DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 5. 关键技术 5.1. 多源异构数据组织 长江流域设立并管辖着不同类型站网，包括水文、水质、水土保持、水生态监测、科学实验等，承担着水文、水质、水土保持、水生态监测、科学实验等各方面的水利综合监测业务，各自形成了各自的业务信息数据库系统。采用多源异构数据组织的方法，建立综合站网基础信息索引数据库，构建站网基础信息索引与业务数据库基础信息之间的关联，实现站网基础信息的统一组织。 多源异构数据组织的基本思路是认同各类站网信息可以具有自己独立的信息组织模式，为了将这些分散异构的信息，组织成统一的、整体的信息资源，又保持各类水文信息各自的独立性，根据“虚拟化”的基本原理，通过构造相应的信息资源统一组织架构，为用户提供虚拟化的信息资源开发利用条件。信息资源统一组织架构主要由存贮、描述和资源持久性与安全控制3个体系，以及数据源注册、数据抽取与转换、数据源动态配置、虚拟化信息资源组成和资源开发应用支撑5层处理构成[ 3 ] 。这3个体系和5个处理层次，有效保证了各类站网信息资源的原有形态，并可充分利用各类站网信息资源的计算资源，形成逻辑上完整的信息全集，为充分利用分散的、异构的水文数据集，提供基本参考模型。 5.2. 海量数据并发访问 采用Gaea Explorer平台提供海量影像数据发布能力，实现整个长江流域DEM、DOM数据快速、稳定的访问。数据的存储性能和访问性能对整个GIS应用的性能有着重要的影响作用，所以空间数据库引擎的功能和性能对GIS应用的功能完整性和运行效率具有重大的影响。通过Gaea Explorer平台，可以把GIS的空间几何对象数据和属性数据一体化存储到多种关系型数据库中，能够对数据进行索引维护、追加、更新、删除等维护操作，按属性条件或空间条件来对数据进行各种查询返回需要的数据，还具备提供长事务、版本、拓扑关系维护等高级功能。 5.3. 稳定可靠的缓存技术 平台的优劣不仅仅体现在架构、界面和操作深度上，提高系统响应速度来提升用户体验也是获得用户青睐的重要方法[ 4 ] 。Gaea平台通过采用缓存技术，来减少请求数据服务的次数，直接从内存中获取已经缓存的数据信息，来大大提高系统响应效率。Web应用大都将数据保存到RDBMS中，应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。但随着数据量的增大、访问的集中，就会出现RDBMS的负担加重、数据库响应恶化、网站显示延迟等重大影响。 应用缓存技术，就是为了解决上述问题，使系统能够基于高速运行的分布式缓存服务器，实现最佳的用户体验。第一次访问从数据库中取得数据存放到缓存中，第二次访问从缓存中取得数据进行页面显示，数据缓存结构示意图如图2所示。 5.4. 金字塔图片引擎和GIS服务引擎一体化技术 金字塔图片引擎是将地图按照比例尺和图层进行地图图片切片，形成无数小文件图片后由图片引擎负责在客户端根据地图大小将多张图片拼接形成切片前的效果[ 5 ] 。ServiceGIS服务器软件平台将地图图片引擎统一集成在网络GIS服务器中，图片服务引擎是ServiceGIS平台提供服务器的关键组成部分，同时，将GIS图形引擎也集成在统一的平台中，在功能上实现对接。地图服务启动时，图片引擎按照预订的比例尺，自动切图为静态图片，并建立图片金字塔，统一对外。地图引擎的地图内容更新后，ServiceGIS软件平台将协同GIS图形引擎和图片引擎，按照实际更新范围进行动态更新，实现动态图片按需切片，从而保障切片效率。平台除了提供地图图片引擎服务以外，还提供GIS服务引擎进行深度GIS应用分析与空间表达和服务聚合。通过这种模式，不但可以满足平台本身需求，还可以将传统只能在C/S应用模式应用的空间分析功能在B/S应用模式中进行服务共享应用。
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user: 6. 系统功能 按照长江流域站网综合规划总体要求，结合需求分析，基于3DGIS的长江流域水利综合站网展示系统在功能上主要实现了流域影像三维展示、站网信息分类分级展示、站点信息可视化查询、站网规划分析以及基于3DGIS的长江流域水利综合站网平台的扩展支持功能。系统功能结构如图3所示。其中站网分类分级展示、站 图2. 数据缓存结构示意图 点信息可视化查询、站网规划分析是系统建设中的主要业务功能。 1) 站网信息分类分级展示 站网展示主要实现站网信息在地图上的特征标注，以及站网分级、分类展示。站网分级展示支持不同比例尺下的高密度站点的分级展示。站网分类展示主要是按照站点的类别在地图上实现分层控制展示。站网展示展示内容包括水文站网、河道站网、水质监测站网、水土保持监测站网、水生态保护监测站网、科学实验研究观测站网等站网信息的展示，可以通过叠加站网类别控制站网的展示效果。长江流域水文站网信息展示如图4所示。 2) 站点信息可视化查询 信息查询包括测站基本信息查询和站点业务数据查询。测站基本信息查询实现站点的可视化“捕捉”，可以查询并可显示站点的基本属性信息，包括站名、站码、位置、站类、站别、测验项目、测验方式、管理单位、坐标信息等字段信息。站点业务数据查询实现站点相关业务数据的可视化查询，可以查询其在某一时间段的业务观测数据，通过表格及统计图表的方式进行展示，如实时水雨情信息，历史水文数据、水环境监测数据等。站点的可视化“捕捉”，并查询该站点的水位、流量数据如图5所示。 3) 站网规划分析 站网规划分析能够主要是为站网规划提供决策支撑信息，包括站网密度分析和站点重叠分析两个主要模块。密度分析主要是实现某一区域内测站的密度分析，区域可以是水系、行政区域或自定义区域。重叠分析是根据设定的距离参数，计算在该参数内存在重叠的测站，予以提示。水文站监测与水质监测站点之间的重叠分析如图6所示。 图3. 长江流域水利综合站网展示系统功能结构示意图 图4. 长江流域水文站网信息展示 图5. 站点的可视化“捕捉”，并查询该站点的水位、流量数据 图6. 水文站监测与水质监测站点之间的重叠分析
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user: 7. 结语 长江流域水利综合站网展示系统是长江流域片流域管理水利综合监测站网规划项目的重要信息化支撑手段，也是规划成果的主要展示平台，系统建设内容涉及长江流域设立并管辖的不同类型站网，基于多源异构数据组织技术建立的统一站网信息展示体系和为站网规划提供决策支撑的不同类型站网之间的重叠分析功能是本系统的主要创新点。系统还在水流防真、洪峰演进等方面进行了研究性开发，充分展示了长江流域水利综合站网展示系统的可扩展性和能够为长江流域防汛抗旱、水资源管理、水资源保护、河势稳定等提供信息化决策支持服务的能力。
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user: 摘 要 在跨流域水库群联合调度中，引水规模确定后水库各用水户的设计保证率和允许发生的破坏深度呈现竞争关系。通常情况下不同用水户所允许发生的破坏深度是一个定值，在遭遇连续枯水年时会对供水保证率产生影响，本文针对这一问题，在制定调度规则时考虑优化破坏深度来提升供水保证率，以满足供水要求。本文以H水库-大伙房水库-碧流河水库的跨流域调水工程为例，分别以常规调度规则和优化供水破坏深度后的调度规则进行水库群联合调度，并对两种调度方案进行对比分析，指出两种方案的优缺点，为水库调度决策部门提供了一个新的调度思路。 关键词 :跨流域引水与供水，优化调度，联合调度图，破坏深度
