了912万亩，减少了12.4%。而北方地区有效灌溉面积由30979万亩增加到40554万亩，增加9575万亩，增加了30.9%，其中，东北地区有效灌溉面积由3242万亩增加到6533万亩，增加3291万亩，增加了一倍多。蒙宁新区和华北地区灌溉面积也有很大的增加。

随着南方农田水利建设的减缓，粮食播种面积的减少等因素的影响，导致粮食增产在全国的贡献率大幅度减少。表8—17中列出了南北方1985年前后在我国粮食总产增产中贡献率的变化。1952—1985年我国粮食增产量中，南方占61.4%，北方占38.4%。1985年以后，粮食生产地区格局发生了巨大逆转，北方地区的粮食生产的增量比重已上升到69.4%，其中华北地区占25%，而南方粮食生产增量却下降为30.6%。全国粮食总产量中，北方地区由1985年占40.7%上升到48.4%，南方地区由59.3%下降到51.6%。人均拥有粮食，北方由表1985年的349公斤增加到1998年的484公斤，增加了38.7%；而南方地区由372公斤只增加到377公斤，几乎没有增加。

随着南方粮食生产的减缓，导致了南方粮食总量不足。根据国家计划委员会农村经济司、国家统计局农调总队研究，1978—1990年平均南方粮食自给率100%以上，1991—1994年平均粮食自给率下降至95.2%，1997年南方粮食自给再下降到95.9%,每年需要从北方调运粮食1400万吨以上。粮食产销地区格局逆转为“北粮南运”，这种格局的急剧变化，对未来50年粮食生产总量的增长将产生严重的影响。目前，北方地区水资源短缺的矛盾己十分尖锐，如果未来年粮食生产总量的格局不发生根本性的变化，那么，未来北方，尤其是华北地区水资源短缺的矛盾将更加尖锐。

(七)水利工程将进入百年期，巩固改造任务繁重。我国水利设施目前面临着两大威胁：一是现有水利基础设施面临着萎缩衰老的“危机”，二是工程保安、维修、更新、配套任务大，这是历史遗留下的问题。到21 世纪中叶这些水利基础设施将逐步进入百年期。由于种种历史原因，当时对自然规律认识不足，按经济规律、按照基本建设程序办事不够，设计标准普遍偏低，再加上重骨干、轻配套，重建设、轻管理。因此，许多水利基础设施配套差、尾工大、设备老化失修、管理水平低，运行状态不良，至今没有能充分发挥应有的效益。如果未来50年，现有水利基础设施不能巩固、提高和充分发挥效益，那么现有水利基础设施存在的问题很可能成为经济社会发展最大的制约因素。因此，随着水利基础设施逐步进入百年期，巩固改造任务愈加繁重。

(八)科技含量和管理素质低，提高科技和管理水平任务艰巨。从目前来看，我国科技水平与发达国家相比，存在着很大的差距。因此，未来水利基础设施效益和水资源利用率的提高，缓解水资源短缺矛盾，都取决于科技水平和管理水平的提高。在水利领域，目前水利科技贡献率只有32%左右，水的有效利用和节水技术的应用没有引起高度的重视，在水利建设的指导思想上，重建设、轻管理，管理机构不健全，管理人员素质普遍较低。因此，进入21世纪，依靠科技进步，提高水利科技水平和管理人员素质的任务十分迫切，也十分艰巨。

(九)水价过低，建立水市场经济体制任重道远。目前水价格偏低不利于节水和水资源的有效利用，也不利于各方面资金投入到水资源的开发利用上来。国内外经验表明，提高供水价格，可以促进节约用水和延长工程使用年限。因此，制定有利于水资源可持续利用的经济政策，对缓解水资源的供需矛盾至关重要。 30多年来，国家发布的收取水费和水价改革的文件，至今未能完全到位，很重要的一个原因，就是人们缺乏对水的认识，更缺乏水是商品的意识。加上农业一直是用水大户，它更难靠市场经济来调节。因此，从总体来看，水市场体制的建立任务十分艰巨。

