水资源的综合管理.doc

综合性水资源管理方法（以下简称IWRM）被认为是唯一可行的解决水资源问题的办法。这种水资源管理的整体论源自于Dublin-Rio定律（UNCED，Rio de Janeiro，1992）。该定律指出：淡水资源是有限的，脆弱的；同时，它对维持人类生命、经济发展和环境需求又是至关重要的；水资源管理需要包括领导者、筹划者和决策管理者在内的各界人士的共同参与。地中海沿岸的21个国家共有427,000,000人口，其中145,000,000的人口和每年外来的180,000,000旅游者就生活在近海地带。到2025年，这个人口基数将会攀升1719%，旅游者将增加40%，预计到2010年，其中的11个环地中海国家将会用掉它们可更新水资源的50%，至2025年，其中的8个国家，这个预计的比例将超过100%，其它的3个国家也会超出50%。同时，地中海地区又正遭受着平均气温升高和降雨量减少的影响，这就更需要有关积极地实施优化水资源管理、增加水的循环再利用和降低地下水咸化等方面措施。欧盟国家和一些权威性国际环境机构和政府部门都倡导切实可行的解决水资源问题的方案，其中包括循环再利用水资源，减缓地下水资源退化，经济合理地利用当地的废水和非淡水资源以及通过利用地方水循环工程增加可饮用水的利用等策略。这些现有的管理方法正激励着更为灵活、更富有活力的水资源管理政策的涌现。一、专业水文地质知识在开发新的地下水资源中的综合应用有效的地下水管理需要可靠的水资源利用方面的专业知识和技能，拿柏林为例来说，生物砂滤池技术和含水层补给都是有效的低成本解决饮用水问题的方法，也都是解决未来柏林水资源供给问题的尚佳方案，在未来的一个世纪里，它们必定是富有潜力的实用性技术。在柏林，地下水是主要的水资源，每天要有620,000立方米的水量供给家庭生活和工业生产。其中，70%的水资源来自于生物池砂滤和地下水人工补给。这是因为，地表水通过生物砂滤处理渗透到地下，补给了含水层，保证了地下水位的稳定和市民用水的质量。值得庆幸的是，柏林有着得天独厚的水文环境条件和水文地质条件，因为它坐落于和高原接壤的寒冷的山谷之中，又有穿越的施普雷河和大量的湖泊作为城市水源供给的后盾。水环境的恶化和人类活动造成的污染直接威胁着地下水资源的未来。因此，评估含水层的蓄水能力，并通过发展大量合适的相关实践技术来确保生物砂滤池工艺和地下含水层补给系统的应用对水资源的可持续开发起着至关重要的作用。来自Vivendi污水处理公司和柏林Wasserbetriebe污水处理厂（以下简称BWB）的研究将有助于提高对生物砂滤池系统和含水层补给的认识，这对天然有着应用性困难的新技术未来的发展起着决定性的作用。虽然长期以来二者都被视为有效的水处理工艺，但是它们祛除污染物的机理和化学反应的过程都还没有得到充分的理解和认识。所以，专业性水文地质知识在开发和管理水资源过程中的综合应用就显得尤为重要。二、利用在贫困地区、灾害多发区和发达地区实践经验，优化水资源管理水资源综合管理体制（IWRM）倡导一种考虑利用者、决策者和管理者在内的整体上综合整治水资源的思想。其实际意义就在于通过大量的高层相互间高质量的环境峰会作用来加强市政当局、非政府组织（以下简称NGO）和私人个体企业间的合作与交流。机构团体间共同协作的必要性已经达成共识，这正是有效地解决世界贫困地区水资源危机的唯一方法。同时，非常职业化的个体组织和部门也试图在对有效地解决水资源的问题上发挥更为直接的作用。这种新的水资源管理方法在南非德班地区的实施就是一个典型的实例。这也为德班地区26%的非正式居民提供了安居的条件。夸祖鲁-纳塔尔省（Kwazulu-Natal）的水处理试验工程项目是1998年世界银行组织的世界经济发展合作项目的一部分。