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城市雨水收集资源综合利用综述

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-10-10  浏览次数:93
核心提示:城市雨水收集资源综合利用综述
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2020年中国无废城市建设及固废资源化利用可持续高质量发展大会
 

城市雨水收集资源综合利用综述
 

摘要:水是一切生产活动和生命不可或缺的自然资源,具有有限性,可恢复性,时空变化的不均匀性,开发利用的多面性和多功能性的特点。水资源是国家重要的基础资源,水资源拥有量是综合国力的重要组成部分,成为决定国家富裕程度的珍贵商品之一。

 

1城市水资源管理存在问题


1.1城市发展与水资源矛盾

 

水资源是所有资源中最宝贵和不可替代的资源,掌握了水资源就掌握了经济命脉,掌握了宏观调控的经济主动权。由于城市化速度加快而产生城市供水压力,影响了城市供水安全、加剧用水矛盾、不利于水资源可持续利用。

城市发展规模、自然条件不同,各类城市面临的水资源问题有一定差异,具体表现为:

特大城市:多数特大城市现已经面临严重水资源问题。居住在干旱和半干旱地区特大城市居民的用水,由于水质问题,需要处理后才能被利用。人口的大量涌入,很多人居住在未经规划的居民区、贫民窟,这些地方生活条件很差,供水、卫生环境得不到保障,没有废水处理系统,人们的饮水存在安全隐患,可能引发疾病。有时,特大城市还会遭受洪水威胁。

沿海城市:沿海城市发展导致海水污染、海水入侵、生态系统破坏等水环境问题,以海滨红树林为例,可以用来抵御海啸、台风、海水入侵,如果海水受到污染,红树林就会萎缩,甚至消失,影响了沿岸居民的生活质量。

跨界城市:流域边界的大城市、新兴城市面临更严峻水资源问题,世界有2/5人口居住在跨国界流域。河流流经多个城市后地表、地下水质受到污染,世第二淡水湖维多利亚湖就是典型代表。边界城市河流受到污染的原因是上游区域的工业、城市、农业发展。

中小城市:在未来几十年中,不断新增的中小型城市将对水资源产生重要影响。可以借鉴先进城市水资源管理方法使城市规划、管理体制更加合理,减少城市发展与水资源矛盾。

 

1.2传统水资源管理方法存在问题


传统城市水资源管理过于专业化,没有引入跨学科、跨行业管理理念,管理政策和制度制定和执行仅局限于水行业内部。

在城市水资源管理中,以往仅通过单纯的水资源管理一条途径来解决城市发展中出现的诸如用水紧张、用水卫生、城市洪水、水资源保护等问题。这些问题的出现错综复杂,但在制定解决这些问题规划、措施中各自是独立的,没有认真分析这些问题间关系,结果是头疼医头,脚痛医脚,治标不治本。

传统的城市水资管理与城市发展总体规划、流域层面的管理都缺少联系。通常城市发展总体规划缺少城市水资源管理基本内容具体说明,没有城市供水、污染处理、环境卫生、雨水设施、固体废物处理进行详细规划。此外,流域层面管理规划虽然包含了城市供水、环境卫生、城市安置等内容,但忽略了鲜水、废水、暴雨洪水之间关系。

此外,传统城市水资源管理没有考虑不同用水对水质要求,结果,水质优良的水被用于城市用水方方面面,引发水资源短缺。

 

2城市水资源综合管理基本内容与方法


2.1城市水资源综合管理基本内容

 

城市水资源管理基本思路是将城市水资源作为一个完整系统,是城市一个组成部分,主要内容包括:城市水行业管理机构与各级水行业管理机构有机结合;水资源保护与有效利用;水资源规划与利用,包括城市布局与土地利用;城市防洪、废水治理、水污染防治、水量和水质管理;采取生态保护与基础建设综合措施;采取非工程措施,如教育、价格机制、法律法规、严格管理制度。


 

图1城市水资源综合管理各项工作之间关系

 

图1显示了城市水资源综合管理各项工作间相互关系,从中可以发现城市水资源综合管理与传统方法不同,它克服了传统管理方法中单一管理水资源的弊端,融入了“综合管理”新元素,主要特点包括:在城市水资源综合管理中,考虑了多种水源作为城市水源,包括地表水、地下水、雨水、废水、淡化水、洪水、引水、虚拟水;考虑了包括中水在内的不同水源水质特点,以满足不同用水对水质要求;将城市中蓄水、原水处理、循环利用、排水作为城市水循环过程组成部分,进行统一规划、统一建设,而不是彼此割裂开来;将城市水源作为一种资源进行开发、利用、保护;考虑了各类用水户需求,同时还兼顾了城市水源地范围内土地利用情况;对政府、非政府水资源管理机构的工作范围做了说明;考虑经济效益、社会公平、环境可持续之间平衡。

 

2.2水资源综合管理方法

 

城市水资源综合管理没有统一模式,由于环境不同采取管理模式不同,管理模式选择的管理方法,是为了满足城市发展中水资源可持续利用要求,以及减小水资源开发对环境影响,管理模式是不同管理方法的组合。

