『壹』 城市供水
一、概述
深圳市地處華南地區,年平均降雨量1966.3mm,多年平均水資源總量20.51×108m3,人均水資源量250m3(2005年),人均淡水資源佔有量僅為全國的九分之一和廣東省的六分之一。淡水資源的短缺給深圳市人民生活和經濟發展帶來較大影響,市政府實行向水傾斜的政策,大力加強城市供水工程的建設。全市現有水源工程在97%供水保證率時的總可供水量為15.04×108m3,在東部供水二期工程和北線引水工程實施後,全市水源工程在97%供水保證率時的總可供水量為19.27×108m3,其中境外引水15.93×108m3,本地及其他水源3.34×108m3,基本滿足了工業生產和人民生活的需要。隨著人口、經濟和社會的發展,深圳市今後用水量將持續增長,預測2020年全市人口將達到1014萬人,GDP達到2萬億元人民幣,預測屆時需水量達到26×108m3。
深圳市供水水源主要以境外引水和本地水為主,兼有少量地下水和海水利用。境外引水主要依託東深供水工程和東部供水工程兩大境外調水水源工程,以供水網路干線及其支線、龍口-西坑供水工程、北環管道以及深圳水庫東側沙灣泵站為原水輸配系統,實現東深引水、東部引水和本地水源相互連通、合理調配。境外引水及輸配水工程聯合本地蓄水工程形成了全市供水水源網路系統。
深圳市城市供水水廠屬多中心、組團式布局,水廠建設點多面廣,供水規模、技術狀況參差不齊,既有設施、設備、工藝先進,自動化程度較高的大型水廠,又有設施設備簡陋、陳舊、落後的中、小型水廠。目前全市共有供水企業近27家,水廠59座,日供水能力約590.5×104m3,供水管道長度約1.3×104km,用水人口接近1300萬人次,2006年全市主要供水企業總供水量14.5×108m3。
二、城市水資源現狀
(一)水文氣象
深圳市屬南亞熱帶海洋性季風氣候,雨量充沛,日照時間長。年平均氣溫為225℃,實測最高氣溫為38.7℃,實測最低氣溫為0.2℃,無霜期為355d,年平均日照時數1933.8h,年平均濕度76.8%。該市位於東亞季風區,受季風環流控制,冬半年和夏半年氣流明顯交替,影響到四季的氣候變化。海洋對該市氣候影響較大,使深圳地區氣溫的年較差及日較差都較小,年降雨量大,雨日多,大氣溫度高。海岸山脈等地貌帶的存在,使得冬季氣溫南北差異較大,風速自南向北遞減。
(二)降雨
深圳市多年平均降雨量為1966.3 m m,降水量在地區上的分布主要受海岸山脈等地貌帶影響,呈東南向西北遞減的趨勢。多年平均雨量:東部地區在2000 m m以上,中部地區在1700~2000 m m,西部地區在1700mm以下。
深圳市降水從成因上分析,由台風帶來的台風雨量在全年的降水量中所佔比重較大。據1950~1979年30年的資料統計,多年平均台風雨量為689.0mm,佔多年平均降水量的36%。最大年份的台風雨量可達1648mm(1964年),占當年降水量的69%。深圳市降水的另一個特點是降水強度大,暴雨多。多年平均年暴雨量約占年降水量的40%左右。降雨量的年內分配很不均勻,多年平均汛期4~9月降水量佔全年降水的85.3%。
(三)蒸發
深圳市氣候炎熱,常風較大,多年平均降雨量大,水面蒸發量也大。根據多年資料統計計算,多年平均蒸發量為1752mm。
水面蒸發量年內分配不平衡,汛期(4月至9月)氣溫高,水面蒸發大,蒸發佔全年的54.8%;非汛期(10月至次年3月)氣溫低,水面蒸發小,蒸發佔全年的45.2%。
經分析,1980年以後,深圳市的水庫蒸發能力有增加的趨勢,其中1990年以後,水面蒸發能力明顯比1980~1990年這十年有所增加,增幅達16%。
蒸發量在空間上變化總的趨勢是由東南向西北內陸遞減(圖2-1-8)。
圖2-1-8 鐵崗水庫蒸發量變化過程線
(四)水資源總量
一定區域內的水資源總量是指當地降水形成的地表和地下產水量,即地表徑流量與地下水資源量的總和。
1.地表水資源
深圳市地表徑流量主要靠降雨補給。根據《深圳市水資源綜合規劃》成果,深圳市多年平均徑流總量為19.18×108m3,50%、75%和97%保證率時年徑流總量分別為18.28×108m3、13.90×108m3和7.70×108m3。
2.地下水資源
深圳市地下水按其儲存條件、水理性質和水力特徵,可分為鬆散岩類孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三大類型。地下水資源總儲量為10.34×108m3,其中以徑流形式存在的地下水儲量約為5.85×108m3(即可變儲量)。
3.水資源總量
根據以上分析,深圳市地表水資源總量為19.18×108m3,地下水資源總量為5.65×108m3,扣除重復計算量4.34×108m3,則深圳市水資源總量為20.5×108m3。
