宋序彤
( 建設部城市建設司 )

1 城市化與城市用水

　　城市是社會、經濟、政治、文化和科學技術發展的中心，人口和各種設施等要素向城市的聚集，使城市產生整體的高效益，城市化是所有國家社會經濟發展必然經歷的過程。據“世界與發展委員會”統計，在過去的65年間發展中國家城市人口猛增了約10倍，1940年僅有1%的人口生活在百萬人口以上的大城市中，而目前已達到10%，到本世紀末人類將有半數居住在城市。一個國家的城市化程度一般用城市人口占國家總人口比例來表示，往往與國家經濟發達程度相關聯。據聯合國1986年統計，21世紀將成為一個大型城市世界，見表1。我國城市化水平隨著國民經濟的發展，也經歷了曲折過程，見表2。

　　隨著城市化的不斷發展，城市用水量(工業和生活用水)也不斷增加，其速度超過農業用水。從本世紀初到七十年代中期，全世界農業用水增長了7倍，但工業用水增長了20倍，城市用水量在水資源開發總量中所占比例越來越大見表3。據歐洲9個發達國家統計，1975年城市生活用水和工業用水所占比例達66%，進入八十年代則達到70%左右；而發展中國家，農業用水往往占有較大比重，但隨著城市化和工業化的不斷發展，農業用水逐漸減少，城市用水所占比例則逐步增加。這是世界各國用水結構發展變化的共同規律，見表4。我國的用水結構發展變化，見表5。

　　城市用水不但增長速度快，且用水量大、集中，單位面積取水強度大，用水效益高。城市單位用水量產生的經濟效益是農業用水的十幾倍，甚至幾十倍。1991年我國479個設市城市，其生產總值占全國近70%，但生產用水量占全國的比例不足10%。由于城市用水發展的上述特點，在有限的水資源條件下用水量不斷增加時，其用水矛盾往往先在城市地區發生。我國“七·五”期間雖然加快了城市供水設施的建設，但是由于很多城市周圍水資源開發殆盡及供水設施建設投資的制約，全國約300個城市存在著不同程度的缺水問題。因此，研究城市用水和城市水資源開發變化規律有著重要意義。

2 城市水資源開發利用的發展

　　人們習慣于就近開發利用成本低廉、水質較好、比較安全可靠的地下水或地表水。當滿足不了城市用水不斷增長的需要時，甚至不惜超量開采地下水。例如，美國亞利桑那州的圖森市完全依賴于取用地下水，一些地區地下水位已下降了50m；達拉斯一福特沃思城市地區過去25年地下水位下降了120m，印度、蘇聯、墨西哥等許多國家都曾出現了類似情況。我國北京、天津、太原、西安、沈陽和濟南等許多城市因超量取用，造成地下水位的急劇下降、甚至地面下沉建筑物遭受破壞等，引發出許多環境問題。
　　當開發利用地下水受到制約時，人們開始筑壩蓄水和引水，甚至遠距離或跨流域調水。但是，建壩蓄水和遠距離引水的困難越來越多，目前全世界河流上修建的大、中型壩上萬座，其中93%以上是本世紀中期以后修建的。美國水庫的蓄水能力，在二十～六十年代期間每10年平均增長80%，但是到六十年代時，為增加同樣蓄水能力所需的投資卻比二十年代增加了36 倍。某些發達國家的水庫建設，實際上已接近可能的極限值。發展中國家比發達國家建造水庫大約晚了20年，但目前也遇到了越來越多的困難。原蘇聯把北部歐洲的湖水和河水引向里海流域和自鄂畢河經2500km引向中亞阿姆河流域的兩大引水工程，在建設過程和前期論證工作中都遇到很多困難，并有很多專家懷疑其工程的效益。美國加州自北部715km外的引水工程，將水提升590m，在設計能力60%的輸水能力條件下運行多年，但在進一步建設增加輸水能力的工程時，受到越來越多專家的懷疑和反對。另一項從科羅拉多河向亞利桑那州的菲尼克斯和圖森的引水工程，輸水距離536km，也有專家認為效益——費用比小于1，很有可能一美元投資效益只幾美分。
　　我國為解決城市用水問題，還將建更多的蓄水與調水工程，但是所需投資也將越來越大。例如八十年代，大連市自120km外的碧流河引水工程、天津自230km外的灤河調水工程以及輸水距離300km多的青島市引黃工程，其基建成本超過2000元/m 3 ·d。
　　當地下水和地表水的新水源開發遇到越來越多困難時，專家們把越來越多的注意力集中到減少用水需求量。美國和日本30年來在努力減少用水量、增加重復利用水量、節約用水方面取得了明顯的成效。圖1表明，美國工業用水取水量在六十年代中期達到最大值后，出現了持續下降的趨勢；熱電廠和農業灌溉的取用水量自八十年代以后，也出現了明顯下降的趨勢。從表6可以看出，日本1965年到1987年工業用水重復利用率從36.2%增加到74.9%，而工業取水總量1973年達到最大值后一直呈下降趨勢。工業產值不斷增長，而用水量的增加主要靠提高用水重復利用率來解決。

