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    流域水污染防治規(guī)劃是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅要評估分析水環(huán)境經(jīng)濟形勢，還要科學預(yù)測未來水環(huán)境面臨的壓力，最后才能形成科學合理的規(guī)劃目標、任務(wù)方案等。       這是一個前后連貫的過程，但在以往的的流域水污染防治規(guī)劃編制過程中，各規(guī)劃環(huán)節(jié)往往是相對獨立的，也就是說負責污染物產(chǎn)排放預(yù)測的可能不管總量控制目標制定，負責總量控制目標制定的可能對規(guī)劃任務(wù)方案和工程項目實施是否能夠確保目標指標可達缺乏考慮，割裂了規(guī)劃各環(huán)節(jié)和規(guī)劃內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系。       記者了解到，國家重大水專項課題——流域水污染防治規(guī)劃決策支持平臺打通了水污染防治規(guī)劃制定的各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了流域“經(jīng)濟-社會-水資源-水污染排放-水環(huán)境質(zhì)量”一體化預(yù)測研究，將有效避免以往國家中長期水環(huán)境保護戰(zhàn)略制定過程中缺陷和不足，使國家的水環(huán)境管理工作具有精細化管理的數(shù)據(jù)支持、模型方法和科學依據(jù)。目前，平臺研究課題已基本完成，       平臺打通水污染防治全環(huán)節(jié)       上游模型系統(tǒng)的輸出將作為下游模型的輸入       平臺如何打通水污染防治規(guī)劃的全環(huán)節(jié)呢？       流域水污染防治規(guī)劃決策支持平臺研究課題負責人蔣洪強介紹說，平臺通過對流域規(guī)劃編制的全過程進行耦合決策，從經(jīng)濟社會到污染產(chǎn)排放、到水環(huán)境質(zhì)量模擬、再到總量控制目標分配和確定、規(guī)劃任務(wù)優(yōu)化評估和規(guī)劃的投入測算，最后以對經(jīng)濟的拉動效應(yīng)返回到經(jīng)濟社會中。整個過程是一個閉環(huán)結(jié)構(gòu)，這在以往的規(guī)劃決策中是比較少見的。       據(jù)介紹，流域水污染防治規(guī)劃決策支持平臺由環(huán)境保護部環(huán)境規(guī)劃院國家環(huán)境規(guī)劃與政策模擬重點實驗室研發(fā)，目前建成了包括流域水環(huán)境經(jīng)濟形勢診斷系統(tǒng)、水環(huán)境一體化預(yù)測模擬系統(tǒng)、水環(huán)境規(guī)劃目標分配模擬系統(tǒng)、基于多目標優(yōu)化決策規(guī)劃優(yōu)選系統(tǒng)、水污染防治規(guī)劃投入貢獻度測算系統(tǒng)五大系統(tǒng)。       “五大子系統(tǒng)在上下游輸入——輸出關(guān)系上遵循一體化模擬思路，上游模型系統(tǒng)的輸出將作為下游模型系統(tǒng)的輸入。”蔣洪強告訴記者，比如水污染物產(chǎn)排放預(yù)測子系統(tǒng)模型中主要水污染物的預(yù)測結(jié)果，將作為水環(huán)境規(guī)劃目標分配子系統(tǒng)的自動輸入；流域水環(huán)境規(guī)劃目標分配子系統(tǒng)的分配結(jié)果將作為水環(huán)境質(zhì)量模擬預(yù)測子系統(tǒng)的邊界條件自動輸入。       比如根據(jù)平臺模擬結(jié)果，相比于基準年，2020年松花江流域總體需要削減COD和氨氮分別是30%和40%，總體減排目標作為條件輸入到水環(huán)境規(guī)劃目標分配模擬系統(tǒng)，可以得知嫩江流域COD和氨氮需分別削減1.68萬噸和0.33萬噸，這些數(shù)據(jù)可以直接進入多目標優(yōu)化決策規(guī)劃優(yōu)選系統(tǒng)，可以知曉建設(shè)多少個污水處理系統(tǒng)以及每個污水處理系統(tǒng)的建設(shè)標準。       并且，與以往以行政區(qū)劃單元不同，平臺的一體化模擬全部是基于流域控制單元層面來開展的，可以較好地服務(wù)于流域水污染防治的科學和精細化管理需求，為此將松花江分為33個單元。       “平臺已經(jīng)突破了傳統(tǒng)意義上多個模型間一體化耦合模擬比較薄弱的環(huán)節(jié)。”蔣洪強說。       