全市多年平均降水量1966.3mm中約有56%形成河川徑流,其餘約44%消耗於地表水體、植被、土壤的蒸散發和潛水蒸發;年降水量中有23%入滲地下補給地下水,成為地下水資源,其餘部分主要消耗於潛水蒸發。這基本符合深圳市自然地理特點和降水、地表水、地下水三水轉化規律。
4.河流水系
深圳市境內共有大小河流310餘條(含其支流在內),其中,流域面積大於10km2的河流69條,大於100km2的河流5條,主要是觀瀾河、龍崗河、坪山河、深圳河和茅洲河。在310條河流中有71條河流為感潮河流。小河溝數目多、分布廣、幹流短是深圳市水系的一個特點。
深圳市主要河流概況見表2-1-7
表2-1-7 深圳市主要河流概況
續表
5.現狀供水量匯總
深圳市的供水主要來自境內的中、小型蓄水工程和境外引水工程,地下水工程一般作為部分廠家自備水源。
圖2-1-9 2006年深圳市供水量統計圖
2006年,全市總供水量17.31×108 m 3,其中境外引水總量11.89×108 m 3,占總供水量的68.7%。特區為5.31×108m3,寶安區為3.76×108m3,龍崗區為2.82×108m3。供水量組成為地表水源供水16.76×108m3,占總供水量的68.7%,地下水源供水5541×104m3,占總供水量的3.2%,污水處理回用42×104m3,占總供水量的0.02%。2006年深圳市行政區分區供水量見表2-1-8,供水量統計圖見圖2-1-9。
表2-1-8 2006年深圳市行政分區供水量 單位:×104m 3
三、供水工程現狀
(一)供水格局
目前在供水格局上,深圳市已形成以特區內片區、寶安片區(含光明新區)和龍崗片區為三大單元的分區供水格局。
特區內水源和原水輸配管網發展較為完善,已初步形成由北環輸水干管供給東深水和由供水網路干線供給東部水的供水系統。在境外工程檢修期,主要由深圳、梅林、西瀝和長嶺陂水庫調蓄水量供給。
寶安片區主要利用供水網路干線引入東部水,龍西工程引入東深水,結合鐵崗、石岩、長流陂等調蓄水庫形成主要供水水源網路。其中寶安區中西部(寶安中心組團、西部高新組團和西部工業組團)主要依靠鐵石支線、石松支線引入東部原水,以及鐵崗、石岩水庫的調蓄水量供給,東部龍華、觀瀾片區(中部綜合組團)以通過西坑水庫取用龍西供水工程分自龍口泵站的東深水為主。
龍崗片區水源由東部水源、東深水源及本地水源3部分組成。本地水源相對較缺乏,只能滿足各街道少量用水,大部分原水依靠東部供水工程和東深供水工程供給,其中東部原水通過供水網路干線,經坪地支線、橫崗調蓄工程、大山陂應急供水工程、炳坑水庫應急供水工程供給;東深原水依靠龍口泵站和沙灣泵站供給。正在建設的大鵬半島原水工程將把東部水送至赤坳水庫進行調蓄,並送至葵涌徑心水庫供給大鵬半島。
(二)供水工程
深圳市供水工程現狀,主要包括境外引水工程、輸配水工程、蓄水工程以及少量的提水、地下水和海水利用工程。
1.境外引水工程
深圳市的境外水源來自東江。東深供水工程和東部供水水源工程是深圳市兩大境外水源骨幹工程。
東-深供水工程是向香港、深圳市以及工程沿線東莞市城鎮提供東江原水的跨流域大型調水工程。工程設計供水規模為24.23×108 m 3/a,設計流量為100 m 3/s,其用水量分配為:香港11.0×108 m 3,深圳市8.73×108m3,沿線4.0×108m3,機動富餘水量0.5×108m3。
東部供水水源工程分為兩期,一期工程取水量為3.5×108 m 3/a,設計流量15 m 3/s。目前正在建設東部水源二期工程,工程取水量為3.7×108m3/a,設計流量15m3/s。兩期工程建成後,東部供水水源工程可引水7.2×108m3/a。
2.輸配水工程
為實現境外引水與本地水庫聯合調度,深圳市興建了供水網路干線、北環輸水干管以及北線引水工程等輸水工程,通過鐵石支線、石松支線、坪地支線、橫崗調蓄工程、龍口-西坑供水工程等支線工程,連通深圳、西瀝、松子坑、清林徑、鐵崗、石岩等調蓄水庫,將東江原水輸送到全市各個片區,形成東部水和東深水的雙水源供水保證體系。目前,全市已建及在建各級配套輔助水支線15條,總長213.7km。
3.蓄水工程
截至2006年,全市共有蓄水水庫173座,其中供水水庫有124座,包括中型水庫10座,小(1)型水庫62座,小(2)型水庫52座,供水水庫在50%、75%和97%保證率情況下的可供水量分別為4.04×108m3、3.31×108m3和2.69×108m3。
4.其他供水工程
深圳市目前建成較大的河道提引水工程有2處,分別位於茅洲河和觀瀾河。茅洲河提水能力為5 m 3/s,觀瀾河提水工程提水能力為6 m 3/s。全市每年還有少量的地下水開采工程,年開采量約0.55×108 m 3,其中淺層地下水0.23×108m3,深層地下水0.32×108m3。深圳市是一個擁有豐富海水資源的區域,目前全市尚無海水淡化工程,海水基本用於電力企業的工業冷卻水,2006年深圳市海水直接利用量為72.9×108m3。
四、城市供水工程規劃與實施
(一)水源規劃格局
