A. 废水资源化利用能提高水资源的利用率吗
废水资源化利用是将废水转化为可再利用的水资源,提高水资源的利用率,杭州深瑞环境有限公司对此表示赞同。其是解决当前水资源紧缺问题的有效途径之一。
首先,废水资源化利用减少废水排放,减轻对环境的压力。同时,转化为可再利用的水资源,减少对新鲜水源的需求,缓解水资源短缺问题。
其次,废水资源化利用能降低水处理成本。废水处理耗费大量资源,而资源化利用则能通过处理废水来减少水处理设施的运行成本,提高水资源利用效率。
废水资源化利用还能促进企业可持续发展。企业通过降低水资源消耗,树立环保形象,提高社会责任感,实现自身发展与环保的双赢。
B. 如何加强污水的治理和循环利用
在治理水环境污染,一方面要保护水资源,防止水资源的浪费、破坏和污染;另一方面还要加强水处理技术的开发和推广,在进行污水处理的同时,做到污水资源化,完善污水排放的法律法规,普及全民保护水环境的意识。
一、加强水资源保护。严格执行《水污染防治法》和《环境保护法》,对污水的排放标准应严格控制,尤其是要加强对工业污水排放的监督,对违法排放的企业要从重处罚。加强对排污口的各类污染源的跟踪监测,加强对地下水和地表水的水质监控,发现问题及时解决。同时,需完善相应的法律法规,建立健全水环境保护法律体系。
二、提高水处理技术。强化已有的常规水处理工艺,发展和推广深度处理技术工艺,包括活性炭吸附、臭氧高级氧化技术、臭氧和活性炭连用技术以及膜过滤技术等。污水治理过程中,有效治理污泥也是非常重要的环节。片面强调污水治理,而不重视污泥处理工作,会严重影响治污效果。另外,在技术储备上,应加快环保型水处理技术的革新。
三、加强应对突发水污染的管理措施,积极防范突发水污染事件。近年来,我国水污染突发事件时有发生。应开发和安装水污染的自动化在线检测系统,对水源进行实时监控。另外,加快发展水处理应急设备技术和工艺建设。在制度管理上,对废物废水尤其是工业化工原料和危险废物废水进行全过程监控,防止大面积水污染事件的发生。
四、加强污水资源化,提高水资源的利用率。目前,我国水资源利用率不足50%,重复利用率为20%左右。低效的水资源利用,加剧了水资源的浪费局面。因此应采用先进的节水技术和生产工艺,研究污水的治理和循环利用,如中水回用、工业冷却用水的循环利用等,都是充分合理地利用水资源。再如,将马桶用水直接流入沼气发酵池,利用其产生的无毒害能源沼气,进行废渣处理后形成无污染的农家肥,做到“源于生活,用于生活”。
五、加强宣传,提高全民的水资源保护和再利用意识。水资源保护和治理,不仅与政府或相关部门有关,而且与我们的生活和身体健康息息相关,要加强大众水环境保护意识普及教育,防止对水资源的浪费、破坏和污染,促使人人都为水环境保护贡献力量。
C. 我国水资源开发利用程度的警示线国际公认的水资源利用程度的警示线是40%,是在不考虑废污水处理与利用以
我国水资源开发利用程度的警示线探讨
李 东
(黄河水利委员会水文局 河南郑州 450004)
摘要:国际公认的水资源利用程度的警示线是40%,是在不考虑废污水处理与利用以及“洪水资源化”的前提下的设立的标准;目前我国水资源开发利用程度平均接近25%,但南北差异很大极不平衡,北方河流长时期水资源利用程度高达80%,甚至更高;随着我国废污水的处理程度的大幅度提高,水利工程的建设和“洪水资源化利用”的常态化,结合中国特点与实际,经分析我国水资源开发利用程度的警示线可适当提高,我国北方设高为60%,南方也可维持在40%。
关键词: 水资源开发利用程度(率) 警示线 中水利用 洪(雨)水利用
1. 水资源开发利用率的概念
1.1 水资源开发利用率定义
水资源利用程度的主要指标为“水资源开发利用率”。
水资源开发利用程度,即水资源开发利用率,是指流域或区域耗水量占水资源总量的比例,是水资源利用中的耗水程度。
通常从水资源规划利用角度,水资源开发利用率是指供水能力,即保证率为75%时可供水量与多年平均水资源总量的比值,是表征水资源可利用程度的一项指标。
从水资源利用统计分析计算的角度,除了实际耗水量,也可采用供水量与总的水资源量之比,体现的是水资源量被耗用即供用水利用的程度。
水资源开发利用又可分为河川径流(简称地表水)水资源开发利用和地下水资源开发利用,一般以河流为单元只统计地表水资源开发利用,流域为单元时综合统计,或分别统计,但不特别指出时(如综合利用率),也仅是指地表水资源开发利用;比如一条河流的开发利用就是指该河流的地表水资源开发利用。
由于河流来水并不是一成不变的,又有丰水年、枯水年和平水年之分,所以在计算当年实际河流水资源开发利用率时,随着水量的变化又有所不同。当然,一年里也有丰水与枯水期,丰水期即汛期的水水库拦蓄后枯水期使用。
1987年9月11日国务院办公厅转发了国家计委和水电部“关于黄河可供水量分配方案报告的通知”。黄河可供水量分配方案为依据黄河河川径流量为370亿m3。黄河可供水量是扣除输沙水量及生态水量,亦称河道外的可利用量。
如黄河断流最严重的1997年利津入海径流量只有18.6亿m3,当年地表水资源利用率高达80%,当然这里指的是消耗程度,也就是说80%的水被耗用掉,那么当年的利用程度更高一些,因为利用量中有一部分回归河道并没有被消耗。
1.2国际公认的水资源利用程度的警示线
2002年新修订“中华人民共和国水法”,中国人大司法解释权威性提出:国际上一般认为的对一条河流的开发利用不能超过其水资源量的40%的警示线。
