我国工业和城市持续发展的水资源对策，本文主要内容关键词为：水资源论文,持续发展论文,对策论文,我国论文,工业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
摘要 近年来，水资源短缺已经成为我国工业和城市持续发展所面临的突出问题。本文通过对工业和城市用水现状、存在的问题以及长期增长趋势的分析，提出了我国工业和城市持续发展的水资源对策。包括：完善、强化水资源管理；供水与排水、用水与保护并重；继续深入推行节水措施；调整产业结构、逐步建立节水产业体系和调整工业空间结构、建设滨海节淡水产业带等。
关键词 工业 城市 持续发展 用水 水资源对策
1 工业、城市用水现状与存在的问题
1.1 现有供水能力与供需平衡
截止1991年底，全国城市供水综合能力为1.573亿t/d，供水管道总长度11.62万km。当年实际供水量为394.25亿t。其中，为生活（含市政用水）供水120.98亿t，占30.7%。生活用水人口为1.62亿人，占城市总人口（不含市辖县）的47%。
根据水利部《水利统计年鉴》，1988年水利工程为工业年供水量428.32亿m[3]。考虑到工矿企业自备供水工程（设施）供水量，1988年工业年用水量估计为500亿m[3]左右。按近年工业用水年平均增长速度3%推算，1991年工业年用水量应为550亿m[3]（不含农村地区分散的乡村工业用水），比1980年增加了90多亿m[3]。其中城市工业（不含市辖县）用水约270亿m[3]，占1／2。
由于近十多年来我国经济和城市发展速度快，而基础设施建设相对滞后，目前城市缺水问题比较严重。据水利部的统计，九十年代初全国缺水城市已达300多个，其中缺水比较严重的城市114个。缺水城市的分布亦从北方和沿海地区扩展到全国，成为普遍性问题。由于对需水量的计算尚无统一标准，因而缺水程度很难有比较精确的结论。1990年全国第二次城市节水工作会议上提出，城市日缺水额为1000万t/d。1993年水利部的“关于我国城市缺水情况的报告”中提出了九十年代初城市年总缺水量58亿m[3]（折合1600万t/d）的缺水程度。综合这两个比较权威的总论，估计目前城市用水（含工业）缺水率为10%。
1.2 存在的主要问题
1.2.1 城市和工业水源地建设难度越来越大 由于城市和工业用水地域集中强度高，而且要求的保证程度高（一般在90%以上，火电和一些大型企业要求达到97%），随着城市和工业总用水量的增加，不靠近大江大河的城市水源地建设越来越困难。主要体现为水源地越来越远、建设投资越来越高、一些城市市域范围内已基本无水可用。八十年代以来已建或在建的天津市的引滦济津、大连市的引碧（流河）工程、青岛市的引黄济青、西安市的引黑河工程、长春市的引松（花江）工程的引水距离分别长达234km、152km、253km、80km和100km。这些引水工程投资都在数亿乃至数十亿元以上。不仅如此，一些城市市域和城市附近已经无水可引，将不得不依靠大规模跨流域调水。如北京、天津以及河北平原的许多缺水城市未来供水水源将依赖于南水北调工程。
1.2.2 废水处理能力较低，造成水体及环境污染 1993年全国城市生活和工业废水排放量已达355.06亿t，其中工业废水排放量219.5亿t。工业废水排放达标率只有54.9%。八十年代末，全国仅建立了70余座污水处理厂，总处理能力200多万t/d。即使象首都北京这样的城市，目前污水处理能力也只有60万t/d左右（含高碑店50万t/d）。由于城市发展迅速而市政建设滞后，许多城市还不能做到集中排污。1991年全国城市建成区排水管道普及率只有50—60%左右。有些城市明清时期铺设的排水管仍在使用。由于城市排水设施和污水处理设施不足、落后，城近郊区水体及城市下游河道污染很严重，甚至危及城市生活水源和居民的健康。
