深圳特区水资源的可持续利用

王鹏飞¹ 李捷² 张杰¹
（1北京工业大学 建筑工程学院 北京 100022
2哈尔滨工业大学 市政环境工程学院 黑龙江 哈尔滨 150090）

　　摘要：本文从深圳经济特区所面临的水问题出发，针对特区水资源短缺和水环境恶化的现状，通过对水资源可持续利用途径的分析，指出节制用水、污水再生回用是解决特区水问题的优化途径，并给出了一些具体的措施和策略。
　　关键词：深圳经济特区；节制用水；污水再生回用；可持续利用
　　Abstract: This paper discussed the optimal approach to solving the crisis of water resource and the practical strategies，based on the analysis of the approaches to the sustainable utilization of water resource in the Shenzhen special economic zone.
　　Keywords: the Shenzhen special economic zone； water conservation；water reclamation；sustainable utilization

0.概述

　　深圳经济特区位于深圳市南部，东起大鹏湾背仔角，西连珠江口之安乐村，南与香港新界山水相连，北靠梧桐山、羊台山脉，东西长49公里，南北宽平均7公里，面积327.50平方公里，呈狭长带状。特区地形呈北高南低，由北边梧桐山，羊台山脉逐渐向南边大鹏湾、深圳河和深圳湾倾斜[1]。
　　自特区设立以来，凭借其优越的地理位置和优惠政策，经过二十多年的艰苦创业，特区已经由落后的边陲小镇发展成为初具规模的现代化城市。1980～1999年，国内生产总值平均每年递增31.2%，1999年，深圳的国内生产总值达1436.03亿元，居全国大中城市第6位；人均国内生产总值35896元，居全国大中城市第1位；进出口总额504.28亿美元，双双连续7年居全国大中城市第1位^[1]。随着世界经济结构的调整，我国加入WTO步伐的加快，深圳在连接内地与香港、国内与国际、陆地与海上的经济文化交流等方面，发挥着越来越重要的地位。
　　然而，在这样一个现代化的国际性大都市中却也面临着严重水资源危机的威胁。深圳市的水资源总量为19.27亿m³/年^[2]，人均水资源量仅为476m³/年，不足全国人均占有量的1/4，约为广东省人均占有量的1/6，是全国严重缺水的七大城市之一。随着深圳市城市人口的剧增，城市化、工业化的发展，污水处理的配套设施能力不足，生态环境受到破坏，水资源承载能力不断下降，城市用水的供需矛盾日益突出，水资源紧缺已成为深圳市经济和社会发展的重要制约因素，严重地影响了城市经济的可持续发展。