该数值是大范围长时段的平均值。对于不同年份以及年内不应该是一个固定数据,同时具有两个明显特征:各时段各地区是不一致的;随着经济的发展水利工程发展、科学技术发展,雨水利用遍地开花与大型工程洪水集中利用、污水处理后中水利用等各种手段得到应用,应该说该警示线数据也不是一成不变的,随着社会经济发展而随之改变;同时,中国属于严重缺水国家并且旱涝频繁不可能完全照搬所谓的国际上警示线。
2. 我国水资源开发利用现状
我国水资源开发利用程度接近25%,从全国而言,不完全一样,呈现“北高南低”,南方特别是西南,水资源丰富而利用量少,利用程度低,而北方尤其是西北干旱地区和华北地区利用程度高。
2.1 北方水资源开发利用率较高
北方主要河流已超过50%,其中海河流域和黑河流域个别年份已超过90%。黄河、海河、辽河、淮河的水资源利用率一般都超过了国际警示线,其中海河和淮河每年大约引黄河水100亿m3,部分内陆河超过100%。
2007年甘肃省水资源公报:水资源开发利用程度,即毛用水量与水资源量(自产地表水与不重复地下水之和)之比。全省为45.8%;内陆河流域为100.2%;黄河流域为37.8%;长江流域为4.1%。
淮河水资源公报:2008年淮河流域地表水资源开发利用率为49.9%(地表水资源开发利用率是指地表水供水量占地表水资源量的百分比),山东半岛地表水资源开发利用率为19.9%,淮河片地表水资源开发利用率为45.6%。
2008年海河流域天然径流量为126.93亿m3,地表水供水量123.10亿m3,扣除跨流域调水43.25亿m3,当地地表水供水量79.85亿m3,地表水资源开发利用率为62.9%
2.2 南方水资源开发利用率普遍较低
根据中国水资源公报,2008年从国境外流入我国境内的水量为233亿m3;从国内流出国境的水量为6057亿m3,流入国际边界河流的水量为647亿m3;全国入海水量为16101亿m3。
从2008年来看,每年我国超过2.2万亿m3河川径流水资源没有被利用入海出境了。
南方水资源开发利用程度低,长江流域仅为18%。
根据云南水资源公报2008年全省水资源开发利用率(水资源开发利用率为河道外供水量与多年平均水资源量的比值)为6.9%。
2007年珠江流域片水资源开发利用率为20.2%,但个别地区经济发达地区也超过80%,其中经济发达的珠江三角洲的水资源开发利用率最高,达83.1%。
2.3 我国水资源开发利用率地区差异大
我国水资源开发利用率呈现北高南低与降雨带与人类活动关系密切。
因受人口密度、经济结构、作物组成、节水水平、水资源条件等多种因素的影响,各地区的用水指标值差别很大。
1999年中国水资源公报根据水资源量计算和供用水统计成果,并考虑跨流域调水、水库蓄水变量和地下水储存变量等因素的影响,对九大流域片地表水控制利用率(地表水源供水量占地表水资源量的百分比)进行了估算。地表水控制利用率也是地表水资源开发利用率。松辽河片为24%(其中辽河流域为52%),海河片为94%,黄河片为76%,淮河片为78%,长江片为15%,珠江片为18%,东南诸河片为14%,西南诸河片为2%,内陆河片为34%(其中河西内陆河为80%)。
总之,我国水资源开发利用程度地区分布不均,“北高南低”,随气候和人类活动而变化,干旱年高,丰水年低,随社会发展总用水量增加。
3. 我国干旱缺水状况决定了必然需要大量水资源
我国是一个干旱缺水严重的国家,我国的人均水资源量只有2300 m3,仅为世界平均水平的1/4,位列世界第121位,是全球人均水资源最贫乏的国家之一,是联合国认定的“水资源紧缺”国家。
我国年年有干旱,平均不到3年发生一次重特大旱灾,尤其经常发生区域性特大旱灾。正是我们重视水利工程的建设,“水利是农业命脉”,大兴水利,在许多大旱之年仍然夺取农业大丰收,使我国粮食产量逐年创新高。
我国又是幅员辽阔的国家,各地气候等自然条件差异很大,西南、东南沿海地区因受季风和台风影响,降水量相对比较丰富,水资源量也就相对较为丰富,但北方特别是西北,尤其是西北内陆地区降水量稀少,水资源量匮乏,人均水资源量仅为全国平均数的1/8—1/10。过去,我国旱灾高发的区域主要在干旱缺水的北方地区,特别是西北地区。近几年,在传统的北方旱区旱情加重的同时,南方和东部多雨区旱情也有所发生,甚至在扩展和加重。
2010年中国西南大旱范围波及中国西南五省市区(云南、贵州、广西、四川及重庆)并蔓延到湖南等省市。旱灾影响范围已由传统的农业扩展到工业、城市、生态等领域,工农业争水、城乡争水、超采地下水和挤占生态用水现象越来越严重,特别是人畜饮水严重困难,花费很大人力物力。
据气象专家分析,这是有气象资料以来,西南地区遭遇的最严重干旱。干旱的原因是降水少、气温高,两重原因共同作用,加上持续时间很长,导致自然灾害造成损失严重。
4. 我国水资源受海洋季风控制降水时空分布不均
要充分认识水资源性天然可再生资源。在太阳和地球表面热能的作用下,地表上的水不断被蒸发成为水蒸气,进入大气环流,随着气流运移与上升,冷暖气流的交汇,水蒸气遇冷又凝聚成水滴,在重力的作用下,以降水的形式落到地面,这个周而复始的过程,称为水循环。在大气环流的影响下,把海洋和大陆的水循环溶成一体,我国水资源补给来源主要为季风大气降水,东南季风、西南季风是形成我国降水的主要水源,把太平洋、印度洋的水汽输送到我国西南、东南广阔地区,特别是东南季风深入到我国中西部地区,连我国新疆降水也是西风环流把大西洋的水汽输送过来。比如台风是一个典型的海陆水循环的气象现象,台风输送大量的海洋水汽,短时间带来大量降水,形成暴雨,给所到陆地造成灾害。
河流来水并不是一成不变的,受降水影响,有丰、枯之分。而我国幅员辽阔,东西南北气候差别大,同时受到环流和季风影响,降水年际年内都变化非常大,导致我国水资源从空间分布不均、时间上年际有丰枯差异、年内多集中于汛期。
