1、国外节水研究进展第 13 卷第 4 期2(Kr2 年 7 月水科学进展ADVANCESINWATERSC 匝 NCEVo1.13.No.4Ju1.20O2国外节水研究进展陈晓燕 l,2,陆桂华,秦福兴 2,刘爱兰(1.河海大学 ,江苏南京 210098;2.南京水利科学研究院 ,江苏南京 210029)摘要:对国外各行业用水特点和节水新技术,新方法 ,新措施及先进的政策法规作了重点介绍,并总结了国外节水方面的先进经验及存在的主要问题,指出了我国节水工作应吸取的教训及应借鉴的经验.关键词:水资源;节水;管理;技术中图分类号:S27 文献标识码:A 文章编号:10016791(2(Kr2)04-5
2、26-07水是人类赖以生存的基本资源,而地球上适合于人类饮用的水量不到地球总量的1%I1J,随着人口的增长和经济的发展,淡水资源的需求量不断增加和水质不断恶化,使生态系统和水环境遭受破坏,世界范围内,水问题日益严重,已成为社会和经济发展的主要制约因素.全球日益加剧的水资源危机,引起国际社会高度重视,20 世纪 70 年代以来,联合国有关机构多次召开关于水与环境,水与发展的国际会议,并组织大量专家研究水的问题,以寻求缓解全球性水资源危机和水资源持续发展的有效途径.许多国家纷纷行动起来,通过经济,技术,法制,政策,宣传教育等一系列手段,在各行各业中推广节水技术,获得了许多宝贵经验.目前我国正大力推
3、行节水工作,以求建立一个节水型社会.了解国外节水情况,借鉴其先进技术和经验,有利于全面,科学,合理地开展节水工作.1 国外用水情况由于各国国情不同,用水组成差异极大.总体看来,工业化程度高以及气候湿润以雨养农业为主的国家,工业用水的比例大于 50%;极少数国家如科威特 ,澳大利亚,扎伊尔等国,生活用水大于 50%;大多数工业欠发达的国家和地区 ,农业用水大于 50%,且逐年上升,如亚洲 20 世纪 80 年代初灌溉用水量约 13000 亿 m3,1987 年约 14000 亿 m3(占总用水量的 85%),至 1997 年约为 15000 亿 m3;非洲 20 世纪 80 年代灌溉水量约 12
4、00 亿 m3,1995年约 1300 亿 m3(占总用水量的 88%),197 年约为 16O0 亿 m3.发达国家用水水平普遍较高,与发展中国家相比,用水效率相差几十倍甚至更高.1995年美国人均用水量 1870m3,单位 GDP 用水为 693m3/万美元;而我国 1999 年人均用水收稿日期:20010529:修订日期:200111-28作者简介:陈晓燕(1971 一),女,陕西榆林人,河海大学水文水资源及环境学院博士生,主要从事水土资源及数据库等研究.第 4 期陈晓燕等:国外节水研究进展 52744Om3,单位 GDP 用水量为 5620m3/万美元.相比之下,美国人均年用水量是我国
5、的 4 倍,万元 GDP 用水量却只为我国的 l/8L,由此可见,两国在用水水平和用水效率上的差距.1.1 工业用水从发达国家过去几十年的工业用水情况看,一般是工业化初期先经历一段需水快速增长的过程,而后因工业结构的变化和先进的生产工艺以及采取节水措施,使用水渐趋下降.据统计,1985 年以前世界城市和工业用水量大致 l5 年翻一番 ,此后发达国家工业用水逐渐下降,达到零增长状态,甚至出现负增长的现象.在发展中国家,目前工业需水量还处在增长时期.如印度的工业用水量正处于快速增长时期,预计到 2025 年工业用水量将增加 4 倍.1.2 农业用水发达国家在 20 世纪 50 年代至 70 年代,
6、农业用水量由于灌溉面积的增加而逐步增长,70年代以后,随着集约高效农业的发展以及节水灌溉技术的应用,农业产出增加,灌溉用水量基本稳定.与此同时,发展中国家目前仍处在发展灌溉农业的阶段,节水灌溉还没有足够的经济支撑能力,农业用水约占总用水量的 80%.1.3 生活用水一个国家的生活用水量随着生活水平的提高会逐步增加,比较而言,发达国家人均生活用水量相对高一些.随着全球性节水工作的开展,许多国家人均生活用水趋于下降,但由于城市人口增加以及第三产业的发展和人们生活水平的提高,城市生活用水总量仍在增长.2 国外节水概况由于各国国情不同,水资源条件千差万别,在长期的水管理和节水工作中,各国建立了一系列节
7、水管理体系和措施,归纳如下:2.1 建立全国性,地区性和流域性水管理机构,加强节水管理日本的水资源管理由五个省分管,它们分别主管生活节水,农业节水,工业节水等.其中国土厅在水供求计划的基础上编制全国长期节水计划.日本还于 1985 年成立了“推行建节水型城市委员会“.以色列节水管理部门分三级,水务委员会为最高级别的管理机构,负责有关行政法规及技术措施的实施.地方机构负责其管辖范围内所有用水的计量,并监督各种水供应及废水排放条款及禁令的执行.公众团体如水协会,计划委员会,水务法庭等则接纳和处理对水管理中不合理,计划错误的行为等反对意见.英国和法国的节水管理都是以流域为单位的综合性集中管理.各流域
