近日，國務院連續頒布出臺了《城鎮排水與污水處理條例》（國務院第641號令）、《國務院關于加強城市基礎設施建設的意見》（國發［2013］36號）、《國務院辦公廳關于做好城市排水防澇設施建設工作的通知》（國辦發［2013］23號）等法規、政策，涉及到城市排水防澇、城市安全供水、城市污水處理及中水回用，為今后10年這方面的工作奠定了良好基礎，預計將帶來數萬億的投資需求。本文從三個方面簡要介紹當前城市水資源的現狀和問題，明確未來我國城市水污染治理與水安全的正確思路，研究如何提高城市用水效率。

       1　城市水資源現狀

1.1　水資源量不足、時空分布不均

      我國是一個缺水國家。隨著人口的增長和全球氣侯變化，兩方面因素的疊加會造成更為嚴重的水資源短缺問題。根據《中國水資源公報》，2011年我國水資源總量為2.3萬億m3，人均水資源量僅1 700 m3/a，按照聯合國定義屬于水資源緊張國家；同時，我國水資源時空分布不均現象也很突出，南多北少，西多東少，夏多冬少；富水的地方（如西南的河區和西北的河區）往往是人口稀少、經濟薄弱的區域，缺水的地方（如海河、黃河、淮河區域）往往是人口稠密、經濟發達區域，水資源和用水矛盾更加突出(見圖1)。

       從表1來看，上海、天津、北京、寧夏、河北、山西、河南、山東等省（市、區）都是嚴重缺水的地區。但是《中國水資源公報》中的水資源量，是指當地降水形成的地表和地下產水總量，即地表產流量與降水入滲補給地下水量之和，沒有體現客水的利用情況。例如寧夏，從降雨指標上看是嚴重缺水的省份，但實際上黃河流經當地帶來了豐富水資源，寧夏的年總用水量達到40億m3，由于當地降雨量年均只有200 mm，而蒸發量高達2 000 mm 以上，其中僅120萬畝(1畝≈666.67m2)的水稻田就消耗了26億m3的水；單位面積的用水量幾乎比旱地農作物高出1倍，由此可見其節水潛力之巨大。因此，真正缺水的實際上是沒有客水流經、客水缺乏或者客水被嚴重污染的地區。

 

1.2　城市用水量趨于穩定

 從我國水資源的構成來看，農業用水占61%，工業用水占24%，城市居民生活用水雖然只占了13%，但卻對保障我國經濟健康增長、民生改善以及可持續發展至關重要。

       十年來，我國城市用水規律已發生顯著變化。隨著經濟和城鎮化發展，人們節水意識普遍提升，節水技術與器具的普及推廣，以及水資源價格的回歸，已經實現了城市用水量穩步下降，促進了城市合理用水新平衡點的形成。本世紀以來，我國城鎮化率提高了10個百分點，城市的GDP增加了2.7倍、用水人口增長了53.8%；而城市的年用水總量只增加了11.5%，城市的年供水量多年基本穩定在500億m2左右(見圖2)；城市居民人均日生活用水量從220 L降低到172 L，基本與國際發達國家保持一致(見圖3)。從國際經驗看，我國今后再出現大幅度的城市用水上升的可能性不大，并且與節水水平較高的國家相比還有很大的節水潛力。

 

1.3　外調水的模式已陷入困境

 上世紀末到本世紀初，我國的城市建設高速發展曾一度帶來用水量突增、城市水資源緊張等問題，我國許多地方都采取了外部調水的辦法來解決缺水問題，如引黃濟青、南水北調、引漢濟渭、大連碧流河引水、沈陽大伙房引水、滇中引水等。隨著調水規模越來越大、距離越來越長，帶來了調水越來越困難、調出地水生態破壞越來越嚴重等諸多問題；同時，外調水工程量大、投資和運行成本高，調來水與當地水出現“水土不服”的情況越來越多，一些地方出現了調來水與當地水成分差異導致自來水管道內的水垢溶解析出，形成了新的污染，且相當難以治理。所以，以長距離調水解決水資源短缺的模式在一定程度上已經陷入困境。

 國外也有不當調水引發的生態教訓。如前蘇聯時期的咸海即是其中一個著名的例子。咸海曾經是全球第四大內陸湖，位于干旱的中亞地區哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦兩國之間，其水源主要來自帕米爾高原的阿姆河與西天山的錫爾河。

 

