水资源利用与保护

期末论文

--论城市水资源的保护利用

学院：城市建设学院

专业：给水排水专业091班

学号：20094510135

姓名：李晓旭

2011年6月9日

城市水资源的保护利用

李晓旭

(城市建设学院 给水排水工程091班 20094510135)

摘要：水是生命之源。水是人类社会发展不可少的和不可替代的资源，所以水资源应成为人类可持续利用的宝贵资源。在当今全球城市化的进程越来越快，城市需水量日渐增加，水污染状况有增无减，资源型与水质型缺水城市越来越多。争对我国水资源匮乏的严峻现实，对人口密集城市的水资源合理的保护与利用问题进行了讨论分析，从我国主要城市的水资源浪费及其根本原因着手，讨论解决减缓发展水资源的具体措施，提出对城市水资源要实行：“保护与开源节流”并重的管理措施，从根本上改善城市水资源匮乏的现状，以保证城市经济的可持续性发展，构建“资源节约型，环境友好型”城市。

关键词：城市水资源；保护利用；节约；回收

引言：水是一种宝贵的自然资源，是人类和一切生物赖以生存和发展的物质基础，而城市水资源又是人类生存和城市发展的重要条件。随着城市经济的发展和人们生活质量的显著提高，对水的需求量急剧增加，而水资源又是有限的。因此有效的保护和合理利用水资源是城市经济持续发展的重要保证。

Ⅰ水资源现状

地球的储水量是很丰富的，共有14.5亿立方千米之多。地球上的水，尽管数量巨大，而能直接被人们生产和生活利用的，却少得可怜。首先，海水又咸又苦，不能饮用，不能浇地，也难以用于工业。其次，地球的淡水资源仅占其总水量的2.5%，而在这极少的淡水资源中，又有70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有87%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的0.26%1。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60%。约占世界人口总数40%的80个国家和地区约15亿人口淡水不足，其中26个国家约3亿人极度缺水2。

自然界的淡水资源主要来源于三个途径。即降水、地表水（江河及湖泊）和地下水。全球每年降水量约合11．9万立方千米，其中只有4．7万立方千米降水中的约 30％成为地下水，70％则通过地表流入江、湖和海洋，能较稳定的被人们利用的水大约只有1．4万立方千米。

  水的补充在于降雨，陆地上的降水量，每年只有119 万亿立方米，只占地球水储量的0.0086％，地球上的淡水量仅占全球水储量的2 .5 ％．而这2.5％的淡水中，又有87％是人类难以利用的两极冰盖、冰川、冰雪，人类可利用的淡水只占全球水总量的0 .26 % ，而这些淡水大部分是地下水。实际上，人类可以从江河湖泊中取用的淡水只占全球总水量的0 .014 % 3。

我国幅员辽阔，水资源总量也较为丰富，达28000亿立方米，居世界第六位，但由于人口过多，人均水资源很少，只相当于世界人均的1／4，人均占有量占世界第 88位。到1995年，我国620多个城市中，约有一半处于缺水状态，严重缺水的城市达110多个，日缺水量达1600万立方米，年缺水量近 60亿立万米。农村有5600万人口饮水问题没有解决，3 000万头牲畜饮水困难，8．3亿亩耕地是没有灌溉设施的靠天种粮田，14亿亩草原严重缺水水是一个地区经济文化发展的重要基础，是人类文明的摇篮。我国西部地区经济落后，主要就是由于水资源不足，面积占国土的1/3，而水资源只占8 ％4。贫困地区一般又是贫水地区，我国别8000万贫困人口中，有6000万人主要因缺水而贫困。

而据有关资料对世界98个国家所作的统计分析表明，贫水国、半贫水国约占60％，富水国还不到30%；由此可见，与我们人类生存和社会发展有着生死攸关的水资源是极其有限的，它的可利用量在继续不断的减少着，越来越严重地危胁着人类自身的生存。