為確保深圳市供水安全,全市規劃新建與擴建水庫,修建儲備水源工程,開展非傳統水資源利用、完善供水網路建設和配套水廠建設。
通過水資源合理配置,深圳市城市供水今後總體布局將形成以東江徑流、本地水庫自產水和海水為「源」,以東部供水水源工程、東深供水工程和供水網路干線、北線引水工程等輸水工程為「線」,以深圳、鐵崗、公明、松子坑、清林徑和海灣等水庫為「調蓄中心」,以凈水廠為「點」的跨流域、跨區域的引、蓄、提、供、用協調統一的城市供水水資源開發利用體系。
(二)水源建設
1)境外水源工程建設:完成東部供水二期工程。
2)蓄水工程建設:新建東涌水庫、洞梓水庫、徑子水庫共3坐水庫;擴建鐵崗水庫、銅鑼徑水庫、長嶺皮水庫、松子坑水庫、鵝頸水庫、徑心水庫、甘坑水庫、鐵坑水庫和打馬瀝水庫9座水庫。新建、擴建水庫97%保證率下的新增供水量為1960×104m3,增加調蓄庫容1.20×108m3。
3)儲備水源建設:建成清林徑引水調蓄工程、公明供水調蓄工程、海灣水庫工程,增加調蓄庫容4.0×108m3。
4)供水網路建設:完成北線引水工程(120×104m3/d)、大鵬半島支線供水工程(沙湖-葵涌段)(40×104m3/d)、大鵬半島水源工程-壩光支線工程(30×104m3/d)、鹽田支線供水工程(18×104m3/d)、大工業城支線供水工程(55×104m3/d)6條分區分片供水的輸配水工程建設。
5)非傳統水資源開發利用建設:實施奧林匹克體育中心雨水利用工程、龍華二線拓展區雨水利用工程、深圳市僑香村經濟適用房住宅區、龍崗高級技工學校雨水利用工程及蓮花山公園雨洪利用工程;開展南山蛇口(2.7×104t/d)、福華德電廠(0.2×104t/d)海水淡化及鹽田、南山、大鵬半島片區海水直接利用試點工程建設;建設以南山、福田、濱河、羅芳、西麗、草埔等污水處理廠為主體的污水回用工程片區,開展蛇口、人民大廈、中銀小區、鯨山別墅區、越眾小區、翠園小區及福華大廈等中水回用試點工程建設。
(三)城市供水水廠
新建南山水廠、紅木山水廠、光明水廠、朱坳水廠(四期)、鳳凰水廠、石岩水廠、獺湖水廠、大工業城水廠等主要水廠;擴建蛇口東濱水廠、筆架山水廠、鹽田水廠、甲子塘水廠、五指耙水廠、觀瀾茜坑水廠、荷坳水廠、南坑水廠、苗坑水廠、鵝公嶺水廠、坪地水廠及中心城水廠等主要水廠。新建和擴建水廠新增規模246×104m3/d。
五、環境影響評價
(一)供水水源水環境現狀
1.供水水庫
根據現狀調查,深圳市主要供水水庫水質總體狀況良好,絕大部分水庫均為Ⅱ類水水質,深圳水庫、鐵崗水庫、赤坳水庫在個別水期內均達到Ⅰ類水水質標准,水質狀況進一步好轉。深圳市已劃定水源保護區的28座水庫中,僅7座水庫水質超標,其中5座均為未設常規監測斷面的水庫,其餘2座位於石岩水庫和羅田水庫,主要超標物為COD和高錳酸鹽,超標的主要原因為入庫支流的COD貢獻率較大,應採取措施,進一步控制入庫支流的污染負荷。深圳市飲用水水源地營養狀態總體良好,僅個別水庫有輕度富營養化,這部分水庫數量僅占評價水庫數量的7%。2005年深圳市主要水庫水質評價結果匯總見表2-1-9。
2.提水河道
據最新河道普查結果,由於工業廢水、生活污水的排放和雨污混流,全市大小河流均存在不同程度的污染,絕大部分達不到水功能、水質的要求。作為深圳市供水水源的茅洲河與觀瀾河水環境質量逐年惡化,水污染問題顯得尤為突出。
表2-1-9 2005年深圳市主要水庫水質評價結果總表
1)茅洲河:茅洲河上游溶解氧、高錳酸鹽指數、生化需氧量、非離子氨、揮發酚、石油類和總磷的年均值超過Ⅲ類標准,懸浮物、亞硝酸鹽氮、總汞、總鎘和六價鉻的監測值也出現超標,水質劣於V類。茅洲河下游懸浮物、溶解氧、高錳酸鹽指數、生化需氧量、總鎘、石油類和總磷的年均值超標,總硬度和非離子氨的監測值也出現超標、水質劣於V類。
2)觀瀾河:觀瀾河溶解氧、高錳酸鹽指數、生化需氧量、非離子氨、揮發酚、石油類和總磷的年均值超過Ⅲ類標准,懸浮物、亞硝酸鹽氮、總汞、總鎘和六價鉻的監測值也出現超標,水質類別為劣V類。
深圳市本地水資源缺乏,現有的供水水源水環境的惡化,不僅嚴重影響城市景觀和人居環境質量,也進一步加劇了水資源的短缺。
(二)水環境保護規劃
1.規劃目標
通過採取水源涵養林建設等各種水生態系統保護或修復措施,遏制供水水源局部水生態系統失衡趨勢,促進其良性循環。確保城市飲用水庫水源地水質達標率由98%提高到100%。水源保護區內平均林地覆蓋達到65%以上,林木郁閉度達到95%以上。
2.主要措施
1)污染源控制:污染源控制包括對污染水體的點源和面源的控制。點源污染的控制以排污口截污、污水處理和排水系統建設為重點。面源污染控制主要包括①源頭控制;②湖濱綠化結合自然濕地以控制湖周面源污染;③末端治理。