平臺突破環(huán)境問題線性解決方法       綜合考慮經(jīng)濟社會-污染減排-環(huán)境質(zhì)量一體化關(guān)系      除實現(xiàn)了水污染防治各環(huán)節(jié)的聯(lián)動，平臺最大的亮點還在于把經(jīng)濟社會等影響因素引入水污染防治規(guī)劃中，避免以往從環(huán)境到環(huán)境線性的解決方法，這也是平臺的主要技術(shù)突破點。       經(jīng)濟社會活動在環(huán)境中發(fā)揮著主導(dǎo)作用，經(jīng)濟總量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增長速度和產(chǎn)業(yè)布局對水環(huán)境有著決定性的影響。“未來對水環(huán)境的需求將主要來自于經(jīng)濟社會領(lǐng)域，而對水環(huán)境的改善也依賴于對經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)調(diào)整來實現(xiàn)。”蔣洪強說。       因此，結(jié)合流域不同的經(jīng)濟增長場景、不同的發(fā)展方式，綜合考慮技術(shù)進步、工程治理措施等因素，平臺建立了不同水污染物的產(chǎn)生量、排放量和污染治理投入的動態(tài)模擬預(yù)測模型與方法。       就松花江流域來說，要考慮的經(jīng)濟社會因素就有很多。首先是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題，總體上松花江流域工業(yè)影響比較穩(wěn)定，流域內(nèi)主要水污染物來自于畜禽養(yǎng)殖污染排放和生活污染。而畜禽養(yǎng)殖量主要取決于消費需求、食品結(jié)構(gòu)、畜禽生產(chǎn)能力、飼料供應(yīng)和畜牧業(yè)科技進步等因素，通過對我國肉類及禽蛋增長幅度將呈穩(wěn)中有降態(tài)勢的判斷，未來肉類和禽蛋增長率的變化呈下降趨勢。其次還要考慮技術(shù)工藝，結(jié)合“十二五”現(xiàn)狀，按照“十三五”期間各年的廢水處理率，濕法工藝比例、干法污染物去除率以及廢水回用率等均保持勻速提高，畜禽養(yǎng)殖的污染物排放總體需保持削減與降低。例如廢水處理率“十三五”期間提高10%，人均排污強度下降，“十三五”期間城鎮(zhèn)生活污水的COD排放總量需要削減17.3%左右。再者是人口問題，未來隨著人口老齡化到來，“十三五”期間約增長0.8%，流域內(nèi)總?cè)丝诜€(wěn)中有增。       同時，平臺還建立和完善了水污染物總量控制與水環(huán)境質(zhì)量改善的輸入響應(yīng)關(guān)系。蔣洪強介紹說，以往水環(huán)境質(zhì)量目標與水污染物總量目標之間可能缺乏明確的響應(yīng)關(guān)系。例如，從宏觀上講，“十二五”期間全國重點流域水污染防治規(guī)劃中提出的水質(zhì)改善目標Ⅰ類~Ⅲ類水質(zhì)斷面比例提高5%，全國重點流域化學需氧量要比2010年削減9.7%，氨氮排放量削減11.3%。水質(zhì)目標和對應(yīng)的污染物排放量在理論上是存在輸入響應(yīng)關(guān)系的，也就是說污染物減排達標，污染物濃度肯定會下降,環(huán)境質(zhì)量也會得到相應(yīng)改善。而現(xiàn)實中，兩者之間的定量關(guān)系并不清楚，使得公眾總是存在這樣的疑問：污染物減排目標都達到了，但水環(huán)境質(zhì)量還是沒有改善。       對此，平臺通過建立每個控制單元的目標總量分配模型，清晰地掌握流域內(nèi)每個控制單元主要水污染物的總量控制，為水環(huán)境精細化監(jiān)管提供依據(jù)。       比如，松花江流域“十三五”期間在COD削減30%、氨氮削減40%總目標的要求下，松花江流域內(nèi)33個單元格有不同的減排目標，雅魯河呼倫貝爾市控制單元的COD排放量需削減11%左右，氨氮需削減27%左右。       平臺繪制流域水污染防治圖景       未來將拓展至全國重點流域范圍       此外，平臺在松花江流域還有進一步的應(yīng)用。       “將雅魯河呼倫貝爾市控制單元的減排結(jié)果輸入到流域水質(zhì)預(yù)測模擬系統(tǒng)中，可以得知2020年，雅魯河呼倫貝爾市控制單元化學需氧量為13mg/L、氨氮排放物濃度是0.41mg/L，單元總體水質(zhì)類別是II類。”蔣洪強介紹說，而這一單元的控制斷面水質(zhì)目標是穩(wěn)定控制在III類，這說明這一削減方案符合污染物總量減排和環(huán)境質(zhì)量改善要求，為水污染防治和管理提供了科學的依據(jù)。       