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居住区非传统水源回用说明

发布时间:2022-12-21 16:47:09

『壹』 城市供水

一、概述

深圳市地处华南地区,年平均降雨量1966.3mm,多年平均水资源总量20.51×108m3,人均水资源量250m3(2005年),人均淡水资源占有量仅为全国的九分之一和广东省的六分之一。淡水资源的短缺给深圳市人民生活和经济发展带来较大影响,市政府实行向水倾斜的政策,大力加强城市供水工程的建设。全市现有水源工程在97%供水保证率时的总可供水量为15.04×108m3,在东部供水二期工程和北线引水工程实施后,全市水源工程在97%供水保证率时的总可供水量为19.27×108m3,其中境外引水15.93×108m3,本地及其他水源3.34×108m3,基本满足了工业生产和人民生活的需要。随着人口、经济和社会的发展,深圳市今后用水量将持续增长,预测2020年全市人口将达到1014万人,GDP达到2万亿元人民币,预测届时需水量达到26×108m3

深圳市供水水源主要以境外引水和本地水为主,兼有少量地下水和海水利用。境外引水主要依托东深供水工程和东部供水工程两大境外调水水源工程,以供水网络干线及其支线、龙口-西坑供水工程、北环管道以及深圳水库东侧沙湾泵站为原水输配系统,实现东深引水、东部引水和本地水源相互连通、合理调配。境外引水及输配水工程联合本地蓄水工程形成了全市供水水源网络系统。

深圳市城市供水水厂属多中心、组团式布局,水厂建设点多面广,供水规模、技术状况参差不齐,既有设施、设备、工艺先进,自动化程度较高的大型水厂,又有设施设备简陋、陈旧、落后的中、小型水厂。目前全市共有供水企业近27家,水厂59座,日供水能力约590.5×104m3,供水管道长度约1.3×104km,用水人口接近1300万人次,2006年全市主要供水企业总供水量14.5×108m3

二、城市水资源现状

(一)水文气象

深圳市属南亚热带海洋性季风气候,雨量充沛,日照时间长。年平均气温为225℃,实测最高气温为38.7℃,实测最低气温为0.2℃,无霜期为355d,年平均日照时数1933.8h,年平均湿度76.8%。该市位于东亚季风区,受季风环流控制,冬半年和夏半年气流明显交替,影响到四季的气候变化。海洋对该市气候影响较大,使深圳地区气温的年较差及日较差都较小,年降雨量大,雨日多,大气温度高。海岸山脉等地貌带的存在,使得冬季气温南北差异较大,风速自南向北递减。

(二)降雨

深圳市多年平均降雨量为1966.3 m m,降水量在地区上的分布主要受海岸山脉等地貌带影响,呈东南向西北递减的趋势。多年平均雨量:东部地区在2000 m m以上,中部地区在1700~2000 m m,西部地区在1700mm以下。

深圳市降水从成因上分析,由台风带来的台风雨量在全年的降水量中所占比重较大。据1950~1979年30年的资料统计,多年平均台风雨量为689.0mm,占多年平均降水量的36%。最大年份的台风雨量可达1648mm(1964年),占当年降水量的69%。深圳市降水的另一个特点是降水强度大,暴雨多。多年平均年暴雨量约占年降水量的40%左右。降雨量的年内分配很不均匀,多年平均汛期4~9月降水量占全年降水的85.3%。

(三)蒸发

深圳市气候炎热,常风较大,多年平均降雨量大,水面蒸发量也大。根据多年资料统计计算,多年平均蒸发量为1752mm。

水面蒸发量年内分配不平衡,汛期(4月至9月)气温高,水面蒸发大,蒸发占全年的54.8%;非汛期(10月至次年3月)气温低,水面蒸发小,蒸发占全年的45.2%。

经分析,1980年以后,深圳市的水库蒸发能力有增加的趋势,其中1990年以后,水面蒸发能力明显比1980~1990年这十年有所增加,增幅达16%。

蒸发量在空间上变化总的趋势是由东南向西北内陆递减(图2-1-8)。

图2-1-8 铁岗水库蒸发量变化过程线

(四)水资源总量

一定区域内的水资源总量是指当地降水形成的地表和地下产水量,即地表径流量与地下水资源量的总和。

1.地表水资源

深圳市地表径流量主要靠降雨补给。根据《深圳市水资源综合规划》成果,深圳市多年平均径流总量为19.18×108m3,50%、75%和97%保证率时年径流总量分别为18.28×108m3、13.90×108m3和7.70×108m3

2.地下水资源

深圳市地下水按其储存条件、水理性质和水力特征,可分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三大类型。地下水资源总储量为10.34×108m3,其中以径流形式存在的地下水储量约为5.85×108m3(即可变储量)。

3.水资源总量

根据以上分析,深圳市地表水资源总量为19.18×108m3,地下水资源总量为5.65×108m3,扣除重复计算量4.34×108m3,则深圳市水资源总量为20.5×108m3

全市多年平均降水量1966.3mm中约有56%形成河川径流,其余约44%消耗于地表水体、植被、土壤的蒸散发和潜水蒸发;年降水量中有23%入渗地下补给地下水,成为地下水资源,其余部分主要消耗于潜水蒸发。这基本符合深圳市自然地理特点和降水、地表水、地下水三水转化规律。

