国内外典型城市多水源利用案例分析-新加坡.doc

第2章 中国各级各地典型水资源规划梳理2.1 北京北京市属温带半干旱半湿润性季风气候，水资源天然禀赋条件不足决定本市长期缺水，年均水资源量仅有21亿立方米，比多年平均减少44%。近年来，北京市通过大力推进节水、建设应急水源地、水库优化调度、扩大利用再生水、境外调水等措施，以有限的水资源支撑了年均36亿立方米的用水需求 北京市“十二五”时期水资源保护及利用规划。2.1.1 水资源特点u 降水和来水严重不足近12年降水量减少19%，水资源总量减少43%，入境水量减少77%，两库来水减少79%，可用水资源急剧减少。u 城市应急水源地已接近开采极限近12年，平原区地下水平均埋深从11.9米下降到24.9米，年均下降1.1米。城市应急水源地开采以来，周边农用机井50%以上出水不足，严重影响当地农民用水，城乡供水矛盾十分突出。u 本地水资源保障首都供水安全难度增大北京市2010年常住人口1961万人，按照近12年本地平均水资源量计算，人均水资源量仅为107立方米，远远低于其他城市。据测算，北京市2011年缺水3.7亿立方米，2012年缺水3.8亿立方米，2013年缺水6.5亿立方米，2014年缺水6.6亿立方米。2015年南水北调年来水10亿立方米，给城区配置8亿立方米，在应急水源地停止开采、城区自来水水源井涵养、自备井置换的情况下，缺水1.9亿立方米。2.1.2 规划目标针对北京市水资源供给的缺口和水资源利用与管理存在的问题，北京市提出了“十二五”期间水资源规划目标，提出了确保四个安全，实现五个率先，并制定了详细的规划指标。u 确保四个安全水源安全：确保水源，2014年前年境外调水4-6亿立方米，2015年南水北调10亿立方米水进京，再生水利用10亿立方米；供水安全：城区供水安全系数达到1.25，水质符合国家生活饮用水卫生标准，城区供水漏损率控制在14%以下；水环境安全：全市污水处理率达到90%以上，污泥无害化处理率100%，跨省市界断面COD、氨氮含量达到国家考核标准；防洪排水安全：确保水库、水闸安全，骨干河道防洪达标，城区和新城防洪排水达标，构建完善有效的雨水利用体系。u 实现五个率先实现境内五大水系连通和充分收集雨水目标，率先达到水资源的优化配置；实现污水资源化利用目标，率先达到国际领先利用水平；实现生态清洁小流域治理目标，率先达到国际先进水平；实现最严格的水资源管理目标，率先建成统筹城乡的高标准节水型社会；实现应用推广高新技术目标，率先完成科技水务体系建设。u 规划指标根据“十二五”时期北京市水务发展目标，拟定以下规划指标。表 2.1 北京市“十二五”水务规划主要指标表类别序号指 标目标节水指标1万元地区生产总值取水量下降15%以上2工业用水重复利用率95% 以上3城市居民家庭节水器具普及率95%以上4农业节水灌溉面积比例95%5灌溉水利用系数0.7供水指标6城六区自来水供水占有率90%7新城自来水供水占有率80%8城区供水安全系数1.259城区供水漏损率14%以内污水处理及再生利用指标10全市污水处理率90%11城六区污水处理率98%12新城污水处理率90%以上13村镇污水处理率60%14全市再生水利用率75%15全市污泥无害化处理率100%2.1.3 规划措施u 加强节水工程建设主要措施是强化节水管理，积极推进节水创建和节水示范，加强用水计量监管，加大节水宣传教育力度，全面建设节水型社会。u 开展雨水利用按照“先入渗、后滞蓄、再排放”的原则，同步建设雨水利用设施，增加滞蓄利用雨水的能力，改善生态环境，提高雨水利用水平。