城市化進(jìn)程中水源安全問題及其應(yīng)對(duì)
1 城市化對(duì)水循環(huán)系統(tǒng)的影響
我國(guó)正經(jīng)歷著快速的城市化過程，1978年以來，我國(guó)城鎮(zhèn)常住人口從1.7億人增加到7.3億人，城鎮(zhèn)化率從17.9%提升到53.7%，城市數(shù)量從193個(gè)增加到658個(gè)，形成了武漢、成都、南京、東莞、西安、沈陽、杭州、哈爾濱、香港、佛山等11座特大城市以及上海、北京、重慶、天津、廣州、深圳6個(gè)人口超過1000萬的超大城市。長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀、長(zhǎng)江中游、成渝、海峽西岸、中原、哈長(zhǎng)、遼中南、關(guān)中、山東半島等國(guó)家級(jí)城市群日益突出，僅僅是長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀三大城市群，就以2.8%的國(guó)土面積集聚了18%的人口，創(chuàng)造了36%的GDP，成為帶動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要平臺(tái)。
城市的擴(kuò)張與城市群的形成極大地改變了水循環(huán)的基本模式，水循環(huán)已從“自然”模式占主導(dǎo)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤白匀?人工”二元模式，城市水循環(huán)的“自然-社會(huì)”二元水循環(huán)程度逐步加深，呈現(xiàn)出四大特征：一是城市社會(huì)水循環(huán)通量擴(kuò)張。隨著城市人口的增加和城市面積的擴(kuò)張，城市社會(huì)水循環(huán)通量不斷增加，尤其是生活用水通量不斷增加，給供水安全保障帶來了壓力。二是城市社會(huì)水循環(huán)排放集中。城市是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中生產(chǎn)和消費(fèi)最為集中的地方，城市高強(qiáng)度用耗水過程帶來污廢水的大規(guī)模排放。如城市的水污染防治不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，大規(guī)模污染負(fù)荷進(jìn)入水體將帶來嚴(yán)重的水污染問題，進(jìn)而加劇城市水資源短缺的矛盾。三是城市社會(huì)水循環(huán)路徑延展。
城市社會(huì)水循環(huán)的路徑由原始的“取—用—排”過程逐步延展為“取水—給水處理—配水—一次利用—重復(fù)利用—污水處理—再生—排水”。城市社會(huì)水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部通常包括若干個(gè)閉路循環(huán)子系統(tǒng)，如城市再生利用子系統(tǒng)、企業(yè)循環(huán)用水子系統(tǒng)以及社區(qū)中水利用子系統(tǒng)等，其結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，不確定性日益增加，也帶來了多環(huán)節(jié)的水質(zhì)防控風(fēng)險(xiǎn)。四是城市社會(huì)水循環(huán)與自然水循環(huán)分離特性明顯。隨著文明的發(fā)展和衛(wèi)生的要求，城市通常建設(shè)了大規(guī)模的管網(wǎng)系統(tǒng)，具體包括供水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)、雨水管網(wǎng)、再生水管網(wǎng)、直飲水管網(wǎng)等，這些復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)改造減少了地下滲漏量，使得社會(huì)水循環(huán)系統(tǒng)與自然水循環(huán)系統(tǒng)不斷分離。
由于城市的重要地位、職能及其所具備的鮮明特征，城市水源無論在類型選擇、供水范圍、供水方式、供水規(guī)模、供水系統(tǒng)及安全保障方面都與農(nóng)村存在較大的不同，隨著城市的快速發(fā)展，給城市水源安全保障帶來了極大的挑戰(zhàn)。
2 城市水源安全現(xiàn)狀與問題
城市水源地的選擇通常有兩個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)，一是水質(zhì)良好、水量充沛；二是在保證安全取水的前提下，就近取水。我國(guó)大部分地區(qū)以河流、湖泊為重要的飲用水水源地。我們國(guó)家一直高度重視城市水源安全保障工作，取得了顯著的成效，但目前城市水源安全仍然面臨嚴(yán)峻的形勢(shì)，水安全保障水平與全面建設(shè)小康社會(huì)的要求還存在著較大差距：一是隨著城鎮(zhèn)化率及城鎮(zhèn)居民用水量的不斷提高、北方地區(qū)的連續(xù)干旱，城市供水短缺狀況加劇，水源水量不足、保證率不高，地下超采嚴(yán)重，不僅給城鎮(zhèn)居民生活造成困難，也影響了城市的整體發(fā)展，成為我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中面臨的關(guān)鍵問題之一；二是水源污染嚴(yán)重、生態(tài)惡化。目前全國(guó)城市水域大部分受到污染，有機(jī)污染凸現(xiàn)，藻類暴發(fā)，水性疾病種類增多，發(fā)病率升高，嚴(yán)重威脅人民的生命健康；三是飲用水水源突發(fā)污染等事故增多，應(yīng)急能力不足，應(yīng)急預(yù)案與機(jī)制不完善。
