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關鍵詞:自然-人工復合水循環;WACM模型;水資源配置;水循環模型;黃河流域
中圖分類號:TV211文獻標識碼:A文章編號:1672-1683(2013)01-0044-06
1研究背景
變化環境是指由人類活動和自然過程相互交織的系統驅動所引起的一系列陸地、大氣與水循環的變化[1]。隨著人類活動和氣候變化,人工因素對自然水循環系統的干擾愈來愈烈,特別是高強度的水資源開發利用,如人類的取水、用水、耗水、排水、調水等行為,對整個水循環過程產生了巨大的影響[2]。
經過幾十年的發展和研究,學者們對于流域水文循環的研究越來越深入和細致,特別是從20世紀90年代開始涌現的分布式流域水文模型,如MIKE-SHE模型[3]、VIC模型等[4],使得研究者可使其與氣候模型(GCM“全球氣候模式”)結合,開展氣候條件變化下的流域水循環研究[5-6]。但是,這類研究重心放在氣候變化對于水循環的影響研究方面,而在重點考慮人類活動影響條件下,特別是高強度水資源開發利用條件下的流域水循環研究方面,仍存在著諸多不足和問題。
(1)取用水總量與耗水總量關系不清楚。取用水總量易于觀測和計量,方便管理,但無法反應水的資源消耗本質;而耗水總量能體現水資源的真正資源消耗量,但難以核算和管理。取用水總量與耗水總量關系密切,但缺乏成熟明確的量化表達式,僅憑經驗來估算耗排水量,不夠科學合理。同時,耗水總量管理方法在管理中缺失,致使取用水管理與耗水管理不相協調,取水許可方法受到限制。
(2)地表、地下用水總量與耗水總量關系不清楚。水循環過程中,地表水和地下水轉化頻繁,地表水與地下水之間的轉化關系還未能清晰定量化。如水管理實踐中往往將從河道或湖泊附近的取水井抽取的水量歸為地下水統計,而實際中水是從河道滲透來的河水,其水源的歸類還存在爭議。因而地表地下用水總量與耗水總量的關系難以確定。同時,地下水資源的調控中,僅僅從人工地下水取用量的角度研究,人工取用地下水與地下水位的聯系尚無考慮,且潛水和承壓水也未能區分,由此更加難以確定其耗水關系。
(3)當地水、外調水用水總量與耗水總量關系不清楚。外調水與當地水往往通過共同的取用水設施向用水戶供水,在沒有明晰當地用水與耗水之間的關系之前,難以確定當地水、外調水用水總量與耗水總量之間的定量關系和轉化規律,給總量控制的管理帶來不便。
(4)地表水與地下水、當地水與外調水之間循環轉化關系不清楚。外調水在輸送及使用的過程中都可能與當地地表、地下水產生水量轉化,同時當地地表水和地下水之間也在不斷的轉化。對于上述轉化過程,其轉化的具體路徑、時空分布、變化特征都很難進行定量的描述,各種水源之間的循環轉化關系不清楚。
(5)水循環過程中的供-用-耗-排-補-轉化關系不清楚。以往常用“供-用-耗-排”來描述供用水的循環轉化過程,這種提法主要是從地表水系統出發總結出來的;如果從整個水資源系統來看該提法則不夠全面,應該修改為“供-用-耗-排-補-轉化”,考慮水的回補與轉化過程才更能夠反映供用水之后整個水資源系統的變化過程,或者說水循環的變化過程。目前還很難給出水循環過程中供-用-耗-排-補-轉化之間的定量關系。
(6)水資源高效利用條件下水的供-用-耗-排-補-轉化關系變化。在水資源高效利用條件下,采用節水措施或者節水工藝,取水量減小,輸水過程、用水過程也隨之發生變化,則必然引起水資源的耗、排、補及轉化過程發生改變,但目前還很難對這一過程展開有效的定量化研究。
本文將以“自然-人工”復合作用下的流域水循環機理和模型為基礎,對水資源開發利用條件下的流域水循環過程展開研究,提出一種基于水資源配置的流域水循環研究方法,并以黃河流域為例進行實踐應用。
2流域水循環研究的科學方法
流域自然-人工復合水循環理論[7]是解決高強度水資源開發利用條件下水循環問題的基礎核心。對于上述存在問題,按照科學認知、現場實驗、理論探究、解決方法四個步驟,形成一個從水循環機理認知到水循環觀測實驗,再到流域區域自然-人工復合水循環理論研究,最后利用水資源分配與循環轉化模擬模型[8](Water Allocation and Cycle Model ,即WACM)進行模擬計算。
【關鍵詞】理科思維 初中生物
概括 抽象 推理
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2017)04A-0112-01
所謂理科思維,是指學習者在學習過程中運用由現象到本質、由具體到抽象、由定量到定性的思維方式。生物課堂教學中,教師引導學生運用理科學習思維,能夠讓學生感受到從現象到本質的知識發展過程。可以借助分析歸納推理等方法,培養學生的邏輯思維能力,通過整合正向、逆向思維,促使學生逐步構建認知體系,并在探究中養成良好的學習習慣。
一、利用抽象概括思維,引導學生認識事物