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user: 1. 引言 我国在跨流域水库群联合调度方面已开展了大量的理论研究与实践工作，一批学者相继对库群优化调度进行了研究：周惠成等[ 1 ] 以受水水库弃水量最小作为目标，建立碧流河水库跨流域引水的调度模型，同时采用动态规划逐次逼近法优化求解；胡尧文等[ 2 ] 研究浙江省跨流域调水工程中调水水库与受水水库联合调度时，运用聚合分解法以及并行运算制定引水规则；尹正杰、张建云等[ 3 ] [ 4 ] 根据水库不同供水目标，设置不同的限制供水线和限制供水系数，而限制供水系数设定在用水户供水允许破坏的深度范围内，对于用水户的损失较小，是目前应用广泛的供水调度图；王银堂等[ 5 ] 通过调水水库调度图确定引汉水量，运用多层次分解协调的逐步迭代寻优算法使得整个水库联调系统达到效益最优；郭旭宁等[ 6 ] 针对观音阁、葠窝及汤河水库组成以供水为主的混联水库群构建虚拟聚合水库，优化联合调度图并制定各水库的供水方案；方淑秀等[ 7 ] 以引滦工程为例，采用聚集解集技术降维指导水库调度，同时还采取分级管理制度进行水库的联合调度。 然而上述研究大都固定了用水户的破坏深度，没有考虑用水户不同的破坏深度对供水保证率的影响，本文针对以H水库、大伙房水库和碧流河水库三库联合调度为实例对象，分别以常规调度规则和优化供水破坏深度后的调度规则进行水库群联合调度，并对两种调度方案进行对比分析，指出两种方案的优缺点，为水库调度决策部门提供了一个新的调度思路。
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user: 2. 水库群联合调度模型建立与求解 水库群跨流域引水与供水联合优化调度问题实质上是一个多水源、多用户的水资源优化配置和调度问题，其调度图可认为是各成员水库的引水与供水调度图的组合形式。在求解水库联合调度图时将历史长系列模拟与优化技术相结合[ 8 ] ，运用改进的遗传算法GA，对联合调度图中引水、供水调度规则进行优化，首先采用随机生成的方式产生初始种群，之后进行选择、交叉和变异等遗传操作，产生出新的较优种群，最后收敛到一个拥有最优适应度(目标函数)的解集，即迭代求出优化的水库引水与供水联合调度图。 2.1. 目标函数 水库跨流域调水涉及调水水库和受水水库，调出区水库的主要目的是保证自身供水任务的同时向外调水以满足受水水库工业与生活用水的增加，受水区水库主要是尽可能满足供水需求。因此，以所有水库的“弃水量”之和最小为目标建立水库群调度模型。 (1) 式中：SU为水库群总弃水量；SU i，t 为水库i在t时段的弃水量；N为水库个数；T为时段总数。 2.2. 约束条件 ① 水量平衡约束；② 水库水位约束：水库蓄水量应约束在库容上限和死库容之间，库容上限分别为汛限水位和正常蓄水位；③ 跨流域引水量受管道最大引水能力的约束；④ 各用水户受破坏深度和供水保证率的约束。 2.3. 供水规则 供水调度图共有四条控制线，如图1所示，调度控制线将其分为三个分区，调度图中水库水位上限和死水位确定调度图的上下区间，农业供水限制线、工业与生活供水限制线确定水库是否限制供水。在一定时段内：当水库水位位于农业限制供水线之上、水库最高蓄水位之下时，水库工业、农业供水均按需供水；当水库水位位于农业限制供水线之下、工业与生活限制供水线之上时，工业正常供水，农业供水按限制系数限制供水；当水库水位位于工业与生活供水限制线之下、死水位之上时，工业、农业供水均按各自的限制系数限制供水。一般农业供水限制系数为0.7，工业生活供水限制系数为0.9，即其允许的破坏深度分别为0.3和0.1。 2.4. 引水规则 水库引水涉及调水水库和受水水库，受水水库的引水决策是调水水库的调水调度图和受水水库的引水调度图的一个组合决策过程[ 9 ] 。 如图2(a)是受水水库的引水调度图，图中共四条控制线，包括水库水位上限(汛限水位和正常蓄水位)、引水控制线1 (不引水线)、引水控制线2 (满引水线)和死水位，四条控制线将调度图划分为三个分区。在一定时段内：当水库水位较高，即位于引水IV区时，水库不引水；当水库水位位于引水V区时，水位位于引水控制线1和引水控制线2之间，此时水库按一定的比例引水；当水库水位位于引水VI区时，水库按照各时段规划的最大引水能力引水，称为满引。 如图2(b)是调水水库的调水调度图，图中共有三条控制线，包括水库水位上限(汛限水位和正常蓄水位)、调水控制线和死水位，三条控制线从上至下将调度图划分为可向外调水区和不可向外调水区。在一定时段内：当水库水位位于水库水位上限以下调水控制线以上，即可向外调水区，此时水库可向外引水；当水库水位位于调水控制线以下死水位以上，即不可向外调水区，此时水库不可向外调水。 图1. 跨流域水库群联合调度–供水调度图 图2. 跨流域水库群联合调度–引(调)水调度图
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user: 4. 结语 本文针对水库群引水与供水的联合调度，建立联合调度模型，合理优化破坏深度，研究推求满足各水库供水保证率的水库群联合调度图及其调度规则。以H水库、大伙房和碧流河水库三库引水供水联合调度为实例，依据本文建立的调度模型及求解方法，先后求解未优化破坏深度和优化破坏深度的水库群联合调度模型，为水库群联合调度规划制定多个方案；水库群联合“调度模型I”保证了行业用水破坏深度而舍弃了水库供水的设计保证率，而“调度模型II”通过优化破坏深度，在受水城市可承受的范围内增加破坏深度保障了水库群的供水保证率，并有效减小水库跨流域引水量，减少弃水，且两种方案均未发生深度破坏。因此，本文提出的两种调度模型从不同角度制定了水库群规划调度方案，完善规划调度方案的同时为水库调度决策者制定调度计划提供依据。
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user: 摘 要 有效的水资源管理与调度是促进流域可持续发展的重要保障。流域水资源统一调度和管理是一项涵盖规划、建设和实时调度管理的系统工程，本文通过长江流域水库调度管理实践，阐述了流域水资源统一调度和管理的关键环节和主要技术，包括流域水资源管理规划、水资源管理的战略格局、流域水资源调度管理实践等。同时探讨了工程措施应用对流域产生的影响以及社会经济发展需求对流域水资源管理带来的新挑战。 关键词 :水资源管理，流域综合规划，长江流域，水库调度
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user: 1. 引言 流域水资源管理目标为统筹流域的上下游、左右岸和干支流需求，统一考虑水量与水质、地表水与地下水，将流域水资源的开发、治理和保护等作为一个完整的系统，将兴利与除害结合起来，运用行政、法律、经济、技术和教育等手段，按流域进行水资源的统一协调管理[ 1 ] 。因此，流域水资源管理措施和政策需要考虑现状和未来，统筹兼顾各地区、各部门之间对防汛、抗旱、供用水的需求，在不破坏水生态水环境健康有序发展的同时，预防和降低水旱灾害带来的风险和损失，优化配置水资源利用，发挥水资源和河流文明的最大综合效益，以保障和促进经济社会以及流域本身的可持续发展。本文以长江流域水资源管理为例，介绍长江流域水资源综合管理调度实践，总结经验方法，讨论面临问题与挑战。