  20世紀60年代到70年代，前蘇聯將這匯入咸海的兩條河水截留用于棉花、水稻等農耕項目以及中亞的工業發展。1960年到2000年，從阿姆河和錫爾河抽出用于灌溉的水量增加一倍，棉花產量也增加了一倍。咸海的補充水量長期少于蒸發量，加上70年代以來氣候持續干旱，導致咸海的面積在20世紀后期快速萎縮。根據測繪，相比多年前基本穩定的常態水量，咸海水量如今已“縮水”90%。事實上，前蘇聯及后來相關的獨聯體國家，看到負面影響后，曾計劃修建引水渠把相對鄰近的西伯利亞水系的水引進咸海。結果這個工程太過浩大，資金難籌集而不了了之。 

現在干涸的咸海成了一個大鹽庫。中亞的大風把這些鹽粉吹到毗鄰地區，嚴重污染農田。而且高含鹽量的空氣也對周圍居民健康產生災難性影響，很多人因此患了各種癌癥和肺病。咸海漁業消失而導致超過十萬人失業。還有研究認為，水面積的縮小已經嚴重改變當地的氣候，讓當地的夏天更干熱，冬季更長更冷。哈薩克斯坦政府已經開始采取行動，致力于拯救分隔為兩部分的咸海之北咸海。哈國政府重修了錫爾河的水渠，以減少水流的浪費。2003年，該國政府又修建了大壩，它阻斷了咸海兩部分的流通，以保護北咸海。阿姆河、錫爾河引水項目與咸海的遭遇，說明的是，未經深思熟慮的引水，只能導致短期的受益而產生長期甚至半永久或永久的生態災難。

 從國外發達國家的經驗來看，國外普遍對長距離調水加以限制，尤其是對跨流域的調水。澳大利亞在30年前實施了南澳墨累河調水工程(見圖4)，導致整個南澳三角洲出現了水生態植被退化、濕地破壞、土地鹽堿化和物種消失等生態問題，所造成的損失已經遠超調水所得利益。為此，澳大利亞進行深刻反思，不能再以“只利當代、不利長遠”，“上游受益、下游受損”的方式實施調水，并對調水方案重新進行調整，努力恢復該區域的水和土地生態，但環境的恢復需要相當長的時間。

 

          另一個成功的解決案例是美國紐約市，20世紀60年代，該市水資源嚴重短缺，最初提出的解決方案是從新澤西調水，工程預算超過100億美元，由于工程投資巨大，且新澤西州民眾也不同意調水給紐約市，調水工程沒法實施。在紐約陷入困境之時，城市給排水方面的專家提了一個建議，將紐約市的舊抽水馬桶全部改為一次沖洗水量6 L的節水馬桶，市政府給每個馬桶補貼更換費用的1/5。紐約市采用了這一方案（見圖5），經過11年、累計投入不到3億美元對全部馬桶進行改造后，人均日用水量下降14%，水危機問題得到解決，起到了100億美元調水工程都達不到的效果。

 

 1.4　小結

 綜上所述，從國外發達國家經驗來看，在城市化的進程達到中期以后，城市生活用水量已經不太可能再出現大幅度的增加；從我國城市近年來發展規律來看，我國城市用水量近年來已經趨向穩定，并呈現不斷的下降趨勢，與國際經驗的規律一致，水量型缺水的水危機已經顯著緩解。與此同時，我國普遍采取的長距離調水帶來的成本過高、對調出地水生態帶來負面影響等多種弊端正在日益呈現；國外發達國家的經驗表明，有很多更經濟且對生態環境影響更小的解決方案可以替代長距離調水。

 2　水污染治理與城市水安全

 2.1　水污染導致的水質型缺水是威脅城市水安全的主要因素

 據《中國環境公報》數據顯示，我國河湖水系中，近年來ⅠⅢ類水體比例在增加，劣Ⅴ類水體比例在減少（見圖6），但實際上水生態惡化的趨勢尚未得到扭轉。據住房和城鄉建設部連續8年對35個大中城市的自來水廠約12 000個取水口水源水樣檢測結果表明，達到Ⅱ類水體標準的水樣數量比例由2002年的24.8%下降到2009年的8.6%（見圖7）。一些位于降水量充沛或水系發達地區的城市，周邊水源污染嚴重，由于“水質型缺水”引發了水危機；此外，由于水生態治理是長期而艱巨的任務，一旦放松管制或治理力度降低，水環境的狀況就可能出現反復。

 

 

 

由此可見，水質型的缺水已經取代水量型的缺水，成為我國城市水安全的最主要挑戰，是我國面臨城市水危機的主因。

 

