第七章 用水与节水
第一节 合理用水与节约用水
一、有限的再生资源
水资源通过水循环,可以不断得到更新、再生,可以重复利用,但水资源量是有限的,加之其时空分布不均,供需矛盾日益尖锐。水的循环分为自然循环和社会循环两种。自然循环分为大循环和小循环。从海洋蒸发出来的水蒸气,被气流带到陆地上空,凝结为雨、雪、雹等落到地面,一部分被蒸发返回大气,其余部分成为地面径流或地下径流等,最终回归海洋。这种海洋和陆地之间水的往复运动过程,称为水的大循环。仅在局部地区(陆地或海洋)进行的水循环称为水的小循环。环境中水的循环是大、小循环交织在一起的,并在全球范围内和在地球上各个地区内不停地进行。社会循环是指人们从江河湖泊取水,经过生活工业等使用再排入自然界的过程。
水是生命的源泉,是一切生物赖以生存、经济社会得以发展的重要资源,水不仅用于农业灌溉、工业生产、城市生活,而且还用于发电、航运、水产养殖、旅游娱乐、改善生态环境等。水在人类生活中占有特别重要的地位。随着人口增多,经济社会的快速发展,人民生活水平不断提高,人类对水资源的需求量日益增长,包括中国在内的不少国家、地区都出现了水资源不足的紧张局面,水资源已成为经济社会可持续发展的重要制约因素。水资源是基础性的自然资源,是人类生存、经济发展和社会进步的生命线,是生态环境的控制性要素,也是实现可持续发展的重要物质基础。当前水资源的短缺和不平衡问题已经引起了全世界的不安和关注,水资源问题已成为全球性的课题。实现水资源的可持续利用,支撑和保障经济社会的可持续发展,是世界各国共同面临的紧迫任务,也是我国新时期经济社会发展中具有基础性、全面性和战略性的重大问题。
二、合理用水、节约用水
在当代社会,我国已成为世界第一用水大国,而水资源短缺又成为我国社会经济可持续发展的重要制约因素。节约用水、合理用水已成为我国可持续发展战略中最重要、最基本的内容,直接关系到我国现代化建设的成败和中华民族的兴衰。造成水资源严重短缺的原因,主要有如下三个方面:
首先,水资源浪费几乎无处不在。在农业用水方面,在我国2011年用水量6 107.2 亿m3中,农业灌溉用水占74.2%,有效利用率不到45%,比先进国家70%~ 80%的利用率低25~35个百分点,不少灌区灌溉水量超过作物实际需水量的30%~100%。在城市用水方面,水资源重复利用率一般在30%~50%,而发达国家一般在75%以上。我国的工业每万元产值耗水量相当于发达国家的几倍,特别是我国的钢铁工业耗水量巨大,每生产1 t钢耗水23~56m3,而在发达国家平均仅为6m3。 生活用水浪费现象也很普遍,城市供水网年久失修,据统计漏失率约达7%~8%,有的城市高达10%,仅此一项,全国城市自来水供水损失就达15亿m3左右。
其次,水污染问题突出。随着全国各部门用水的增加,也带来了水污染的严重危害。全国每年有600多亿m3污废水,绝大部分未经处理直接排入各种水体,其中工业废水约占1/3。据有关部门调查,在全国被评价的700多条河流,11 360km 河长中,Ⅳ类水和高于Ⅳ类水的河长占37.6%,受严重污染的河流有淮河、海河和辽河等,污染严重的湖泊有太湖、滇池和巢湖。城市附近的地下水也受到不同程度的污染。水资源受到污染,不仅减少了可供水量,也危及居民身体健康。
第三,对水资源缺乏合理的开采和利用。从水资源总量看,我国是一个水资源大国,水资源总量为2.8万亿m3,河川总径流量占了世界总径流量的5%,居世界第6位。但是,我国有13亿人口,人均占有水资源为2 350m3,仅相当于世界人均水资源量的1/4。北京市的人均水资源占有量仅为世界平均数的1/25,在120多个国家首都中排名百位之后。人均占有水量少,水资源在时空上分布不均匀,再加上对水资源管理不善,水利工程老化,以及工农业布局不合理等人为因素,全国不少地区,特别是华北、东北、西北地区经常出现水荒,全国有60%~70%的城市存在不同程度的缺水现象。缺水已成为我国北方地区工农业发展的严重限制因素。我国水资源严重不足,其主要原因是水资源浪费巨大、水污染问题突出,对水资源缺乏合理的开采和利用,因此,水资源管理问题就成为头等重要的大事。当今,需水量和用水量急剧增长,使水资源大量消耗,并不断受到污染。水资源的不合理使用和不节约用水,更加剧了水资源供需矛盾。因此,合理用水和节约用水,提高水的利用效率,是缓解水资源短缺的根本性措施。合理用水就是通过水资源合理配置,使有限的水资源得以充分发挥效益,合理用水是节约用水的前提和基础。节水就是节约用水,更加合理用水,采用先进的用水技术,降低水的消耗,提高水的重复利用率,实现合理、科学的用水方式,保障水资源的可持续利用。
建设节水型工业、农业和社会。为了达到合理用水和节约用水目标,必须要做到如下5个方面的内容:
1)大力调整产业结构
压缩高耗水产业,发展节水型农业、工业和服务业,特别是水资源短缺的城市要严格限制。当前我国的水污染形势呈现出新的态势:以前主要是工业的点源污染,而随着乡镇企业的迅速发展,农业污染开始逐渐加重。对农业种植业内部结构进行调整,减少高耗水作物的种植面积,增加经济作物的种植比例,发展高效节水农业。在工业和农业,城市和农村,陆地和水体都要实现生活污水、工业废水和农业污染综合治理。
2)积极推广节水技术
强化国家节水技术政策和技术标准执行力度,确保水资源循环发展。2009年水资源与可持续发展高层论坛开幕式上水利部部长陈雷指出,目前我国正处在由传统水利向现代水利、可持续发展水利转变的关键阶段,要充分发挥水利科技进步的支撑作用,促进水资源管理现代化,实现水资源可持续发展。通过引入先进科学技术实现水资源的循环利用和污水、废水、中水利用,减少水资源的重复浪费,加强节水技术在生活生产等各方面的应用。