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user: 2. 长江流域水资源管理体系 随着我国经济社会的发展，流域水资源的开发利用幅度不断提高，在几十年的开发利用和保护实践中逐步形成了系统有序的水资源管理方法和体制，包含规划、建设、应用，由技术支持决策和行政的全过程系统工作。以长江流域为例，流域水资源统一管理和调度体系主要包括以下核心内容： 1) 以流域和水资源综合规划为长效管理技术支撑。流域规划的最终目标为实现以流域为一个整体，通过工程与非工程措施相结合，统筹水质水量需求，实现防洪减灾和水资源综合利用效益最大。规划以开发和保护并重为原则，根据流域内经济和社会发展的需求，制定流域防洪减灾体系，确定水资源的开发规模、次序和时机，提出水资源保护、水土保持和水污染防治等综合措施，提倡节约用水等，为流域的防洪减灾、抗旱和生态环境保护等提出目标、方法和措施，为流域统一管理做好一定时期内的顶层设计。 2) 以防汛抗旱减灾为首要目标。流域水旱灾害是给人民生命财产造成直接损失和危害、严重影响社会经济可持续发展的水灾害事件，预防和有效应对洪旱灾害是流域管理的首要任务，也是水资源综合利用效益发挥的前提条件。因此，流域水资源管理应在保障防洪和供水安全的前提下开展水资源综合利用及其他调度和管理。 3) 对工程措施进行以流域为单位的统一调度和管理。在一个流域或一个供水系统内，往往存在多各水利工程和用水单位，易发生供需矛盾和水利纠纷；同时，同一个水利工程在不同的时期也容易发生防汛抗旱减灾调度与兴利调度之间的矛盾，因此，在管理调度实践中，需按照上下游、左右岸兼顾和综合利用效益最大的原则，制定相应的联合调度应用方案，协调各利益相关者的需求，实现防洪减灾和水资源综合利用效益最大目标。 4) 依托非工程措施进行实时管理和调度。工程措施的有效应用离不开非工程措施的技术支持，重要工程措施如水库调度必须依托严密的调度方案和水文气象预报信息，统筹协调各利益相关者的不同需求来进行。
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user: 3. 长江流域水资源管理模式 长江流域干流长约6300 km，流域面积约180万km 2 ，拥有我国1/3的水资源量、3/5的水能开发资源和1/2的内河航运里程，是我国水资源配置中重要的战略水源地、水电开发主要基地、连接东中部地区的“黄金水道”和重要鱼类资源及珍稀水生生物的天然宝库。做好长江流域水资源统筹配置和管理工作，对促进长江流域经济社会发展具有十分重要的战略意义。分别就长江流域水资源管理形势、水资源管理战略格局和流域水库联合调度方案等三方面内容阐述。 3.1. 水资源管理形势 新中国成立以来，特别是改革开放以来，流域防洪能力显著提高，水资源综合利用体系基本形成，水资源与水生态环境保护取得重大进展，为经济社会长期平稳较快发展和社会和谐稳定提供了有力的支撑和保障。但洪涝灾害频繁仍然是长江的心腹之患，水资源供需矛盾加剧仍然是经济社会发展的主要瓶颈，水生态环境恶化已是影响可持续发展的重要因素，随着“依托黄金水道，建设长江经济带”国家发展战略的深入实施以及全球气候变化影响加大，长江流域水资源管理面临的形势将更趋复杂[ 2 ] [ 3 ] 。 1) 水资源总量较丰富但时空分布不均、洪涝干旱并举。受季风气候影响，长江流域水资源量年际变化较大，且出现连续丰水年或连续枯水年的情况，在多年系列中，最大为1998年的13045亿m 3 ，最小是1978年的7577亿m 3 ，最大最小比值为1.7，变差系数为0.12。降水量和河川径流的60%~80%集中在汛期，年际和年内分配的不均性比较显著，极易出现部分地区洪涝灾害严重和局部地区持续干旱的两级分化局面。 2) 水体水质总体良好但水生态环境保护任务依然艰巨。长江流域已初步建立了以水功能区管理为基础的水资源保护体系，以水生态环境优先保护区域和保护对象为重点的水生态保护体系，以预防保护为主的水土保持体系，水生态环境总体上保持良好状态，水土流失面积由增到减。但随着城镇化和工业化进程的推进，城镇和工业废污水排放负荷加大，加之农业面源问题日益突出，水污染威胁呈加重趋势；潜在水污染风险源众多，突发水污染事件的风险加大，应对重大突发水污染事件的能力仍较薄弱。 3) 跨流域调水任务繁重使水资源可持续利用面临巨大压力。到2030年，长江流域本区域多年平均年需水量为2351亿m 3 ，较2007年供(用)水量增加548.9亿m 3 ，将保持缓慢增长的态势。到2030年，长江流域多年平均年向外流域调出水量452.5亿m 3 ，其中南水北调东、中、西线工程分别为148亿m 3 、120.5亿m 3 、80亿m 3 ，滇中调水工程12.1亿m 3 ，引江济渭工程15亿m 3 、引江入巢济淮工程10亿m 3 ，江苏沿海引江工程58亿m 3 ，其他调水工程8.9亿m 3 ，跨流域调水任务十分繁重。 4) 水资源统一管理亟需进一步强化。随着流域管理与行政区域管理相结合的水资源管理体制的确立，流域水资源综合规划的编制完成，取水许可和水资源有偿使用制度的建立，水行政执法监督的不断强化，长江流域水资源管理工作逐步得到加强。但目前长江流域水资源管理上的责权分离依然存在，流域管理和行政区域管理的职能划分与结合尚需进一步明确和落实，可行且高效的跨部门、跨区域协调机制亟待建立，流域水资源统一管理还需进一步强化。 3.2. 长江流域水资源管理战略格局 长江水利委员会在过去几十年的水资源管理实践中，开展了包括流域综合规划、水库群联合调度等一系列顶层设计工作，积累了丰富的流域水资源调度技术和实践管理经验，逐步建成由防洪减灾、水资源综合利用、水资源与水生态环境保护和流域综合管理等四大体系构成的水资源管理战略格局，形成了长江流域以工程措施(水库、堤防和蓄滞洪区等)为依托、以非工程措施(如水库调度方案、预警预报系统等)为支撑的流域水资源统一管理和调度的一体化格局，为流域社会经济可持续发展和维系健康长江打下了良好的基础[ 4 ] 。 3.3. 长江流域水库群联合调度方案 水库作最重要的调节水资源的工程措施，在流域水资源管理中起到关键性作用。据统计，2015年前长江上游地区投入运用的控制性水库总调节库容600多亿m 3 ，防洪库容约380亿m 3 ；预计在2030年前后，总调节库容超过1000亿m 3 ，防洪库容约570亿m 3 。随着长江上游干流及重要支流大型水库、水电站的陆续投入运行并发挥效益，长江流域水资源从侧重大力开发利用的“工程水利”逐步走向科学调度管理的“资源水利”新时期。为正确处理梯级水库群防洪和兴利、汛期和非汛期、单库和多库调度运用中的重大关系，长江委自2012年开始组织编制年度《长江上游水库群联合调度方案》，至2014年参与联合调度水库的范围扩大至21座。2012年国家防总批复了《2012年度长江上游水库群联合调度方案》，这是国家防总批复的首个大江大河水库群联合调度方案。此后国家防总每年批复由长江防总编制的《长江上游水库群联合调度方案》，要求统筹协调水库群防洪抗旱、发电、航运、供水和水生态与水环境保护等关系，充分发挥防洪兴利效益，为其他江河水库群联合调度管理提供了借鉴。