　　美國著名的“世界觀察研究所”的專家在一項研究報告中曾斷言，在有限的水資源競爭日益加劇的年代，一味地指望興建大壩和引水工程是危險的，它僅能放慢對水資源的耗竭或延緩用水短缺時代的到來。要采取新的戰略，必須把節約用水作為一種長期、可行的方法去選擇。這代表著當今世界對水資源開發利用的一種有傾向性的意見。

3 城市水資源開發的三個階段

　　一個特定城市，在一定的技術經濟發展條件下，存在著一個城市極限水資源容量(Q lim )，只要在能源或技術上沒有出現重大突破，Q lim 就會在長時間內保持相對穩定。具有不同水資源條件的城市Q lim 值也會有很大差異，而且水資源的開發進程和手段也不同，但概括起來可以劃分三個階段，即Ⅰ自由開發階段、Ⅱ制約開發階段、Ⅲ合理用水和重復用水開發階段。這三個階段發展的模式大體上可用圖2表示。

　　在自由開發階段其主要特征是:城市用水總量還遠遠低于城市極限水資源容量。人們認為，水是取之不盡，用之不竭的；解決城市用水量增長問題的主要手段是就近開發新水源；對水資源的開發管理很松馳；水資源的開發有相當盲目性，甚至破壞性；供水成本和水價低廉；大部分水經一次使用后即排放，普遍存在著不合理用水系統和用水浪費現象。我國在六十年代以前，大多數城市水資源開發處于這一階段。
　　隨著城市人口聚集，工業迅速發展，城市用水量急驟增加，開始加緊建設新的供水設施，新水源的開發受到越來越多因素的制約，城市水資源開發進入制約開發階段，出現了一系列帶有規律性的特征:為滿足用水迅速增長需求大量抽取地下水，使地下水位開始大幅度下降；新水源的開發受到鄰近地區水資源開發的制約，受到農業用水的制約和資金、能源、材料、甚至技術上的制約；往往采用工程浩大和耗費巨資的蓄水、輸水、甚至跨流域調水的辦法來增加供水量；用水量的增長加大了廢水排放量，由于廢水處理設施建設跟不上，水體污染加劇，反過來更加劇了城市供水緊張的矛盾；逐漸認識到水是有限的經濟資源，要節約用水，減少廢水排放量；開始加強水資源調配和開發利用的管理，各種管理法規和管理機構不斷完善；重復用水設施和重復用水技術不斷發展；由于新水源開發往往趕不上用水需求的增長，城市在夏季高峰用水時期經常出現供水不足的矛盾，影響了工業生產和城市人民生活的安定。在這階段，城市供水總量開始向城市極限水資源容量靠近；由于用水量不斷增加，城市用水總量和供水總量兩條曲線開始分離，二者之差即重復用水量。我國目前很多缺水城市都處于這個階段。
　　當城市供水總量已接近城市極限水資源容量、城市用水量的增長將主要依靠重復用水量的增加時，城市水資源開發進入第三個階段，即合理用水和重復用水開發階段，這階段的主要特征是:由于新水源開發成本越來越高，開發重復用水與開發新水源相比，逐漸顯示了越來越明顯的優勢，各種直接的和間接的重復用水系統迅速發展；各種有關管理法規和管理體系配套發展；各種重復用水的新技術和新設備開發十分活躍；人們已把用過的廢水看成是可再生的二次水資源；城市供水總量增長曲線在向城市極限水源容量逼近的同時，城市重復用水曲線和城市用水總量曲線近于平行增長，即新增用水量主要靠直接或間接重復用水來解決。預計我國在本世紀末和下世紀初，一些水資源嚴重短缺的城市將率先進入這一階段。
　　從總體上看，我國北方水資源短缺城市可能會較早向下一個階段過渡，南方豐水地區城市可能會在前二個階段停留較長時期；但從宏觀上看，城市水資源的開發最終要受到有限水資源量的制約。分析、認識城市水資源開發戰略的轉移及其客觀規律，對于解決城市用水問題、制定正確的對策和措施是十分必要的。