3)切实加强用水管理,实行计划用水和定额管理
计划用水是为实现科学合理地用水,使有限的水资源创造最大的社会、经济和生态效益,而对未来的用水行动进行的规划和安排的活动。任何一个地区,可供开发利用的水资源都是有限的,无计划地开发利用水资源,不仅天然水资源环境难以承受,而且还会破坏水资源循环发展的基本条件。同时,使本已紧缺的水资源在利用过程中产生更多的浪费,使管理水资源和用水的各项活动都不能有效地运作,会造成更大的缺水。因此,有计划地用水是实现用水、节水管理目标的重要内容。同时,实施总量控制和定额管理制度也是我国应对水资源短缺、推进节水型社会建设的重要举措。
4)积极稳妥地形成水价机制
水价的改革需要将政府调控手段和经济激励手段有机结合起来,形成在市场运行的基础上兼有政府有效介入与宏观调控的资源配置的准市场,同时建立科学合理的水价机制和管理机制,实行定额管理、分类水价和阶梯式水价,大力推进资源价格合理化改革是唯一的出路。
5)加强节水工作的领导管理
节约用水并不是要在用水目标和用水效果有所降低的情况下减少用水的配额来达到减少供水量的目的。节约用水是指有效的用水,即把无效供水和水的浪费减少到可能的最小程度。节约用水也包含在改进管理和用水技术的前提下,研究可达到统一用水效果而消耗最少用水量的技术途径。节约用水就是高效率用水,减少水的损失和单位产品耗水,对生活用水、工业用水和农业用水都要实行全面节约用水。
三、国内外节水现状
1)国内
在《中国21世纪议程》第16章“水资源开发、利用、保护和管理——保护淡水资源的质量和供应”中,把“开源、节流、保护、管理并重”确定为治水的重要方针,并在全文中多处提到节约用水的必要性。在《中华人民共和国水法》 中有明确提出建设节水型农业、节水型工业和节水型社会的目标。为此,应当把节约用水当做基本国策来对待,并且国家也做了大量工作,取得了较大成效。
(1)用水总量的增长得到有效控制
1997—2011年,全国人口从12.36亿增加到13.397亿,增加了8.39%;GDP从7.446万亿元增加到47.156万亿元,增加了6.33倍;用水总量从5 566亿m3增加到6 107.2亿m3,仅增加了9.72%。特别是1997—2003年,全国用水总量在5 500亿~5 600亿m3之间波动并略有下降,其中2003年比1997年下降了246亿m3。
(2)综合用水效率不断提高
1997年,全国平均万元GDP用水量744 m3,到2007年万元GDP用水量下降到229 m3,下降了69.22%;2011年又比2007年减少了100 m3,下降了43.67%(表7-1闻)。
表7-1 1980闻年以来我国部分年份主要用水指标
注:GDP和工业产值按1990年可比价格折算;2002年、2007年和2011年工业万元产值用水量为万元工业GDP增加值用水量。
资料来源:《中国水资源公报》(1997—2011年)
(3)制定了有关水和废水管理方面的法律法规
现已颁布的直接涉及水和废水管理方面的有《中华人民共和国水法》和《中华人民共和国水污染防治法》两部法律。发布的涉及水和废水管理方面的行政法规有《城市节约用水管理规定》、《关于大力开展城市节约用水的通知》、《国务院办公厅、中央军委办公厅关于保障军队用水用电有关问题的通知》、《进一步做好城市节约用水工作的报告》、《取水许可制度实施办法》、《城市供水条例》、《中华人民共和国水污染防治法实施细则》、《中华人民共和国河道管理条例》、《征收排污费暂行办法》、《污染源治理专项基金有偿使用暂行办法》、《国务院办公厅关于印发建设部和建设部管理的国家测绘局职能配置、内设机构和人员编制方案的通知》、《国务院城市建设技术政策要点》、《国务院环境保护委员会关于防治水污染技术政策的规定》、《关于进一步加强城市环境综合整治工作的若干意见》、《关于征收水资源费有关问题的通知》、《中国节水技术政策大纲》等。
(4)设置了相关的主管机构
国务院城市建设行政主管部门主管全国城市供水工作和主管全国的城市节约用水工作。
(5)农业节水
1997年,全国农田灌溉用水量3 606亿m3,2000年为3 467亿m3, 2004年农田灌溉耗水量为3 230亿m3,2011年农田灌溉耗水量为2 078.9亿m3。农田灌溉耗水量减少了42.24%,农业节水取得了明显成效。
经过十几年的发展,全国推广实施节水灌溉工程的面积为0.29亿hm2,比2002年的0.19亿hm2增加了0.1亿hm2。目前,我国正在研究和推广应用的节水灌溉技术措施很多,主要有渠道防渗、低压管道输水灌溉技术、喷灌技术、微灌技术等。
(6)工业节水
鉴于大量工业废水除少数污染很严重外,大部分经简单处理后可重复使用,因此工业节水也是国内城市节水的重点。1990年我国城市工业万元产值取水量为245 m3/万元,2004年已降至196 m3/万元,但从整体来看,工业用水水平还比较低,同发达国家的20~30 m3/万元相比差距很大。在具体节水技术中,国内主要注重重复用水技术,包括冷却水的循环节水、一般循环水节水(指循序用水、闭路用水等)和工艺节水(包括冷却工艺改革、无水少水工艺等),这些技术在火电、钢铁、石化、化工、印染、造纸等行业都有成功应用的范例。