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user: 4. 长江流域水资源统一管理和调度实践 流域水资源统一调度和管理是一项涵盖规划、建设到实时调度管理的系统工程。经过半个多世纪的经验积累，长江流域不断开展流域水资源管理规划更新和建设，逐步建成由防洪减灾、水资源综合利用、水资源与水生态环境保护和流域综合管理四大体系构成的水资源管理战略格局，工程措施的实施实现了物理意义上的流域水资源空间均衡，而水库群联合调度等非工程措施体现了调度管理中各利益相关者的需求，实现了流域防汛抗旱和水资源综合利用效益最大。下面，以长江流域单一水库多目标协调调度和梯级水库协调联合调度两种模式的调度实践为例来说明。 4.1. 三峡水库多目标调度 4.1.1. 2012年长江干流三峡水库防洪调度 2012年7月下旬，受持续强降雨影响，长江上游发生了数次较大洪水过程，图1为2012年汛期三峡水库调度过程线图。结合准确有效的洪水预报，三峡水库对这几场洪水均进行了削峰调度：1) 将7月7日入库洪峰流量56，000 m 3 /s削减14，000 m 3 /s，最大出库流量42，000 m 3 /s，水库最高调洪水位152.67 m，拦蓄洪量约39亿m 3 ，长江中下游干流水位没有超警戒水位；2) 将7月24日入库洪峰流量71，200 m 3 /s削减28，200 m 3 /s，水库下泄流量从30，000 m 3 /s逐步加大到45，000 m 3 /s，最高库水位163.11 m，拦蓄洪量约52亿m 3 ，有效减轻了长江中游河段的防洪压力；3) 将9月3日入库洪峰51500 m 3 /s削减24500 m 3 /s，最大下泄流量27000 m 3 /s，最高调洪水位160.12 m，拦蓄洪量64.8亿m 3 ，使得中下游干流水位没有超警戒水位。经初步估算2012年汛期三峡工程防洪经济效益超500亿元。 4.1.2. 兼顾水生态调度-维护河流生态可持续发展 三峡水库先后开展了针对四大家鱼自然繁殖的生态调度试验。结合水库消落过程，2011年调度使下游形成人工涨水过程，四大家鱼对洪水上涨有良好的响应，调度第二天监测到产卵活动；2012年生态调度3次，形成了3次明显的涨水过程，沙市断面均监测到四大家鱼产卵，如图2所示。2012年生态调度期间观测到的四大家鱼卵的数量是2011年76倍，监测期间观测到的卵数量是2011年的23倍，生态调度效果明显，对促进四大家鱼自然繁殖具有积极意义，对生态保护和环境友好起到了良好的效果。 图1. 2012年汛期三峡水库调度过程线图 图2. 2012年枝城站水位与沙市断面家鱼卵径流量关系 4.2. 梯级水库联合调度 4.2.1. 长江支流–乌江梯级水库联合防洪调度实践 从长江流域支流上讲，如2014年7月中旬，受强降雨影响长江流域一级支流乌江干流发生了大洪水。据还原分析计算，乌江干流各梯级水库入库洪峰重现期分别为乌江渡水库15年一遇、构皮滩水库20年一遇、思林水库40年一遇、沙沱水库50年一遇、彭水水库25年一遇，特别是构皮滩至沙沱水电站区间三天雨量超过200 mm，区间来水量约1000年一遇。在调度过程中，根据乌江沿岸城镇的防汛形势，通过对上、下游防洪形势的预判，充分利用洪家渡、构皮滩、思林、沙陀和彭水水库实施乌江水库群联合调度，有效缓解了思南、沿河县城防汛压力。彭水水库及时采取预泄措施，安全接纳了上游水库下泄的洪水，最大程度减轻了沿线各县城的防洪压力，确保乌江沿岸城镇防洪安全，减少洪灾损失约10亿元。 4.2.2. 长江干流–梯级水库联合蓄水调度实践 为提高水资源综合利用效益，在长江流域的水资源管理方面，从2010年开始，长江委在全国率先提出蓄水计划和调度方案管理制度，自2011年初实施至今，已审查流域内糯扎渡、潘口等30座水电站蓄水计划及调度方案，为保障工程效益的有效发挥和流域水资源统一调度奠定了基础。以2014年为例，7月份调度金沙江中游阿海、金安桥、龙开口和鲁地拉四座水库适当上浮水位运行，既解决了机组出力受阻的问题，又为后期蓄水做 图3. 2010~2014年三峡水库汛末蓄水调度过程 了准备。8月份，上述四座水库逐步开始蓄水；溪洛渡、向家坝、瀑布沟等水库也先后安排在8月中旬和9月初开始逐步蓄水，尽量与三峡水库蓄水时间错开。9月长江上游和汉江流域来水偏丰，在确保防洪安全的前提下，调度水库拦蓄洪水尾巴，蓄水形势好转。10月31日10时，三峡水库连续第5年成功蓄水至175 m，为发电、供水、航运提供了强有力的水资源保障。2014年实现了年发电量988亿kWh。图3为三峡水库2010~2014年5年中蓄水调度过程。
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user: 5. 变化条件下对流域水资源管理提出的新挑战 如何满足社会经济发展对水资源管理越来越高的要求、如何缓解大型水利枢纽的建设运行对河流生态水文情势等造成的影响等，是目前长江流域水资源管理面临的挑战[ 5 ] 。这些变化和挑战主要表现在： 1) 长江上游干支流水库群逐步建成，水库群统一调度能力亟待加强。长江流域现已建成水库4.5万多座，长江流域干支流控制性枢纽格局逐步形成。这些控制性工程在充分发挥水资源综合利用功能、服务经济社会发展需求的同时，也在不断改变着河流原有的自然特性和状态，目前的预报调度等技术适应性和精确性有待进一步提高，以缓解对长江中下游径流规律和江湖关系造成的较大影响。 2) 跨流域调水与流域内用水、流域与区域用水矛盾日益尖锐，水资源优化配置亟待加强。南水北调工程总体规划东、中、西线工程将从长江流域调水到我国北方缺水地区，其中中线工程自2014年12月起已正式通水。为解决区域缺水问题或满足水生态修复等需要，长江流域上、中、下游地区还规划了一系列区域性水资源配置工程，如“引汉济渭”“引江济汉”等，如何有效管理和调度这些工程三措施，同时进一步优化丹江口水利枢纽的调度规程和方案，以加强这些水资源配置工程的管理，也是长江流域水资源管理目前面临的重要挑战。 3) 水资源利用对流域生态环境的影响日益显现，水资源保护和生态环境保护亟待加强。尽管目前长江流域水资源开发利用程度还不高，但部分资源开发活动已引发湖泊湿地萎缩、少数支流部分河段断流干涸、珍稀水生动物濒危程度加剧等生态环境问题，尤其是中游鄱阳湖、洞庭湖水资源矛盾日益凸显；一些闸坝建成蓄水后改变水情，引起局部水域纳污能力下降和水质变差；已经建成和正在建设的一系列大型水利水电工程，如三峡工程、南水北调工程和干支流梯级水库等，对生态环境产生的长期、累积影响也将逐渐显露。随着长江流域水资源和水能资源开发利用程度不断提高，生态环境保护的压力进一步增大。 4) 快速的航运发展和长江经济带建设需求向长江流域航运建设提出了新要求。由于三峡工程的应用，长江航运能力得到了很大的提高，规划2030年将达到的航运能力(上下1亿t)也早在2011年就已经达到，如何拓展三峡的航运能力，如何规划建设长江中游航运通道，以实现真正意义上的重庆到上海的江湖联通，使得万吨以上船可以从上海直通重庆，打造真正意义上的中国“黄金水道”，也是目前长江流水资源统一调度和管理面临的重要问题。
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user: 6. 结论 水库群联合调度是实现流域水资源统一调度和管理的重要技术手段。通过控制性水库的调度运用，和以流域为单元的水资源统一调度、水库群联合调度、跨地区多部门协商的协调会商等机制，形成电调服从水调、兴利调度服从防洪调度的统一调度秩序，是强化流域水资源统一调度和管理的重要支撑。同时，随着长江上游水库群不断投入运用，水库调度运行必定对流域河道特性和水文情势带来一定的影响，因此，在不断完善更新水库群联合调度方案的同时，需要在实践中不断积累经验，研究和应对工程措施运行带来的负面影响，建立和完善梯级水库群统一管理调度体系，完善法律、信息和技术等多方面保障。