水资源短缺频频告急。联合国粮农组织提供的报告说，从1980 年到2000年，每人可享有的水资源，欧洲从4400立方米降到4100立方米，亚洲从5100 立方米降到3300 立方米；目前，地球上的60 亿人口中有34 亿人平均每天只有50升水。我国河湖众多，集水面积超过100 平方公里的河流有5 万多条，超过1000平方公里的有1600余条，大于1 万平方公里的河流有79条。面积在1平方公里以上的天然湖泊达2800多个。水资源总量看起来不算少，达2.8 亿立方米，仅次于巴西、前苏联、加拿大、美国、印尼，居第6 位。但让12 亿人口一分摊，人均占有量就只有2400立方米，相当于世界人均占有量的四分之一，居世界第110 位，被列为世界13 个最贫水的国家之一，且存在分布严重不均、开发利用能力差的问题。全国有18 个省（自治区、直辖市）人均水占有量低于全国平均水平。其中北方有9 个省低于500 立方米，北京市的人均占有水量为世界人均占有水量的十三分之一，连一些干旱的阿拉伯国家都不如5。

1 中国水资源短缺

中国水资源总量为2.8万亿立方米。其中地表水2.7万亿立方米，地下水0.83万亿立方米，由于地表水与地下水相互转换、互为补给，扣除两者重复计算量0.73万亿立方米，与河川径流不重复的地下水资源量约为0.1万亿立方米。按照国际公认的标准，人均水资源低于3000立方米为轻度缺水；人均水资源低于2000立方米为中度缺水；人均水资源低于1000立方米为严重缺水；人均水资源低于500立方米为极度缺水。中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500立方米。中国水资源总量并不算多，排在世界第6位，而人均占有量更少，2240立方米，在世界银行统计的153的国家中排在第88位。中国水资源地区分布也很不平衡，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%；其以北地区，国土面积占全国的63.5%，其水资源量仅占全国的19%。

中国淡水资源不仅不丰富，而且分布十分不均衡，最为缺水的地区主要在北方。据统计，长江流域及其以南地区，土地面积只占全国的36.5%，水资源量却占了81%；淮河流域及其以北的地区，土地面积占全国的63.5%，而水资源量仅占了19%。水资源最为紧缺的黄、淮、海河流域本身，水资源量只占全国的7.7%。目前，中国有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于1000立方米的严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500立方米的极度缺水线6。

图1为我国各省份人均水量分布图；

图1

黄河是中华民族的母亲河，但从1972 年开始出现断流起到1998 年的27 年间，黄河利津站共有21 年发生断流，断流频率已达四年五断，共计断流1050 天，平均每个断流年份断流5O 天，其中1997 年断流226天，断流河段长达704公里，占下游河段总长的90％。黄河中下游河流基本干涸，生态环境恶化，城镇排出的污水得不到稀释，形成许多污水河，出现“无河不干，有水则污”的局面。

西北地区湖泊干涸现象十分严重，湖泊咸化趋势明显。新疆博斯腾湖，在近10 年内由淡水湖演变成咸水湖，湖水矿化度上升了6 倍，水面减少了120平方公里，水位降低了3.54米：素有“绿色迷宫”之称的准噶尔盆地西部的艾比湖，因60 年代在湖区毁林开荒，70 年代截流断水，至今艾比湖湖面已由过去的1300 平方公里减至600平方公里，干涸的湖盆已沦为盐漠。曾为我国历史上最大的咸水湖——罗布泊也已干涸。

由于地表水资源贫乏和水污染加剧，致使一些地区对地下水进行掠夺式开发，地下水超采十分严重。据不完全统计，目前全国已形成地下水域性降落漏斗149 个，漏斗面积15.8 万平方公里，其中严重超采面积6.7 平方公里，占超采面积的42.3％。多年平均超采地下水67.8 亿立方米，有的漏斗中心水位埋深已达60－80米。我国华北已形成了世界最大的地下大漏斗7。

江南水乡地下水丰富是人们固有的概念，谁曾想，今天的江南已面临地下水枯竭的境地。据调查，苏南地下水严重超采区已达l064 平方公里，包括苏锡常三市的全部市区和郊区己连成一片。长期超采地下水，首先带来的是水位的大幅度下降。60 年代，地下水水位在地下1 至2 米，现在则深达70～90 米，并且仍以每年5米的速度下降。地下水位的下降，危害不可估量，已引起城市地面沉降，到1995年底，苏州最大沉降为1.45 米，无锡为1.14 米，常州为1.lO米8。