1.2.3 一些城市地下水开采强度过高，造成地下水漏斗和地面沉降在以地下水供水为主的城市中，由于迫于需求压力不断加大地下水开采量，已经引起一系列问题，如大面积地下水位下降、城市地面沉降、沿海地区海水入侵等。例如，北京市由于不合理超采，在城近郊区已形成1600km[2]的地下水漏斗区，中心部位地下水埋深已达40余m。天津市区漏斗中心地面累计沉降量已达2.69m，塘沽、汉沽一些地点已降到海平面以下。胶东的莱州市和龙口市由于地下水超采引起的海水入侵面积已超过400km[2]。辽中的沈鞍本抚辽五市以及上海、西安、长春、沧州、太原、大同等城市也都出现了地下水漏斗或不同程度的地面沉降。
1.2.4 用水浪费现象还比较普遍、严重 虽然八十年代以来全国城市工业用水复用率提高很快，目前已达50%左右，北方一些缺水城市达到70%以上，但就全国范围看浪费现象仍较严重。一方面体现为复用率与国外、国内先进水平相比较低；另一方面体现为工艺、设备落后，单位产品耗水量大。若全国城市工业用水复用率（不含电力）达到日本平均水平（75%），则每年可节水135亿m[3]。从单位工业产品耗水量看，国内亦高于发达国家很多。例如，日本、法国、美国等国家吨钢耗淡水均在10t以下（有的可达4—5t），而国内除上海宝钢基本上能达到10t/t钢的水平外，其余企业均远高于这一水平。此外，生活用水浪费也比较普遍。一方面是城市供水管网年久失修，漏失率高；另一方面是民众节水意识差、价格杠杆作用弱，用水浪费。
1.2.5 水资源统一管理、优化管理难度大，机制尚不完善 自七十年代末出现缺水问题以来，国家出台了一系列政策法规来加强水资源管理。但是，由于历史的原因，目前大部分城市仍是“群龙管水”，因而，时常因部门利益而产生矛盾，难以对水资源进行统一、优化管理。另外，由于种种原因，城市供水尚不能按全成本核算定价，供水价格低（仅相当于成本的1／2或以下），无法真正依靠价格杠杆和经济机制管水。导致管理过程中行政干预较多，较易产生不公平和不同用户间矛盾。此外，城市自备水源还占有相当大的比重（60%以上），既不便于统一调配，又难于监测管理。
2 工业、城市用水的长期增长趋势
2.1 工业用水
2.1.1 火电用水 电力工业是现代社会的基础，在工业化过程中，一直是持续增长的。目前我国人均电力消费量只有538度（1991年），而日本1980年已达4944.5度，韩国1985年也已达到1528度。根据我国近年电力建设速度及国民经济发展速度，至少要到2030年以后电力工业发展才有可能变为缓慢增长。据电力部规划，2000年电力装机将可能达到2.8—3.0亿kW。据此估算，电力装机在2030年接近高峰时将达到10亿kW左右（约为美国现状的2倍）。以2000年火电与水电之比为8∶2、2030年火电、水电和核电之比为7∶2∶1计，则2000年和2030年火电装机将可能分别达到2.4亿kW和7.0亿kW。若不考虑建设滨海火电站群（以海水冷却），2000年和2030年火电工业耗水将分别达到220亿m[3]和360亿m[3]。若重视滨海火电站群建设，2000年和2030年以海水冷却的火电站装机分别达到0.5亿kW和2.5亿kW。则火电工业耗（淡）水总量分别下降为200亿m[3]和290亿m[3]。综合上述分析，我国电力工业达到高峰时，火电耗水将在300亿m[3]／年左右。
2.1.2 其它工业用水 其它工业中，造纸、化学、钢铁、食品4个部门的长期发展趋势对用水增长影响最大。例如，日本这四个部门的用水量占制造业总用水量的3／4。根据工业化进程的规律，化学和钢铁工业是工业化中期的主导部门；造纸工业也是在工业化初期和中期发展较快；食品工业则是比较稳定地发展，但在工业结构中比例逐步下降。当这4个部门在工业化后期变为缓慢增长或零增长时，整个工业用水将基本上呈现零增长趋势。