u 再生水利用工程到2015年，全市利用再生水10亿立方米，其中工业利用再生水1.5亿立方米，河湖环境利用再生水4.4亿立方米，市政杂用利用再生水0.6亿立方米，农业利用再生水3.5亿立方米。全市再生水利用率达到75%。到2015年，城六区再生水厂达到22座，再生水生产能力增加到408万立方米/日。新城规划新建、扩建再生水厂30座，新增再生水生产能力139万立方米/日，再生水生产能力达到170万立方米/日。u 完善水资源管理完善建设项目水资源论证制度；完善用水总量控制和定额管理制度；完善建设项目雨水利用制度；完善政策法规体系；推进水价制度改革；完善节水、水质等考核制度。2.2 深圳深圳市人均淡水资源占有量为470m3，深圳境内没有大的水源，七成以上的供水水资源从东江桥头镇的东深供水工程和东江廉福地取水口工程两大“供水动脉”引水。2.2.1 水资源现状初步统计，2012年全市用水总量19.43亿立方米，同比下降0.61%，自来水供应量16.04亿立方米，同比下降0.71%，万元GDP用水量降幅达11.4% 深圳市水务局2012年工作总结和2013年工作计划。表 22 深圳市用水分类 深圳市节约用水规划(20052020年)居民用水工业用水公共用水农业用水景观补水总用合计37.87%31.07%24.64%5.92%0.5%100%根据深圳市的总供水能力和需水量以及城镇城市化的发展趋势，2008年供水缺口1.1亿m3，2012年供水缺口3.3亿m3，2020年供水缺口6.3亿m3。 深圳市节约用水规划(20052020年)2.2.2 规划目标节约用水总体指标由10个项目组成，详见下表。表 23 深圳市节约用水总体指标（2005年编制）指标标志计量单位规划目标2008年2012年2020年万元国民生产总值(GNP)取水量m3/万元504540万元工业产值取水减少量m3521人均日生活用水取水量L/p.d180101901021010第二、三产业每万元增加值取水量m3/万元2220757578城市供水有效利用率%909090城市污水回用率%204060第二、三产业万元增加值取水量降低率%5810节水率%203030水资源利用率%7057057052.2.3 规划措施（1） 节水型城市建设在合理的生产力布局与结构的前提下，为实现一定的社会经济目标，对有限的水资源进行的合理分配和优化利用。u 农业节水农业用水主要用于菜田和林果的灌溉，改进灌溉技术，使灌溉更加有效成为农业节水的首要任务。深圳市2005年提出要求，到2008年在现有农业用水的基础上节水15，到2012年再节水15。u 生活用水节水是对市民进行节水宣传教育，发动公众积极参与节水，提高全民节水意识。其次，是在继续实行阶梯水价的同时，应降低各个阶梯水量。u 工业用水节水根本措施是通过生产工艺的改革来节约用水，减少排污。提出发展高新技术、低耗能、低耗水的产业政策是减少工业用水量增长、增加单位水量产出的要求。（2） 提高非常规水源的利用率u 污水再生水利用2020年，深圳市城市污水集中处理率要达到80以上，城市污水再生利用率为60以上，占排水量的48%的目标。实现再生水利用的措施主要有： 加强宣传教育，提高全社会的污水再生利用意识，充分认识污水再生利用的重要性 加强污水再生利用相关政策法规建设，确保污水再生利用规划的实施 建立和健全污水处理和再生利用的管理机构 规划和设计城市污水处理厂时，同时考虑污水再生利用 采用技术先进、经济合理，稳妥可靠的深度处理工艺，确保污水再生利用的水质和水量u 建筑中水回用在2012年后，在较大范围的居住小区，大型建筑物和公共设施，园林绿化地建造35个中水系统，并建立相关法规和条例完善中水使用规范，制定出适用于在2万m2以上的建筑内建立中水处理技术的标准模式，予以全面推广。