 

2.2.1水处理与再利用

 

“闭合循环系统”是水处理与再利用的最佳方法。将废水或无法直接利用水进行收集处理,循环用于农业、工业或其它行业,这样,即有利于改善城市居民、环境健康,又可以提高经济效益。“闭合循环系统”用水模式使水得到充分利用、提高用水效益,起到一举多得作用。经过处理的水可以用于市郊农田灌溉,提高农作物收成,有利于城乡结合,同时,可以改善生态系统,减少疾病和污染物危害。技术创新为水处理与再利用领域探索新途径,先进的纳米膜技术在水处理的应用可以降低成本、提高能效,为水处理行业广泛发展提供巨大机遇。

“闭合循环系统”要求对工业、其它污染源进行分离管理。工业排放、各种土地开发产生废水会污染自然环境,使城市供水水质恶化,因此,应加强城市水资源管理。对于分散排放废水,应进行污染源控制,分别收集和处理各污染源排放废水。工业污染物应该在源头得到治理,如果可能的话,不应排出“闭合循环系统”外,处理后废水在生产过程中重复利用。对污染源头治理应该降低治理成本,避免环境受有害物质威胁,保护城市污水处理系统完整性。制定切实可行的工业废水排放制度,加强执法力度。

对于农业,主要问题是如何协调流域内城市公共健康、环境资源保护与农村居民希望保持农耕生活方式之间利益。为了减少农业面源污染,纽约市引入了与流域内农村社区建立伙伴机制,落实流域保护计划,提高城市饮用水安全。清洁生产、清洁能源、节水工作、节水技术得到推广。在对城市水资源态度、消费方式、对废水管理方法、效率、创新方面需要加以转变。城市水资源管理不再是只解决“管道末端”问题,新的解决方法是从污染源头进行治理。

 

2.2.2治理城市洪涝

 

在发展中国家,市区许多地方,特别是低收入居民区经常遭受强降雨引发严重洪水威胁。治理城市洪涝方法有多种,既可以减轻洪水灾害,有可以增加当地水资源可利用量,其中包括:修建蓄水池、增加渗透面积、修建下渗渠或利用天然排水系统,减缓水流。与城市雨排系统相比,种植城市绿化带可以截留雨水,这种低成本投入措施即有利于减轻城市洪水风险,有可以改善城市生态环境。利用城市自然形成或修建的湿地、沼泽可以涵养水分、净化水质,其作用越来越得到认可。

 

2.2.3雨水收集

 

收集地面或屋顶雨水方法可以增加当地供水量和地下水补给量,同时,还可以减轻本地洪水灾害,这些即时措施应该与改善供水、排水基础设施长期办法相结合。尽管有些城市已经开展地面或屋顶雨水收集工作,但对于大规模开展,缺少收集系统设计统一规范和有关成本与效益、影响与制约因素方面文件材料。

 

2.2.4绿色环保基础设施

 

在土地利用时融入生态环保功能是对城市洪涝治理方法拓展,采取方式是利用天然或模拟天然系统处理污水。各种灵活多样处理技术与土地自身功能相结合的经济实用方法可以使城市生态系统完整性得到恢复。

 

2.2.5 生态系统保护有偿服务

 

生态系统保护有偿服务被证明是又一种行之有效的方法,这种方法可以保护城市供水免遭上游活动危害。利用经济手段提高土地所有者和使用者在土地使用中的生态保护意识。生态系统保护有偿服务旨在通过补偿方式保护农村用水户利益,尤其是贫困人口利益,来管理共同的生态系统。尽管这种管理方法不能马上见效,但城乡资源共享管理是生态系统有偿服务的手段之一,从长远看,可以更好保护生态系统完整性。

 

2.2.6提高用水效率

 

在用水户中,提倡和鼓励减少用水损失、提高用水效率。居民供水系统面临主要问题是如何减少供用水损失,有的地方渗漏损失率达50%。提高用水效率应该在水处理、输送、储存、使用过程中减小水的损失。减少水的损失涉及供用水系统设计、建设、运行和维护,以及用水方式。过去几十年中,新加坡在减少未计量水方面取得显著成绩。西班牙萨拉戈萨市政建立一个减少供用水损失管理示范区,区内配备了节水设施,安装了供水监测系统,采集流量、水压数据,利用GIS和模型对整个示范区进行信息化管理。

 

3城市水资源综合管理的落实


城市水资源综合管理落实需要创造有良好组织环境、健全的法律和政策、社会各界的广泛支持。需要各级决策组织的协调配合才能保证供水安全、防止用水矛盾。市级政府部门在城市水资源可持续利用方面发挥越来越关键作用,决策者和管理者关注方面有:首先,在水资源管理标框架下,制定综合政策和战略,处理好公平与经济效益之间关系,考虑大多数利益相关者利益,对水资源进行分配和管理;允许市级以下水行政管理部门参与水资源可持续管理的分析、讨论、决定程序中;城市选择新水源时,要考虑社会公平、经济发展目标,不要伤害其它群体对水资源需求;长期规划更有长远性,突破短期财政预算的局限,重视环境可持续管理意义;投入经费用于“非工程”和“工程”可持续方法研究,“非工程”方法包括:组织发展、机构能力建设;“工程”方法包括:大中小型基础设施建设,尤其闭合循环管理系统更应采取这些方法;建设更加高效监测系统,提高监测数据质量,为法规、政策制定提供可靠信息。