通過水污染防治規(guī)劃投入貢獻度測算系統(tǒng)模擬，預(yù)計“十三五”期間松花江流域水污染治理投入都將大幅度增加，總體預(yù)計將達到735億元。“污染治理投入不僅對水環(huán)境改善能夠產(chǎn)生積極作用，同時對經(jīng)濟也能產(chǎn)生積極作用，拉動經(jīng)濟增長和解決就業(yè)問題。”蔣洪強表示，“這都為決策者實現(xiàn)污染防治精細化決策管理提供了支撐。”       而這些模擬結(jié)果的實現(xiàn)都依賴于強大的流域大數(shù)據(jù)，比如大量的經(jīng)濟社會、資源環(huán)境、水文土壤、費用效益等數(shù)據(jù)和參數(shù)。       據(jù)介紹，平臺應(yīng)用具體包含了松花江流域的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)包括人口、GDP、產(chǎn)業(yè)增加值、污染物產(chǎn)排排放、水質(zhì)監(jiān)測、水文監(jiān)測等，此外還用到了多種類型的詳細參數(shù)系數(shù)，包括污染治理投入的費用-效益分析參數(shù)、投入產(chǎn)出分析參數(shù)、水質(zhì)模擬參數(shù)率定、產(chǎn)排污系數(shù)等。“這些數(shù)據(jù)目前在各子模型系統(tǒng)中都得到了應(yīng)用，是這些模擬結(jié)果的基礎(chǔ)，直接關(guān)系著結(jié)果的準確性。”蔣洪強說。       據(jù)了解，平臺不僅為“十三五”松花江流域水污染防治規(guī)劃提供了技術(shù)支持，也為“水十條”出臺及實施以及國家“十三五”水污染防治規(guī)劃編制起到重要支撐作用。其中，基于平臺開發(fā)建立的流域水環(huán)境經(jīng)濟信息數(shù)據(jù)庫，在水利部“數(shù)字水利平臺”上得到了應(yīng)用。       未來，平臺還將進一步研究流域環(huán)境健康、環(huán)境風險相關(guān)的優(yōu)化決策以及基于控制單元的環(huán)境承載力預(yù)警機制等，同時將致力于將平臺從松花江流域拓展到全國所有重點流域范圍，為水污染防治提供全面的技術(shù)支撐。

    10月1日，國內(nèi)首個土壤污染防治地方性法規(guī)《湖北省土壤污染防治條例》（以下簡稱《條例》）正式施行。       土壤是最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，土壤環(huán)境狀況直接影響老百姓的菜籃子、米袋子，更是國土資源環(huán)境安全和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。湖北省環(huán)保廳相關(guān)人員表示，雖然湖北省土壤環(huán)境污染程度總體較輕，但部分地區(qū)土壤的少數(shù)指標存在超標情況；出臺《條例》體現(xiàn)了湖北省地方立法先行先試、主動擔當，更昭示了湖北實施生態(tài)立省戰(zhàn)略的堅定決心。《條例》立法工作自2014年啟動，湖北省人大常委會會議對草案進行了四次審議，省人大會議又對草案進行了2次審議。最終于今年2月1日，經(jīng)湖北省十二屆人大四次會議表決通過。這是湖北省立法史上審議次數(shù)最多、審議時間最長的一部法規(guī)。       值得一提的是，該《條例》建立了湖北省土壤污染治理的法律制度。實行“行政首長責任制”和“終身追究制”，厘清了政府及其相關(guān)部門的責任，改變了“多頭治土”局面。《條例》還作了諸多體現(xiàn)湖北特色的制度安排，如制定土壤污染高風險行業(yè)名錄、對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地實行分級管理、實行土壤污染防治的舉報和獎勵制度等。       下一階段，湖北全省環(huán)保部門將嚴格按照《條例》內(nèi)容進行執(zhí)法，同時著力強化土壤環(huán)境管理，開展土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查，加快推進土壤修復(fù)工程示范。