到2020年在全市范围内有3040的区域建立中水回用设施。u 雨水利用雨水利用技术与设施包括雨水集蓄利用、雨水渗透、雨水综合利用系统和雨水利用水质控制系统。圳市是一个绿化环境相当好的城市，大片绿地分布很多，如莲花山公园、笔架山公园、东湖公园、市民中心等，采用地面集水式的雨水净化，然后重复利用具有很大的潜力。同时也可开发大型建筑屋面的雨水收集潜力，进行回复利用。u 海水利用深圳市计划，到2020年全市海水利用量151.14亿m3。目前在建和拟建的工程有南山区5个电厂海水利用工程，盐田区海水利用工程，大鹏半岛海水利用工程，福华德电厂海水淡化工程，下沙片区海水淡化工程等。2.3 福州2.3.1 水资源现状预计到2015，福州市需水量（p=97%保证率）约为41.76亿m3，按照现有的供给能力，将缺水4.63亿m3，占相应总需水量的11.86%。2.3.2 规划目标u 供水目标至2015年，全市新增年供水能力11.6亿立方米，生活和重要工业保证率达到97以上，生态用水基本保障；城市供水普及率100，村镇自来水普及率95;农业有效灌溉面积达到185万亩，灌溉保证率达到7590，县级以上城区建立应急供水机制。u 节水目标至2015年，城市供水管网平均漏损率控制在15以下，平均工业用水重复利用率达到80，平均工业增加值用水定额为20立方米/万元。u 保护目标至2015年，基本遏制水污染进一步发展的趋势，水环境质量不劣于2008年的水平，全市主要江河湖泊水（环境）功能区水质达标率85以上，城市集中式生活饮用水水源地水质达标率100%，乡村自来水合格率达到100%，城市污水处理率达到85。2.3.3 规划措施（1） 推进城市节水工程u 农业节水重点是推广先进的节水灌溉技术，发展节水型农业，对重点灌区进行节水改造和配套设施完善，提高灌溉水利用系数。u 工业节水一是通过调整水价、征收水资源费等形式，促进企业自觉节水。二是指导企业提高用水水平，挖掘企业节水潜力，支持企业进行节水改造, 提高水的重复利用率。三是制定和不断完善行业用水定额，对用水大户进行定额管理。四是加强节水宣传，积极开展创建节水型企业活动。五是从全省总体发展的角度，根据地区水资源的特点，调整产业布局。对高耗水、无污染的企业，安排在水资源丰富的地区。u 城乡生活节水依靠科技进步，开发并推广应用节水新工艺、新技术、新设备，调整供水价格，合理控制城乡人均综合用水量，同时加强城乡供水管网的更新改造与管理维护，降低水的损耗。（2） 污水再生利用与海水利用积极开展污水处理与再生水利用的试点工作，建设集雨工程，研究探索并建设海水规模淡化利用工程，开辟非传统水资源利用新途径。2.4 连云港连云港市属暖温带南缘温润性季风气候，雨量充沛，多年平均降水量930mm。城区自来水供水能力达到175万m3/d。水资源现状2.4.1 水资源特点连云港水资源呈“三多、三少”明显特征。一是过境客水多，本地水量少。多年平均过境水量是本地水资源量的2.6倍，人均占有本地水资源量不到全国平均水平的1/5；二是污染的水体多，优质的水源少。全市已有45.5的河段丧失了作为饮用水源的功能，全年期水功能区水质达标率只有40.0%左右；三是汛期水量多，非汛期水量少。全市汛期（59月）径流量占全年的98.98%左右，不仅增大了防洪除涝的压力，也不利于水资源的调蓄与利用。2.4.2 规划目标连云港市城市给水专项规划（20112030）的总体目标是在连云港市中心城区形成了一个合理、全面、系统的供水格局。