生物課堂教學中,教師常常利用多種媒體手段,向學生展示生物學現象,啟發學生的學習思維。由于生物學現象大多呈現抽象性,教師要從不同角度展開教學引導,讓學生通過觀察、歸納、概括、整合等學習行為,將抽象的知識以較為直觀的形式展示出來,形成自己的學習認知。例如,在教學人教版生物七年級《綠色植物參與生物圈的水循環》一課時,筆者利用多媒體展示了一組圖片,并提出以下思考問題:植物為什么需要那么多水?植物吸收的水分都到哪里去了?植物中的水分是如何散失的?隨后利用示意圖展示了相關內容。學生快速閱讀教材,同時展開討論,并畫出示意圖,大多都能理清植物生長需要大量的水分支持。有的學生用表格形式呈現,其結構形式與示意圖大同小異,都能夠將植物參與水循環的過程展現出來。植物參與生物圈的水循環雖然比較簡單,但對于學生來說,有些認知還是比較抽象的,如植物需要水分到底是如何展開循環的,學生并沒有親眼目睹,筆者提出的幾個問題,有效引導了學生觀察、推理,學生根據觀察和推理的結果進行概括歸納,形成了完整的循環構圖。
二、借助分析歸納推理,培養學生的邏輯思維
分析、歸納、推理是典型的理科學習思維,教師在引導學生學習時,不妨給出推理思路,讓學生展開自主閱讀、分析、歸納、推理,科學整合學習信息,從而培養邏輯思維。例如,《陸地上生活的動物》一課教學中,教師讓學生列舉生活中常見的動物,說說它們的運動情況,分析形成原因。學生對生活中的動物有一定的認知積累,于是根據自己的經驗進行了歸納推理:“小狗、小貓、小兔子都是四條腿,身體大小差不多,但它們的運動特點卻不一樣。小貓有較好的爆發力,其速度并不快,耐力也不夠;小兔子奔跑速度極快,且耐力最強。從這幾種動物的運動特點可以得知,食物構成和生存需要(是否需要抵御天敵)決定了不同動物的運動方式。”接著,教師拿出一片玻璃,并取出一條蚯蚓放在上面,先讓學生猜測蚯蚓行進路線,然后觀察蚯蚓的外表和運動情況,師生一起分析蚯蚓運動的特點。學生說:“蚯蚓體型是圓柱形,而且體表濕潤,便于爬行,蚯蚓行進路線是曲線,能夠增強摩擦力。”隨后,教師讓學生列舉實例,說說動物行走的特點,并設計實驗,與學生一起展開觀察活動,讓學生在實驗之前先猜想,然后再進行驗證。經歷這樣一個分析、歸納、推理的學習過程后,學生的邏輯思維能力顯著提高。特別是三原光實驗,可以讓學生由此及彼展開推理,獲得對七種色光的認知。
三、整合正向逆向思維,構建學生認知體系
正向思維和逆向思維是兩種不同的思維方式,在課堂教學中,教師可以通過某個點展開多種思維訓練,讓學生從不同角度進行思考,逐步建立學習認知。如《空中飛行的動物》教學中,教師讓學生憑借生活認知列舉自己熟悉的鳥,并說說其生活習性。有的學生認為,鳥的體型適合飛行,不僅輕盈,而且呈現梭子型,這樣能夠減少空氣阻力;也有學生說,鳥有碩大的翅膀,可以借助氣流飛行,也可以自行調節翅膀的寬度、長度,掌握飛行角度和方向。這時,教師提出一個假設性問題:如果鳥的體型、體重、翅膀等因素中有一處出現了問題,結果會怎么樣?學生議論紛紛。有學生說,如果鳥沒有了翅膀,連雞都不如,肯定飛不起來;如果鳥的體重過大,肯定飛不遠。此時,教師便可以提示這就是逆向思維,凡事可以從反方向進行思考,這樣才能得出科學的結論。
[關鍵詞]變頻技術;中央空調系統;應用
中圖分類號:TB494 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)36-0368-01
隨著現代化科學技術的快速發展,變頻技術被廣泛的應用在中央空調系統中,成為中央空調系統節能降損的重要措施。變頻技術在中央空調系統中的應用,不僅可以有效降低中央空調系統噪聲,還可以提高房間溫度和濕度的舒適程度,同時對于延長中央空調系統的使用壽命、降低系統對電網負荷的直接沖擊、降低系統能耗以及提高中央空調系統的自動化水平都有著非常重要的現實意義。
一、變頻技術和中央空調系統概述
1、變頻技術
變頻器是將系統工頻進行轉換,整個過程由控制電路完成,促使不同系統電機的變速運轉,在整流電路中,交流電轉變為直流電,直流電經過濾波電路之后,輸出的直流電更加穩定平滑,最后直流電再經過逆變電路轉變為不同頻率的交流電。變頻技術通過逐漸提高系統電機的輸入頻率,從而逐漸提高電機的工作電流,降低系統的設備損耗,減少系統電機的立即啟動直接沖擊電網,系統利用變頻器可以對系統設備實現無級調速,從而減少系統的能源損耗。
2、中央空調系統
中央空調系統是由冷卻風機、外部熱交換系統、冷卻水塔以及冷凍機組等部分組成[1]。冷卻風機包括冷卻塔風機和室內風機,冷卻塔風機用來降低系統的水溫,加快室內的熱交換,室內風機主要用來將中央空調系統冷凍機組中的冷風吹入室內空氣中;外部熱交換系統由冷卻水循環系統和冷凍水循環系統組成,冷卻水循環系統又由冷卻塔、冷卻水管道以及冷卻泵組成;冷卻水塔主要用來為中央空調系統的冷凍機組輸送冷卻水;冷凍機組是整個中央空調系統的制冷源,循環水在空調系統的冷凍機組中進行熱交換,經過降溫之后成為冷凍水。
中央空調系統中的壓縮機將制冷劑進行壓縮,冷凍機組將壓縮后的液態制冷劑輸送到蒸發機中,使冷凍水和制冷劑進行熱交換,中央空調系統中的冷凍水泵將制冷的冷凍水輸送到各個風機的冷卻盤管中,冷凍水由風機吹送到室內環境中,從而達到改善空氣質量,降溫的目的。在中央空調系統的冷凝器中,制冷劑在蒸發過程中釋放大量的熱量,冷卻循環水和制冷劑之間發生熱交換,冷卻水泵將冷卻水輸送到散熱水塔上,最終由冷卻塔風機將冷卻水進行冷卻噴淋,和外界空氣進行熱交換,將冷卻水的熱量散發到空氣中。中央空調系統本質上是一個循環的能量轉換和熱交換過程,冷卻水和冷凍水循環系統是中央空調系統能量傳遞的重要部位。