水量問題依然較為突出
人多水少、時(shí)空分布不均是我國(guó)水資源基本特征，全國(guó)人均水資源占有量?jī)H2 100 m3，僅為世界平均水平的28%，在聯(lián)合國(guó)2006年對(duì)192個(gè)國(guó)家和地區(qū)評(píng)價(jià)中，位居第127位。全國(guó)正常年份缺水約500億m3，海河、黃河、遼河、西北和東部沿海城市等地缺水嚴(yán)重，缺水范圍在蔓延。在全國(guó)658個(gè)城市中，缺水城市達(dá)300多個(gè)，其中嚴(yán)重缺水城市114個(gè)，日缺水量達(dá)1 600萬m3。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1950年以來全國(guó)共發(fā)生較大的城市缺水事件100多起，其中屬于資源型缺水的約占65%，主要是北方缺水地區(qū)和沿海地區(qū)缺乏淡水資源的城市；屬于工程型缺水的約占20%，屬于水質(zhì)型缺水的約占5%，屬于混合型缺水的約占10%，主要是長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲和淮河流域的城市。
據(jù)水利部調(diào)查評(píng)估的175個(gè)全國(guó)重要飲用水水源地，涵蓋31個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）中144個(gè)地級(jí)以上城市，涉及供水人口4.06億，約占全國(guó)城市總供水人口的62%。總供水量327億m3，約占全國(guó)城市總供水量的80%。從地域來看，東南和華南地區(qū)供水量較為豐富，分別約占全國(guó)總量的30%和27%，而西北、西南、華北和東北地區(qū)的供水量較為短缺，其中水資源較為缺乏的華北地區(qū)以地下水為主要水源，存在長(zhǎng)期超采導(dǎo)致地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境問題，地下水水源地保護(hù)和治理難度大、歷時(shí)長(zhǎng)，是一個(gè)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)。
水質(zhì)狀況仍然存在風(fēng)險(xiǎn)
根據(jù)2014年水資源公報(bào)統(tǒng)計(jì)分析，全國(guó)Ⅰ~Ⅲ類水質(zhì)占評(píng)價(jià)河長(zhǎng)的比例為72.8%，Ⅰ~Ⅲ類水質(zhì)湖泊個(gè)數(shù)占評(píng)價(jià)湖泊的比例只有32.2%，Ⅰ~Ⅲ類水質(zhì)占評(píng)價(jià)水庫座數(shù)比例為80.8%，其中635座水庫進(jìn)行了富營(yíng)養(yǎng)狀況評(píng)價(jià)，37.3%的水庫處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。在國(guó)家整體水質(zhì)一般的情況下，部分水源地仍受到污染威脅。部分水源地流域范圍內(nèi)的點(diǎn)源污染未得到根本遏制，保護(hù)區(qū)內(nèi)存在非法入河排污口，河道型水源地排污口與取水口交錯(cuò)分布；部分湖庫水源地面源污染形勢(shì)嚴(yán)峻，據(jù)調(diào)查，90個(gè)全國(guó)重要飲用水水源地的二級(jí)保護(hù)區(qū)和準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)存在含磷的洗滌劑、農(nóng)藥和化肥等農(nóng)業(yè)面源污染，存在危險(xiǎn)廢物、生活垃圾堆放和處置場(chǎng)所等問題，面源污染治理難度大；內(nèi)源污染隱患嚴(yán)重，77.5%的參評(píng)湖庫型水源地中營(yíng)養(yǎng)化及輕度富營(yíng)養(yǎng)化問題嚴(yán)重，局部庫灣、入庫支流存在游船和裝卸碼頭污染、庫底泥污染、水庫水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等內(nèi)源污染隱患。
應(yīng)急備用能力薄弱
