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摘要: 海河流域地处京畿要地,经济发达,淡水资源匮乏,水资源供需矛盾十分突出,借鉴国外节水技术经济的经验,开源节流,提高水的利用效率,
全面建设节水型社会,是流域经济社会发展的必由之路。
关键词:海河流域 节水型社会建设 国外节水技术经济 借鉴
Constructing a water-saving society in Haihe River Basin and Using the foreign
economical experience of water-saving technology for reference
Sun Jing-liang
(Hebei Research Institute of Investigation & Design of Water Conservancy & Hydropower, Tianjin 300250, China)Abstract: Haihe
River Basin is located in the important place of Beijing and its environs. With economic developmentand shortage of freshwater
resources the contradiction of water supply and demand is very conspicuous.It is the only way of the economic and social development
of the basin to use the foreign economical experience of water-saving te-chnology for reference,develop source and save water,
improve water use efficiency and construct a water-saving societycomprehensively.
Keywords: Haihe River Basin; construction of water-saving society; water-saving technology and experience in foreign
countries; use for reference
海河流域地处京畿要地,是我国经济发达地区和重要的工业基地与高新技术产业基地,区内京津冀经济区域协作迎来了新一轮的发展黄金期, 是继我
国珠三角、长三角之后,寄希望成为支撑未来经济持续稳定快速发展的第三引擎。然而,海河流域水资源匮乏,资源型和水质型缺水并存,水资源供需矛
盾十分突出。区域内水污染加剧和水生态环境恶化已经成为制约经济社会可持续发展的瓶颈。开源节流,提高水资源的利用效率,全面建设节水型社会是
流域经济社会发展的必由之路。
1、节水型社会建设的意义重大
建立节水型社会在我国首次提出是2000年的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》。2002年的《水法明确规定:“国家厉
行节约用水,大力推进节水措施,发展节水型工业、农业和服务业,要全面建设节水型社会”。 2005年3月12日,胡锦涛总书记在中央人口资源环境工作
座谈会上指出,“要把建设节水型社会作为解决我国干旱缺水问题最根本的战略举措”。十届人大四次会议通过的《国民经济和社会发展第十一个五年规
划纲要》提出,要建设资源节约型和环境友好型社会。2007年胡锦涛总书记在党的十七大全国代表大会上的报告中也指出:“必须把资源节约型和环境友
好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置,落实到每个单位、每个家庭”。
节水型社会是指人们在生活和生产过程中,对水资源的节约和保护意识得到了极大提高,并贯穿于水资源开发利用的各个环节。在政府、用水单位和
公众的参与下,以完备的管理体制、运行机制和法律体系为保障,通过法律、行政、经济、技术和工程等措施,结合社会经济结构的调整,实现全社会的
合理用水和高效益用水。无论是水资源短缺的地区还是水资源丰富的地区,都需要建设节水型社会。因为节水是减少污水排放的重要措施,浪费水资源不