二、變頻技術在中央空調系統中的應用
在中央空調系統中應用變頻技術,可以利用兩個水循環系統來進行熱交換,中央空調循環水系統進水和回水的溫度差就是熱交換需要傳遞的熱量,變頻器可以根據系統進水和回水之間的溫度差合理控制循環水的流向和流速,從而間接控制中央空調系統熱交換速度。
1、冷凍水循環系統控制
中央空調系統中冷凍機組中出來的冷凍水溫度相對來說是比較穩定的,因此變頻技術在中央空調系統中應用,通過冷凍機組的回水溫度就可以代表室內的環境溫度,因此中央空調變頻調速系統中的冷凍泵可以根據回水溫度進行調節和控制。回水溫度越高,代表室內環境溫度越高,這時可以適當提高中央空調變頻調速系統冷凍泵的轉速,提高循環冷凍水的流轉速度;相反,回水溫度越低,代表室內環境溫度越低[2],這時要適當降低冷凍泵的轉速,減緩循環冷凍水的流速,可以有效地節約能源。總而言之,中央空調變頻調速系統可以根據回水的溫度,調節冷凍水循環系統的運行狀態,通過調速變頻的方式,實現中央空調系統回水的溫度控制。
2、冷卻水循環系統的控制
中央空調系統中冷卻塔中水的溫度會隨著外界環境溫度的變化而變化,因此冷卻水塔單側的水溫難以準確反映冷卻水循環系統產生多少的熱量。對于系統的冷凝器,主要根據回水和進水之間的溫度差來調節和控制,中央空調系統回水和進水之間保持恒定的溫度差控制[3],有助于中央空調系統的節能降損。如果回水和進水之間的溫差比較大,這說明中央空調系統冷凍機組釋放的熱量比較多,這時應該適當提高冷凝器和蒸發器的轉動速度,加快冷卻水的循環速度;反之,要減緩冷卻水循環速度,降低中央空調的電能損耗。
3、中央空調主機變頻控制
中央空調系統的制冷源和制熱源都是空調的主機,同時主機也是中央空調系統最關鍵的部分,由于在不同季節中,建筑物對于室內環境的冷熱溫度不同,因此中央空調系統的主機要根據空調系統負荷的變化而隨時進行調整和變化,變頻技術在中央空調系統中的應用,通過變頻調速來控制中央空調主機,從而使建筑物室內所需要的冷熱量和主機的制冷制熱量相一致。中央空調主機變頻有兩種類型:直流變頻和交流變頻,其中直流變頻應用的比較廣泛。中央空調直流變頻器是將工頻的交流電轉化為直流電,輸送到無逆變環境和公功率模塊,經過微控制器,根據設定溫度和檢測的室內溫度之間的差值,產生運轉頻率信號,將信號傳遞給直流電動機,從而控制制熱量或者制冷量。
4、中央空調末端送風變頻控制
清潔空氣在中央空調系統熱交換器和末端進行充分接觸之后,最后經過風機被輸送到室內,從而調節室內溫度和濕度。在中央空調系統多采用自來水作為輸送介質,保持水溫不便,通過改變輸送風量的大小來調節室內的制冷量或者制熱量,而通過調整中央空調系統的風機來哦控制送風量,采用變頻器實現對風機的無級變速控制,在改變頻率時,中央空調系統輸入端電壓也會發生變化,不僅可以有效減少中央空調系統的噪音,還可以節約大量的電能,降低運行成本,為人們提供一個健康、舒適的環境。
結束語
變頻技術在中央空調系統中的應用,實現了系統根據設定溫度自動調節電機、水泵轉速,控制循環水系統的水溫,從而調節室內溫度,最大程度的使中央空調系統節水、節點,保障中央空調系統處于恒溫控制狀態,延長系統的使用壽命。
參考文獻
[1] 趙辛.變頻控制技術在中央空調水系統中的應用[J].沈陽師范大學學報(自然科學版),2013,02:260-262.
一、 用詞不恰當
1.P8,“2006年8月24日,第26屆國際天文學聯合會通過的決議中規定,圍繞太陽運行的天體包括行星、矮行星和其他太陽系小天體。”這段內容中的“包括”一詞用法不當,建議修改為“分為”。這是因為,第26屆國際天文學聯合會通過的決議中,規定的不是“圍繞太陽運行的天體”增加了誰、減少了誰,誰是、誰不是,而是把“圍繞太陽運行的天體”重新進行了分類,由原先的分類方法變成了現在的三分法。
同時,這段表述在“小天體”前加定語“其他太陽系”,作為對“小天體”范圍的一種界定,顯得羅嗦,語言表達不簡潔。建議把“其他太陽系”刪除。
2.P14,“黑子數目多的年份稱為太陽活動高峰年,黑子數目少的年份稱為太陽活動低峰年。”這一表述中的“高峰年”、“低峰年”用詞過于口語化,不嚴謹。建議修改為:“黑子數目多的年份稱為太陽活動極大年,黑子數目少的年份稱為太陽活動極小年。”
3.P26,“除了氧之外,地殼上層硅和鋁的比重大些,密度相對小些,稱為硅鋁層;其下的地殼鋁的成分相對減少,鎂和鐵的比重則相對增加,密度也比硅鋁層大,稱為硅鎂層。”這段內容中的“比重”一詞易讓人產生歧義。因為“比重”可解釋為:一種事物在整體中所占的分量;也可解釋為:物質的重量同它的體積的比值。如果以后一種解釋來理解,則會造成表達語意上的矛盾和混亂。這是因為,人們日常對“比重”和“密度”的理解是相近的,甚至是相同的。再者,從上下文語意看,“除了氧之外”的表述可有可無。因此,建議將這段內容修改為:“地殼上層硅和鋁的含量多些,密度相對小些,稱為硅鋁層;其下的地殼鋁的成分相對減少,鎂和鐵的含量則相對增加,密度也比硅鋁層大,稱為硅鎂層。”