2)人工濕地:人工濕地系統是利用濕地凈化污水能力人為建設的生態工程措施,該措施是將石、砂、土壤等材料按一定的比例組成基質,並栽種經過選擇的水生、濕生植物,組成類似於天然濕地狀態的工程化濕地系統。人工濕地分為浮生植物系統、挺水植物系統和沉水植物系統。通過基質、植物、微生物的凈化作用,對TN、TP、COD、BOD及重金屬等有較高的去除率,可以獲得污水處理與資源化的最佳生態效益、經濟效益和社會效益,是控制面源污染的重要工程措施之一。
3)前置庫:將原有的流域及水庫分為主庫、前置庫及上游的流域區。前置庫可以看作一個污水處理系統,是將上游的污水在入庫之前先被納入前置庫中,經過沉澱、植物吸收,水變清後再排入主庫中。前置庫對原來直接進入主庫的流水進行凈化處理,可以減少主庫源水的污染物,同時可以減少泥沙入庫量。前置庫技術因其費用較低,可以多方受益、適合多種條件等優點,是目前防治水庫水源地保護區內面源污染的有效途徑之一。
4)庫濱帶修復:通過在庫濱實施人工濕地、生態礫石及植被修復等生態工程,對水力流動條件較差和重污染區水體進行處置凈化,吸附和轉移來自面源的污染物、營養物,改善水質,截流固定顆粒物,減少水體中顆粒物和沉積物,同時為生物繁殖生長提供棲息地,達到庫濱帶的生態修復。
5)水源保護林:水源保護林建設能改善林相結構,增加林地覆蓋率,提高水源涵養能力,有效控制和減輕面源污染。由於森林的過濾、吸收和蔭蔽作用,當降水和徑流經過森林的林冠層、枯落物層和土壤層的過濾、截留作用後,可以大大減少水中有害化合物的種類與濃度;而且由於水體水溫低、流動性等特點,因而水質純凈、溶解氧豐富、病原體較少。
6)水庫水體修復技術:通過可控制的人工溪流生態系統,調節水流、光強和基質等條件,發揮著生藻類生長迅速、繁殖快的特點,去除水體的過剩營養,改善水質,增加溶氧。同時,結合水草恢復和景觀建設等工程,運用食物網理論和生物操縱技術,在符合地表水Ⅲ類標準的湖區調整漁業結構,以土著魚類的增殖為重點,發展無環境污染的生態漁業,建設魚類觀賞區和垂釣區;劣於地表水Ⅲ類標準的湖區,考慮以魚控藻措施,重點建設魚類控藻區。
7)水源保護區隔離工程:隔離工程主要是在一級水源保護區邊界設界樁、建圍網,實行半封閉管理,清除苗木、花場,補種水源涵養林,荔枝等果林先期自然生長,逐步改造成水源涵養林。實施水庫一級水源保護區隔離工程,可以有效阻隔外來人員進入保護區,路邊防撞欄、攔蓄池(在其他項目中建設)等能有效減低危險運輸品傾瀉入水庫的風險,提高水庫水質的安全保障。
六、存在問題及建議
(一)存在問題
1)水量供需矛盾依然存在。根據預測深圳市2020年城市需水量將達到26×108m3,目前可以確定的可供水量為19.27×108m3,供水缺口達到6.7×108m3,這部分缺口規劃採用非傳統水資源開發利用與加大境外引水來彌補。然而非傳統水資源開發利用是一個長時期逐步進行的過程,滿足遠期用水還存在一定的缺口。
2)非傳統水資源利用尚處於起步階段。從供水水源看,深圳市水資源的開發利用大多局限於傳統水資源,大力開發利用雨洪、海水、污(中)水等非常規水資源,是建立資源節約型社會的要求,也是解決深圳市水資源短缺的途徑之一。深圳市擁有豐富的非常規水資源量,具有一定的開發利用潛力,但由於缺乏科學的規劃指引以及其他實際存在的困難,目前無論是污水處理回用、海水利用還是雨洪利用僅處於起步階段。
3)缺乏多水源優化調配系統。深圳市水源組成眾多,輸配網路復雜,現有的水源調配主要是單一水源工程的需求調配。今後隨著非傳統水源的發展、供水網路的逐步建成與完善,各種水源之間需要實施聯合調度,確保各水源工程最大限度地發揮各自的功能,取得最佳的經濟效益。
(二)建議
1)開展解決遠期需水缺口的相關研究。由於深圳市遠期需水仍然存在一定缺口,僅僅依靠加大非傳統水資源的利用來解決存在許多方面的不確定因素是不夠的。為了保證城市的供水安全,深圳市應加強與周邊城市的水務合作,從流域、區域水資源優化配置的角度開展增加境外引水的研究,經濟合理地提出解決深圳市遠期需水缺口措施。
2)建立供水水源優化調度系統。為使有限的水資源得到充分合理的利用,需要建立以取、輸、配水各子系統組成的優化調度系統,最大限度地提高工程供水的可靠性與經濟性。
3)加強各組團供水管網聯系。特區外供水主要以街道為單位,相互之間缺乏聯系,不利於增加供水的互補性和提高供水的安全性。建議加大各組團之間的供水管網聯系,使各組團之間甚至各個區之間的供水能夠相互調節,提高整個城市的供水保證率。
4)進一步加大非傳統水資源開發利用。由於深圳市本地水資源缺乏,長期依靠境外引水具有一定的不安全性,也不符合發展循環經濟的總體思路,今後應重點加強非傳統水資源的開發利用。同時,政府應制定相關的法規條例,對於非傳統水資源的開發利用給予一定的優惠措施,使非傳統水資源的開發利用具有經濟動力與政策保障。
『貳』 污水再生回用和水資源可持續利用
方先金
(北京市市政工程科學技術研究所,北京市西城區大帽胡同號,100035,中國)