4.河流水系

深圳市境内共有大小河流310余条(含其支流在内),其中,流域面积大于10km2的河流69条,大于100km2的河流5条,主要是观澜河、龙岗河、坪山河、深圳河和茅洲河。在310条河流中有71条河流为感潮河流。小河沟数目多、分布广、干流短是深圳市水系的一个特点。

深圳市主要河流概况见表2-1-7

表2-1-7 深圳市主要河流概况

续表

5.现状供水量汇总

深圳市的供水主要来自境内的中、小型蓄水工程和境外引水工程,地下水工程一般作为部分厂家自备水源。

图2-1-9 2006年深圳市供水量统计图

2006年,全市总供水量17.31×108 m 3,其中境外引水总量11.89×108 m 3,占总供水量的68.7%。特区为5.31×108m3,宝安区为3.76×108m3,龙岗区为2.82×108m3。供水量组成为地表水源供水16.76×108m3,占总供水量的68.7%,地下水源供水5541×104m3,占总供水量的3.2%,污水处理回用42×104m3,占总供水量的0.02%。2006年深圳市行政区分区供水量见表2-1-8,供水量统计图见图2-1-9。

表2-1-8 2006年深圳市行政分区供水量 单位:×104m 3

三、供水工程现状

(一)供水格局

目前在供水格局上,深圳市已形成以特区内片区、宝安片区(含光明新区)和龙岗片区为三大单元的分区供水格局。

特区内水源和原水输配管网发展较为完善,已初步形成由北环输水干管供给东深水和由供水网络干线供给东部水的供水系统。在境外工程检修期,主要由深圳、梅林、西沥和长岭陂水库调蓄水量供给。

宝安片区主要利用供水网络干线引入东部水,龙西工程引入东深水,结合铁岗、石岩、长流陂等调蓄水库形成主要供水水源网络。其中宝安区中西部(宝安中心组团、西部高新组团和西部工业组团)主要依靠铁石支线、石松支线引入东部原水,以及铁岗、石岩水库的调蓄水量供给,东部龙华、观澜片区(中部综合组团)以通过西坑水库取用龙西供水工程分自龙口泵站的东深水为主。

龙岗片区水源由东部水源、东深水源及本地水源3部分组成。本地水源相对较缺乏,只能满足各街道少量用水,大部分原水依靠东部供水工程和东深供水工程供给,其中东部原水通过供水网络干线,经坪地支线、横岗调蓄工程、大山陂应急供水工程、炳坑水库应急供水工程供给;东深原水依靠龙口泵站和沙湾泵站供给。正在建设的大鹏半岛原水工程将把东部水送至赤坳水库进行调蓄,并送至葵涌径心水库供给大鹏半岛。

(二)供水工程

深圳市供水工程现状,主要包括境外引水工程、输配水工程、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

深圳市的境外水源来自东江。东深供水工程和东部供水水源工程是深圳市两大境外水源骨干工程。

东-深供水工程是向香港、深圳市以及工程沿线东莞市城镇提供东江原水的跨流域大型调水工程。工程设计供水规模为24.23×108 m 3/a,设计流量为100 m 3/s,其用水量分配为:香港11.0×108 m 3,深圳市8.73×108m3,沿线4.0×108m3,机动富余水量0.5×108m3。

东部供水水源工程分为两期,一期工程取水量为3.5×108 m 3/a,设计流量15 m 3/s。目前正在建设东部水源二期工程,工程取水量为3.7×108m3/a,设计流量15m3/s。两期工程建成后,东部供水水源工程可引水7.2×108m3/a。

2.输配水工程

为实现境外引水与本地水库联合调度,深圳市兴建了供水网络干线、北环输水干管以及北线引水工程等输水工程,通过铁石支线、石松支线、坪地支线、横岗调蓄工程、龙口-西坑供水工程等支线工程,连通深圳、西沥、松子坑、清林径、铁岗、石岩等调蓄水库,将东江原水输送到全市各个片区,形成东部水和东深水的双水源供水保证体系。目前,全市已建及在建各级配套辅助水支线15条,总长213.7km。

3.蓄水工程

截至2006年,全市共有蓄水水库173座,其中供水水库有124座,包括中型水库10座,小(1)型水库62座,小(2)型水库52座,供水水库在50%、75%和97%保证率情况下的可供水量分别为4.04×108m3、3.31×108m3和2.69×108m3

4.其他供水工程

深圳市目前建成较大的河道提引水工程有2处,分别位于茅洲河和观澜河。茅洲河提水能力为5 m 3/s,观澜河提水工程提水能力为6 m 3/s。全市每年还有少量的地下水开采工程,年开采量约0.55×108 m 3,其中浅层地下水0.23×108m3,深层地下水0.32×108m3。深圳市是一个拥有丰富海水资源的区域,目前全市尚无海水淡化工程,海水基本用于电力企业的工业冷却水,2006年深圳市海水直接利用量为72.9×108m3

四、城市供水工程规划与实施

(一)水源规划格局

为确保深圳市供水安全,全市规划新建与扩建水库,修建储备水源工程,开展非传统水资源利用、完善供水网络建设和配套水厂建设。

通过水资源合理配置,深圳市城市供水今后总体布局将形成以东江径流、本地水库自产水和海水为“源”,以东部供水水源工程、东深供水工程和供水网络干线、北线引水工程等输水工程为“线”,以深圳、铁岗、公明、松子坑、清林径和海湾等水库为“调蓄中心”,以净水厂为“点”的跨流域、跨区域的引、蓄、提、供、用协调统一的城市供水水资源开发利用体系。

