中国城市水问题现状与解决途径—以云南省安宁市为例

2021-11-10 18:46:03  阅读 345 次

论文导读::水问题是城市发展过程中面临的重大问题,越来越受到各界的重视。立足于云南省安宁市,从市政工程规划的角度对这一问题进行了深入地探讨,并提出有效的对策。
论文关键词:城市,水资源,保护与利用,污染,可持续发展

  0 引言
  水是人类赖以生存和发展的资源,人类文明的起源也可称为流域文明。历史悠久的国家和民族都是在母亲河的哺育下发展起来的,同时水也是城市发展的重要制约因素。我国是一个缺水的国家,2004年度中国科学院在《中国水问题的出路》中指出:“水问题将成为我国21世纪的经济发展最突出的重大问题”。
  笔者参与了《安宁市城市总体规划》和《中国太平奥林匹克体育小镇控制性详细规划》(该小镇为安宁市太平镇新区)的市政工程规划设计工作,以下就以云南省安宁市为例,分析我国城市水资源利用的现状与存在问题,并对目前行之有效的解决途径进行归纳总结,目的在于通过从个别到一般的方法,使读者对中国城市水问题有一个清晰的全方位的了解和认识。
  1 安宁市给水工程规划简述
  安宁市地处滇中高原,滇池的西部,昆明市的西郊,距昆明市中心区32公里。地形呈东南高、西北低,有三个山间盆地,其余均为山区、半山区。市域面积1301平方公里,其中城市建成区主要由两个街道办事处组成,市域常住人口为31.75万人。
  1.1 安宁市水资源概况
  

安宁是一个低纬度高海拔的地区,雨量集中在夏秋两季,春冬少雨,属贫水地区,年平均降雨量881.6毫米。年平均径流深207.9毫米,年平均径流量2.63亿立方米。由于安宁市位于金沙江和红河水系的分水岭地区,水资源相对较少,人均水资源量仅为云南省的五分之一,资源型缺水明显。
  安宁市的河流属金沙江水系和红河水系。境内主要河流有螳螂川、马料河、沙河、禄脿河、鸣矣河和邵九河等,并有现状与拟建水库若干宗,具体见图1。其中螳螂川发源于云南滇池,除邵九河属红河水系外,其余河流均汇入螳螂川后流入金沙江。按各河流产水模数折算,可得入境水量约为5.39亿立方米。
  安宁市境内有12个地下富水地区,潜水和承压埋藏较浅,深度一般在70~100m。补给条件好,容易更新,具有较好的开采条件。天然补给量7482万立方米/年,现开采能力为2244万立方米/年。泉水55个点,年涌水量1860万立方米。
  由于安宁市地域布局特殊性,在整个区域形成几大独立的排水体系。各片区的排水由生活污水、工业废水和雨水构成。排水体制为雨污合流制,主要采用分散排水的方式。生活污水基本未经过任何处理即排入附近水体。工业废水量较大的企业均自备有水处理设施,废水处理达标后排放水体或重复利用。其余较小企业工业废水基本未经过处理就排入水体。排水的主要受纳水体为螳螂川及其支流,由于大量的工业废水和生活污水的排入,水体受到较大污染,水质较差。
  螳螂川入境河段水质劣于Ⅴ类,主要超标项目为CODMn、氨氮;鸣矣河上游水质为Ⅰ类,汇入螳螂川前通仙桥断面为Ⅱ类。马料河支流上游龙房坝水库水质为Ⅲ类,汇入螳螂川前大黄塘断面也为Ⅲ类;禄脿河源头入境口水质为Ⅱ类,汇入螳螂川前青龙镇断面也为Ⅱ类。车木河水库、上村箐水库、黑蚂箐水库、普达箐水库水质均为Ⅰ类;张家坝水库水质为Ⅱ类;月字庄水库、明朗水库为Ⅲ类。据相关地下水评价结果表明,地下水水质良好,不存在大面积污染的迹象。
  1.2 安宁市水资源利用状况
  安宁市域修建了大量的水利工程及设施。至2004年,蓄水工程总库容12923万立方米,工程设计供水能力8554万立方米;引水工程40件,设计供水能力3983万立方米;提水工程238站(含工业提水和地下水),设计供水能力7818万立方米;水利工程总设计供水能力为20355万立方米,实际供水量为17372万立方米。作为集中供水水源地的水库主要有车木河水库等。安宁城市有备用水源一处,在车木河水库供水发生意外的情况下应急启用。