1.特区水环境及水循环现状

1.1境内自然水资源开发利用现状
　　深圳市境内虽然河流众多，但集雨面积都不大，大于100km2的河流只有5条，为深圳河、茅洲河、观澜河、龙岗河和坪山河^[3]，其中，特区内仅有深圳河；并且，河流径流量是由大气降雨补给的，虽雨量丰富，但降雨量在时间和空间分布不均。夏季多雨，冬春干旱，干湿季节分明，每年4～9月的降雨量约占全年降雨量的85%，不仅在年内分配不均，年际变化也很大，1975年降雨量最大，达2662mm，1963年最小，只有913mm，差值达2.9倍。全市多年平均地表径流总量18.27亿m³，其中特区内3.25亿m^3[2]。
至于地下水资源，深圳市主要岩性为花岗岩，地下水富水性不高，估算全市地下水资源可开采量仅为1.0亿m³/年；而特区内地下可开采资源量仅为0.01亿m³/年，几乎为零^[2]。
　　综上所述，全市水资源总量为19.27亿m³/年，特区内的水资源总量为3.25亿m³/年，而1999年末，全市人口已达405.13万人，其中特区内190.18万人[1]，人均自然水资源占有量分别为476 m³/年和170m³/年。
　　由特区自然水资源现状可以看出，特区面临两个方面的问题：一方面，人均自然水资源占有量低；另一方面，特区内的河流除深圳河外，都属于流域面积小于100km2的山区性中小河流，而河川径流又主要集中在雨季的十多场降雨过程中，直接提取河流中的水加以利用，水量得不到保证，必须有提、引、蓄工程配套。随着深圳城市化建设步伐的加快，土地越来越宝贵，而蓄水工程一般要占用大面积的土地，开发利用难度越来越大。
1.2客水资源的开发利用现状
　　由于本地水资源严重匮乏，深圳市城市供水水源主要依赖境外水源，而其主要水源为东江。目前已建成投产的东深供水工程，年供水17.43亿m³，其中向香港供11.0亿m³，向特区供4.93亿m³，工程沿线供水1.5亿m³。根据协议规定，深圳特区可取水量为4.93亿m³/年，日最大供水量148万m³。据资料统计显示，1999年用水量当中，境外引水占特区总供水量的86.4%，并且有逐年增长的趋势[4]。
　　从流域上也可以看出，深圳市与东江有着密切联系，市域内三条100km2以上的河流观澜河、龙岗河、坪山河分别是东江支流石马河及西枝江的上游。且建有东深及东部供水工程，从东江引水供深圳和香港使用。而且，特区对境外引水的依赖程度较大，境外引水的比例约占特区内淡水供水总量的90%。这使得特区供水面临两种风险：一是境外引水水源污染的风险，境外引水河（渠）道不在本市管辖范围，水质保护的工作难以协调；二是引水量不足的风险，遇到干旱年份，各地区都面临缺水的情况下，境外引水能否保证也是存在风险的。随着经济发展，东江上中游城市需水量的增加，这个问题将愈来愈突出。
1.3非传统水资源的开发利用现状
1.3.1污（废）水处理回用
　　深圳特区设立时，城市排水就确定为雨、污分流制系统，雨水分区集中后就近排入河道，污水经处理后排放。特区内现已建成4座污水处理厂，分别是滨河污水处理厂（30万m³/d，二级处理）、罗芳污水处理厂（10万m³/d，二级处理）、蛇口污水处理厂（2万m³/d，二级处理）及南山水质净化厂（22万m³/d，一级处理排海）。
　　目前，除滨河污水处理厂有少部分污水（约1000m³/d）处理后用于污水处理厂绿化、污泥压滤机清洗用水外，其余污水均直接排入自然水体当中。
1.3.2海水（苦咸水）利用
　　海水利用包括海水淡化和海水直接利用两方面，是解决沿海城市淡水资源不足的出路之一。深圳市海岸线长达230km，其中特区海岸线长约63.9km[5]，拥有天然的海水利用条件。目前，深圳市海水利用仅限于工业用水，较少用于生活用水，工业用水主要集中于电力行业。据调查，目前利用海水的仅是4家电厂，分别为妈湾电厂、月亮湾电厂、上洞电厂和大亚湾核电厂。主要用海水作为设备的直排冷却水，1997年深圳市海水利用量为36.43亿m³，其中，特区内为5.73亿m³/年。详见下表^[6]。

1997年深圳市海水利用量一览表^[6] 地点 海水利用量（万m³/年） 用途 大亚湾核电站 280,000 直接冷却水 上洞电厂 27,000 直接冷却水 妈湾电厂（特区内） 56,700 直接冷却水 月亮湾电厂（特区内） 590 直接冷却水 合计 364,290

1.4特区水环境现状
　　目前，特区内的主要河流污染十分严重，大部分流经城区河段水质劣于国家地面水Ⅴ类标准，全市地表水体和近岸海域受到以生活污水为主的废水的污染日趋严重。其中，深圳河、布吉河、大沙河受生活和面源污染较严重，水质劣于国家地面水Ⅴ类标准，总氮、总磷100%超标^[5]。
　　深圳水库是深圳市最重要的水源地，除担负着深圳市本身70%的供水，还担负着向香港供水的重任。但现在，水库的补给水源进入水库前已受到一定程度的污染，1996年时，水库内的总氮、总磷的超标率已达100%^[5]。