(二)水源建设

1)境外水源工程建设:完成东部供水二期工程。

2)蓄水工程建设:新建东涌水库、洞梓水库、径子水库共3坐水库;扩建铁岗水库、铜锣径水库、长岭皮水库、松子坑水库、鹅颈水库、径心水库、甘坑水库、铁坑水库和打马沥水库9座水库。新建、扩建水库97%保证率下的新增供水量为1960×104m3,增加调蓄库容1.20×108m3

3)储备水源建设:建成清林径引水调蓄工程、公明供水调蓄工程、海湾水库工程,增加调蓄库容4.0×108m3

4)供水网络建设:完成北线引水工程(120×104m3/d)、大鹏半岛支线供水工程(沙湖-葵涌段)(40×104m3/d)、大鹏半岛水源工程-坝光支线工程(30×104m3/d)、盐田支线供水工程(18×104m3/d)、大工业城支线供水工程(55×104m3/d)6条分区分片供水的输配水工程建设。

5)非传统水资源开发利用建设:实施奥林匹克体育中心雨水利用工程、龙华二线拓展区雨水利用工程、深圳市侨香村经济适用房住宅区、龙岗高级技工学校雨水利用工程及莲花山公园雨洪利用工程;开展南山蛇口(2.7×104t/d)、福华德电厂(0.2×104t/d)海水淡化及盐田、南山、大鹏半岛片区海水直接利用试点工程建设;建设以南山、福田、滨河、罗芳、西丽、草埔等污水处理厂为主体的污水回用工程片区,开展蛇口、人民大厦、中银小区、鲸山别墅区、越众小区、翠园小区及福华大厦等中水回用试点工程建设。

(三)城市供水水厂

新建南山水厂、红木山水厂、光明水厂、朱坳水厂(四期)、凤凰水厂、石岩水厂、獭湖水厂、大工业城水厂等主要水厂;扩建蛇口东滨水厂、笔架山水厂、盐田水厂、甲子塘水厂、五指耙水厂、观澜茜坑水厂、荷坳水厂、南坑水厂、苗坑水厂、鹅公岭水厂、坪地水厂及中心城水厂等主要水厂。新建和扩建水厂新增规模246×104m3/d。

五、环境影响评价

(一)供水水源水环境现状

1.供水水库

根据现状调查,深圳市主要供水水库水质总体状况良好,绝大部分水库均为Ⅱ类水水质,深圳水库、铁岗水库、赤坳水库在个别水期内均达到Ⅰ类水水质标准,水质状况进一步好转。深圳市已划定水源保护区的28座水库中,仅7座水库水质超标,其中5座均为未设常规监测断面的水库,其余2座位于石岩水库和罗田水库,主要超标物为COD和高锰酸盐,超标的主要原因为入库支流的COD贡献率较大,应采取措施,进一步控制入库支流的污染负荷。深圳市饮用水水源地营养状态总体良好,仅个别水库有轻度富营养化,这部分水库数量仅占评价水库数量的7%。2005年深圳市主要水库水质评价结果汇总见表2-1-9。

2.提水河道

据最新河道普查结果,由于工业废水、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,绝大部分达不到水功能、水质的要求。作为深圳市供水水源的茅洲河与观澜河水环境质量逐年恶化,水污染问题显得尤为突出。

表2-1-9 2005年深圳市主要水库水质评价结果总表

1)茅洲河:茅洲河上游溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、非离子氨、挥发酚、石油类和总磷的年均值超过Ⅲ类标准,悬浮物、亚硝酸盐氮、总汞、总镉和六价铬的监测值也出现超标,水质劣于V类。茅洲河下游悬浮物、溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、总镉、石油类和总磷的年均值超标,总硬度和非离子氨的监测值也出现超标、水质劣于V类。

2)观澜河:观澜河溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、非离子氨、挥发酚、石油类和总磷的年均值超过Ⅲ类标准,悬浮物、亚硝酸盐氮、总汞、总镉和六价铬的监测值也出现超标,水质类别为劣V类。

深圳市本地水资源缺乏,现有的供水水源水环境的恶化,不仅严重影响城市景观和人居环境质量,也进一步加剧了水资源的短缺。

(二)水环境保护规划

1.规划目标

通过采取水源涵养林建设等各种水生态系统保护或修复措施,遏制供水水源局部水生态系统失衡趋势,促进其良性循环。确保城市饮用水库水源地水质达标率由98%提高到100%。水源保护区内平均林地覆盖达到65%以上,林木郁闭度达到95%以上。

2.主要措施

1)污染源控制:污染源控制包括对污染水体的点源和面源的控制。点源污染的控制以排污口截污、污水处理和排水系统建设为重点。面源污染控制主要包括①源头控制;②湖滨绿化结合自然湿地以控制湖周面源污染;③末端治理。

2)人工湿地:人工湿地系统是利用湿地净化污水能力人为建设的生态工程措施,该措施是将石、砂、土壤等材料按一定的比例组成基质,并栽种经过选择的水生、湿生植物,组成类似于天然湿地状态的工程化湿地系统。人工湿地分为浮生植物系统、挺水植物系统和沉水植物系统。通过基质、植物、微生物的净化作用,对TN、TP、COD、BOD及重金属等有较高的去除率,可以获得污水处理与资源化的最佳生态效益、经济效益和社会效益,是控制面源污染的重要工程措施之一。