  安宁市现有自来水厂1座,目前建成一期,处理能力为4万立方米/天,二期建成后处理能力可达到8万立方米/天。水厂净化水工艺采用常规处理的“絮凝——沉淀——过滤——消毒”工艺。
  

安宁市现状市政供水区主要为安宁主城区,分别采用不同方式供给用户。大部分采用重力流方式供给,但对地表高程相对较大的地区,则将处理后的水加压送到净化厂附近高位水池,再供给用户。
  安宁城市给水管网多沿道路敷设,老区管网为环网、支网相结合,管材多为普通铸铁管,敷设时间较早,使用年限长,锈蚀严重。新区管网为近期建设,基本已连接成环,管材为球墨铸铁管和PE给水管。
  1.3 安宁市给水工程规划内容
  根据《城市给水工程规划规范》,并结合安宁市实际供水情况以及安宁市可开发水资源情况,至规划期末,市域常住人口达到75万人,确定远期用水量为22.50~26.25万立方米/天。
  规划建议提高全市人民的节水意识,努力发展节水工业和节水农业,提倡使用节水器具。对现有管网进行检修维护,供水不畅的输配水管道应进行疏通或更新,以解决跑、冒、滴、漏和二次污染等问题,水质应符合现行国家标准《生活饮用水卫生标准GB5749-2006》的规定,从水质、水量和水压方面保证居民和企业的用水安全。提高城市污水收集率和处理率,保护水生态环境。规划设立车木河、王家滩、箐门口等水源保护区,严格遵守国家法律法规,并制定相关地方法律法规,保护水源地生态环境。规划保留并扩建安宁市自来水厂,并规划新建三座城市自来水厂,具体见图2。同时大力提倡使用再生水,提高工业用水重复使用率,并采取工程措施,充分利用雨水,在降低对城镇排水管网压力的同时,减少市政供水的需求量。
  在国家和地方政策法规允许的前提下,政府应鼓励距离集中供水设施较远的工业水用户,从工业用地附近水源取水自行处理,满足自身用水需求。对集镇现状供水设施予以保留,并加强管理。规划保留现状较大的农业引水设施,不考虑新增农业灌溉水源,坚持近水近用的原则,从农业区附近引水满足灌溉需水要求。集镇供水问题分为三个层次:第一个是“饮水解困”,解决有水喝的问题;第二个是“饮水安全”,解决水量、水质问题,提供清洁饮用水;第三个是“饮水方便”,解决饮水方便的问题。各镇及农村建设较分散,自来水厂统一供水存在较大的难度,规划建议分散供水,采用自备水源供水。根据现有的水厂的实际情况,采用停、并、扩相结合的策略,逐步完善各个镇的供水能力。结合村镇的开发建设,对水源地实施强有力的保护,要绝对保证水源的安全。
  2 中国城市水资源及利用存在主要问题
  通过对安宁市水资源和利用情况的分析,并结合中国城市水资源现状及利用情况,可以总结得出其中存在以下几个问题:
  2.1 水资源匮乏,人均占用量严重不足
  中国大陆年平均降水深648毫米,而全球陆地平均降水深为834毫米,亚洲为740毫米,中国的年平均降水明显低于世界和亚洲年平均值。
  我国多年平均水资源量为2.8万亿立方米,人均水资源占有量为2200立方米,仅为世界人均平均占用量的1/4,且有逐年下降的趋势,而安宁市人均水资源占用量不足1000立方米。按照国际一般标准,人均水资源占有量少于1700立方米即为用水紧张国家。
  2.2 基础设施薄弱,城市供水能力不足
  到2002年底,全国城市供水生产能力为2.35亿立方米/天,供水管道总长度31.26万公里,城市年供水总量466.46亿立方米。其中生产用水208.56亿立方米,生活用水257.90亿立方米(包括公共服务和消防用水)。供需比为1.35:1,城市供水普及率:72.3%(2000年为96.7%,2002年统计口径改为按城市总人口,之前按城市非农业人口,故2002年普及率下降),人均日生活用水量213升/人·日。1998年至2001年共完成城市供水固定资产投资619.45亿,相应增加日供水能力2335万立方米/天,增加供水管道73,750多公里。
