非传统水源利用

非传统水源利用（精选8篇）

非传统水源利用 第1篇

关键词：非传统水源,利用现状,开发价值

1. 调查结果及分析

1.1 市民对传统与非传统水源的了解程度

调研显示, 大多数市民对非传统水源都没有清晰的认识, 这对非传统水源的开发利用产生一定的负面影响。所以非传统水源的进一步推广利用, 亟需政府及相关部门和社会的加大宣传力度。

1.2 兰溪市非传统水源的利用现状

由问卷反映的信息可得, 兰溪市非传统水源利用的程度不够广泛。在市民生活中, 河水与生活废水用到的最多, 雨水与再生水的利用就相对较少, 这可能与水质及水的收集有关。在访谈过程中, 不少市民谈及酸雨问、雨水质量较低等现状。而在城市建设用水中, 农业灌溉用水占了非传统水源用水量中的较大比重, 其次为非传统水源被用于城市绿化和路面清洁, 其余用于工业用水、城市景观用水建筑施工、消防用水、日常饮用等。

1.3 兰溪市非传统水源开发价值

在调研过程中, 我们发现许多市民误以为本市水源充足, 缺乏危机意识。因此, 相关部门做到及时公开水源信息迫在眉睫。

非传统水源可用于绿化灌溉等多方面, 缓解用水压力, 对于提高水资源利用率和环境资源效益具有重大意义。再生水是由生活污水和城市污水经处理得来, 污水处理厂的建设必然带来了工作岗位, 减轻就业压力, 便宜的再生价格则可以减轻生活负担。从中可知, 利用非传统水源不仅能缓解水资源紧缺现状, 提高水资源利用率, 增大环境资源效益, 而且还可能会产生社会经济效益, 推动可持续社会的发展。

1.4 市民对改善再生水利用现状的建议

担忧水质异味、缺乏使用意识等等诸多因素中, 可以总结为安全问题、生态问题、水价问题影响着非传统水源的利用。半成市民认为政府在推广非传统水源利用过程中扮演着极其重要的角色, 所以, 在日后非传统水源利用建设中, 政府应积极推进非传统水源基础设施建设, 加大对公众关于非传统水源的宣传力度, 制定相关制度、出台相关政策, 使得非传统水源的利用更加合法化、合理化、规范化。作为主体的公民也要加大对非传统水源利用的关注。总之, 非传统水源的开发利用, 需要社会各方的支持与努力。

2. 非传统水源利用现状及原因

2.1 获取途径匮乏及技术设施落后

非传统水源主要指的是雨水、再生处理废水 (中水) 海水和空中水。兰溪能利用发展的非传统水源主要就指雨水、再生处理废水和空中水这三类。

兰溪非传统水源利用面不广, 普及率较低。不到1/3的兰溪居民会利用雨水, 收集途径匮乏为主要障碍;在废水再生利用方面, 兰溪市污水处理设施及配套废水管网建设严重滞后, 废水处理厂数目少, 处理量有限, 相关设备以及技术仍需要逐步改善。

2.2 规范缺失及部分机制不合理

兰溪市的法律法规中与非传统水源相关的内容很少, 并未出台相关地方性非传统水源利用的政策法规。此外, 兰溪还缺乏相应的执法监督制度和社会评价和举报制度。在相关机制上也存在着部分不合理的现象, 比如水价机制。中水价格没有优势, 巨大的基建费用成为阻碍中水进企业的主要因素, 使企业更倾向于向周边水体取水。

2.3 公众意识淡薄

大多数兰溪市居民对非传统水源的概念了解不够。概念的模糊使得居民在日常生活中对于非传统水资源的利用趋于狭隘单一化, 这对非传统水源的开发利用产生一定的负影响。此外不少市民对非传统水源的信任和接受程度较低, 并没有认识到非传统水源利用对于缓解水资源匮乏和维护生态环境的重要性, 对其水质等方面安全问题也存在顾虑。

3. 应对措施

3.1 因地制宜、统筹规划

将非传统水源纳入水资源总体优化配置中, 进行统筹规划。对非传统水源开发利用设施的布置规划与整个城市规划相结合, 加快建设非传统水源利用工程。全面考虑非传统水源利用的经济效益、社会效益和生态效益, 使非传统水源在实际利用上具有可行性。

3.2 建立法规制度、落实优惠政策

建立并完善非传统水源利用方面的地方性法规体系和再生水强制性使用等相关制度。此外, 在政策上给予适当照顾, 加快非传统水源利用的进程。市县两级政府可在污水处理厂及其配套管网工程建设给予一定的优惠政策, 保证其投资回报的长期性、稳定性, 降低企业的经营风险[3]。

3.3 再生水管网建设纳入城市基础设施配套范围

目前, 兰溪市对再生水管网络化建设仍处于初步阶段。将再生水管网建设配套费用列入城市基础设施配套费用范围, 统一收取费用, 作为地方配套资金投入到公共再生水利用项目之中, 这对于非传统水源的普及意义重大。

3.4 加大相关宣传、提高公众重视

随着节能减排政策的深入人心, 非传统水源利用也正日益受到政府和公众的重视和关注, 但总体进展仍然缓慢。因此, 政府、媒体应加大对水资源再生利用和生态文明建设的宣传, 及时公开非传统水源的利用情况, 引导广大市民正确认识、接受、并乐意使用非传统水源。

总结

非传统水源是兰溪市当下水资源配置改善的必然要求, 也是建设生态文明、圆梦绿色中国的必然要求, 在生态环境、资源利用、经济发展和社会效益方面都有着较大优势。因此, 政府以及其他社会力量的多方面应共同努力, 促进非传统水源事业在兰溪的蓬勃发展。

参考文献

[1]钱易.水资源管理需要新思路新策略[J].中国水利, 2002 (10) :17-20.

[2]童橄.兰溪市现状水资源供需平衡分析[J].浙江水利科技, 2005 (4) :18-20.

水源热泵与未利用能 第2篇

0.421

0.12

对比方案

0.148

0.455

0.11

兴隆矿实施水源热泵采暖空调方式，以方案为最佳。虽然方案：水源热泵(水一空气)和方案2水源热泵(水一水)，都是在技术与经济可采用的方案，但方案2中大型热泵是一种集中冷(热)源的方式，目前，国内尚元大型水源热泵厂家，进口设备较贵，而国产水源热泵系列不全，单台容量较小。只能将多台设备集中放置机房时，才能形成中冷(热)源形式，这给安装运行维护均带来不便。采用方案1无论是从单位供热(冷)量所需能耗，还是从投资和运行费上看都具有明显优越性。其中进口热泵机组的价格与方案2中的国产投资相近，但比方案2进口设备造价得多，且不要另建机房”因此推荐十八层单身宿舍角地住宅小区采用方案：作为实施方案。至于两个分工程用什么水源作为热泵的冷(热)源，需根据三种水源的施工方便及水量保证情况，灵活选择。目前，业主已按方案1进行设计。

四、小结

从以上叙述可知，利有用未利用能进行民生用采暖、空调的热源是可行的，与其它采暖、空调方式比较，这种方式具有明显的经济效益、节能效益和环境效益，在有条件的地方，应积极宣传和推广。在表1的未利用能项目中，有许多适合作采暖、空调热源的种类。为此，希望继续开发，在更大的范围内使用未利用能，为空调、采暖、供热的可持续发展作出更大的贡献。

本文叙述内容、计算数据可能有误，请批评指正。

参考文献

1、成田树昭关于寒冷城市未利用能和区域供热的研究

2、黄其励等关于城市小区热。电冷三联供技术的研究1”9.12

地热+水源热泵综合利用技术 第3篇

部品(产品)名称:地热+水源热泵供暖、供冷综合利用

认证机构:环通认证服务有限公司

认证时间:2005年9月3日

有效期限:2005年9月3日

生产能力/实际产量:1.5亿人民币

投入市场时间:1998年

市场分布情况:北京:朝阳、海淀、昌平、延庆、顺义、门头沟,河北、内蒙古、山西等地

产品参考价格(元):200元/m2

二、申报技术说明

1、申报技术的先进性与水平分析:

国内最大的地热+水源热泵利用项目——北苑家园。北苑家园居住六区地热供暖——一期工程总建筑面积为40.6万平方米,是目前国内最大的地热-热泵综合利用项目。该项目的供暖面积是40.6万m2,同时为55万m2的住宅提供温泉洗浴用水、为5万m2的会所提供夏季供冷。作为全国最大的地热加热泵供暖项目,该小区的3460户居民两个采暖季与燃气锅炉相比,可减少天然气供热量16640kW,折合每个采暖季节可减少向大气排放二氧化碳约7500吨。