仅造成局部地区水资源供需矛盾和水污染加剧,也增加了经济社会的发展成本,包括取水耗水成本和水污染处理的成本等。
2、水资源与节水状况
我国水资源人均占有量不足2200m3, 仅为世界平均水平的1/4,全国每年缺水近400亿m3,耕地每年因旱灾减产粮食280多亿公斤; 全国660多座城市
中大约有400多座城市缺水;城市、工业年缺水近60亿m3。据预测,我国人口在2030年左右将达到峰值16亿,在充分考虑节水的情况下, 预计届时用水总
量为7000亿~8000亿m3,而全国实际可能利用的水资源量约为8000亿~9000亿m3,且水资源进一步开发利用的难度极大。
我国水资源利用方式的粗放程度与水资源短缺的现实相比,在生产和生活领域存在严重的结构型、生产型和消费型浪费问题,用水效率不高,节水潜
力巨大。2004年我国万元GDP用水量为406 m3,是世界平均水平的4倍;农业灌溉用水有效利用系数为0.4~0.5,发达国家为0.7~0.8;全国工业万元增加
值用水量是发达国家的5~10倍;水的重复利用率为50%,发达国家已达85%;全国城市供水管网漏损率达20%左右,仅城市便器水箱漏水一项每年就损失
上亿立方米;在污水处理回用、海水、雨水利用等方面也处于较低的水平。
2006年,全国人均用水量为442m3,万元国内生产总值(当年价格)用水量为272m3,城镇人均生活用水量为每日212L(含公共用水),农村居民人均
生活用水量为每日69L,农田实灌面积亩均用水量为449m3。按可比价计算,2006年全国万元国内生产总值用水量和万元工业增加值用水量均比2005年下降
了7%。
海河流域,根据最新水资源评价结果表明: 多年平均水资源量仅370亿m3,其中人均占有量仅279m3, 不足全国平均水平的1/7, 世界平均水平的1/
24,远远低于国际公认的人均1000m3的水资源紧缺标准;耕地每亩占有水资源量245m3,不足全国亩平均水平的1/8。从总体上说。海河流域属于资源型严
重缺水地区,以不足全国1.3%的水资源量承担着9.7%的人口和粮食生产以及13%的GDP用水任务。水资源供需矛盾十分突出。1980年以来,流域总供水量变
化不大,多数年份在400亿m3左右波动。
海河流域近时期以来连续枯水年的出现,城乡用水供需矛盾加剧,北京的主要水源地密云、官厅水库1999-2004年6年平均入库水量不到20世纪90年代
平均值的33%和44%,北京市强化节水措施,使2004年全市总用水量减少了15%。天津市主要水源地潘家口水库1999-2004年6年平均入库水量只相当于20世纪
90年代平均值的29%,天津市强化节水措施,并限制部分行业用水, 使2004年全市总用水量比2000年减少了10.5%。河北省的地下水经过30多年的开采,
陆续形成了若干个地下水下降漏斗,并不断扩展。浅层地下水中东部平原地区2004年比上世纪80年代初期下降了 4-20m;深层地下水最大的沧州漏斗区水
位由22.0m下降到-55.00m,面积达1663km2。 海河流域1980~2000年期间年均地表水资源量170.5亿m3,年均当地地表水供水量118.4亿m3, 地表水开发利
用程度为67.4%, 从水资源条件和开发利用状况可以看出,海河流域水资源开发利用量已远远超过其承载能力,建立节水型社会是流域的必然选择。
3、国外节水的技术与经济
3.1 农业灌溉
农业灌溉节水技术经过了地面灌溉、喷灌、微灌 (滴灌及微喷灌) 及渗灌等过程的发展,国际上一些国家已达到较高的技术水平。以色列人均水资源
仅约为290m3, 属于严重缺水国。然而,就是在这样严重缺水的土地上,以色列创造出了举世闻名的“农业奇迹”。占全国劳动力5%的农业从业人员,提
供了全国95%的所需食物,一些农产品还远销海外。以色列占据了40%的欧洲瓜果、蔬菜市场,享有“欧洲果篮”之称。此外,以色列还成为仅次于荷兰的
欧洲第二大花卉供应国。以色列是世界农业灌溉技术最先进最发达的国家。从20世纪50年代中期,就开始进行最优灌溉方式的研究,比较不同灌溉间歇、
深度、时间等对不同作物产量的影响,找出最佳灌溉方式,用最少量的水,获得最高的产量;根据不同植物品种、不同时段用水需求,智能控制用水。目
前,以色列60%的灌溉面积使用滴灌,10%为喷灌,5%为移动管灌,25%保留可移动喷灌系统。 西班牙目前农业的喷滴灌约占全国灌溉面积的近50%,使农