3)前置库:将原有的流域及水库分为主库、前置库及上游的流域区。前置库可以看作一个污水处理系统,是将上游的污水在入库之前先被纳入前置库中,经过沉淀、植物吸收,水变清后再排入主库中。前置库对原来直接进入主库的流水进行净化处理,可以减少主库源水的污染物,同时可以减少泥沙入库量。前置库技术因其费用较低,可以多方受益、适合多种条件等优点,是目前防治水库水源地保护区内面源污染的有效途径之一。

4)库滨带修复:通过在库滨实施人工湿地、生态砾石及植被修复等生态工程,对水力流动条件较差和重污染区水体进行处置净化,吸附和转移来自面源的污染物、营养物,改善水质,截流固定颗粒物,减少水体中颗粒物和沉积物,同时为生物繁殖生长提供栖息地,达到库滨带的生态修复。

5)水源保护林:水源保护林建设能改善林相结构,增加林地覆盖率,提高水源涵养能力,有效控制和减轻面源污染。由于森林的过滤、吸收和荫蔽作用,当降水和径流经过森林的林冠层、枯落物层和土壤层的过滤、截留作用后,可以大大减少水中有害化合物的种类与浓度;而且由于水体水温低、流动性等特点,因而水质纯净、溶解氧丰富、病原体较少。

6)水库水体修复技术:通过可控制的人工溪流生态系统,调节水流、光强和基质等条件,发挥着生藻类生长迅速、繁殖快的特点,去除水体的过剩营养,改善水质,增加溶氧。同时,结合水草恢复和景观建设等工程,运用食物网理论和生物操纵技术,在符合地表水Ⅲ类标准的湖区调整渔业结构,以土著鱼类的增殖为重点,发展无环境污染的生态渔业,建设鱼类观赏区和垂钓区;劣于地表水Ⅲ类标准的湖区,考虑以鱼控藻措施,重点建设鱼类控藻区。

7)水源保护区隔离工程:隔离工程主要是在一级水源保护区边界设界桩、建围网,实行半封闭管理,清除苗木、花场,补种水源涵养林,荔枝等果林先期自然生长,逐步改造成水源涵养林。实施水库一级水源保护区隔离工程,可以有效阻隔外来人员进入保护区,路边防撞栏、拦蓄池(在其他项目中建设)等能有效减低危险运输品倾泻入水库的风险,提高水库水质的安全保障。

六、存在问题及建议

(一)存在问题

1)水量供需矛盾依然存在。根据预测深圳市2020年城市需水量将达到26×108m3,目前可以确定的可供水量为19.27×108m3,供水缺口达到6.7×108m3,这部分缺口规划采用非传统水资源开发利用与加大境外引水来弥补。然而非传统水资源开发利用是一个长时期逐步进行的过程,满足远期用水还存在一定的缺口。

2)非传统水资源利用尚处于起步阶段。从供水水源看,深圳市水资源的开发利用大多局限于传统水资源,大力开发利用雨洪、海水、污(中)水等非常规水资源,是建立资源节约型社会的要求,也是解决深圳市水资源短缺的途径之一。深圳市拥有丰富的非常规水资源量,具有一定的开发利用潜力,但由于缺乏科学的规划指引以及其他实际存在的困难,目前无论是污水处理回用、海水利用还是雨洪利用仅处于起步阶段。

3)缺乏多水源优化调配系统。深圳市水源组成众多,输配网络复杂,现有的水源调配主要是单一水源工程的需求调配。今后随着非传统水源的发展、供水网络的逐步建成与完善,各种水源之间需要实施联合调度,确保各水源工程最大限度地发挥各自的功能,取得最佳的经济效益。

(二)建议

1)开展解决远期需水缺口的相关研究。由于深圳市远期需水仍然存在一定缺口,仅仅依靠加大非传统水资源的利用来解决存在许多方面的不确定因素是不够的。为了保证城市的供水安全,深圳市应加强与周边城市的水务合作,从流域、区域水资源优化配置的角度开展增加境外引水的研究,经济合理地提出解决深圳市远期需水缺口措施。

2)建立供水水源优化调度系统。为使有限的水资源得到充分合理的利用,需要建立以取、输、配水各子系统组成的优化调度系统,最大限度地提高工程供水的可靠性与经济性。

3)加强各组团供水管网联系。特区外供水主要以街道为单位,相互之间缺乏联系,不利于增加供水的互补性和提高供水的安全性。建议加大各组团之间的供水管网联系,使各组团之间甚至各个区之间的供水能够相互调节,提高整个城市的供水保证率。

4)进一步加大非传统水资源开发利用。由于深圳市本地水资源缺乏,长期依靠境外引水具有一定的不安全性,也不符合发展循环经济的总体思路,今后应重点加强非传统水资源的开发利用。同时,政府应制定相关的法规条例,对于非传统水资源的开发利用给予一定的优惠措施,使非传统水资源的开发利用具有经济动力与政策保障。

『贰』 污水再生回用和水资源可持续利用

方先金

(北京市市政工程科学技术研究所,北京市西城区大帽胡同号,100035,中国)