2、主要技术特点与性能指标:

该项目总共打三眼地热井。出水温度都在70℃以上,并结合水源热泵系统采用地热水的梯级利用。该项目在2003年建成后,根据采暖季室内温度连续记录,冬季最低气温在零下14度时,室内温度均可保持在20℃～22℃,温泉入户热水保持在50℃。地热采暖的两种方式。一种是传统和直供直排,这种方式热能利用低,投资大;另一种就是结合热泵技术,这种方案可以使一口地热井发挥出三口地热井的效益。一般一对2500m的地热井,传统方式的热水温度只能降到45℃,利用温度差20℃左右,可采暖面积为2.3万m2,但采用泵回收地热尾水热能,则又增加采暖面积5.2万m2,地热井的能效增加了1.24倍,节约投资40%。采用地热热泵技术不仅不消耗煤、天然气等不可再生能源,而且还不消耗水资源,所有被抽取的地热水都能做到百分之百的回灌,而其消耗的电能,每一度电都能产生3到4度电直接供暖的能量。

3、应用范围及条件:

我国具有深层地热及严寒地区至热带地区均适用,在我国长江黄河流域、东北、西北、华北等广大对冷热都有需求的地区建筑,具有较高的适用性。对南方部分只有夏季冷量需求的地区建筑也有一定的适用性,对于那些由于条件而不能用煤、燃油、燃气进行采暖的地区建筑可以是最佳选择、

4、产品生产执行标准

(采用国家标准、行业标准请填写相应标准和标准名称):《地热资源勘察钻井规范》GB1 1625-89、《北京市地热资源勘察前期论证报告编写提纲及成井质量要求》、国际地源协会的IGSHPA、美国标准设备指导规范的UFGS、《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005、《北京市地源资源2006-2020年可持续利用规划》

三、已推广应用单位和工程名单

四、申报单位基本情况

单位名称:北京市华清地热开发有限责任公司

通讯地址:北京市朝阳区立水桥甲2号

法人代表:黄学琴

联系人:陈燕民

联系电话:010-84845049 13911816349

传真:010-84845162

邮政编码:102218

利用城市再生水水源热泵技术研究 第4篇

水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能资源, 并采用热泵原理, 通过少量的高位电能输入, 实现低位热能向高位热能转移的一种技术。

水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中, 由于水源温度低, 所以可以高效地带走热量, 而冬季, 则从水源中提取能量, 由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1KW的能量, 用户可以得到4KW以上的热量或冷量。

水源热泵根据对水源利用方式的不同, 可以分为闭式系统和开式系统两种。闭式系统是指在水侧为一组闭式特循环的换热套管, 该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中, 通过与地壤或海水换热来实现能量转移。

2. 常用水源热泵系统

水源热泵又称地源热泵, 其中央空调系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源, 由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。其工作原理是:冬季, 热泵机组从地源 (浅层水体或岩土体) 中吸收热量, 向建筑物供暖;夏季, 热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中, 实现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同, 地源热泵系统分为地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。

2.1 地下水源开式系统

地下水热泵系统, 也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出, 通过二次换热或直接送至水源热泵机组, 经提取热量或释放热量后, 由回灌井群灌回地下。地下水地源热泵系统应用条件:

2.1.1 建筑项目附近地下水资源丰富, 并便于实施供回水工程。

2.1.2 地方政策允许利用地下水。

2.1.3 地下水温适度, 水质适宜, 供水稳定, 回灌顺畅。

2.2 地表水源开式系统 (利用次中水、中水)

地表水热泵系统是通过直接抽取或者间接换热的方式, 利用包括江水、河水、湖水、水库水及海水等等作为热泵的冷热源。地表水地源热泵系统应用条件是建筑项目附近有丰富的地表水及水量充足, 水温适宜, 水质经简单处理能达到使用要求。

2.3 闭式水源系统

闭式水源系统是把热交换器埋于地下, 通过水在由高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动, 实现与大地土壤进行冷热交换的目的。地下埋管换热器主要有水平埋管和垂直埋管两种形式。选择哪种形式取决于现场可用地表面积、当地岩土类型以及钻孔费用。尽管水平埋管通常是浅层埋管, 可采用人工开挖, 初投资比垂直埋管小些, 但它的换热性能比竖埋管小很多, 并且往往受可利用土地面积的限制, 所以在实际工程应用中, 一般都采用垂直埋管。

3. 机组类型

3.1 螺杆式

因其关键部件 (压缩机) 采用螺杆式故名螺杆式冷水机, 机组由蒸发器出来的状态为气体的冷媒;经压缩机绝热压缩以后, 变成高温高压状态。被压缩后的气体冷媒, 在冷凝器中, 等压冷却冷凝, 经冷凝后变化成液态冷媒, 再经节流阀膨胀到低压, 变成气液混合物。其中低温低压下的液态冷媒, 在蒸发器中吸收被冷物质的热量, 重新变成气态冷媒。气态冷媒经管道重新进入压缩机, 开始新的循环, 既冷冻循环的四个过程。

3.2 离心式

因其关键部件 (压缩机) 采用离心式故名离心式冷水机组, 工作原理与螺杆式机组相同。制冷能力大, 工作效率更高;结构紧凑, 质量轻体积小;无磨损部件且工作可靠;运行平稳振动小, 噪音低;运行时, 制冷剂中不混有润滑油且双器换热效率高。目前还没有实现国产化。

3.3 其他机型

活塞式、涡旋式, 在水源热泵中使用较少。少数能量需求小的小型建筑水源热泵采用涡旋式机组。

4. 水源热泵使用受限条件

4.1 开式系统

4.1.1 可利用的水源条件限制

开式系统 (使用地下水或地表) 应用, 关键在于能否寻找到合适的水源成为使用水源热泵的限制条件, 较差的水质不能让机组正常运行, 甚至损伤机组。地表水源通常全年温度变化区间太大不利于热泵机组的高效使用, 甚至使机组不能正常开启。因此对开式系统, 水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。

4.1.2 水层的地理结构的限制

对于从地下抽水回灌的使用, 必须考虑到使用地的地质的结构, 确保可以在经济条件下打井找到合适的水源, 同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件, 保证用后回水的回灌可以实现。目前地下水的回灌技术不完善, 回灌不利将造成大量地下水资源的浪费并对局部地质环境造成破坏, 甚至可能对建筑物基础结构造成破坏 (如商丘市区属于沙质地层结构, 地下水的回灌问题无法很好地解决, 为了防止地面下沉, 不宜使用这种技术) 。

4.2 闭式系统

4.2.1 岩土热物性勘探不确定风险

地源热泵系统的性能好坏与当地土壤热特性密切相关, 地热源的最佳间隔和深度取决于当地土壤的热物性和气候条件。土壤的热特性研究主要包括土壤的能量平衡、热工性能、土壤中的传热与传湿以及环境对土壤热物性的影响等。

4.2.2 换热器传热理论与实际不符合

地下换热器传热机的理论研究繁多, 但缺乏理论与实际的有效结合, 缺乏多环境下应用技术的系统研究以及实际有效的强化传热方法。

4.2.3 投资成本高

目前国内水地源热泵项目多为10万平方米以上大型建综合性社区, 需要足够的空间且埋管量非常大。埋管成本占总成本的50%, 大大提高了先期投资成本。

5. 利用替代水源供热的可行性分析

内陆平原城市, 地下水资源宝贵, 地表水资源匮乏且受区域性及地下水开采受到限制。因此, 根据目前各市已具备污水处理能力的实际情况, 利用污水 (中水) 充当地下水、地表水、地埋管的替代品, 实施水源热泵供热完全可行。在减少投资的同时, 可有效保护自然水资源并且具有普遍性。

5.1 利用污水 (如沈阳市)

污水源热泵, 主要是以城市污水做为提取和储存能量的冷热源, 借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化, 消耗少量的电能, 从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。与其他热源相比, 污水源热泵的技术关键和难点在于防堵塞、防污染、防腐蚀。

一种是利用防堵机技术把污水过滤后直接进入热泵机组, 此种是对污水的直接利用, 污水直接利用, 进入热泵机组的热源温度较高, 系统能效比较高;但是在实际应用中, 防堵机和污水热泵需要经常清洗, 防堵机和热泵机组都为电气机械产品, 经常堵塞、腐蚀等问题, 使得的系统运行寿命降低, 且清洗时, 系统不能运行。如果使用钛合金换热器则大大降低能耗, 且机组成本提高50%以上。