2.水资源可持续利用的途径

2.1水资源可持续利用的途径
　　从今后发展看，特区水资源短缺的矛盾将日益严重，解决特区水资源短缺问题，实现特区水资源的可持续利用的途径主要有三条：⑴节制用水，⑵海水利用，⑶污水回用。
　　⑴节制用水
　　节制用水的内涵，除了节约用水量的直接含义之外，还应包含科学合理用水之意，即是促进有限水资源的合理分配与可持续利用，以追求最佳的社会经济效益。节制用水带来的直接、间接效益相当可观：一方面，用水量的节约，相应的供水设施的投资及运行管理费用的节省，；另一方面，因节水而增加的社会收入，以及由减少排水量而节省的相应排水系统和其他市政设施的投资及运行管理费用；此外，由于减少排水量、减少污染、改善环境而避免的各种损失（包括因水质恶化而产生的水处理费用和生产损失等），以及所产生的环境效益与生态效益[7]。节制用水包含内容非常广泛，其主要在于以下三个方面：
　　首先，工业节水。工业用水量供水较集中，节水潜力相对较大且便于采取节水措施，是节制用水的重点。其中，万元产值耗水量和重复用水率是工业用水的两个重要指标。工业节水的重要措施是调整产业结构，压缩限制高耗水工业，提高低耗水产业的比重，同时，大力提?quot;清洁生产"，将污水减少、消灭在生产过程中间，变"末端处理"为"源头控制"，实现工业需水量的零增长甚至负增长。这样，才能减缓水资源短缺压力，保障特区的水污染防治。
　　其次，农业节水。使节水灌溉和节水农业结合起来。节水灌溉要渠系配套和渠道防渗，管道输水，变地表漫灌为喷滴灌，进一步减少无效蒸发和渗漏损失，提高水分利用率。节水农业包括优化轮作制度和灌溉制度、采用优质品种、优化种植结构等。要认识到旱地农业的重要性，力争旱地农业增产。
　　再者，生活节水。目前生活用水浪费严重，要努力控制配水管网和用水器具的漏耗，推广使用节水器具。据估计，一个关不紧的水龙头，一个月要流掉6吨水；一个漏水马桶，一个月要漏掉20吨水，特区现有人口190万、户均人口以3.55计算[8]，按每户平均4个水龙头、一个马桶，假设百分之二十的器具漏水，一年要流掉、漏掉的水就达5652万m³，相当于一个20万m³/d净水厂的年供水量，如果再加上城市公共建筑中的漏失，漏失量将更加惊人。
　　对于特区而言，其综合生活用水量基本占据了城市总用水量的75%，生活用水:工业用水为3:1[8]，特区用水主要集中在综合生活用水方面，其中特区总用水中，公共建筑用水量占城市总用水量的30.3%，而且，公共建筑用水浪费量极大，特区生活用水具有很大的节水潜力。
　　因此，节制用水必须放在首位，它对于流域治污、对于城市整体经济的发展和建立节水型、循环型社会，有深远的积极影响。
　　⑵海水利用
　　特区拥有海岸线长约63.9km，具备较好的海水利用条件。实行海水利用，能够在很大程度上缓解城市淡水资源紧缺的局面。现在特区主要将海水用于工业冷却水，极少部分用于冲厕。
　　但是对于海水利用，也存在着很多问题。海水中含有35%的溶解盐和大量有机物，其杂质含量为污水二级处理出水的35倍以上，无论基建费或单位成本，海水淡化都超过污水回用。对于海水直接利用，在利用前，都要进行一定的预处理，如沉砂、除藻等，使用过程中，还要注意管道的防腐、防生物附着、结垢、堵塞等问题。并且，无论海水直接用于哪一个方面，最终都将排入城市污水处理厂或深海排放。含海水的城市污水必然会对原城市污水生化系统带来影响，甚至会使原污水生化处理系统不能正常运行[9]；海水混入城市污水中，提高了污水含盐量，势必增加了污水再生回用的困难。如果污水深海排放，由于病原微生物先经历了一个低盐环境的适应期，再进入海水后，生存期有可能延长，传播距离可能更远[10]。