    由于每年用在河道整治上的納稅人的錢都相當可觀，流域治理修復(fù)已經(jīng)成為德意志聯(lián)邦政府的重要工作內(nèi)容。十多年前，德國南部的巴登-符騰堡州啟動了“巴登—符騰堡州多瑙河的整體規(guī)劃”項目，其綜合規(guī)劃目標是恢復(fù)州內(nèi)多瑙河流域受損河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)過程，合理利用水資源，減輕洪澇災(zāi)害損失，維護水生態(tài)系統(tǒng)健康，修復(fù)河流自然生態(tài)和自然景觀。河流綜合整治觀念變得日益重要，是德國政府對現(xiàn)有河流修復(fù)技術(shù)中存在問題的反思。       背景分析   <p font-size:18px;"="" style="padding: 0px; margin: 10px 0px; color: rgb(114, 114, 114); font-family: Simsum; font-size: 12px; background-color: rgb(255, 255, 255); line-height: 24px;">    自19世紀以來，為了提高內(nèi)河航運能力，德國在易北河、多瑙河以及萊茵河等主要河道進行了大規(guī)模改造，產(chǎn)生了一系列負面環(huán)境影響。天然河流形態(tài)被極大改變，蜿蜒曲折成為直線或折線型，河道橫斷面形狀也規(guī)則化，許多生物賴以維持生存的自然形態(tài)和水生生境消失。河流的自然面積極大壓縮，水文過程的可持續(xù)性遭到破壞，加之沿河流域的污染排放嚴重，因而造成河道淤積、自凈能力下降、水質(zhì)污染加劇、生物多樣性下降、土地貧瘠化和河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降等問題。失去正常河流功能的河道嚴重影響了沿河城鄉(xiāng)居民的正常生產(chǎn)生活。    存在的問題       由于德國境內(nèi)多瑙河的河道裁彎取直和渠化，這一段河道存在的問題是河道流程顯著縮短，導(dǎo)致近年來河水在豎向上嚴重侵蝕，河流生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞，河流水質(zhì)惡化。河流整治目標設(shè)定包括恢復(fù)河流和河漫灘的物理及水文動力，河流再次彎曲化，重新確定自然水位和河流河谷的水位波動，以及改善動植物的棲息地條件等。       亮點措施       1.重塑淺灘深潭自然河流結(jié)構(gòu)       從多瑙河所在流域的整體性出發(fā)考慮，首先對河道水系的基準情況進行調(diào)研。通過詳細的水文生態(tài)、河流水力學特性、生物多樣性調(diào)查等，然后進行綜合性的指標分析和計算，包括河道形態(tài)的確定、穩(wěn)定性計算、生態(tài)需水量確定、河流河谷的水位波動，生態(tài)護岸的構(gòu)建等，使河流的各組成要素接近自然河流的指標?；谶@些資料，規(guī)劃該段河流修復(fù)的構(gòu)想是重塑一段約2.6km長的有凹岸和凸岸、淺灘和深潭、沙灘和沙洲的自然河灣，以涵養(yǎng)水源、降低河水流速、削弱洪水的破壞力，為各種生物提供必要的生存場所。           淺灘跌水區(qū)的數(shù)字水文地形模型、淺灘跌水區(qū)的平面圖與剖面圖       低流速的淺灘跌水區(qū)域與深潭靜水區(qū)的結(jié)合能夠滿足河流防洪設(shè)計，同時也會較好地支持該地域的水域生態(tài)系統(tǒng)，尤其是魚類的洄游。           具有淺灘和深潭交替結(jié)構(gòu)的自然河流狀態(tài)       2.建設(shè)巨石固床斜坡生態(tài)魚道       魚道又稱過魚設(shè)施，是使洄游魚類繁殖時能順流或逆流通過河道中的水利設(shè)施總稱?，F(xiàn)代魚道多是采用漿砌石或混凝土的構(gòu)筑設(shè)施，如池堰式、池孔式、丹尼爾式、豎孔式等，在設(shè)計時主要針對1~2種主要經(jīng)濟魚類的特征，而很少考慮其他水生生物、有機碎屑等在魚道建設(shè)后能否在流域上下游輸移和交換;也沒有考慮魚道與兩岸環(huán)境之間的融洽性。           混凝土構(gòu)筑的魚道       此外，絕大多數(shù)魚道的環(huán)境與自然環(huán)境相差甚遠，而建造中使用的抗凍劑、早強劑等添加劑在水中的緩慢釋放，對誘魚效果和魚類健康都有負面影響。近20年來，由于現(xiàn)代魚道的運行效果有限，它的有效性和必要性受到質(zhì)疑。生態(tài)魚道正是對原有魚道概念的拓展，它不僅應(yīng)具有過魚的功能，還有通過機質(zhì)、泥沙和其他水生生物的功能，以及在橫斷面上恢復(fù)河流廊道(生態(tài)交錯帶)的功能。因此，生態(tài)魚道是有效提高河流連接度與連通性，維持整個流域生態(tài)正常有序運行的手段。           巨石固床魚道施工過程       針對已有問題，選取的設(shè)計構(gòu)思是近自然式的巨石固床斜坡。