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user: 摘 要 本文针对电磁脉冲在坑道中传播的问题，提出了一种基于FDTD方法的解决模型。仿真中采用卷积完全匹配层截断计算区域；对坑道的拱顶，采用共形的方案进行模拟；激励源采用超宽带脉冲；为克服仿真资源的占用对计算机硬件的要求，采用了并行的方案。最后我们建立的模型仿真了电磁脉冲在坑道中的传播，得到了一些规律，验证了本模型的有效性。 关键词 :坑道，电磁脉冲，时域有限差分
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user: 1. 引言 随着微电子技术的发展，微电子设备已在各种军用设备和系统中获得广泛的应用。瞬息万变的信息化战场时刻离不开微电子设备，而微电子设备对电磁脉冲又极为敏感。高功率电磁脉冲对信息设备与系统构成严重威胁。电磁波在坑道中的传播具有特定的规律，当波的频率高于坑道截止频率时才可以传播，坑道截止频率一般在几十兆赫兹左右[ 1 ] 。对于非核电磁脉冲，研究表明HPM的载波频率一般在500 MHz以上，UWB的覆盖频段一般在100 MHz以上，均高于坑道的截止频率。因此，在坑道内部传播非常容易，从而对内部的电子系统及设备构成了威胁 [ 2 ] 。因此，研究高功率电磁脉冲电磁效应及工程防护技术具有重要意义。 自1966年K. S. Yee首次提出时域有限差分(Finite Difference Time Domain，FDTD)方法，经过近四十多年的发展，已经成为一种非常成熟的电磁学计算方法，具备了强大的解决多种复杂问题的能力。作为时域方法，FDTD法只需一次计算即可获得宽频带的丰富信息，可以方便的得到电磁场传播的过程，这种宽频带信息与可视化结果使其得到广泛的应用。 本文针对电磁脉冲在坑道中传播的问题，提出了一种基于FDTD方法的解决模型。仿真中采用卷积完全匹配层截断计算区域；对坑道的拱顶，采用共形的方案进行模拟；激励源采用超宽带脉冲；为克服仿真资源的占用对计算机硬件的要求，采用了并行的方案。最后我们建立的模型仿真了电磁脉冲在坑道中的传播，得到了一些规律，验证了本模型的有效性。
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user: 2. 数值方法 把带时间变量的Maxwell旋度方程转化为差分方程，差分格式中每个网格点上的电场(或磁场)分量仅与它相邻的磁场(或电场)分量以及上一时间步该点的场值有关。在每个时间步上分别计算网格空间各点的电场和磁场分量，随着时间步的推进，就能模拟出电磁脉冲与机箱的相互作用过程 [ 3 ] 。 电场 以分量为例，其差分方程为 (1) 其中， ， 。 为真空中的介电常数， 为相对介电常数， 为电导率。 磁场以 分量为例，其差分方程为 (2) 其中， ， 。 为真空中的磁导率， 为相对磁导率。其余四个电磁场分量的差分方程可类似得到。
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user: 3. 吸收边界条件 除了一些全封闭导体的问题，一般用FDTD法求解电磁场问题时的计算域总是开放的。所取的问题域越大，要求存储量越大。由于计算机容量的限制，计算只能在有限区域进行。为了能模拟开区域电磁过程，在计算区域的截断边界处必须设置吸收边界条件，使电磁波在边界处无明显的反射以免影响计算域内场的分布。 这里我们采用一种基于卷积的吸收边界(Convolution Perfectly Matched Layers， CPML) [ 4 ] 。CPML的FDTD实现形式完全独立于所截断媒质类型，可以不加修改的应用于非均匀、有耗、各向异性、色散和非线性等媒质。在CPML中，每个场分量只需两个辅助变量，可显著节省内存。该边界条件不仅可以吸收传播模，还可以吸收低频凋落模，能够克服PML长时间计算带来的晚时反射，因此CPML可贴近散射体设置，减小计算区域。 在CPML中，电场 分量迭代公式为 (3) 其中， (4) (5) (6) (7) 类似地，可以得到其他电磁场分量的迭代公式。
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user: 4. 计算模型及曲面共形处理 坑道工程通常沿轴向延伸，如图1所示，区别主要是截面的形状，此处以具有代表性的平底拱顶形截面为计算模型，如图2(a)所示。坑道底边长及侧壁高均为4.0 m，顶部拱形用半径为2.0 m的半圆近似，岩土介质层电磁参数取值：电导率 ，相对介电常数 ，相对磁导率 。坑道外侧岩土介质及两端的自由空间用完全匹配层(CPML)截断，对于底边及侧壁的电磁参数取平均值，对于坑道顶部曲面部分采用共形技术处理，如图2(b)所示。
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user: 5. 激励源及其设置 波导系统中常采用强迫激励的方法引入激励源，由于坑道周围岩土为非理想导体，且截面为非典型波导横截面(如圆形、矩形)，无法获取其闭式解的场强分布表达式，可以将上述截面自由空间区域近似为矩形，采用近似的模式分布来激励。在此近似模式强迫激励下，随着波的传播将不断修正，经过一段距离的传播，坑道中的场强分布将接近其在此激励模式下固有的、满足坑道边界条件的分布模式。考虑高次模在坑道中衰减较快，这里主要以矩形波导中的两个典型模式TE10、TM11模为例，设长边大小为a，短边为b，下面作简要介绍。 图1. 坑道计算模型 图2. 计算模型截面图。(a)坑道模型；(b)坑道曲面共形处理 1) TM11模有五个场分量，纵向磁场分量 为零，场方程为： (8) 2) TE10模有三个场分量，纵向的电场分量 ，横向磁场分量 、横向电场分量 均为零，场方程为： (9) 设坑道纵向沿z轴方向，激励源位于 处，截面场分布函数为 如式(8)和(9)所示，激励源时间函数为 。于是，强迫激励源可设置如下： (10) 式中下标“tan”表示横向场分量。 为激励源的横向场分量，计算过程中激励源非核电磁脉冲的时间函数 采用超宽带电磁脉冲(UWB) [ 5 ] - [ 7 ] 。 UWB入射波电场近似表示为： (11) 式中 ， 为电场峰值， 为脉冲宽度， 为时间常数，时域波形如图3所示。为了计算结果具有可比性，两种脉冲电场峰值取 。
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user: 6. 并行技术在坑道仿真中的运用 时域有限差分法并行的基本思路是，将总区域分割成若干个子区域，每个子区域对应一个进程，通过各个进程间的数据交换来完成整个区域的计算[ 8 ] 。对于坑道这种一维方向计算区域较大的问题，在区域分割时采用沿z轴方向一维线性分割，如图4示。 将FDTD区域划分成多个子区域后，连接边界、吸收边界、散射体都被划分到某些子区域中，由于这些边界需要特别处理，因此增加了编程的复杂性。编程实现的办法是将各种边界的位置传输给所有的子域，各个子域根据自身的网格范围来判断本子域是否包含某边界。而各个进程分界面处的场量则必须通过相互通信来传递，其计算流程与场量通信如图5所示。 图3. 超宽带(UWB)电磁脉冲时域波形 图4. 进程分配图 图5. 场量通信示意图 进程分界面处的电场 、 在相邻两个进程中同时进行计算，在左进程中计算时需要用到右进程中的磁场 、 ；在右进程中计算时也要用到左进程中的磁场 、 。故在计算电场之前需要先在两个相邻子域之间传输边界的切向磁场。通信的原理可以按照图5来解释：对每个时间步来说，编号为N的进程，需要从进程N − 1接收 、 的场值，同时给进程N + 1发送 、 的场值；还要从进程N + 1接收 、 的场值，同时给进程N − 1发送 、 的场值。 由于采用的是一维分割，通信量相对较少，故采用阻塞通信方式。编程中采用MPI_SENDRECV命令，使程序简化，更重要的是在通信过程中不需要考虑哪个进程先发送还是先接收，从而可以避免消息传递过程中的死锁。通信顺序与程序如图6示。 在编程中，采用主从模式(Master-slave)：有一个主进程，其它为从进程。主进程负责整个并行程序的数据控制，向从进程分配任务并输入输出。从进程负责对数据的处理和计算，主进程也可参与对数据的处理和计算。 当激励源从左侧 处引入后，由于采用的是强迫激励的方法，将向两侧传播，向左传播的波将被左侧的匹配层吸收，向右传播的波沿坑道继续向前传播，直到右匹配层完全吸收，整个程序计算结束。