我国钢产量将在2010年左右达到高峰（1.5—1.6亿t，为现状的2倍），届时人均钢产量为100kg左右，相当于目前国际平均水平。考虑到我国人口和资源环境承载力等因素，国内钢铁工业不大可能大幅度超过这一水平。乙烯为当今化学工业的代表和“龙头”，其规模基本上决定一个国家化学工业的规模。目前，我国乙烯已建和在建装置生产能力约为400多万t，不到美国的1／4。预计2010年、2020年乙烯产量将分别达到800万t和1200万t，2030年有可能达到峰值1500万t。1993年我国人均纸产量只有16kg，而世界平均1983年已达38.8kg。以人均水平达到世界平均水平计，我国纸产量高峰规模将达到6000万t（2010—2020年期间），为现状的4倍。食品工业将呈稳定发展状态直到工业化后期。因此，在2020—2030年期间这四个部门的发展都将达到顶峰，进入稳定期或萎缩期，从而我国工业用水（不含火电）也达到高峰。综合上述分析，并考虑到新建项目工艺水平的提高以及钢铁、化学、食品工业部分利用海水，2000年降火电外工业耗水量将比现状增加60%左右，2030年达到高峰时为现状的3倍左右。即不含火电工业用水高峰值为1200亿m[3]／年左右（不包括农村地区分散的乡村工业用水）。
2.1.3 工业总用水量 根据上述两部分分析，2000年工业总用水量将达到800亿m[3]／年左右，2030年达到高峰时工业用水量为1500亿m[3]／年。若计入农村地区分散的乡村工业用水，则2030年工业总用水量将可能达到1800—2000亿m[3]／年。
2.2 城市生活用水
根据民政部“中国设市预测与规划”研究成果，2000年和2010年我国市镇人口占总人口比重将由现状的28%（1993年）分别上升到33%和42%，其中，市人口比重分别为23.76%和31.5%，则2000年和2010年市人口分别为3.03亿人和4.44亿人。按这一趋势外推，2020年和2030年市镇人口比重将可能分别达到50%和60%，其中市人口比重分别达到37—38%和45%，即2020年和2030年市人口总数达到5.5亿人和7.0亿人。即使维持现状用水水平，4个年份城市生活用水量也将分别达到225亿t、330亿t、410亿t和525亿t。若远期人均城市生活用水量上升到100t／年左右，则2030年城市生活用水量将为700亿t／年，为目前城市生活供水量的5倍。
3 工业、城市持续发展的水资源对策
根据对工业和城市用水现状、问题及长期增长趋势的分析，水资源短缺将是我国工业和城市持续发展长期内所面临的突出问题。为促进工业和城市持续、稳定发展，应综合采取以下各项措施。
3.1 完善、强化水资源管理
3.1.1 进一步完善水法，建立权威的、统一的水资源管理机构 各地区应建立权威的、统一的管理机构，负责统筹管理市域（或流域）范围内的供、排、用水，以使地表水、地下水能够统一规划、合理调配，供水、排水能够协调配套。目前，水资源管理得比较好的城市均是由城市立法成立或责成专门机构专管、统管。例如，青岛市由水利局统管市域内水资源，城建部门和节水办配合水利部门工作，根除了扯皮问题。
3.1.2 逐步建立供水的全成本核算价格体系 在现行福利价格下，水费在生产成本或家庭支出中的比例非常小，生产成本（或家庭支出）相对于水费的弹性增长系数低，调动不了用户的节水积极性。同时，供水企业则不断亏损，不能扩大再生产。大部分城市的自来水公司均需政府补贴才能维持运转。不利于城市扩大供水量。因此，改革现行不合理的水价体系，以全成本核算定价，是促进水资源合理开发利用和水资源保护的一种势在必行的手段。
3.1.3 在水价不能到位情况下，应加强行政约束节水 即限定正常用水量，超量则惩罚性加价，强制节水。例如，威海市规定居民计划内用水量为60l/d，超过计划水量部分加价一倍。对于工业用户，逐年核定用水指标，超计划部分惩罚价格高达4.0元／t（平价为0.63元／t）。大连市也已于1994年起实施类似管理办法。居民每月每户平价用水定额6m[3]（0.4元／m[3]），超量加价到2.0元／m[3]。虽然这种惩罚性加价管理方式主观和行政色彩比较明显，但在水价不能到位情况下仍不失为加强水资源管理的、值得推广的方法。
3.1.4 逐步降低自备水源在城市和工业供水中的比例 由于自来水公司大都亏损，无法扩大再生产，不能满足需求，企事业单位自备水源增长迅速。据1988年统计，我国自来水在工业供水中的比重只有32.4%。由于自备水源独立于市政供水系统之外，不便于统一管理和优化调配城市水源。因此，一方面应加强对自备水源的许可证管理、提高水资源费，另一方面也要逐步降低自备水源在城市和工业供水中的比重。
