中國淡水資源現狀與保護措施探討

摘 要:淡水是人類社會賴以生存的重要資源，然而，我國淡水資源存在總量多，人均量少、地氏分布不均、淡水資源污染嚴重等問題。因此，對淡水資源的保護迫在眉捷，必須采取多種措施推進淡水資源的合理利用。

關鍵詞:中國;淡水資源;現狀;保護措施

中圖分類號:X2

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)17-0019-02

在影響社會經濟發展和人民生活的各種要素中，淡水資源占有極為特殊的地位。今天的人類，可以沒有石油，可以沒有電力，也可以沒有煤炭，但絕對不能沒有淡水。因為人類沒有石油、電力、煤炭這些東西，照樣可以生存，至多回到刀耕火種的年代;但這個世界上如果沒有了水，我們人類連同這個世界就會一同消亡。所以淡水資源，不僅制約著社會經濟的發展，而且制約著人類的生存和生存質量，它的作用，是任何其他資源無法替代的。所以，淡水資源保護是一個國家為了滿足淡水資源可持續利用的需要，維護淡水資源的正常使用功能和生態功能，采取經濟、法律、行政科學的手段合理地安排淡水資源的開發利用，并影響淡水資源的經濟、生態屬性的各種行為進行干預的活動。減少水污染、水源枯竭，水流阻塞和水土流失，以滿足社會實現經濟可持續發展對淡水資源的需求。在水量方面應全面規劃、統籌兼顧、綜合利用、講求效益，發展淡水資源的多種功能。注意避免水源枯竭、過量開采。同時也要顧及環境保護要求和生態改善的需要。在水質方面，應防治水污染，維持水質良好狀態，要養活和消除有害物質進入水環境，加強水污染的防治和監督。

1 中國的淡水資源調查狀況

(1)我國淡水資源總量較多，但按人口、耕地平均占有水平很低，與世界上許多國家相比，我國淡水資源問題比較嚴重，盡管我國河川徑流總量居世界第六位，僅低于巴西、蘇聯、加拿大、美國和印度尼西亞，但是由于我國國土遼闊，人口眾多，按人口、耕地平均，人均和畝均占有量均低于世界平均水平。人均占有量為世界人均占有量的1/4左右，畝均占有量僅為世界畝均占有量的3/4。據對149個國家和地區的最新統計，中國人均占有量已經退居世界110位。因此，正確處理好水及人和人及水兩方面的關系比世界上任何一個國家都艱巨復雜。

(2)我國淡水資源在地區上分布不均，水土組合不平衡。我國的水量和徑流深的分布總趨勢是由東南沿海向西北內陸遞減，并且與人口數耕地的分布不相適應。81%集中分布在長江及其以南地區，而耕地面積僅占全國的36%，淮河及其以北地區耕地面積占全國64%。

(3)我國降水及河川的年內分配集中，年際變化大，連豐連枯年份較突出。我國主要河流都出現過幾年來水較豐和幾年來水較枯現象。例如黃河在過去幾十年中曾出現過連續9年(1943—1951)的豐水期;在近幾十年內也曾出現過連續28年(1972-1999)的少水期，其中斷流21年，而且在1991到1997年間是年年斷流，總斷流時間是717天，平均每年斷流102.4天。降水量和徑流量在時程上的這種劇烈變化，給淡水資源的利用帶來困難。要充分利用淡水資源勢必修建各種類型的水利。

(4)淡水資源污染波及全國。如果從淡水資源人均占有量上說，中國缺水主要是指北方區域的話，那么，淡水資源的污染卻是一個具有全國性的問題。而且，越是豐水區和大城市，越是人中密集地區，往往污染越是嚴重。結果豐水區出現水質性缺水的現象。這是中國淡水資源更為嚴重的問題。最近，中國水利部門對全國約700條大中河流近10萬公里的河段進行水質檢測，結果是近1/2的河段受到污染，1/10的河段被嚴重污染，不少河水已失去使用價值。另據調查，目前全國有90%以上的城市水域，受到不同程度的污染，在部分流域和地區，水污染已從江河支流向干流延伸、從地表向地下滲透、從陸域向海域發展、從城市向農村蔓延、從東部向西部擴展。近年來中國廢水、污水排放量以每年18億噸的速度增加，全國工業廢水和生活污水每天的排放量近1.64億噸，其中約80%未經處理直接排入水域。

