当前世界环境

介绍

北非国家利比亚是世界上最干旱的地区之一，年降雨量从10毫米到500毫米不等。利比亚只有5%的地区每年降雨量超过100毫米。蒸发速率也很高，从北部的1700毫米到南部的6000毫米不等。¹

一些英国研究人员发现，利比亚正漂浮在储量巨大的地下水上，他们已经计算出了非洲拥有的地下水/含水层的数量。非洲的地下水储量是其地表水量的100倍，储量最大的是非洲北部(苏丹、阿尔及利亚、利比亚、埃及)的沉积含水层，大量地下水位于地下100 - 250米深。²

为了克服严重的水资源短缺和避免迫在眉睫的危机，大人工河(GMR)将化石水从利比亚南部巨大的努比亚砂岩含水层系统向北输送到人口稠密的沿海城市。该项目的建设分为五个阶段。第一阶段和第二阶段已经建立(图1)。^3、41983年，GMR最初打算满足农业部门67%的需求。它提供了利比亚每年75%的用水需求(城市和农业)，从1000口井，通过4000公里直径4米的地下管道，以及一些地表水蓄水池作为临时储水。⁵GMR从东南部(Kufra和Sarir)的地下水系统和西南部(Murzag)的地下水系统中输送水(每天约600万立方米)。⁶

重力、从1000口井中抽取水、增加管道的长度都需要消耗大量的燃料，而且随着国际油价的上涨，这些燃料将变得更加昂贵。每开采一桶石油，利比亚就会因放弃出口而损失90美元或更多。这是促使我们寻找和找到可持续解决能源消耗、财务成本和环境成本问题的原因之一。

图1:大人工河(GMR)4 点击此处查看图

GMR水动力发电

管道水力发电是一种利用水动能作为输水系统的一部分，通过GMR管道来发电的方法。⁷

据了解，GMR管道长约4000公里，管径4米。我们可以利用水流的流速和速度，在GMR管道内安装合适的(尺寸和规格)为发电定制的涡轮机来发电。

大约2000-4000台涡轮机将产生的能量是显而易见的。根据现有的可能性和可持续发展计划，可以每0.5公里或每1公里安装一次。

水动力发电相关工作

水动力发电仍在河滨公用事业水管中进行试验。一个球形涡轮机(图2)被安装在公共设施的水管上，这个涡轮机产生20千瓦的电力，足够10个普通家庭使用，或者在晚上点亮5到6英里的路灯。⁸

图2:单球形涡轮 安装在管道内。8 点击此处查看图

与其他可再生能源技术不同，电力系统利用流动的水产生的能量来提供适当的、可控的、不受天气影响的能源，这些能源可以在不同的地区使用;比如支持公共电网降低成本，获得新的收入来源。LucidPipe利用管道涡轮机，从大直径重力输送管道内快速流动的水中捕获能量，对流量或运行没有影响。取决于压头压力，流量和管径。产生的能量取决于管道内的流量和压力。例如，在直径为1.5 m的管道中，流速为2m /s，水头为28 m (2.76 bar)，一台LucidPipe将产生100 Kw的能量，并从系统中提取3.5 m的水头(0.345 bar)。通过在管道中增加许多具有上述特性的涡轮机，这些涡轮机将产生数千兆瓦的可再生能源，而不会对环境产生影响。图3显示了在管道中使用多个涡轮机的水动力发电。⁹

图3:水动力发电使用 多个涡轮机(Lucid Energy System)。9 点击此处查看图

Rentricity主要研究管道中的水动力发电。水流经管道，全年24小时不间断地发电。Rentricity开发了能量回收系统，将减压阀(prv)产生的多余压力转化为清洁电力，如图4所示。Rentricity公司运营两套管道内水能回收系统:Flow-to-Wire™(Rentricity Inc.)。并推出了即插即用的可持续能源和监测系统(SEMS™)，适用于5千瓦至30千瓦的应用。产生的电力可以用来支持公共电网或获得新的收入来源。然而，这些系统可以与已经存在的SCADA(监督控制和数据采集)系统合并，以提供控制系统的透明度。¹⁰

图4:水力发电。10 点击此处查看图

水动力发电是如何工作的

这种技术利用的，是基于安装在涡轮内部直径4米的水管。当水轮机旋转时，水将流经水轮机产生能量。水动力涡轮机的设计是为了在不中断水流的情况下最大限度地提高效率和能量。发电量与水流速度成正比，随着水流速度的增加，发电量也会增加。这个过程提取非常小的水头压力每涡轮机，只有0.07-0.41巴。这使得模块化系统可以串联安装，以实现不间断的水流。

管道直径、水流速率、水速和水头压力等因素有助于确定管道中运行的涡轮机的最佳尺寸和规格。LucidPipe涡轮在速度大于1.22 m/s时的性能和可靠性。⁹

据,⁹GMR管道平均流量为每口井120 L/s;¹¹大约1000口井几乎平均分布在两个GMR分支之间，因此500口井通过直径为4 m的GMR管道将产生60000升/秒，另一方面每个分支将产生646升/秒^3./s通过直径为4m的GMR管道。这样直径的管子和巨大的水流速率将使一台涡轮机产生数百千瓦的能量。