3.2 供水与排水、用水与保护并重
3.2.1 加快城市和工业水源地及供水设施建设 根据对城市、工业用水增长趋势的预测分析，2000年全国城市总需水量（含城市工业用水）将达到约650亿m[3]，其中现有城市的需水量将达到600亿m[3]，超过现有城市现状年供水量205亿m[3]。按照现在城市水源工程的综合造价，解决本世纪末城市缺水问题，仅水源建设就需投入900—1000亿元（不含市政供水设施）。若加上市政供水部分投资，总投资在2000亿元以上。因而，国家应给予城市供水建设更加灵活的筹资政策，除加大中央投资力度外，要加快利用外资步伐，同时在改革水价、使供水企业能够按企业方式经营的基础上，鼓励社会筹资、发行债券等。总之，要尽快摆脱供水“福利化”的状况，使供水“产业化”。供水企业能自行扩大再生产，才能加快城市供水能力的增长幅度。
3.2.2 在建设供水设施的同时，要重视水资源保护和城市污水再生利用 水资源的开发利用与治理保护是不可分割的整体。保护好水资源是长期稳定供水的前提条件。六十年代，官厅水库因上游农药厂的排污，直接影响了北京的用水。另外，国外不少水资源紧张城市，将经过二级处理的水进行直接或间接回用，成为城市的代用水资源。以处理后污水作工业冷却水、冲洗水等已经是国外缺水城市普遍的作法。美国巴尔的摩的伯利桓钢厂、洛杉矶的勃班克电厂、日本东京都的江东工业区使用的都是再生水。
目前，在我国至少有以下三种方式利用再生水，即住宅和公共建筑实行中水道系统、工厂使用再生水冷却、绿地用水使用再生水。但难点在于现行自来水价过低，再生水无价格优势；建设中水道系统无政策优惠，增加房地产经营单位投资；城市建设污水处理厂资金来源难，运行资金来源更难。为促进污水资源化和再生利用，缺水城市要统筹规划供水、排水和处理系统，制订相应的政策法规，“半强制性”分质供水。从社会、经济、环境整体效益出发，城市污水资源化在一定程度上优于盲目增加供水。
3.3 继续深入推行节水措施
3.3.1 工业节水仍有很大潜力 目前，我国城市工业用水重复利用率在50%左右，比八十年代初提高了1倍。但比日本等发达国家仍相差较远。工业化国家复用率基本上在70—80%之间（不含电力）。日本制造业复用率从50%到70%只用了不到20年时间，而从70%至75.3%用了10年时间。这说明不含电力工业复用率在50%时，其继续提高的潜力还是很大的。按日本的经验，我国城市工业用水复用率（不含电力）在2000年至少可以达到60%。当然，节水潜力不是无限的。一般来讲，复用率愈高，节水投资愈大。节水最终要受到经济和财务的制约而无潜力可挖。可以将2010年城市工业（不含电力）复用率达到75%作为我国工业节水的远期控制目标之一。
我国城市工业设备的新度系数低，许多五、六十年代的设备仍在使用，工艺耗水量高。用新技术和新设备来代替耗水的生产设施是工业节水的根本性措施之一。要将节水措施与企业技术改造相结合，在企业技改中充分考虑节水问题。同时，在建设新项目或选择新设备时，要尽可能选用节水型设备。
3.3.2 生活节水刚刚起步，潜力大 随着社会经济发展，人均生活用水量是逐步上升的。但是，通过节水措施可以减少无效或低效耗水。对于现代城市家庭，厕所冲洗水和洗浴用水一般占家庭生活用水总量的2／3。厕所冲洗节水方式主要有两种，一种是中水道系统，利用再生水冲洗；另一种是选用节水型抽水马桶，比传统型节省用水2／3左右。采用节水型淋浴头，可以节约大量洗浴用水。此外，新型控水阀门有自动延时关闭功能，杜绝长流水；在阀门上装设节流塞等节水效果也很明显。当然，除各种节水器具外，最重要的是节水意识。通过宣传使公民树立起较强的节水意识是生活节水的关键。
3.4 调整产业结构、逐步建立节水产业体系