4.P32,“于地表的巖石受到多種因素(溫度、水、大氣、生物等)的破壞作用,其理化性質發生變化,如顆粒變細、礦物成分改變等,這個過程稱為風化作用。”這段內容中“破壞”一詞使用不當。這是因為,一般來講,“破壞”是貶義詞,是指對組織、事物的損害、損壞。而溫度、水、大氣、生物等的作用促使巖石顆粒變細、礦物成分改變和理化性質發生變化,不能單純說成是破壞。事實上是,溫度、水、大氣、生物等的作用促使巖石顆粒變細,促進了土壤的發育,為植物生長提供養分,為生成有機質、新巖石提供了可能。這是一個生成的過程,孕育的過程,建設的過程,創造的過程。因此,建議將“破壞”刪除。
5.P36,“外力作用的能量主要來自地球外部的太陽能,它能造成地殼表層物質的破壞、搬運和堆積。”如上一條所述,這里用“破壞”一詞并不恰如其分。根據上下文內容,建議把“破壞”改為“風化”。
6.P45,“大氣輻射的一部分朝上射向高層大氣和宇宙空間,一部分向下射到地面。”其中的“射到”一詞不太恰當。這是因為,大氣輻射的一部分朝上射向高層大氣和宇宙空間,一部分向下射向地面。射向地面的大氣輻射,稱為大氣逆輻射。但是,大氣逆輻射并不能全部到達地面。因此,建議把“射到”改為“射向”。
二、 語法不規范
1.P16,“以太陽為參照物,地球自轉一周叫一個太陽日;以恒星為參照物稱為恒星日。”這段表述中的主語和賓語搭配不當,尤其后一句,因過分的省略,造成語言跳躍性大,缺少應有的過度,讓人理解起來有難度。建議修改為:“以太陽為參照物,地球自轉一周所需的時間叫一個太陽日;以恒星為參照物,地球自轉一周所需的時間稱為恒星日。”
2.P44,“地面吸收透過大氣的太陽輻射后升溫,同時又持續向外(主要是向大氣層)釋放輻射能量,形成地面輻射。”這段內容中的“釋放”和“輻射”同為動詞,皆為謂語,造成謂語重疊。因此,建議將“釋放”刪除。
3.P60,“太陽能推動水循環的同時,伴隨著能量在地理環境中的大規模轉化和交換。”這段表述由于主語模糊,謂語缺失,造成語句不通順,語意不清晰。根據下文語意,建議修改為:“太陽能推動水循環的同時,伴隨著水循環,能量在地理環境中作大規模的轉化和交換。”
4.P61,“去河流實地勘查應注意安全,避免掉進河里。”這一表述動賓搭配不盡合理,讀起來拗口。如修改為:“去實地勘查河流時應注意安全,避免掉進河里。”會更清晰、容易理解。
三、 定義不確切
1.P12,“太陽輻射是太陽以電磁波的形式向宇宙空間放射的能量。”這一定義犯了“定義過窄”的邏輯錯誤。這是因為太陽輻射不僅是指能量,還指能量傳遞的方式和過程。建議將原表述中“能量”前的“的”刪除。
2.P31,“巖石是巖石圈(地殼)中體積較大的固態礦物集合體,由一種或多種礦物組成。”這一定義易讓人產生多處歧義。(1)“巖石圈”后加“(地殼)”易讓人認為“巖石圈”就是“地殼”,兩者為同一概念。而事實上“巖石圈”和“地殼”是兩個完全不同的概念。“巖石圈”是從物質組成上講的,“地殼”是從地球內部分層上講的,雖然兩者都是由巖石組成,但是“巖石圈”厚于“地殼”,“地殼”包含在“巖石圈”之內。(2)“體積較大的”是“固態礦物”的定語還是“固態礦物集合體”的定語不明確,但不管是作為“固態礦物”的定語還是作為“固態礦物集合體”的定語都不恰當。難道只有“體積較大的”“固態礦物”才能組成巖石嗎?難道只有“體積較大的”“固態礦物集合體”才是巖石嗎?難道體積較小的“固態礦物”不能組成巖石嗎?難道體積較小的“固態礦物集合體”不是巖石嗎?答案當然都是否定的。因此,建議將這段表述修改為:“巖石是固態礦物的集合體,由一種或多種礦物組成。”
3.P40,“在斷層中兩側陷落、中間突起的部分叫地壘。”這一定義表述不清楚。“斷層中”怎么會“兩側陷落、中間突起”?讓人不知所云。建議修改為:“兩條斷層之間的巖塊相對上升,兩邊巖塊相對下降,相對上升的巖塊叫地壘。”
同頁,“中間部分相對下沉的斷層,形成地塹構造。”這一定義表述存在著與上述內容同樣的問題。建議修改為:“兩條斷層之間的巖塊相對下降,兩邊巖塊相對上升,相對下降的巖塊叫地塹。”
4.P59,“地球上的水循環是指水在地理環境中空間位置的移動,以及與之相伴的運動形態和物理狀態的變化。”這一“水循環”的定義寬泛,沒有揭示出水循環的本質,犯了“外延過寬”的邏輯錯誤。建議修改為:“地球上的水循環是指水在地理環境中空間位置的往返移動,以及與之相伴的運動形態和物理狀態周而復始的變化。”或者修改為:“地球上的水循環是指水在地理環境中周而復始連續運動的過程。”
四、 概念不明確
1.P10~11,“閱讀”內容的標題是“探索宇宙中的生命”,“閱讀”的內容中出現了“智慧生命”、“高級生命”、“生命”三個內涵和外延都有些交叉的概念。概念的混亂,造成了語意表達的模糊、不清晰。建議將“智慧”、“高級”刪除。
2.P47,“每年早春季節,……由于受寒潮、倒春寒等造成的低溫和凍害影響,常常使播種不久的谷種大量爛掉,……”一般來講,“倒春寒”是由寒潮和連續性降水造成。因此,表達時,“倒春寒”與“寒潮”并列不妥。再者,“倒春寒”也是一種低溫天氣,是春天氣溫回暖過程中出現的低溫現象。因此,把“倒春寒”說成是“低溫”的原因不妥。建議修改為:“每年早春季節,……由于受寒潮、連續性降水等造成的低溫和凍害影響,常常使播種不久的谷種大量爛掉,……”或者修改為:“每年早春季節,……由于倒春寒的影響,常常使播種不久的谷種大量爛掉,……”