其目的就是要证实私人企业、NGO和政府给社会和自身带来的额外价值。维旺迪自来水有限公司、世界银行和英国水资源援助团是这个项目的其中三个合作者，该项目的当地合作者有：德班市政 当地人口从100万增加到300万，应归功于该地区30个政府部门的联合管理。彼得马瑞兹堡市政府 这是一个拥有45万人口的政府机构。乌给尼自来水公司 这是一个直属于地区政府的水资源公司。Mvula 信托 NGO慈善性信托的职能就在于提高贫困地区水资源的服务质量。水资源研究会 这是一个从事国际性水资源应用研究的合作组织。维旺迪自来水有限公司 国际私人水资源合作伙伴。对德班地区来说，近三年来的目标就是要供给消费者充足的可以令人接受的，而且能使政府承担得起的水资源和卫生设施。在项目的实施过程中，教育宣传权和社团的管理权是其中最重要的权力。其中，NGO就专职于合作团体间的定期交流和宣传教育，地方政府则集中于立法事务和法规制定，私人自来水企业作为合作者负责相应的水资源供给服务和财政事务。水资源供给实施一个低压水量分配机制，能持续以200升/天的最大量供给饮用水给消费者。同时，由管理委员会专门训练水资源管理的法警，来管制那些对低压供水系统置若罔闻的人。通过训练，使当地的工作者成为水资源管理的法警，从而使其得以谋生。消费者在最初预付24兰特（南非的货币单位）的合作费用之后，只要每日再支付1.2兰特就可以了。在合作者之间发展团体关系和信任度，就意味着避免了使其中哪一个个体成为独立领导。权利和责任进行分制，是在达成集中合作者的优势和专业性知识的共识的基础上发展起来的。其中，至关重要的就是要使当地的合作组织从水资源管理服务体系中获得真正的权利。这种水资源管理和利用方案已经伴随着国际紧急救援组织的涌现而斩露头角。维旺迪自来水有限公司作为包括国际红十字会和其它国际权威性紧急救济机构等在内的多边合作者之一，用企业个人的经验和装备提供了相应的支持。德班水资源循环再利用工程（DWR）自从2001年3月启动以来，该项目就以47，500m3/d的处理量开始处理一次性污染物和净化回收废水。这个系统以其较低的运行成本处理掉了7%的排入海洋中的废水，同时以高质量的水质确保了当地Mondi造纸厂、Sapref炼油厂和Sasol纺织厂的用水需求。这个可行的解决办法给德班带来了如下的利益：合作委员会给非正式的贫民区提供了可以承担得起的水资源。为社区增添了8%的饮用水源。确保了工业企业低价格的水消耗（低于饮用水25%）。减少了超负荷排放入海的污水流量。三、欧洲通过对咸废水的再利用以确保商品作物的产量和土壤盐碱化地区从业者对食品的需求在地中海地区，58%的沿海含水层遭受了盐碱化污染；同时，过度开采地下水又导致了海水倒灌，致使地下水的含盐量偏高，这已经使25%的灌溉区农田遭受盐碱化。土壤盐碱化扼杀了农业生产和当地的食品加工业，同时又带来了人口的失业。这一切已经逐渐演化成为一个全球性问题。全球10%的地下水资源由于过度开采而造成了最终的土壤盐渍化，20%的灌溉农业区已经受到盐碱化的污染。在西班牙，水资源循环再利用现象急剧增加，紧随排在第二位的脱盐降渍作用，排在了第三位。已经有近400多种脱盐植物利用在了农业灌溉当中。目前，一个120，000m3/d处理量的反渗透（SWRO）项目正被投资建设在西班牙南部，为农业灌溉所用。在低洼地区进行生物处理之前，海水渗滤污水处理工程系统，导致灌溉所用的二次污水过量盐碱化。碱性二次污水是极具吸引力的有价值的可处理再利用的水资源，它的再利用实际上是海水脱盐工程最经济的选择，而且也正稳定应用在西班牙的许多其它地方。回收再净化后的水正高效地应用于农业灌溉系统中。经济作物就生长在以盐碱化土壤为基础的人工土壤中。