(十)管理体制分割，影响水资源的统一管理。实践表明，水利涉及到农业、工业、水运交通、城镇建设、生态环境、以及人民的健康水平等等；水资源利用涉及到防洪、排涝、灌溉、水电、供水等等；水利是国民经济和社会发展第一位的基础设施。但是长期以来，无论是思想认识上、还是经济体制上，水利只作为农业的一个重要方面，一直没有作为国民经济的基础设施对待。目前水资源分地区、分部门的管理体制，既不利于水资源的有效利用，也不利于生产力的发展。因此，“多龙管水”的时代应当尽快结束，现

郭高轩

（北京市地质工程勘察院地热工程研究所）

摘要：本文探讨了水源热泵的概念及分类，简要阐述了其工作原理、技术特点和难点，并对国内外的发展和利用现状进行了综述，最后指出了目前应用中存在的问题，并对未来的发展作了初步展望。

1 引言

随着能源危机和环境污染的矛盾日益突出，以环保、绿色和节能为特征的能源研发成为各国发展的主流。由于供暖和制冷在能耗中都占有相当大的比例，从而使水源热泵技术近年来备受关注和重视。它以高能效比、稳定的运行工况、低运行费用、低初投资以及便于管理等优点在世界诸多国家能源结构中扮演愈来愈重要的角色［1］。

2 概念及分类

热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。其分类方法很多，最常用的是以低位热源种类分，可分为水源热泵、土壤源热泵、空气源热泵和太阳能热泵，水源热泵又可以分为地下水水源热泵和地表水水源热泵。通常，人们习惯于把前二者合称地源热泵。但在有的文献中，人们将利用封闭的地埋管系统吸收盘管四周土壤热量的系统称为地源热泵，而将具有抽取和回灌地下水系统的装置称为地下水水源热泵。目前，我国国内对于这一领域的概念分类还是没有明确界定，名称引用比较混乱。

水源热泵系统首先通过潜水泵、过滤器为水源热泵机组提供水源，热泵机组利用少量的电能提取水（通常为地下水）中低位能并将其聚变为高品位能量供末端用户使用，从而达到夏季制冷和冬季制热的目的［2～4］。

3 水源热泵技术的特点

与传统的制热、制冷设备和技术相比，水源热泵技术具有以下优点：

（1）可再生性：浅层介质的地温几乎始终维持在一个恒定水平上，水源可以循环利用，不断的提取，使得水源热泵技术成为可再生能源一种形式；

（2）经济性：经多数实例统计计算，通常水源热泵比电锅炉加热节省三分之二以上的费用，比燃料锅炉可节省二分之一以上的费用；

（3）环保性：水源热泵的污染物排放与空气热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少30%以上。与燃油锅炉和燃煤锅炉相比更显优势。由于其没有燃烧，没有排烟，完全达到国家废物零排放的环保理念；

（4）节能性：以水为载体，以浅层地下水为主要来源，冬季将低品位的热能提升供暖，夏季将低品位的冷能提升供制冷，一个运行周期内能量基本维持平衡，大多数水源热泵系统的COP都可达到3.0以上，有的甚至达到5.0；

（5）灵活性：不仅可以供暖、供冷，而且还可以供生活热水。此外，水源热泵系统占地面积比较小、节省场地，场地清洁，可以安装于宾馆、商场、办公楼、学校和别墅等。此外，热泵的机组轻巧，便于安装和维修、更换［5～6］。

4 国内外发展现状

1912年，瑞士人提出“热泵”的概念，1946年第一个热泵系统在美国俄勒冈州诞生。1974年起，瑞士、荷兰和瑞典等国家政府逐步资助建立示范工程。20世纪80年代后期，热泵技术日臻成熟。在过去的10年时间里，大约30个国家的热泵平均增长速率达到10%，在国际社会中，由于其在减少二氧化碳方面得到普遍认可而受到足够重视和快速发展。