3.P59,“在太陽系九大行星中,地球被稱為‘水的行星’”。這一表述有誤。2006年8月24日,第26屆國際天文學聯合會已經通過決議,規定圍繞太陽運行的天體分為行星、矮行星和小天體三類;以后不再有“大行星”的稱謂;太陽系的行星有八顆;冥王星不屬行星系列,而是劃入了矮行星的類別。因此,建議原表述修改為:“在太陽系的八顆行星中,地球被稱為“水的行星”。
4.P70,“自然地理環境是巖石圈、大氣圈、水圈、土壤圈、生物圈、人類圈等自然地理圈層組成的有機整體。其中,每一要素都作為整體的一部分,與其他要素相互聯系和相互作用。某一要素的變化,會導致其他要素甚至整體的改變。”“人類”是“自然地理環境”的主體,“自然地理環境”是“人類”的客體,把“人類”納入“自然地理環境”的組成要素,明顯主、客體不分。建議刪除“人類圈”。
此外,該處正文下面還配有“大尺度范圍各自然地理要素的相互作用示意”圖和“小尺度范圍各自然地理要素的相互作用示意”圖。在大尺度范圍示意圖中標有“大氣圈”、“生物圈”、“水圈”、“巖石圈”、“土壤”、“地下水”和“風化殼”等7種“自然地理要素”;在小尺度范圍的示意圖中標有“大氣要素”、“地形要素”、“生物要素”、“土壤要素”、“水文要素”、“地質要素”等6個“自然地理要素”。
同一頁三處表述的“自然地理要素”各不相同,就是同一要素的名稱也各有差異。各處表述的不同,造成概念外延的模糊,內涵的不統一,讓學生眼花繚亂,難以理解。建議應有所調整,統一起來。
5.P83~86,課文中多次出現“森林自然帶”、“草原自然帶”和“荒漠自然帶”等概念。“森林”、“草原”和“荒漠” 本是自然之物,其后綴“自然”一詞,語意重復。因此,建議將“自然”二字刪除。
6.P83~84,“森林自然帶”分為“熱帶雨林帶”、“亞熱帶常綠闊葉帶”等,“草原自然帶”分為“熱帶草原自然帶”、“溫帶草原自然帶”,“荒漠自然帶”分為“熱帶荒漠自然帶”、“溫帶荒漠自然帶”。同為自然帶名稱,有的加“自然”一詞,有的不加,造成同類概念前后表達形式不統一。建議將這些概念中的“自然”一詞刪除。
7.P99,“全球氣候變化對主要生產領域,如農業、林業、牧業、漁業等部門的影響更為顯著。”“農業”是一個有廣義和狹義之分的概念,廣義農業是指種植業、林業、牧業、漁業等,狹義農業僅指種植業。這段內容中的“農業”應指狹義“農業”,即“種植業”,但是,人們也可能會以廣義“農業”來理解。如果以廣義“農業”來理解,則會造成“農業”概念與“林業”、“牧業”、“漁業”等概念外延的交叉,內涵的重疊,引起語意表達的混亂。因此,這段內容中的“農業”一詞調整為“種植業”更好。
五、 論證不充分
1.P44,“對流層大氣能夠直接吸收部分地面輻射,其中以水汽和二氧化碳吸收的地面輻射為多。所以說,長波輻射是對流層大氣增溫的直接能量來源。”這段內容為一個論證,第一個“。”前為論據,后為論題。第一個“。”前的論據不足以證明其后的論題。這一論證存在明顯的論據不充分的問題。建議修改為:“對流層大氣能夠直接吸收地面輻射,吸收率高達75~95,其中,以水汽和二氧化碳吸收的地面輻射為多。所以說,地面長波輻射是對流層大氣增溫的直接能量來源。”
2.P60,“水循環在總體上受到自然規律的支配,所以說,水是潔凈的可再生資源。”這段表述中“所以說”前為因,“所以說”后為果,因與果沒有必然聯系,犯了“理由虛假”的邏輯錯誤。這是因為:“受到自然規律的支配”的物質,并不都是“潔凈的可再生資源”。建議原表述修改為:“水循環使地球上的各種水體處在連續不斷的運動、轉化狀態,所以說,水是可再生資源。”
六、 插圖有問題
1.P8,圖1-3“太陽系示意”中沒有畫出八顆行星的公轉方向和自轉方向,沒有畫出彗星等其他太陽系內的天體。圖中內容顯得不夠豐富多樣,不利于學生在觀察、探究、發現中學習。
2.P10,圖1-5“總星系的一部分―銀河系―太陽系―地月系”中,各級天體系統之間的關系表現得并不清晰,尤其是太陽系與銀河系之間、銀河系與總星系之間。
3.P12,圖1-7坐標系中,水平數軸表示的是太陽的輻射波長,垂直數軸表示的是太陽的輻射能力。根據水平數軸和垂直數軸所表示的內容判斷,這幅圖所要表達的內容應是太陽輻射能隨波長的分布。但是,這幅圖的標題卻是“太陽輻射中各種波長的光所占的比例()”,標題與圖中表達內容不相符。再者,標題“太陽輻射中各種波長的光所占的比例()”是指所占的誰的比例并不清楚;在圖中也確實看不出“太陽輻射中各種波長的光所占的比例()”。因此,建議將圖的標題修改為:“太陽輻射能隨波長的分布”。
4.P13,圖1-9“太陽外部結構示意”不清晰,從圖上看不出光球、色球和日冕的空間層次關系。建議把現在的太陽俯視圖修改為太陽外部結構的剖面圖。
5.P45,圖2-24“到達地面的太陽輻射示意”中,畫出了“太陽”。這是視覺感覺上的太陽。這種畫法在強調圖上內容形象性的同時,卻失去了科學性。這是因為:太陽直徑是地球直徑的109倍,太陽距離地球約1.5億公里。而在這幅圖上,顯然沒有表達出這種地球與太陽的大小關系和距離關系;當然,日常使用的一般圖紙也難以表達出地球與太陽的這種大小關系和距離關系。這種以視覺感覺來表示事物大小關系和距離關系的做法,對學生是一種誤導。所以,建議把圖中“太陽”刪除,把太陽光線畫成平行關系,在太陽光線的上方標注上“太陽輻射”一詞,然后再繪上相應的其他內容。
參考文獻
[1] 徐錦中.邏輯學.天津:天津大學出版社,2008.