我国是一个水资源贫乏的国家,人均水资源拥有量只有2200m3,仅为世界平均水平的1/4,在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。同时,我国水资源在时间和地区分布上很不平衡,南方多北方少,北方大部分地区人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会确定的1750m3用水紧张线,其中9个地区低于500m3的严重缺水线。水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

1水资源可持续利用面临的问题

1.1水资源总量紧缺

50年来,全国用水总量从1949年的1000多亿m3增加到1997年的5566亿m3,其中农业用水占75.3%,工业用水占20.2%,城镇生活用水占4.5%,人均综合年用水量从不足200m3增加到458m3。目前,全国每年缺水近400亿m3,其中,农业缺水300亿m3,因旱致灾,年均减少粮食200多亿千克;城市和工业缺水60亿m3,影响工业产值2300多亿元,全国668座城市有400多座缺水,有110个城市严重缺水。特别是1999年以来,我国北方地区持续干旱,给工农业生产造成较大的影响,也给城市、农村居民生活用水造成很大的困难。2001年6月上旬旱情最为严重时,全国受旱面积一度达到4.2亿亩(1亩=100m2),由于持续干旱,水源不足,造成城乡人民生活用水紧张,有2198万城镇人口和3300万农村人口及1450万头大牲畜发生饮水困难。天津、长春、大连、青岛、唐山和烟台等大中城市已受到水资源短缺的严重威胁,许多水库、河流出现从来没有过的断流和干枯。今后随着人口的增长、生活水平的提高、城市化的加快,水资源供需矛盾将更加突出,据预测,我国用水高峰将在2030年前后出现,2030年我国人口将达到16亿人,粮食总产量需达到7亿t,年用水总量为7000亿~8000亿m3,全国每年缺水将在700亿m3左右。

气候变化对我国水资源可利用量也产生了负面影响。据1950~1997年的降水和气温资料分析,我国近20年来呈现北旱南涝的局面。20世纪80年代华北地区持续偏旱,京津地区、海滦河流域、山东半岛10年平均降水量偏少10%~15%。进入20世纪90年代,黄河中上游地区、汉江流域、淮河上游、四川盆地的8年平均降水量偏少约5%~10%,黄河花园口的天然来水量初步估计偏少约20%,海滦河和淮河的年径流量也都明显偏少。北方缺水地区持续枯水年份的出现,以及黄河、淮河、海河与汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响,加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。据相关研究,未来50年由于人类活动产生的温室效应,全球年平均气温可能升高,气温升高将使地表蒸发量提高,水资源量将相应减少。

1.2水资源分布不均

我国水资源在时间和空间分布上很不平衡。长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%,其水资源量占全国的81%;黄淮海流域人口、粮食产量和国内生产总值都占全国的1/3左右,但其多年平均水资源仅占全国的7.2%。受季风气候的影响,各地的降水量年内分配极不均匀,大部分地区每年汛期4个月的降水量占全年降水总量的70%左右,很容易形成春旱夏涝。水资源在时间和空间分布上不平衡给水资源充分利用带来了一定的难度。

1.3水资源浪费严重

我国一方面水资源严重短缺,另一方面却浪费严重。长期以来,“以需定供”的水资源非可持续利用模式是造成水资源短缺的人为原因。盲目发展第一、第二产业,特别是片面追求粮食增产和重工业的发展,造成产业结构的不合理,水资源利用效率偏低,使本来就紧缺的水资源问题更加严重。

目前,我国农田灌溉面积中渠灌面积占75%左右,而渠系损失约为50%,农田蒸发损失约为17%,实际利用量仅有33%左右。由于大多数地方采用传统的灌溉模式,每亩实际灌水量达到450~500m3,超过了实际需水量的1倍左右,浪费极为严重。我国主要依靠降水的旱作耕地面积约12亿亩,其中70%分布在降水量250~600mm的北方地区,由于蓄水和保水等基础设施不足,农田对自然降水的利用率仅为56%左右。按最新统计估算,我国农田灌溉用水的利用率仅有1.0kg/m3,旱作耕地的水分利用效率为0.60~0.75kg/m3,全国农业用水的平均效率为0.8kg/m3,综合经济效益为0.2美元/m3,而以色列已超过1美元/m3,差距十分明显。现阶段我国农业水资源利用不符合水资源可持续利用的要求。

我国工业用水效率总体水平仍然较低,2001年我国万元工业产值取水量为90m3,约为发达国家的3~7倍;工业用水重复利用率约为52%,远低于发达国家80%的水平。2000年全国城市人均生活用水量达220.2L/d,远高于发达国家的人均生活用水量。社会各界的水忧意识不强,浪费水资源的现象仍很严重,这说明节水措施尚未有效落实,节约用水的技术和管理水平不高。近十年来,我国根据经济可持续发展战略对经济结构调整虽已初见成效,但水资源消耗利用模式尚未发生实质性变化。

1.4水污染形势严峻

目前我国污水处理率还较低,大量的城市和生活污水未经处理直接排入江河湖库水域,使全国大部分水域和近50%的重点城镇的集中饮用水水源受到不同程度的污染,其中水污染比较严重的城镇98个,主要分布在三河三湖流域。由于水污染一些水源被迫停止使用,寻找新的水源,从而加剧了城市缺水。水污染还影响到供水水质,损害居民的身体健康。目前,全国水土流失面积356km2,占国土面积的37%。全国地下水多年平均超采74亿,已形成164个地下水超采区,部分地区出现地面沉降,海水入侵等问题。许多重要河流、湖泊污染严重,由于污染而引发的水事矛盾不断增加。水污染严重影响我国的水资源可持续利用,影响我国经济社会的可持续发展。