在美国，每年接近安装5～6万套热泵机组，超过600个学校安装了热泵系统进行供暖和制冷。在瑞士，由于高原气候条件，冬天日照少，水源热泵系统已经以每年15%的速度快速增长。目前，瑞士有超过25万台热泵系统在运行，成为世界上利用热泵密度最大的国家。在英国，尽管地质条件非常复杂。但是热泵技术也从非常小的起步发展到遍及整个英国。涉及领域有：私人建筑、房地产开发、公共设施等。目前，瑞典的地源热泵安装基本占总需求负荷的60%，尤其是进入到21世纪之后，瑞典的热泵安装增长更为迅速，仅2001年热泵销售就突破25000台。澳大利亚虽然大部分国土位于热带，但是引入热泵的数量也达到30000多套［7～8］。

我国的热泵研究始于20世纪50年代，由天津大学的部分学者牵头，但是由于多种原因，发展缓慢，直到80年代末90年代初，相关领域掀起了一股“热泵热”。进入21世纪以来，我国在热泵模型仿真、试验装置、能耗评价以及系统材质研究等方面取得了一批显著成果。

图1 水源热热泵相关文献搜索结果统计图

在中国科技官方数据库——中国期刊网上，笔者分别对“热泵”和“水源热泵”进行了题名和关键词搜索，搜索结果如图1。可以看出，进入21世纪以来，随着国家可再生能源法的颁布，热泵技术以及水源热泵极大地吸引了广大科技工作者的注意。这也符合国家提出的绿色经济、构建和谐社会和走可持续发展的方针。以百度搜索引擎搜索“热泵”和“水源热泵”，搜索到的网页分别为514000和86000，以google搜索的结果分别为446000和156000。从1989年到2005年，我国科技工作者以热泵为关键词发表的科技文章总计达到2872篇。其中2001年到2005年的文献数量占总数的66.7%。

目前，我国利用热泵技术的城市达30多个，据有关部门统计，全国范围内利用水源热泵和土壤源热泵技术的面积已达3000万m2，截至2004年底，仅北京地区利用水源热泵和土壤源热泵技术供暖和制冷的面积已达到500万m2［9］。

5 存在的问题

5.1 经济性分析不足

缺乏适宜性评价，盲目投资，扩大开发规模问题严重。水源热泵技术是一项系统工程，有其自身适用的条件。地区之间因能源价格不同、气候条件不同、水源条件不同，造成初投资和运行费用存在较大差异，所以要针对不同地区、不同用户进行经济性分析。要综合经济、社会、环境等各方面的因素进行效益评价，寻求最合适的地热能利用方式。目前，盲目跟风显著、示范成功工程偏少。

5.2 政策规范制定落后于市场需求

目前，热泵技术还缺少相关的政策法规和技术要求。具体表现在，①工程设计缺乏系统的设计规范和标准，大都处在无标准可依状态；②对开发单位缺乏资质管理，实施的工程缺乏论证；③缺乏协同作业，大都是暖通空调专业管地上、地质专业人员管地下，造成许多热泵系统匹配差，失败案例较多；④后续管理政策相对滞后。比如后期维护和相关环境地质问题（地面沉降、热污染等）监测多数未进行等。

5.3 系统缺乏优化

系统安全性和稳定性有待提高。目前，大多数热泵系统用的工质都是R22，根据蒙特利尔议定书，R22将于2010年禁止使用。安全性和环保性的新型工质研究是未来必须解决的问题。另外，系统腐蚀问题造成的寿命缩短往往被忽视。系统整体匹配和分区域控制技术研究不足，利用效率偏低，系统优化投入偏少［10］。