另一种污水的利用方式是, 污水经过离心污水换热器, 间接利用, 离心污水换热器不存在堵塞及腐蚀且清洗周期较长, 由于间接利用, 中介质水为软化水, 进入热泵机组, 不影响机组的寿命, 清洗周期较长。

5.2 利用中水 (优质节省高效, 多数城市正在使用)

城市污水处理厂的功能是净化城市生活污水和工业废水, 净化后的水称为次中水, 再进行净化处理的水称为中水。根据中水的质量, 可用于工业、农业、园林绿化、景观用水或排入水体。北方多个城市平均数据显示, 冬季中水温度为10℃～20℃, 夏季中水温度为18℃～26℃。将城市污水处理系统与水源热泵相结合的中水水源热泵, 是一种理想的城市污水综合利用方法。根据国家污水处理二级标准, 二级污水可到达无有机悬浮物, 酸碱度不会对换热器内铜管造成腐蚀, 长年温度变化区间小, 水量充足。使用过程中不用考虑回灌问题, 不会对生态环境造成破坏。

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为10℃～22℃, 而一般城市污水处理厂所产出二级污水温度平均值在10℃～20℃, 水体温度比环境空气温度高, 所以热泵循环的蒸发温度提高, 能效比也提高。而夏季水体温度为18℃～35℃, 城市污水处理厂所产出二级污水温度平均值在18℃～26℃, 水体温度比环境空气温度低, 所以制冷的冷凝温度降低, 使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式, 从而提高机组运行效率。水源热泵消耗1kW.h的电量, 用户可以得到4.3kW.h～5.0kW.h的热量或5.4k W.h～6.2k W.h的冷量。与空气源热泵相比, 其运行效率要高出20%～60%, 运行费用仅为普通中央空调的40%～60%。

以中水或城市二级污水为冷热源, 向其放出热量或吸收热量, 水源经过机组换热后可继续被用于工业冷却, 浇灌、洗涤等用途。同时可以避免使用地下水或埋管式冷热源系统所存在的一系列问题。

与传统技术相比, 中水源热泵供热技术有着诸多优势, 但也受到一定限制。由于该技术需要以再生水为水源, 长距离调水不仅提高了建设成本, 还会使水温变低, 降低热能的有效利用率。

6. 使用中水源热泵的优势

6.1 环保

中水源热泵是利用了污水源水作为冷热源, 进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统, 没有燃烧过程, 减少温室气体CO2和其它大气污染物的排放;供冷时省去了冷却水塔, 避免了冷却塔的噪音及真菌污染, 不产生任何废渣、废水、废气和烟尘。并且减少了生活污水的排放量, 减轻了市政污水处理的压力, 使环境更优美。

6.2 节能

中水源热泵机组可利用的二级污水温度冬季为11℃～15℃, 温度比环境空气温度高, 是较好的低温热源;夏季二级污水温度为17℃-21℃, 温度比环境空气温度低, 是较好的散热体。这种温度特性使得中水热泵比传统空调系统运行效率要高20%。同时将生活废水在换热过程中进行净化处理, 使水资源得到了循环再利用, 提高了水资源的利用率。

6.3 节资

热泵系统还可以集采暖、空调制冷和提供生活热水于一身。—套热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。由于中水源热泵所使用的是相对于一般污水来说, 有无杂质, 污染程度远小于一般污水的特点, 所以整个系统对热泵换热设备的技术要求要低很多, 从而大大减少先期投资成本。

6.4 稳定

中水的温度相对稳定, 其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源, 中水温度较恒定的特性, 使得热泵机组运行更可靠、稳定, 也保证了系统的高效性和经济性。

7. 使用中水源热泵的实际问题及解决方法

7.1 先期投资成本

利用中水水源热泵供热和现行热电供热相比, 管线建设投资部分相同;仅从供热方面讲, 水源热泵机组和热电供热换热站建设投资相比较, 水源热泵机组投资略高, 但其运行成本仅为热电供热成本的二分之一, 这部分投资完全可从较低的运行成本中回收。从夏季制冷及中水可综合利用方面上讲, 在总投资及运行成本、环境保护及解决现行供热能力严重不足等方面综合分析, 利用中水水源热泵供热有着明显的优势。

7.2 水流流量及温度

污水处理厂出水口水温一般为10℃～20℃, 完全可以满足水源热泵对水源冬季温度为10℃～22℃, 夏季水温为18℃～26℃的要求。

7.3 对中水水质的要求

无有机悬浮物, 酸碱度不会对换热器内铜管造成腐蚀。

摘要：随着城市的快速发展, 目前热电厂和热力公司供热能力远远不能满足现有和可能发展的供热需要, 行政机关及居民小区的供暖需求与实际供暖能力之间的矛盾将越来越突出。根据一些城市的成功经验和对专业知识的研究, 可以充分利用污水处理厂排放的次中水, 运用水源热泵技术解决开发区和正在建设中的新区起步区的供热问题。

水资源开发利用与城市水源规划探讨 第5篇

广义地讲, 地球上的各种水体都是水资源, 如海洋、冰川、地下水、河湖江川、大气水、土壤水等。而实际上现阶段可供人类使用的水体只有很小一部分, 所以, 通常把水资源理解为人类可以利用的那一部分淡水资源, 即河流、湖泊中的地表和逐年可以恢复的地下水。实际上, 城市水资源除了上述所提到的淡水, 还应包括可利用的海水、可回用的污水等。

地球表面70%以上被水覆盖, 另外30%的陆地也有水的存在。地球上的总储量为14亿立方千米, 其中淡水储量仅占2.53%。而其中冰雪固态淡水、深层地下水、土壤水等占有很大比例, 限于技术经济的原因, 很难被直接利用。

我国是个缺水的国家, 尽管河川径流量居世界第6位, 但人均径流量仅为世界人均占有量的四分之一。全国平均年地表水资源量27115立方米, 平均年地下水资源8288亿立方米, 扣除两者重复部分, 我国平均年水资源量为8124亿立方米。

我国水量在地区分布上极不平衡, 与人口、耕地的分布不相适应。长江以南地区耕地面积仅为占38%, 人口占54%, 而水资源占到80%;北方地区的水资源量只有全国的20%。水量在时程分配上也极不均匀, 年际变化大, 丰枯年水量相差较大;年内分配不均匀, 华北和东北地区每年6-9月份降水量占全年降水量的80%。因此造成我国很多地区水旱灾害频繁、水资源开发利用困难的情况。

城市水资源是指可供城市发展、人民生活和进行城市基础设施建设利用的地表水和地下水。城市水资源是维持城市存在和发展的必不可少的必要因素。从城市发展史上看, 世界上大部分的城市是傍水而建。在现在, 世界上的大城市基本上也都沿江河和沿海分布。城市用水具有自己的一些特点:用水量大, 开采相对集中, 要求在较小的范围内获得大量的水资源, 单位面积取水强度大;水质要求严格, 除保证生产的供应外, 必须保证市民的身体健康, 世界上由于水污染引起的疾病占全部疾病的80%;用水的连续性强, 城市的各项活动不能断水;城市用水的增长速度很快。由于上述特点, 在有限的水资源条件下, 用水矛盾在城市地区表现的格外尖锐。缺水也成为许多城市面临的难题。一方面, 人口的增长和工业的发展, 使得用水量不断增加, 水的使用量的增长率是人口增长率的两倍多, 从本世纪50年代至今, 世界人均淡水消耗量增加了50%, 其中城市用水量所占的比重越来越大, 发达国家超过70%;另一方面, 给水排水设施的不足和污染的加剧, 使有限的水资源量的开发利用越来越困难, 目前人类已开发了54%的可利用淡水, 预计到2025年将需要可利用淡水径流量的70%。目前缺水现象已影响到80个国家和40%的世界人口。由于缺水, 全球所有大城市21将面临严重危机。

一个城市水资源量的多寡主要由城市所在区域天然条件决定的。在城市总体规划时, 应了解城市水资源总量和可开采量, 这与城市用水供需平衡、确定城市发展规模、功能布局、给水工程系统布置都有密切关系。水资源的评价, 是对水资源的数量、质量、时空分布特征和开发利用条件的分析评定, 涉及到复杂的专业知识, 这里只对水资源量作简单介绍。

1.1 区域水资源

区域水资源一般由三部分组成, 即:地表水、土壤水和地下水。大气降水是总补给量, 流出区域的河川径流量、蒸散发量和地下潜流量是总排泄量, 总补给量与总排泄量之差为区域的地表、土壤地下的蓄水变量, 其间的相互关系, 遵循区域水量平衡原理。