2实现我国水资源可持续利用应采取的措施

我国政府十分重视水资源可持续利用,明确指出:水资源可持续利用是我国经济社会发展的战略问题。多年来,针对我国水资源特点和水资源利用中存在的问题,采取了一系列措施来保证水资源的可持续利用。

2.1合理利用水资源

我国水资源可持续利用的根本出路在于坚持可持续发展战略,变“以需定供”的传统开发模式为“量水而行、以水定需”的水资源可持续利用的模式。立足于可利用水资源的保护和合理利用,根据水资源承载能力,确定经济社会发展结构,确保各种水域的可持续利用,对经济结构进行战略调整,在水资源充裕和紧缺地区采用不同的经济结构。大力发展节水、省能、高附加值的高新技术产业和服务业。根据我国水资源的时空分布特点合理发展农业,采取必要的退耕还林,使生态系统得到改善,保证水资源的供需平衡。

2.2合理调配水资源

根据我国降水年内分布不均的特点,应修建大量的蓄水设施,以充分利用水资源。目前,全国共建水库8.5万座,使年供水能力大大提高。蓄水设施一方面能将雨季多余降水贮存起来,供干旱季节使用。另一方面可以减少洪水灾害,保证经济的发展。在地域上,我国的水资源南多北少,南方水资源充裕,北方水资源严重不足。南水北调工程是解决我国北方地区水资源缺水矛盾,实现水资源合理配置的重大战略工程。南水北调东、中、西三条线路将与长江、黄河和海河相互联接,形成水资源合理配置的总体格局,达到南北调配、东西互济的水资源配置目标。三条调水线路年调水总量380亿~480亿m3,可基本改变我国黄淮海地区水资源严重短缺的状况,保证我国水资源总体上可持续利用。

2.3大力开展节水工作

我国历来重视节约用水工作,20多年前,国家就提出了要实行开源与节流并重的方针,认真开展了节约用水工作,并制定了一系列节约用水的法规和标准,建立了节约用水的管理制度,也形成了比较健全的管理体制,城市节约用水工作取得了一定的成绩,到2000年全国设市城市累计节约用水300多亿m3,使近5年来城市用水总量基本无增长,改变了城市用水量随经济发展同步增长的趋势。但是,目前我国农业用水利用率还较低、工业万元产值用水量和城市居民日平均用水量还较高,节水的潜力还较大。在农业方面,应发展和推广农业节水技术,减少农田的深层渗漏和地表流失量,减少单位面积的用水量,减少田间和输水过程中的蒸发和蒸腾量,提高灌溉和降水的水分利用效率,不断提高单位水资源的产量和效益。在工业节水方面,应在调整工业生产结构的同时,改进生产工艺,提高用水重复率,减少万元工业产值的用水量。为了保证节水工作,要制定和完善相关的政策法规,建立一套符合市场经济原则的体制和机制,对现有水价偏低进行改革,建立水资源的宏观控制和微观定额体系,形成总量控制与定额管理相结合的水资源管理体制。

2.4大力发展污水处理和再生回用工作

水污染加剧了我国水资源短缺形势,直接威胁着饮用水的安全和人民的健康,影响到工农业生产和农作物安全,造成的经济损失约为国民生产总值的1.5%~3%。水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。水污染早在20世纪70年代已经显现出来,但没有引起足够的注意,采取的措施不够恰当有力,因此出现了今天的严重局面。如再不及时采取有效对策,将严重影响我国水资源可持续利用。长期以来采用的以末端治理、达标排放为主的工业污染控制战略,已被国内外经验证明是耗资大、效果差、不符合可持续发展的战略。应大力推行以清洁生产为代表的污染预防战略,淘汰物耗能耗高、用水量大、技术落后的产品和工艺,在工业生产过程中提高水资源利用率,削减污染排放量。对于工业和城市生活排水造成的点源污染,应大力发展污水处理工程,使我国的污水处理率在2000年34.3%的基础上进一步提高。对于面污染源包括各种无组织、大面积排放的污染源,如含化肥、农药的农田径流,畜禽养殖业排放的废水、废物等,其控制应与生态农业、生态农村的建设相结合,通过合理使用化肥、农药以及充分利用农村各种废弃物和畜禽养殖业的废水,将面源污染减少至最小。应积极开展污水资源化再利用工作,提高污水再生回用率。

3污水再生回用是实现水资源可持续利用的有效途径

污水再生回用是经济可靠的开源节流措施,与跨流域调水、海水淡化、雨水蓄用等开源措施相比,污水再生回用具有经济性和可靠性。人类使用过的水,污染杂质只占0.1%左右,比海水3.5%少得多,其余绝大部分是可再用的清水。跨流域调水和雨水蓄用工程投资较大,并需投入大量资金控制水体进一步污染,跨流域调水还会对现有的生态系统产生影响。在我国现有经济条件下,跨流域调水和雨水蓄用只能逐步进行。污水再生回用的本质是实行循环用水和分质用水,将污水经再生后回用到水质要求较低的用户。随着工业化的加速发展,人们生活水平不断提高,水污染范围也在扩大、污染程度加深,社会经济发展和环境污染之间形成一对尖锐的矛盾。发展污水再生回用、减少废水排放量是解决环境问题最有力的措施。另外,为满足用户的需要,再生水必须符合相应的水质标准,为此,需对污水处理厂二级出水进行深度处理,从而减少了污染物总量,减轻了废水对环境的压力。