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user: 7. 计算结果及分析 计算中截面场强分布函数采用TE10模，其截面电场分量分布如式(9)所示，式中 ，时间函数为UWB，如式 (11)所示，脉冲宽度 ， ，其他参数选取不变，根据稳定性条件及数值色散对空间步长与时间步长的要求， ， ， 为脉冲在坑道中的传播速度，考虑坑道截面大小及激励源的高频特性，以后均以光速近似代替。 在上述激励源及参数选取下，模拟的坑道长度为40 m，图7(a)所示为某一时刻记录的 分量空间分布，图7(b)为相对源位置不同距离观察点的输出波形。从脉冲波空间分布分析，可知传播过程中传播能量集中在一个较窄的区域内；从观察点输出波形发现随传播的增加，在时域其波形逐渐变宽，对应的频域变窄。因为UWB是一个宽带信号，频率丰富，而坑道中不同频率成分的波随距离的传播衰减率不同，因此在传播过程中UWB产生了严重的色散现象，从而导致脉冲波时域变宽。在频域随着脉冲波传播，低频分量较高频衰减快而逐渐消失，能量主要靠截止频率以上的高频部分传播，另一方面脉冲波在坑道 图6. 场量通信顺序与程序 图7. 场值分布及观察点时域波形。(a)E y 分量空间分布；(b)不同距离观察点的时域波形 中传播，其能量将不断向周围半有耗介质扩散，对应的幅值不断减小。这些现象与实际的物理过程是相一致的。 本文针对电磁脉冲在坑道中传播的问题，提出了一种基于FDTD方法的解决模型。仿真中采用卷积完全匹配层截断计算区域；对坑道的拱顶，采用共形的方案进行模拟；激励源采用超宽带脉冲；为克服仿真资源的占用对计算机硬件的要求，采用了并行的方案。最后我们建立的模型仿真了电磁脉冲在坑道中的传播，得到了一些规律，验证了本模型的有效性。
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user: 摘 要 分析了锌电解过程酸雾形成机理及同行业的酸雾治理现状，介绍了一种采用冷却塔风机从电解槽底部抽负压的酸雾治理办法，使无组织排放的酸雾有组织收集捕集，达到了较好的酸雾治理效果，实现了作业场所和区域环境的有效改善。 关键词 :湿法炼锌，电解，酸雾治理
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user: 1. 引言 湿法炼锌工艺流程一般为焙烧–浸出–净化–电解–熔铸。锌电解是湿法炼锌过程中将硫酸锌转化为析出锌的工序，硫酸锌在直流电作用下，在阴极沉积形成锌片，成为生产电锌的中间产品。电解时除了析出金属锌，还要放出大量氢气和氧气，溢出的气体带走的硫酸和硫酸锌液滴，形成酸雾，其具有较强的腐蚀性，极大地破坏了建筑物、构筑物、设备和劳动环境 [ 1 ] 。解决酸雾，改善环境一直是湿法炼锌企业面临的重大课题，是行业共性难题。控制酸性气体排放的方法主要有：液体吸收法、固体吸附法、过滤法、静电除雾法、机械式除雾法及覆盖法等，但锌冶炼企业可采用的酸雾抑制方法却极为有限，如添加皂粉起沫覆盖，密闭电解槽法、试剂捕集法，机械排风、鼓风等，但是效果都不理想[ 2 ] [ 3 ] 。通过不断研究探索，多种途径试验，实施技术改造，摸索出一套解决老电解厂房产生的酸雾，采用引风方式，改变酸雾飘散方向，使无组织排放的酸雾按照有组织的气流，进行收集和捕集，实现作业环境和区域环境大大改善，对行业科学发展意义重大。
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user: 2. 酸雾形成的机理 经净化除去各种有害杂质的硫酸锌溶液，以铅银为主要成分的合金板为阳极，纯铝压延板为阴极，在直流电的作用下，带正电的锌离子在阴极沉积析出，带负电的OH - 离子在阳极放电析出，形成氧气溢出，化学反应方程式，锌电解工艺流程见图1。 图1. 锌电解工艺流程图 电锌系统采用湿法炼锌工艺，锌电解过程中由于电极反应放出氧气和氢气，气体逸出电解槽带走电解液滴，随着电解的进行，氧气、氢气从电解槽自下而上放出，形成气泡并粘附硫酸，逸出液体表面形成酸雾。酸雾的成分是硫酸和硫酸锌溶液液滴，持续性产生。
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user: 3. 酸雾治理现状 3.1. 酸雾危害 锌电解车间酸雾具有腐蚀性、分散性、必然性、持续性、多变性等特点，这给酸雾的处理带来了难度。锌冶炼企业早期电解厂房设计都采用自然通风，产生的酸雾自然飘散在厂房内外及周边。酸雾腐蚀性非常大，每年检修都要投入大量的费用进行厂房和设备的维护；还会诱发呼吸道、牙齿等疾病；以及对大气水体产生污染；还会对农作物及其他动植物的生存带来不良影响。 3.2. 酸雾治理现状 某电解车间5个系列，厂房侧墙采取敞开式通风，厂内大多区域甚至周边村镇也受酸雾影响，但车间职工受酸雾危害最为直接。多年来虽然几经努力，采用皂角粉、酸雾必克剂等起泡剂覆盖电解槽面，“放炮”频繁，危害操作人员身心健康，液面线起伏造成锌片难剥离；鼓风、抽风方案经试验均告失败；采用浮球覆盖槽面液体，锌片出装槽时夹带浮球，造成大量浮球损失，堵塞管道阀门和循环泵，生产难以进行。公司比较了国内已有的各种治理方案，但成效均不理想。 近年来，锌冶炼行业都在解极研究酸雾治理问题，除了采用行业常用的一些方法不断试验以外，在工程设计方面也有了新的突破，豫光锌业、祥云飞龙公司、汉中锌业、西部矿业锌业公司等企业在新建电解厂房设施时，考虑了酸雾治理问题，将废液冷却塔的配置与酸雾治理有机结合，有一定效果，解决了部分酸雾收集问题。从目前运行情况看，从厂房顶部抽取酸雾(图2)，酸雾得到有效收集，可解决厂房外部及提升区域环境的效果，厂房内的操作环境有所改善，但操作人员仍处于酸雾密集区域，另外有的企业冷却塔高度增加，增加工程造价，腐蚀问题也很突出。也有企业从厂房侧面吸收酸雾(图3)，效果有所提升，但也是解决厂房以外的酸雾污染问题，厂房内酸雾密度改善不多。 如何收集和治理老电解厂房产生的酸雾，是当前国内锌冶炼企业面临的重大环保课题，借鉴已有的工程实践经验，研究在老电解生产线实施酸雾收集处理系统，期望获得有益的试验结果。 图2. 从锌电解厂房顶部吸收酸雾示意图