[2] 倪鼎夫,張家龍,劉培育.學點邏輯.北京:人民出版社,1979.
一、低沖擊開發模式的主要內涵
(一)低沖擊開發模式的核心理念
低沖擊開發是上世紀90年代美國馬里蘭州首先提出的概念,最初是作為雨水管理方法。其目標是恢復和維持土地開發前的自然水文狀態。通過分散式的小規模控制技術對雨水源頭進行控制,綜合利用各種技術進行雨水的儲存、滲透、蒸發和滯留等來模仿自然水循環過程,以期解決傳統雨水管理方式所導致的各種城市環境問題。其核心理念主要有:
1.恢復自然水文狀態
傳統的雨水管理方式是將雨水更快更有效的排出,而低沖擊開發依靠多種技術手段恢復和保護自然水循環。通過應用分散的微管理技術維持一定的滲水量、蓄水量以及延長集水時間,模仿自然水循環的整個過程,減少對自然水文狀態的影響。
2.從雨水源頭進行控制
恢復自然水文循環的關鍵是減少雨水源頭附近的土地使用活動對水循環的影響。自然水循環過程如滯留、滲透、儲存在城市未出現前存在于土地的各個角落,城市的大規模開發嚴重影響了自然水環境,試圖用“管道-終端”的雨水管理方式去控制和恢復這個過程幾乎是不可能的,因此應該采用微管理技術和源頭控制策略。
3.利用非結構性的微管理技術
傳統的雨水管理方式主張使用管道和大型水處理設施這種機械化的方法,而忽視了簡單的生態方法。事實上,一些看似簡單的技術手段能夠有效保護自然水文狀態。低沖擊開發能減少鋼鐵和混凝土的使用。同時,低沖擊開發技術所采用的自然材料例如樹木,土壤和碎石使城市環境更加生態,也更美觀。
(二)低沖擊開發模式的主要技術
1.滯留
傳統的排水系統將雨水快速的排出導致雨水匯流時間減少,峰值流量升高。低沖擊開發模式所采用的技術例如滯留塘、植被緩沖帶、綠色屋頂等,利用綠色植被良好的攔截和蓄水能力暫時滯留雨水,使徑流總量減少,峰值流量降低。
2.滲透
高強度的城市開發導致城市不透水地面比例大幅增加,徑流系數增大,匯流時間減少,這是造成許多大城市頻遭內澇困擾的重要原因(圖1)。低沖擊開發技術采用植被和可透水地磚或路面材料,增強地面的透水性。
3.過濾凈化和收集
通過植物和土壤的過濾、吸附、微生物降解等作用,清除雨水中的污染物。通過蓄水池、水塘等收集雨水,不僅能夠削減雨水徑流,而且還能用作旱時植被灌溉或者經處理后作為生活用水。
二、低沖擊開發模式對城市水環境管理的啟示
低沖擊開發概念和實踐起源于城市雨水管理,但是其尊重自然、結合自然的核心理念對于城市整體水環境的管理都有重要的借鑒意義。我國目前城市水環境問題的一個主要根源就是對原有的自然環境沖擊過大,由此帶來城市水環境污染、水資源緊缺等一系列危機;同時我們在解決城市水環境問題方面,長期堅持單一的工程性的思維,缺乏綜合性的視角。
(一)注重城市水環境、水生態的整體修復
傳統水治理方式的重點之一是關注控制污染,但影響城市水生態環境的不僅僅是污染問題。從低沖擊開發的視角來看,水生態的整體修復,包括恢復水系的水生生物生存環境、氣候調節、地下水補給等。因此,在控制污染和改善水質的同時也要對水體生態功能進行專項整治和恢復。例如,在城市規劃中,不但要保證城市水系不被侵占,還應該根據實際情況恢復濕地等自然水體;對城市河流的硬化堤岸進行適當的生態改造,不僅起到恢復河流生態功能的作用,還能創造更具親和力的濱水景觀。
(二)從源頭進行水環境的綜合整治
我國傳統的水處理方式是“末端處理”,即將污水匯集入大型污水廠處理后排放,雨水匯入主干管后或排入污水廠,或排入城市自然水系。這種治理模式在城市開發初期效果顯著,能迅速提高城市環境容量。但隨著城市規模的擴大,“末端處理”的弊端越來越明顯。首先,“末端治理”需要建造大型終端處理設施和管道,這對城市來說是一筆巨大的投入。然后,“末端治理”依靠設計標準建造,對環境的變化缺乏快速的應變能力。最后,“末端處理”并不能完全消除污染,只是污染的轉移。
低沖擊開發的一項核心理念就是“源頭控制”。“源頭控制”一是能夠減少污染源或雨水徑流的產生,二是能在污染和降雨徑流較少的時候迅速處理,以防止雨污水集中所導致的隱患。從這一理念出發,需要采取的策略有:提倡企業的清潔生產,從源頭減少污染的產生;建造分散、小型的水處理設施,深度處理污水,就地回用;利用低沖擊開發技術,減少、滯留、過濾降雨徑流,通過自然界的自我凈化能力清除污染。
(三)轉變雨洪水管理策略
低沖擊開發的本質就是結合自然的開發策略,城市與自然界不是必然對立的,如何正確轉化自然界與城市的矛盾,對城市的可持續發展有著重要的指導作用。
近些年來,城市內澇災害頻現,雖然城市越來越重視排水系統設計,但是單純的工程性措施就是建設以防洪為目的管渠工程,將雨水直接排入河流。我國北方城市大多同時面臨著洪澇災害和水資源緊缺問題,因此需要通過整體的、綜合的、多目標的解決途徑,而非單一目標或工程的方式來解決,如何正確利用雨洪資源解決城市缺水問題應該引起重視。因此相比單純以“排出雨水”來解決雨洪內澇問題,“留住雨水”和“利用雨水”應該是更適合城市的雨水管理的策略。
