循环经济理念下的城市水循环

摘 要：随着城市化的发展，人口规模与水资源之间的矛盾日益尖锐，由于超量开采地下水造成的生态环境恶化是这一矛盾的集中体现。循环经济理念的提出，可以很好地解决资源稀缺和需求加大之间的矛盾。本文从循环经济学的角度分析了城市水资源循环利用，提出了用循环的理念规划城市用水。 
　　关键词：城市水循环经济 
　　 
　　一、城市水循环提出的重要性 
　　水是社会经济建设与发展的基础性、战略性资源。但是，近年由于人们多注重水资源的经济性，忽略其循环的自然规律和健康性，导致水资源短缺、水环境恶化等一系列问题，这些问题的出现严重制约了社会经济的持续健康发展。21世纪是协调人口、资源、环境与发展的世纪，人类社会只有建立起物质循环型的城市才能持续发展。张杰院士认为，社会用水的健康循环是循环型社会的基础，通过实现健康水循环，可以使水的社会小循环与自然大循环相辅相成、协调发展，实现人与自然和谐发展，维系良好的水环境。 
　　城市是人类生存环境给自然系统所加的最重负担。城市水生态环境是一个建立在自然环境之上的高度人工化的环境，既具有自然环境的复杂性、易变性、难于恢复性，还具有人工环境独有的人类活动主导性，易受外界干扰性的开放性，输入输出不均衡性。城市化的进展直接或间接地改变着水环境，影响城市居民的生活质量和社会福利。据预测，到2020年我国城市化水平将达到50%左右。为此，必须深刻地研究城市化对城市水循环要素的影响，采取科学的对策，健全城市水循环系统，提高城市水资源承载能力和水环境容量，促进城市的可持续发展。在加快城市化进程的同时，需处理好城市水循环与城市发展的关系，搞好城市水资源开发及保护以确保城市化进程的顺利进行。 
　　循环经济具有减量化、再利用、再循环三大操作原则，即3R原则。减量化属于输人端方法，旨在减少进入生产和消费过程中物质和能源的流量；再利用属于过程性方法，目的是延长产品和服务的时间强度；再循环属于输出端方法，要求物品完成使用功能后重新变成再生资源。实现水资源可持续利用和城市水循环也要遵循这三个原则。水循环经济是指运用自然生态系统中水循环运动规律重构水经济系统，使水社会循环能和谐地纳入自然生态系统的水循环过程中，形成健康的社会水循环，建立一种新形态的水闭路循环流动性经济。其内涵是要实现水资源的可持续利用，建立水循环经济性的社会。把经济社会建立在水资源循环利用的基础上，改变过去水资源——使用消费——污水排放的单向流动的线性经济；变成水资源——使用消费——污水再生处理——水再循环，形成水资源在经济——社会——环境复合生态系统中的往复循环流动的闭路循环经济。 
　　二、影响城市水循环的因素 
　　（一）人口规模的增大对城市水循环造成影响 
　　人口规模的扩大对用水需求的影响体现在两个方面：一是直接影响。人类饮用、清洁都需要淡水资源，人口增加首先增加的是生活用水，这一用水量的增加基本上与人口同比例增加。而且，伴随人们生活水平的提高，人均生活用水量的增加可能会快于人口增加的速度。二是间接影响。现代社会人口的增加往往还伴随着技术的进步和产业的发展，无论工业、农业还是服务业，其规模的增长都会导致用水量的增加。不过，这种规律只反映了人类发展的一般进程，具体到一个地区，鉴于不同产业对水资源消耗量的差异，地区产业结构调整的方向会对间接用水产生较大的影响。在特定地域、特定阶段，因人口规模扩大导致的产业发展进而造成的用水需求变动的方向是不确定的。 
　　在水资源供给方面，北京市水务局数据显示，北京水资源由两部分构成：一是本地区降雨形成的水量；二是上游入境水量。北京市水资源公报显示，北京多年平均降水总量98亿立方米，蒸发约60亿立方米，形成总量约为37.4亿立方米的水资源；北京多年平均入境水量16.1亿立方米，二者合计53.5亿立方米。实际上，北京平均每年可以利用的地表水总量仅约为14亿立方米，加上25.6亿立方米地下水，共计约40亿立方米。 
　　在水资源需求方面，北京每年生产生活用水总量约为34.5亿立方米（2006年全市总用水量为34.3亿平方米，2007年为34.8亿平方米，2008年为35.1亿平方米），40亿立方米供给，34.5亿立方米需求，北京的水似乎够用。但近年来北京降水量明显减少，入境水量也连续9年减少，从10亿立方米逐年下降到7亿立方米，与常年平均数据16.1亿立方米相差甚远。供给方面，北京可利用水资源往往不足40亿立方米；需求方面，随着大量外来人员涌入北京，用水量也在随着增加，导致北京地表水流出量少于流入量，以及地下水逐年减少。为解决水资源短缺问题，北京市采取了大量行之有效的措施,农业用水、工业用水都有所下降。但就目前情况来看，节水空间已经非常有限。况且，人口扩张，工业、服务业等生产用水也会随之增加。同时，随着公众对生态环境要求提高，生态用水也应当得到足够保证。就目前形势，一旦北京遇上连续干旱，情况就很危急。 
　　（二）城市化的发展对水资源循环利用的影响 