4 我國城市水資源開發基本對策

　　開發利用水資源解決城市用水問題，必須堅持“開源與節流并重”的方針，經過了近20年的實踐證明，貫徹這一方針是正確的，符合中國國情的。
4.1 開源
　　a. 要繼續加強水資源開發利用的法制建設。根據《中華人民共和國水法》確定的“國家對水資源實行統一管理和分級、分部門管理相結合的制度”，根據城市用水發展和用水管理的特點，健全有關城市水資源開發、利用、保護和管理方面的配套法規。
　　b. 在流域和區域水資源開發利用規劃中，應當注意滿足城市用水發展需要，協調好農業與城市用水的關系；要把城市供水資源的保證程度作為城市規劃的主要依據，嚴格限制在水資源短缺的城市地區發展耗水量大的工業和農業。
　　c. 加強城市地區水污染防治。城市不僅是用水集中、用水量大的地區，也是污水和污染物排放集中并且排放量大的地區。要采取多種方式減少污染物排放，加強城市排水設施建設、防治水污染，保護好城市周圍的可利用水資源。
　　d. 多方開辟資金渠道，繼續改革投資體制，增加城市供水設施建設的投入，保證供水基礎設施與城市經濟和社會協調發展，先期建設。
　　e. 加強城市供水行業統一管理。對不同投資渠道開發水資源興辦的城市供水，要加強其供水資質的管理，要將其納入城市供水統一規劃和供水資源統一調配，要確保城市用水的安全可靠性，不斷提高供水服務質量。
4.2 節流
　　a. 要把城市節約用水納入國民經濟和社會發展計劃，建立節水統計、考核指標體系。認真研究制定城市節水發展規劃，分析城市用水特別是工業用水的節水潛力，確定節水目標，制定落實措施。
　　b. 健全節水管理體系，建立節水法規和有關規章制度。充分運用經濟手段，促進節約用水。制定合理水價，征收水資源費、排水設施有償使用費和排污費等，逐步使所有用水戶形成自覺節水的機制。
　　c. 加強城市地下水資源管理，健全地下水的觀測體系，嚴格鑿井審批制度，按計劃控制開采量，鼓勵進行地下水的天然補給和人工回灌，爭取扭轉地下水超采局面，逐步做到采補平衡。
　　d. 依靠技術進步，提高合理用水水平和用水效益。要將節水型新工藝、新技術和新設備及器具的研究納入重點科研計劃；加強節水技術更新、改造的投入；把節水科研成果盡快落實，建設更多的節水設施；推廣節水型設備和器具，節約生活用水；在水資源緊缺地區，積極回用經處理的污水；在有海咸水資源的地區要積極開發利用海咸水資源。
　　e. 進一步加強有關城市水資源開發戰略轉變規律的宣傳。宣傳城市經濟社會發展的用水量最終只能限制在可開發利用的有限的資源范圍內的觀點，要提高各級領導和廣大群眾對水資源開發客觀規律的認識，宣傳節約用水的基本知識，提高節水的意識和自覺性，推動節約用水工作深入持久地開展下去。

5 參考文獻

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6. 宋序彤,The ole of Wter Conservation and its Prospects for the Development of Urban Water Supply in China, Jouarnal of Water Supply Research and Technology-Aqua Vol. 38,pp236240,1989