它們與河岸景觀修復(fù)融合，建立起“陸地—河岸帶—河道”完整的斷面生態(tài)模式，與河岸帶的植被共同重構(gòu)河流廊道，提高景觀的連通。最終生態(tài)魚道的形態(tài)是近1700塊巨石沿著河水落差方向排列，猶如張開的漁網(wǎng)形狀，每一塊巨石都重達1.6t，而邊長至少1.5m。           近自然式的巨石固床斜坡   啟示與借鑒       德國埃爾廷根-賓茨旺根段多瑙河河流修復(fù)工程以新的理念、先進的數(shù)字技術(shù)和量化方法研究、設(shè)計河流景觀并進行施工，將水力學的研究、河流景觀設(shè)計和景觀建造等不同過程環(huán)環(huán)相扣，在保證多瑙河防洪安全的前提下，對恢復(fù)水質(zhì)、維護和修復(fù)河流自然生態(tài)和自然景觀具有良好的效果。為河流修復(fù)多學科之間的交叉提供了參考，也同樣提醒著我們河流修復(fù)是一項系統(tǒng)工程，需要多方面協(xié)調(diào)共同完成，這樣的治河才經(jīng)得起時間的檢驗。           現(xiàn)在的德國段多瑙河，融入自然的河流       觀點       在河流修復(fù)工程中，水力學研究、生態(tài)學研究、景觀設(shè)計以及景觀施工在不同的關(guān)注層面、不同的工程階段發(fā)揮著各自的重要作用。只有各個專業(yè)有機結(jié)合才能整體性修復(fù)受損的河流，再現(xiàn)自然的、能自我調(diào)節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)。然而通常來說，學科之間實質(zhì)意義上的交叉還十分困難，造成了現(xiàn)有大部分的河流景觀設(shè)計很難形成對河流生態(tài)環(huán)境的整體考慮和量化分析，僅停留在景觀的一般美學意義上，而忽略了河流的自然性、生態(tài)性，使得河流的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，河流的生物多樣性降低。造成學科之間分離的主要原因就是缺乏有效的技術(shù)手段。

? ? 記者從27日北京市政府新聞辦舉行的發(fā)布會上獲悉：北京市按照“誰污染、誰治理”“誰污染、誰補償”的原則，建立了水環(huán)境區(qū)域補償機制，上游來水經(jīng)過本區(qū)出境時水質(zhì)變差，每變差1個水質(zhì)功能類別，都要按照每斷面每月30萬元的標準補償下游區(qū)。 ? ? ? 據(jù)統(tǒng)計，2015年度北京市各區(qū)應(yīng)繳納的跨界斷面補償金為9.7億元;今年前8月這一數(shù)字達到5.6億元。“讓產(chǎn)生污染并治理不力的上游區(qū)對下游區(qū)給予經(jīng)濟補償，避免了以往‘以鄰為壑’的局面，激發(fā)了各區(qū)治污的積極性，形成了上下游各區(qū)齊抓共管的工作格局，對推動北京市水環(huán)境的治理能力具有重要意義。”北京市水務(wù)局副局長潘安君表示。 ? ? ? 據(jù)介紹，水環(huán)境區(qū)域補償包括跨界斷面補償和污水治理年度任務(wù)補償兩部分。目前北京共設(shè)置監(jiān)測斷面83個，基本覆蓋了全市主要河道的支、干流。如果本區(qū)發(fā)源的水流跨界斷面出境時水質(zhì)不達標，或者上游來水經(jīng)過本區(qū)出境時水質(zhì)變差，其濃度相對于該斷面水質(zhì)考核標準，每變差1個水質(zhì)功能類別，都要按照每斷面每月30萬元的標準補償下游區(qū)。當跨界斷面出境污染物濃度小于或等于入境斷面該種污染物濃度，但未達到該斷面水質(zhì)考核標準時，其濃度相對于該斷面水質(zhì)考核標準每變差1個水質(zhì)功能類別，補償金標準為15萬元/月。 ? ? ? 據(jù)介紹，去年凈繳納補償金最多的3個區(qū)為豐臺區(qū)1.58億元、朝陽區(qū)1.09億元、順義區(qū)1.06億元。目前，去年的補償金已經(jīng)撥付到相關(guān)各區(qū)財政局，用于水環(huán)境治理工作。

