长江口水域凝汽器不锈钢管氯离子浓度的统计分析

长江口水域凝汽器不锈钢管氯离子浓度的统计分析

cl浓度是影响金属腐蚀的重要因素之一。这种代表浓度是决定混凝土或真气管选择最重要的依据之一。在中国，由于季节、气候和潮汐的变化，不同地方的水质成分也非常不同。在调查了几乎所有的工厂，包括地表水、地下水、淡水、微水、自来水和海水、直线和环。在北方和西北部的缺水地区，许多工厂使用地下水。一些工厂在用水里加入废水，而另一些车间则计划使用城市水作为热水。此外，由于中国东部沿海地区的高潮流量，cl浓度变化很大，因此很难找到lc-中的变化规律。由于自来水测试频率高，陈贤钊等人从中医学的角度研究了上海自来水的cl-浓度规律。在这项工作中，我们分析了不同区域水域中cl浓度的数据分析，并研究了相关的影响因素。1凝汽器不锈钢管干部cl-浓度内陆电厂地表水(湖泊、水库和非感潮河流)和地下水Cl-浓度随时间变化不大,Cl-浓度的极差(最大值与最小值之差)较小,通常小于150mg/L,Cl-最大浓度与最小浓度之比也较小,最大值与平均值的差异更小.以某个时刻采样测得的Cl-浓度可以近似地看作当日和当月的平均值.又由于样本的最大值小于等于总体的最大值,因此可以用样本Cl-浓度的最大值作为凝汽器不锈钢管选材的代表值.少数内陆电厂虽然以地表水作为凝汽器冷却水,但是为了达到零排放,加入了废水,Cl-浓度会有突变,应特别注意.例如浙江内陆C电厂使用河水作为凝汽器冷却水,2003～2005年的13组数据中,河水Cl-浓度的最大值为126mg/L,最小值为19mg/L,平均值为68.3mg/L,实际浓缩倍率在3左右.但对于循环冷却水而言,2003～2005年13组同日数据中,Cl-浓度的最大值为1030mg/L,最小值为52mg/L,平均值为314mg/L.后经调查发现,该厂为了达到零排放指标,在循环冷却水中加入了树脂再生等废水.真正的海水Cl-浓度虽然极差不小,但其最大值与最小值、平均值之比较小,凝汽器管选材也相对简单.2入海口cl-浓度分布感潮河段是指水位及水质受潮汐影响的河段.感潮河段特别是江河入海口Cl-浓度变化非常大,Cl-浓度的最大值与最小值之比可达数千倍以上,极差每升可达数千毫克,与平均值也相差几十倍,这是本文研究的重点.2.1资料收集和统计分析本文收集到的长江口Cl-浓度资料如下:吴淞口吴淞水厂1978～1982年Cl-日平均浓度数据1825个,海水倒灌期间一天24h的Cl-浓度数据288个;宝钢电厂长江水质资料1992～1996年每月测取一组共60组;吴泾电厂黄浦江水质资料1994～1999年每月测取一组共67组;石洞口电厂长江水质资料1996～2001年共25个数据;外高桥电厂长江水质资料1996～2000年共12个数据.为节省篇幅,原始数据省略.收集到的长江口Cl-浓度资料描述性统计见表1;吴淞水厂的Cl-浓度分级频率统计见表2.每年的最大月均值通常在该年的2月左右,吴淞水厂1978～1982年统计中2月有3次,1月和3月各一次.由于1979年是特枯水年,其Cl-浓度最大值3960mg/L,最大日均值3085mg/L和最大月均值1717mg/L都在1979年的2月;文献中吴淞水厂1977～1986年统计的高Cl-浓度频率小于本统计值.由此表明,Cl-浓度的最大值、平均值与样本大小、取样时间紧密相关,差别很大.对上述数据作进一步统计分析,可证明长江口水域感潮河段中Cl-浓度近似遵循对数正态分布,低浓度很多,高浓度很少;利用极大似然估计法可得到Cl-浓度月均值的点估计,利用随机模拟法可得到其置信水平近似为90%的置信区间.2.2季节、气候、径流影响感潮河段Cl-浓度的因素有季节、气候、径流量、潮汐,以及取水点离海边的距离等.季节、气候、径流量这3个因素是相互关联的.感潮河段Cl-浓度大幅度升高的直接原因是海水倒灌进河道,这只有当海水水位高于河流的淡水水位时才会发生.2.2.1潮差、潮位和cl-浓度海水水位的变化规律就是潮汐的变化规律.潮汐是由天体引力引起的,而天体运动是有周期性的,所以潮汐也有周期性变化,任何时刻的天文潮位都可以预测计算.潮汐平均以24h50min为1个日周期,另外还有半月周期、一月周期、一年周期及18.61年的长周期变化等(这里的日月均以农历为准).江苏、上海、浙江地区的海岸属正规半日潮,在一个日周期内出现两次高潮和两次低潮,而且第一次高潮和低潮的潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相等,涨潮和落潮历时几乎相同(6h12.5min).农历的初一和十五潮水涨得最高落得最低,潮差最大.而当农历初八(上弦)和二十三(下弦)时,潮水涨得不高,落得不低,潮差最小.潮差在月际和年际变化不很明显.