业灌溉用水的有效利用率提高到80%以上,在其南部大量种植葡萄,农业灌溉全部管道化,田间全部用滴管带进行灌溉,达到了提高农业灌溉用水效率的
目的。
3.2 城市公用事业及生活
防渗漏技术的采用:防渗漏技术在节水措施中占有很重要位置。特别是对于城市一些输水管道 ,如果不注意防渗漏问题, 对水资源的浪费将是很大
的。通常,自来水管道漏损率一般都在10%左右。为了减少管道漏损, 在管道铺设时,需选用质量好的管材并采用橡胶圈柔性接口。另外还须加强日常的
管道检漏工作。
美国洛杉矶市供水部门中有1/10人员专门从事管道检漏工作,使漏损率降至6%。新加坡公用事业局严查在自来水输送各个环节的水管“跑、冒、滴、
漏”现象、水表损坏或被他人通过非法连接的偷水现象。这使新加坡的全国水量流失率,即水厂生产水量与出售到市场上的水量差异控制在最低限度,仅
为5%,成为全球失水量最低的国家。日本东京排名第二为6%。而亚洲多数城市的水量流失率高达40%至60%。
节水型器具的使用与普及:各国城市普遍采用的是推广节水型器具的使用,减少用水设备与装置的“跑、冒、滴、漏”。节水型卫生器具一般是低流
量或超低流量的卫生器具,可平均节省32%的生活用水。
美国推行安装节水型用水器具后可节水达50%以上。预计至2025年,更换的新型节水器具将使全国可节水36%。
瑞典水资源很丰富,然而瑞典人也非常节水,在瑞典的市场上,所有的水龙头、淋浴喷头或抽水马桶都是节水型的。可以说是“只有更节水的,没有
不节水”的。例如抽水马桶,至少有两档排水阀。瑞典人住房里的排水管很细,甚至浴缸里的排水管也是这样,这样做的好处是如果出水量过大,水槽里
很快就会出现积水,“逼迫”人们不得不把水龙头或淋浴喷头关得小些。
3.3 废水的处理与回用
污水处理主要是对城市生活污水和工业污水进行处理,用处理过的水回用于生活与生产中本来就对水质要求不高的一些地方,以达到节约好水,提高
水的综合使用效率的目的。
以色列非常重视废水的回收利用,并通过低水价鼓励用户使用处理后的污水。主要的污水处理厂均临海修建,污水处理产生的高浓度污泥通过深海埋
藏避免二次污染。处理净化后的污水主要用于农业灌溉和非饮用的生活用水。日本的下水道普及率在大城市已经达到100%, 每年处理0废水约124亿m3,
其中1.3亿立方米经过处理的再生水被用作工业用水或浇灌树木花草等。
日本建立了“中水道”系统,大力发展城市废水的处理和回用系统。此外,日本各大城市的许多家庭均设有废水处理净化槽,可将厕所废水和其他生
活废水一并加以处理、净化。
新加坡早在上世纪70年代便开始对废水再生展开研究。2000年,新加坡首座新生水厂建成投产,日产1万立方米新生水。 经过长达2年3万次以上的严
密监测和科学检验,专家团得出的一致结论认为,新生水的水质不仅符合世界卫生组织和美国环境保护局规定的水质标准,而且要好于当前普通家庭使用
的市政自来水。目前,新加坡新生水在质量方面虽然可以安全饮用,但主要还是作为工业用途。主要原因是新生水的纯净度比自来水高,是某些制造业生
产过程的理想用水,例如需要超纯净水的半导体制造业和工商业的冷却系统等。对这些产业来说,使用新生水能免除额外提高水质的处理过程,节省了企
业的生产成本。随着越来越多的企业使用新生水,其所节省的水源便可作为普通家庭用水使用。
新加坡的新生水生产成本不高,其成本价还不到淡化海水的一半。 目前新加坡共有3家工厂生产新生水,总产量为每天2000万加仑,约占全国用水量
的5%。乌鲁班丹新生水厂投入运作后, 新生水的总产量将超过每天总需求量的10%。 据新加坡公用事业局估计, 到2011年新生水产量将达每天6500万加
仑,满足全国15%的用水需求。
3.4 工业大力推进清洁生产技术
清洁生产主要是在生产过程的开始和过程中,就采用节约能源与原材料的工艺和技术,以达到提高各类资源利用效率的目的。
西班牙在工业领域逐步推行清洁生产政策,包括减少用水量、降低污染负荷以及循环利用工业废水等。 一家生产铸铝零件的工厂, 实施清洁生产项
目,通过循环使用清洗液,总用水量降低了33%,产生的废水量减少了95%,化学品的消耗量减少了70%。
泰国政府在尝试了若干种工业调控措施后,决定通过清洁生产来控制工业排放和改善资源利用。鼓励在生产工艺中或工商业经营中使用清洁或无污染
技术,鼓励废物再循环于生产用途,促进再循环水的利用,实施以污染发生源为重点的治理污染措施。