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user: 4. 老厂房酸雾收集系统改造 4.1. 技术思路 国内80%的锌冶炼是采用湿法，锌电解酸雾一直困扰企业生产经营活动，并且由于是老厂房改造治理，收集酸雾只能立足于现场条件。为使酸雾从无组织排放到有序收集，使酸雾顽症得到治理，试验将厂房进行封闭，结合电解厂房的二层框架结构，在厂房一层设置两个酸雾通道连接到冷却塔风机口，酸雾由通道能通过风机产生的负压，从电解厂房一层吸引至冷却塔内，由塔内喷淋的循环液吸收酸雾(图4~6)。 4.2. 设定的工况参数 利用电解工艺配置的50平方米玻璃钢鼓风式冷却塔，将电解厂房内的酸雾吸引至冷却塔进风口，风机全压为230 pa，电机功率37 kw。 电解酸雾经过以下收集过程，最终进入电解冷却液而得到回收。 1) 冷却塔风量：360，000 m 3 /h 2) 空气流速：4~6 m/s 图3. 从锌电解厂房侧面吸收酸雾示意图 图4. 酸雾收集流程图 图5. 锌电解酸雾通道示意图 图6. 酸雾通道立面图 4.3. 工程材料 所有施工材料必须采用玻璃钢防腐，耐酸腐蚀，建构物件经过防腐处理，风机做特殊保护，防止运行中的腐蚀损失。 4.4. 设置漏风口 由于要疏导气流，必须通过设置漏风口，使酸雾沿着设置的气流运动，并能有效消除“死风区”。 4.5. 运行情况 通过实验验证，电解产生的酸雾由风机产生的负压改变了流动方向，由无组织飘散改变为向厂房一楼流动，最终回到冷却塔内，酸雾在冷却塔内通过循环液体喷淋吸收，实现有效治理。其效果主要体现在3个方面：一是厂房外部酸雾得到彻底根除，厂房所有设置的漏风点均为负压，厂区及周边酸雾浓度未检出，减少了环境污染，社会效益显著；二是厂房内部工人作业点减少酸雾接触80%，对厂房及行车等设备的腐蚀显著降低，降低了厂房、设备的维修费用，延长厂房使用年限；三是风机噪音由90~100分贝下降到40~60分贝。
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user: 5. 结束语 1) 采用冷却塔风机吸引酸雾，循环液喷淋吸收酸雾，将酸雾无组织排放改变为有组织收集，解决了污染环境的问题，社会效益显著。 2) 该技改工程取得了初步成效，还需进一步整改完善。
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user: 摘 要 钛及钛合金以其优异的性能特点在海洋工程方面有广阔的应用前景，我国海洋用钛合金已有较为完善的合金体系，并有一定的应用。但目前由于应用的性能数据支撑不充足，海洋工程结构件建造规则还不完善，加工设备能力不够、产品规格小以及材料生产成本高等诸多原因，海洋用钛合金尚存在产业化水平低、应用不足的问题。随着国家对海洋建设的重视，钛合金工程化应用程度的加快以及材料成本的降低，未来海洋用钛将有非常大的发展空间。 关键词 :钛，海洋工程，发展现状，展望
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user: 1. 引言 随着世界经济的高速发展，人类面临着资源短缺的难题。纵观全球，现有陆地能源与矿物资源的枯竭，已是为期不远的可怕现实。而占地球表面积约71%的蓝色海洋，可提供充足的食物和医药原料，蕴藏着丰富的矿产储量以及占全球总储量约1/3的石油、天然气；而海洋潮汐、海上风能和太阳能等的开发和利用，将为人类活动提供可持续发展的强劲动力[ 1 ] 。 开发海洋需要各种装备，而任何装备功能的实现都依赖于材料技术。海洋和陆地不同，海水与海洋大气中含有氯化物和硫化物，对机械装置材料腐蚀作用很大，而深海海水的强大压力，需求设备结构强度高，否则会出现失效。故海洋工程用设备构件，特别是在大深度海水中作业的构件，需要选用比强度高，比韧性好、耐海水腐蚀的材料加工制造 [ 2 ] 。
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user: 2. 钛在海洋工程应用上的优势 钛，被称为“海洋金属”，其质轻、高强、无磁、耐蚀，特别突出的是耐海水和海洋大气腐蚀，是优异的轻型结构材料，尤其适用于作轻型海工装备用材。钛及钛合金在海洋工程中在推广应用，对提高海洋工程装备的作业能力、安全性、可靠性及技战术水平具有十分重要的意义，是建设海洋强国的重要战略材料之一 [ 3 ] 。 与钢铁、不锈钢、铜、铝等常用材料相比，钛材最突出的特点是密度低、比强度高、耐蚀性强；同时还具有优良的耐海水冲刷、无磁性、无冷脆性、高透声系数及有优异的中子辐照衰减性能。在塑性成形、铸造、焊接等方面，与其他常用金属材料一样，可以采用常规的方法进行加工成形，因而使钛金属材料对各类海洋工程具有广泛的适用性。
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user: 3. 国内海洋工程用钛合金分类、性能特点及应用 自20世纪90年代以来，我国自主开发了多种海洋工程专用钛合金。经过几十年的发展，我国海洋用钛的研究及应用水平有了很大提高，已形成较为完善的合金体系，按合金屈服强度，可大致分成三个等级：1) 低强钛合金(500 MPa以下)；2) 中强钛合金(500~800 MPa)；3) 高强度钛合金(800 MPa以上)。低强钛合金主要有工业纯钛(TA1-TA3)、TA9、TA10、TA16等；中强钛合金主要有：TA17、TA22 (Ti-31)、ZTA5、TA5-A、TA18、ZTi60、TA23 (Ti-70)、Ti-91、TA24 (Ti-75)等；高强钛合金主要有：ZTC4、TC4、TC4ELI、Ti80、TC10、TC11、TiB19、TB9等。表1为我国海洋用钛及钛合金及其性能。 由于钛及钛合金自身所具备的特性，使其在舰船以及海工装备的应用上具有得天独厚的优势，因而被广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫船、扫雷艇以及螺旋桨推进器、海水管路、冷凝器、热交换器等。如，我国的“和谐”号深海载人深潜器载人球壳的材料就是钛合金；美国、日本、俄罗斯等国深潜器的载人球壳的材料也是钛合金。此外，钛还具有无磁性，能够提高探测仪器及工具的抗磁干扰能力，减小设备装备的磁物理场效应，增加隐蔽性，提高焊接质量和生产效率，这使其在舰船上的应用潜力进一步被发掘出来。 Table 1 Properties of titanium alloy used in ocean engineering in our countr 分类 合金牌号 R p0.2 /MPa 材料特性 应用 低 强 钛 合 金 TA1 220 成型、焊接性好、耐海水腐蚀 板式换热器 TA2 320 成型、焊接性好、耐海水腐蚀 管式换热器、贯穿管接头、海水入口/出口、 海水排出口管接头、灭火用水系统、职称系统管线、 泵、阀、氯化处理系统等 TA9 250 成型、焊接性好、耐腐蚀 管式换热气 TA10 300 塑性、焊接性好、耐蚀 管式换热气、临时管道与电缆、横梁、立管、 输送管线 TA16 375 塑性高、焊接性和耐蚀性好 管路与热交换器、管板和传热管 TA22 490 成型、焊接性好、耐海水腐蚀350℃海水、 耐缝隙腐蚀 热交换器、冷凝器、管路、阀门、泵体 余热排出冷却器 中 强 钛 合 金 TA5 590 耐蚀、可焊性好 板材、锻件可用于船舶机械各类部件、喷水推进装置 ZTA5 490 铸造性能优良 船舶推进、电子及辅助系统的泵、阀等 TA17 520 良好的焊接性能和抗水腐蚀性能 潜艇壳体，也用做声纳导流罩骨架、热交换器管板、 管板和传热管 TA18 515 优异的焊接性能和冷成形性能、耐蚀 横梁、临时管道与电缆、立管、输送管线、 增压装置管道 TA23 600 冷成型、焊接、耐蚀性、声学性能好 透声窗、声呐导流罩 