2.2　農業面源污染將會成為水質型缺水的主因

 我國農業面源污染對河流和湖泊富營養化的貢獻達60%~80%。近年來，隨著城市生活廢水和工業廢水達標處理率的快速上升，農業面源污染狀況呈相對加重趨勢，主要表現在養殖集約化程度越來越高，污染物排放量大；農業生產對化肥農藥的依存度高，氮磷污染物排放占比大；農村垃圾污水隨意排放，環境狀況日益嚴峻。2007年全國農業源排放的化學需氧量（COD）、總氮、總磷分別為1 320萬t、270萬t和28萬t，2010年全國農業源排放的化學需氧量（COD）、總氮、總磷已分別增加到1 760萬t、285萬t和32萬t。淮河、巢湖和太湖等流域，農業面源污染更為嚴峻，已成為導致水環境污染的主因，水體氨氮、化學需氧量超標，逐步喪失了作為飲用水水源的功能。因此，應重視農業面源污染控制與治理，加快流域農業產業結構調整。對于畜牧養殖業產生的污染，應就地生態利用；對于集約化程度過高、無法就地生態利用的養殖業，可發揮市場經濟機制作用，實施畜牧養殖糞便的工業性有機肥生產，采取流域外農牧業生態利用的措施；對于農村農田污染及農村垃圾等問題，應按照因地制宜、分散就地、資源回收的原則，實現水資源和污水、垃圾中營養物質的生態利用，構建生態農田、美麗鄉村。

 

2.3　國際經驗：城鎮化率50%之后是水污染事件高發期

          2011年，我國城鎮化率首次超過50%達到了51.3%（見圖8）。也正是這一時期，各地連續出現多次水污染的事件。如2006年湖南的岳陽水污染事件、河北的白洋淀死魚事件，2007年的太湖藍藻事件，2010年福建的紫金礦業污染事件，2011年的渤海滲油事件，2012年的龍江鎘污染事件，2013年的黃埔江死豬事件等。這種污染事件頻繁、連續發生并不是偶然現象。從國外發達國家的發展規律來看，當城市化率達到50%以后一段時期，往往就會出現水資源、水安全的轉折點，從水量型危機轉向水質型危機，水污染事件進入高發期。

 

  英國是全球最早城鎮化的國家，城鎮化從開始到結束經歷了約200年，1851年左右城鎮化率達到50%(見圖8)，中間約50年都是城鎮化的中期。1878年“愛麗絲公子號”在泰晤士河上沉沒，造成了640人死亡，事后的調查發現，大多數人是因為高污染的河水中毒死亡。

      德國在1892年的時候城鎮化率達到50%（見圖8），但整條萊茵河卻因為嚴重污染變成了泡沫河，此后德國花大力氣治理了70年，才使得萊茵河恢復清澈(見圖9)。

 

 

 日本1953年的城鎮化率達到50%（見圖8），這一時期日本出現了兩個特有的病，一個是骨痛病，是由于工廠的鎘污染飲水造成的，使人們第一次認識到重金屬等污染物會對人造成永久性的傷害；另一個是水俁病，由于工廠排出的汞污染了水體，并通過食物鏈在人體中富集，導致人體畸形、腦力癡呆，甚至影響到子孫后代。據不完全統計，到2001年，因水俁病死亡的人數就超過了1 700人，到現在可能要超過2 000 人，對下一代的影響更是幾倍數量。

 韓國在1977年城鎮化率達到50%之后（見圖8），也出現了大面積的水污染事件，1991年3月16號斗山集團管網發生苯酚泄漏，民眾反應強烈，斗山集團為此給當時的總統送去了10億韓元貢獻金表示道歉，這一內幕被揭發以后險些造成政府垮臺。這些案例表明，水污染事件在特定時期會演變成社會危機，必須引起足夠重視。

 2.4　國外成功經驗的啟示

 我國城鎮化率突破50%以后，也到了歷史關鍵期。只有正確認識城市水安全最大的威脅來源才能對癥下藥。歷史的規律和現實的情況都表明，水污染是水安全最大的敵人。這一方面，國外的成功經驗對我國有著重要的啟示和借鑒意義。

 以色列人均水資源占有量只有320 m3/a，僅我國人均水平的1/6，世界平均水平的1/33，并且缺少過境客水；同時以色列的水資源分布又嚴重不均，50%的農田都需要灌溉（灌溉率僅次于中國），水的供需矛盾特別突出。該國通過科學立法，正確的技術路線，提高污水再生利用率，加強微咸水和雨水利用，實施海水淡化，節約農業用水（我國的滴灌技術絕大部分來自于以色列的創新發明）等手段，用水效率成倍提高，同時加上完善的水價體系，發揮行政手段、技術手段和市場手段，成功地解決了水資源短缺問題。