我國(guó)多數(shù)城市供水為單一水源供水，應(yīng)急能力低下，還不能滿足城市飲用水需求，且很多具有嚴(yán)重潛在污染危害的工廠布局在河流兩岸、城市區(qū)域內(nèi)或者水源地附近的環(huán)境敏感區(qū)，遇到突發(fā)污染事故和特枯年或連續(xù)干旱年情況下，難以保障供水安全，例如，水利部評(píng)估的168個(gè)水源地中具備應(yīng)急備用能力有124個(gè)，只占總數(shù)的73.8%，應(yīng)急供水能力需進(jìn)一步提高。另外，我國(guó)尚未建立各相關(guān)部門協(xié)調(diào)一致的飲用水安全應(yīng)急機(jī)制，在水污染事故分級(jí)、應(yīng)急預(yù)案制定、應(yīng)急機(jī)制、結(jié)果監(jiān)測(cè)、信息發(fā)布等都沒有明確的法律規(guī)定。針對(duì)全國(guó)重要飲用水源地水污染突發(fā)事件應(yīng)急處置還缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的要求；應(yīng)對(duì)特大干旱及突發(fā)飲用水污染事件的技術(shù)裝備、物資和人員儲(chǔ)備不足，相關(guān)培訓(xùn)和演練活動(dòng)未形成常態(tài)化，反應(yīng)與應(yīng)急處置的能力有待進(jìn)一步提高。
3 城市水源安全保障路徑
針對(duì)城市水源安全保障的水量、水質(zhì)和風(fēng)險(xiǎn)問題，需要建立多水源保障體系、全過程水質(zhì)防控體系和應(yīng)急儲(chǔ)備管理體系，全面支撐保障城市水源安全。
建立多水源保障體系
多元化水源供給格局是城市廣泛采用的供水安全方式，一是要加強(qiáng)地下水恢復(fù)和涵養(yǎng)，建立地下水水資源儲(chǔ)備制度，充分調(diào)蓄利用雨洪水，增加雨水入滲補(bǔ)源量和替代自來水量；利用調(diào)蓄工程建設(shè)地下水儲(chǔ)備；利用濕地和蓄滯洪區(qū)，涵養(yǎng)回補(bǔ)地下水。二是要強(qiáng)化地表水源儲(chǔ)備，充分利用多水源供水條件，實(shí)現(xiàn)多調(diào)水，多存水。三是要增加非常規(guī)水源利用量，建設(shè)非常規(guī)水利用的基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)施“海水開源”工程，發(fā)展海水淡化，采用市場(chǎng)化方式推動(dòng)海水淡化利用工程；完善再生水利用政策，實(shí)行鼓勵(lì)機(jī)制；建設(shè)海綿型城市，實(shí)施立體多層次多功能分流分滯雨洪利用措施。同時(shí)，城市要實(shí)行環(huán)狀管網(wǎng)供給，避免單一線路損壞對(duì)水源供給的影響，合理的規(guī)劃水源與水廠以及水廠與用戶的配置關(guān)系。
建立全過程水質(zhì)防控體系
河道作為水資源、水環(huán)境的重要載體，既珍貴又脆弱，既依賴本地區(qū)的保護(hù)又極易受上游及沿岸經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響。目前我國(guó)在水環(huán)境污染物總量控制缺乏與排放標(biāo)準(zhǔn)、地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)、相統(tǒng)一的水環(huán)境容量核定與分配方法，需要基于流域水循環(huán)的總量控制體系，實(shí)現(xiàn)環(huán)境倒逼，實(shí)施“源頭減排、過程阻斷、末端治理”全過程污染防控模式。
在“源頭減排”環(huán)節(jié)，以“低污染、低消耗、高效益”為導(dǎo)向，基于水循環(huán)的總量控制體系，引入環(huán)境倒逼機(jī)制，促進(jìn)資源節(jié)約、污染減排、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，堅(jiān)決退出不適宜城市發(fā)展的劣勢(shì)產(chǎn)業(yè)和“三高”企業(yè)，加強(qiáng)社會(huì)水循環(huán)全過程高效利用，推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)。隨著生活水資源利用量和排污量的增加，要加強(qiáng)現(xiàn)有生活污水處理設(shè)施及配套管網(wǎng)建設(shè)，實(shí)施城鎮(zhèn)截污納管，雨污分離，污水集中處理。通過厭氧發(fā)酵、生物處理、農(nóng)田循環(huán)利用等多種技術(shù)的應(yīng)用，從源頭進(jìn)行農(nóng)業(yè)污染控制。通過采取規(guī)模養(yǎng)殖，畜禽糞便集中收集、儲(chǔ)存和發(fā)酵制肥等綜合利用技術(shù)，提高糞便資源利用。通過干清糞工藝、厭氧發(fā)酵和生物處理等措施，實(shí)施污水治理和綜合利用工程。重點(diǎn)抓好工業(yè)轉(zhuǎn)型，加快高污染行業(yè)的淘汰落后和整治提升，減少水資源使用量，減少污染物入河總量。