从年内角度看,我国大部分地区降水主要集中在汛期,其降水量占全年降水量的60%以上,经对汛期和冬季降水统计,扣除雪山冰川融水(降雪降雨又有补充)外,中国水资源每年更新来源于海洋季风大气降水超过90%以上。
正因为洪水期为了防洪,每年我国超过2万亿m3河川径流水资源没有被利用流入海或出境了。
5. 人类活动的影响着我国警示线标准的设立
5.1 大中型水库拦蓄洪水
只有通过建立高坝大库有更多的蓄水库容,才有可能实现“洪水资源化”。我国建设了小浪底,特别是三峡水利枢纽工程具备了特大型水库的建设经验和能力,具有调节洪水能力大库高坝大系统骨干工程作基础,依靠关键技术作支撑。
洪水资源化就是把入海汛期洪水拦截下来留在陆地以备利用,增加水力发电量、作为社会供水和生态环境用水等。在黄河流域用来调水调沙,即利用洪水通过水库调度水沙把库区和河道内的泥沙排入大海。把洪水大量蓄在陆地有利于对抗海洋的升高趋势。
在我国很多地方形成了传统的看法,洪水是灾害,要尽快排走、入海为安;没有把洪水当做资源,“兴利与除害结合”也仅是说利用非洪水资源和防大洪水。洪水给人类带来过巨大灾难,同时洪水也可利用,即具有水害和水利双重特性。
洪水资源化的提出意在防洪减灾、除害与兴利有效地结合起来,实现“给洪水出路,让部分洪水为我所用”的治水战略,进一步促进人水和谐发展。
坦率说洪水是不能完全控制的,也是无法完全根治的,尽管我国在大江大河已经建立了有效的防洪体系,洪水难题仍将是中国长期的心腹之患;既然不能掌控洪水,那么我们可以利用工程措施和“管理洪水”,采取包括“洪水资源化”为主要内容的措施综合治理洪水。洪水利用和洪水资源化在我国水资源相对紧缺显得尤为重要。
我国水库调节能力有限,比如黄河上仅有龙羊峡为多年调节水库,而著名的三峡水库也只是季调节水库。
我国正在大力开发水利水电清洁能源,主要河流已经做了规划,建议在可行性的基础上适度提高坝高增加库容,为防洪和洪水利用增加有效的“公益性”库容。一方面多蓄洪水达到防洪目的、另一方面多发电弥补水电因枯水期带来的调峰、同时也为社会供水和跨流域供水提供的可能。如长江流域以三峡水库以上可分为三级,在干支流前端的水库作为一级,可在汛期中蓄洪,中间大量水库依次8月中下旬蓄洪、三峡水库和丹江水库可在9月蓄洪,这样就形成了汛期中后期的蓄洪达到了梯级利用洪水发挥更大的效益。
5.2 集水工程
雨水利用就是把从自然或人工集雨面流出的雨水进行收集、集中和储存,以备人类所用的一种方法。
雨水利用将会为解决未来水资源的短缺问题做出重要贡献。
收集雨水用于人畜饮用和农业生产,我国2010年西南大旱部分地区的水窖发挥的很大作用。水资源匮乏的甘肃省开展雨水集蓄利用技术的研究及推广工作,2009年已累计建成各种蓄水窖253万眼,稳定解决了252万人的饮水困难,发展集雨节灌农业457万亩,在雨水利用方面积累了丰富的经验和技术。在治理水土保持也发挥巨大作用,淤地坝与层层梯田能够达到“水不下山”。
雨洪利用是解决城市缺水和防洪问题的一项重要措施。北京市从2003年就制定并执行了《关于加强建设工程用地内雨水资源利用的暂行规定》,要求以后所有新建、改建、扩建工程均应加入雨水利用工程的建设,否则有关部门将不予验收。
5.4 跨流域调水工程
中国水资源分布的一个重要特点是南方水多、北方水少,空间分布很不平衡。河川径流主要来自降水,影响中国大部分地区降水的是来自西太平洋的东南季风和印度洋、孟加拉湾的西南季风。
跨流域调水工程水资源与洪水资源化重新分配有了保障。
毛泽东同志视察黄河提出“南方水多,北方水少,如有可能,借一点来是可以的。”
南水北调总体规划推荐东线、中线和西线三条调水线路。通过三条调水线路把长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系起来,构成以“四横三纵”为主体的总体布局,以利于实现我国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。规划设想三条调水线路的多年平均年调水总规模448亿m3,其中东线148亿m3,中线130亿m3。
把南水北调工程近期的主要供水对象确定为城市,可逐步置换挤占农业及生态用水,限制超采地下水、利用丰水年增加北调水量,恢复和改善地下水环境,增加农业、生态用水量。
根据近期规划结果,2020年,全国将从跨流域调水工程中利用118亿m3的水量来支持地下水超采治理,压缩相应的地下水开采量。
5.5污水处理与利用
国际公认的水资源利用程度的警示线不考虑废污水处理与利用的前提下的设立的标准。
根据国际普遍情况,在一般情况下社会用水大约有70%最终会转变成污水,重新排入河流系统。因此,如果水资源的利用率为40%,那么就大约有28%的污水排入河流,与原来的60%未使用过的河水相融合,整条河流就几乎增加了一半的污水,对河流造成了比较严重的污染。这里的社会用水中主要污染物来源于工矿企业和城市生活。
国际普遍情况并不一定适合我国的具体情况,我国北方地区水资源开发利用程度高达80%,经过二十多年的不懈努力,河流生态逐步得到恢复,特别是污水处理再利用或达标排放或零排放,因此,所谓的国际上公认的水资源利用程度的警示线早已或已经不适应现实情况,建议我国水资源开发利用程度的警示线可设为50%较为合适。
污水处理再利用量是指经过城市污水处理厂集中处理后的污水回用量,不包括工业企业内部废污水处理的重复利用量。中水又称再生水、回用水,是指城市污水和工业废水经净化处理,水质改善后达到国家城市污水再生利用标准,可在一定范围内使用的非饮用水。如果能将这些废污水通过处理转化为中水无疑将是一块巨大的资源。提高污水处理率,增加污水利用量,污水资源化迈入进行大量使用阶段。
