区域良性水循环的探讨和示范

第3卷第3期2005年9月中国水利水电科学研究院学报JournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearchVol13No13September,2005收稿日期:2005202204作者简介:马智杰(1972-),男,硕士,高级工程师,主要从事水文地质与工程地质、水资源、节水方面的理论和应用技术研究。E-mail:mazj@iwhr1com文章编号:167223031(2005)0320216206区域良性水循环的探讨和示范马智杰1,徐小元2,居江3(11中国水利水电科学研究院工程安全监测中心,北京100044;21北京市发展和改革委员会,北京100031;31北京市水务局,北京100036)摘要:区域良性水循环的核心内容是节水、雨水利用和中水回用(包括污水处理)的集成应用,开源节流相结合,通过水的循环利用,提高用水效率,争取达到零排放的目标。本文在区域良性水循环理论研究的基础上,选择北京市怀柔应急水源地进行示范,完成了节水、办公楼及路面的雨水收集和利用系统,中水处理及回用系统,绿地灌溉系统的集成应用,提出了小区域水资源高效利用、零排放的良性循环模式。在示范区内,下雨时路面不产生积水,生活污水被全部处理和应用,绿地灌溉均采用处理后的水,植物长势良好,充分体现了水在小区域的良性循环,该模式对整个北京市的大区域良性水循环的建立具有一定的借鉴和示范作用。关键词:区域良性水循环;节水;雨水利用;中水回用中图分类号:X703文献标识码:A随着首都经济社会的发展和人口的增加,水资源缺乏和需水量增加的矛盾日益尖锐,水资源总量不足已成为制约首都可持续发展的主要因素。水资源紧缺和水生态环境恶化的最根本原因是人与水关系的不协调。一是不顾当地水资源和水环境的承载力盲目发展;二是对水资源和水环境利用方式的粗放性;三是观念的落后和技术的不匹配。因而,研究和建立一套区域良性水循环系统,将开源、节流并重,以区域为整体,顺应自然变化规律及调整人类活动方式,通过水资源利用、防洪、治污目标的协调统一,实现水系统的良性循环,最终达到零排放,促进社会经济和生态环境的可持续发展。1区域传统水循环模式在一个区域系统中,人们以往很少考虑系统的内部属性,而将同一水源平行供给所有的用水对象,随着系统的庞大,其结果造成了水资源的紧缺和水污染的加剧。为解决这一问题,人们提出节水和处理污水实现达标排放,以缓解水资源的紧缺,这就是传统的水循环及用水概念,见图1。图1传统水循环及用水模式在传统水循环模式中,区域内对水的利用仍然是粗放的模式,节水不是通过每一个独立的用水对象采用节水技术和设备来实现的,而所有的用水对象产生的废水都排出了,即使现在建立了污水处理厂,大量废水也是直接进入污水处理厂集中处理后,达标排放。在这个过程中并没有考虑到不同层次的用水对象对水的要求是不一样的,例如冲厕、洗车和浇花并不需要达到饮用水的标准,这样上一层次的废水经过适当处理后,可以作为水源供下一层次使用。另外,在传统水循环模式中主要是从节约用水等节流的思路出发,对于北—612—©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.京这样一个水资源极其紧缺的地区仅仅节流还是很不够的,还需要开源,开发和利用新的水资源。所以传统水循环模式是一个局部的节水概念,其节水的效果有限。其特点表现为:(1)传统水循环是一个部分、局部的节水概念;(2)传统水循环把用水对象划分为并联的、无相互关系的简单的系统;(3)传统水循环的水源是单一水源,强调的是局部的节流过程,最终实现达标排放;(4)传统水循环是一个粗放的节水模式,通过各用水对象的局部节水实现整体节水,是“1+1=2”的概念,节水潜力有限。2区域良性水循环模式211区域良性水循环的原理实际上,在一个区域内部,根据不同用水对象对水的不同要求,可以划分为不同的层次和级别,上一层次用水对象的出水经过处理后可以成为下层次用水对象的水源。水在整个区域中可以按照由高到低的层次形成类似于生态链的水循环模式,从而形成区域的良性水循环。污水、雨水也可变废为宝、变害为利,作为水源提供给某些层次的用水对象,最终实现零排放。良性水循环及用水模式见图2。图2良性水循环及用水模式由人工水源产生的水(例如自来水)首先供给层次1的用水对象,使用后产生的污水在区域内适当处理后既可以达标回灌,作为地下水的补给,也可以继续供给层次2的用水对象;同样层次2使用后产生的污水在区域内适当处理后既可以达标回灌,作为地下水的补给,也可以继续供给层次3的用水对象;依次类推,只要将不同层次的用水对象对水的需求进行细分,那么人工水源产生的每一立方米的水在区域内部就可以经过很多次的循环,满足不