日本各企业对节水产品的开发竞争已经进入白热化。三洋公司推出了循环式洗衣机,洗衣服用过的第一筒水经过臭氧净化后重新流回滚筒里,用于漂
洗或冲洗,用水量减少了2/3,西服、玩具、运动鞋等甚至可以不用水,直接用臭氧来分解脏东西和除去异味。
3.5 加大非常规水资源的利用
非常规水资源的利用其主要有集雨、海水淡化与微咸水的利用及调水。
3.5.1 集雨
由于雨水资源比较容易获取,目前使用集雨方式增加水源的国家比较普遍。收集的雨水大都用于冲洗厕所、浇灌菜地和洗车,以此可以节约优质水。
以色列在北部丘陵地区修建了很多位于农田之间的小型蓄水池,在一些供水困难的山区坡地还安置了一些大型水箱以直接蓄集雨水利用。
日本尽管降雨量丰富,但利用雨水资源也很普遍。据1996年的调查,在全国的杂水利用设施中,约有600处是利用雨水的, 占全部设施的近30%。一
些大城市如东京、大阪、名古屋和福冈等地的体育馆等大型建筑物也都设置了雨水利用装置。
澳大利亚对雨水的最简单利用方式是将屋顶的雨水收集起来加以利用,大多以单户家庭为主,并向社区型雨水收集回用系统转变。
新加坡地处赤道,属热带雨林气候,降雨量充沛,年降水量约2400毫米。但由于土地面积有限,全国没有大江大河和大型湖泊,依靠自然地理条件无
法贮存大量雨水。从天而降的宝贵水源大多流入海洋,被白白地浪费。 因此精明的新加坡人很快就打起了雨水采集的主意。 他们在全国修建了数个蓄水
池,把河流小溪的雨水导入蓄水池中集中存贮起来,然后通过专用管道输入自来水厂进行处理。各个蓄水池之间有管道联通,过剩的蓄水会被自动引入水
量不足的池中,确保各水池的蓄水空间都得到充分利用。目前,新加坡有一半的国土面积均属受保护的水源采集区,到2009年水池采集区面积将达全国面
积的三分之二。
德国联邦和各州有关法律规定,新建或改建开发区必须考虑雨水利用系统,因此,开发商在进行开发区规划、建设或改造时,均将雨水利用作为重要
内容进行考虑,尤其在进行大面积商业开发区建设时,更是结合开发区水资源实际,因地制宜,将雨水利用作为提升开发区品位的组成部分。德国波茨坦
广场即是雨水利用的典范。两德统一前,波茨坦广场是柏林墙分界地带,一直是块空地。统一后,戴—克公司和索尼公司投资开发此地,成为新柏林最大
的商业中心和最具魅力的场所之一,每天有7万人次到此游览,而这里的水景观尤其给游客留下了深刻的印象。
3.5.2 海水利用
海水利用是解决水资源短缺问题最广阔的途径。海水利用的主要方向是直接供给工业使用,目前应用较广的是供发电厂作冷却用水。海水淡化已在全
球120个国家进行,约有1.36万座海水淡化厂,每天生产淡化海水2600万m3, 其中中东一些国家的淡化海水量已占其淡水总供应量的80%~90%。目前通
用的海水淡化技术主要是蒸馏和反向渗透。如将二者结合起来,可使每立方米海水淡化的成本从目前的约70美分降到50美分。
以色列最早在20世纪60年代就进行海水咸水淡化。目前6家大型发电厂有5家坐落于海边,直接采用海水冷却节约了大量淡水资源。淡化技术也
由最初的多级闪蒸逐步发展到比较先进的反渗透法。已建立了两个海水淡化工厂, 年产淡水近1亿吨。到2020年,还将建立一座海水淡化工厂,年产淡水
达到4亿吨。
新加坡作为一个岛国,国土面积小,天然资源十分有限,人均水资源量仅211立方米, 世界排名倒数第二。但四面环海,有着取之不尽用之不竭的海
水资源,因而通过淡化海水来增加和扩大水源供应,就成为了新加坡水源供应管理的重要组成部分。2005年底, 耗资2亿新元的第一座海水淡化厂——大
士海水淡化厂建成并投入使用。该厂采用反渗透法技术对海水进行淡化, 每天可生产13.6万m3自来水,可满足新加坡10%的饮用水需求, 成为世界上规
模最大的隔膜技术海水淡化厂之一。这也是新加坡第一个国家级的海水淡化工厂,由当地的私营企业投资、设计、兴建和营运。据介绍, 该厂在建设和
生产中十分注意成本控制,目前的淡化海水成本仅为每立方米0.78新元,而当前新加坡的水价为每立方米1.17新元。海水淡化在新加坡成为了利润丰厚的
朝阳产业。
3.5.3 微咸水利用
除海水外,微咸水(含盐量1~5克/升)资源的利用也是一些缺水地区解决水资源短缺的一种有效方法。 目前,中东、非洲、美国等靠微咸水淡化解
决工业用水和市政用水问题。世界微咸水淡化产量达每天586万m3。 世界最大的微咸水淡化工程是美国尤马河水的处理,处理能力为每天38万立方米。