    來自韓國的一個設(shè)計師團隊為2016landartgeneratorinitiative（陸地藝術(shù)發(fā)電計劃）設(shè)計了clearorb裝置，該裝置位于加利福尼亞圣莫妮卡地區(qū)，是一個直徑40米的玻璃圓球，它能將海水淡化成淡水，為城市電網(wǎng)提供電力，是一個符合可持續(xù)發(fā)展理念的基礎(chǔ)設(shè)施。         jaesiklim,ahyounglee,jaeyeolkim和taegulim參與了clearorb的設(shè)計，使它看上去就像是漂浮在海洋之上。它的上半部分是由半透明的玻璃組成的，折射著周圍的自然景觀，下半部分鏡子般的表面也在陽光中閃閃發(fā)光。從圣莫妮卡海灘有道路直接連接著該裝置，而且是水下通道，這條“沉思之路”的外墻扮演著波浪發(fā)電裝置的功能，跟原有的防波堤在一起，它的內(nèi)部陳列著一系列瀕臨滅絕的動物，讓人們在通過的時候不禁思考，人類應(yīng)該如何跟自然和諧共處。         圓球的表面是由透明、發(fā)光的太陽能聚光器組成的，它提供能量給內(nèi)部的水循環(huán)，圓球的內(nèi)部有一個太陽能蒸發(fā)器，它通過蒸發(fā)和冷凝作用來產(chǎn)生淡水。經(jīng)過淡化的水直接倒到底下的噴泉里，這也是對光和水對于生命意義的一次藝術(shù)性的詮釋。           震蕩水柱波浪發(fā)電裝置沿著300米的“沉思之路”流向面對海的那一面的盡頭，為太陽能蒸餾泵和城市電網(wǎng)提供額外的電力。           clearorb裝置是2016landartgeneratorinitiative（陸地藝術(shù)發(fā)電計劃）的一部分－這是一個國際設(shè)計競賽平臺，為設(shè)計師們提供了一個機會去反思能源基礎(chǔ)設(shè)施的本質(zhì)，以及在建筑形式上的可能性，獲勝者將會在2016年10月對外公布。               項目信息：       clearorb裝置：為圣莫妮卡提交的2016landartgeneratorinitiative設(shè)計競賽稿       團隊成員：jaesiklim,ahyounglee,jaeyeolkim,taegulim       團隊地址：韓國首爾       能源技術(shù)：半透明發(fā)光的太陽能聚光器，震蕩水柱波浪發(fā)電裝置       集水技術(shù)：太陽能蒸餾       產(chǎn)量：3820mwh電量和220萬升飲用水

    世界上有十多個國家的一百多個科研機構(gòu)在進行著海水淡化的研究，有數(shù)百種不同結(jié)構(gòu)和不同容量的海水淡化設(shè)施在工作。一座現(xiàn)代化的大型海水淡化廠，每天可以生產(chǎn)幾千、幾萬甚至近百萬噸淡水。以下就全球海水淡化前沿技術(shù)做一簡單匯總。       水資源缺乏帶動了全球海水淡化市場的快速發(fā)展，海水淡化技術(shù)不斷更新，將海水資源充分利用，下面看看全球有哪些海水淡化前沿技術(shù)?       美國研發(fā)出可大幅提高海淡效率的二硫化鉬薄膜       美國伊利諾伊州立大學研究人員2015年在《自然通訊》雜志上發(fā)表論文稱，他們發(fā)現(xiàn)二硫化鉬高能材料可更高效地去除海水中的鹽分，通過計算機模擬各種薄膜的海水淡化效率并進行對比后發(fā)現(xiàn)，二硫化鉬薄膜的效率最高，比石墨烯膜還要高出70%。據(jù)物理學家組織網(wǎng)報道，這種材料只有一個納米厚，布滿了納米孔，能夠滲漏大量的海水，留下鹽分和其他成分，達到淡化海水的目的。獨特的原子組成結(jié)構(gòu)讓二硫化鉬膜的透水性大大提升，其單層膜的厚度能極大地減少推壓水的能量，進而大幅降低運營成本。研究人員目前正在測試這種材料在海水凈化方面的其他性能，比如對于塑料膜而言常發(fā)生的污垢堵塞孔洞等問題。二硫化鉬雖然是一種新材料，但研究人員相信，制造工藝改造后，其高性能帶來的應(yīng)用會很廣泛。       該研究論文第一作者、伊利諾伊州立大學貝克曼先進科技研究院的機械科學與工程學教授那拉亞娜˙阿魯魯說：“這項研究為下一代材料的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。”       美國富翁研發(fā)創(chuàng)新海水淡化解決方案       因為創(chuàng)造5-HourEnergy品牌能量飲料而大獲成功，目前身價被評估高達40億美元的ManojBhargava從加州旱災(zāi)中看到了商機。已年滿60歲ManojBhargava認為，水將是世界上下一個熱門的商品。在過去幾年里，這位低調(diào)的CEO開始了新的冒險，他悄悄地把他此前掙得的大部分財富通過他自己設(shè)立的投資基金投入了他人生中第二次重要的創(chuàng)新解決方案。ManojBhargava的海水淡化解決方案名為RainMaker，事實上就是安裝于平板卡車上的海水淡化裝置，可以依靠傳統(tǒng)電力把海水蒸餾變成淡水。據(jù)了解，一個單獨的RainMaker裝置可以放置在一個城鎮(zhèn)污水廠中。但在危機時，可以將數(shù)百臺RainMaker裝置堆疊在一個大型海洋貨船中用于淡化海水。在沿海建設(shè)大型海水淡化設(shè)施通常需要花費數(shù)十億美元，同時還需要消耗大量的能量。