 

3.1运用辩证的方法管理城市水资源

 

保证城市供水安全不单单是水利部门工作,需要合理规划房地产、能源、城市景观,并与城乡农业发展、三废治理相结合,实现水资源优化利用、城市供水安全目标。

城市可持续发展对城市水资源管理有了新的目标要求,了解和掌握综合管理水资源、能源、土地开发给各方带来益处。从土地利用方面,这种管理模式将拆掉钢筋混凝土修建的建筑和设施、恢复绿化带、涵养水源、改善水质、减轻洪涝灾害、增加栖息地。对于废水的利用,将会改变人们对污水处理厂的重新认识,污水处理厂从能源消费转变成资源再生,生产的沼气可作为燃料或化肥用于农业生产。

 

3.2发挥中央政府作用

 

为了平衡经济效益、社会公平、环境可持续性之间关系,中央政府应建立法律法规,明确水资源属国家所有,在统一框架下进行水资源分配。以此为基础,由政府审批取水许可,作为规范性水经济体组成之一。单靠法律法规自身力量还不够,必须加强执法和监督能力,消除不公平权利现象发生。

一般水文流域边界与行政边界不一致,城市辖区多在流域内,有的流域跨省界,甚至国界。只有中央政府才能协调好全国范围内城市化发展与城乡水资源管理之间关系。中央政府在制定城乡宏观经济发展政策中,应消除城乡生活水平差异。

中央政府在国家政治议程中,应明确城市发展与水资源管理地位、赋予职责,尤其要明确各部委地位、职责。由于城市水资源管理与农业灌溉、城市供水、农村供水、能源、工业、交通行业有关,应避免片面组织管理模式,对社会、经济、环境、用水户之间可能出现矛盾要明察。中央政府有权调动所有利益相关者投入水资源管理中。

 

3.3发挥市级政府作用

 

尽管中央政府肩负重要作用,但城市发展规划应尽可能由各市决定,这需要真正意义权利下放。除了行政管理权力移交给地方政府外,还应该赋予政治、财政方面权力。这样才能在城乡主管部门之间、中央和地方决策者之间、国有与民营之间建立新型、稳固关系。对快速发展城市实现可持续管理需要有高效政府,具有很强能力进行专业城市规划、当地资源管理,当城市发展超出原有行政边界时,应有能力对新的行政边界进行重新合理界定。城市水资源综合管理需要对城市水务服务进行规划和管理,服务范围包括:供水、用水、排水、环境卫生、洪涝治理、所有固体废料。这些服务联系密切,中心难点是对这些服务设施的组织管理。世界许多地方,城市的某项规划由政府一个部门完成,这会给与其它部门统一管理带来问题,造成后果是城市空间布局更加零散、低效。因此,需要对城市空间布局和基础设施方面规划进行更高层次的统一管理。建立协调管理组织结构为部门之间、各级政府之间、与社区和利益相关者之间交流沟通提供保障。

 

3.4利益相关者深入参与

 

对城市涉及面广的新建、改建项目,应该听取所有利益群体的意见。为了消除政府对百姓不切实际承诺,可以在法律上,明确规定利用相关者参与城市管理权力。在城市发展决策中,为过去被当作“局外”群体的参与创造条件。例如,可以邀请流域上游农民协会、工矿企业、能源行业等人士参与城市水资源管理,共同商讨下游城市长期利用废水进行农业灌溉问题。为安装灌溉设施利用废水进行农业灌溉的农民提供法律保障,同时,还应该制定相应水质和监测标准,保证公众健康。

在城市建设项目设计阶段邀请利益相关者参与,集思广益,使设计方案更加合理,有利于改善低收入群体生活条件。居民参在与城市发展规划与建设、城市年度预算、地方发展规划编制工作中取得积极成果,将发挥越来越重要作用。

 

3.5提高应对气候变化能力

 

只有全球各地区、各国、以及国内采取协调行动,运用统一管理方法综合城市各种发展要求和环境管理能力,才能应对气候变化。许多城市已经行动起来,采取措施减少对全球气候影响。正确处理好社会、经济、政治各方面关系,平衡非工程措施与工程措施互补性。以城市防洪为例,即可以通过修建防护设施,包括滨海防洪墙、防洪堤坝、可移动隔离栏,也可以通过限制在防洪脆弱区定居安置等多种手段达到防洪目的。

 

4结语

 

水利产业是基础产业,投资大,回收时间长。良好城市水资源管理是城市居民、环境健康的基础,需要有健全国家政策、完善城市规划和实施做支撑。通过加强协调,才能提供更好公共服务,需要中央、地方部门间跨行业合作,对供水、用水、排水等各个环节进行统一管理。


 
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