2010年我国北方地区缺水现象尤其严重：北京已经在透支后代的水资源，北京市主要供水水源密云水库蓄水量为17.3 亿立方米．比去年少了7. 8 亿立方米。在山东，济南市主要水源水库只能维持供水2O 天，烟台市城市供水仅能维持2 个月左右，威海市维持的时间更短。在东北，沈阳市日缺水量达30万到40万吨。哈尔滨市日缺水量达32 万吨。中国517座城市中，有300多座城市缺水，每年缺水量达58亿立方米，日缺水量1600万吨。

⑵ 城市水浪费现象严重

中国用水量已达5 600亿立方米，美国的用水量也是5 600亿立方米(包括800多亿立方米含盐量1g/L以上的咸水)[2]。中国的淡水利用量已经超过美国，而美国的经济规模是中国的10多倍。日本的年均淡水利用量只有900多亿立方米，不足中国的1/6，但其经济规模是中国的8倍。对比美、日的用水水平，由此可知中国的用水效率很低。城市污水排放量大处理率低，全国年排污水363亿吨，其中80％未经处理，使江河湖海和地下水严重污染，水质性缺水现象越来越严重；并且缺乏科学的用水定额和管理，生产耗水量大，水的浪费相当普遍，全国工业用水重复利用率仅有45%，万元工业产值耗水量远远高于工业友达国家，目前中国工业用水重复利用率远低于先进国家75%的水平，单位GDP用水量是先进国家的十几倍到几十倍，一些重要产品单位耗水量也比国外先进水平高几倍，甚至几十倍。 农业灌溉有效利用率一般只有25％至40%9。

具体分析：

1、由于管理水平落后，经济实力低下，能够采用先进的用水技术、设备、工艺和管理方法却没有采用。比如我国不少地方的农民仍然固守着旧的观念，采用大水漫灌，浇地时把整个田地都放满水，有些地方生产一公斤稻谷要用掉1吨水。另外，我国生产工艺落后，工业生产需水量巨大，水的重复利用率较低，耗水量大。

2、用水节水设备设施的维修更换不及时，造成浪费用水。比如由于年久失修造成城市供水管道在输水过程中的跑冒滴漏；管理人员由于疏忽大意忘记关闭水龙头；家庭水龙头未关紧造成漏水，等等。

3、未使用节水设施或节水器造成浪费。有的人不愿更换节水器具，但其实多交的水费足以购买节水器具。现在的节水器具种类越来越多，拿马桶来说，旧式马桶比节水型马桶每次浪费4－5公斤水，一个月流掉3吨至25吨的水，如果有20万个马桶，一年就要损失0.5亿吨的水。

4、节水制度不健全，管理水平低，执行不力，一些用水单位钻制度的空子，造成浪费用水。

5、人们节水意识淡薄是造成浪费用水的最根本原因。如果我们每人稍加注意，每人每天至少可以节约1公斤水。

6、在家庭中，浪费水现象是不足为奇的。有些人用水时，喜欢把水龙头开得很大，长时间冲洗，白白地浪费了许多水。有些人在蓄水时存在“喜新厌旧”的浪费现象，这也是司空见惯的。但人类还不能意识到他们所谓的“喜新厌旧”将使得地球上多少宝贵的生命丧失。

7、在学校中，浪费水现象更是普遍。平时，一些同学用完水后总是忘记关紧水龙头；在洗澡时，又为了自己一时的快活而疯狂冲洗。自己的疏忽不仅给他人带来了不便，同时也自食其果。一到冲凉的高峰期，就经常出现停水现象。但早只如此，何必当初呢？经调查我校的用水量很大，浪费严重，男生宿舍时常缺水，若继续下去可能会有严重的后果。

8、在农业上，水资源也是严重浪费的。据资料显示，2004年是26年来旱灾最猛烈的一次，想有一场雨是很难的，至今年2月上旬，全省农作物受旱面积高达271、87万亩，占耕地面积的43.34%。29.16万人、11.28万头大牲畜存在饮水困难。但大部分地区仍有随意开放水利，不合理地灌溉。