1.2 区域水资源总量

区域水资源总量是指由当地降水形成的地表和地下产水量。在水量分析中, 把河川径流量作为地表水资源量, 把地下水总补给量减去井灌、工业和生活等用水的回归补给出量作为地下水资源量。由于地表水和地下水即相互转化, 处于统一的循环系统中。河川径流量包括了一部分地下水排泄量, 地下水被给量中又有一部分来源于地表水体, 因此不能将地表水资源与地下水资源量直接相加, 应扣除相互转化的重复的水量。

1.3 区域水资源可利用量

区域水资源可利用量指经济上合理、技术上可能和生态环境不受破坏的前提下, 最大可能被控制利用的不重复的一次性水量。它与天然水资源总量、当前的技术经济都有密切关系。

2 城市水源选择

城市给水水源的广义和狭义的概念之分。狭义的水源一般指清洁淡水, 即传统意义的地表水和地下水, 是城市给水水源的主要选择;广义的水源除了上面提到的清洁淡水外, 还包括海水和低质水等。在水资源短缺日益严重的情况, 对海水和低质水的开发利用, 是解决城市用水矛盾的发展方向, 城市给水排水工程规划应对此有充分考虑。

2.1 地下水

地下水具有水质清洁、水温稳定、分布面广等特点。地下水是城市主要水源, 若水质符合要求, 一般都优先考虑。一般情况下, 开发地下水源具有以下优点:

(1) 取水条件好, 取水构筑物构造简单, 便于施工和运行管理。

(2) 水处理过程简单, 简化了给水系统, 节省投资和运行费用。

(3) 便于分期修造, 减少初期投资。

(4) 便于靠近用户建立水源, 降低输配管网的造价, 提高给水系统的安全可靠性。

(5) 自然人为因素干扰较少, 便于卫生防护和采取人防措施。

(6) 水温变幅小, 冬暖夏凉, 适用于冷却和恒温空调用水, 利于节能。

2.2 地表水

地表水主要指江河、湖泊、蓄水库等。地表水源由于受地面各种因素的影响, 具有浑浊度较高、水温变幅大、易受工农业污染、季节性变化明显等特点, 但地表径量大、矿化度和硬度低、含铁锰量低。采用地表水源时, 地形、地质、水文、人防、卫生防护等方面较复杂, 并且水处理工艺完备, 所以投资和运行费用较大。地表水源水量充沛, 常能满足大量用水的需要, 是城市给水水源的主要选择。但多年来的环境污染, 使不少地表水丰富的地区, 不能用城市周围的地表水源, 造成水质型缺水。

2.3 海水

海水含盐很高, 淡化较困难, 尽管技术上面有了较大的进步, 但耗资巨大。由于水资源缺乏, 世界上许多沿海国家开始开发利用海水。海水做为水源一般用在工业用水和生活杂用水方面, 如工业冷却、除尘、冲灰、洗涤、消防等。也有对海水进行淡化处理, 作为生产工业用水和饮用水。海水的开发利用在我国不少城市有了较大的发展, 如香港、大连、青岛等都已大量利用海水。但在海水的开发利用中, 海水腐蚀和海生物附着会对管道和设备造成危害。

2.4 低质水

传统意义的给水水源远虑可利用的低质水源称为边缘水, 主要指微咸水、生活污水、暴雨洪水。它们不属于通常资源范围的水源, 而被认为污水、弃水, 但在水资源缺乏地区, 这些水经过处理后可以用于工农业生产和生活用水, 或直接用于工业冷却水、农业用水以及市政用水等。

3 城市水资源保护

尽管在城市规划时选择水源通过水文地质勘察和经济技术论证, 在一定时间内, 也能满足城市用水需要, 但随着经济发展, 用水量增长和水污染的加剧, 会出现水源水量减少和水质恶化的情况。我国不少城市出现因地下水位下降、水井报废、取水口水质污染、取水口向上游多次上移的情况。水源一旦受破坏, 很难在短期内恢复, 将长期影响城市用水需求。所以在开发利用水源时, 必须采取保护措施, 做到利用和保护相结合。水源保护包括水质和水量两方面。水源保护应结合城市环境进行保护, 并在城市保护规划中得以明确。

4 城市水资源利用规划对策

人类逐水草而居, 水资源对城市的形成、发展、演变具有诱导和制约作用。水资源不仅影响城市的性质、规模、而且还影响到城市的布局和发展变迁。尽管现代科学技术和经济条件可以减少城市对水资源的过于依赖, 但水资源作为城市基本的物质支持要素, 其重要性是不言而喻的。水资源正在取代石油而成为引起当今世界危机的主要问题。中国的水问题也到了令人触目惊心的地步, 形势相当严重。解决城市缺水问题已成为中国最紧迫的任务之一。从目前情况看, 如不解决这个问题, 将极大地影响我国的社会经济稳定、快速、健康的发展。

水是不可替代的自然资源, 尽管可以再生, 但开发强度超过其再生能力, 就会枯竭。所以对城市水资源应进行可持续开发利用, 保证人类和城市持续发展。 在城市规划中, 特别是城市给水排水工程规划, 应把握这一原则, 充分认识水资源短缺这一国情, 通过对水资源的优化配置, 促进城市可持续发展。

4.1 充分利用和发挥当地水资源的优势和潜力

目前, 全国水资源开发利用率为18%, 相比较于世界的平均淡水开发利用程度的54%, 我国水资源还没有充分利用。尽管我国不少城市已经力度很大地开发了附近的水资源, 但其中多数还有相当程度的开发利用潜力。有些城市的开发利用度也不强, 其水资源的开发利用潜力更大。

4.2 远距离引水或跨流域调水、满足水资源枯竭城市的需求

为了调整水资源分布和水土资源组合的不平衡, 许多国家建造了一批长距离调水工程, 有的长达400-500千米。我国现有一大批城市供水源工程正在计划兴建。

4.3 采用区域整体供水, 满足城市密集地区的供水需求

由于我国许多城镇以往采用的是先发展, 后治理的方法, 造成城市化密集地区污染严重。因城市之间联系紧密, 城镇连绵, 河道上已无上下游之分, 区域水问题的同质性较强。如太湖流域水环境的恶化, 使得城市无法取用地表水, 而地下水因多年超强开采, 造成了多起地面塌陷事件。江阴、锡山等51个市镇约2000平方千米范围内就近无法取得合格水源, 因些整个区域计划从50千米长江集体引水。区域用水可以发挥区域内水资源的优势, 通过整体优化配置, 发挥工程的效益规模, 降低成本。

4.4 加强污水的处理回用, 充实城市水源

在城市或区域范围内, 供水排水循总是以一定的程度存在着, 如利用地表水作为给水源的城市都不可避免的使用上游污水排放的残流。城市污水水量稳定集中, 不受季节和干旱影响, 若处理达到一定的标准后, 将是城市稳定的再生资源。城市污水经过处理后, 用于农业灌溉、工业回用、城市杂用水等方面。对污水进行不同程度的处理后, 送至不同需求的用户, 既可减轻污水排放对环境的影响, 又可以节约水资源, 节省长距离输水的费用。中水系统也是污水回用的一种方式, 现在使用比较我广泛的是建筑中水系统, 即把一幅或几幅建筑物里产生的污水经过适当处理后, 回用于家庭洗刷、庭院绿化、冲洗厕所、空调冷却水。

不少国家已将污水回用作为解决城市水资源不足的战略性对策。美国有300多个城市实行了污水回用, 并在1980年代末建立了400多个应用良好的污水灌溉系统。日本的污水处理厂已由单纯的排放功能转向了回用功能, 其工业用水中的70%是循环使用的, 仅1/4的水排入下水道。以色列把全国100%的生活污水进行再生回用, 已建立了200多个污水回用系统。污水回用范围十分广泛, 几乎可回用于所有的用水领域, 是可以持续开发利用的水资源, 是未来的地展趋势。

污水回用是一个系统工程, 污水的管网收集、污水再生处理、回用水管网布置、输配用水对象等都需要从城市面布局、功能分区及整个给水排水工程系统统一规划来考虑。

利用海水做为淡水的替代水源, 来供应工业和生活, 目前海水直接淡化的费用很高, 不宜普及应用。而海水做为工业冷却水具有水源稳定、水温适宜、耗能低、投资少等特点, 广泛应用电厂和石油等生产过程, 以节省大量淡水资源。在工业方面, 海水还可以用做冲灰、洗涤甚至工艺用水。在生活方面, 海水可用作冲刷、消防等。世界上, 沿海城市非常重视海水作为部分替代水源。大连、天津、青岛等城市利用海水也有很长历史, 海水用量可占工业用水量的一半以上, 但开发利用的力度还不够。香港广泛利用海水作为冲厕、消防和空调冷却水, 要求能够利用海水的地方都要用海水冲厕, 其用水比例已达70%以上。