（1）工业节水目标工业用水重复利用率：2015年 75% 2030年 85%（2）生活节水目标2015年：生活节水量达到生活用水量5%2030年：生活节水量达到生活用水量8%2.4.3 规划措施（1） 节水措施工业节水：改进水循环工艺，增加冷却水的重复利用率，提高废水回收利用率。生活用水：推广节水型生活洁具，计划到2015年，城市生活用水全部更换成节水型卫生洁具。对自来水管网进行有计划的改造，具体见前文管网规划，计划2030年管网改造工作全部完成；居民生活用水要达到每户一表，以利节约用水。（2） 管理政策手段1）建立指标体系，定期考核。将节水作为基本政策纳入城市经济和社会发展规划2）健全节水法规体系，加强法制管理。建立有利于节水的水价体系，推行季节性水价、 阶梯型水价，利用经济手段来推进节水工作。3）推广节水技术，引进先进的科学技术是实现节水目标的重要手段。在新建、扩建的企业中，要求采用先进的用水工艺，不用水或少用水。4）在工业企业大力推广海水直流冷却和海水循环冷却技术；积极发展海水和苦咸水淡化处理技术，降低海水淡化成本，扩大淡化海水的应用范围。6）加强节水教育，深入节水宣传，增强社会节水意识，积极开展节水型企业、 节水型城市创建活动。2.5 小结（当前规划的不足之处，需进一步分析）根据分析和归纳上述几个城市的城市供水和节水规划，本文认为上述城市几个城市在城市供水体系建设上存在以下特征：首先，这些城市在今后的发展中都存在供水的缺口，即使是深圳、福州、连云港这些处于国内水资源丰富的地区的城市。这说明了我国目前的城市发展对水资源的需求的增长过快，亟待建设节水型的城市。其次，以上城市都在生活用水、工业用水领域提出了节水目标和措施，并把农业、工业、城镇生活的节水工程建设，作为应对水资源供需矛盾的重要措施，都提出了工业用水重复率都在80%以上的目标。在上述城市的规划中，虽未提及多水源多用户的概念，但也都提出了加快非常规水源利用和分质供水的措施。但在规划中，非常规水源的利用主要是以污水再生和雨水为主，占城市供水的比例非常小，只是作为城市供水体系的补充，城市用水大部分仍依靠传统水源，在城市供水不足的情况下，仍是以外调水作为应急。以上城市都在规划中，提及了确保城市供水安全和节水型城市建设的技术手段和管理政策手段。但许多管理措施缺乏强制性和激励性，在执行层面不易开展。综上所述，我国许多城市都意识到城市水资源供给的问题和逐渐凸显的供需矛盾，并提出了建立多水源多用户的供水体系的方案，但由于当前缺乏技术和经济的可行性，非常规水源还未能大规模的替代常规水源，在当地供水不足的情况下，许多城市仍然以外调水源来弥补，这不利于城市的长远发展。从可持续发展的角度，城市应将多水源供水体系建设摆在城市建设的重要位置，按照不同用户的不同水质需求及用途配置水源，加强城市水循环的建设，减少对常规水源的依赖。第3章 国内外典型城市多水源利用案例分析本章从两方面进行案例分析：一是收集分析国际上多水源利用的典型案例，总结管理上与技术上的先进经验，分析各案例的适用条件，总结对中国城镇规划中水资源合理开发利用的有效借鉴；二是收集整理国内新城建设中多水源利用规划的相关内容和实际建设、运行情况，总结现有规划和实施中存在的问题。3.1 天津城市、企业、园区层面的案例3.1.1 城市层面和全国水资源状况相比较，天津市的水资源形势更为严峻。天津市水资源总量15.7亿m3，人均本地水资源占有量160 m3，远低于世界公认的人均占有量1 000 m3的缺水警戒线，也是全国人均水资源占有量最少的省市。因此，在天津市进行非常规水利用的研究与应用尤为重要。