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我國水資源現狀面臨六大水情問題

改革開放以來,中國工業得到快速發展,但“大量生產、大量消費、大量廢棄”的粗放發展模式以犧牲環境和浪費資源換取眼前利益的短視行為,使環境質量遭受了空前的重創:沙漠化面積174萬平方公里,90%以上天然草原退化、生物多樣性減少,水土流失面積356平方公里,流經城市的河段普遍受到污染,水源、空氣、土壤等污染日益惡化,水質性缺水呈現惡化趨勢,對生態系統、食品安全、人類健康構成嚴重威脅。

據統計,每年農村約有3.6億人喝不上符合標準的飲用水,水資源正成為一種寶貴的戰略資源,上升為攸關國家經濟社會可持續發展和長治久安的重大戰略問題。水資源短缺面臨的挑戰是嚴峻的,主要表現為:

1、水資源嚴重短缺

中國的水資源基本狀況是人多水少、水資源時空分布不均勻,南多北少,沿海多內地少,山地多平原少,耕地面積占全國64.6%的長江以北地區僅為20%,近31%的國土是干旱區(年降雨量在250mm以下),生產力布局和水土資源不相匹配,供需矛盾尖銳,缺口很大。

2、水資源污染嚴重

由于改革開放初期只注重發展速度、忽視環境影響的粗放型發展模式,使水資源遭受嚴重污染:流經城市河段普遍受到污染,三江(遼河、海河、淮河)和三湖(太湖、滇池和巢湖)均受到嚴重污染,藍藻時常暴發;在七大水系100個國控省界斷面中,Ⅰ-Ⅲ類、Ⅳ-Ⅴ類和劣Ⅴ類水質斷面比例分別為36%、40%和24%。此外,城市地下水約有64%遭受嚴重污染,33%的城市地下水為輕度污染。

3、水資源的重復循環利用率偏低

工業生產用水效率低,導致成本偏高,產值效益不佳,單方水的GDP產出為世界平均水平的1/3。全國大多數城市工業用水浪費嚴重,平均重復利用率只有30-40%,2009年全國城市生活污水集中處理率平均為63.42%,無法與先進國家相比。

4、水資源的宣傳和管理不到位

長期以來,水資源短缺現狀的宣傳教育力度不夠,科學有效使用水資源的引導和督察不到位,工農業和生活用水管理處于缺失狀態,民眾節水意識淡薄,各行各業用水浪費現象普遍存在。例如2010年總需水量為7300億噸,可供水量僅有6200—6300億噸,缺水量1000億噸,城市缺水總量為60億噸。

解決措施

1、全面保護和審慎開采地下水

20世紀70-80年代的地下水開采量分別為572和748億噸/年,20世紀末達到1058億噸,之后維持在1000億噸以上,每年以25億噸的速度增加。全國657個城市中有400多個以地下水作為飲用水源,北方地區65%的生活用水,50%的工業用水和33%的農業灌溉用水均來自地下水。

北京、天津、河北、河南、山東、山西、陜西、甘肅和新疆等許多地區地下水均處于超采狀態。2008年已形成大小不等的地下水降落漏斗222個,主要分布在華北和華東地區,而在華北平原形成的地下漏斗約為3~5萬平方公里,已成為世界區域性最大的漏斗分布區。

在118個大中城市中64%的地下水屬于較重度污染,33%的屬于輕度污染。地下水已不同程度遭受有機和無機有毒有害物的污染,并呈現由點向面、由淺到深、由城市到農村不斷擴展的趨勢,北方污染程度比南方嚴重。因此,增加地下水開采無法從根本上解決水資源短缺的難題。

2、加大海水直接利用工作力度

英、法、荷、意等國在火力發電、核電、冶金以及石油化工等行業的脫硫、回注采油、制冰和印染等方面,以及生活方面的沖廁、沖灰、洗滌、和消防等方面直接利用海水代替淡水。2010年世界海水直接利用量近6000億噸,淡水資源節約效果顯著。