在“過程阻斷”環(huán)節(jié)，實(shí)施生活污染全過程阻斷，加強(qiáng)現(xiàn)有生活污水處理設(shè)施，加強(qiáng)配套管網(wǎng)設(shè)施建設(shè)。家庭生活用水根據(jù)主要用途和對(duì)水質(zhì)的不同要求，可分為飲用、生活和環(huán)境，可以按用水的清潔程度增加水的利用率，從而減少污染物的排放。將小區(qū)居民洗浴廢水集中處理后，達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)回用于小區(qū)的綠化澆灌、車輛沖洗、道路沖洗、家庭坐便器沖洗等。實(shí)施農(nóng)業(yè)污染全過程阻斷，建立灌溉-排水-濕地農(nóng)田綜合管理系統(tǒng)，通過修建田間濕地，結(jié)合農(nóng)田地下排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉水循環(huán)凈化。實(shí)施工業(yè)水循環(huán)及污染過程阻斷，以資源稟賦、環(huán)境影響為約束，推動(dòng)工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式和生態(tài)工業(yè)體系的建立，以經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求為正向驅(qū)動(dòng)，加快工業(yè)技術(shù)進(jìn)步、強(qiáng)化工業(yè)環(huán)境管理，實(shí)現(xiàn)工業(yè)水循環(huán)及污染過程的阻斷。
在“末端治理”環(huán)節(jié)，要大幅度提升污水收集處理水平，在強(qiáng)化傳統(tǒng)污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)污染物全過程的生物處理技術(shù)。提高污水處理水平，促進(jìn)再生水利用，對(duì)污水處理廠進(jìn)行升級(jí)改造，引進(jìn)膜處理、臭氧處理等先進(jìn)技術(shù)和工藝，爭(zhēng)取將污水處理廠出水水質(zhì)提高到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施基于自然完整性的水系修復(fù)，綜合運(yùn)用并實(shí)施水質(zhì)處理、生態(tài)護(hù)岸、雨洪處理、景觀處理等技術(shù)，在兼顧城市防洪排澇、供水、航運(yùn)、生態(tài)、娛樂、開發(fā)等不同功能要求的同時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行城市水系管理辦法的規(guī)定，加強(qiáng)對(duì)水系及城市濕地的保護(hù)，對(duì)河道水體進(jìn)行生態(tài)化改造，重建河湖生境。推廣并利用國(guó)際領(lǐng)先的高效污染物末端治理技術(shù)，采用土壤滲濾污水凈化技術(shù)、人工濕地凈化技術(shù)、高效去污地下生態(tài)壩、PGPR原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)等，在遵循水循環(huán)、水化學(xué)、水生態(tài)完整性理論基礎(chǔ)上，還須探索并應(yīng)用新技術(shù)、新方法、新材料和新工藝。
建立應(yīng)急儲(chǔ)備管理體系
建立健全水資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備體系，對(duì)于已有地下水水源地的城市，城市用水要優(yōu)先使用地表水，減少地下水利用，將地下水作為應(yīng)急水源。對(duì)于已有水庫型水源地城市，在保障防洪安全的條件下，適當(dāng)提高水庫蓄水量，預(yù)留備用庫容，作為城市應(yīng)急水源；或者兩個(gè)以上水庫型水源地互為應(yīng)急水源。對(duì)于城市飲用水水源較為單一，在連續(xù)干旱年、特殊干旱年及突發(fā)污染事故情況下風(fēng)險(xiǎn)程度高的城市，應(yīng)謀劃城市應(yīng)急飲用水水源和儲(chǔ)備水源，如應(yīng)急調(diào)水方案、調(diào)運(yùn)應(yīng)急水源、超采地下水等措施。建立城市水源預(yù)警體系，根據(jù)水旱災(zāi)害、水源地污染、地震災(zāi)害、突發(fā)事件等因素等，劃分城市供水應(yīng)急預(yù)案，包括基本應(yīng)急預(yù)案、緊急應(yīng)急預(yù)案和極端應(yīng)急預(yù)案。
開展水源地水生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制試點(diǎn)建設(shè)，探索解決并真正形成“誰利用誰保護(hù)、誰受益誰補(bǔ)償”的水源地保護(hù)長(zhǎng)效機(jī)制，完善補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)體系和補(bǔ)償方式。發(fā)揮政府主導(dǎo)作用，積極吸收各利益相關(guān)方的參與，共同致力于改善水源地水量、水質(zhì)、水生態(tài)各方面指標(biāo)改善，推動(dòng)水源地所在區(qū)域和用水區(qū)域協(xié)調(diào)共贏發(fā)展。
來源：王浩院士 給水排水
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