(5)用水效率低和過度開發并存。首先是用水效率低，而且，越是缺水的地方，效率就越低。比如，嚴重缺水的黃河流域，農業灌溉大量采用的還是大漫灌方式。寧夏、內蒙灌區，每畝農地平均用水量都在1000立方為以上，比節水灌區高幾倍到十幾倍;農業用水利用率普遍偏低，目前，生產單位糧食的用水量是發達國家的2倍-2.5倍。農業用水如此，工業用水也是如此。目前中國工業用水重復利用率遠低于先進國家的75%的水平，單位GDP用水量是先進國家的十幾倍到幾十倍。一些重要產品單位耗水量也比國外先進水平高幾倍，甚至幾十倍。

(6)對淡水資源過度開采的情況日趨嚴重。比如海河流域，海河流域是中國人口最密集的地區之一，包括北京、天津、河北大部分地區和山東、山西、內蒙、河南部分地區，區域內有26個大中城市。這個地區也是中國最為缺水的地區，人均只有293立方為米。這些年來，這里的社會經濟的狀況發生了很大變化。同20世紀50年代比，人中增加一倍，灌溉面積增加6倍，GDP增加30多倍，使得總用水量增加了4倍，大大超過淡水資源的承載力。結果地表水、地下水長期過度開采，開采率達到98%，遠遠超出40%的警戒線。據水利部提供的數據顯示，全國地下水超采區已從20世紀80年代的56個，擴展到目前的164個，超采面積也由8.7萬平方公里擴展到18萬平方公里;年均地下水超采量超過100億立方米，有6萬多平方公里的地面出現不同程度的沉降。一方面，中國的淡水資源就不夠豐富;另一方面用水的浪費，水質的嚴重污染，使得可用淡水更加緊張。上個世紀80年代以來，中國的缺水現象由局部逐漸蔓延至全國，對農業和國民經濟帶來了嚴重影響。據統計，在正常年景下，中國缺水總量估計已達400億立方米，“十五”期間，農田受旱面積年均達到3.85億畝，平均每年因旱減產糧食350億公斤，全國農村有3.2億人飲水不安全。有400余座城市供水不足，較為嚴重缺水的有110座，缺水和水的污染，對環境和人的身心健康都產生嚴重的影響。

2 淡水資源開發利用和保護措施

面對淡水資源的嚴峻挑戰，中國的決策層和普通百姓都開始行動起來。在“十一五”規劃中我們可以看到，中國政府已經清醒地認識到中國淡水資源對社會經濟發展的制約和挑戰，告誡人們要增強憂患意識，并提出了樹立科學發展觀、改變經濟增長方式等非常重要的、有針對性的指導方針。值得注意的是。“十一五”規劃，第一次提出了有關淡水資源必須完成的具體管理指標，比如，單位工業增加值用水量降低30%，農業灌溉用水有效利用系數提高到0.5，主要污染物排放量減少10%。

2.1 加快水利協調工程進度

中國鬧水荒，主要是指北方。特別是近20年來的自然變化和人類活動的影響，淡水資源南多北少的趨勢更加嚴重。這種由自然、地理、氣象等因素所形成的淡水資源分布情況，單用軟科學的辦法是很難解決問題的。必須用硬辦法。正在進行中的南水北調工程，就是硬辦法之一。“十一五”規劃明確提出，要加快南水北調工程。

2.2 進一步全面推進節水工程

建設節水型社會，是“十五”計劃就提出的一項戰略措施。并且取得了明顯成效。它是解決中國干旱缺水問題最根本、最有效的戰略舉措，也是促進經濟增長方式轉變的重要手段和基本途徑。進入“十一五”以后，同過去相比的一個顯著特點，就是在深化節水型社會的建設中，特別強調了以科學發展觀為統領和改變經濟增長方式，不再是GDP決定一切，而是把包括節水指標、治污指標在內的綜合性指標，作為考核干部政績的依據。