利用這種可以規(guī)?；a(chǎn)的RainMaker，可以拯救處于災(zāi)難邊緣的加州嗎?一些專家認為，發(fā)展RainMaker很有前途。由美國內(nèi)政部管理，位于新墨西哥州的美國海水淡化研究機構(gòu)的管理者也對RainMaker表示了認可。據(jù)了解，RainMaker裝置計劃于2016年第一季度正式投入商業(yè)化生產(chǎn)。       GE開發(fā)迷你3D打印渦輪機降低海水淡化成本       2015年，由GE全球研發(fā)中心和美國能源部組成的研究團隊研發(fā)的一種手持式3D打印設(shè)備，有可能使海水淡化變得更為方便。更值得一提的是，他們用的是蒸汽汽輪機的原理。這一概念來自GE科學家DougHofer和VitaliLissianski的創(chuàng)意。在傳統(tǒng)的蒸汽渦輪機中，蒸汽凝結(jié)就會變成水。盡管這種系統(tǒng)通常用于發(fā)電，但Hofer解釋說，他們還可以運行這個流動系統(tǒng)去凍結(jié)海水或鹽水，而不是把它變成蒸汽。通過凍結(jié)混合物，鹽會以固體的形式自然分離，只留下冰，而冰融化之后就成了干凈的水。       GE全球研發(fā)中心能源系統(tǒng)實驗室的一位項目負責人VitaliLissianski說：“通過凍結(jié)海水來淡化并不是什么新鮮事，但我們正在做的方式卻非常不同。我們利用自己在葉輪機械方面的豐富知識開發(fā)了一種十分經(jīng)濟的解決方案。”“你也可以說是我們的渦輪‘增壓’出了一個經(jīng)濟的海水淡化系統(tǒng)。”Lissianski開玩笑地說。Hofer解釋說，通過擴大渦輪機的冷氣來冷卻咸水或海水滴，會大大降低海水淡化所需要的能源。“冷卻的氣體與海水之間的熱傳遞比傳統(tǒng)的熱法海水淡化系統(tǒng)更有效率得多。”如果這個手持的3D打印工具能夠試制成功，它能夠?qū)⒑Ｋ某杀鞠鳒p高達20%。反過來也將吸引更多的資金被投向海水淡化設(shè)備。為加速開發(fā)過程，研究團隊使用由GE全球研究中心增材制造實驗室和GE航空在辛辛那提的增材制造中心開發(fā)的技術(shù)3D打印出小型化的部件?？赡茉诓痪玫膶?，我們到海灘上玩耍時只需帶上這種手持式的工具就行了，無需再攜帶瓶裝水。       加州大學研發(fā)出新型外置復(fù)合式拋物面聚光海水淡化系統(tǒng)       2015年，美國加州大學默塞德分校太陽能技術(shù)研究所的研發(fā)人員開發(fā)出了一種名為XCPC的外置復(fù)合型拋物面形聚光器，該系統(tǒng)有可能為被持續(xù)干旱所困擾的加州帶來一種新型的太陽能海水淡化解決方案，并緩解當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)灌溉水短缺問題。加州大學太陽能技術(shù)研發(fā)中心主任RolandWinston表示：“常規(guī)的膜法海水淡化過程會產(chǎn)生有用的淡水和大量需要處理的咸水，而XCPC系統(tǒng)可以使水的蒸發(fā)過程更加高效，而且成本很低。”       談到該系統(tǒng)的主要創(chuàng)新點，RolandWinston表示：“我們的外置復(fù)合拋物面形聚光器可以通過收集陽光產(chǎn)生高溫，而且可達到的溫度要遠遠高于生產(chǎn)水蒸汽所需要的溫度。同時很關(guān)鍵的一點是我們的集熱器不需要使用跟蹤系統(tǒng)，沒有任何需要活動的組件。事實上，其它大部分可以獲得如此高溫的太陽能技術(shù)都需要使用跟蹤系統(tǒng)，而且成本較高。”RolandWinston進一步解釋道，一般使用跟蹤系統(tǒng)的太陽能集熱器對于直射陽光要求很高，而且往往需要在晴朗的天氣條件下才能運行。而他們的XCPC集熱器則完全不同，在朦朧和多云的天氣條件下依然可以正常運行。       埃及研發(fā)出新型低成本海水淡化膜       2015年9月底，埃及亞歷山大大學的研究人員公布了一種新型低成本的海水淡化膜技術(shù)，膜材料價格低廉，同時可以實現(xiàn)低能耗。該技術(shù)采用了滲透蒸發(fā)(又稱滲透汽化，是有相變的膜滲透過程)的技術(shù)原理，研究人員開發(fā)出醋酸纖維素膜與其它組件相結(jié)合，并使用外部熱源將膜透過組分汽化，從而達到過濾粒子和鹽分的目的。這支由亞歷山大大學農(nóng)業(yè)和生物系統(tǒng)工程副教授AhmedEl-Shafei所帶領(lǐng)的研發(fā)團隊表示，經(jīng)過測試，他們研發(fā)的上述膜系統(tǒng)可以使超高鹽度的模擬海水以非常高的流量通過，同時脫鹽率可以達到99.7%左右。       