在缺少资料时,潮汐的一些特性往往可以粗略地利用半个月或一个月的资料来代替,若用相隔18.61年的资料代替则更为准确.由于海水水位受潮汐控制,所以在海水倒灌的日子里,Cl-浓度在一天内的变化也很大,而且变化规律与潮汐的变化规律非常吻合.吴淞口的24h天文潮位和Cl-浓度的变化曲线见图1.Cl-浓度数据来自吴淞水厂,天文潮位数据来自吴淞潮汐表.从图1可以看出,Cl-浓度在一天内有两次高值、两次低值,潮位上升时,Cl-浓度上升,潮位下降时,Cl-浓度也下降.它们的变化周期相同,但是Cl-浓度的相位比潮位的相位约滞后1～2h.究其原因是吴淞水厂距吴淞口约3km,吴淞水厂的潮位要比吴淞口的潮位滞后一点,另外海水和淡水相互顶撞,海水和淡水的混合也要比水位的抬高滞后一点.根据吴淞水厂的数据,感潮河段在非海水入侵的日子里,虽然潮汐仍按自身的规律变化,每天潮起潮落,水位变高又变低,但Cl-浓度在一两天内或一个月内甚至几个月内变化幅度都很小,极差一般不超过100mg/L,这种情况在夏季很常见.2.2.2主要cl-浓度感潮河流的Cl-浓度不仅随时间大幅度变化,而且随距离变化的幅度也很大.例如,宝钢电厂在1992～1996年的56次采样中,Cl-浓度最大值为965mg/L,最小值为60mg/L,有4次Cl-浓度大于等于150mg/L,均发生在1月、2月、3月.吴泾电厂在1994～2000年的66次采样中,Cl-浓度最大值为105mg/L,最小值为19.5mg/L.另据统计,在1977～1986年,黄浦江原水中Cl-浓度大于100mg/L的年平均天数,吴淞水厂为78.9d,闸北水厂为52.9d,杨浦水厂为16.5d,南市水厂为10.8d.2.2.3过渡时期吴监厂海水倒灌时cl-浓度变化规律淡水水位的变化规律同海水完全不同,它主要受流域的降水量和上游来水量的控制.由于冬季和春季天气干燥,降水量少,淡水流量较小,水位较低,因此这段时间特别是1月、2月、3月容易发生海水倒灌,导致Cl-浓度大幅升高.相对而言,淡水水位变化比较平缓,除了暴雨外,可以认为在一天之内基本不变,日际变化较小,月际、年际的变化很大,从而引起Cl-浓度大幅度变化.例如,1979年是多年不遇的特大枯水年,吴淞水厂Cl-浓度月平均值在1月、2月、3月连续3个月超过800mg/L,而在水量较丰的1981年和1982年,1月、2月、3月的Cl-浓度月平均值为45～169mg/L.由于海水水位的变化比较有规律,周期短,所以海水倒灌,Cl-浓度大幅度升高的主要控制因素是淡水的水量和水位,它决定了Cl-浓度的年平均值、月平均值、日平均值.而在海水倒灌的日子里,Cl-度在一天内的变化规律则受海水水位(即潮汐)变化规律的影响.另外,对于感潮河段,在没有海水倒灌的日子里,不仅Cl-浓度的变化幅度很小,而且最大值也很少超过100mg/L.因此,长江、黄浦江等感潮河流在没有海水倒灌的日子和地段,以某个时刻采样测得的Cl-浓度可以近似地看作当天和当月的平均值.目前电厂基本上每月取样分析一次,有的电厂两个月或一季度取样分析一次.若在海水倒灌的日子和地段用某一个时刻的采样数据代替日平均值和月平均值,则误差会很大.因此,对于江河入海口附近电厂的凝汽器管选材,应该掌握Cl-浓度的变化规律,特别是高Cl-浓度发生的概率或多年的频率,而且样本应足够多.但对自来水厂而言,每小时采样分析一次,虽然样本大了,误差减小了,但工作量大大增加,目前在电厂显然难以实现.如果感潮河段Cl-浓度的数据较少,则应对其进行推算.2.3总体cl-浓度统计学处理(1)利用电厂附近自来水厂的水质资料进行推算.按有关规定,自来水厂每天至少测一次Cl-浓度,海水倒灌时,则每小时测一次Cl-浓度,所以其资料非常详尽.(2)根据统计学原理用样本对总体Cl-浓度进行推算.(3)水的电导率可以连续测量,自动记录.本文对宝钢电厂5年的数据(56组)进行了统计分析,电导率、溶解固形物、硫酸根和Cl-之间的相关系数见表3,它们的相关系数都大于0.9,高度正相关.宝钢电厂Cl-与电导率的回归方程为:y=0.281x-53.37式中:y——Cl-浓度,mg/L;x——电导率,μs/cm.Cl-实测值与通过回归方程计算的预测值非常吻合,其相关系数高达0.994,因此可以通过长期测量电导率的数据求得Cl-浓度及其分布规律.3凝汽器不锈钢管干部选型(1)内陆电厂地表水和地下水Cl-浓度随时间变化不大,Cl-最大浓度与平均浓度之差、之比均较小,以某个时刻采样测得的Cl-浓度可以近似地看作当天和当月的平均值.可以用较大样本(一般不小于3年,36组数据)Cl-浓度的最大值作为凝汽器不锈钢管选材的代表值.(2)感潮河段特别是江河入海口水Cl-浓度最大值与最小值之比可达数千倍以上,极差每升可达数千毫克,与平均值也相差几十倍;在无海水倒灌期间Cl-浓度变化不大,且最大值也很少超过100mg/L;长江口水域Cl-浓度近