1997—2011年,全国工业用水从1 121亿m3增加到1 461.8亿m3,年均增长1.78%,而同期工业总产值年均增长10%以上。工业用水增长明显趋缓,用水效率显著提高。2000—2004年全国万元工业增加值用水量从288 m3下降到196 m3。 1980年全国工业用水重复利用率不足20%,2000年已提高到55%,2004年已接近60%,2011年全国工业用水重复利用率83.1%。2004年与1980年相比,相当于年节约工业用水1 700亿m3;2011年与2004年相比,相当于年节约用水约2 700亿m3。
(7)生活用水节水
目前国内主要节水措施有:①水表安装与计量。②采用节水型器具,包括节水型水嘴、节水型便器、节水型便器系统、节水型便器冲洗阀、节水型淋浴器、节水型洗衣机等。③城市节水灌溉。随着人民生活水平的提高,城市绿化面积不断增加,城市灌溉用水量逐年增长。目前我国着重推广喷灌、微喷灌和滴灌等新技术,比原来的地面灌节水30%~50%,同时节省了大量劳力。④城市污水回用技术(中水技术)。通过污水回用,可以在现有供水量不变的情况下,使城镇的可用水量增加50%以上。国内外的实践经验表明,城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境、解决城市缺水的有效途径之一,不仅技术可行,而且经济合理。⑤减少管网的漏损率。供水管网的漏损是城市供水过程中水损失的一个重要方面,由于城市管网老旧,漏损严重,既会造成水的损失,同时又可能会对地质环境造成安全事故。⑥利用价格杠杆,调整水价,促进节水工作。根据《城市供水价格管理办法》和有关规定,合理调整城市供水价格,在满足居民的基本用水要求的前提下超定额用水实行累进加价,提高居民选用节水器具、废水再利用的自觉性。
2)国外
(1)节约工业用水是节水的重点
城市中工业用水量的比重逐年增加。2000年世界各国的工业需水量约占世界总需水量的25%。为了解决水资源不足的问题,许多国家和城市把节约用水作为节水的重点。主要措施是重复利用工业内部已使用过的水,即一水多用。美国制造工业的水重复利用次数,1985年为8.63 次,2000年达到17.08次。因此到2000年美国制造工业的需水量不但不增加,反而比1978年的需水量减少45%,而美国工业总需水量由1975年的2 033亿m3 降至2000年的1 528亿m3。
(2)重复利用污、废水已成为替代水源的一个重要途径
目前,国外有不少城市把处理过的城市污水和废水回用到各个方面,已成为替代水源的一个重要途径。城市污水经二级或三级处理净化后进行回收利用,例如用于冲厕所、浇灌绿化带,作为工业和商业设施的冷却水,也可作为人工补给地下水的水源。
(3)采用节水型家用设备是城市节约用水的重点
从一些国家的家庭用水调查来看,洗衣、冲洗厕所、洗澡等用水占家庭用水的80% 左右。改进卫生设施,采用节水型家用设备是城市节约用水的重点。节水产品的使用是非常有效的节水措施,既节约了用水又减少了用水费用的开支。
(4)加强管道检漏工作,避免城市供水的不必要损失
节水的前提是防止漏损,最大的漏损途径是管道。自来水管道漏损率一般都在10% 左右。根据美国东部、拉丁美洲、欧洲和亚洲等许多城市的统计,供水管路的漏水量占供水量的25% 以上,因此把降低供水管网系统的漏损水量作为供水企业的主要任务之一来对待。
(5)采取经济措施来促进节约用水
当今世界各国已颁布了许多法规,严格实行限制供水,对违者进行不同程度的罚款处理。许多城市通过制定水价政策来促进高效率用水,偿还工程投资和支付维护管理费用。国外比较流行的是采用累进制水价和高峰用水价。
(6)依靠科技进步是城市节水工作的根本途径
国外很重视关键的节水技术、设备的开发,节水器具的改进、提高,旧设备、旧工艺的改造等方面的科学技术的应用研究,依靠科技进步进一步提升城市节水工作。
第二节 节水措施
节水是提高水的利用效率,减少污水排放的主要措施,也是节省资源、降低消耗、增加财富的途径。无论是水资源短缺的地区还是水资源丰富的地区,都要建设节水型社会,提高水资源的利用效率和效益。节水措施就是提高用水效率的具体措施。节水措施主要包括生活节水措施、工业节水措施和农业节水措施。
节约用水是指通过行政、技术、经济等手段加强用水管理,调整用水结构,改进用水工艺,实行计划用水,杜绝用水浪费,运用先进的科学技术建立科学的用水体系,有效地使用水资源,保护水资源,适应城市经济和城市建设持续发展的需要。节约用水、高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径。节约用水的核心就是提高用水效率和效益。节水是以减少短期和长期用水量为目标的,其意义在于:
(1)减少当前和未来的用水量,维持水资源的可持续利用;
(2)节约当前给水系统的运行和维护费用,减少水厂的建设数量或降低水厂建设的投资;
(3)减少污水处理厂的建设数量或延缓污水处理构筑物的扩建,使现有系统可以接纳更多用户的污水,从而减少受纳水体的污染,节约建设资金和运行费用;
(4)增强对干旱的预防能力,短期节水措施可以带来立竿见影的效果,而长期节水则大大降低了水资源的消耗量而能够提高正常时期的干旱防备能力;
(5)调整地区间的用水差异,避免用水不公及其他与用水相关的社会问题;
(6)保护环境,维护河流生态平衡,避免地下水过度开采和地下水污染。
一、生活节水
1)生活用水量变化趋势
1949年全国生活供水量仅6亿t,1980年、2000年和2007年,生活用水量分别为280亿t,575亿t和710亿t。到2011年,生活用水量为790亿t,生活用水量占用水总量的比例也从0.6%提高到12.9%(表7-2闻)。
表7-2 闻全国生活用水量变化趋势 (单位:亿t)
资料来源:《中国水资源公报》(1997—2011年).