利用微咸水灌溉在以色列、美国、印度、、西班牙、阿尔及利亚等国家都有成功的经验,尤其是干旱缺水的以色列更有一系列的综合配套技术。以色
列研究已发现,像棉花、西红柿、西瓜等一些农作物,可以用浓度高达0.45%的咸水灌溉,但必须采用滴灌方式,防止盐类在植物的根部聚积,而用咸水
浇灌的西红柿更甜并耐保存。微咸水灌溉的作物在产量上会有所下降,但产品质量却得到提高。如微咸水灌溉的甜瓜甜度增加,瓜型变得更有利于出口;
而西红柿的可溶性总物质含量提高,甜度增加。内盖夫西红柿等优质微咸水灌溉蔬菜、水果已在欧美市场占据一席之地。
西班牙将咸水灌溉技术较广泛地应用于旱地农业地区,将矿化度小于1克/升的咸水用于所有农作物的灌溉,将矿化度为4~61克/升,其中离子含量为
1~3克/升的咸水,用于灌溉棉花、苜蓿、麦类或水稻。设有咸水灌溉站, 专门研究和试验咸水灌溉的技术和理论等。
突尼斯不仅用矿化度4.5~5.5克/升的地下水灌溉小麦、玉米等谷类作物获得成功,而且在撒哈拉沙漠排水和灌水技术条件方便的地区用矿化度1.2
~6.2克/升的地下水灌溉玉米、小麦、棉花、蔬菜等作物,也有良好效果。
3.5.4 调 水
解决水资源短缺问题,采用从远距离调水涉及到供水的成本、区域生态的平衡以及相关地区甚至国家之间的许多问题,属于基础性资源配置,此不赘
述。
4.海河流域节水型社会建设的节水对策措施
4.1 农业灌溉节水
海河流域农业灌溉用水量占总用水量在65%以上,应采取工程措施和非工程措施相结合的组合策略,逐步实现农业的高效用水。 其主要对策措施,一
是优化农业种植结构;二是加快灌区节水改造;三是加大田间节水改造;四是大力发展旱作农业。
4.2 工业生产节水
海河流域工业上要通过采取综合节水措施,降低万元工业增加值用水量,到2010年工业用水重复利用率达到84%。 一是控制生产布局促进产业结构调
整;二是强化对现有企业的节水力度,通过技术改造,促进企业向节水型发展,提高技术升级、工艺改革、设备更新,逐步淘汰耗水量大、技术落后的工
艺设备,掀起达到产品的限定节水标准;三是推进清洁生产战略,加快污水资源化步伐,促进污水、废水处理和回收利用。
4.3 城镇生活节水
一是加快供水管网技术改造,降低输配水管网漏失率。到2010年在100万人口以上的城市要降低到12%以下;二是全面推行节水型用水器具,制定推行
节水型器具的强制性标准,提高生活用水的节水效率;三是加大生活污水的处理和回用,积极推广中水道技术,增加生活污水的处理与回用;加强城市雨
水的收集利用,以逐步加大城市河湖、绿地灌溉对雨水的利用量。
4.4 加大非常规水资源的利用
首先要加大微咸水的利用,海河流域有地下微咸水17.7亿m3,在2000年微咸水利用量为2.72亿m3,只相当于总量的15%; 二是海水利用,海河流域海
岸线长920km,具备发展沿海经济的条件,随着天津滨海新区、河北唐山曹妃店工业区以及京唐港、黄骅港及其临港区建设, 海岸带经济地位显著增强,
其需水量也将大幅度增加,而沿海地区淡水资源贫乏,天津市2007年海水直接利用量已达14亿m3,进一步对海水的利用前景非常广阔;三是雨水的汇集利
用, 要在保证防洪安全的情况下充分利用现有的河道、湖泊、洼淀和沟渠,滞蓄雨洪水,制定洪水利用方案,形成城乡雨、洪水配置工程体系, 可解决
部分农业和绿化灌溉、景观和生态环境用水。
结语: 节水型社会建设,是海河流域经济社会持续、协调、和谐发展的必由之路,是解决流域内水资源供需矛盾的根本性战略措施。 随着高新技术
的快速发展和对水资源供需矛盾的日益重视,对水资源的节约和保护理念将会不断增强;高新技术不断地被应用于水资源的节约和保护的各个方面,必将
进一步推进节约用水的技术创新、观念创新和制度创新;以转变水管理模式来适应经济社会发展对水资源的需求,不断地引导以水资源的可持续利用来支
持流域经济社会的可持续发展。
主要参考文献:
1.龙腾锐,何 强,国内外城市节水技术发展概述,中国水工业科技与产业,2000.11
2.郭培章主编,中外节水技术与政策案例研究,中国计划出版社,2003.5
3.李赞堂、李贵宝、祁鲁梁编,节水型社会知识问答,中国水利水电出版社,2007.6
4.王文生、韩鹏,海河流域节水型社会建设若干问题探讨,海河水利,2007第4期1—4
5.李贵宝,中外节水技术与法规政策,中国水利学会,节水型社会建设培训教材,2007.12
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