根据中国水资源公报,2008年全国总用水量5910亿m3,用水消耗总量3110亿m3,综合耗水率(消耗量占用水量的百分比)为53%,2008年全国废污水排放总量758亿t;废污水排放量是指工业、第三产业和城镇居民生活等用水户排放的水量,但不包括火电直流冷却水排放量和矿坑排水量。
提高其他水源如污水资源化、海水淡化利用量,未来将有超过1000亿m3潜力。
6. 结语
我国现在水资源开发利用程度接近25%,但流域之间差异很大。
国际上公认的一个流域或国家的水资源利用程度的警示线是40%,是在不考虑废污水处理与利用的前提下的设立的标准,并且我国北方河流长时期水资源利用程度超过此警戒线,有些年份高达80%,甚至更高。
随着我国废污水的处理程度的大幅度提高,中水达标排放或零排放,雨洪工程和海水淡化,跨流域调水工程,以及随着水利工程高坝大库骨干性工程的建成,“洪水资源化利用”的必将常态化,结合中国特点与实际,我国水资源开发利用程度的警示线可适当提高,我国北方设高为60%,南方也可维持在40%。
跨流域调水与国际河流开发利用、减少入海径流、“洪水资源化”,通过建立高坝大库容骨干工程达到这一目的,通过工程措施应对气候异常“超标准洪水”,结合管理科学化智能化,汛期前后“电调”严格服从于“水调”,有利于大江大河的长治久安提供工程性保障措施。
参考文献:略。
D. 废水资源化是什么定义
你说的是正确 的;
1、废水资源化,简而言之,就是废水“不废”,还有用。
2、有回3中情况:
【1】废答水回用的“资源化”:常说的“一水多用”的回收利用。例如,家庭里淘米水,在用来洗菜;企业的冷却水回收用于中水的再利用等等。
【2】废水治理回用的“资源化”:不能直接 回用的废水,可以经过处理,达到水的再利用的目地。例如建筑废水,可以经过沉淀池处理,回收再用。
【3】废水治理回用“内容物”:例如含重金属的废水,可以加生石灰沉淀其中的重金属,可以进一步处理回收重金属。而处理后的水,还可以作为酸性废水的处理剂使。
E. 如何计算一个地区污水收集率,已知人口15000,当地供水能力为1000吨,请教各位专家,谢谢!
算污水规模的情况下,是日均用水量乘污水收集率。在完全分流的情况下,不影专响到污水收集率。总属的用水规模并没有变。污水收集量还是一样的。污水处理 http://www.longpai.com.cn/chanpin/Default_7_1.html龙派(河南)水暖环保有限公司专业高效生产水处理设备、中水回用设备、污水处理设备、净水处理设备、供水设备、换热器设备及其工程等一条龙服务的专业化环保研究、开发、推广、应用、咨询、服务以及环保工程项目承包建设、为一体的高新技术投资开发环保型工程公司。
F. 山东半岛城市群地区地质-生态环境及有关经济指标评判
(一)山东半岛城市群地质-生态环境总质量评判
前面已对山东半岛城市群水-土资源进行了综合承载力评判,作出相应的排序。参考国家统计局有关公报资料,在能源、矿产资源及生物资源上,也可作出相应的排序。其中,能源主要是油气和煤炭能源,两者可一并评判,见表37。
表37 山东半岛城市群地区能源-矿产资源综合评判排序
有关生物资源情况的评判,主要根据2005年的农林牧渔等总产值进行,见表38。
表38 山东半岛城市群地区生物资源产值评判
大农业生产的总产值,反映了山东半岛8个城市的农、林、牧、渔生物资源的开发条件,其排序为:潍坊;烟台;青岛;济南;威海;日照;淄博;东营。
据国土资源部门对山东半岛城市群主要地质灾害的评判(表39),灾害排名(灾害由少到多)为:济南;潍坊;青岛和淄博;日照;威海;东营;烟台。
表39 山东半岛城市群地区地质灾害综合评判略表
地质-生态环境总质量评判,包括水资源、土地资源、能源-矿产资源、生物资源,以及地质灾害等因素,由下式计算:
山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究
式中:AE———地质-生态环境总质量;Ai———地质灾害各因素评判值;pi———i因子的权值,通常取1,对水资源和灾害均取2。
山东半岛城市群综合评判结果列于表40。
表40 山东半岛城市群地质-生态环境总质量评判
如果强调水资源和灾害因子,则山东半岛城市群地质-生态环境总评判值AE为:潍坊,7.8;烟台,7.6;济南,7.2;淄博,6.6;青岛,6.4;威海,5.6;日照,5.0;东营,4.8。
如果不强调水资源和灾害因子,则AE值为:潍坊,6;烟台,5.8;济南,4.8;青岛和淄博,4.4;东营,4;威海,3.6;日照,3。
在地质-生态环境的总质量评判基础上,再考虑目前已发展的经济状况及地质-生态环境可支撑的能力,以进行多因素评判。多因素评判有以下一些指标:
Z1:包括水资源利用率、人均GDP值、全员劳动生产率、人均消费品零售额数、千人拥有医生数、万人拥有电话数、科技支出占财政收入比重、城镇化水平等。
Z2:包括人均生态指标,涉及人均粮食产量、人均绿地面积、人均用水量、人均工业废水排放量、人均SO4排放量。
Z3:反映人口、经济增长与自然资源保有量之间的关系,化学需氧量(COD)浓度,森林覆盖率等,以及环境对人口的承载力。
Z4:工业发展与环境保护间指标。
山东半岛城市群运用上述指标评判的结果见表41。
表41 山东半岛城市群地区地质-生态环境有关可支撑能力的评判
续表
在上述评判的基础上进而考虑地质灾害(Z5)情况进行评判,结果见表42。
表42 山东半岛城市群可持续发展因子综合评判排序
根据上述结果再进行地质-生态环境与可持续发展方面的综合评判,见表43。