  随着城市的发展,市政供水的不足也越来越显现出来,已经成为制约城市发展的重要因素。
  2.3 水资源浪费严重,利用效率低下
  城市生活和工农业用水都存在大量的浪费,由于管理不善,工程配套差和工艺技术落后,城市管网和卫生设施的漏水很普遍,是城市生活用水中浪费最大的一项。据统计,美国城市管网漏水量平均达每人每天60升,占全部用水量的10~15%。北京漏水量占总用水量的10~40%,甚至可达70%。工业用水从水源取用的水量远远超过其实际耗水量。农村大水漫灌,利用率很低,而且渠道渗漏很大,不仅浪费水资源,而且引起土壤的次生盐渍化和潜育化,降低土壤质量。由于国民的水危机意识和节水意识淡薄,在城市的发展和产业结构的调整中仍然沿用着“以需定供”的粗放式用水方式,节水器具普及率和工业水重复利用率均较低,普遍存在着用水浪费现象论文发表。
  2.4 水污染严重,水系功能退化
  中国城市现状大多雨污合流排放,大部分污水没有经过处理,对水体污染严重。由于污水直接排放,部分排水渠又采用明渠排水,周围环境也受到严重污染。现状排水干渠设计标准偏低,管渠断面偏小,水力条件差,排水渠道容易淤积。在部分排水明渠段,建筑工地泥沙、垃圾直接排入,对管渠造成严重堵塞,渍水严重。雨水排除系统不完善,下大雨时雨水不能顺利排除,容易形成内涝。
  安宁市的众多河流尤其是螳螂川的水质受到了严重污染项目管理论文,使用价值不断下降。在我国的主要江、河、湖等水域,如长江、黄河、淮河、海河、辽河、松花江、第二松花江、黄浦江、沱江、巢湖、滇池和太湖等,或已检测出数百种有机物,或被报道已经受到严重的有机物污染。在被检测出的有机物中一些有毒污染物含量超过了地面水质标准,有些是致癌、致畸和致突变有机污染物。近年来,我国有关部门在水源保护方面作了许多工作,但是,由于各种条件的制约,全国水源污染仍呈发展趋势,有90%以上的城市水域污染严重,近50%的重点城镇水源水质不符合饮用水源的水质标准。
    总之,水源污染在我国已经是普遍存在,有机物正在悄悄地污染着我们的周围环境,以至对我们的生存环境构成了严重威胁,这方面现已成为一项急迫需要解决的问题。
  3 城市水问题解决途径
  3.1 发展节水经济,增强全民节水意识
  树立全民节水社会意识,建立节水型社会经济模式。充分运用新技术、新方法和新理论,节约水资源,提高水资源的利用率。通过节水和产业结构调整,建立节水型社会经济运行模式,促进社会经济和水资源的可持续发展。
  在城市规划中应采取以下措施,一是在缺水城市如安宁市,调整产业结构及用地结构,限制大耗水工业的发展,提倡实行节水工程与企业新、扩、改工程同时设计、同时施工、同时投产,全面提高工业重复用水率;二是对与城市供水存在一定矛盾的上游农业区应积极发展节水农业,包括调整种植结构、产业结构使之与资源条件相匹配并推行节水灌溉、为下游城市提供丰裕的水资源环境;三是在城市用水规模预测中把工业节水指标考虑进去,将软指标变成硬指标。城市规划从各阶段到具体项目实施,确定其用水量规模是首要内容,规模预测是否符合发展趋势和实际需要,将对水资源的合理利用、工程总体布局、实施步骤和工程费用产生重大影响,因而合理确定用水量规模十分重要。
  3.2 加强水资源的统一管理与调控,制定相应的法律法规
  在规划中要根据水文水力关系及环境容量,根据《饮水水源地保护区划分技术规范》划分出城市水源的一级、二级保护区以及准保护区,并按照《饮用水源保护区污染防治管理规定》,提出有关治理现有污染源、清除排污口的方法和措施。流域性的水污染问题,应通过城市规划提请上级政府部门会同有关城镇予以综合管治。
  加强法制建设,制定和完善相应的法律、法规,依法保护水资源的合理利用。同时成立权威的统一综合管理部门,实行水资源的一体化管理、优化配置和高效可持续利用。