2)生活节水措施
(1)政策措施
生活节水的政策措施包括:把节约用水提高到战略地位;把节水纳入城市总体规划;有效控制城市发展规模;支持节水技术改造,鼓励节水器具的开发和普及等。
节水政策虽然不直接作用于生活节水,但它是行政管理的直接依据。经济、法律和技术手段的制定和实施通常也需要相应政策的支持。因此,它是实行生活节水的前提,为生活节水奠定了基调,是推行生活节水的必要措施。
(2)技术措施
① 降低管网漏损率
目前城市供水管网水漏损比较严重,许多城市的供水管网年久失修,加上各种事故,供水管网漏损率居高不下,平均在15%左右,有的城市甚至高达30%。积极采用城市供水管网的检漏和防渗技术,对老化失修的供水管网加快进行检修和更新改造,是城镇生活节水的重要工程措施。
② 推广节水器具
节水型用水器具的推广应用,是生活节水的重要技术保障。生活用水中的节水型用水器具主要包括:节水型水龙头、节水型便器、节水型淋浴设施等。
•推广节水型水龙头,推广非接触自动控制式、延时自闭、停水自闭、脚踏式、陶瓷膜片密封式等节水型水龙头。淘汰建筑内铸铁螺旋升降式水龙头、铸铁螺旋升降式截止阀。
•推广节水型便器系统,推广使用两档式便器,新建住宅便器小于6 L。公共建筑和公共场所使用6 L的两档式便器,推广小便器和非接触式控制开关装置。淘汰进水口低于水面的卫生洁具水箱配件、上导向直落式便器水箱配件和冲洗水量大于9 L的便器水箱。
•推广节水型淋浴设施,集中浴室普及使用冷热水混合淋浴装置,推广使用卡式智能、非接触自动控制、延时自闭、脚踏式等淋浴装置;宾馆、饭店、医院等用水量较大的公共建筑推广采用淋浴器的限流装置。
除此之外应研究新型节水器具,研究开发高智能化的用水器具、具有最佳用水量的用水器具和按家庭使用功能分类的水龙头等。
③ 节约公共用水
据调查,目前城镇人均公共用水量约为居民人均用水量的3倍,城镇公共用水量约占城市生活用水量的30%~50%,节水潜力很大。城市公共供水节水主要是反冲洗水回用,反冲洗水回用兼具城市节水和水环境保护的双重效能。
④ 再生水利用
全国污水处理率约40%,但再生水回用率还很低。污水的再生利用保证率较高,可用于低水质要求用水,日本称为中水利用。城市再生水利用技术包括城市污水处理再生利用技术、建筑中水处理再生利用技术和居住小区生活污水处理再生利用技术。
⑤ 雨洪利用
雨水集蓄后用于低水质要求用水。推广城市雨水的直接利用技术,在城市绿地系统和生活小区,推广城市绿地草坪滞蓄直接利用技术,雨水直接用于绿地草坪浇灌;缺水地区推广基于直接利用技术,道路集雨系统收集的雨水主要用于城市景观用水;鼓励干旱地区城市因地制宜采用微型水利工程技术,对广泛分布强度小的雨水资源加以开发利用,如房屋屋顶雨水收集技术等。
(3)经济措施
建立科学的水价体系,是利用市场机制促进节水的重要举措。水价是调节水资源供需关系的重要的经济杠杆,提高水价可以促进各行各业全面节水。应根据各行业的实际承受能力进行适度调节,并实行累进加价水价、阶梯式水价、季节水价等,对节水者给予相应的补偿。阶梯式水价是新形势下实行水资源优化配置与供应,实行水费成本有效收益与补偿,体现水资源供给的公正与公平,以及用经济杠杆来调节水价市场的必然趋势,能提高居民的节水意识,具有补偿成本、合理收益、节约用水、公平负担等优点,有利于促进水资源的保护和可持续利用。
(4)行政措施
行政手段是目前我国城市水资源管理中采用的主要手段,也是其他手段具体实施的关键环节,是任何时候、任何情况下都离不开的一种管理手段。生活用水管理的行政措施有:加强节水管理的基础工作,提高管理水平;加强有关节水管理的科研工作;制定用水定额,制定与用水有关的其他标准和规定等。