表43 山东半岛城市群地质-生态环境与可持续发展综合评判
地质-生态环境与可持续发展综合评判,采用下式计算:
山东半岛城市群地区地质-生态环境与可持续发展研究
式中:ST———地质-生态环境可持续发展评判数值;
Ai———地质-生态环境主要i因子;
Ej———环境可支撑的j因子组;
pi———i因子组的权重。
通过评判表明,烟台、潍坊、淄博、济南、青岛居于可持续发展的前列,当然,这几个城市,也有重要的不良条件存在,因而,仍然需要分别予以考虑其最佳发展途径与应采取的措施。其他城市也有可持续发展的前景,由于有的自然条件差、灾害多,或者目前已发展的基础条件还差些,因而评判分值低。整个山东半岛城市群间,需要联合协作,这样才能相互取长补短,以共同取得可持续发展。
(二)山东半岛地区主要城市的地质-生态环境问题
下面对山东半岛城市群几个重要城市地质-生态环境方面存在的主要问题,作些概略讨论。
1.济南市
济南市(全市面积8227km2,人口642.88万人(2005年底))是山东省省会,主要是政治、文化中心,也是经济与商业的重要城市,济南市存在的主要问题有水资源及地下空间开拓问题。
(1)水资源问题
有关济南市水资源的情况见表44。
表44 济南市和山东省水资源总量对比
济南市水资源量占全省比例是比较少的。地下水资源主要是碳酸盐岩中的岩溶裂隙水。济南市开发利用岩溶水资源,涉及鲁中南山地的岩溶水资源问题(图25)。
鲁中南岩溶水富水地段的面积为3062.90km2,占全区碳酸盐岩分布范围的13.9%,而其中的岩溶水开采资源量占全区岩溶水开采资源量的75.6%。岩溶水富水地段多位于人口密集和工农业发达地区,为满足当地工农业生产和生活需求,鲁中南岩溶水被大量开发。
在20世纪50年代,鲁中南岩溶水以泉水排泄为主。那时,流量在10000m3/d的岩溶大泉就有36处,泉水流量(30~35)×104m3/d,大的达50×104m3/d。70年代以来,随着人民生活和工农业生产用水的增加,岩溶水人工开采量逐年增多。1972年枯水期,泉水出现了断流。
近年来,鲁中南岩溶水开采量已超过17×108m3/a,占全区岩溶水开采资源总量的60%以上。可见,岩溶水资源的开发利用程度非常高,而全部岩溶水资源量的75%左右的实际开采资源量集中在岩溶水富水地段内。也就是说,鲁中南岩溶水富水地段,人为集中了近80%的岩溶水开采资源量。
图25 山东济南岩溶泉分布及剖面示意图(据山东省801水文地质工程地质大队资料)
济南是以岩溶泉著名的泉城,由于大量开采岩溶水资源,于20世纪70年代中期就发生过岩溶泉水断流的现象。80年代初,曾在济南市召开全国水文地质学术会议,重点讨论济南泉水断流问题。当时专家们的一致意见是,应当节省与减少在泉水所在地城市区内直接开采岩溶水资源,可在济南西部地区勘探研究以作开辟新开采的水源地,也可使抽降地下水形成的漏斗西移。至于目前济南市和西部岩溶含水层是否为不同泉域,或一个大泉域具有一些分支流域,需要作进一步调查研究,也可为合理开发利用济南岩溶泉水资源提供有力的论证依据。但此项建议一直未能很好开展。因此,气候干旱时期,济南泉水不断出现断流现象,最长断流达926d。要使济南泉水不断流,据多年地下水监测资料,应当使济南市泉水排出地带的岩溶水头值,保持在27.9m高程以上,因此,保证泉水的不断流,需要综合管理济南岩溶泉水的开发与利用。济南岩溶泉水与水位、降水量的关系见图26。
图26 济南市有关岩溶泉水资源变化(据山东省地质环境监测院)
1999~2001年,中国工程院担负国务院重大咨询项目“中国可持续发展与水资源战略研究”,也曾在研究岩溶水资源中初步研究了济南水资源问题,研究结果提出以下意见(卢耀如等,2002):
据以往调查成果分析,鲁中南地区2010年时,若地下水和地表水资源能够合理调配,尚可满足需求。但如遇枯水年份,一些重要城市如济南、淄博等均有供水缺口。2030年人口数量将达到高峰,人民生活水平亦大幅度提高,工业也将相当发达,国民经济发展各部门需水要求将是非常高的。就鲁中南水资源(包括地下水、地表水)供水能力而言,要满足本地区2030年的需用水要求,是有很大难度的。为此,对鲁中南岩溶水今后合理开发利用途径提出如下建议:
1.挖掘岩溶水开发潜力,增大岩溶水供水量
前已述及,目前鲁中南岩溶地区岩溶水资源虽然开发利用程度较高,但在不同地区,开发利用程度却有很大差别。通过对有供水意义的富水地段进行水均衡计算可发现,有开发远景(剩余开采资源量大于2000×104m3/a)的富水地段仍有多处。
2.合理调整岩溶水开采布局和开采量,保护好岩溶水环境
岩溶地区的岩溶塌陷、泉水断流等地质环境问题,主要是由于长期超量开采岩溶水所导致。因此,为防止岩溶地区地质环境问题的发生与发展,合理调整开采布局和开采量,是非常直接且行之有效的措施。下面,针对目前岩溶地区环境地质问题比较突出的济南市,就合理调整岩溶水开发的具体对策,作些探讨。
济南素以“泉城”闻名于世,“家家泉水、户户垂杨”的自然景观和“趵突腾空”的壮观景象,使济南成为北方重要旅游城市。但进入20世纪70年代以来,泉水断流甚至干枯,严重损坏了济南市的美好形象。因此,进行济南保泉供水对策研究,对保护济南市旅游资源、发展本市经济,都有着极其重要的现实意义。为此建议:
(1)调整开采布局,压缩泉区附近地下水开采量