污水再生回用应严格按回用对象和目的控制回用水水质,以确保回用水的安全性。为此,我国制定了一系列相关回用标准。如生活污水经二级处理后能够达到《污水综合排放标准》,但不能作为生活杂用水或工农业用水;若考虑回用,必须进一步处理。当污水回用于农田灌溉,水质指标应该满足《农田灌溉水水质标准》;当污水回用于城市景观,水质指标应该满足《再生水回用于景观水体的水质标准》;当污水回用于城市生活杂用,水质指标应该达到《生活杂用水水质标准》;工业污水回用水质指标应该满足相应的工业用水标准等。

城市供水量的80%变为污水排入城市下水道,收集起来再生处理后,70%可以安全回用;二者合计,约城市供水量的56%可以转变成再生水,返回到城市水质要求较低的用户,替换出等量的清洁水,相应地增加城市一半以上的供水量。废水是一种非常宝贵的资源,挖潜能力巨大。我国2000年全国污水排放量为620m3,这是很大的再生水资源。污水再生回用立足于自有水资源增加城市供水量,是实现水资源持续利用的有效措施。污水再生回用能有效地缓解城市水资源短缺。

为了保证水资源可持续利用,支持经济可持续发展,针对我国水资源存在的问题,近十多年来,通过国家科技攻关,以及缺水城市为解决水污染和水资源短缺做出的努力,国内已经建成一批不同工艺、不同回用对象的城市污水回用示范工程。表1列出了华北地区部分城市污水回用工程情况统计结果。目前我国污水回用工程主要回用对象为污水处理厂内部用水、市政杂用、河道补水、绿化、工业用水等,尚未回用于地下回灌和饮用水源。北京市2001年完成的高碑店污水处理厂出水回用工程是我国目前最大的污水再生回用工程。大量的污水回用工程实践表明:污水再生回用是解决水资源可持续利用的有效途径。

表1华北地区部分城市污水回用情况单位:万m3/d

4我国污水再生回用最大工程

4.1工程概况

高碑店污水处理厂回用工程是目前我国最大污水再生回用工程,该工程于1999年3月至8月完成该项目的前期研究工作,并完成了可行性研究,1999年10月完成项目立项和审批;2000年1月完成该工程的初步设计和审批工作,2月完成施工图设计,同年4月开始施工,2001年5月完成工程施工,2001年6月完成调试和试运转,2001年7月开始供水。

高碑店污水处理厂是目前我国最大的污水处理厂,处理能力为100万m3/d。该厂污水系统流域面积96km2,服务人口240万人,汇集北京市南部城区的大部分生活污水、东郊工业区、使馆区和化工路的全部污水。该处理厂采用前置缺氧段活性污泥法工艺,即在推流式曝气池前设置缺氧段,其目的是改善污泥性质,防止污泥膨胀。该厂出水水质水量稳定,其二级出水已接近相关的回用水水质标准。但该回用工程运转前,高碑店污水处理厂二级出水直接排入通惠河下游,除每年约5500万m3用于农业灌溉外,剩余的出水每年超过3亿m3没有得到利用,这是很大的水资源浪费。为了缓解北京市面临的21世纪城市发展和可利用水资源的矛盾,实现北京市水资源可持续利用,支持国民经济可持续发展战略,北京市政府决定开发该厂污水资源。高碑店污水处理厂回用工程使用回用水的区域达141km2,回用水用户涉及到工业、公园绿化、道路喷洒和冲刷、河湖补水等。

4.2工程规模和技术方案

本工程近期规模为30万m3/d,远期规模为47万m3/d。在回用工程技术方案确定中尽可能地利用现有设施,以降低工程投资。具体设计方案如下:高碑店污水处理厂二沉池出水经新建泵站(规模47万m3/d)提升后用两条管道分别输送到高碑店湖(规模30万m3/d)和水源六厂(规模17万m3/d)。送至高碑店湖的处理水通过第一热电厂现有深度处理设施进一步处理后供该厂冷却用水;送至水源六厂的处理水在该厂进行深度处理后,一部分通过水源六厂现有供水系统供给东郊工业区和焦化厂;一部分通过新建管道输送到西便门和东便门。在水源六厂现有供水管道和新建管道沿线设取水口,并新建回用水支线,供市政杂用取水。

