長江口水域凝汽器不銹鋼管氯離子濃度的統(tǒng)計(jì)分析

長江口水域凝汽器不銹鋼管氯離子濃度的統(tǒng)計(jì)分析

cl濃度是影響金屬腐蝕的重要因素之一。這種代表濃度是決定混凝土或真氣管選擇最重要的依據(jù)之一。在中國，由于季節(jié)、氣候和潮汐的變化，不同地方的水質(zhì)成分也非常不同。在調(diào)查了幾乎所有的工廠，包括地表水、地下水、淡水、微水、自來水和海水、直線和環(huán)。在北方和西北部的缺水地區(qū)，許多工廠使用地下水。一些工廠在用水里加入廢水，而另一些車間則計(jì)劃使用城市水作為熱水。此外，由于中國東部沿海地區(qū)的高潮流量，cl濃度變化很大，因此很難找到lc-中的變化規(guī)律。由于自來水測試頻率高，陳賢釗等人從中醫(yī)學(xué)的角度研究了上海自來水的cl-濃度規(guī)律。在這項(xiàng)工作中，我們分析了不同區(qū)域水域中cl濃度的數(shù)據(jù)分析，并研究了相關(guān)的影響因素。1凝汽器不銹鋼管干部cl-濃度內(nèi)陸電廠地表水(湖泊、水庫和非感潮河流)和地下水Cl-濃度隨時間變化不大,Cl-濃度的極差(最大值與最小值之差)較小,通常小于150mg/L,Cl-最大濃度與最小濃度之比也較小,最大值與平均值的差異更小.以某個時刻采樣測得的Cl-濃度可以近似地看作當(dāng)日和當(dāng)月的平均值.又由于樣本的最大值小于等于總體的最大值,因此可以用樣本Cl-濃度的最大值作為凝汽器不銹鋼管選材的代表值.少數(shù)內(nèi)陸電廠雖然以地表水作為凝汽器冷卻水,但是為了達(dá)到零排放,加入了廢水,Cl-濃度會有突變,應(yīng)特別注意.例如浙江內(nèi)陸C電廠使用河水作為凝汽器冷卻水,2003～2005年的13組數(shù)據(jù)中,河水Cl-濃度的最大值為126mg/L,最小值為19mg/L,平均值為68.3mg/L,實(shí)際濃縮倍率在3左右.但對于循環(huán)冷卻水而言,2003～2005年13組同日數(shù)據(jù)中,Cl-濃度的最大值為1030mg/L,最小值為52mg/L,平均值為314mg/L.后經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),該廠為了達(dá)到零排放指標(biāo),在循環(huán)冷卻水中加入了樹脂再生等廢水.真正的海水Cl-濃度雖然極差不小,但其最大值與最小值、平均值之比較小,凝汽器管選材也相對簡單.2入?？赾l-濃度分布感潮河段是指水位及水質(zhì)受潮汐影響的河段.感潮河段特別是江河入?？贑l-濃度變化非常大,Cl-濃度的最大值與最小值之比可達(dá)數(shù)千倍以上,極差每升可達(dá)數(shù)千毫克,與平均值也相差幾十倍,這是本文研究的重點(diǎn).2.1資料收集和統(tǒng)計(jì)分析本文收集到的長江口Cl-濃度資料如下:吳淞口吳淞水廠1978～1982年Cl-日平均濃度數(shù)據(jù)1825個,海水倒灌期間一天24h的Cl-濃度數(shù)據(jù)288個;寶鋼電廠長江水質(zhì)資料1992～1996年每月測取一組共60組;吳涇電廠黃浦江水質(zhì)資料1994～1999年每月測取一組共67組;石洞口電廠長江水質(zhì)資料1996～2001年共25個數(shù)據(jù);外高橋電廠長江水質(zhì)資料1996～2000年共12個數(shù)據(jù).為節(jié)省篇幅,原始數(shù)據(jù)省略.收集到的長江口Cl-濃度資料描述性統(tǒng)計(jì)見表1;吳淞水廠的Cl-濃度分級頻率統(tǒng)計(jì)見表2.每年的最大月均值通常在該年的2月左右,吳淞水廠1978～1982年統(tǒng)計(jì)中2月有3次,1月和3月各一次.由于1979年是特枯水年,其Cl-濃度最大值3960mg/L,最大日均值3085mg/L和最大月均值1717mg/L都在1979年的2月;文獻(xiàn)中吳淞水廠1977～1986年統(tǒng)計(jì)的高Cl-濃度頻率小于本統(tǒng)計(jì)值.