城市雨洪水管理除了工程性設施之外,非工程性設施更應該得到關注。濕地是最主要和最常用的非工程性措施,濕地同時可以為野生動植物提供生存環境,也為人的休閑提供令人愉快的場所。另外,越來越多的研究將供水、雨水和污水作為一個整體來考慮,雨水和生活污水都是水資源的一部分,大量的研究表明:雨水中含有的污染物種類及含量與生活污水相近,因此雨水在某種程度上來說也是一種污水,將雨水和生活污水處理再生之后基本可以滿足場地尺度的非飲用水需求量。毫無疑問,季節間供水量和需水量的平衡是雨水和生活污水再生過程中應該考慮的一個重要因素。
三、維度擴展——從城市水環境到整體開發的低沖擊模式
低沖擊開發模式與我們所倡導的很多先進發展理念都有共通之處。如果我們拓寬思維,從城市整體發展來看,在低沖擊開發模式的視角下,可以從更多的方面得到有益的啟示。
(一)城市空間管控的低沖擊
1.劃定明確的城市增長邊界
基于我國耕地資源相對緊張的前提,從低沖擊開發的視角來看,要降低城市發展給環境帶來的負面影響,必須要建立城市空間的以合理集約利用為前提的管理策略,首先是要劃定明確的城市增長邊界。
城市空間增長邊界是城市建設用地與非建設用地的分界線,也是城市在某一時期進行空間拓展的邊界線,基本功能是控制城市規模的無節制擴張,是城市空間管理最有效的手段和方法之一。邊界之內是滿足城市當前與未來增長需求而預留的土地,邊界之外是需要嚴格保護的農田、水域、森林等非建設用地。城市增長邊界的劃定:可以限制城市空間無序蔓延;保護區域生態空間,在城市建設用地和非建設用地之間保持一定的區域平衡關系;實現城市高密度、更加緊湊的發展模式,高效地利用現有城區以內和邊緣區的土地,使城市對土地的使用與附近的農業活動相和諧。
2.城市土地的高效、集約利用
要實現城市土地的高效、集約利用,首先是通過正確的規劃理念、合理的規劃體系、詳細緊密的規劃控制手段,強化城市土地規劃的控制和管理,引導城市空間整體優化,城市土地高效利用;其次是可以通過公共交通和公共服務設施的建設,引導城市空間集聚,形成緊湊發展的城市空間單元,在這方面國內外已經有比較成熟的開發管理策略,包括TOD(交通引導開發)、SOD(公共服務設施引導開發)等。
城市集約化發展是不斷挖掘自身發展潛力的過程,進行城市空間立體開發,則是充分發掘城市內部空間潛力的另一個重要措施,構建城市立體交通網絡,建設城市綜合體和綜合體群是實現立體開發的主要手段。
(二)城市產業發展的低沖擊
在低沖擊模式的視角下,城市產業的發展應當盡可能地減少對外部環境的負面影響,在宏觀層面,制定相應的產業政策;在微觀層面,引導企業或園區良性發展。
1.制定相應產業政策
隨著工業化進程的推進,環境污染、生態破壞的矛盾日漸突出,協調經濟發展與自然環境保護成為人們愈來愈重視的問題。宏觀產業政策的制定就是要強化實現經濟發展路徑的環境低沖擊性:一是通過宏觀調控手段,強調依托技術創新和制度安排,通過國家調控政策特別是財政和金融政策對生產過程中環保產業、清潔技術的傾斜、優惠,降低產業發展的能源和資源消耗,降低污染,達到低污染直至零污染;二是促進產業升級和結構優化,提升產業價值鏈,提高產業發展的整體效益;三是在區域層面進行統籌協調,通過良好的區域分工和協作,避免產業過度競爭和重復建設,整體提高產業發展效率。
2.企業或園區發展引導
對于單個企業和企業園區,引導形成企業小循環、園區大循環的循環經濟,以資源的高效利用和循環利用為核心,將物質流動方式由傳統的“資源-產品-廢棄物”單向線型模式,轉變為“資源-產品-廢棄物-再生資源”閉合循環模式。
對于單個企業,積極推廣應用清潔生產技術,通過企業內部各個工藝之間的材料循環,減少材料的使用,達到減少廢棄物、污染物的排放甚至“零排放”。對于有一定規模的產業園區,通過建立企業間或者產業之間的關聯度,規劃工業生態園區,配置核心企業廢棄物為原料的共生企業,形成閉合的一個資源能源循環體系,實現資源能源的節約化。從城鄉統籌視角來看,城鄉結合地區的產業發展,可以在循環性工業園區建設的基礎上,利用工業生產所產生的廢棄能源和廢料,發展與之相關的種植業、養殖業,實現資源能源的高效利用,減輕環境壓力,實現低沖擊發展。
(三)人居環境建設的低沖擊
1.推廣綠色建筑
建設綠色、生態的人居環境是城市讓生活更美好的重要體現。綠色建筑與低沖擊開發模式有著幾乎完全相同的基本內涵:融入自然、節約能源及資源、與環境和諧共生。作為城市的核心載體,綠色建筑是生態城市最基本的構成。根據我國評價標準,綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑。綠色建筑的設計理念包括:舒適和健康的生活環境、不使用對人體有害的建筑材料和裝修材料、盡量采用天然材料、以及充分利用環境提供的天然可再生能源等。
2.發展綠色交通
綠色交通是一個理念,是以減少交通擁擠、降低能源消耗、促進環境友好、節省建設維護費用為目標的城市綜合交通系統。綠色交通概念的核心是選擇低能耗、健康、環保的交通出行方式,包括發展慢行交通系統、實施公交優先等。
(1)慢行交通系統建設