  政府管理在加大资金投入,提高设施水平和能力的同时,国家和各级地方政府建设和有关行政主管部门,不断加强对城市供排水行业的管理,制定相应的法规、方针、政策和标准,提高行业管理水平,推进技术进步,实行改革,扩大开放和对外交流与合作,有力地促进了城市供排水事业的发展。
  2000年9月,国务院召开了全国城市供水节水和水污染防治工作会议,这是建国以来第一次以国务院名义召开全国性会议解决城市水问题,充分体现了水在国民经济发展中的重要地位,同时也进一步体现了国家对城市水问题的高度重视。会后,国务院颁发了〔2000〕36号文件,即《国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知》,对解决今后一个时期的城市水问题提出了一系列的方针政策和目标,这也是今后中国城市供排水行业发展的一个重要指导性文件。
  3.3 提高污水收集率和处理率,保护水生态和水环境
  在第三届国际水务研讨会,建设部副部长仇保兴所做演讲《近期我国城镇水务发展若干重大机遇》,明确阐释了城镇污水处理所面临的良好社会环境和机遇,国家将对城镇污水处理从法律、资金、技术等方面给予大力支持。根据相关资料,到2010年,我国设市城市和县城所在的建制镇均应规划建设污水集中处理设施,全国设市城市的污水处理率不低于70%。其中,省会以上城市要平均达到80%,地级市平均达到60%,县级市平均达到50%,缺水城市再生水利用率达到20%以上。截污、治污要从源头抓起,要通过政治、经济、法律、行政等手段多管齐下,实施长效管理。强化城市排水设施建设,并结合流域特点,更科学合理地规划、建设排水系统,采用先进的技术和工艺流程。制定城市排水发展规划,应远近结合,以近期为主。像类似于安宁这样的缺水地区城市,应积极推行净化污水再生回用,要显著提高城市公共排水及污水处理在城市水环境综合治理中的功能。
  3.4 积极开发利用新水源,保持水资源可持续发展
  对类似于安宁这样缺水的城市,单纯考虑取用本区内淡水资源远远不够,应对大量过境水、再生水等水资源进行有效利用。
  3.4.1 开发新的淡水资源
  城市积极主动地开发水源,不仅符合水资源开发的趋势和规律,而且往往还与水利部门的开发计划不谋而合。由于取用过境水所具有的多功能性及其影响面的广泛性,因此在考虑对城市供水效能予以论证外,还应认真仔细地进行环境影响评价工作。协调处理好城市供水与防洪、发电、航运、灌溉、旅游、养殖等各方面的关系,有主有次,综合平衡,趋利避害,实现国民经济各部门间的全面发展,共同繁荣。
  城市建设的进行和城市的发展,使得区域内雨水径流系数大大增加,雨水肆意排放,这不仅对城市排水系统造成了冲击,而且浪费了大量的淡水资源。随着水源匮乏的日益显现,必须对雨水进行充分有效地利用。对于贫水城市,利用雨水缓解城市水资源紧张的做法,更有其巨大的现实意义。雨水利用产业在许多发达国家已经普遍开展,并取得了显著的经济效益,同时也大大缓解了城市防洪排涝的压力。雨水利用的普遍做法,是充分利用城市建筑的屋顶、道路、庭院等收集雨水,用于冲厕所、洗车、浇灌绿地或回补地下水。雨水利用系统的流程见图3。
  
  随着城市的开发建设,应同时上马雨水利用工程。根据较成熟的实例分析,地块自身收集的雨水量完全可以满足冲厕、洗车、浇绿地和消防用水的需求。分散的雨水利用开发方式,在实际建设过程中灵活机动、便于操作,减少了给水工程投资。
  3.4.2 再生水回用
  再生水也称为中水,就是将人们在生活和生产中用过的优质杂排水(不含粪便和厨房排水)、杂排水(不含粪便污水)以及生活污(废)水经集流再生处理后回用,充当地面清洁、浇花、洗车、空调冷却、冲洗便器、消防等不与人体直接接触的杂用水。