論文顯示，在對人工仿造海水進行脫鹽淡化的過程中，研究人員采用了直接透過、載氣吹掃法型滲透蒸發(fā)技術(shù)路線。研究人員解釋說，該膜產(chǎn)品采用普通的相變技術(shù)，將多組分溶液利用溶液澆鑄法鑄造而成。澆鑄之后，會對膜進行進一步處理使其具有親水性和其它屬性。       印度科學家研發(fā)出新型太陽能混合海水淡化系統(tǒng)       2015年，印度科學理工學院的研究人員研發(fā)出了一種太陽能混合海水淡化系統(tǒng)，主要可以用于處理生理鹽水和微咸水。       根據(jù)研究人員發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，在南印度上午9點到下午3點之間、溫度為27℃的條件下，利用該混合系統(tǒng)每平方米可以凈化大約6.5升的鹽水。該混合系統(tǒng)采用了階梯狀的太陽能蒸發(fā)器，由一個連一個的半圓形的管道焊接而成，形成一個呈一定傾斜角度的水槽來充當水流通的渠道，同時系統(tǒng)四周安裝的真空夾套可以減少熱能的損失。據(jù)了解，該裝置可容納3-4升待處理的水。該系統(tǒng)利用光伏電池作為能源將水泵進或者泵出整個系統(tǒng)，整個系統(tǒng)就在離網(wǎng)地區(qū)也可以實現(xiàn)正常運行。目前，上述技術(shù)的具體工作原理及流程已經(jīng)被國際期刊          《InternationalJournalofLowcarbenTechnologies》收錄。       印度女科學家發(fā)明新型電吸附海水淡化技術(shù)       2015年，印度一位名為DevlinaDas的女科學家研發(fā)出了一種獨特的、名為“SALINO”的五步法海水淡化技術(shù)，這名CSIR(印度科學與工業(yè)研究理事會)的高級研究員憑借該技術(shù)在瑞典斯德哥爾摩由勵訊集團(RELXGroup)主辦的2015環(huán)境挑戰(zhàn)活動中獲得了國際大獎。DevlinaDas表示，該發(fā)明的靈感來自于當前的水資源利用現(xiàn)狀。“SALINO”海水淡化技術(shù)的全過程由太陽能和電吸附來提供能量。在消耗水量方面，目前正在流行的反滲透技術(shù)比SALINO技術(shù)的消耗水量要高30-40%，所以SALINO技術(shù)可以實現(xiàn)更低的成本和更高的效率。當談到其發(fā)明的獨特性時，DevlinaDas表示，目前全球海水淡化項目普遍采用反滲透膜技術(shù)，而這種技術(shù)不但浪費水，同時還浪費了大量能源。她說：“SALINO是一種更加節(jié)能的新方法，同時也不需要建設(shè)任何大型的建筑。DevlinaDas指出，SALINO技術(shù)把社區(qū)定為服務(wù)目標，可以為其提供凈化的飲用水。在未來3年，DevlinaDas計劃用獲得的25000美元獎金建設(shè)一個海水淡化示范項目并希望該發(fā)明可以使更多水資源緊缺的地區(qū)獲益。       上海應(yīng)物所取得碳納米管海水淡化技術(shù)新突破       目前，利用碳納米管復(fù)合膜進行海水淡化的技術(shù)有了新的突破。從理論上看來，碳納米管似乎非常適合應(yīng)用于海水淡化領(lǐng)域。因為通過此前科學家們的分子模擬顯示，離子在較窄的碳納米管中遇到較大的能壘而不能通過，而水則沒有遇到這樣的能壘可順利通過，所以科學家們一直期待可以通過使用較窄的碳納米管制備得到的復(fù)合膜來大大地降低海水淡化成本，從而為人們提供更多的淡水。但事實上，該技術(shù)的除鹽能力一直沒有得到充分的驗證。       中國上海應(yīng)用物理研究所方海平博士等研究人員認為他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了為什么碳納米管除鹽能力始終沒有達到理論水平的秘密，并提出了相應(yīng)的解決辦法。方海平和他參與研究的同事認為，該技術(shù)存在的主要問題在于如果碳納米管足夠窄，則水中的鹽分被阻擋不能通過，而這些管道也可能被水中的離子阻塞而導(dǎo)致水也無法通過。他們認為，此前對于碳納米管用于海水淡化的模擬對于離子和碳納米管之間的相互作用力描述的并不充分。       通過模擬發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改造的碳納米管的水通過率可以達到40%左右。另一種思路是，通過向碳納米管施加一個強大的電場可以把離子移位。但方海平和其同事們更喜歡第一種思路，即防止碳納米管被阻塞。方海平解釋說：“這種方法不需要消耗能源，同時也不需要配置大型的設(shè)備來產(chǎn)生強大的電場，可以使海水淡化過程更加方便。”