3.4.1 近期北方缺水地区工业结构向低耗水型转变的可能性不大，但个别极度缺水城市应限制大耗水工业的发展 化学、钢铁、造纸、食品及火电是工业用水的主要部门。建立节水型、低耗水型工业结构就是限制这几个部门的发展，主要发展机械、电子、高新技术等产业。这不适合于我国现阶段的发展水平和我国资源综合分布的地区特点。基于北方地区的资源结构、工业基础和国家整体工业化的需要，钢铁、化工、电力等行业还必须较大规模地发展。主观限制其发展是“削足适履”。下个世纪，随着工业化进程的推进，重化工业的地位自然会逐渐下降，工业结构客观地呈轻型化、低耗水型转变趋势。也就是说，在现阶段，依靠限制重化工业来缓解北方工业和城市用水紧张状况是不现实的。虽然如此，在一些极度缺水的城市，还是应该逐步限制重化工业的发展。如胶东半岛各城市、辽东半岛的大连市、北京、天津等。另外，对于主要依赖进口原料的重化工项目应尽可能布局于富水的南方地区。如主要靠进口铁矿石的钢铁企业、主要靠进口原油的石化企业等。
3.4.2 调整城市郊区的种植业结构是产业结构调整的重点 农业灌溉发展是我国近三十多年来总用水量增长的主要贡献因素。以环渤海地区为例，1989年比1965年灌溉面积增长了1.34倍，用水量增加300亿m[3]，相当于现状工业和生活用水总和的2倍。
按中国国家科委估计，农业用水经济效益不到城市和工业的10%（见《1992年世界发展报告》，世界银行，p101）。为获得最高经济效益，应该减少灌溉面积以保证城市和工业用水。这是世界银行推崇的水资源管理办法。但是，不能简单地减少农业灌溉面积。粮食一直是我国的首要问题之一，而在北方地区缺少灌溉粮食生产不可能稳定。正确的方法是由城市对城郊农业节水措施给予投资上的补贴，同时郊区将节约的水量供给城市。这是能够体现双方利益的可行办法。例如，北京市城市用水近年来占用了密云水库的绝大部分水量，使密云水库下游农业用水减少到不到1亿m[3]，但灌溉面积并未大幅度减少。原因是城市给予郊县节水投资补贴，使其发展了大面积喷滴灌等节水灌溉。仅顺义县1991年喷灌面积就已达75万亩。
水稻用水定额是一般水浇地的3倍左右，以小麦、玉米替代水稻可节水2／3。缺水而水稻种植面积较大的工业城市聚集地区（如辽中地区、京津唐地区），适当压缩水稻种植面积，可节约大量用水用来供给城市和工业，有“事半功倍”之效。因此，在北方地区，调整产业结构，建立节水产业体系的重点应该是适当压缩水稻种植和发展城郊节水种植。
3.5 调整工业空间结构，建设滨海节淡水产业带
我国北方工业和城市集中区域缺水严重，而耗水的重化工业需要发展，解决的途径之一是调整空间结构、建设充分利用海水的滨海节淡水产业带。
3.5.1 重化工项目布局于滨海可以节省大量淡水 火电、钢铁、化工、石油工业的海水替代率分别高达90—95%、60—70%、70%和70%。而这些部门恰好是工业用水的主要部门。将其布局于滨海、充分利用海水，可以节约大量淡水。以环渤海地区为例，今后二十年内，本区计划建设的重化工项目若主要在滨海地区发展，每年可节约淡水20—30亿m[3]。
3.5.2 利用海水在技术经济上可行 首先，海水供水成本远低于自来水价格。例如，天津塘沽海水净化厂吨水价格为0.16元／t，而天津市工业用自来水价格为0.35元／t。青岛碱厂的供海水价格为0.17元／t，规划中的青岛海水厂供水价格预计为0.16元／t，仅为该市工业用自来水价格的1／4；其次，以海水冷却的防腐技术已经成熟。利用海水直接冷却遇到的主要技术问题是设备防腐。目前，主要的防腐措施有涂保护层法、电化学保护和改进管网材质。此外，还可用二级冷却系统，即以海水冷却装置循环冷却淡水，代替原来以冷却塔空冷循环水的方式；第三，以海水冷却经济上合理。防腐技术并不复杂，而且均已成熟，因而投资并不高。防腐投资一般只相当于一个企业总投资的2%左右。秦皇岛热电厂（40万kW）采用海水冷却，选用钛合金冷凝器，投资仅增加2000万元，相当于全部投资的2.7%。规划中的天津大港20万t聚酯项目，改用海水冷却，防腐引起的设备投资额增加量仅相当于全部设备投资的1%左右。又据国外资料，30万t乙烯工程利用海水冷却增加的设备投资不超过总投资的1.4%。增加的投资可以由节约的淡水水费补偿。