在泉区建设地下水供水水源地,是导致济南“四大泉群”出现断流现象的直接原因。自1959年至1981年,泉区地下水开采量由7.21×104m3/d增至31.22×104m3/d,地下水位从31m下降至26.73m,1997年泉区地下水开采量17.4×104m3/d。据分析,如保证泉水常年出流,泉区平均地下水位必须保证在27.9m以上,相应泉流量为14×104m3/d;如保证泉水常年“喷涌”的景观,则地下水位必须保证在28.3m以上,相应泉流量为17.49×104m3/d。目前泉区地下水开采量为17.48×104m3/d,如维持“喷涌”,在现状开采条件下,泉城内自来水厂必须全部停采。
(2)泉水“先观后用”
对于泉区泉水可以在观赏后,再抽取净化以继续开发利用。这条措施是比较经济可行的。因为在泉区内原本就有3家自来水厂,供水管理是现成的,只需稍加改造即可投入运营。
根据泉水排泄情况,在泉水汇集处兴建泉水处理厂,沿途要严禁污水排入。如果泉水可利用率达到80%,则每天可增加(10~14)×104m3/d的供水量,相当一个大型供水水源地。
(3)兴建地下调蓄水库
在济南单斜山前地带各个河流冲积扇区,分布有面积广、厚度大的粗砂及砂砾岩层,可充分利用其较大的储水空间及与岩溶水水力联系密切的特点进行人工回灌,将地表淡水及未被利用的地表水部分转入地下,增加地下水储量。
据分析,通过兴建地下水库,可增加1.54×104m3的开采资源量。同时,将地表水转入地下储存,可减少水面蒸发并有利于水资源保护;调蓄水库建成后可抬高区域地下水水位,对保泉供水非常有益。
(4)合理调配济南市各区县间水资源
济南市辖市内五区(市中、历下、天桥、槐荫、历城区)、四郊县(商河、济河、平阴、长清等县)及一市(章丘市),鉴于供水需求和可供水量分配不均,可以在各区县间合理地进行各种水资源调配,使其发挥更大的经济、环境和社会效益。
(5)污水利用资源化
污废水处理后分质供水,是扩大水资源量的又一途径。就济南市五区而言,目前污水年排放量为1.4×104m3/d,利用率仅为4%,故该区污水资源化大有可为。
3.地表水和地下水合理调蓄,联合调度
鲁中南地区地下水和地表水资源丰富,鉴于目前地下水开发利用程度较高,而地表水利用率尚很低的情况,进行地下水和地下水合理调蓄,可以使本区水资源发挥更大的经济效益。
对一些地区,地表水和地下水已有初步调蓄,应进一步深入规划相应措施,以取得更好的地表水和地下水的调蓄效果,解决水资源紧张问题,这些地区包括:莱芜地区乔家店水库、杨家横水库和鹏山水源地和淄河的太河水库与大武水源地。
当然,需要强调,进一步开发利用岩溶水资源需要防治诱发不良的地质环境问题,如岩溶塌陷等。而目前,首先需要开展研究的,仍是济南市东西部岩溶水文地质条件和相应的岩溶水资源的系统划分及合理开发途径问题。
济南市,除了岩溶水资源外,在济南市历城区东北部至章丘市中部的山前冲积平原,面积为453km2,第四系厚40~80m的砂砾石含水层,单井涌水量达100t/d以上,开采条件良好。但是,由于多年超采地下水资源,造成地下水位下降,使地下水埋深达30m,也引起地下水的污染。山前冲积扇砂砾石层中地下水,除了大气降水补给外,也与山区含水层中岩溶水动力条件与排泄关系密切相关。所以,山前砂卵石层地下水位的下降与山区岩溶含水层的水资源变化,也有密切关系,应统一分析与研究。
如玉符河冲积扇和山区岩溶含水层的关系见图27。
图27 玉符河冲积扇纵剖面示意图和石灰岩地下水补给关系分析(据济南市水利部门有关资料)
(2)地下空间开拓问题
济南市是闻名国内外的岩溶泉城,是必须予以很好地保护的。随着济南城市的发展,人口也不断增多,因此解决市区交通发展空间,也是济南市突出的问题。
根据城市有关交通部门的规划,济南市客流发展情况见表45。
表45 济南市中心区相应年限交通需求量
1999年济南市轨道交通筹建处根据济南的交通状况,提出了济南市城市轨道交通线网初始方案。线网初始方案由3条线路组成。
当时,有关方面专家曾进行了交流与讨论。从地质上看,我们认为(卢耀如,2000;贺可强,2005):
第一,济南市发展地下交通,应当深入调查地质-岩溶发育情况,结合城市今后发展的情况,认真地从地质条件上考虑地下空间的规划。
第二,济南市进行地下空间开拓,应当把保护济南市的岩溶泉作为首要的评价准则,线路的规划与工程的设置,必须密切根据岩溶条件考虑,需有深入研究的科学依据。
第三,济南地区修建地铁交通网,应当根据地质与保泉的要求,采用合理的适应当地岩溶情况的设计方案,合理地安排地下与地表轻轨连接的布局。
第四,济南市地下空间的开拓,应当根据长时间的工程地质环境效应,来决定建设的方案与有关措施,因为如不考虑长时间的效应,可能会在今后引起难以挽回的损失,特别要注意建成运行后对泉水的不良效应与诱发塌陷等灾害问题。
一方面,修建轨道交通,是建设地面轻轨,还是进行地下空间开拓,以地铁为主,或者地表轻轨与地铁相结合,是一个重要问题。如果以地下空间开拓为主,必须研究对济南城市岩溶含水层中地下水的运动与补给途径及地下岩溶水的水质的影响。最根本的问题就是对济南市各泉的流量与水质的影响。另一方面,城市的发展要解决交通问题,也需要发展轨道交通。
综合这两个有矛盾的因素,从保护岩溶泉城这一基本原则出发,为使今后济南市交通建设能够满足城市发展需要,特提出以下建议:
首先,控制泉水出露老城区的发展。老城区已封闭了二环路以内自备水井及自来水供水井,实行了统一管理。这对减少老城区乱开采岩溶水是有好处的。此外,老城区内不能再发展耗水企业,便于减少老城区对水资源的需求。
其次,老城区以发展地上轨道交通为主。在老城区,有人主张轨道交通埋深在8m以内。即使如此,也仍是会破坏岩溶水的排泄运动路线的,因为岩溶水是涌出济南市地表的有压水流,浅埋的隧道仍会对岩溶的排泄产生重要影响。其他城市已证明,深入含水层中的混凝土桩及地下建筑,对地下水的渗流及渗流量有很大的影响,而且也明显影响到地下水的水质。