我國是一個水資源貧乏的國家,人均水資源擁有量只有2200m3,僅為世界平均水平的1/4,在世界銀行連續統計的153個國家中居第88位。同時,我國水資源在時間和地區分布上很不平衡,南方多北方少,北方大部分地區人均水資源擁有量低於聯合國可持續發展委員會確定的1750m3用水緊張線,其中9個地區低於500m3的嚴重缺水線。水資源短缺已成為制約我國經濟和社會發展的重要因素。
1水資源可持續利用面臨的問題
1.1水資源總量緊缺
50年來,全國用水總量從1949年的1000多億m3增加到1997年的5566億m3,其中農業用水佔75.3%,工業用水佔20.2%,城鎮生活用水佔4.5%,人均綜合年用水量從不足200m3增加到458m3。目前,全國每年缺水近400億m3,其中,農業缺水300億m3,因旱致災,年均減少糧食200多億千克;城市和工業缺水60億m3,影響工業產值2300多億元,全國668座城市有400多座缺水,有110個城市嚴重缺水。特別是1999年以來,我國北方地區持續乾旱,給工農業生產造成較大的影響,也給城市、農村居民生活用水造成很大的困難。2001年6月上旬旱情最為嚴重時,全國受旱面積一度達到4.2億畝(1畝=100m2),由於持續乾旱,水源不足,造成城鄉人民生活用水緊張,有2198萬城鎮人口和3300萬農村人口及1450萬頭大牲畜發生飲水困難。天津、長春、大連、青島、唐山和煙台等大中城市已受到水資源短缺的嚴重威脅,許多水庫、河流出現從來沒有過的斷流和乾枯。今後隨著人口的增長、生活水平的提高、城市化的加快,水資源供需矛盾將更加突出,據預測,我國用水高峰將在2030年前後出現,2030年我國人口將達到16億人,糧食總產量需達到7億t,年用水總量為7000億~8000億m3,全國每年缺水將在700億m3左右。
氣候變化對我國水資源可利用量也產生了負面影響。據1950~1997年的降水和氣溫資料分析,我國近20年來呈現北旱南澇的局面。20世紀80年代華北地區持續偏旱,京津地區、海灤河流域、山東半島10年平均降水量偏少10%~15%。進入20世紀90年代,黃河中上游地區、漢江流域、淮河上游、四川盆地的8年平均降水量偏少約5%~10%,黃河花園口的天然來水量初步估計偏少約20%,海灤河和淮河的年徑流量也都明顯偏少。北方缺水地區持續枯水年份的出現,以及黃河、淮河、海河與漢江同時遭遇枯水年份等不利因素的影響,加劇了北方水資源供需失衡的矛盾。據相關研究,未來50年由於人類活動產生的溫室效應,全球年平均氣溫可能升高,氣溫升高將使地表蒸發量提高,水資源量將相應減少。
1.2水資源分布不均
我國水資源在時間和空間分布上很不平衡。長江流域及其以南地區國土面積只佔全國的36.5%,其水資源量佔全國的81%;黃淮海流域人口、糧食產量和國內生產總值都佔全國的1/3左右,但其多年平均水資源僅佔全國的7.2%。受季風氣候的影響,各地的降水量年內分配極不均勻,大部分地區每年汛期4個月的降水量佔全年降水總量的70%左右,很容易形成春旱夏澇。水資源在時間和空間分布上不平衡給水資源充分利用帶來了一定的難度。
1.3水資源浪費嚴重
我國一方面水資源嚴重短缺,另一方面卻浪費嚴重。長期以來,「以需定供」的水資源非可持續利用模式是造成水資源短缺的人為原因。盲目發展第一、第二產業,特別是片面追求糧食增產和重工業的發展,造成產業結構的不合理,水資源利用效率偏低,使本來就緊缺的水資源問題更加嚴重。
目前,我國農田灌溉面積中渠灌面積佔75%左右,而渠系損失約為50%,農田蒸發損失約為17%,實際利用量僅有33%左右。由於大多數地方採用傳統的灌溉模式,每畝實際灌水量達到450~500m3,超過了實際需水量的1倍左右,浪費極為嚴重。我國主要依靠降水的旱作耕地面積約12億畝,其中70%分布在降水量250~600mm的北方地區,由於蓄水和保水等基礎設施不足,農田對自然降水的利用率僅為56%左右。按最新統計估算,我國農田灌溉用水的利用率僅有1.0kg/m3,旱作耕地的水分利用效率為0.60~0.75kg/m3,全國農業用水的平均效率為0.8kg/m3,綜合經濟效益為0.2美元/m3,而以色列已超過1美元/m3,差距十分明顯。現階段我國農業水資源利用不符合水資源可持續利用的要求。
我國工業用水效率總體水平仍然較低,2001年我國萬元工業產值取水量為90m3,約為發達國家的3~7倍;工業用水重復利用率約為52%,遠低於發達國家80%的水平。2000年全國城市人均生活用水量達220.2L/d,遠高於發達國家的人均生活用水量。社會各界的水憂意識不強,浪費水資源的現象仍很嚴重,這說明節水措施尚未有效落實,節約用水的技術和管理水平不高。近十年來,我國根據經濟可持續發展戰略對經濟結構調整雖已初見成效,但水資源消耗利用模式尚未發生實質性變化。
1.4水污染形勢嚴峻