6 展望

6.1 迅速制定相关政策法规和技术规范

随着“倡导构建节约型社会，发展绿色环保型经济”热潮的兴起。热泵技术已成为当前研究和推广的热点。尤其是在建设“宜居城市”、“生态城市”的竞赛中，各大城市都相继不允许再建以煤、油为燃料的锅炉房。

那么就迫切需要能够正确地引导推广热泵技术的相关法规尽早出台。政府应成立相关的管理部门，尽早制定相应的评价体系和具体操作流程，如水源热泵系统开发的适宜性评价、水源热泵系统的环境影响评价等；此外还需要由专家编纂相应的技术规范，对热泵机组参数、系统设计、安全稳定性维护以及开采与回灌等工程的实施进行规范化。

6.2 适宜性评价和系统优化

第一，水源必须满足要求，主要有地下水水量、水质和水温。水源热泵系统对水文地质条件有很强的依赖性，而地质结构具有很强的非均质性，一个地区的开发利用模式不能生搬硬套到另外一个地区。例如：有的地区含水层富水性好，大多为砂卵砾石，不仅可以减少开采井和回灌井的数量，还能够达到百分百的回灌，而有的则完全不行。各地区应结合本地的地质情况和气候条件进行适宜性评价、合理规划，建立适合自身的开发利用体系是当务之急。

第二，系统的匹配优化问题。应结合当地的水文、气象、水文地质条件及负荷要求，优化总井数（抽水井和回灌井）、井深、井身结构和成井工艺。

第三，后期运行和维护技术的研究。应及时对系统运行工况进行监测，对系统腐蚀和水井老化（砂堵、岩化、胶结）等问题进行研究，并提出相应的防治和治理措施。此外，应对噪音污染、热污染等问题进行专题研究［11］。

6.3 多系统联合研究，扩大应用范围

水源热泵系统虽然有诸多优点，但是它总有不足之处，例如它受到水量、水质、冬季表层土壤冻结等因素的限制，所以应当开展关于土壤、水源、空气、太阳能、地热、废热等的双联甚至三联热泵的研究，以此来扩大热泵的应用范围，满足不同用户的需求［12］。

此外对水源热泵系统的设计进行优化和相关仪器的研究如：岩土热物性测试仪的研制，分区域控制器的研究等也将是亟需解决的问题。相信在不久的将来，绿色能源技术——水源热泵技术必将在采暖制冷、节能、环保领域发挥越来越大的作用，为国民经济的发展、生态环境的保护、能源结构的优化等方面做出应有的贡献。

参考文献

［1］Arif Hepbasli，Leyla Ozgener，Development of geothermal energy utilization in Turkey：a review，Renewable and Sustainable Energy Reviews，2004，（8）：433～460

［2］马最良，热泵技术（上），电力需求侧管理，2003，5（5）：58～60

［3］马最良，热泵技术（下），电力需求侧管理，2003，5（6）：58～62

［4］龚明启，冀兆良，浅议热泵分类，河北能源职业技术学院学报，2005，（1）：60～63

［5］郭莹，水源热泵的应用特点，建筑技术开发，2003，（10）：94～95

［6］高小青，浅谈水源热泵空调系统的优缺点，安装，2005，（8）：30～32

［7］Steve Kavanaugh.Design consideration for ground and water source heat pumps in southern climates，ASHRAE trans，1989，95（1）：1139～1148

［8］胡鸣明，刘宪英，国外地源热泵的发展历史与设计方法，四川制冷，1999，（2）：20～23

［9］王芳，范晓伟，周光辉等，我国水源热泵研究现状，流体机械，2003，（4）57～59

［10］张自力，水源热泵若干问题探讨，机械研究与应用，2004，（5）：90～92

［11］文远高，郑重，地下水资源在住宅空调中应用的方式及注意的问题，住宅科技，2004，（6）38～40

［12］武云甫，田峰，高岩，住宅水源热泵规划设计，技术交流，2004，（6）36～39

由于高压变频器的应用领域和高效节能的市场需求与鼓励政策，高压变频器市场规模一直保持着较高的增长率，而中低压变频器因为是个强周期行业，与国家经济周期紧密相关，受社会融资增速放缓、中美贸易战焦灼不下、3C产品销售市场低迷，汽车行业持续下行等因素影响，低压变频器市场同比出现下滑。预计2025年到2025年，高压变频器的市场规模将突破200亿元，中低压变频器则将达到400亿元以上。