墨西哥政府为了节约用水,于1989年制定了一项节水方案。该方案的主要内容包括:家用抽水马桶等设备必须严格符合国家规定的用水标准,卫生间水箱每次冲水不得超过6 L;还规定了淋浴器、水龙头、洗碗机和洗衣机的最高用水限额; 在公共场所、商业建筑和私人住宅全部改用6 L马桶取代过去的16 L马桶。这项方案实施后,每年节水2 800万m3。
北京市政部门于2000年实行了“节水龙头进家门”活动。2001年11 月,北京市节约用水办公室又出台了《北京市主要行业用水定额》。这项标准的实施,每年将会节水1 000多万吨。
由此可见,行政手段的节水效果很显著。虽然节约用水的行政措施最终靠技术手段得以实现,但是,行政手段是促进生活节水的必要环节。现阶段节水管理中的行政手段还带有一定的经验性,管理的正确与否在很大程度上取决于管理者的素质和水平。
(5)法律措施
水资源可持续发展过程中的法律保障包括:水的立法、水行政执法和水行政司法。
水法规中与公众生活节水密切相关的内容有:加强节水法制建设,健全节水法规体系;进一步完善节约用水管理的配套法规,如定额用水、节水设施建设、节水技术和节水器具推广应用、节水产品质量检测等一系列法规;制定和完善有关计划用水管理规定,制定水价政策、计量收费办法、用水浪费处罚等法律法规等。目前有些法律法规不够具体、缺乏可操作性,需要进行补充和修订。
对于各级水主管部门,应建立机制健全的水行政执法和水行政司法组织结构,提高依法治水、依法管水的能力。同时,应加大执法力度,建立执法责任制,明确执法责任、执法程序,真正做到“有法可依、有法必依、执法必严、违法必究”。
依法治水是社会进步的必然趋势,但现行法规的系统性、科学性、合理性和可操作性还有待执法实践的检验。
(6)教育对策
教育对策主要是让人们认识到水资源危机的严重程度和根源,讲解如何改变行为才能减轻水资源危机,强化公众珍惜、保护水资源的意识,提高公众节水的自觉性。教育对策可以采用宣传、提示和承诺等具体措施。宣传可以利用广播、传单等形式进行;提示是通过随处可见的小标语提醒公众采取节水措施;承诺是让公众做出节约用水的口头或书面保证。
英国著名社会史学家汤普森在《英国工人阶级的形成》和《共有的习惯》中讨论了不同阶层的对立。而斯托腾亚在此基础上进一步研究了不同社会阶层对节约用水宣传教育的反应。实验对象分为两组:一组被试者来自中下阶层;另一组被试者来自中上阶层。实验对比了三种教育方法:一种通过宣传教育告诉被试者保护水资源可以带来的长期经济利益;第二种通过宣传教育告诉被试者保护水资源可以带来的短期经济利益;第三种只是鼓励被试者采取保护水资源的行动,并指导被试者如何节约用水。实验结果表明:对于中下阶层的人,第一种方法的效果更好; 对于中上阶层的人,三种方法的作用都不大。
节能实验也表明,宣传教育对节约能源的作用微乎其微,也印证了上面的试验结果。虽然宣传教育的节水效果不太显著,但是,我们有理由相信,宣传教育能促使公众水环境保护意识的提高和用水态度的彻底改变,这些改变终将体现在行为上。今后的宣传教育应着重推广和介绍节水器具,并告知采用节水器具带来的经济收益。
“提示和承诺”在生活节水中的作用还缺乏实验数据,但是,这些措施在能源节约效果中的研究比较多。很多实验表明,简明的提示、用户的高承诺和有效的强化措施可以在一定时期内明显地减少能源的使用量。可以推测,简明的提示、用户的高承诺和有效的强化措施也可以促进节约用水。需要注意的是,提示的效果取决于提示的具体表达方式和被提示者自我意识的一致性程度,因此,不同场合需要使用不同的表达方式。
二、工业节水
1)工业用水量变化趋势
1980—2011年,全国工业用水量从457亿m3增加到1 461亿m3,增加了近3.2倍,平均每年增加32亿m3。其中,1980—1997年增长较快,年均增加39亿m3(表7-3闻)。
表7-3 闻全国工业用水量变化情况 (单位:亿m3)
资料来源:《中国水资源公报》(1997—2011年).