目前我國污水處理率還較低,大量的城市和生活污水未經處理直接排入江河湖庫水域,使全國大部分水域和近50%的重點城鎮的集中飲用水水源受到不同程度的污染,其中水污染比較嚴重的城鎮98個,主要分布在三河三湖流域。由於水污染一些水源被迫停止使用,尋找新的水源,從而加劇了城市缺水。水污染還影響到供水水質,損害居民的身體健康。目前,全國水土流失面積356km2,占國土面積的37%。全國地下水多年平均超采74億,已形成164個地下水超采區,部分地區出現地面沉降,海水入侵等問題。許多重要河流、湖泊污染嚴重,由於污染而引發的水事矛盾不斷增加。水污染嚴重影響我國的水資源可持續利用,影響我國經濟社會的可持續發展。
2實現我國水資源可持續利用應採取的措施
我國政府十分重視水資源可持續利用,明確指出:水資源可持續利用是我國經濟社會發展的戰略問題。多年來,針對我國水資源特點和水資源利用中存在的問題,採取了一系列措施來保證水資源的可持續利用。
2.1合理利用水資源
我國水資源可持續利用的根本出路在於堅持可持續發展戰略,變「以需定供」的傳統開發模式為「量水而行、以水定需」的水資源可持續利用的模式。立足於可利用水資源的保護和合理利用,根據水資源承載能力,確定經濟社會發展結構,確保各種水域的可持續利用,對經濟結構進行戰略調整,在水資源充裕和緊缺地區採用不同的經濟結構。大力發展節水、省能、高附加值的高新技術產業和服務業。根據我國水資源的時空分布特點合理發展農業,採取必要的退耕還林,使生態系統得到改善,保證水資源的供需平衡。
2.2合理調配水資源
根據我國降水年內分布不均的特點,應修建大量的蓄水設施,以充分利用水資源。目前,全國共建水庫8.5萬座,使年供水能力大大提高。蓄水設施一方面能將雨季多餘降水貯存起來,供乾旱季節使用。另一方面可以減少洪水災害,保證經濟的發展。在地域上,我國的水資源南多北少,南方水資源充裕,北方水資源嚴重不足。南水北調工程是解決我國北方地區水資源缺水矛盾,實現水資源合理配置的重大戰略工程。南水北調東、中、西三條線路將與長江、黃河和海河相互聯接,形成水資源合理配置的總體格局,達到南北調配、東西互濟的水資源配置目標。三條調水線路年調水總量380億~480億m3,可基本改變我國黃淮海地區水資源嚴重短缺的狀況,保證我國水資源總體上可持續利用。
2.3大力開展節水工作
我國歷來重視節約用水工作,20多年前,國家就提出了要實行開源與節流並重的方針,認真開展了節約用水工作,並制定了一系列節約用水的法規和標准,建立了節約用水的管理制度,也形成了比較健全的管理體制,城市節約用水工作取得了一定的成績,到2000年全國設市城市累計節約用水300多億m3,使近5年來城市用水總量基本無增長,改變了城市用水量隨經濟發展同步增長的趨勢。但是,目前我國農業用水利用率還較低、工業萬元產值用水量和城市居民日平均用水量還較高,節水的潛力還較大。在農業方面,應發展和推廣農業節水技術,減少農田的深層滲漏和地表流失量,減少單位面積的用水量,減少田間和輸水過程中的蒸發和蒸騰量,提高灌溉和降水的水分利用效率,不斷提高單位水資源的產量和效益。在工業節水方面,應在調整工業生產結構的同時,改進生產工藝,提高用水重復率,減少萬元工業產值的用水量。為了保證節水工作,要制定和完善相關的政策法規,建立一套符合市場經濟原則的體制和機制,對現有水價偏低進行改革,建立水資源的宏觀控制和微觀定額體系,形成總量控制與定額管理相結合的水資源管理體制。
2.4大力發展污水處理和再生回用工作
水污染加劇了我國水資源短缺形勢,直接威脅著飲用水的安全和人民的健康,影響到工農業生產和農作物安全,造成的經濟損失約為國民生產總值的1.5%~3%。水污染已成為不亞於洪災、旱災甚至更為嚴重的災害。水污染早在20世紀70年代已經顯現出來,但沒有引起足夠的注意,採取的措施不夠恰當有力,因此出現了今天的嚴重局面。如再不及時採取有效對策,將嚴重影響我國水資源可持續利用。長期以來採用的以末端治理、達標排放為主的工業污染控制戰略,已被國內外經驗證明是耗資大、效果差、不符合可持續發展的戰略。應大力推行以清潔生產為代表的污染預防戰略,淘汰物耗能耗高、用水量大、技術落後的產品和工藝,在工業生產過程中提高水資源利用率,削減污染排放量。對於工業和城市生活排水造成的點源污染,應大力發展污水處理工程,使我國的污水處理率在2000年34.3%的基礎上進一步提高。對於面污染源包括各種無組織、大面積排放的污染源,如含化肥、農葯的農田徑流,畜禽養殖業排放的廢水、廢物等,其控制應與生態農業、生態農村的建設相結合,通過合理使用化肥、農葯以及充分利用農村各種廢棄物和畜禽養殖業的廢水,將面源污染減少至最小。應積極開展污水資源化再利用工作,提高污水再生回用率。
3污水再生回用是實現水資源可持續利用的有效途徑