由此表明,Cl-濃度的最大值、平均值與樣本大小、取樣時間緊密相關(guān),差別很大.對上述數(shù)據(jù)作進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析,可證明長江口水域感潮河段中Cl-濃度近似遵循對數(shù)正態(tài)分布,低濃度很多,高濃度很少;利用極大似然估計(jì)法可得到Cl-濃度月均值的點(diǎn)估計(jì),利用隨機(jī)模擬法可得到其置信水平近似為90%的置信區(qū)間.2.2季節(jié)、氣候、徑流影響感潮河段Cl-濃度的因素有季節(jié)、氣候、徑流量、潮汐,以及取水點(diǎn)離海邊的距離等.季節(jié)、氣候、徑流量這3個因素是相互關(guān)聯(lián)的.感潮河段Cl-濃度大幅度升高的直接原因是海水倒灌進(jìn)河道,這只有當(dāng)海水水位高于河流的淡水水位時才會發(fā)生.2.2.1潮差、潮位和cl-濃度海水水位的變化規(guī)律就是潮汐的變化規(guī)律.潮汐是由天體引力引起的,而天體運(yùn)動是有周期性的,所以潮汐也有周期性變化,任何時刻的天文潮位都可以預(yù)測計(jì)算.潮汐平均以24h50min為1個日周期,另外還有半月周期、一月周期、一年周期及18.61年的長周期變化等(這里的日月均以農(nóng)歷為準(zhǔn)).江蘇、上海、浙江地區(qū)的海岸屬正規(guī)半日潮,在一個日周期內(nèi)出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮,而且第一次高潮和低潮的潮差與后一次高潮和低潮的潮差大致相等,漲潮和落潮歷時幾乎相同(6h12.5min).農(nóng)歷的初一和十五潮水漲得最高落得最低,潮差最大.而當(dāng)農(nóng)歷初八(上弦)和二十三(下弦)時,潮水漲得不高,落得不低,潮差最小.潮差在月際和年際變化不很明顯.在缺少資料時,潮汐的一些特性往往可以粗略地利用半個月或一個月的資料來代替,若用相隔18.61年的資料代替則更為準(zhǔn)確.由于海水水位受潮汐控制,所以在海水倒灌的日子里,Cl-濃度在一天內(nèi)的變化也很大,而且變化規(guī)律與潮汐的變化規(guī)律非常吻合.吳淞口的24h天文潮位和Cl-濃度的變化曲線見圖1.Cl-濃度數(shù)據(jù)來自吳淞水廠,天文潮位數(shù)據(jù)來自吳淞潮汐表.從圖1可以看出,Cl-濃度在一天內(nèi)有兩次高值、兩次低值,潮位上升時,Cl-濃度上升,潮位下降時,Cl-濃度也下降.它們的變化周期相同,但是Cl-濃度的相位比潮位的相位約滯后1～2h.究其原因是吳淞水廠距吳淞口約3km,吳淞水廠的潮位要比吳淞口的潮位滯后一點(diǎn),另外海水和淡水相互頂撞,海水和淡水的混合也要比水位的抬高滯后一點(diǎn).根據(jù)吳淞水廠的數(shù)據(jù),感潮河段在非海水入侵的日子里,雖然潮汐仍按自身的規(guī)律變化,每天潮起潮落,水位變高又變低,但Cl-濃度在一兩天內(nèi)或一個月內(nèi)甚至幾個月內(nèi)變化幅度都很小,極差一般不超過100mg/L,這種情況在夏季很常見.2.2.2主要cl-濃度感潮河流的Cl-濃度不僅隨時間大幅度變化,而且隨距離變化的幅度也很大.例如,寶鋼電廠在1992～1996年的56次采樣中,Cl-濃度最大值為965mg/L,最小值為60mg/L,有4次Cl-濃度大于等于150mg/L,均發(fā)生在1月、2月、3月.吳涇電廠在1994～2000年的66次采樣中,Cl-濃度最大值為105mg/L,最小值為19.5mg/L.另據(jù)統(tǒng)計(jì),在1977～1986年,黃浦江原水中Cl-濃度大于100mg/L的年平均天數(shù),吳淞水廠為78.9d,閘北水廠為52.9d,楊浦水廠為16.5d,南市水廠為10.8d.2.2.3過渡時期吳監(jiān)廠海水倒灌時cl-濃度變化規(guī)律淡水水位的變化規(guī)律同海水完全不同,它主要受流域的降水量和上游來水量的控制.