2.3 加快淡水資源管理體制改革和機制創新

(1)完善流域管理與行政區域管理相結合的淡水資源管理體制。重點是合理劃分流域與區域管理的事權。加強流域取用水總量控制、水功能區監督和水量調度管理職能，探索建立流域科學決策民主管理機制。同時，加快淡水資源統一管理進程，對有關資源管理的職能進行歸并，強化各區域淡水資源監督管理的能力。鼓勵用水戶參與用水管理，通過多種形式使用水戶參與到水量分配、水價制定等水管理事務中來，促進政府調控、市場引導、公眾參與的節水型社會管理體制的形成。

(2)推進水務體制改革。重點是建立健全政企分開、政事分開、責權明晰、運轉協調的水務管理體制。在國家政策指導下，積極推進水務產業化與市場化進程，逐步建立政府主導、社會籌資、市場運作、企業開發的水務良性運行機制。建立多元化、多渠道、多層次的水務投融資機制。加強政府對水務市場的監管，構建有利于水務行業市場化、產業化發展的宏觀政策環境和配套改革措施。整合水務產業，培育跨區域的大型水務集團，推進水務行業產權制度改革。

(3)創新淡水資源管理的內在機制。其中包括充分發揮市場在淡水資源管理中的作用，通過經濟手段的運用，促進全社會建立節水防污的內在激勵機制。積極推進水價改革，建立科學合理、促進淡水資源高效利用的水價形成機制。開征中央電廠和農業用淡水水資源費，研究制定促進節水的淡水資源費收取機制。合理提高水利工程供水水價和城市供水水價。全面開征污水處理費，并調整費用水平。實行用水超計劃、超定額累進加價制度，適當拉開高耗水行業和其他行業用水差價。制定水權交易市場規則，規范水權轉讓價格，推進水權有嘗轉讓，實現超用加價、節約有獎、轉讓有償。據了解，到2010年，中國將初步建立起我國節水型社會的法律、行政、經濟技術政策、宣傳教育體系，萬元GDP用水量降低20%全國農業灌溉水有效利用系數從0.45提高到0.5，全國農業灌溉用水基本實現零增長;單位工業增加值用水量降低30%;服務業用水效率接近同期國際先進水平。我們堅信，這些目標一定能夠達到。

搞好城市供水節能主要在于二個方面:一方面合理地做好規劃設計，選擇出最佳系統工程方案與設計;另一方面是搞好管理，不斷提高技術水平，加強維護保養，及時進行必要的技術改造。前者是節能的關健，本文結合供水公司歡喜嶺水廠現狀談談規劃設計與節能的體會。

3 選擇合理的供水系統

整個供水系統可以分為取水、凈水及輸配等三個部分。供水系統的規劃設計，由于涉及到城市總體規劃、水文、水文地質、地形地質、水質、以及經濟、技術環境等多方面因素而顯得十分復雜。在供水系統中，取水和輸配水部分所能耗占整個系統能耗的70-80%左右，所以系統優化對供水工程就得顯得十分重要。利用能量分析可有助于論證和選擇合理的供水系統。

供水系統的能量由取水泵房和送水泵房的流量及其揚程乘積之各組成的，它直接反映了耗能的大小。在選擇給水系統中，往往遇到一次加壓還是二次加壓，泵站與水廠位置，泵站與水廠內的能量消耗，這些問題都可以用能量分析手段進行方案比較，以選出最佳的供水系統方案。

關于一次加壓還是二次加壓的問題，目前供水公司的取水泵站和輸配水泵站的距離都比較近，所以在各水廠中往往都采用一次加壓，這樣就大大節省了二次加壓所需的電能。如果一級泵站距離水廠較遠，郵局要經過充分論證后在決定是否建二級泵站。

4 提高泵房綜合效率

泵房設計中節能問題至關重要，水廠中電力消耗了極小一部分在變配電系統中損耗以外，、幾乎97%是水泵電機耗掉的。理論上每千噸/時送上一為的高度耗電是2.72度，但實際上由于電機、水泵的效果是隨水泵運轉過程中，管路中的流量大小，既水頭損失的變化而改變的。水泵效率高的可達92-95%、低的只有60-65%。兩者相差30%。即每千噸。米電耗在4.45與2.96度之間浮動.以歡喜嶺水廠為例，其日產達到一萬立方米，如果平均揚程為60米，則由于水泵效果的高低不同，年耗電量相差可達35萬度之巨.亦即水泵效果平均能提高10%，每年就可省11.5萬度，水廠規模越大，其相對差值也越大.可見研究泵房設計綜合效率問題對于節能十分重要的，在泵房設計中應當注意下述問題:

(1)要選擇高效率的水泵;

(2)水泵應大小搭配，合理組合;

(3)推廣采用變頻調速泵，節約能量。

近年來，國內外廣泛采用變頻調速泵，即根據管網水量變化自動調節水泵轉速達到節省能量的效果.實踐表明泵站的經常運行費用(主要是動力費用)占水廠制水成本的50%甚至更大，為了降低水廠制水成本，在新水廠設計時，不但考慮水泵大小搭配合理，而且應采用變頻調速這一新的節能技術。

例如歡喜嶺水廠在近年來廣泛采用了變頻調速節能技術，雖說要投入一部分資金.但長年節能，所需費用可在短期內收回，并達到降低制水成本的目的。每年為該廠節約電費約50萬元，所增加的投資在一年內即收回。

5 減少水廠中的能量消耗

如果不把一級泵站的能量水泵包括在內，水廠中的能耗約為3.0-6.0米，這部分能量水泵由于上、下幅度差值較大，也應在設計中盡可能考慮和減少。一般在水廠設計中節能考慮主要有以下二個方面:

5.1 在工藝選擇時，要比較能量消耗

目前混合一般采用泵前，跌水與管道混合。從節能角度看，采用泵前混合比較有利，因為基本上不需要專門的耗能裝置。

沉淀工藝，從節能角度平流式沉淀池與斜管沉淀地是最合適的，目前海口市米鋪水廠一期工程采用是鈄管沉淀池，二期工程采用平流式沉淀池。

濾池的水廠凈化設備中耗能大戶，設計中應充分注意節能問題，濾池耗能主要在反沖洗水上，水廠中自用水量大部分就是反沖洗水。對于反沖洗水的節能，一是盡可能減少反沖洗水的耗量，二是盡可能減少反沖洗水頭。一般設計采用反沖洗強度15升/秒/米2，如果考慮氣水沖洗則反沖強度可減至8升/秒/米2。例如:海口市米鋪水廠二期工程就采用氣水反沖洗，先進的V型濾池工藝、并采用自動控制的形式、達到節水、節能的目的。減少反沖洗水量的另一個途徑就是將反沖洗水回收。

5.2 在水廠的布置中要注意減少能量的消耗

水廠布置為了減少其能量消耗，往往采以以下幾個措施:

(1)工藝間平面布置盡可能集中;

(2)必要情況下設置超越管。

當采用水質較好的水庫水源時，一般原水濁度在5—7℃以下。設置反應，沉淀池只是在高濁度時才利用。因此從反應地到濾池間設置一根超越渠道，水質好時不經過反應、沉淀而采用接觸過濾工藝，由此減少了反應與沉淀的水頭損失，達到了節能的目的。

例如:海口市米鋪水廠存在季節性原水濁度低，加入反應池的硫酸鋁產生的絮凝體不能及時沉淀，如果設置超越渠道采用接觸過濾，就可以達到節能目的。

6 重視輸水管路設計中的技術經濟比較

水泵所耗的電能轉化為出廠壓力后，除了服務壓力部分有用處，其余都水泵在輸水管網及地形高差中，這部分能量的水泵占整個供水系統電量水泵的極大部分，因此在規劃設計中應十分注意經濟流速問題。

所謂經濟流速是一次投資與經常費用之和最小時的流速為經濟流速，而相應的管徑即為經濟管徑。所以選擇輸配水管管徑的大小涉及投資與耗電的大小，管徑大基建費用高，電費卻省，管徑小一次投資省，但水頭損失大，水泵揚程高，電費貴。故以往設計中以經濟流速來控制。為了更合理設計管網，我們往往采用計算機對管網進行平差，以便降低能耗。

由于經濟發展需要，需要新建、擴建的水廠很多。除了新水廠設計應考慮節能措施，對已建水廠亦應根據節能需要進行改造，如果我們都能在供水規劃、設計中將節能提到相應重視程度，綜合權衡，重視節能，又重視建設投資的節能，那么，供水節能的潛力將是可觀的。