四、以美国加利福尼亚州橘郡供水特区供水公司330，000m3/d地下水补给工程为例分析利用含水层补给获得间接饮用水工艺南加州是个拥有诸多人口的半干旱地区，在拥有34，000，000人口的加利福尼亚州，洛杉矶是拥有16，700，000人口的美国第二大城市，水资源供给短缺，并存在着一系列影响水资源可持续发展的问题。该城市用水主要是来源自科罗拉多河和加利福尼亚州的北部山区，城市人口的不断膨胀，水资源短缺存在着比较严重的危机。自1950年以来，由于过度开采地下水，导致加利福尼亚州沿海岸形成了近8公里的海水入侵带。不过，三个由淡水注入形成的水力屏障已经控制了海水的入侵。为了达到饮用水标准，向地下含水层注入淡水资源已经将近40年，而且25年来的净化废水处理系统已经在控制地下水盐碱化和利用含水层补给获得可饮用水工程中得到了应用。橘郡水务局（以下简称OCWD）主要承担着近200万人口饮用水的重任，在未来的20年里，人口有望达到300万。为了满足需要，OCWD和橘郡环卫局（以下简称OCSD，在美国主要进行市政废水处理和地下水的地面渗透回灌系统）已经启动了高效解决供给高质量水质项目，它们正要倡议成立一个水资源净化项目地下水补给系统工程（以下简称GWRS），它的运行必将起到净化现有排放入海的废水的作用。OCSD系统收集全郡20余个市镇排放的城市废水，应用比较传统的二级生化处理工艺，水质达到排放标准后，一部分送OCWD进行再生处理，其余废水则实行地面渗透回灌。该系统利用Santa Ana河6英里长的天然河段和14处池湖作为渗透处理回灌场。各回灌场定期轮换放空，并用专门的浮船式刮沙机刮去回灌场底部的沉淀物（可作建筑材料）,以提高渗透率。OCWD把OCSD系统处理的城市废水作为再生水源，进行深度净化，经过絮凝、沉淀、加石灰除氨、加二氧化碳中和、双层滤料过滤、加氯反渗透和活性炭过滤等工艺，将水处理到全部指标满足加州饮用水水质标准后，再回灌至地下含水层。这样以来，既能阻挡海水人侵，又可以补充地下水源。该厂的生产过程包括反渗透处理水1.89万m3/d，碳吸附处理水3.40万m3/d，共5.29万m3/d，再加上深井水3.25万m3/d，共送出8.54万m3/d，并已成功地运行了二十六年，水质要求能够得以保证。90年代以来，该厂在一些国际公司的参与下，进行了革新工艺的研究试验。新工艺的流程将大大缩短，运行管理的稳定性相应增加，出水水质能够有所改善，运行费用大致相当。此新工艺有望在23年内投人运行。GWRS通过微型过滤、反渗透和紫外线消毒等手段形成了对OCSD的威胁。当平衡系统跨越了现在的海水入侵障碍时，将近80%的由GWRS得到的可饮用水将被输送到13公里外的OCWD的补给系统。含水层补给工程通过直接注入和表层接触过滤方式为圣安娜河（Santa Ana）流域居民提供了75-80%的饮用水源。到2020年之前，GWRS有能力通过地下水补给工程为地区居民提供近22%的饮用水源。DCWD在1976年成立了污水加工厂，并作为一项先进的渗水处理技术，给拥有二次污水工程处理工艺的LA Hyperion废水处理厂带来了巨大的压力。再净化水是用回收再利用废水和深井水混合（62%的回收再利用水和38%的深井水）后，从23个注水井注入地下四个不同的含水层。这样，用来注水、饮用和水质监测的井达到431口，含水层补给工程通过直接注入和表层接触过滤方式为SA River流域提供了达75-80%的饮用水资源。1992年，OCWD 声称要亟待解决的问题是如何协调好基于16年前用石灰净化处理和快速重力砂滤处理系统操作经验的RO角膜预处理方法。