建设雨水水库和雨水贮留系统, 充实城市供水水源。暴雨洪水在 (半) 干旱地区出现的时间集中, 不能被农田和城市充分利用, 且短时间的大量积水会危害城市安全。而暴雨洪水被城市排水管道收集后, 经河道排入大海。缺水城市, 特别是实行雨污分流制的城市, 可利用管渠将雨水水库或贮留系统, 一方面蓄洪调峰, 减少洪涝灾害;另一方面可以作为城市水源。也可以建设一些大型 的工程设施汇集、调蓄雨水。在日本, 雨经过截流池渗滤后贮留在大型地下河、地下水库中, 然后导入中水道作为城市杂用和冲洗河道用水。北京也有将住宅、商业区的屋面雨水引入地下渗井, 进行天然渗滤, 而后抽出使用。应当注意, 初期雨水、特别是空气污染严惩的城市的初期雨水含不较多污染物, 在使用时应该注意。

分质供水可以做到水尽其用。如把高质量的地下水或优质的地表水用于生活馀用, 把水质稍差但符合标准的原水、再生水或海水用作工业或生活杂用水, 再把经过一定处理的回用污水用于农业。

5 城市水资源规划应注意的问题

鉴于水资源对城市的发展重要作用, 规划应协调各方面关系, 切实保持与城市整体发展相一致, 减少失误。在规划时, 应注意下面几个问题:

5.1 加强区域范围内的供水研究

由于我国水资源的开发利用缺乏统一的规划的管理, 地方和部分往往过多地考虑自身利益的短期利益, 加剧了对水资源的破坏。随着城市化的发展和城镇的密切集聚, 区域、流域内城市的相互依存性增加, 跨地区河流常因上游城市污染而影响下游城市水质。规划时应从流域和区域层次考虑问题, 注意给水排水的统一性。特别是区域规划, 应打破行政区规和部分分割的界限, 进行区域范围内的供水研究, 选择可靠的水源, 在区域内优化供水系统。事实证明, 这是最经济合理的解决办法。

5.2 重视对水资源可靠性的详细勘察和综合评价

由于缺乏对水资源情况的认真考虑和分析, 造成水源工程选址不当或工程失误的事例时有发生。有的工程建成后, 发现诸如水源水量不足、与农业用水发生矛盾等情况, 不得不另选水源, 造成极大的浪费, 阻碍了城市的发展, 有些城市规划布局时, 忽视了项目对水源的影响, 造成污染和破坏城市水源。如某市的一项大型石化工程, 在选址时, 缺乏在水方面的规划论证, 厂址坐落在城市地下水源上游, 离城市水厂仅4千米;而此处的地下水位高于水厂5米。结果投资几十亿的一期工程投产后, 造成地下水严重污染, 水厂原水中的许多指标超过标准上千倍, 造成城市用水极度紧张。该市十几年来, 花费巨大代价采取种种措施加以补救, 至今也没有完全解决。也有城市在兴建水库作水源时, 规划时缺少对水源汇水面积的详细勘察, 造成水库蓄水量不足。更有一些城市缺乏对水体变化的预测, 结果水源的水质污染环境严重, 取水口不得不多次上移。因此, 在进行城市水源利用规划时, 必须认真做好水资源可靠性的详细勘察、综合评价等前期工作。

5.3 应充分考虑水资源对城市规模的制约作用

我国一些地区的人均占水资源量只有300-500立方米, 与国际现代化国家人均水1000立方米差距很大, 今后新的水利工程开发实施也将更困难。因此应清醒认识我国水资源短缺的现实, 规划时, 要合理制定城市用水标准, 科学预测城市用水总量, 做好城市用水供需平衡, 保证城市未来发展规模和可利用的水资源相协调。在研究城市人口、建设用地、城市布局时, 必须分析水资源的“门槛”对城市发展的限制。

5.4 城市的产业结构与布局应与当地水资源条件相适应

城市工业用水集中, 水源保证率高, 对水质有一定的要求。如在缺水城市不易再发展耗水量大的工业。水资源过分紧张的地区应慎重选择产来体系, 合理研究产业区组合, 尤其火电厂的建设应充分考虑水资源条件。城市水源地不宜发展旅游和水产养殖, 避免水资源的破坏。

5.5 合理分配水限的水资源

防止因不合理开发利用水资源, 而对下游城市用水造成威胁, 减少由此引起的城市之间的种种纷争。由于天然来水的随机性变化较大, 比较稳定可以利用的水资源只占全部来水的一部分, 所以应考虑上下游的关系, 而不能把工程所在地点上的全部径流都作为从此处引出的水量。除按现状上下游用水情况来分配各城市范围内的水资源外, 还应考虑不同地区经济社会发展速度的差异所带来的矛盾。同时, 城市生活用水和工农业用水应有合理的比例, 根据工农业发展情况, 合理安排, 调整比例, 使之既能优先满足城市居民生活用水, 又能合理安排好工业和农业用水。目前, 有些城市还依据优先开采地下水的原则, 城市生活、工业、农业都在无限制开采地下水、造成地下水源枯竭。此外, 对工业自备水源的开发缺乏统一规划与管理, 加剧了用水浪费。因此, 规划中应对地表水和地下水的开发统筹考虑, 合理安排开发比例。

5.6 分析缺水原因, 优化解决城市缺水问题

城市缺水大致有三种类型:一种是资源型缺水, 表现为水资源绝对数量不足, 达到“开源”极限;第二种是水质型缺水, 尽管城市水资源量较丰富, 但由于水质污染严重, 城市没有合格用水;第三种是工程型缺水, 因设施陈旧, 或投资不足, 给水排水工程设施满足不了城市发展需要。规划时, 应针对不同的原因, 提出相应的解决措施。现在许多城市不加强水污染控制, 动辄就远距离调水, 又难以奏效。国内外经验与教训证明了远距离调水并不是解决缺水问题的唯一办法和最好办法。目前, 我国大部分缺水城市几乎都有用水浪费问题, 节水潜力很大。因此, 首先应从城市自身解决问题, 优化城市用水结构, 节约用水, 走挖潜优化、内涵发展的道路。回用污水、海水和雨水的利用都是发展方向, 在一些城市中也获得了成功的经验。规划时, 应尽可能提出经济、有效的解决方案。

5.7 城市水源规划应与城市总体规划和城市长远发展相一致

大凌河义县水源区可开发利用性评价 第6篇

大凌河义县水源区位于义县城关乡西起四方台村、东至九道岭镇星星屯, 南北两侧至阶地后缘, 地势平坦, 水源区面积105.30km2, 外围丘陵区面积392.87km2。本水源区主要水源地有义县自来水公司、阜新自来水公司2处水源地, 总取水量2 420万m3/a;零散企业自备井总取水量41.5m3/a。农业灌溉用水973.4万m3/a、农业生活用水104.7m3/a, 以上合计开采量3 539.6万m3/a。

2水源地概况

义县自来水公司水源地处义县城关乡后五里营、八里堡村大凌河右岸, 主要为城镇生活用水。该水源地现有生产井4眼为岸边渗渠集水井, 现状供水能力为232.37万m3/a, 现状年取水量为232.37万m3/a。

阜新自来水凌河水厂水源隶属阜新自来水公司, 地处义县复兴堡镇大凌河左岸, 主要为城镇生活及工业用水。该水源地现有生产井4眼为岸边渗渠集水井, 现状年取水量为2 070万m3/a, 可开采量2 070万m3/a, 现状条件下能够达到设计取水量。

3地下水源地水量及可持续利用性评价

地下水资源计算采用均衡法, 在划定的区域内, 进行地下水补给量、排泄量 (采用开发量) 及平衡计算, 根据区域有关资料降雨渗补系数采用0.34、渗透系数采用389.56m/d、灌溉水回渗系数采用0.34、给水度采用0.30。典型年采用《辽宁省水资源》, 详见表1。

3.1 地下水补给量计算

计算区范围西起四方台村、东至星星屯, 南北两侧至阶地后缘, 面积105.30km2, 外围丘陵区面积392.87km2。

在现状条件下, 采用补给量综合法按下式计算:

Q补=Q降渗+Q侧+Q径+Q河渗+Q灌渗

3.1.1 降水入渗补给量 (Q降) 计算:

Q降渗=Xi.F.a

式中:Q降渗降水入渗补给量 (万m3) ;Xi降水量 (mm) ;a降水入渗补给系数;F均衡计算区计算面积 (km2) 。计算成果见表2。

3.1.2 丘陵区侧向补给量 (Q侧) 计算

Q降渗=Xi.F.a

式中:F.丘陵区侧向补给面积 (km2) ;Mi典型年开采剩余地下水径流模数 (L/Skm2) ;计算成果见表3。

3.1.3 河谷平原地下径流流入补给量 (Q径) 计算

Q径=0.0365BHcpKcpI

式中:B为过水断面宽度 (m) ;Hcp为含水层厚度 (m) ;Kcp为含水层渗透系数 (m/d) ;I为地下水力坡度;计算成果表见表4。

3.1.4 河水入渗补给量 (Q河渗) 计算。

河水入渗补给量取决于沿岸地下水开采状况及河流径流量的大小, 根据大凌河义县水文资料计算河水入渗补给量。

Q河渗=0.0291137Q, 计算成果表见表5。

3.1.5 灌溉水回渗透补给量 (Q灌渗) 计算a

Q灌渗=Q灌.a

式中:Q灌灌溉用水量;a灌溉回渗系数;计算成果表见表6。

3.1.6 总补给量计算。

经计算地下水总补给量见表7。

3.2 地下水存储量 (Q储) 计算按下列公式计算Q储=10-4.F.Hcp.μ

式中:F计算区含水层分布面积 (km2) ;Hcp含水层厚度 (m) ;μ含水层重力给水度;计算成果表见表8。

3.3 地下水量平衡计算及可持续利用性评价

义县大凌河地下水源区各项补给量和排泄量平衡计算表见表9。

根据上述均衡计算结果分析, 对水源区地下水开采资源评价如下:在枯水期 (P=75%、P=95%) 地下水天然补给量小于开采排泄量, 处于疏干开采状态, 疏干量为236.4～1108.9万m3/a, 地下水位下降;在平水年 (P=50%) 地下水天然补给量大于开采排泄量处于补偿开采状态, 可用作补偿的补给量为1416.5万m3/a。

4结论

非传统水源利用 第7篇

1 我国非常规水源开发利用现状

1.1 再生水

a. 发展历程。虽然我国早在20世纪50年代就开始采用污水灌溉,但真正将污水深度处理后回用则是近30年才发展起来的[3]。建设部在“六五”专项科技计划中把污水处理回用列入科技攻关项目,并在大连、青岛两地开展试验探索,取得了实际经验。从1986年开始,城市污水处理回用相继列入“七五”攻关项目“水污染防治及城市污水资源化技术”、“八五”攻关项目“污水净化与资源化技术”、“九五”攻关项目“城市污水处理技术集成化与决策支持系统建设”等重点科技攻关计划[4],开始污水处理回用技术的探索和示范工程的推广,完成了大量生产性试验,获得了第一手资料,为污水资源化利用奠定了基础。

b. 相关法律、法规、标准、规划等。国务院及各部委相继出台了以下几部有关再生水利用的法律、法规、规定等:《中华人民共和国水法》(2002年)第五十二条规定“加强城市污水集中处理,鼓励使用再生水,提高污水再生利用率”;《中华人民共和国水污染防治法》(2008年)明确规定了水污染防治标准和规划、水污染防治监督管理条例以及各行业的水污染防治措施;《中国节水技术政策大纲》(国家发展改革委员会、科技部、水利部、建设部、农业部,2005年第17号文件)鼓励利用再生水、推广再生水利用技术、发展再生水利用产业;《城市中水设施管理暂行办法》(建城[1995]713号)对中水用途、中水设施进行了分类,规定了中水设施规划建设单位资质、责任,制定了中水水质标准、相关管理办法和奖惩措施等;《城市节约用水管理规定》(国务院国函[1998]137号)第十四条规定“水资源紧缺城市,应当在保证用水质量标准的前提下,采取措施提高城市污水利用率”;《城市污水再生利用技术政策》(建科[2006]100号)明确规定了国家城市污水再生利用的目标;《关于加强城市污水处理回用促进水资源节约与保护的通知》(水资源[2009]289号)要求各地进一步提高对城市污水处理回用的认识,将城市污水处理回用纳入区域水资源统一配置体系,推进节水型社会建设。

各类相关标准有:GB50334—2002《城市污水处理厂工程质量验收规范》,GB50335—2002《污水再生利用工程设计规范》,CJ/T51—2004《城市污水水质检验方法标准》,GB/T18920—2002《城市污水再生利用——城市杂用水水质》,GB/T18921—2002《城市污水再生利用——景观环境用水水质》,GB/T19772—2005《城市污水再生利用——地下水回灌水质》,GB/T19923—2005《城市污水再生利用——工业用水水质》,SL368—2006《再生水水质标准》。

c. 发展规模。据2009年中国城市建设统计年鉴资料显示,截至2009年底,全国各城市已建污水处理厂1214座,日处理污水能力9052万m3,污水年处理量279.35亿m3,污水处理率达75.25%;已建排水管网34.39万km,污水管道12.11万km;再生水日生产能力1153.10万m3,再生水管道长度达2250km。目前,除西藏外,全国其他省(自治区、市)都已建设污水处理厂,极大地改善了当地水环境,增加了水资源利用总量,缓解了当地水资源紧缺形势,但中西部和东北老工业基地相关省份城市的污水处理设施建设任务仍十分艰巨。

d. 处理技术。在城市污水处理中普遍采用以除磷脱氮为重点的强化2级生物处理技术,并增加3级处理流程,包括多种类型的过滤技术和现代消毒技术,处理后的再生水用于城市杂用或景观用水。另外,在城市污水2级处理工艺的基础上,采用混凝沉淀过滤工艺(俗称“老三段”)、生物处理工艺、膜处理工艺等对污水处理厂处理后的污水进行深度处理,处理后的再生水用于工业、农业、景观、城市杂用、补充地下水等。

e. 处理成本。再生水处理成本受处理规模、处理工艺、运输距离、运行成本、融资模式和利税优惠等因素的影响,其价格差别较大。有专家对“老三段”工艺、膜工艺以及两者联合工艺在相同规模不同工艺、相同工艺不同规模的约束条件下的再生水处理成本进行分析,结果表明:相同规模不同工艺中,“老三段”工艺处理成本最低为0.31元/m3,“老三段”与反渗透膜联合工艺最高为1.84元/m3;相同工艺不同规模下,规模越大成本越低;相同规模相同工艺下产能比越大成本越低。

1.2 海水淡化

海水利用包括3方面的内容。①海水直接利用,即以海水为原水,直接替代淡水,用于工业冷却用水、消防、洗涤、除尘、冲灰、冲渣、化盐等;②海水淡化,即利用海水脱盐技术生产淡水,以增加水资源总量,用于居民生活用水和锅炉补水等;③海水化学资源综合利用,即从海水中提取化学元素、化学品进行深加工[5]。海水利用的3方面内容中,与水资源管理相关的是海水淡化,因此,本文重点探讨海水淡化相关内容。

a. 发展历程。早在15世纪,航海部门利用蒸馏装置解决长期航行中的淡水供应问题,海水淡化技术便应运而生[6]。第二次世界大战中,为了解决战舰和岛屿的淡水问题,采用蒸馏法对海水进行淡化的技术有了较大的发展。20世纪50年代,随着人口的增加和经济的发展,人们对淡水资源的需求越来越多,一些发达国家成立专门机构开展海水淡化技术研究。自1950年至1985年的35年间,海水淡化技术走过了发展、开发、商业化3个阶段。目前,无论是中东还是西方发达国家,都建有相当规模的海水淡化厂,其中中东的沙特、阿联酋、以色列等国家70%的淡水资源来自海水淡化。我国自“十五”期间把海水淡化列为示范项目以来,已先后在天津市、大连市、青岛市和浙江省建设了一批海水淡化项目。

b. 相关法律、法规、标准、规划等。为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国海洋环境保护法》,1998年中华人民共和国环境保护部批准实施了GB3097—1997《海水水质标准》。2005年,国家发展改革委员会、海洋局、财政部联合发布了《海水利用专项规划》(发改环资[2005]1561 号),明确了2010年和2020年海水利用重点、区域布局和重点工程。《海水利用专项规划》(发改环资[2005]1561 号)出台后,又有一批关于海水利用技术成果转化、产业标准以及产业发展的相关政策和法规出台。2006年,为了进一步推动和规范海水淡化产业发展,促进产业发展标准化,国家标准化委员会、国家发展改革委员会、科技部、海洋局等部委制定了《海水利用标准发展计划》。2008年,海洋局联合科技部发表了《全国科技兴海规划纲要(2008~2015)》。在该纲要和《中华人民共和国企业所得税法》中,都对海水淡化的企业税收实行“三免三减半”的优惠政策。这些法律、法规的出台,为海水淡化工作的开展起到了推动作用。

c. 发展规模。截至2009年底,我国已建、在建和拟建的海水淡化装置总产能达到154.33m3/d,其中:已建、在建、拟建海水淡化装置的产能分别为50.48m3/d,17.35m3/d,86.50m3/d。从历史资料分析,2009年海水淡化的产能较2001年1.48m3/d提高了近50倍。

d. 处理技术。海水淡化技术历经数十年的研究现已趋向成熟,能耗指标也大幅降低。目前海水淡化的方法有几十种之多,但根据淡化原理可划分为蒸馏法、膜法、电渗析法和冷冻法4种类型,每种类型又可细分为不同处理方法,其中应用最多、也最为普遍的处理方法是多级闪蒸(MSF)和反渗透(RO)。

e. 处理成本。能耗是影响海水淡化成本的直接因素。随着膜技术的大量推广,海水淡化的能耗指标降低了90%左右,其成本随之大为降低。目前,我国海水淡化成本已经降到4~7元/m3。如果进一步开展海水综合利用,如把淡化后的浓盐水用来制盐或提取化学物质,则海水淡化成本还可大大降低。