　　⑶污水回用
　　城市污水具有如下特点：水量大，城市供水量的80～90%将变成污水；受气候、季节的影响较小，水量、水质相对较稳定。目前，许多国家、城市都已将它视为城市的"第二水源"，国内外已有不少应用的实例。
　　随着科技的进步，任何污水都可以通过不同的工艺技术加以处理，以满足各种需要。但是由于受到经济、技术等条件的制约，目前国内外主要将污水回用于工业、农业、市政杂用、景观河道用水等。一般来说，二级出水经消毒处理后，可用做农业用水；在此基础上，经过混凝、过滤处理，可作为工业循环冷却水、市政杂用水、生活杂用水和景观用水等；再经进一步处理，如经膜技术处理或用活性炭吸附后，就可作为工业上工艺用水或地面水、地下补充水等。目前，国内外污水回用工程的处理工艺比较成熟，也制定了一些相应的规范和要求。如1992年，美国国家环保局修订了“污水回用综合规范”，其中涉及到污水回用于非饮用的市政、生活杂用、工业、农业等方面的水质标准。1989年，我国正式颁布了“生活杂用水水质标准”。1995年中国工程建设标准协会颁布了“城市污水回用设计规范”，其中涉及到污水回用于工业冷却水、景观河道水的水质标准^[7]。
　　城市污水在城市水资源规划中占有非常重要的地位，并且与开发其它水资源相比，具有非常可观的经济优势。据资料显示，将城市污水深度处理到可以回用作杂用水的程度，其基建投资只相当于从30km外引水；若处理到回用作较高要求的工艺用水，其投资相当于从40～60km外引水[11]。
　　对于特区而言，跨流域、跨行政区域引水，目前虽尚能满足特区建设的需要，但是并不能从根本上解决特区的水资源问题。因此，如何充分挖掘本地水资源潜力，合理配置、利用现有水资源，减小对境外引水的依赖，是摆在特区面前迫切需要解决的一个大问题。由于地理位置和自然条件所限，特区天然的淡水资源可利用潜力几乎为零，单纯按传统观念考虑特区的水资源开发，显然不足以满足特区经济发展的要求。随着全球范围内水资源短缺危机的日益加剧，越来越多的国家和地区开始转向了污水、苦咸水等非传统水资源的开发研究。城市污水回用除为城市提供了新水源之外，还具有上述节制用水的各项优点，从这个意义上说，城市污水再生回用是广义上的节制用水。
　　目前，特区平均每天处理的污水量为54.28万m³/d，其中二级处理出水为42万m³/d，除滨河污水处理厂有少部分污水（约1000m³/d）处理后用于污水处理厂绿化、污泥压滤机清洗用水外，其余污水均就近排入自然水体，不仅给自然水体造成了污染，而且浪费了宝贵的淡水资源。
　　另一方面，从水环境质量的改善来看，单纯依靠传统的污水二级处理技术并不能从根本上解决水污染问题，只能延缓水污染的发展趋势。二级生物处理可有效地去除悬浮物（SS）和生化需氧量（BOD5），但对难生物降解物质和N、P等营养物质的去除率较低，处理后的出水排入自然水体有可能导致"富营养化"等环境问题。据预测，2050年全国城市污水处理率为95%时，我国城市水环境仍得不到明显的改善[12]。而如果将城市二级处理水再稍加处理（三级或深度处理），然后将处理后的水作为工业、农业、生活杂用等非饮用水供应，一方面可以缓解城市对新鲜水的需求，另一方面也减少了排向城市自然水体的污染物量。由此带来直接和间接的社会、环境、经济效益不可估量。
　　因此，将“污水达标排放”转变为“污水再生回用”，是缓解深圳特区水资源日趋紧张、维持水体健康、良性循环的有效途径。