Ⅱ 城市水资源的有效保护利用

我国对水资源的保护十分重视，颁布了一系列的法律法规，如《中华人民共和国环境保护法》﹑《中华人民共和国水污染防治法》﹑《中华人民共和国水法》﹑《中华人民共和国水土保护法》等。制定了各类水的环境质量标准和各级各类污水的综合排放标准﹑行业标准；建立了比较完善的水资源环境保护制度，特别是“环境影响评价” ﹑“三同时”制度对防治和保护城市水资源污染起到了一定的作用。但是随着经济的快速发展和人口的急剧增长，废水排放量不断增加10。据统计全国近年来废水排放量高达600亿t，其中百分之八十未经处理直接排入水域，百分之九十以上的城市沿河水域遭受到污染，导致许多城市出现水质性缺水。因此，除了法律法规之外，应当采取其他的行之有效的措施，使有限的水资源得到真正的保护。 图2为水资源量的循环使用与利用：

图2

⑴ 城市节水

城市节水的具体措施：利用价格杠杆，调节水资源的供需矛盾，促进节约用水；制定用水定额，逐步实行计划管理；进行节水教育宣传，加强节水观念；推广应用节水器具和设备；保护城市供水水源，实现城市污水回收利用11。

城市节水的重要途径就是节约工业用水、农业用水和城市生活用水。

1 工业节水：

水在工业中主要用于生产过程中的冷却降温、锅炉用水、原料用水以及处理和洗涤产品,其中以冷却水的用量最多,约占工业用水总量的60%左右,如北京市工业用水量每年约10～13亿立方米,其中冷却用水量约6～8亿立方米。工业节水12的主要措施有：

1、冷却水的重复使用：在工厂推行冷却塔和冷却池技术,可使大量的冷却水得到重复利用,并且投资少,见效快。如某塑料厂投资数万元设置冷却塔后,生产1吨塑料的耗水量由300多立方米降到40立方米,水的回收率达到80～90%,一年节约水费近3万元。

2、回收利用废水,建立工业用水的封闭循环系统：天津一家造纸厂采用这种方法实现工业循环用水后,日耗水量由3000立方米减少到300立方米,节水达90%。

3、循环用水：在化工、电镀、印染、纺织等行业的生产过程中,可推行逆流漂洗的循环用水技术,利用后一工艺排出的较清的水供前一道工艺使用,可节水30%以上。

4、革新工艺,采用新技术：以风冷却、汽冷却代替水冷却,以热水代替蒸汽采暖。加拿大一家炼油厂用汽冷代替水冷,使炼制每吨原油的耗水量由100立方米左右降低到0.2立方米。使用热水代替蒸汽供暖,也可节水达30%以上。

5、用次水代替好水和废水的交换使用：滨海城市耗水量大的工厂可用海水代替淡水冷却,如大连市的化工、石油和发电等13家工厂日用海水168万立方米冷却机器设备,相当于全市用水总量的56%。还可采用水质较差的浅层地下水代替优质深层地下水,以用于工业冷却和建筑施工用水。工厂之间的废水还可以交换使用,如青岛一家造纸厂每天将邻近酒厂的600立方米洗瓶废水,用来冲浆、洗浆、装球和蒸草。据青岛市22家工厂统计,采取废水交换使用后,每天节水达3400立方米。

② 农业节水13

北京市农业用水量每年约25亿多立方米,占全市总用水量的60%以上。目前农业灌溉用水的有效利用率低,一般只有25～40%,大部分的水都漏失了。农业节水的主要措施有：

1、输水渠道防渗：用三合土、混凝土与石料等衬砌和夯实渠道,一般可减少渗漏30%,水的利用率甚至可提高一倍。也可用塑料薄膜铺砌渠道,不仅施工简单造价低,而且收效快。