再次,轨道交通线应以泉城西部新区为主。在新发展的济南西部地区,可较多考虑轨道交通,尽量建设在第四系及非碳酸盐岩地带,以和东部城区相连接,但深入地下深度也应当以不影响岩溶水排泄运动的规律为主。西部的轨道交通,也可尽量建在第四系与石灰岩界面以上地带。
总之,济南市城市建设需要轨道交通,但从保护济南岩溶泉水这一珍贵资源出发,应当更多深入地研究济南市地质-生态-环境以及地下空间开拓的综合效应。
2.青岛市
青岛市面积10655km2,人口819.55万(2005年底),主要的地质-生态环境问题是水资源、镉污染和海平面上升。
(1)水资源问题
青岛市的水资源匮乏问题,20世纪60年代初就已存在,后来引黄入青,才缓解了供水困难的局面。青岛水资源情况见表46。
表46 青岛2005年水资源总量
青岛市多年平均水资源量为13.91×108m3/a,P50%时为9.7×108m3/a,P95%时水资源量只有7478×104m3/a。2005年青岛市用水量已超过10×108m3/a,而当年水资源量达23.70×108m3/a,但考虑到生态水流量只应占当地水资源量的40%左右时,则2005年青岛市用水量已达当年水资源量的42.6%。如遇上旱年,青岛市的水资源将很紧张。
青岛市水资源的水质不是很好。青岛市评价河段数为915.2km,而全年超标河段长达660.2km,超标率为72.2%。青岛地区水库的水质,在10个水库中,有4个水库为Ⅱ类水,2个水库为Ⅲ类水,4个水库为Ⅳ类水。青岛不同季节水库水质列于表47。
表47 青岛地区水库水质类型
就地下水而言,青岛市潍弥白浪的平原区和胶莱大沽平原区,地下水水质为HCO-3-SO2-4-Na2+-Ca2+型水,作为饮用水,水质不好。
青岛市地下水污染情况见表48。
表48 青岛市地下水污染状况统计单位:km2
V类水在平原区占平原面积的21.6%。所以,从水资源数量及质量上看,青岛市水资源仍是制约青岛市发展的首要问题。
(2)镉污染问题
在环境污染中,需要提及毒性排名第三的镉(Cd)的污染问题,镉克拉克值为0.2×10-6,岩石中平均含量为0.058×10-6。
镉在工业上有重要经济价值,在国民经济中占有重要地位,正是这种原因,导致了镉的环境污染。对于人体而言,镉是一种仅次于黄曲霉素和砷的有害元素。人的体内本身不存在该元素,也就是说,镉不是人体内必须元素。它的存在无论多少,都是一种祸害,只不过是当摄入量少时,对人体影响小一些,摄入量多时,危害严重一些。镉对人体的危害表现在干扰人体对铜、钴、锌和钙等有益元素的代谢,抑制激活酶系统,从而造成对肾脏、骨骼及肺部的损害。所以,国家在对镉的环境问题上有严格要求,对大气和烟尘等的工业排放都有限定标准,特别是对人们每天的必需品(如食品、水、肉类和鱼类)含量有严格要求。青岛地区岩石、土壤及海水中镉的含量及国家标准(GB18668—2002)见表49。
表49 青岛地区岩石、土壤、海水中镉含量及国家标准
(据徐建民,2005)
由表49可见,岩石、土壤、海水中都含有镉,但含量并不是太高。检测发现,海洋贝类中镉的含量已较高,见表50。
表50 海洋生物镉含量及国家标准单位:10-6
注:*指菲律宾蛤。(据徐建民,2005)
已有研究表明,人体中镉含量相对较低,青岛市各水体中镉含量列于表51。表51说明,只有胶州湾内孔隙水镉含量较高,为0.023×10-6,其他都小于0.n×10-9。
表51 青岛地区水体中镉含量 单位:10-9
(据徐建民,2005)
青岛地区镉主要集中在胶州湾东部表层沉积物中,最大为1×10-6,高含量集中于大港口北侧、海泊河口北侧和李村河口南侧。
目前,青岛蔬菜中镉含量为(0.004~0.045)×10-6,相对在允许值之内。只是海洋贝壳、鱼类中镉含量较高,故食用海产品还是要有控制。海底沉积物中镉含量高,主要是污染物中镉的累积所致。
青岛地区含镉高的土壤———褐土,与形成土壤的母质———变质岩一样,分布范围小,其含量虽然还不到影响植物生长的程度,但也应引起重视。一是今后需提高精度进行调查,应在现有区调的基础上,在以人居环境为目的的重点地区开展详细调查,将含镉高的植物及农作物检析出来,将造成镉污染的化肥、农药、饲料查清,分门别类进行有效的治理;二是在已查明的镉高值(如褐土壤)区,禁止进行农垦、放牧和养殖,可人为地进行植物栽种,如种植加拿大杨、旱柳、白榆和桑等木本植物,在水量充沛的水田区可种植苎麻,让这些植物进行自身的土壤修复,可避免有毒的镉通过食物链进入到人体内;三是在镉含量较高的地区进行封闭的酸碱调和沉淀,施用促进还原的有机物质使镉形成硫化物沉淀而降低土壤镉含量,例如,施有磷酸盐类物质可使镉形成难溶的磷酸盐沉淀。
(3)海平面上升问题
青岛是滨海的城市,有岩石海岸,也有平缓的滩涂与平原海岸带。
青岛海水入侵始于20世纪70年代,80年代最严重,由于采取控制开采滨海地带地下水资源措施,90年代相对稳定。
青岛市海水入侵总面积为159.64km2,占青岛市总面积的2%左右,主要是在人口集中、工业发达的滨海地带,如大沽河下游、白沙河—柳阳河下游、洋河下游、黄岛辛安等,因而危害极大。
全球温室效应导致气候变暖,海平面还会上升,将会对青岛市的发展构成重重危害。前已论述,第四纪末次冰期时,渤海以及黄河的海平面,比目前海平面要低百米以上,而在全新世暖期时(距今5千至7千年),海平面迅速上升,平均上升速度为0.02m/a。在21世纪,海平面可能由于温室效应而上升0.5~1m,21世纪末可能上升3m,有的人认为可达6m,这样将会对青岛的海港和滨海平地区的工农业都构造严重威胁。