發展綠色交通的策略之一是打造高品質的慢行交通系統,其中包括步行交通系統和非機動車交通系統。以城市公園、街頭綠地、廣場等公共空間為節點,以步行路徑為連接,形成空間完整、連續、豐富、多樣化的步行交通網絡,讓市民貼近和享受自然,是低沖擊城市生活模式的重要體現。自行車交通方便、快捷、零污染、零能耗,是非機動車出行的最主要方式,因此城市慢行系統建設的另一重點是完善自行車交通網絡體系,同時借鑒先進國家和地區的經驗,建設便捷高效、布局合理的自行車租賃系統,自行車出行公交化,可以有效提高自行車出行的比例。
(2)推廣公交優先
在低沖擊模式視角下,綠色交通的重要內容是建設以公交為主導的城市綜合交通系統,實施公交優先的系統策略。公交優先的成敗在于細節,精細設計上要真正落實公交優先。在公交優先的目標要求和指引下,采取的城市管理策略有:提高公交線網的覆蓋范圍和服務水平、為公共交通優先提供路權、加強公交站場建設、用現代信息技術為公共交通提供輔助服務等。
四、尺度擴展——從城市到區域開發的低沖擊模式
(一)保護區域性生態資源
城市環境問題也是整個區域所面臨的問題,在城市郊區,森林被大規模砍伐將導致水土保持能力減弱,農村地區由于缺乏水處理設施,生活、生產污水不經過處理而直接排放到水體,導致水污染。因此從低沖擊開發模式的視角來看,單純以城市為主體的管理方式難以很好地解決區域性問題,需要在區域范圍內保護生態敏感區和重要資源區,并以此為前提引導城鎮布局和建設。
根據保護目標劃定保護區是區域生態資源的主要手段,以水源保護為例,水源地保護首先應強調全流域保護,結合地表污染物的擴散及地下水中污染物的遷移規律,劃定水源保護區的陸域保護范圍;水源地的保護還要與城鎮的建設管理相結合,加強城鎮規劃建設部門和土地管理部門對水源地的用地管理,在低沖擊發展模式的指引下,提出基于水源地安全的適宜建設強度和土地使用方式,從單純的排污管理到與城鎮建設空間管理相結合。
(二)建立區域生態共保機制
低沖擊開發的理念從城市走向區域,重要的是要形成區域生態共保機制,以區域統籌的觀點來進行生態環境保育,著眼區域生態系統的源頭保護和綜合治理。例如,對生態保護與建設進行分區分類管理,實現城市與所在區域生態建設的良性互動;加大對生態敏感地區的空間管制力度,劃定基本生態控制線。
形成區域生態共保的一個重要制度保障是建立區域生態補償機制。根據經濟學的觀點,生態保護是具有外部正效應的公共產品,而生態補償就是通過公共部門制定政策手段,使生態保護外部正效應的內部化,讓生態保護的受益方支付相應的費用。顯然,生態補償本質上是一種利益交換關系,體現的是“誰受益誰付費”的原則。作為一種新型環境管理制度,生態環境補償機制在現階段中國的推行,還面臨許多困難和制約因素。一是生態補償標準需要科學量化,才能確定生態補償價格,才具有可操作性;二是利益主體模糊,在各級的行政區劃方面缺乏有力的協調體制,難以解決跨行政區劃的生態環境補償問題。
五、結語
目前,低沖擊開發理念及其應用研究在北美和歐洲地區已經相對成熟。隨著理論和應用的不斷深化,其外延不斷拓展,我國的城市正處于快速發展時期,低沖擊開發提倡尊重自然、結合自然的核心理念愈來愈受到重視。我國人口壓力大、土地資源緊張、水資源缺乏、水污染嚴重、生態環境保育形式嚴峻,在這樣的國情下,更需要借鑒和引入低沖擊開發模式理念,不斷改進城市管理策略。
參考文獻:
[1]Low Impact Development-A Literature Review[M].Low-Impact Development Center,EPA-841-B-00-005.2000.
[2]Low-Impact Development Design Strategies-An Integrated Design Approach[M].Department of Environmental Resources.1999.
[3]Michael L. Clar.Low Impact Development: New and Continuing Applications: Proceedings of the Second National Low Impact Development Conference[M].2007.
[4]Scott D. Struck, Keith H. Lichten. Low Impact Development 2010: Redefining Water in the City[M]. ASCE Publications.2010,04.
[5]姜立暉,程小文.低沖擊開發模式解決城市雨洪[J].中國減災,2010(17).
[6]余露.低沖擊開發模式綜述[J].城市建設,2010(2).
[7]石小蒙,姚瑤,安蓮花,高櫻梅.淺析洪水資源化的對策措施[J].中國科技財富,2010(12).
[8]胡愛兵,任心欣,俞紹武,丁年.深圳市創建低沖擊開發雨水綜合利用示范區的探索[C].中國雨洪控制利用高級研討會論文集,2010.
[9]張書函.雨洪利用與城市自然水循環修復[C].首屆中國城鎮水務發展戰略國際研討會論文集.
[10]郭懷成,王金鳳,劉永,毛國柱,王真.城市水系功能治理方法及應用[J].地理研究,2006,25(4).