　　随着城市的快速发展,居民的生活及工作环境在很大程度上得到了改善。但是随之出现的是城市大面积的天然植被和土壤被街道、工厂、住宅等建筑物所代替,使下面的不透水面积增大,从而减少了降水的渗入量。城市化形成了新的人工地貌，改变了自然区域的蒸发条件。在城市化条件下，蒸发的变化相当复杂。城市较大的受热量造成了蒸发能力提高，然而城市水文循环的短路化使城区可供蒸发的水量较少。城市化前，蒸发量占40%，地面径流量占10%，入渗地下水占50%；城市化后，蒸发量占25%，地面径流占30%，屋顶径流占13%，入渗地下水占32%。下垫面的变化已经在很大程度上改变了城市区域水循环途径，对涵养城市水源产生了不利影响。城市化的主要特点之一是城市人口、产业的集中和快速发展,从而城市化水平的提高导致了城市需水量的迅速增长，而水又作为运输媒介搬运工业和生活废物排入水环境,因此在某种程度上讲,如不能辩证地处理城市水资源开发、保护与城市发展的关系,城市化将会出现资源型缺水和污染型缺水并存。 
　　（三）生活污水对城市水循环的影响 
　　城市污水主要来源于工业废水与生活污水。传统的污水管理模式业已导致我国90％以上的城市水域遭到污染。目前，我国城市污水在以每年6.5％的速度增加，预计到2020年城市污水产生量将达到600亿吨以上。因此，必须加速我国城市污水管理模式的转变。工业废水资源化理念是对传统工业废水末端治理的革命，是工业废水治理的新方向；而城市生活污水的处理则可考虑变集中处理为分散处理，分散处理的主要场所可设在居民住宅的屋顶。通过在城市建立中水系统将生活、生产污水处理之后再次使用，从而节约大量的日常用水。经过处理的回用中水，可用于冲厕、浇灌花草树木、清洁道路、清洗车辆或基建施工、设备冷却、工业用水及其他可接受其水质标准的用水。污水资源化应是我国21世纪城市水循环经济发展的着眼点，目前需要大力研究污水处理技术和提高污水资源化的应用水平。所谓污水资源化，即将污水视为一种资源，通过各种处理技术，使其净化达到某种用水标准，从而实现大部分净化水的循环再利用，同时减少污水排放对环境造成的不良影响。在解决水资源短缺的对策中，应当将节水和污水资源化放到首位。通过节水，可以减少不必要的浪费，通过实施污水资源化，实现水资源的重复利用，从而缓解水资源紧张问题。污水资源化是解决我国水资源短缺的必由之路。三、实现城市的良性水循环 
　　（一）改善城市下垫面状况,涵养水源 
　　城市下垫面状况直接影响到降水的入渗及其对地下水的补给,增加城市下垫面的透水性,可以改善城市水自然循环的条件,涵养水源。对于城市来讲，应尽量减少不透水面积，降低污染，如在人行道和停车场等地应采用多孔地面和草皮砖充分利用降水，增加人类可用量来促使水形成良性循环。加强对科技投入的力度，加速科技产业化进程。科技进步对水资源的可持续利用起到关键性作用。政府部门应引导和鼓励企业对科技的投入，推进科技产业化进程。采用新型建筑材料,建设透水型人行道,增加雨水入渗量。采用各种雨水渗透设施间接利用，削减城市雨洪径流、减轻城市热岛效应和污染，主要通过透水地、渗透沟、渗透管、渗透槽、渗透池等加大对雨水的就地下渗量，让雨水回灌地下，减少水涝、海水倒灌和缓减地面沉降等城市问题。 
　　（二）着力发展污水处理行业 
　　水资源是自然界不可替代但可再生的资源,在人类开发利用水资源的同时,只要遵循其自然循环的规律,地球上有限的淡水资源就能够为人类重复地、永续地利用。因此，需对排入自然界的污水进行深度处理,将排污量控制在水环境纳污能力以内,以保证水资源能够持续地健康循环。我国需加大城市污水处理的深度及力度,保护水资源环境,为城市水健康循环创造客观条件。另一方面,经深度处理后的污水可根据用水户对水质的不同要求,进行重复利用。城市污水是城市稳定的淡水资源,污水的再生利用既减少了对新水的需求量,又减少了污水排放对水环境的污染,同时有利于污水处理产业的发展,它是城市水健康循环的有效措施。目前,我国城市污水的回用率还很低,西方发达国家已经有了许多成功的实例。据报道,美国自上世纪50年代起即开始着手这方面的工作,美国357个城市实现了污水回用,其中回用于农业占53%,回用于工业占40.5%。日本早在1962年就开始污水回用的实践,70年代东京、名古屋和大阪等城市就已将城市污水处理后回用于工业。国外在城市污水回用方面发展很快,美国2000年污水回用率高达72%,日本1995年污水回用率为77.2% 
　　积极扶植城市污水处理
行业的发展，在现有的经济技术水平条件下，加大人力、物力在污水处理技术上的投入，控制水污染，这是发展水循环经济的基础。对城市污水处理行业的扶持，包括资金和技术的支持。政府要大力支持污水处理厂继续研发新的污水处理工艺，不断提高污水处理水平。同时，注意降低污水处理成本。政府也要给污水处理行业一些减免税的优惠政策，如较合理的低价格的电价，污水处理费要按照排出废水的水量和水质实行综合指标计费和收费等。