 新加坡的人均水資源量只有210 m3/a，比以色列更低，50%的水需從馬來西亞進口。為此新加坡開源節流，通過大幅度提高用水效率，逐漸解決了新加坡的水資源短缺問題，逐漸擺脫了對馬來西亞水源的依賴。現在新加坡污水的再生利用率超過90%，其中有30%的再生水經過水庫進一步的自然凈化后可作為飲用水水源；雨水的收集利用率達到90%；海水淡化可滿足至少10%的用水需求。新加坡不僅獨立解決了城市用水問題，甚至可以把馬來西亞供應的水做成飲用水、瓶裝水返銷到東南亞。

       上述案例帶給我國的重要啟示是，調水本質上是“拆東墻補西墻”，缺多少調多少，是水資源不同地域間做加法；而水資源的重復利用，是循環利用，是水資源做乘法，通過多次循環利用完全可以替代長距離調水；如再加上海水淡化、雨水收集等非傳統水資源利用，我國絕大多數城市有能力解決自身水資源短缺問題。 

 2.5　小結

 城鎮化率達到50%之后，是國際公認的水污染危機的高發期，同時也是修復水生態的關鍵期，一旦錯過這個機會，將會付出極為高昂的治理代價。通過調水解決城市水危機，常會引發難以預計的新的水生態問題，且難以持續。

 3　提高城市用水效率的措施

 3.1　樹立以生態修復、循環利用為核心的科學治水理念

 解決城市水安全，主要應從水生態修復入手，進而全面地提高水的使用效率。

 從發展理念上，首先，要整合先進適用技術，將城市安全用水、污水處理與再生利用、能源回收與利用、雨水收集利用等措施綜合利用起來；其次，要從傳統的大引大排轉向生態修復，從調水沖污、釋污轉向恢復當地水體的自凈功能，恢復水生態；再次，要從過去以需定供的不科學用水模式轉到以供定需的節約用水模式；最后，要從涸澤而漁的粗放式發展，轉向水資源多次利用的健康循環。

 從市場機制上，要進一步完善水價機制，從計劃的定額管理，轉向超定額加價、階梯水價調節，充分調動企業單位、市民群眾行為節水的積極性。

 從技術措施上，要加強開源節流，大力開展城市節水，加強建筑節水和雨水、海水等非傳統水資源的利用，廣泛采用新技術、新辦法，嘗試新思路，開展新實踐。

 從法制角度上，要加強立法，提高全社會的節水意識和行為，提倡節水“三同時”。

  3.2　節流開源，提高水資源利用效率

 建筑節水為先。城市節水是繼水污染防治之后緩解水資源短缺的最重要的手段，而建筑是組成城市空間結構的基礎性單元，是能將各種污水處理組合到一個物件中的一個特殊單元，城市節水必然要從建筑抓起。從我國城市居民家庭生活用水的類別比例來看（見圖10），污染程度較重的廁所糞便污水、廚房含油廢水等“黑水”，兩者占了近一半，其中僅沖廁用水就占了1/3；污染程度較輕，可經簡單處理后就地回用的廢水如洗衣、淋浴和生活雜用廢水等“灰水”，共占約40%。如果能“黑灰分離”，將“灰水”收集起來，經簡單處理后回用于沖廁，就可節約近30%的家庭用水。以北京為例，假如1/3的建筑能做到這一條，再加上雨水收集利用，就可以取代近3 500億元投資的南水北調工程。

 

 

        城市污水再生利用是穩定可靠的“第二水源”。建筑灰水沖廁形成的黑水進入市政管網，再進入污水處理廠達標處理，可以實現建筑內用水“小循環”與城市用水“大循環”的有機結合。我國每年處理的城市生活污水近400億m3，通過污水處理再生利用于工業、市政雜用、景觀、生態補水和灌溉用水，可以節約大量新鮮水的取用；城市污水再生利用率每提高10個百分點，就相當于增加水源地供水量8%，效益十分可觀（見圖11）。

 