污水再生回用是經濟可靠的開源節流措施,與跨流域調水、海水淡化、雨水蓄用等開源措施相比,污水再生回用具有經濟性和可靠性。人類使用過的水,污染雜質只佔0.1%左右,比海水3.5%少得多,其餘絕大部分是可再用的清水。跨流域調水和雨水蓄用工程投資較大,並需投入大量資金控制水體進一步污染,跨流域調水還會對現有的生態系統產生影響。在我國現有經濟條件下,跨流域調水和雨水蓄用只能逐步進行。污水再生回用的本質是實行循環用水和分質用水,將污水經再生後回用到水質要求較低的用戶。隨著工業化的加速發展,人們生活水平不斷提高,水污染范圍也在擴大、污染程度加深,社會經濟發展和環境污染之間形成一對尖銳的矛盾。發展污水再生回用、減少廢水排放量是解決環境問題最有力的措施。另外,為滿足用戶的需要,再生水必須符合相應的水質標准,為此,需對污水處理廠二級出水進行深度處理,從而減少了污染物總量,減輕了廢水對環境的壓力。
污水再生回用應嚴格按回用對象和目的控制回用水水質,以確保回用水的安全性。為此,我國制定了一系列相關回用標准。如生活污水經二級處理後能夠達到《污水綜合排放標准》,但不能作為生活雜用水或工農業用水;若考慮回用,必須進一步處理。當污水回用於農田灌溉,水質指標應該滿足《農田灌溉水水質標准》;當污水回用於城市景觀,水質指標應該滿足《再生水回用於景觀水體的水質標准》;當污水回用於城市生活雜用,水質指標應該達到《生活雜用水水質標准》;工業污水回用水質指標應該滿足相應的工業用水標准等。
城市供水量的80%變為污水排入城市下水道,收集起來再生處理後,70%可以安全回用;二者合計,約城市供水量的56%可以轉變成再生水,返回到城市水質要求較低的用戶,替換出等量的清潔水,相應地增加城市一半以上的供水量。廢水是一種非常寶貴的資源,挖潛能力巨大。我國2000年全國污水排放量為620m3,這是很大的再生水資源。污水再生回用立足於自有水資源增加城市供水量,是實現水資源持續利用的有效措施。污水再生回用能有效地緩解城市水資源短缺。
為了保證水資源可持續利用,支持經濟可持續發展,針對我國水資源存在的問題,近十多年來,通過國家科技攻關,以及缺水城市為解決水污染和水資源短缺做出的努力,國內已經建成一批不同工藝、不同回用對象的城市污水回用示範工程。表1列出了華北地區部分城市污水回用工程情況統計結果。目前我國污水回用工程主要回用對象為污水處理廠內部用水、市政雜用、河道補水、綠化、工業用水等,尚未回用於地下回灌和飲用水源。北京市2001年完成的高碑店污水處理廠出水回用工程是我國目前最大的污水再生回用工程。大量的污水回用工程實踐表明:污水再生回用是解決水資源可持續利用的有效途徑。
表1華北地區部分城市污水回用情況單位:萬m3/d
4我國污水再生回用最大工程
4.1工程概況
高碑店污水處理廠回用工程是目前我國最大污水再生回用工程,該工程於1999年3月至8月完成該項目的前期研究工作,並完成了可行性研究,1999年10月完成項目立項和審批;2000年1月完成該工程的初步設計和審批工作,2月完成施工圖設計,同年4月開始施工,2001年5月完成工程施工,2001年6月完成調試和試運轉,2001年7月開始供水。
高碑店污水處理廠是目前我國最大的污水處理廠,處理能力為100萬m3/d。該廠污水系統流域面積96km2,服務人口240萬人,匯集北京市南部城區的大部分生活污水、東郊工業區、使館區和化工路的全部污水。該處理廠採用前置缺氧段活性污泥法工藝,即在推流式曝氣池前設置缺氧段,其目的是改善污泥性質,防止污泥膨脹。該廠出水水質水量穩定,其二級出水已接近相關的回用水水質標准。但該回用工程運轉前,高碑店污水處理廠二級出水直接排入通惠河下游,除每年約5500萬m3用於農業灌溉外,剩餘的出水每年超過3億m3沒有得到利用,這是很大的水資源浪費。為了緩解北京市面臨的21世紀城市發展和可利用水資源的矛盾,實現北京市水資源可持續利用,支持國民經濟可持續發展戰略,北京市政府決定開發該廠污水資源。高碑店污水處理廠回用工程使用回用水的區域達141km2,回用水用戶涉及到工業、公園綠化、道路噴灑和沖刷、河湖補水等。
4.2工程規模和技術方案
本工程近期規模為30萬m3/d,遠期規模為47萬m3/d。在回用工程技術方案確定中盡可能地利用現有設施,以降低工程投資。具體設計方案如下:高碑店污水處理廠二沉池出水經新建泵站(規模47萬m3/d)提升後用兩條管道分別輸送到高碑店湖(規模30萬m3/d)和水源六廠(規模17萬m3/d)。送至高碑店湖的處理水通過第一熱電廠現有深度處理設施進一步處理後供該廠冷卻用水;送至水源六廠的處理水在該廠進行深度處理後,一部分通過水源六廠現有供水系統供給東郊工業區和焦化廠;一部分通過新建管道輸送到西便門和東便門。在水源六廠現有供水管道和新建管道沿線設取水口,並新建回用水支線,供市政雜用取水。
4.3回用水水質技術保障措施