近年来，天津市的非常规水利用事业飞速发展，天津市建设了一系列的雨水收集、污水处理回用和海水淡化工程，鼓励用水单位和个人利用非常规水资源。（1） 集水工程早在上世纪80年代初，天津就提出了“以蓄代排”的思路，并先后建设3座大型水库、11座中型水库和一批小水库、橡胶坝等工程。近几年，又通过建设一批城市集雨工程.合理利用城市沥水。如梅江居民区集雨示范工程，年集雨量50万60万t，为该小区的环境用水提供了水源。在洪水资源化方面，2001年天津市投资1.8亿元建设了106 km的天津市北水南调工程，利用汛期北部的洪水解决南部静海县干旱问题。另外，通过大力发展山区微型集雨工程建设和修建蓄水闸、蓄水橡胶坝，进一步增加雨洪水利用量。（2） 中水利用天津市是我国最早利用中水的城市之一。目前，天津市市区和各区县均建设了与管网配套的污水处理厂，如创业环保股份有限公司纪庄子污水处理厂、创业环保股份有限公司东郊污水处理厂、创业环保股份有限公司咸阳路污水处理厂、津南区环兴污水处理厂、大港区污水处理厂等。2007年，市中心城区污水处理率达到80%，城市再生水深度处理能力17万m3/d ,1500万m2居民住宅实现了双水人户。（3） 海水淡化在海水利用方面，天津大港电厂和天津碱厂从上世纪70年代就开始利用海水。天津市依托临海优势，通过产业发展政策，设立了海水淡化专项发展资金，对海水淡化项目发放全额贴息贷款。2011年，已成功建设日产20万m3淡水的北疆电厂等一批海水淡化工程，年海水直接利用量14亿m3；天津海晶集团反渗透海水淡化科技示范工程已建成投产，日产淡水1000 m3。（4） 咸水、微咸水利用20世纪70年代以来，天津市就一直致力于研究推广微咸水和咸水的利用。目前，天津大港城区全部采用中水管道，实施引滦水和地下水双管线分开供水，除饮用水外，其他生活用水全部使用地下微咸水和不宜饮用的高氟水替代好水。静海县西部朱家村建立了微咸水农田灌溉综合利用研究试验区，目前已建成1.67 hm2微咸水灌溉试验小区和150 hm2扩大试验区，主要试验冬小麦返青后咸水直灌方式，并取得初步成果。在静海县东部地区规划大量开采浅层地下咸水，由控制性的地面沉降形成局部低洼湿地，一方面通过增加降雨入渗补给使咸水逐步淡化，另一方面局部低洼湿地的形成将会极大地改变当地生态环境，产生良好的经济效益和环境效益。3.1.2 园区层面生态工业园的建设包括了生态产业链网体系、能源高效利用体系、水资源高效利用体系、低碳体系和规划布局优化体系等五大部分（图 3.1）。其中，水资源高效利用体系包括了各种非传统水源的利用，特别是再生水回用的有效构建。图 3.1 生态工业园体系构建（1） 生态工业园再生水总线系统构建区域再生水总线系统是以集中再生水厂为主导，分散再生水设施为补充的再生水供水体系。把分布在各企业的再生水处理站纳入市政中水管网系统，得出合理的开放型中水总线与封闭型中水总线构建方案，实施区域再生水统一管理、统筹使用，将会产生更好的经济和环境效益。通过区域再生水总线系统建设，可实现区域外排污染物的减量化、区域内水环境的总体提升，以及对整个城市水生态系统的完善和重建。在城市内工业园等企业集中分布地区，再生水的产生与需求通常是不平衡的：一方面大量企业及市政设施对再生水有极大需求，而对水质的要求不高，另一方面有些企业有一定富余的再生水产水能力，有一定外供能力。在这种情况下，采用区域再生水系统构建技术将解决再生水产生与需求不平衡的问题，实现区域水资源的协调调度与优化利用，同时可更充分地利用现有再生水水资源，降低再生水设施运行费用，提高再生水利用率。