在1880~1998年,全球温度变化有两个显著的增温期,1910~1942年全球温度上升0.4℃,1976~1998年全球温度上升了0.35℃。
1971~1975年,中国海平面从-3.9m上升到7.5m,上升了11.4m。
随着海平面上升,气温升高,风暴潮的灾害也将加剧。因此,应当未雨绸缪,在青岛今后的发展中,需考虑海平面上升造成的影响。
此外,根据调查,青岛地区花岗岩体中x射线辐射水平基本上是正常的本底值,平均为9.36×10-8GY/h,人工放射性污染不明显,天然辐射为本底值。此外,在x射线辐射水平较高的燕山晚期花岗岩体上,全国x剂量率平均为6.2×10-8GY/h,山东省平均为(6~7)×10-8GY/h,偏高,但仍在天然辐射本底外辐射的变化范围内。
对青岛地区放射性地面核素(238U、232Th、40K)浓度的详细测量结果显示,238U浓度平均为28.60Bq/kg,略低于全国平均值33.0Bq/kg和全省平均值30.9Bq/kg。放射性232Th浓度平均为60.25Bq/kg,明显高于全国平均值41.0Bq/kg,是山东省平均值25.6Bq/kg的两倍多。放射性核素40K浓度平均值为1083Bq/kg,是全国平均值440Bq/kg和全省平均值599.2Bq/kg的两倍多。232Th放射性核素偏高与青岛-李村断裂带有关,而40K偏高与花岗岩体的钾化程度成正比,虽然数值偏高,但未形成放射性核素高浓度背景区。
3.淄博市
淄博市面积有5938km2,人口442.44万(2005年)。淄博市处于鲁中南山地,主要有煤炭资源,石化工业、陶瓷工业发展较好。淄博地区存在的主要问题是水资源的开发利用及矿山环境与地质灾害。
(1)水资源的开发利用
淄博地区多年平均水资源量为12.4×108m3/a,2005年径流深约190mm,比2004年的220mm低,但高于多年平均值130mm。2005年,地下水资源量有10×108m3,总水资源量约有15.55×108m3/a,而多年平均水资源量只有16×108m3/a左右,地下水资源多年平均也有7×108m3/a左右。因此,对淄博市的水资源而言,地下水资源,特别是岩溶水资源,还是主要的。据水利部门计算,2005年除了排入地表、为地表水重复计算量以外,淄博地区地下水资源量只有5.38×108m3/a。应当从地下岩溶水资源量有10×108m3/a这个数据,考虑其合理的开发利用问题。
2005年,淄博市供水也是以地下水为主,全市全年供水10.2×108m3/a,其中地下水占2/3。目前,淄博市可开发利用的水资源,已经近于极限。以多年平均水资源量16×108m3/a,2005年供水量10.2×108m3/a计,2005年供水占多年平均水量的63%。从上下游生态需求上看,不能再增大开发量。通过地下调蓄,及增加利用雨水资源和地下水库储集量(前已论述),以应对旱年对水资源的需求。
淄博市评价污染河段长148.8km,超标率为100%。据环保部门调查,淄博地区3个水库,非汛期时水质为Ⅵ类水。
从目前水质情况看,淄博地区地下水质以Ⅰ—Ⅲ类为主,平原区有895km2为Ⅳ类(表52)。淄博市炼油化工厂,曾引起当地的地下水污染,后经处理,情况有些好转。张店污水处理厂可进行17×104t/a污水的三级处理。
表52 淄博地区地下水水质类型统计 单位:km2
淄博市还存在超采地下水的问题。
淄博—潍坊采区地下水漏斗,分布于沂蒙山北翼冲洪积平原,自滨州市邹平县青阳镇东至潍坊市东昌平县卜庄,涉及滨州、东营、淄博、潍坊4市,总面积42891km2。淄博—潍坊地下水超采等值区划见图28。
地下水漏斗区位于孝妇河、淄河、潍河、弥河、白浪河及其冲洪积扇上,含水砂层厚度大于10m,有砾石—细砂层变化,单井涌水量达500~1000m3/d,有的地带可大于3000m3/d。
由于超采导致地下水位下降,地下水最大埋深达40m,滨海地带也出现海水入侵,海水入侵区面积达482km2。
(2)矿山环境与地质灾害
2000年淄博市开采固、液、气矿产资源的矿业产值达16.47亿元,排在以油气为主的东营市和以固体矿为主的烟台市之后,位列山东半岛地区的第三。2004年,矿产产值达31.94亿元,仍居第三位。
淄博煤田、坊子煤田和龙口煤田,矿区塌陷面积已达42.113km2,塌陷中心深达0.1~12m,淄博和坊子煤矿的复垦率达84.0%~99.3%,在全国处于领先地位。
淄博黑旺铁矿朱崖矿区庙子采空区,塌陷面长达310m,宽8~12m,深6~8m,曾陷入12家民房。今后这个铁矿区的塌陷问题,是不可忽视的。
图28 淄博—潍坊地下水位超采等值区分图(据山东省地质环境检测院)
4.其他城市
其他几个城市,也都存在着重要的地质-生态环境问题。
东营,存在海水入侵、水资源不足、与存在有地下水漏斗,以及地面沉降、黄河变迁与风暴潮危害。
烟台,主要有海水入侵、风暴潮及地质灾害。
威海,存在海水入侵、地震灾害威胁及风暴潮灾害。
莱州湾南岸,风暴潮的危害会更加严重,特别是今后全球温室效应造成的气温上升、海平面上升,对东营、烟台、威海3市,都会构成严重的危害。
2005年8月9日“麦莎”台风在大连旅顺口两次登陆。为应对台风灾害,山东省主要在莱州湾南岸转移人口5.6万(图29)。今后这种情况还会加剧,结合威海的地震活动,渤海及黄海产生地震-风暴潮的灾害是需要有力地防范的。虽然2005年山东沿海城市的台风及风暴潮没有造成大损失,但这种危险性是不可忽视的。
日照、潍坊,也都存在水资源的问题。日照的海水入侵,潍坊的地下水过量开采产生的大漏斗,以及今后海平面上升造成的危害,都需要很好地考虑应对措施。
图29 2005年登陆我国大陆的台风登陆地点和受灾区分布(台湾资料暂缺)(据国家减灾委公报,2006)