 低沖擊開發，雨水利用一舉多得。借鑒發達國家理念，我國應在城鎮大力推行低沖擊開發（LID）的模式，把建筑的雨水收集與小區的雨水收集、基礎設施的節水和城市的雨洪利用緊密結合到一起，把水生態、水景觀、水資源的節約、水循環利用緊密地結合到一起，起到相互促進的作用。其一，建立雨水的收集系統，主要在公共廣場、建筑的地下室廣泛裝備雨水收集器具，可以使水資源使用量提高30%以上。其二，從建筑、廣場、公園等城市空間收集雨水，減少雨水的產流、匯流水量，可以大大地減緩城市排水系統的壓力，緩解城市內澇的程度。其三，可以解決初期雨水面源污染問題。以北京為例，年降雨量約600 mm，如果能夠收集其中20%加以利用，市域內1 800 km2建成區就可以形成2.2 億m3的水資源，相當于北京市供水總量的14%，可以解決北京市用水缺口的1/3~1/2。

 海水淡化前景樂觀。沿海嚴重缺水地區、海島等，通過膜技術等進行海水淡化，可有效解決沿海地區補充水源的問題，既可以供應市政用水，也可以用于工業用水，特別是用于水質要求很高的電子工業效益很好。但相對于污水再生利用而言，海水淡化的缺陷也是明顯的，一是適用范圍比較窄，二是建設運行投資成本仍然要高出污水再生利用一倍多，三是應用區域受限，只適合在沿海地區，而污水再生利用基本不受地域限制。

      工業節水仍有潛力。國外發達國家的工業用水普遍進行了重復利用，有的行業甚至可以重復利用多次(見圖12)。我國紡織、造紙、鋼鐵等高耗水行業的用水量，占工業用水量的60%。據《中國城市建設統計年鑒》統計，雖然城市工業用水重復利用率總體已經達到了88%，但許多行業用水效率仍然偏低，與國外發達國家差距更大。我國工業節水還有很大的提升空間。

 

 

 3.3　新理念、新思路經濟占優、效益顯著

      節流開源是緩解城市水危機的有效手段，從經濟性上看，這些措施也是更具優勢的。

      從表2可以看出，不同的水資源利用方式，投資建設成本差別很大。建筑雨水收集利用，模塊化裝置的投資約2 000元/m3，運行成本不到1元/m3；城市污水再生利用的投資約2 500元/m3，運行成本只有1~2元/m3；海水淡化設施投資不到1萬元/m3，大規模淡化海水的成本約4元/m3，而且隨著新材料、新工藝的不斷發展，建設運行成本還將顯著降低。而萬家寨調水工程，在20世紀90年代其投資就已高達3 000 元/m3，運行成本更是達到8元/m3；南水北調中線的實際運行成本已經達到8~10元/m3，而且還不包括調水工程帶來的生態和社會成本。

 

         從城市節水潛力提升來看（見表3），假如工商業用水效率提高10%，市政用水效率提高10%，居民生活中水回用節水30%，其他用水提高10個百分點，公共供水管網漏損率降低1個百分點，就可以增加水資源的潛力達17%，此數據只是初步可達的，若輔以更加嚴格的相關政策措施，城市節水潛力還可進一步挖掘。

         從非傳統水資源的利用看(見表4)，城市污水的再生利用率再提高10%可替代8%的水資源；雨水利用至少可替代5%的城市供水，海水淡化可替代5%的城市供水，上述措施至少可替代18%的城市水資源，而且實施起來也較為容易。

 

3.4  小結

綜上所述，通過城市節水、提高工業用水的重復利用率、降低管網漏損等手段，可至少提高城市水資源潛力15%以上；通過城市的污水處理與就地回用、雨水的收集利用、海水淡化等措施，可至少增加城市的供水量15%以上。若占全國水資源量61%的農業用水也大力推行節約措施則潛力更大；我國農灌有效利用系數僅0.51，而發達國家已達到0.7~0.8，假如農業節水10%，城市水資源緊缺狀況就可以得到大大緩解。

4  結論

我國城鎮化率已經達到50%，今后一段時期是城市水污染事件高發期、水安全的高風險期，更是治理水污染的關鍵期、恢復水生態的機遇期。要緊緊把握這一特定的歷史時機，樹立治理水污染、恢復水生態、保障水安全的正確思路，明確修復水生態這一水污染治理的關鍵，恢復水體的自凈功能，實現健康的水循環；通過法律政策、市場機制、科學技術，三管齊下，多種手段巧妙組合、靈活應用，提高用水效率，解決城市水安全問題，實現建設美麗中國的夢想。

（本文根據2013年10月31日在“2013（第八屆）中國城鎮水務發展國際研討與新技術設備博覽會”所做的主旨演講整理。）

 

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