2)工业用水的重复利用率和用水效率变化趋势
(1)工业用水重复利用率
工业企业在生产过程中的用水量,包括制造、加工、冷却、空调、净化、洗涤、蒸汽等用水。工业用水量与工业结构、产品种类、工艺流程、用水管理水平等因素有关。
Vt=Vc o+Vd+Vr
(7-1闻)
Vf=Vc o+Vd
(7-2闻)
式中:Vt——总用水量,生产设备和工艺流程不变时可视为一定值;
Vc o——耗水量;
Vr——重复利用水量,包括二次以上用水量和循环用水量;
Vf——取用水量,生产中补充的新鲜水量;
Vd——排水量,指不能重复利用的工业废水量。
重复利用率
×100%
(7-3闻)
工业用水量的水平,通常以单位产品的产量或产值所需的新鲜水量和重复利用率两项指标来衡量。
(2)工业用水效率变化趋势
1980年,全国工业万元产值用水量为635 m3,2000年下降到288 m3;工业用水重复利用率从0.18左右提高到0.55,重复利用水量达到1 400亿m3,用水效率有了较大幅度的提高。2011年,工业万元增加值用水量从2000年的288 m3下降到78 m3。
(3)工业节水措施
工业是仅次于农业的第二用水大户,2011年工业用水约占全国用水总量的23.9%,如果计入重复用水量,则工业实际用水量已接近3 000亿m3。由于工业增长率远高于农业增长率,所以工业节水在控制用水总量增长中的作用越来越重要。
为贯彻科学发展观,深入落实节约资源的基本国策,加快建设资源节约型、环境友好型社会,国家发展改革委、水利部、建设部联合发布《节水型社会建设“十一五”规划》,全国万元工业增加值用水量由2005年169m3下降到2009年的116m3,灌溉水有效利用系数由2005年的0.45提高到0.49,有了明显成效。而在《十二五》规划中提出单位GDP下降30%,灌溉水利用系数提高到0.52。
在国家节水方针的指导下,通过近几年的努力,工业节水工作初见成效。在国民经济持续高速发展的情况下,工业用水总量得到了控制,用水效益迅速提高,单位GDP用水量从1980年的3 028 m3/万元下降到2000年的610 m3/万元,2002年降至537 m3/万元,2004年降至399 m3/万元,2011年为129m3/万元。
虽然工业节水取得了一定成绩,但是同经济发达、工业先进的国家相比,我国工业用水效率的总体水平还较低。国内1999年每万元工业增加值用水量约为330 m3,是日本的18倍、美国的22倍。企业之间单位产品取水量相差甚殊,一般相差几倍,有的达十几倍,个别的甚至超过40倍。2011年每万元工业增加值用水量为78m3与发达国家的差据正在进一步缩小。
减少工业用水量不仅意味着可以减少排污量,而且还可以减少工业用新鲜水量。因此,发展节水型工业不仅可以节约水资源,缓解水资源短缺和经济发展的矛盾,同时对于减少水污染和保护水环境也具有十分重要的意义。
(1)进一步优化产业结构
严格实行建设项目水资源论证制度,根据水资源承载能力决定经济结构和产业布局,禁止在资源型缺水地区新建高耗水项目,并积极创造条件将原有的高耗水企业转移到丰水地区或沿海地区,逐步在全国范围的宏观层面上优化产业布局。根据水资源状况,按照以水定供、以供定需的原则,调整产业结构和工业布局。缺水地区严格限制新上高取水工业项目,禁止引进高取水、高污染的工业项目,鼓励发展用水效率高的高新技术产业;水资源丰沛地区高用水行业的企业布局和生产规模要与当地水资源、水环境相协调;严格禁止淘汰的高耗水工艺和设备重新进入生产领域。
优化企业的产品结构和原料结构。通过增加优质、低耗、高附加值、竞争力强的产品种类和数量,优化工业产品结构;逐步加大取缔耗水原料的比重,优化原料结构,提高用水效率。
(2)全面推行循环经济和清洁生产
积极推行串联用水、循环用水和再生水重复利用,推广节水、高效、低耗、低排放的新设备、新工艺、新材料,淘汰高消耗、高排放、低效率的旧设备、旧工艺,大力开发以空气介质和其他方法替代水资源的工艺,如用气冷替代水冷。在加热炉等高温设备上推广应用汽化冷却技术,洗涤节水非常规水资源利用技术,发展采煤、采油、采矿等矿井水的资源化利用技术,工业用水计量管理技术,重点节水工艺等。
(3)制定严格节水制度
根据我国国情,制定《工业节水管理办法》,规范企业用水行为,将工业节水纳入法制化管理。实行计划用水,定额管理,执行用水管理目标责任制,在强化企业用水节水管理上取得突破。通过制定行业用水定额,确定用水、节水标准,对企业的用水进行目标管理和考核,建立完善的计量体系,促进企业技术升级、工艺改革、设备更新,逐步淘汰耗水大、技术落后的工艺设备。
严格实行计划用水制度,总量控制和定额管理制度;在新建、改建和扩建工业项目严格执行“三同时、四到位”制度(新建项目的主体工程与节水工程同时设计、同时施工、同时投产,节水目标到位、节水计划到位、节水措施到位、节水监督管理到位);建立完善的定额指标体系,确保各项节水制度落到实处。
(4)利用价格杠杆促进节水
按照“完全成本补偿、合理收益”与“反映水资源的稀缺性价值”相结合的原则,合理制定工业供水水价,并实行超计划、超定额累进加价收费的制度。依法节约用水,实行节奖超罚,在形成合理工业用水价格机制,促进工业节约用水方面取得突破。按照“取之于水、用之于水”的原则,在保证水价到位的前提下,适时、适地、适度提高工业用水价格标准,实行累进制水价和阶梯式水资源费征收办法,通过水价杠杆的调节,促进工业企业节约用水。
(5)加大海水利用力度
我国沿海城市,淡水资源有限,利用海水,取之不尽,用之不竭,应当是工业用水的重要水源之一。我国沿海城市天津、大连、青岛,在20世纪80年代开始将海水用于冷却水,取得了很好的经济和环境效益。
沿海地区特别是沿海城市具有利用海水的有利条件,同时大部分沿海城市的淡水资源又十分紧缺,应大力开发海水直接利用和海水淡化技术,如利用海水作为火电厂或其他设备的冷却水、降低海水淡化的单位成本、替代淡水资源等。
(6)开展工业节水宣传活动
采取各种有效形式,开展广泛、深入、持久的宣传教育,使人们树立正确的水观念,在认识上要由过去把水作为一般性资源认识向战略性资源认识的转变,由过去粗放型经营方式向集约型经营方式转变,由过去主要依靠增量解决资源短缺向更加重视节约和替代的转变,在全社会形成节约用水、合理用水、防治水污染、保护水资源的良好社会氛围。
三、农业节水
1)农业用水量变化趋势
农业历来是最大的用水户,农业用水占全国用水总量的60%以上。农业用水包括农田灌溉用水和林牧渔用水,农田灌溉用水量占农业用水量的90%以上,农业用水主要是农田灌溉用水量。
2)农业灌溉的几个相关术语
(1)有效降雨量
降雨量中能被作物利用的部分,一般用降雨有效利用系数与降雨量的乘积来表示,称为有效降雨量。
Pe=α·P
(7-4闻)
式中:Pe——有效降雨量;
P——总降雨量;
α——降雨有效利用系数。
(2)灌溉定额
灌溉定额为作物播种(水稻插秧)前及生育期内各次灌水量之和。每次灌溉水量为灌水定额。灌水定额和灌溉定额均用单位面积的灌水量(m3/hm2)或灌水的水层深度(mm)表示。表7-4闻,表7-5闻分别列出我国北方主要旱作物和南方水稻的灌水定额和灌溉定额。
表7-4 闻我国北方主要旱作物的灌水定额和灌溉定额 (m3/hm2)
资料来源:http://www.docin.com/p-30476389闻.html.