我国高压变压器增速呈波动趋势

高压变压器主要应用领域涉及电力，矿业，水泥，水泥、冶金、石化等行业，可实现对各类高压电动机驱动的风机、水泵、空气压缩机、提升机、皮带机等负载的软启动、智能控制和调速节能，从而有效提高工业企业的能源利用效率、工艺控制及自动化水平。其中通用高压变频器主要是通过调节电机转速实现节能目的，主要应用于电力、矿业、冶金、水泥等领域的风机、泵类传动控制。我国高压变频器市场一直保持着较高的增长率。2012-2019年，高压变频器市场规模持续增长，增速呈波动趋势。

2019年我国高压变频器市场规模达到133亿元，增速达到6.4%。预计未来我国高压变频器市场规模仍会继续增加。

高压变频器在电力、冶金、水泥、石油石化等行业需求量较大

高压变频器的下游客户主要集中在电力、冶金、煤炭、石油化工、水泥、造纸、市政、交通等领域，多为国有大型工矿企业。通过对国务院公布的2020年减排目标进行针对研究和目标分解，并且考虑到国有企业的政策执行能力，这些高耗能的国有大中型企业将在未来的节能减排工作中扮演主要角色，相应也会享受到更多的政策扶持。高压变频器作为节能减排的主力军和急先锋，未来高压变频器在电力、冶金、水泥、石油石化、化工、采矿、市政和其他领域有巨大的市场需求。

中低压变频器市场同比出现下滑

中低压变频器，可应用于大部分的电机拖动场合，能够实现工艺调速、节能、软启动、改善效率等功能，在电力、冶金、石油化工、煤炭、起重机械、纺织化纤、油气钻采、电梯、建材等行业得到了广泛应用。中低压变频器行业是个强周期行业，与国家经济周期紧密相关。近年来，受自动化改造和高端装备升级的驱动，我国变压器市场增长强势。受原材料(特别是IGBT)价格持续上涨以及我国“去库存与调结构”政策的影响，传统的设备制造、电梯制造、项目型市场都承受着较大的压力，中低压变频器市场规模出现小幅下滑。

2019年，我国中低压变频器市场规模为362亿元，增速为4.02%。2019年上半年，受社会融资增速放缓、中美贸易战焦灼不下、3C产品销售市场低迷，汽车行业持续下行等因素影响，低压变频器市场同比出现下滑。

中低压变频器市场需求领域主要在起重机、纺织化纤、油气钻采、冶金、石油和化工、煤炭、电梯、建材、电力、市政和其他方面。

变压器行业受政策以及需求影响，未来规模将继续上涨

近年来，我国年工业生产总值不断提高，但能耗比却居高不下，高能耗比已成为制约我国经济发展的瓶颈，为此国家投入大量资金支持节能降耗项目，其中高压变频调速技术已越来越广泛的应用在各行各业，它不仅可以改善工艺，延长设备使用寿命，提高工作效率等，最重要的是它可以“节能降耗”，这一点已被广大用户所认可，且深受关注。前瞻预计，未来几年，具有高效节能功能的高压变频器市场将受政策驱动持续增长，到2025年，高压变频器的市场规模将突破200亿元。

而随着国内市场需求的扩大，低压变频器市场将会进一步扩大市场容量，预测2020-2025年，低压变频器市场规模逐年小幅增长，预计到2025年，我国低压变频器市场规模将达到400亿元以上。

—— 更多数据可参考前瞻产业研究院《中国变频器行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》