1.3 雨水集蓄

a. 发展历程。雨水集蓄利用在我国发展较早,从20世纪50年代的用窑水点浇玉米和蔬菜,到80年代后期宁夏、甘肃、内蒙古等地开展雨水集流灌溉,雨水集蓄利用在缺水的农村地区取得了一定的成效。进入20世纪90年代以后,随着城市化带来的水资源紧缺和生态问题的出现[7],北京、上海、大连、哈尔滨、西安等城市也加入了雨水集蓄利用的行列,分别在雨水资源化利用的研究和应用示范方面取得了一定经验。

b. 相关法律、法规、标准、规划等。相比世界上雨水集蓄利用较先进的发达国家(如德国)而言,我国雨水利用技术还较落后,目前还没有一部专门针对雨水利用的法律法规,且涉及雨水利用的法律法规及相关技术标准也较少。目前,只有《中华人民共和国水法》第二十五条涉及雨水利用问题。其他,如水利部组织专家编写的GB/T50596—2010《雨水集蓄利用工程技术规范》、国务院批准的《21世纪初期首都水资源可持续利用规划》、建筑部颁布的《绿色建筑技术导则》和2007年实施的GB50400—2006《建筑与小区雨水利用工程技术规范》等国家层面的标准、规范、规划等有所涉掠。地方上制定专门的雨水利用法规也很少,只有北京、西安等城市颁布了相关地方法规:2003年,北京市规划委员会和北京市水利局联合发布了市规发[2003]258号《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》,2006年编制了《北京市雨洪利用技术导则》和《北京市雨水利用技术规程》;2008年,西安市编制了《西安市雨水利用规划》。由于雨水利用法律法规不健全,人们对雨水利用的认识和参与程度还不高,加之雨水收集、处理、回用成本较高,雨水利用在我国还有一条漫长的道路要走。

c. 发展规模。截至2007年底,我国22个省区建立了雨水集蓄设施用于农村人畜饮水,建设集蓄工程416.9万个,年利用雨水13.2万m3,解决2194.3万人和978.3万头牲畜饮水安全;我国23个省区建立了雨水集蓄设施用于发展农业灌溉,建设集蓄工程615.8万个,年利用雨水43.9万m3,灌溉200.4万 hm2农田;我国12个省区建立了雨水集蓄设施用于生态环境建设,年利用雨水5.3万m3,灌溉15.67万hm2生态林或草地。其中,北京市共建成雨洪利用工程设施431处,雨水综合利用量接近1000万m3。

d. 处理技术。雨水集蓄技术主要包括雨水收集技术、雨水存储技术、雨水净化技术和雨水灌溉技术等。随着雨水集蓄技术在西北地区的试点、推广,雨水集蓄技术已从单项集雨技术走向综合集雨技术,从传统集雨利用走向高效现代集雨利用,从理论探讨、技术攻关走向推广应用并蓬勃发展,取得了良好的经济、社会和生态效益。

e. 处理成本。虽然由于各地具体条件和雨水利用方案不同,雨水利用成本可能会有较大的差异,但分析全国各省区市的数据不难看出,目前,我国雨水利用成本大约在0.5~2.0元/m3之间,大致是常规人畜饮水工程成本的1/15~1/3,是远距离调水工程成本的1/18~1/6。

2 存在的主要问题

2.1 管理主体缺位

非常规水源开发利用涉及国家发展改革委员会、水利部、建设部、海洋局、环境保护部等国务院部委,各部委根据各自工作的需要从不同侧面对非常规水源开发利用进行探索,如水利部在节水型社会建设中明确提出污水处理回用率指标,把它作为节水型社会建设成效的一个很重要的考核指标;海洋局在开发利用海洋资源时,提出海水可直接使用和淡化后使用。再生水、海水、雨水、苦咸水、矿井水等非常规水源在未经技术手段处理前其管理主体隶属不同的部委,但一旦经技术处理达到用水标准后,就成为常规水资源一个不可或缺的组成部分时,这时水行政主管部门应当履行其对水资源统一管理的职能。因此,在非常规水源开发利用中,水行政主管部门作为对水资源管理的主体理应承担相应的权利和义务。

2.2 基础工作薄弱

目前,除《中华人民共和国水法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国海洋环境保护法》等有关章节涉及非常规水源开发利用外,尚无一部专门的非常规水源开发利用的法律法规或规范性文件,也没有统一的非常规水源开发利用规划,大部分城市尚未将再生水纳入水资源统一配置。造成非常规水源开发利用中生产运行、水量调配、水质监督等的管理主体不明确,产权单位、管理单位、监督部门责权不清。现有的法规、政策、标准、规划不能满足非常规水源开发利用的需要,具体体现在规划、设计、建设、管理、运行、使用、收费、监督、奖励、处罚等法规的缺失,对非常规水源开发利用全过程缺乏监管。

2.3 缺乏激励政策

我国目前实施的非常规水源激励优惠政策缺乏具体操作措施,对企业吸引力较弱,尤其财政、税收等方面的优惠政策覆盖面窄,只在个别省区市实行。优惠扶持政策的受益范围也较小,尤其是对非常规水源采用优惠价格、免征水资源费和污水处理费等政策没有得到全面实施;一些政策工具,如特许经营、质押贷款等筹资方式仅在北京市、江苏省等地开展试点。由于缺乏激励政策,非常规水源开发利用缺少动力。

2.4 财政投入不足

目前,我国非常规水源的开发利用主要依靠市场,由企业承担投资,公共财政投入不足,致使非常规水源开发利用步伐缓慢。非常规水源开发利用设施和管网系统建设滞后也是造成非常规水源开发利用不能得以推广的瓶颈因素。

2.5 公众参与度低

由于对非常规水源缺乏有效和全面的宣传,公众对非常规水源的安全性认识不足,一些潜在用户对使用非常规水源存有顾虑,造成公众参与度低,非常规水源开发利用缓慢。

3 非常规水源开发利用的对策

a. 统一规划,统一管理。应从水资源安全和可持续发展战略的高度认识非常规水源的重要地位,将再生水与地表水、地下水、外调水共同纳入区域水资源系统进行统一配置[8]。在编制“十二五”全国非常规水源利用规划,对水资源综合规划水资源供需平衡进行分析时,要考虑非常规水源,把它纳入全国水资源综合规划和城市总体规划中统筹考虑、统一管理;并将非常规水源工程建设体系纳入水资源配置体系;在建设项目水资源论证和取水许可审批时,要优先考虑非常规水源;将污水处理回用率作为用水效率红线纳入地方政府绩效考核指标中。

b. 完善法制,修订标准。在《中华人民共和国水法》和《中华人民共和国水污染防治法》的指导下,研究制定非常规水源利用管理办法和非常规水源水价管理办法,如修订现有水质标准,加强水质监测,规范出厂水质标准;研究制定合理的非常规水源价格体系,使非常规水源价格与自来水价格保持适当差价,突出非常规水源价格优势。

c. 加大投入,拓宽融资渠道。为建立稳定规范的政府投资渠道,保证非常规水源设施建设的资金需求,应根据非常规水源设施的性质,制定相应的政府投资补助标准,同时,健全市场机制,扩大非常规水源设施建设资金来源,建立市场准入制度,通过特许经营权、税收优惠、提高回报率、放宽社会资金参与条件等措施,引导社会资金投入非常规水源设施建设中。对有条件的项目,可通过发行企业债券、股票等多种方式向社会直接融资、筹资。

d. 制定优惠政策,鼓励使用非常规水源。从水价、财政、金融、税收等方面制定优惠政策,鼓励使用非常规水源,如,对使用非常规水源的企业或个人免征污水处理费;对不使用非常规水源的企业或个人征收高额的排污费;对非常规水源处理企业实行税费减免扶持政策,从企业所得税“三免三减半”到免征水资源费等,鼓励非常规水源处理企业多生产、多收益。

e. 加强非常规水源的技术研发和试点推广。鼓励非常规水源的技术创新和科技进步,推动非常规水源的基础和应用研究、技术研发、技术设备集成和工程示范。在建设试点城市和示范区的基础上,探索非常规水源利用的工作经验,以点带面,促进全国非常规水源工作的开展。

f. 加大宣传力度,鼓励公众积极参与。要充分利用网络等各种新闻媒体,加大宣传力度,让公众更多地了解和认识非常规水源在缓解水资源短缺中的重要作用,引导人们正确的用水观念,同时,鼓励公众积极参与管理,充分发挥公众在非常规水源利用中的作用。