区域再生水产、用系统建设，一是要结合城市集中污水处理厂建设再生水厂，并敷设再生水配套管网，保证再生水及时有效送达企业；同时，接受企业处理达标的再生水，在区内合理调度，实现区域资源优化配置。典型案例如空港物流加工区再生水总线系统（图 3.2）。图 3.2 空港物流加工区再生水总线系统进入水资源再生回用体系的再生水水质的应综合城市污水再生利用工业用水水质（GB/T 19923-2005）、城市污水再生利用城市杂用水水质（GB/T 18920- 2002）、城市污水再生利用 景观环境用水水质（GB/T18921-2002）等城市污水再生利用标准后确定，可以满足一般生产生活需要。如果考虑将再生水回用于工艺，则回用企业可根据工艺对水质的要求，在厂内进行进一步处理。（2） 封闭型再生水产、用总线工程1）水源协调工程区域再生水由集中再生水厂提供，通过再生水管网接入企业，为企业提供统一而稳定的再生水源。原位再生水由具备污水处理设施的企业内部根据对再生水的需要，将生产用水进行不同工序间梯级利用或将生产污水处理达标后回用于厂内生产、绿化、生活杂用等方面。图 3.3 水资源协调工程示意图2）水质调节分析不同企业提供的再生水水质差异，制定再生水进入再生水产、用总线系统的水质标准。制定多水源情况下，再生水管网水质稳定控制方案和水源切换下供水系统的水质安全保障措施，保证再生水水质。l 优质再生水：根据企业工艺需要，以企业为主体，将管网输送的一般再生水经反渗透或其他工艺深度处理后，达到纯水、去离子水等标准，成为优质再生水，用于工业生产。l 一般再生水：这类再生水是需求量最大的，是进入再生水管网体系需要达到的水质。一般再生水由集中再生水厂统一提供，作为对水质要求不高的企业的低质工业用水（循环冷却水、车间厂房冲洗或卫生用水等）、生活杂用水（清洗车辆、冲洗厕所等）及市政用水（道路浇洒等）。企业再生水处理达到一般再生水水质要求的也可以提供给规划区，实现区域回用。l 低质再生水：结合景观河道补水需要，将污水处理厂合格的一级A或一级B出水通过湿地处理系统的净化后直接作为景观河道生态用水，也可以作为普通绿地绿化用水。（3） 开放型再生水产、用总线工程1）水系连通工程水系连通工程是根据城市现有水系条件，提出合理的水系连通方案，实现区域内水系与景观湖的良好流通，使区域内水质得到较大提升，使整个城市的生态环境得到有效改善。 2）人工湿地工程通过生态湿地建设，利用湿地技术特有的净化手段，使包括污水处理厂排放污水、生活污水以及雨水径流等一系列污水得到有效地净化处理，使淡水资源的再次开发与利用成为可能。结合水系连通与循环方案，根据所属区域的用水需求建设不同形式的人工湿地，创造出新的动植物栖息地并打造出多功能的立体式生态廊道。水量调蓄与循环方案主要结合人工湿地的功能特点来提出。人工湿地的主要功能为内河水处理、污水厂出水的水质提升以及生态和文化示范等。人工湿地的可利用面积可结合城市建设进度，分期建设。3）水系调蓄与循环工程水系调蓄与循环系统将会和区域的管网系统一起形成两个既相互独立又实则为统一整体的系统，一方面可以提高城市的防洪标准，减少雨水的外排量，减少对区域外排涝设施的压力，另一方面，可以提高雨水的利用率，使之成为该区域的新水源。图 3.4 天津开发区水循环利用图 3.5 天津高新区中水系统的建立3.1.3 企业层面（1） 北疆电厂：以能源企业为核心的水-电-热-盐-化工-渔一体化循环经济系统北疆电厂通过综合利用发电机组低温低压蒸汽，采用低温多级闪蒸、多效蒸馏海水淡化技术，利用盐田生产所取海水，优先在电厂用于海水淡化，向企业自身和周边地区供应优质淡化