2、用地下输水管道代替明渠：可减少渠道渗漏和蒸发的损失,能节水20%以上,如某地修建地下水泥管1500米,节水23%,两眼井浇一块地由15天缩短为7天 。

3、采用喷、滴灌代替大水漫灌：可节水40～60%、增产20～50%以上、提高土地利用5～10%,省水、节地和增产的效果十分显著,如有个乡地处深山,水源奇缺,自建成2600亩喷灌田后,每亩地灌溉用水由100立方米减为30立方米、每亩地增产小麦300斤,4年后可将喷灌设备投资收回,既解决了农田灌溉问题,又收到增产、节水和降低生产成本的效果。但是滴灌技术的省水、增产效果比喷灌更显著,如有个山村水源稀少而分散,全村只有11个小泉,每小时共涌水2立方米,农作物缺水,产量极低,小麦亩产只有128斤；自兴建50亩滴灌田后,增产4.6倍,以后连年增产,滴灌设备投资按增产产值计算,两三年即可收回成本。京津两市农业用水每年约需45亿立方米,如全部实行喷、滴灌,至少可节水15～20亿立方米,这些水相当于北京市生活与工业用水一年的总和,而喷滴灌的投资费用3～5年即可收回。此外,还可扩大种植耗水少的作物,如改水稻为旱稻、多种小麦、玉米等耗水量少的作物。

澳大利亚全国地面水源不多，平均年径流量仅有3454亿立方米。虽然地下水丰富，但60%是自流井区，可利用的水源只有176万平方公里。澳大利亚不断采用新的节水灌溉方法。把12厘米的滴水管埋入地下，把水和肥料溶液直接滴灌在西红柿等作物的根部，不但节省大量水肥，而且可收获90%的优质蔬菜，而传统的灌溉方法只能收获到60%—70%，这种灌溉方法使多余的肥料不致污染水渠14。又如在果园中，春季落叶对果树不浇水或少浇水，抑制果树生长，进入夏季则多灌水以促进水果的生长。这种方法使果树长得矮小，不需过多浇水和修剪，但水果产量却增加了。试验表明，可节省用水20%，增产水果20%。

③ 生活节水

北京市城市自来水供水量每年达5亿立方米左右,并且每年还在以3000多万立方米的速度增长,因宣传节水不够、管理不善,城市生活用水浪费严重,一些单位和居民每人日用水量高达0.5～2立方米,较一般城市居民人均日用水量高10余倍。城市生活节水的主要措施有：

1、加强宣传节水教育：对城市职工、学生居民开展节水教育,对节水典范要表扬与奖励；对浪费水的人和集体要批评与处罚。

2、严格管理与维修：健全水表,完善用水定额和累进收费制,节水有奖,超量重罚；加强输水管道维修,杜绝水的跑冒滴漏损失。

3、研究与推广各种节水装置：采取有力措施普遍推广使用各种节水器具,如脚踏阀门淋浴器、自动开关洗手水龙头、节水式便池冲水器、墩布清洗脱水车、可控洗车喷头等。

4、提倡一水多用、分质用水：在过量开采优质深层地下水的地区,可以开发水质较差的浅层地下水供清洁卫生、园林绿化和消防等使用；在生活上用过的水也可重复使用,如掏米洗菜、洗衣后的水,可用来冲便所、浇灌花草树木等；在滨海城市可将海水用于清洁卫生,如大连造船厂用海水冲洗厕所,节约了大量的淡水。

⑵ 城市水资源的循环利用

1 雨水的回收

雨水是一种重要的淡水资源。现代大城市市区面积很大，大部分地面为不透水铺面覆盖，遇到暴雨会形成洪涝灾害15。如将雨水部分贮积起来，则可获得可观的水资源。对年降水量为500mm的半干旱地区，1km2年降水体积为50万m3，例如100 km2市区面积，年降水体积可达5000万m3。在城市住宅小区或适当地方贮积雨水，可用于浇洒绿地、道路、水景以及下渗补充地下水，改善生态环境，并缓解水资源危机。城市区域中可以把雨水储存、直接利用。欧洲有大量实例说明，城市广泛实施分散的雨水生态工程不仅能有效恢复、补偿地下水、改善城市小气候，而且通过减小雨水对城市管网的压力在经济上同样有巨大意义16。出于对市政管网经济性的考虑，约在一百年前，欧洲国家就有在城市区域中修建分散的雨水缓冲池的例子，用于消减暴雨径流对排水系统构成的短时间高负荷。收集雨水特别是暴雨水量不仅仅可以减缓暴雨负荷还可以进一步利用水量回收作用于人们生活生产所需。例如美国加州居民的雨水收集系统。 1975—1977年，美国加州发生了干旱，迫切地需要探求适当的供水方案。一般说来，在农村居民用水的最可行办法是从屋顶收集雨水，使其汇集存储到一些容器内，而后提供使用。雨水的收集，完全可以满足低限度的家庭用水需要17。图3为雨水收集模拟图。