8、机构负责水资源开发,水资源保护等,并广泛采用合同制,只要是合同规定授予的权力都受法律保护.韩国节水管理机构有建设部,健康和社会事业部,环境部.分别负责各地供水系统和污水处理厂的规划,设计和建设,制定饮用水标准和监测饮用水水质,建立污染控制的法规并配合有关活动 C3-5.2.2 加强立法工作.依法管水国外并无专门的节水法律,主要是根据实际情况及时出台有针对性的水事法律,依法管528 水科学进展第 13 卷水,采用行政管理手段,综合实现节水的目标.美国非常重视控制水污染,20 世纪 40 年代,美国就已颁布了水污染控制法,随后又颁布了清洁水保护法和防止水污染法,后者要求 1977 年全国污水普及二
9、级处理,1982年达到所有水体适于文化娱乐用途,1985 年达到不排污,即“零排放“ .日本自 20 世纪 50 年代以来,先后颁布了日本水道法,水质保护法,工厂废水控制法,环境污染控制法和水污染控制法等,日本还制定了节约用水纲要,动员市民共同努力,建设节水型城市.以色列早在 1948 年就声明全国的水资源均归国家所有,每个公民都享有用水的权力,并先后颁布了水计量法,水灌溉控制法,排水及雨水控制法以及水法,以达到节水的目的.其中水法是最基本,最主要,最全面的法律,对用水权,水计量及水费率等方面都做了具体规定,包括废水处理,海水淡化,控制废水污染和土壤保护等.英国早在 1944 年就颁布了水资源
10、保护法,又在 1945 年,1958 年,1963 年和 1974年相继作了补充完善.1991 年制定了水资源法,土地排水法,水事管理法.1995 年制定了环境法6J.2.3 制定合理的节水型水价当今各国许多城市通过制定水价政策来促进节水,美国一项研究认为:通过计量和安装节水装置,家庭用水量可降低 11%,如果水价增加一倍,家庭用水可再降低 25%.一些国家比较流行的如采用累进制水价和高峰水价等;也有一些国家和地区对居民生活用水收费实行基数用水优价甚至免费,超过基量则加价收费,从而增强居民的节水意识,如我国香港每户免费基数为每月 12m30.美国和日本各类用水实行不同水价,水费中包括排污费,有
11、利于废水处理回用,并实行分段递增收费制度,既保证低收入用水户能得到用水保障,又有利于节水.如日本家庭月用水量10,20,30m3 的水价比分别为 1:2.6:4.2.以色列水费按累进制费率计算,并规定居民用水分三种收费方式:基本配给费,附加用水量收费以及超过基本配给和附加配给的用水收费,且各类用水户的用水定额随当年可用水量的补充程度而变化.法国通过提高排污费来促进企业控制水污染,把征收排污费与推动节水减污结合起来,并对采用节水减污措施给予优惠待遇.2.4 调整产业结构在缺水地区,发展耗水量小的工业和农业种植耗水小,效益大的经济作物,同时压缩耗水量大的工业及农作物的种植,从而使有限的水资源发挥最
12、大的效益,这也是当今世界节水工作的一大趋势.美国,日本近年来工业用水量下降,也与其工业结构变化密切相关,如对一些耗水量大的赴美水资源管理考察报告.水信息,1998.8.以色列水资源概况.水信息,1997.1.水行政管理赴日考察报告.水信息,1998.7.水利部和黄委机构发展项目之五.水价制度研究报告.1999第 4 期陈晓燕等:国外节水研究进展 529化工,造纸行业进行压缩,甚至部分转移到国外,而耗水小的电子信息行业迅速发展,使工业取水出现负增长.以色列面向国际市场,发展高效益的商品农业,将有限的水用于效益高的经济作物和出口蔬菜的灌溉,提高节水效益,促进农业节水的良性循环,在近乎沙漠的土地上,
13、农业开发取得令人瞩目的成就_4J.2.5 开发节水新技术(1)工业国外工业节水主要通过三个途径:一是加强污水治理和污水回用;二是改进节水工艺和设备,提倡一水多用,提高水的利用效率;三是减少取水量和排污量 .这三个方面相辅相承,相互推动.工业节水技术主要有提高间接冷却水循环,逆流洗涤和各种高效洗涤技术,物料换热技术,此外各种节水型生产工艺,无水生产工艺(如空气冷却系统,干法空气洗涤法,原材料的无水制备工艺等)都在不断发展和完善.美国水循环使用次数由 1985 年的 8.63 次提高到 1999 年的 l7.08 次,同时制造业需水量也逐年下降,由 1975 年的 2033 亿 m3 降至 199