表7-5 闻我国南方水稻的灌水定额和灌溉定额 (m3/hm2)
资料来源:《中国水利百科全书》编辑委员会.中国水利百科全书[M].第一卷.北京:水利水电出版社,1990:612.
(3)渠道水利用系数
某一级渠道或渠段净流量与毛流量的比值。它是反映某一级渠道或渠段工程的技术水平及管理水平的重要指标。对任一级渠道或渠段而言,从上一级渠道或渠段引入的流量就是该渠道或渠段的毛流量,分配给下一级各条渠道或渠段的流量之和就是该渠道或渠段的净流量。
按定义,渠道水利用系数(ηc)可用式7-5闻表示
ηc=Qn/QG
(7-5闻)
式中:Qn——某一级渠道或渠段的净流量,m3/s;
QG——某一级渠道或渠段的毛流量,m3/s。
(4)渠系水利用系数
末端固定渠道(一般为农渠)以上各级输、配水渠道对水的利用程度,为农渠同时向毛渠输水流量之和与渠道总引水流量的比值。它反映了灌区的自然条件以及整个渠系状况和管理水平,其数值等于各级渠道的渠道水利用系数之乘积,即
ηcs=ηm·ηb·ηd·ηL
(7-6闻)
式中:ηcs——渠系水利用系数;
ηm, ηb, ηd, ηL分别为干、支、斗、农渠的渠道水利用系数。
(5)田间水利用系数(ηf)
农渠以下的临时毛渠直至田间对水的有效利用程度。地面灌溉时,灌溉水要通过临时毛渠、输水沟才能到达田间,其中还有一定的水量损失,但很小。一般该利用系数在0.85~0.95之间。
(6)灌溉水的利用系数
ηw=Wf/Wm 或 ηw=ηq·ηt
(7-7闻)
式中:ηw——全灌区的灌溉水的利用系数;
Wf——灌入田间的总水量中被作物消耗的部分;
Wm——渠首引进的总水量;
ηq——渠系水利用系数;
ηt——田间水利用系数。
(7)水分生产率
单位用水量所产出的农作物产量,所消耗单位水量中应包括有效降雨量和灌溉水量。目前中国的粮食水分生产率平均为1.1 kg/m3左右,高的地区已超过1.5 kg/m3, 国外最高的已达到2.3 kg/m3。
3)农业节水措施
农业用水,主要是灌溉用水,为我国最大用水户,是我国合理用水、节约用水的主要对象,节水潜力较大。农业节水的主要措施有以下几点:
(1)调整农业结构
即农、林、牧业结构的配置要适应自然环境,不同气候区的湿润区、半干旱区及干旱区,应有不同的农业结构,特别是农业的种植业结构要配置合理,此为宏观农业水资源的战略配置。
(2)发展节水灌溉
节水灌溉是根据作物需水规律和当地供水条件,为有效地减少水资源消耗量而采取的综合措施。其最终目的:一是提高单位水量的产出量,即水分生产率;二是不降低产出量的前提下减少水资源的消耗量。
灌溉水的利用过程包括取水、输水、配水、田间灌水环节。各环节的节水措施是:
① 在拟定取水计划中,要在充分利用降水的前提下,将各种可用于农业生产的水资源充分合理利用,减少取水量;
② 在输水过程中,通过渠道防渗、管道输水等措施,使输水损失降低;
③ 在配水过程中,采取轮灌等措施,使同时工作的渠道最短,渗漏最少;
④ 在灌水过程中,采用先进的灌溉技术,减少田间渗漏水量,如喷灌、微灌、滴灌、管灌等措施。
此外,节水灌溉工作还有管理、政策法规等措施。节水灌溉必须与农业技术措施相结合,方可产生更良好的节水增产的效果。
(3)农业灌溉管理模式的创新
按照自主管理灌区的组织模式和要求,积极推进农业灌溉管理模式的创新,这是农业节约用水的组织保证和制度保障。
对现有供水机构进行市场化改革,积极筹建农业供水公司。从改革方向和目标来看,应按现代企业制度的要求,组建规范的农业供水公司,独立经营,自负盈亏;积极组建农民用水者协会(合作组织),让广大农民参与用水管理,提高农业用水的组织化程度和农田水利设施的管理与维护水平。
节能减排是我国的基本国策。对水资源开发利用,就是合理用水、节约用水,减少废污水排放量。合理、节约用水可以缓解缺水危机,保障国家粮食安全,减少水环境污染,增加生态用水,这是我国解决水资源严重短缺的根本出路。
第三节 水功能区划分析
一、节水型社会
1998年,为了加大节水工作的力度,水利部提出了开展跨世纪节水行动。从2000年开始,这项工作得到了财政部的重视和支持,将跨世纪节水行动项目列为财政专项,给予资金支持。根据水资源严峻的形势、节水工作的需要和节水型社会建设的要求, 2006年开始在全国范围内推动节水型社会建设。 项目的工作内容涉及节水型社会建设的政策制定、改革管理体制、试点工作开展、技术推广和加强宣传等方面。在国家开展建设节水型社会之初,各地政府非常重视,从宣传、组织管理、经济政策、工程建设等方面给予很多关注,短期内取得非常突出的节水效果,同时,我们更要将节水型社会建设作为一项长期任务给予关注。节水型社会建设极大地降低了我国农业、工业以及区域水资源使用强度,但是工农业之间、东中西部之间以及不同时段之间的节水效果仍然存在明显差别。这需要继续增大对“三农”的投资,加强农村水利工程建设,调整和优化农业内部结构,完善水权分配与水市场运行机制,提高农业生产节约用水的自觉性和主动性,加快农业现代化发展步伐。