  近年来再生水开发与回用技术得到了迅速发展,在美国、日本、印度、英国等国家(尤以日本为突出)得到了广泛的应用。在我国,这一技术已受到各级政府及有关部门重视并对建筑再生水回用做了大量理论研究和实践工作,与再生水工程相关的国家规范《污水再生利用工程设计规范》、《建筑中水设计规范》、《城市污水再生利用分类》等也及时由相关部门颁布实施,在全国许多城市如深圳、北京、青岛、天津、太原等开展了再生水工程的运行。再生水系统的流程图见图4。
  
  再生水工程的优点有:一方面,污水是一种稳定可靠的水源。污水资源化利用是实现城市水资源可持续利用的一条重要途径。只要城市在用水,就有水源,城市污水量稳定,易于收集,不受旱涝影响。另一方面,发展污水处理再生水回用具有不可替代的环境效益和社会效益。
  再生水处理也存在短期内难以避免的缺点,其一,目前,我国再生水回用的工程建设主要依靠政府投资,缺少动力;其二,我国再生水使用技术还不是很完善,再生水处理费用及维修费用较高,另外我国水价一直处于较低水平,使得再生水使用与自来水使用在经济上相比缺少优势;其三,我国再生水工程的运行还处于初级阶段,对再生水运行管理及处理技术等都还不成熟。
  污水资源化已经越来越引起社会的普遍重视,有关再生水的标准规范已经颁布实施,搞好再生水回用,对水资源多次开发,对于促进城市经济的持续、健康、快速发展具有重大的战略意义。
  3.4.3 海水利用
  海水对沿海城市而言,不失为一种稳定可靠的水源。一般而言,海水有以下两种应用方式:一是以海水淡化水作为城镇居民用水的重要水源;二是在重点行业(如电力、化工、石化等行业)大力推广直接利用海水作为原水,替代淡水作为工业冷却用水。
  开发利用海水资源,对缓解我国缺水形势所具有的战略意义,在我国尚未引起足够重视。海水直接利用的用水量很大,对缓解沿海工业城市缺水起着重要作用。据统计,沿海城市用水总量的80%以上是工业用水,而工业用水的80%以上是工业冷却水。
  目前,发达国家沿海城市中的电力、冶金、化工、石油、煤炭、建材、食品等工业,以海水做冷却水已达90%以上。我国的大连、青岛、天津、上海等沿海城市企业也已开始用海水冷却、冲洗、印染、化盐了,但还远不及发达国家。利用海水冲厕,我国香港特区已有近40年的历史,而我国沿海缺水城市中,还没有一个城市利用海水冲厕。
  海水作工业冷却水,目前国内外都仍以直流冷却为主,且主要用于滨海火电、核电、化工和冶金等企业。海水直流冷却技术具有深海取水温度低、冷却效果好和系统运行管理简单等优点;但也存在取水量大、工程一次性投资大、排污量大和海体污染明显等问题。海水循环冷却技术在国外已有应用实例,最大的海水循环量达22000立方米/时,在我国尚处于研究阶段,千吨级示范工程正在进行中。
  根据目前海水利用的特点和我国拥有的技术水平,可以预言在不远的将来,无论是海水淡化,还是海水作为工业冷却水,从生产成本和生产技术的角度应该都不成问题。
  通过对过境水、雨水、再生水、海水等多种水源的综合开发利用,可以有效地减轻城市取水工程的压力,这对城市的供水安全有积极的意义。
  4 结语
  随着城市化进程的加快,城市发展中所面临的“水资源紧缺、水环境恶化、水灾害加剧”等问题日益严重。在面对这些问题时,我们应该树立科学的发展观,认真分析问题产生的根源,并提出针对性的解决方案,把增强全民节水意识、水资源保护与利用、水污染的治理和开发利用新水源结合起来,作为现代城市建设与发展的一项重要内容,实现城市的可持续发展。

参考文献
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2杨光明,孙长林.中国水安全问题及其策略研究.灾害学,2008年6月第23卷第2期
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