这样的经历致使DCWD对世界上著名的试验中心开始了一项长期的试验性研究（长达53，000小时以上）其目的就是在于它们能够为405，000m3/d的处理系统做出更合理的选择和预算。其中的地下水补给工程有这样三个阶段增长战略，如表1所示：表1 GWR工程增长战略示意图年份增长量（单位：m3/d）2004236,0002010321,0002020405,000早期试验建立了2，712m3/d处理量的连续微滤工艺（以下简称 MF/RO）。它自1994年以来，一直都在运行，产生了详尽的水质数据，形成了具体的价格标准，大规模地改进了工艺设计标准。对于四个选择性的预处理系统，长期大规模的试验研究评估了它们的稳定性、资金投入和运行规模，同时确定了GWR系统的经济效益和水输入系统上的优势地位。相比之下，用GWR的二次污水工程处理系统仅需花费部分能源，从加利福尼亚州北部的Colorado河输入水源就可以了。而废水回收再利用系统将会延迟10年，耗费的150，000，000美元可投资在新的排水入海口。其能源消耗量对比如表2所示：表2 不同项目能耗对比能耗量单位国家水资源工程科罗拉多河GWR系统kWh/m32.841.821.21KWh/acrefoot350022401490这样以来，对小规模低压膜系统的深入研究和对大规模OCWD工程的广泛试验都能够对来自于三个反渗透（RO）预处理微型过滤系统生产厂家形成有有力的竞争。基于25年生活循环评估的预处理系统，正是由美国USFilter公司提出的连续微过滤技术(简称Memcor CMFS)。这是一个不同寻常的工程项目，它是一个能使与饮用水供给和废水排放有关的环境问题得以解决的典范。仅在美国就有将近40个含水层补给项目，在世界其它地区也有至少有100个处于不同发展阶段的类似的工程。美国还有超过20个利用反应膜进行水循环再利用的企业和工厂，这些工厂有670，000m3/d的处理量，这个处理能力相当于世界其它地区废水处理量的总和。其中，美国有62%的工程项目和85%的废水流量的处理是利用USFilter公司的连续微过滤技术和Vivendi水处理公司的处理技术。五、社会经济效益分析水资源管理的社会经济效益分析势必要把地方特点和地区消费水平考虑在内。因地制宜的IWRM需要能够给社会带来最大的经济效益。其对经济发展的有利方面主要包括：可行性远景规划需要对资源进行有效利用，地下水补给工艺，未来需求和良好的社会财政状况等方面有充分的认识。能供给水资源的合作团体利用地区经验技能，确保了贫困区的生活用水。通过净化再利用工农业废水达到增加饮用水和减少水消耗的目的。利用循环再利用工艺供给干旱地区用水。增加土壤盐碱化地区商品作物种植，扩大该地区就业范围。通过有效的盐水入侵控制措施和合理的含水层补给方法，达到获得水资源的目的。减少废水排放入海，保护海滨浴场。用循环净化水灌溉风景区用地和高尔夫球场，达到支撑旅游娱乐业的目的。六、结论水资源综合管理体制是一种从全局角度出发的长期进行管理的方法，这就需要得到包括立法、合理统一的质量标准和国际经济合作在内的全力支持才能得以实现。其中，政府的水资源管理机构要对一切水资源，从淡水资源到处理回用的废水资源问题负全部责任，而并非是从整体的管理框架中独立出来，分管独治。所以，唯一解决水资源紧缺的方法就是，最大限度地挖掘水资源管理、回收再利用、脱盐降渍和地下水补给等措施的有效作用。在高效益运营体系内，要积累全球范围内的经验方法，可以继续缩减投入成本。其中，人力投入、资金融入、装备配置和膜工艺是充分发挥可行性工程作用的关键。这也正是这个联合体系如何通过利脱盐作用、水资源回用和地下水补给等措施在一个系统中的协同作用能产生真正的经济效益和社会价值的关键之所在。这些革新措施，也必将使沿海城市迅速步入水资源综合管理的轨道。