图3

2 污水处理

对城市污水进行处理，使其排入水体不会造成污染，从而实现水资源的可持续利用。污水作为生态水再利用的意义不一定亚于直接的中水回用。位于西柏林的Tegel水厂负责周边65万人口的供水，始建于1877年。1883年改建成采用地表水，1901/1903年改建成采用地下水。由于污水和雨水地表径流，到上世纪八十年代初，进水达到含磷量1-10mg/L。为改善水源和恢复Tegel湖水质，在1985年，在湖的东北部入口（TegelerFliess和Nordgraben）建成深度处理厂，采用混凝-沉淀-过滤工艺。为防止西南部的水（水质也很差）倒流，设泵站将一部分水打到东北部的进口一并处理（总设计处理量为6m3/秒），出水含磷小于0.01mg/L，其它污染物通过综合指标浊度来控制。Tegel水厂处理工艺为曝气，沙滤，不需要加氯消毒，供水水质为直饮水18。城市污水中绝大部分的氮、磷来自人粪尿。十一年前在主持曼谷市污泥处理、处置系统的规划设计时，接受和建议将单独收集来的粪尿混入污水处理厂一并处理的方案，因为这样更符合欧洲成熟的经验。多少年后在接触污泥资源回收工作中，得以反思并为当时的技术观点感到不安和内疚。中国在粪尿返田上有着悠久的历史，化粪池很早就得到普及，粪尿的量仅与污水处理厂污泥的量相当，其生化降解速度更快，反应工程上更容易控制，即使实现不了资源化，单独处置可有效减少其它废水的污染负荷和深度处理的成本。欧洲和中国的应用示范研究均表明负压和/或压力管道系统可有效地实现粪尿的源头收集与输送，与节水器具联用可将源头节水与源头污水控制有机地结合在一起，除了环境效益外，与传统混合排水模式相比在经济性上同样具有优势19。积极开发创造出节能减排性且应用广泛的机器设备，能够有效快捷低成本的用于实际之中。图4为其中一种节能减排新型空调原理图。

图4

3 再生水回用

再生水即所谓“中水”，是沿用了日本的叫法，通常人们把自来水叫做“上水”，把污水叫做“下水”，而再生水的水质介于上水和下水之间，故名“中水”。

    再生水虽不能饮用，但它可以用于一些水质要求不高的场合，如冲洗厕所、冲洗汽车、喷洒道路、绿化等。再生水工程技术可以认为是一种介于建筑物生活给水系统与排水系统之间的杂用供水技术。再生水的水质指标低于饮用水水质指标，但高于污染水允许排入地面水体的排放标准20。再生水是城市的第二水源。城市污水再生利用是提高水资源利用率，减轻水体污染的有效途径之一。

总之要建好城市节水循环用水的工作，首先要提高人们对水资源的忧患意识，养成节水惜水的好习惯，并且要建立良好合理的水资源管理体系，努力建造一个节水型社会21。节约用水，从每个人做起。政府应当鼓励培养更多的创造性人才，发展科研，创造科技新的征程。

结语：水资源作为人类生存和城市经济发展的基础，对它的保护不是一朝一夕的事情，而是世世代代持续发展的战略性工程，不仅要各级政府的重视与投入，也要全体市民的积极参与。向全社会积极宣传，保护和合理利用水资源的重要性，唤起人们对水的忧患意识，使人们都自觉投入到保护水环境，节约水资源，有效开发利用水资源的潮流之中，创造美好的人居生存环境。

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