14、9 年的 1528 亿 m3,相应的排水量也大幅度下降,有效地控制了工业水污染;日本由于采取了节水措施 ,工业( 不包括电力)取水量自1973 年达到高峰之后逐步下降;英国工业用水在 20 世纪 70 年代达到高峰之后稳步下降 ,目前英国废水处理已达到了很高的比例,完全处理的占 84%,初步处理的占 6%,未处理的仅占10%;法国通过改进化工技术,使得工业耗水和污染物的排放逐年下降_3j.(2)农业发达国家农业节水一是采用计算机联网进行控制管理,精确灌水,达到时,空,量,质上恰到好处地满足作物不同生长期的需水;二是培育新的节水品种,从育种的角度更高效地节水;三是通过工程措施节水,如采用管道输水
15、和渠道衬砌提高输水效率 ;四是推广节水灌溉新技术,如地下灌,膜上灌,波涌灌,负压差灌,地面浸润灌和激光平地等;五是推广增墒保水技术和机械化旱地农业,如保护性与带状耕作技术,轮作休闲技术,覆盖化学剂保墒技术等.美国和以色列的农业节水主要是通过推广节水灌溉,改进灌溉技术,实行科学管理来实现.如用计算机监测风速,风向,湿度,气温,地温,土壤含水量,蒸发量,太阳辐射等参数,从而实时指导灌溉.在以色列,已经出现了在家里利用计算机对灌溉过程进行控制(无线 ,有线)的农场主,同时美国多数地区还采用激光平地后的沟灌,涌流灌,畦灌等节水措施.节水技术使美国灌溉用水在 1980 年达到峰值后持续下降,其灌溉用水
16、1975 年为1930 亿 m3,1980 年为 2070 亿 m3,1985 年下降到 1890 亿 m3,1999 年为 1850 亿 m3.日本的海水灌溉和废水灌溉处于世界领先地位,如用海水灌溉苜蓿等技术.目前,科学家们正在培养适应海水灌溉的糖,油,菜类等农作物.法国在农业节水中的一大贡献是其旱作农业技术,巴博瑞(Barbary)公司研制开发的新型BP 土壤保水剂,在作物根部的土壤中少量施用后 ,可使灌溉水在灌溉后 20d 到一个月内,缓慢释放以被作物根系吸收利用,灌溉水(或雨水)基本上没有蒸发和深层渗漏损失,水的利用率大大提高,灌水量可减少一半左右,且作物耐旱时间长,是一种先进的抗旱保
17、水剂 J.(3)城市生活在日常生活中采用节水型家用设备已得到许多国家的重视.如以色列,意大利以及美国的加利福尼亚,密执安和纽约等州分别制定了法律,要求在新建住宅,公寓和办公楼内安装的用水设施必须达到一定的节水标准,各国政府要求制造商只能生产低耗水的卫生530 水科学进展第 13 卷洁具和水喷头等.美国,以色列,日本等国主要是引进节水型器具,如流量控制淋浴头,水龙头出流调节器,小水量两档冲洗水箱,节水型洗盘机和洗衣机等,采用这些简单的节水措施可使家庭用水量减少 20%一 30%.以色列采用带有蒸发冷却器的回流泵,这些冷却器可降低耗水量 80%(由 20040L/h).日本节水龙头可节水 1/2,
18、真空式抽水便池可节水 1/3,节水型洗衣机每次可节水 1/4,此外日本还对节水效果好的节水器械给予奖励 j.(4)供水国外非常重视管道检漏工作.根据美国东部,拉丁美洲,欧洲和亚洲许多城市的统计,供水管泄漏的水量占供水量的 25%一 50%,菲律宾首都马尼拉,20 世纪 70年代供水系统的漏水高达 50%.因此各国均把降低供水管网系统的漏损水量作为供水企业的主要任务之一来对待.美国洛杉矶供水部门中有 1/10 的人员 ,专门从事管道检漏工作,使漏损率减到6%;韩国已经建立了一整套减少泄漏的措施,包括预防措施 ,诊断措施和一些行政管理手段,并提出到 2001 年泄漏水量由 20%降至 12%;日本
19、东京自来水局建立了一支 700人的“ 水道特别作业队“,其主要任务就是及早发现漏水并及时修复.澳大利亚悉尼水务公司在与政府签订的营业执照中确定 2000 年漏水率降低到 15%.以色列研制了管道漏水快速检测和堵漏的克劳斯液压夹具,发挥了巨大的效益.2.6 开发替代水源(1)污水治理回用发达国家特别重视废污水治理,排放和回收利用,通过各种法规和严厉的处罚条例,迫使工业废污水排放单位改进污水处理技术,增加水的循环利用.在日本,美国等许多国家,还广泛利用“中水“, 即在大宾馆,学校等单位 ,将冲洗浴等一般生活用水回收处理后用于非饮用水.r2)海水利用海水可以直接用作冷却水,电厂冲灰水,某些化工行业的直接用水,市政卫生冲洗用水等.世界上许多沿海国家,工业用水量的 40%50%用海水代替淡水.日本,美国,意大利,法国,以色列等每年都大量直接利用海水.目前有一百多个国家的近200 家公司从事海水淡化生产,海水淡化设备主要装配在沙特阿拉伯,科威特等海湾产油国以及日本,美国等国,其中在中东地区所拥有的设备占总淡化设备数量的 25.9%.1980 年全世界共有海