在中國沿海的電力、化工、石化等領域,海水用于直流冷卻和循環冷卻、消防系統用水、海水沖廁等方面。2010年,海水直接利用量550億噸,其中用作冷卻水的占90%左右,其貢獻率為16—24%。到2020年將達到1000億噸,貢獻率將提高至26—37%。直接利用海水,將是解決沿海水資源短缺的主要措施之一。

3、海水淡化技術有待升級和推廣

中國海水淡化技術已進入加速發展期,主要采用低溫多效和反滲透技術淡化海水。海水淡化項目建成后,淡水能力將達到220萬噸/日。到2020年,海水淡化量將實現250—300萬噸/日的目標。目前海水淡化技術需要解決的技術和應用問題是:

首先,關鍵設備制造及新技術開發有待完善。如用反滲透法時,關鍵部件包括能量回收設備、反滲透膜和高壓泵,分別約占設備總投資的1/3。須將濃水側的高壓加以回收以達到節能降耗的目的,當前的能量回收裝置全靠進口,90%的反滲透膜和大部分高壓泵也依賴進口。

其次,海水濃水的處理技術有待改進和提高??傮w來說,濃鹽水處理用關鍵設備已達到國外先進水平,但在高性能反滲透膜、預處理技術、大型高壓泵與能量回收系統等方面還有差距。

4、提高苦咸水淡化能力

當前,世界各國苦咸水淡化方法,主要有蒸餾法(多效蒸餾、多級閃蒸和壓氣蒸餾)、膜法(反滲透和納濾)和電滲析法(電滲析和頻繁倒極電滲析)等多種。其中膜技術占絕對優勢(反滲透占76%,電滲析占15.6%,多級閃蒸占2%,其他占5%)。目前超過15個國家的100多個科研機關正在從事苦咸水利用與淡化方面的研究工作。

中國苦咸水資源較為豐富,總面積為1.6兆平方公里,具有開采應用價值的微咸和中咸苦咸水資源量為20.05億噸/年,其中微咸苦咸水為14.4億噸/年,中咸苦咸水為5.65億噸/年。以苦咸水淡化技術生產淡水,可作為淡水資源的重要補充。與其他國家的技術運用相比,中國淡化苦咸水的裝機容量較小,自2005年以來維持在2.8萬噸/天,只占世界苦咸水淡化產量(700萬噸/天)的0.4%左右,開發利用潛力很大。

5、污水資源化是解決缺水的主攻方向

工業廢水排放達標率一直在90%以上,工業用水重復利用率在80%以上,城市生活污水處理率在50%左右。2008年北京市再生水首次超過地表水的新用水量,占總用水量的18.4%,成為一個非常穩定的水源。當前,北京市的中水利用率為30-40%,每年利用中水6億噸,在中國處于領先地位,但離中水利用率的理想值30-50%的目標還有一定的距離。目前全國城市污水回收利用率為8.5%,與城市用水的需求有相當大的缺口。目前已具備技術力量和經濟實力來進行污水治理資源化的工作。實現污水治理資源化,提高水重復利用率,是今后長期治理污水的工作重點,是解決水資源短缺的根本出路。

6、雨水資源化工作亟需重視和加強

大多數城市,主要以江河湖泊等地表水、地下水以及外調水(如南水北調)作為主要水源,對雨水的開發利用不夠重視。雨水是繼中水、海水之后的人類“第三水源”。中國平均年降雨總量為6.2萬億噸,除通過土壤水直接利用于天然生態系統與人工生態系統之外,通過水循環更新的地表水和地下水的多年平均水資源總量為2.8萬億噸(僅次于巴西、俄羅斯、加拿大、美國和印度尼西亞),是一個具開發價值的水資源。

21世紀以來,很多大城市在雨水資源開發利用方面取得了積極成效。如起步最早的北京市,2006年,100個集雨項目共收集雨水200萬噸,分別占全市年均降雨量、年用水總量的萬分之二和萬分之六,并且其成本比自來水低很多,每噸僅約0.1元。無論從環保、解決水資源短缺角度,還是從技術設施和運營成本看,雨水收集和利用作為一種非傳統水源,具有非常好的發展前景。

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