由于冬季和春季天氣干燥,降水量少,淡水流量較小,水位較低,因此這段時間特別是1月、2月、3月容易發(fā)生海水倒灌,導(dǎo)致Cl-濃度大幅升高.相對而言,淡水水位變化比較平緩,除了暴雨外,可以認(rèn)為在一天之內(nèi)基本不變,日際變化較小,月際、年際的變化很大,從而引起Cl-濃度大幅度變化.例如,1979年是多年不遇的特大枯水年,吳淞水廠Cl-濃度月平均值在1月、2月、3月連續(xù)3個月超過800mg/L,而在水量較豐的1981年和1982年,1月、2月、3月的Cl-濃度月平均值為45～169mg/L.由于海水水位的變化比較有規(guī)律,周期短,所以海水倒灌,Cl-濃度大幅度升高的主要控制因素是淡水的水量和水位,它決定了Cl-濃度的年平均值、月平均值、日平均值.而在海水倒灌的日子里,Cl-度在一天內(nèi)的變化規(guī)律則受海水水位(即潮汐)變化規(guī)律的影響.另外,對于感潮河段,在沒有海水倒灌的日子里,不僅Cl-濃度的變化幅度很小,而且最大值也很少超過100mg/L.因此,長江、黃浦江等感潮河流在沒有海水倒灌的日子和地段,以某個時刻采樣測得的Cl-濃度可以近似地看作當(dāng)天和當(dāng)月的平均值.目前電廠基本上每月取樣分析一次,有的電廠兩個月或一季度取樣分析一次.若在海水倒灌的日子和地段用某一個時刻的采樣數(shù)據(jù)代替日平均值和月平均值,則誤差會很大.因此,對于江河入?？诟浇姀S的凝汽器管選材,應(yīng)該掌握Cl-濃度的變化規(guī)律,特別是高Cl-濃度發(fā)生的概率或多年的頻率,而且樣本應(yīng)足夠多.但對自來水廠而言,每小時采樣分析一次,雖然樣本大了,誤差減小了,但工作量大大增加,目前在電廠顯然難以實(shí)現(xiàn).如果感潮河段Cl-濃度的數(shù)據(jù)較少,則應(yīng)對其進(jìn)行推算.2.3總體cl-濃度統(tǒng)計(jì)學(xué)處理(1)利用電廠附近自來水廠的水質(zhì)資料進(jìn)行推算.按有關(guān)規(guī)定,自來水廠每天至少測一次Cl-濃度,海水倒灌時,則每小時測一次Cl-濃度,所以其資料非常詳盡.(2)根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理用樣本對總體Cl-濃度進(jìn)行推算.(3)水的電導(dǎo)率可以連續(xù)測量,自動記錄.本文對寶鋼電廠5年的數(shù)據(jù)(56組)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,電導(dǎo)率、溶解固形物、硫酸根和Cl-之間的相關(guān)系數(shù)見表3,它們的相關(guān)系數(shù)都大于0.9,高度正相關(guān).寶鋼電廠Cl-與電導(dǎo)率的回歸方程為:y=0.281x-53.37式中:y——Cl-濃度,mg/L;x——電導(dǎo)率,μs/cm.Cl-實(shí)測值與通過回歸方程計(jì)算的預(yù)測值非常吻合,其相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.994,因此可以通過長期測量電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)求得Cl-濃度及其分布規(guī)律.3凝汽器不銹鋼管干部選型(1)內(nèi)陸電廠地表水和地下水Cl-濃度隨時間變化不大,Cl-最大濃度與平均濃度之差、之比均較小,以某個時刻采樣測得的Cl-濃度可以近似地看作當(dāng)天和當(dāng)月的平均值.可以用較大樣本(一般不小于3年,36組數(shù)據(jù))Cl-濃度的最大值作為凝汽器不銹鋼管選材的代表值.(2)感潮河段特別是江河入?？谒瓹l-濃度最大值與最小值之比可達(dá)數(shù)千倍以上,極差每升可達(dá)數(shù)千毫克,與平均值也相差幾十倍;在無海水倒灌期間Cl-濃度變化不大,且最大值也很少超過100mg/L;長江口水域Cl-濃度近