节水型社会指人们在生活和生产过程中,对水资源的节约和保护意识得到了极大提高,并贯穿于水资源开发利用的各个环节。在政府、用水单位和公众的参与下,以完备的管理体制、运行机制和法律体系为保障,通过法律、行政、经济、技术和工程等措施,结合社会经济结构的调整,实现全社会的合理用水和高效益用水。
节水型社会建设的内涵应包括以下相互联系的四个方面:
(1)从水资源的开发利用方式上看,节水型社会是把水资源的粗放式开发利用转变为集约型、效益型开发利用,是一种资源消耗低、利用效率高的社会运行状态。
(2)在管理体制和运行机制上,涵盖明晰水权、统一管理,建立政府宏观调控、流域民主协商、准市场运作和用水户参与管理的运行模式。
(3)从社会产业结构转型上看,节水型社会又涉及节水型农业、节水型工业、节水型城市、节水型服务业等具体内容,是由一系列相关产业组成的社会产业体系。
(4)从社会组织单位看,节水型社会又涵盖节水型家庭、节水型社区、节水型企业、节水型灌区、节水型城市等组织单位,是由社会基本单位组成的社会网络体系。
节水型社会建设是一个平台,通过这个平台来探索和实现新时期水利工作从工程水利向资源水利的根本性转变;探索和实现新时期治水思路和治水理念的大跨越;探索和实现从传统粗放型用水向提高用水效益和效率转变;探索和实践人水和谐、人与自然和谐的新方法。
节水型社会建设的核心就是通过体制创新和制度建设,建立起以水权管理为核心的水资源管理制度体系、与水资源承载能力相协调的经济结构体系、与水资源优化配置相适应的水利工程体系;形成政府调控、市场引导、公众参与的节水型社会管理体系,形成以经济手段为主的节水机制,树立自觉节水意识及其行为的社会风尚,切实转变全社会对水资源的粗放利用方式,促进人与水和谐相处,改善生态环境,实现水资源可持续利用,保障国民经济和社会的可持续发展。
二、建设节水型社会
1)充分发挥政府的主导作用
把建设节水型社会作为各级政府的任期目标,建立健全水资源节约责任制,做到层层有责任,逐级抓落实。坚决克服以牺牲环境、浪费水资源为代价,片面追求GDP 的短期行为。编制好节水型社会建设规划,抓好试点,要初步建成国家级节水型社会试点和示范区。加大政策支持力度,健全法规体系,制定完善严格的产业准入标准和节水标准;实行阶梯制水价制度和超计划、超定额用水收费制度,推进农业用水价格改革;积极推行有利于水资源节约和保护的财税政策;要拓宽投融资渠道,加大投入力度。
2)全面提高社会的节水意识
节水型社会建设需要全社会的共同努力,社会公众要发挥主力军作用。节水型社会建设与我们每个人都息息相关,需要社会公众的广泛参与,要进一步提高公众对水情的认识,进一步提高人们保护和利用水资源的意识。要积极参与节水型社会建设的规划和政策制定,主动配合实施。要倡导文明的生产和消遣方式,形成良好的用水习惯,建设与节水型社会相符合的节水文化,把节约用水和保护水资源变成每个公民的自觉行动。
3)努力实现节水与治污双结合
节水与防污是一个工作的两个方面,是紧密结合在一起的。减少水资源的浪费,做到水尽其用。治污是挖掘和保护水资源,起到来源作用。因此,要坚持节流优先、治污为本、多渠道开源、重视非传统水源的开发;统筹经济社会发展与水资源的开发利用和保护;协调好生产、生活和生态用水。要结合实际,进一步加强水利工程建设,完善水源调配体系,研究确立全市水资源统一调配的原则、模式和方案。各级人大常委会要高度重视节水型社会建设工作,制定相应的地方法规,规范社会各方面保护、节约及开发利用水资源的权利与义务,使水权制度和用水节水管理工作走向法制化轨道,做到依法治水、管水、用水。要加强对《中华人民共和国水法》及相关法律、法规贯彻实施情况的执法检查,及时发现问题,监督政府及有关部门做好整改。要适时作出有关决议决定,推进节水型社会建设的深入开展;要适时开展以节水型社会建设为专题的工作评议,促进政府工作人员更好地接受人大代表、人民群众的监督,履行好职责,动员和发动全市各级人大代表以科学发展观为统领,在节水型社会建设中起模范带头作用,并深入实际,深入群众,积极参与管理,构建和谐社会,共同实现中华民族伟大复兴!
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