4.3回用水水质技术保障措施

由于高碑店污水处理厂建设时,国家对城市污水处理厂出水要求中还没有氮和磷的指标控制,因此,目前该厂出水中氮和磷的含量较高,这会直接影响回用水水质,必须对该厂进行技术改造,进一步提高该厂出水水质。改造规模为50万m3/d,即对高碑店污水处理厂一期工程(50万m3/d)进行改造。该改造工程分两步进行。第一步改造后使出水水质优于目前第一热电厂冷却水取水水源高碑店湖的水质,出水中BOD、COD、总磷和氨氮分别达到10mg/L、40mg/L、1mg/L和10mg/L。第二步改造使该厂50万m3/d满足高碑店湖Ⅳ类水体的水质要求。第一步主要改造工作量包括曝气池改造和污泥处理系统的改造。原曝气池为1/12为厌氧区,其余为好氧区,改造后原池2/9为缺氧区及厌氧区(水力停留时间共为2h),其中进水端分出一停留时间为15min的强化吸附区。其余仍为好氧区(水力停留时间7.25h)。原污泥系统中剩余污泥泵入初沉池,其混合污泥再进污泥浓缩池浓缩后消化脱水,因浓缩污泥池停留时间较长,处于厌氧状态,磷又被释放出来,通过上清液回到污水中,因此达不到除磷的目的。改造后,原有浓缩池改为浓缩酸化池,浓缩酸化池上清液做为碳源排入水处理系统;将消化池上清液和脱水机滤液及冲洗水收集后进行化学除磷。

高碑店污水处理厂二级出水水质水量稳定,达到设计要求,但还不能满足市政杂用水标准,而绿化用水和道路喷洒等市政杂用水水质对人类健康和城市环境会产生影响,因此,市政杂用水必须在回用前进行深度处理,以满足相应标准。在设计中将深度处理选择在水源六厂。水源六厂现有日处理能力17万m3/d的深度处理设施,主要采用机械加速澄清、砂滤和消毒等工艺处理过程,其出水可满足相应用户要求。由于北京市工业结构的调整,目前该厂平均实际供水量不足5万m3/d,尚有12万m3/d处理能力没有得到利用。另外,水源六厂离市政杂用水用户较近,市政杂用水深度处理设在水源六厂利用其剩余处理能力,可满足市政杂用水近、远期规模需求,在该厂深度处理后的水质能满足市政杂用水水质要求。

4.4主要回用对象

按规划要求,该工程近期供北京市第一热电厂冷却循环用水20万m3/d,远期供北京市第一热电厂冷却循环用水30万m3/d。近期通过北京市水源六厂供东郊工业区和焦化厂5万m3/d,供城市绿化、道路喷洒和冲刷、市区河道景观用水等市政杂用水共5万m3/d。远期通过水源六厂供工业和市政杂用水水量将扩充到17万m3/d。

4.5主要工程内容和投资

本工程总投资3.6亿元,其中征地拆迁费约1亿元,工程费用为2.18亿元,工程建设内容主要为:

(1)高碑店污水处理厂内47万m3/d的泵站一座。

(2)高碑店污水处理厂改造。

(3)高碑店污水处理厂至高碑店湖输水管:DN1800mm,长1480m。

(4)高碑店污水处理厂至水源六厂管道:DN1400mm,长4766m。

(5)市政杂用水配水管:DN1200mm,长6791m;DN1000mm,长1431m;DN800mm,长4615m;DN600mm,长2845m;D=500mm,长2880m。

(6)水源六厂改造:包括深度处理设施改造、蓄水池清淤和护砌、污泥池扩建、供水泵站改造、进出水口的改造、增加自控和电气设备等。

(7)园林供水支线管道。

4.6工程效益

该工程每年可节约清洁水资源16673万m3,节约自来水3650万m3/a,相当于节约了建设一座10万m3/d的自来水厂的投资4亿元。该工程达到了开源节流的目的,为北京市城市绿化面积扩大和道路喷洒压尘创造条件,对环境综合治理具有较大的作用,环境的改善还会带来了周围地区的土地增值。该工程在一定程度上缓解了北京市水资源短缺的矛盾。该工程的巨大经济和环境效益,推动了北京市节水和污水再生回用工作。目前北京已完成污水再生回用规划,7个污水回用工程正在进行施工或做前期工作。北京市的污水再生回用实践表明:污水再生回用符合环境保护和水资源可持续利用战略,是解决水资源可持续利用的有效途径。

5结论

我国是一个水资源贫乏的国家,随着经济发展和城市化进展的加快,水资源短缺的矛盾已经成为我国水资源可持续利用和管理中亟待解决的问题。我国水资源可持续利用面临水资源总量不足、分布不均、水利用率低和水污染等问题,实现我国水资源可持续利用的出路在于坚持可持续发展战略。应根据我国水资源特点进行水资源合理利用和配置,变“以需定供”的传统开发模式为量水而行、以水定需的水资源可持续利用的模式,根据水资源承载能力,对经济结构进行战略调整;同时,应继续发展节水技术,减少生产过程的水资源浪费,大力发展污水处理和再生回用工作,提高污水处理率和处理效果。污水再生回用可以减少污染物总量,增加供水能力,是经济可靠的开源节流措施。几年来污水再生回用实践表明:污水再生回用能有效地缓解城市水资源短缺,是实现水资源可持续利用的有效途径。

『叁』 绿色建筑非传统水源利用率最低多少

《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006中将非传统水源利用技术以非传统水源利用率这一指标进行量化,非传统水源利用率是指再生水、雨水等非传统水源代替市政自来水或地下水供给景观、绿化、冲厕等杂用的水量占总水量的百分比。

“绿色建筑”的“绿色”,并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园,而是代表一种概念或象征,指建筑对环境无害,能充分利用环境自然资源,并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑,又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。绿色建筑评价体系共有六类指标,由高到低划分为三星、二星和一星。

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