TA24 630 焊接、可焊、成型性能好、断裂韧性、 冲击韧性及应力腐蚀韧性高 通海、低压吹除系统，耐高压管路、压力容器、 船舶结构 Ti-91 600 冷成型、焊接、耐蚀、声学性能好 透声窗、声呐导流罩 ZTi60 590 铸造性能好、耐蚀、可焊 各种耐压系统逐渐 高 强 钛 合 金 TC4 825 优异室温、高温性能， 优良抗疲劳及裂纹扩展能力、 耐腐蚀、焊接性能好 预应力采油管接头、油气平台支柱、绳索支架、 海水循环加压 系统的高压泵、提升管及联结器、 海底电缆夹紧锁、勘探装置中的零件等 ZTC4 800 抗疲劳、抗裂纹扩展、铸造性能好 螺旋桨等高强铸件 TC4 ELI 795 优异室温、高温性能， 优良抗疲劳及裂纹扩展能力、 耐腐蚀、焊接性能好 钻井立管、生产和输出立管、锥形应力街头、 紧固件、海底管道 Ti80 785 ~ 885 耐蚀、可焊 高温容器、深潜器耐压壳体、结构件 TC10 930 抗腐蚀、高强度 通海管路、阀及附件 TC11 900 优异的高温强度 高压压气机转子、低压压气机轮盘及叶片 TB9 1050 塑性好、强度和弹性高、淬透性好 紧固件、带管的生产装置、各种工具 Ti-B19 1150 高强、良好塑性、较高韧性、 应力腐蚀断裂韧性、可焊 船舶机械部件、高压容器、弹射装置 表1. 我国海洋用钛及钛合金及其性能
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user: 4. 我国海洋用钛合金的发展现状 目前，我国海洋用钛合金虽然已形成了较为完整的体系，但很多合金尚停留在研发试制阶段，存在产业化水平低、应用不足的问题，与俄罗斯、美国、日本等国相比，还有较大的差距。 我们认为主要有以下几点原因： 1) 没有形成设计院所、材料研究机构、部件成型及应用性能研究单位、舰船建造企业之间的有效协调合作机制，造成目前的应用还处于零星分散的状态，多项关键技术并没有掌握。 2) 海洋工程结构件建造规则还不完善，且缺少材料标准。 3) 在海水及海洋工况中条件下，长期应用的性能数据支撑不充足。 4) 加工设备能力不够，产品规格小，主要是缺少大型管材加工设备，目前海洋用大口径管材还不能生产，不能完全满足海洋用钛大型构件的需要。当前平台的结构件和关键部件及设备均从国外进口。 5) 工程化应用不足，钛加工技术进步缓慢，造成材料生产成本很高。
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user: 5. 未来海洋工程用钛材的发展建议和展望 为了促进钛以及钛合金未来能够在海洋工程应用领域进一步发展，建议：1) 将海洋工程用钛纳入国家新材料发展专项，建立海洋工程用钛合金材料及技术研究、应用研究及评价平台，大力推动海洋工程用钛材料的跨越式发展，提升我国海工装备的技术水平升级和发展；2) 从国家层面推动海洋工程用钛设备的设计准则、技术体系、应用技术标准、规范；3) 深化对现有钛合金的研究，并开展新工艺和新技术研究，着重解决焊接、成型、表面处理等工程应用技术问题，大力开发钛合金低成本化生产技术；4) 优化和完善我国船用钛合金体系，建立船用钛合金性能数据库，为海洋工程用钛及钛合金的选材提供丰富的数据支持；5) 加大对钛合金生产企业的投资力度，加快钛合金加工企业的装备向高精化、自动化、大型化的改造进程。 目前，海洋用钛合金材料的用量仅占约2%，如果我国能达到俄罗斯舰船用钛量15%~20%的比例，船用钛的市场需求量将会非常庞大，保守估计钛的市场应该在千亿元左右。石油勘探与开采领域是钛合金应用的又一个具有巨大潜力的目标市场，仅一座海上石油钻井平台用钛量就可达到1500~2000吨。根据规划，我国未来3~5年将建设70座左右的海上石油钻井平台，如果采用钛材料，钛的用量将会达到14万吨左右。此外，在海水淡化以及滨海电站方面，由于我国目前海水淡化以及滨海电站市场需求巨大，在进一步降低钛合金成本以及提高产品质量稳定性的情况下，钛的市场应用前景将非常广阔。
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user: 6. 结语 1) 我国海洋用钛合金虽然已形成了较为完整的体系，且钛及钛合金在我国航洋工程上已经有了较多的应用，但与俄罗斯、美国、日本等国相比，还有较大的差距，需进一步加快海洋用钛的研发、应用步伐，以提升我国舰船及海工装备的发展水平； 2) 我国海洋用钛材的需求量巨大，市场前景广阔，有很大的发展空间。
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user: 摘 要 《神圣家族》是马克思和恩格斯共同撰写完成的第一本著作，在马克思主义思想形成的过程当中具有非常重要的历史地位。马克思和恩格斯通过对“批判的批判”的批判加深了我们对其“真正的人道主义”的认识。加深了我们对“真正的人道主义”和“社会主义”之间的关系的理解。考察马克思恩格斯在《神圣家族》中的“真正的人道主义”思想对于我们理解其与“以人为本”的科学发展观之间关系具有非常重要的意义。有利于我们依靠广大的人民群众推动历史向前发展，从而推动人的“自由全面发展”的实现。对于建设社会主义现代化国家、实现全面建成小康社会、实现真正的坚持以人为本和人的全面发展的宏伟目标具有非常重大的历史意义和借鉴价值。 关键词 :真正的人道主义，以人为本，科学发展观
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user: 1. 引言 “人道主义”在西方的历史长河里占有非常重要的历史地位，就连青年黑格尔派的思想其实也带有人道主义的色彩，但是在马克思看来青年黑格尔派的人道主义是“陈腐的人道主义”、“虚假的人道主义”即：脱离群众的人道主义。鲍威尔只是加入了人道主义的潮流，只是染了人道主义的味道，而实际上却是反人道主义的，是漠视群众生活和现实批判的[ 1 ] (p. 54)。人道主义不应是解决人的问题的虚假口号，不应只是一种标签，不应是对人性的抽象解读，而应是对现实的人及其生存环境的关心，应该是人的生存的各种问题的切实关注和解决 [ 2 ] (p. 55)。也正是基于此，我们能够看到，马克思在《神圣家族》中阐述的“真正的人道主义”不是抽象的人性论，而是具体的也是实践的人道主义。“真正的人道主义”真正就真正在其“唯物性”上，它注重人道主义和唯物主义的结合 [ 3 ] (p. 118)。马克思和恩格斯在《神圣家族》的开篇序言当中就针对以布鲁诺·鲍威尔为首的青年黑格尔派的“自我意识”哲学得出了：“在德国，对真正的人道主义来说，没有比唯灵论和思辨唯心主义更危险的敌人了”[ 4 ] (p. 7)的结论。马克思和恩格斯就是要通过批判以鲍威尔为代表的青年黑格尔派，帮助广大读者“识破思辨哲学的幻想”[ 4 ] (p. 7)。马克思和恩格斯在对青年黑格尔派进行批判的同时提出了和以前的一切哲学不同的观点：即，“真正的人道主义”。也就是说，以人为中心，以现实的人为基础，追求人的全面协调可持续发展的人道主义。立足未来、关心群众的人道主义必须面对现实、关注现实。即：“真正的人道主义”必须真正面对现实，真正关心群众尤其是贫穷的工人阶级，真正看到社会生活违反人性的根源 [ 2 ] (p. 54)。反思马克思恩格斯的“真正的人道主义”思想以及他们对“自我意识”哲学的批判，对于深刻认识我们今天所倡导的“以人为本的”科学发展观具有重要的理论意义和现实意义。也有利于我们更加清楚的认识“真正的人道主义”与“以人为本”的科学发展观重要思想之间的关系。