发电优于GMR的好处

本项目的效益如下:

• 获得清洁能源，安全、可持续并被认为是可再生能源之一。
• 作为一种新型和创新的发电资源，所有的研究和研究都对太阳能感兴趣，因为太阳能是利比亚化石燃料的唯一替代品。
• 增加能源的多样性，这样国家的能源就会随着国家经济实力和国家安全的提升而增加。
• 有助于减少目前用于发电的矿物燃料的消耗量，从而减少温室气体的排放量和保存矿物燃料的储备。
• 加大GMR项目的整合，依靠自己获得运行数百台水泵所需的能量。
• 创造就业机会，提高生活水平，振兴经济。

GMR转型为全球最大的农业项目

在建立了几个太阳能海水淡化厂，为沿海城市提供所需的淡水之后，这个想法是将GMR转变为一个巨大的农业项目，而不是供应淡水。GMR沿着海岸从南到北、从东到西贯穿利比亚，全长4000公里，就像一条真正的河流，我们可以将管道两侧估计数千公顷的沙漠土地改造成利用GMR水灌溉的大型农业项目(图5)。

本工程需要一些简单的机械测量，这些测量将在输水到目标土地的主要管道上进行，具体如下:

• 在主管道旁设置大型水箱，水箱的大小取决于农业填海用地，并根据可持续发展计划放置在适当的距离，为农场提供管道用水。
• 创建子网管道，从坦克延伸到目标土地。
  

图5:转型为农业项目后的GMR。 点击此处查看图

农业对转基因作物的好处

农业项目是最重要的发展项目之一，具有以下优势:

• 在GMR管道两侧开垦了数千公顷的沙漠。
• 加强粮食安全和农作物自给自足。
• 将GMR管道从南向北扩展数百公里，跨越不同气候带(地中海和沙漠)，¹²这种气候上的差异将有助于种植不同的农作物。
• 为成千上万的员工创造就业机会，提高收入水平。
• 为轻工业和其他中重型工业创建多用途工厂，如建立罐头工厂、农产品包装工厂、番茄酱和油工厂等。
• 对收入来源多样化作出重大贡献。众所周知，利比亚目前严重依赖石油和天然气收入。利比亚成为一个生产和出口各种农作物的农业国是有好处的。
• 停止农村人口向城市迁移，防治荒漠化，解决困扰粮食安全的问题，为后石油时代创造稳定的经济发展。
• 在被认为排斥人口的地方建立新的城市和城市社区。
• 增加有助于改善气候的绿色空间。

结论

为了减少污染和温室气体排放，全球对可再生能源的兴趣日益浓厚，各国政府期待开发新的清洁能源。

利比亚并没有脱离这个世界，近年来，特别是2011年革命后，它正在寻求可再生能源的投资和发展，如建立海水淡化厂，为沿海城市提供淡水，太阳能和风能.....等。减少完全依赖化石燃料作为主要能源来源。在这种情况下，在可持续发展领域令人鼓舞的是，现在的重点越来越转向基本上没有污染的可再生能源。利比亚面临着实现可持续发展的黄金机遇。GMR是世界上最大的输水工程，有可能使其成为最大的清洁能源发电项目之一，这将在经济生活上产生显着的飞跃。据了解，GMR管道长约4000公里，管径4米，如此规模的管道，巨大的水流量，将使一台涡轮机产生数百千瓦的清洁能源。这一优势将区分从GMR产生的能源和其他类型的可再生能源，从GMR产生的能源不会影响到天气的波动和外部因素的负面影响生产效率。

另一方面，可以使GMR成为该地区最大的农业项目，这将使利比亚成为农业国家的行列，并有助于吸引农业领域的外国投资。

将GMR发展为一个综合项目的好机会为我们提供了最重要的商品，即能源和食品。特别是在最近的研究表明利比亚拥有非常巨大的地下水储量之后。

利比亚有潜力和资金，只是需要政治意愿来投资这个项目，这是该地区最大的雄心勃勃的可持续发展项目之一。

参考文献

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2. 麦克唐纳，a.m.，邦索尔，h.c.，多查泰，B.É.Ó。，and Taylor, R.G. Quantitative maps of groundwater resources in Africa.环境研究通讯，7: 1-7 (2012)
3. 《吉尼斯世界纪录大全》(2008)
4. 维基百科。巨大的人工河。https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Man-Made_River (2015)
5. 阿卜德勒姆，i.m.，拉希德，K.，伊斯梅尔，A. .利比亚大型人工河工程地下水综合管理。欧洲科学研究杂志，22(4): 562-569 (2008)
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10. Rentricity。创建智能水网。http://rentricity.com/offerings/equipment/ (2015)
11. 水Technology.net。大人工河供水工程，利比亚。http://www.water-technology.net/projects/gmr/ (2015)
12. 《万国百科全书》利比亚——气候。http://www.nationsencyclopedia.com/Africa/Libya-CLIMATE.html (2015)