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。水是基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源,隨著我國經濟社會的發展,人口資源環境的壓力加大,水資源匱乏和水污染所構成的水危機依然是我國實施可持續發展戰略的制約因素。以下對中國水資源現狀分析。
據2017-2022年中國水資源開發行業發展前景分析及發展策略研究報告統計,2016年全國用水總量較2015年略有下降,用水效率進一步提升,用水結構不斷優化,水質狀況總體有所好轉。目前中國水資源現狀分別往以下幾個方向發展:
20世紀70-80年代的地下水開採量分別為572和748億噸/年,20世紀末達到1058億噸,之後維持在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、陝西、甘肅和新疆等許多地區地下水均處於超采狀態。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%的地下水屬於較重度污染,33%的屬於輕度污染。地下水已不同程度遭受有機和無機有毒有害物的污染,並呈現由點向面、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,增加地下水開採無法從根本上解決水資源短缺的難題。
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、回注採油、製冰和印染等方面,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,海水用於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。
中國海水淡化技術已進入加速發展期,主要採用低溫多效和反滲透技術淡化海水。海水淡化項目建成後,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,關鍵設備製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。總體來說,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。
當前,世界各國苦鹹水淡化方法,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鹹水利用與淡化方面的研究工作。
中國苦鹹水資源較為豐富,總面積為1.6兆平方公里,具有開採應用價值的微咸和中咸苦鹹水資源量為20.05億噸/年,其中微咸苦鹹水為14.4億噸/年,中咸苦鹹水為5.65億噸/年。以苦鹹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,中國淡化苦鹹水的裝機容量較小,自2005年以來維持在2.8萬噸/天,只占世界苦鹹水淡化產量(700萬噸/天)的0.4%左右,開發利用潛力很大。
工業廢水排放達標率一直在90%以上,工業用水重複利用率在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,在中國處於領先地位,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,提高水重複利用率,是今後長期治理污水的工作重點,是解決水資源短缺的根本出路。
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、海水之後的人類「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於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(僅次於巴西、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。
世界淡水資源的65%集中在10個國家裡,而占人口40%的80個國家卻嚴重缺水。如果一個國家年人均水量在2000立方米以下,就是缺水的國家。人均水量在1000立方米以下,是嚴重缺水國,共有16個:埃及、阿聯、阿曼、維德角、蒲隆地、阿爾及利亞、葉門、約旦、沙烏地阿拉伯、巴貝多、新加坡、巴林、利比亞、科威特、卡達、馬爾他(年人均水量僅82立方米)。中國人均水量不富,是缺水國家之一。
人類對水的需求量與日俱增。全世界1975年用水量為3萬億立方米,1994年為4.3萬億,2000年7萬億。有人分析,2030以後,水供不應求;2050年,虧水2300億立方米;2070年,虧水4100億立方米。我國專家分析,中國2050年總需水量8000億,比現在增加2400億立方米。預計到2030年,在大幅度節水和提高用水效率的前提下,我國對水的需求將達到153億m3。
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