由於高碑店污水處理廠建設時,國家對城市污水處理廠出水要求中還沒有氮和磷的指標控制,因此,目前該廠出水中氮和磷的含量較高,這會直接影響回用水水質,必須對該廠進行技術改造,進一步提高該廠出水水質。改造規模為50萬m3/d,即對高碑店污水處理廠一期工程(50萬m3/d)進行改造。該改造工程分兩步進行。第一步改造後使出水水質優於目前第一熱電廠冷卻水取水水源高碑店湖的水質,出水中BOD、COD、總磷和氨氮分別達到10mg/L、40mg/L、1mg/L和10mg/L。第二步改造使該廠50萬m3/d滿足高碑店湖Ⅳ類水體的水質要求。第一步主要改造工作量包括曝氣池改造和污泥處理系統的改造。原曝氣池為1/12為厭氧區,其餘為好氧區,改造後原池2/9為缺氧區及厭氧區(水力停留時間共為2h),其中進水端分出一停留時間為15min的強化吸附區。其餘仍為好氧區(水力停留時間7.25h)。原污泥系統中剩餘污泥泵入初沉池,其混合污泥再進污泥濃縮池濃縮後消化脫水,因濃縮污泥池停留時間較長,處於厭氧狀態,磷又被釋放出來,通過上清液回到污水中,因此達不到除磷的目的。改造後,原有濃縮池改為濃縮酸化池,濃縮酸化池上清液做為碳源排入水處理系統;將消化池上清液和脫水機濾液及沖洗水收集後進行化學除磷。
高碑店污水處理廠二級出水水質水量穩定,達到設計要求,但還不能滿足市政雜用水標准,而綠化用水和道路噴灑等市政雜用水水質對人類健康和城市環境會產生影響,因此,市政雜用水必須在回用前進行深度處理,以滿足相應標准。在設計中將深度處理選擇在水源六廠。水源六廠現有日處理能力17萬m3/d的深度處理設施,主要採用機械加速澄清、砂濾和消毒等工藝處理過程,其出水可滿足相應用戶要求。由於北京市工業結構的調整,目前該廠平均實際供水量不足5萬m3/d,尚有12萬m3/d處理能力沒有得到利用。另外,水源六廠離市政雜用水用戶較近,市政雜用水深度處理設在水源六廠利用其剩餘處理能力,可滿足市政雜用水近、遠期規模需求,在該廠深度處理後的水質能滿足市政雜用水水質要求。
4.4主要回用對象
按規劃要求,該工程近期供北京市第一熱電廠冷卻循環用水20萬m3/d,遠期供北京市第一熱電廠冷卻循環用水30萬m3/d。近期通過北京市水源六廠供東郊工業區和焦化廠5萬m3/d,供城市綠化、道路噴灑和沖刷、市區河道景觀用水等市政雜用水共5萬m3/d。遠期通過水源六廠供工業和市政雜用水水量將擴充到17萬m3/d。
4.5主要工程內容和投資
本工程總投資3.6億元,其中征地拆遷費約1億元,工程費用為2.18億元,工程建設內容主要為:
(1)高碑店污水處理廠內47萬m3/d的泵站一座。
(2)高碑店污水處理廠改造。
(3)高碑店污水處理廠至高碑店湖輸水管:DN1800mm,長1480m。
(4)高碑店污水處理廠至水源六廠管道:DN1400mm,長4766m。
(5)市政雜用水配水管:DN1200mm,長6791m;DN1000mm,長1431m;DN800mm,長4615m;DN600mm,長2845m;D=500mm,長2880m。
(6)水源六廠改造:包括深度處理設施改造、蓄水池清淤和護砌、污泥池擴建、供水泵站改造、進出水口的改造、增加自控和電氣設備等。
(7)園林供水支線管道。
4.6工程效益
該工程每年可節約清潔水資源16673萬m3,節約自來水3650萬m3/a,相當於節約了建設一座10萬m3/d的自來水廠的投資4億元。該工程達到了開源節流的目的,為北京市城市綠化面積擴大和道路噴灑壓塵創造條件,對環境綜合治理具有較大的作用,環境的改善還會帶來了周圍地區的土地增值。該工程在一定程度上緩解了北京市水資源短缺的矛盾。該工程的巨大經濟和環境效益,推動了北京市節水和污水再生回用工作。目前北京已完成污水再生回用規劃,7個污水回用工程正在進行施工或做前期工作。北京市的污水再生回用實踐表明:污水再生回用符合環境保護和水資源可持續利用戰略,是解決水資源可持續利用的有效途徑。
5結論
我國是一個水資源貧乏的國家,隨著經濟發展和城市化進展的加快,水資源短缺的矛盾已經成為我國水資源可持續利用和管理中亟待解決的問題。我國水資源可持續利用面臨水資源總量不足、分布不均、水利用率低和水污染等問題,實現我國水資源可持續利用的出路在於堅持可持續發展戰略。應根據我國水資源特點進行水資源合理利用和配置,變「以需定供」的傳統開發模式為量水而行、以水定需的水資源可持續利用的模式,根據水資源承載能力,對經濟結構進行戰略調整;同時,應繼續發展節水技術,減少生產過程的水資源浪費,大力發展污水處理和再生回用工作,提高污水處理率和處理效果。污水再生回用可以減少污染物總量,增加供水能力,是經濟可靠的開源節流措施。幾年來污水再生回用實踐表明:污水再生回用能有效地緩解城市水資源短缺,是實現水資源可持續利用的有效途徑。
『叄』 綠色建築非傳統水源利用率最低多少
《綠色建築評價標准》GB/T50378-2006中將非傳統水源利用技術以非傳統水源利用率這一指標進行量化,非傳統水源利用率是指再生水、雨水等非傳統水源代替市政自來水或地下水供給景觀、綠化、沖廁等雜用的水量占總水量的百分比。
「綠色建築」的「綠色」,並不是指一般意義的立體綠化、屋頂花園,而是代表一種概念或象徵,指建築對環境無害,能充分利用環境自然資源,並且在不破壞環境基本生態平衡條件下建造的一種建築,又可稱為可持續發展建築、生態建築、回歸大自然建築、節能環保建築等。綠色建築評價體系共有六類指標,由高到低劃分為三星、二星和一星。