参考文献

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[2]曲炜,司建宁.宁夏非常规水源开发利用现状浅析[J],中国水利,2010(19):30-31.

[3]宁夏回族自治区水利厅.宁夏苦咸水利用[R].银川:宁夏回族自治区水利厅,2008.

[4]郭浩.宁夏非常规水源开发利用与对策研究[C]//2009年非常规水源技术研讨会论文集.银川:水利部综合事业局,宁夏回族自治区水利厅,中国脱盐协会,2009:201-203.

[5]闻致中,高仁先.论非常规水源的开发利用[J].水利经济,1995,13(2):54-57.

[6]山崎凉子,杜纲.日本非传统水源的开发利用[J].中国给水排水,2009,25(8):101-103.

[7]孟丽娟,林健.关于城市非常规水源开发利用管理政策的初步探讨[J].科技创新导报,2010(12):139.

非传统水源利用 第8篇

在人类赖以生存的地球上, 土地是人类赖以生存和发展的最基本的自然资源[1], 土地的变化随着开发利用的不同而发生着改变, 对地球生态圈的结构和机能产生了深远的影响, 不间断地对陆地生态系统、水生生态系统、大气环境之间的相互作用产生影响, 甚至可能导致一些濒危生物的绝种[2]。土地利用是人类以生活、生产为目的, 进行的长期性或周期性的经济活动, 受诸如自然条件、社会条件、经济条件和技术等其他条件共同决定[3]。它是一个把土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程, 是自然、经济、社会诸因素综合作用的复杂过程[4]。在现代科学技术的发展过程中, 运用RS与GIS相结合在研究特定区域的土地利用类型的变化逐渐成为主流[5]。昆明市松花坝水源是昆明人民主要的引用水源地, 其水库上游土地利用的变化直接会对水质的好坏产生影响, 本研究以松花坝水源区为研究对象结合RS、GIS分析土地利用的变化。

2 研究区概况

松花坝水源区位于昆明市主城区东北部, 地理位置在东经102°42′30″~102°56′28″, 北纬25°07′45″~25°26′57″。主要支流有牧羊河和冷水河及30余处泉眼, 多年平均径流量为8900万km3。地处云贵高原的山岳河谷地带, 冬季受干暖西风影响, 夏季受印度洋西南季风控制, 气候特点夏秋温热, 冬春干凉, 属北亚热带和暖温带混合型气候, 多年平均气温13.8℃。一年中最热月在7月, 均温为21.5℃, 极端最高气温34℃, 最冷月在1月, 均温为7.4℃, 极端最低气温为-14.9℃。多年平均≥10℃活动积温4091℃, 年日照时数为1800h, 无霜期234d。

3 资料收集与研究方法

3.1 资料来源

研究区卫星遥感影像数据分别是1991年LANDSAT TM遥感影像和2014年LANDAT OIL遥感影像, 昆明市盘龙区行政区划图, 研究区地形图。

3.2 研究方法

首先把1991、2014两年的遥感卫星数字影像, 用ERDAS软件进行辐射矫正、几何校正。其次运用昆明市盘龙区行政区划图创建AOI文件, 剪辑出松花坝水源区研究区域, 采取监督分类的方法进行土地利用类型的分类。最后运用GIS软件对各种地类的面积进行计算。再与地形图叠加分析, 计算出不同高程面积。

4 结果分析

4.1 分类结果

在松花坝水源区土地利用类型分类中参考了全国《土地利用类型分类标准》, 同时结合前人[6]的对此区域的研究, 从而确定出本研究区域类别数量为6类:林地、耕地、草地、水域、居民用地、裸地。1991年和2014年的土地利用统计如表1所示。

km2

从表1中可以看出松花坝水源区内的主要土地利用类型为草地、耕地和林地三种类型, 居民用地、裸地和水域占地面积分别逐渐降低。在1991年和2014年的23年间耕地、草地、居民用地和裸地的面积都在减少, 其中减少最多的是居民用地42.88km2;林地和水域的面积在增加, 增加比例最大的是林地达到85.7km2。

4.2 高程占地面积

运用研究区域地形图与监督分类出的土地利用类型图叠加分析, 可以计算出不同高程面积比例, 研究区域流域地形的平均高程为2200m, 最大高程2820m, 最小高程是1940m。根据研究区域的地形地貌类型, 将高程划分为5个等级:1940~2000m、2000~2200m、2200~2400m、2400~2600m、>2600m (表2) 。

5 结论与讨论

通过对研究区域的1991年和2014年两年的土地利用类型的提取分析, 从1991年到2014年间, 居民用地面积的减少主要是由于随着社会的发展, 农村青年人前往城市工作, 部分村民迁往城市居住, 多出来的土地被居民用来种植诸如樱桃、杨梅等经济林, 这也是造成林业增加的原因。耕地面积在减少, 这主要是跟农村人口比例失衡有关, 大量年轻人进入城市发展, 留下老少留守农村, 无主要劳动力耕种田地。林地面积的增加主要是研究区域地处昆明市松花坝饮用水源地上游, 政府实行植树造林政策, 保护水源地。草地在23年间的减少主要是由于植树造林的要求, 一部分草地退草还林。水域面积的增加与昆明市常住人口的增加有关, 在过去的23年里昆明人口增加了近千万, 为满足这些人口的饮水问题, 就需要扩建松花坝水库, 同时为满足耕地的灌溉用水, 大力推进蓄水工程的发展, 修建水窖、蓄水池等蓄水工程。在1991年不能够利用的裸地, 随着科学技术的发展, 运用新技术让不能够利用的裸地得到运用, 同时人们环保意识的逐渐加强, 也是合理利用裸地一大因素。在本研究中与李慧[7]在她的研究中所得到的结果是类似的, 松花坝水源区的耕地随着社会的发展林地、水域逐渐增加, 草地、居民用地耕地呈逐渐减小的趋势。在松花坝水源区不同高程面积分析中可以看出大部分面积都集中在2400m以下, 其中面积最大的是2000~2200m范围, 达到269.72km2占到44.03%。

对松花坝水域区分析土地利用类型在23年间发生很大变化, 为了更好地保护水源地, 还需要加强土地利用的合理规划, 在海拔高的区域应该考虑退耕退草还林, 充分利用裸地, 大力保护林业资源, 居民用地的减少不仅间接地暴露出农村人口的流失, 而且也暴露出很多社会问题。土地利用的变化与地区人口、经济和资源有着密切的关系, 与可持续发展息息相关, 充分研究土地利用具有很重要的科学价值。

参考文献

[1]刘纪远.中国资源环境遥感宏观调查与动态研究[M].北京:中国科学技术出版社, 1996.

[2]KreuterU, HrrisH, MatlockM, et al.Change in ecosystem service value in the San Antonioarea, Texas[J].Eeol Eeon, 2001 (39) :333~346.

[3]张惠远, 赵昕奕, 蔡运龙等.喀斯特山区土地利用变化的人类驱动力机制研究[J].地理研究, 1999, 18 (2) :136~142.

[4]刘红艳.基于3S技术的青岛市水土流失重点防治区研究[D].济南:山东师范大学, 2009.

[5]董静波.土地利用/土地覆盖变化与生态系统服务价值变化研究——以湖北省姊归县为例[D].武汉:华中师范大学, 2009.

[6]董铭, 史正涛.松花坝水源保护区土地利用/土地覆被变化研究[J].云南师范大学学报, 2011, 31 (2) :72~78.