3.措施及策略

　　特区目前主要靠境外引水来解决水资源短缺的问题（境外引水的比例约占特区内淡水供水总量的90%），随着经济的发展，东江上中游城市需水量的增加及水体污染的加剧，境外引水的困难将愈来愈大。根据特区的实际情况及现有的水资源状况，解决特区水资源短缺、实现特区水资源的可持续利用，关键要从以下几个方面考虑：
　　①向公众大力宣传特区水资源短缺的现状，增强公众对水资源的危机感和紧迫感，提高公众的节水意识，同时，推广普及使用行之有效的节水技术和节水器具；
　　②调整优化产业结构和产业布局，推行清洁生产，大力发展环保产业，严格限制高耗水的工业企业的发展，将深圳建设成为节制用水型的城市；
　　③将城市污水再生回用纳入城市总体规划和给排水专业规划当中。随着城市的发展，总需水量的增加，在编制城市给排水专业规划过程中，要将城市可再生利用的水量考虑进去，根据各用户用水水质的不同，实行优质优供、低质低供的分质供水策略，充分实现城市淡水资源的合理分配；
　　④水资源短缺是制约城市发展的主要因素之一，因此，要从水资源可持续利用的角度，确定城市规模，平衡人口、资源、环境的关系，做到“以水定发展”；
　　⑤增加污水处理设施的投资，快速提高污水处理率，并普及深度处理，强化污水再生利用系统的管理体制，加强法规建设，同时，将污水再生回用率作为城市环境综合治理的定量考核指标；
　　⑥制定合理的水价，运用价格杠杆鼓励企业使用再生水。

4.结束语

　　水是人类生存的生命线，是经济发展和社会进步的生命线，是实现可持续发展的重要物质基础。对于经济高速发展、水资源极度短缺的特区而言，这个问题显得尤为突出。在上述三个解决途径之中，节制用水具有多重经济、环境效益，它从源头上控制了水的用量，科学合理地分配使用水，是缓解水资源短缺，改善城市水环境、建立节水型、循环型社会的最有效途径；城市污水再生回用，不但可以有效地解决城市水资源短缺的问题，同时也是水环境恢复、实现水体的健康、良性循环的必由之路。虽然，目前污水再生回用在许多方面还有待研究，但是，随着经济发展，污水回用技术的进步，以及公共节制用水意识的增强，污水再生回用将是特区以及全国各地，乃至全球范围内恢复水环境、解决水问题的优化途径；海水淡化目前经济上尚有困难，直接用于冷却和市政杂用又多有弊病，在城市污水没有充分利用之前，不宜大力发展。

参考文献
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[2] 深圳市水务局，深圳市节约用水2010年规划，1999.11
[3] 深圳市水务局，深圳市城市防洪（潮）规划附件一 水文分析计算报告，水利部珠江水利委员会深圳城市防洪规划组1994.4
[4] 深圳市水务局，深圳市水资源公报1999
[5] 深圳市水务局，深圳市水资源保护规划报告，珠江水资源保护科学研究所1998.10
[6] 深圳市水务局，深圳市节约用水2010年规划（副本Ⅲ）深圳市海水利用规划报告，1999.4
[7] 董辅祥等编著，城市与工业节约用水理论，中国建筑工业出版社
[8] 深圳市水务局，深圳市节约用水2010年规划（副本Ⅰ）深圳市用水现状调查分析报告，1999.4
[9] 张雨山等，大生活用海水技术，海岸工程VoL.19 No.1（73～77）2000.3
[10] 尤作亮等，海水直接利用及其环境问题分析，给水排水VoL.24 No.3（64～67）1998
[11] 刘士永，污水回用的探讨，石油化工环境保护，1995（3～13）
[12] 钱正英等主编，中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告，中国水利水电出版社