1、我国给水历史摘要：水是生命之源，人的不断增加使得“给水”在我们的历史里频频出现。我国有文字记载的给水处理是从明矾净水开始，追溯我国给水技术发展已有4000 多年的历史了，本文从古代单纯地掘井给水技术到早期水厂的建设，以及近代给水处理技术逐渐形成自己的体系,对中国给水历史作以陈述。关键词：给水 历史 技术 发展1.引言从古到今，人们一直都离不开“水” 这样一种宝贵的东西，没有水，就没有生命。江河湖海等天然水体以及地下淡水资源为人们提供水源，自古代起就深刻地影响着人类的生存。我国的古代文明发祥于黄河、长江中下游，一切大城市、中等城市，以至部分小城镇，几乎都是沿着河湖发展起来的。许多山麓冲积、洪积扇
2、地带或山前洪积冲积倾斜平原地带的潜水埋藏浅（一般为几米至十几米） ，水质好，为人类提供丰富的淡水资源。随着人口的增长，生产力的发展，人们对水的需求也由跟随自然到遵循自然规律人为开发水源。2.古代掘井、凿井给水技术掘井技术的发明促进了村落和市集的形成，在古代建都或择地集居时, 井泉的有无往往是人们所重砚的。至于如何选择地形和审察泉源, 在科学还不够昌明的古代,复杂的阴阳迷信之说是不足为怪的。古代凿井通常有五步构成: 第一是选择凿井地方、第二是测量水源的浅深、第三是需要辟开地震地带、第四是审察泉水的源头、第五是利用一些方法将水澄清。其中对于地层土壤和水质之间的关系, 则以“ 沙中带翩石子者 , 其
3、水最良。” 凿井深度则以“ 天时旱涝, 河水所至 , 酌量加深几何为之度。去江河远者不谕。” 此外, 关于辨别浅层水源, 其尝试之法有四 : 气试、盘试、击试、火试。上述四种方法主要是以地表层中土壤的湿度辨别的。我国凿井机械的沿革, 按有关文献的记载, 大致可以分为三个阶段:( 1 ) 在先秦的文献中很难找到关于凿井器械的记载, 而类似孟子 尽心篇: “掘井九朝( 八尺为朝) 而不及泉” 的记载虽然有好几处,可是都没有提及是用什么工具掘井。但从近年出土的文物中却有一些可供参考的查料。安阳殷墟出土的铜制工具中有钻掘用的铜锥, 郑州二里商殷文化层发现有凿龟甲用的铜圆凿。这些出土的钻凿器具, 当然不
4、一定是当时的凿井工具, 但要用于钻凿浅井, 只要略微加大, 也未尝不能胜任, 这只要一看宋应星天工开物 作咸篇的开井口图中所呈现的小型凿器就可以明白。以后凿井所用的钎、锥、锉等钻掘工具, 无疑是从上述这些简单工具不断加工、改进而发展出来的。( 2 ) 汉武帝时曾穿渠引洛水至商颜下, 因“岸善崩, 乃凿井, 深者四十余丈, 往往为井, 井下相通行水。”从这里所记载的凿井深度来看, 已经不是一般开挖所能办到的。在成都锡子山汉墓出土的汉代画像砖中, 发现有几幅描写当时盐井的开采情况图, 征明汉时凿井已有了一定程度的机械投备。图上极清楚地表明: 井杆上装有辘植式的滑车, 吊桶系在绳的两端, 由四人操作
5、。以人的长度比例来看, 当时井架豹有两丈多高, 上有顶篷; 从井架向上渐狭, 向下渐宽的结构, 和天工开物 作咸篇盐井汲卤图, 及近代使用顿钻钻井法的钻井设备情况图相仿佛。( 3 ) 到了南北宋时代 , 凿井机械日趋繁琐, 从汉唐的大口井 , 进而能够开凿需要更复杂、更精巧机械的小口井。关于小口井的记载, 屡见于宋人著述, 如北宋的文同、苏轼, 南宋的陆游、胡元质等。从文同和苏轼所述筒井( 即卓筒井, 明以后别称竹井) 的情况来看, 基本上与现今顿钻钻井法相同, 就是利用钢铁的钻头把岩石冲击成碎末, 然后将松碎的岩石用汲筒取出, 再继续冲击汲水, 使钻慢慢深入, 以达到需要的深度。综上所述,
6、凿井机械的发明,经过了秦以前的整个历史时期的酝酿, 到公元前一、二世纪的西汉时代,出现深井钻掘机械, 并一直沿用到明清, 中简在南北宋时代经过一次较大的改进。据王国维观堂集林卷十三西城井渠考一文考证, 凿井技术在西汉初年既已传入西域各国( 汉时的西域包括玉四关、阳关以西, 中亚、西亚道到欧洲的广大地区) 。后来, 我国人又在大宛教他们穿井, “ 宛城中无井, 汲城外流水 宛城新得秦人, 知穿井。”以后, 更由大宛推广到乌孙, 汉将军辛武贤教他俩建筑大井与六条通渠。西域少水, 所以凿井技术的传入, 对当地人民的生活和发展生产的作用是很大的。而且苏轼在蜀盐说一文中所描述的筒井也在十一世纪左右传人西
7、方。3.早期给水厂的建设在我国建立最早的自来水厂是现在上海市自来水公司所属的杨树浦水厂, 解放前, 上海的自来水事业同其它电力、电话、煤气、公共交通等公用事业一样, 大部分掌握在外国在华垄断资本手中。1880年, 英商上海自来水公司在伦敦组织起来。1881年在上海正式筹建, 1883年6月供水。建成时每日供水量为50万加仑, 不久就达到设计能力20000万加仑的出水量, 供应人口为16万人。主要净水设备是两个总容量为6130312加仑的沉淀池, 和四个设计能力各为30000加仑/ 时的慢滤池。关于那时上海的供水情形, 黄式权在其淞南梦影录中曾甜述了当肘的情景 : “ 水管自静安寺起, 至小东门
8、止, 遍地埋设, 一气流通。又于沿街每十数步竖一吸水铁桶, 高四尺许, 下面与水管联络, 顶上置一小机括, 用时将机括拈开, 水自激射而上。其经理之局, 法界在二洋湮南首万安里, 英界即在水塔之侧(即今江西中路香港路上海市自来水公司, 水塔现已拆除)。居民需水者 , 可让水夫送去, 不论远近每担钱十文。” 上海前法租界于1896年组织自来水公司, 垄断法租界的自来水事业。同年我国筹设上海内地自来水公司( 郎今上海市自来水公司所属的南市水厂), 至1 9 02 年完工放水。广州增步水厂创于1905年冬。由1906年7月兴工, 建筑水池机房, 建造水塔于西关长寿大街, 敷管于城厢内外, 至1908
9、年7月开始试水, 逮1909年全部工程一律告成。当时日产水量1000万加仑。北京自来水是1908年创办, 1910年3月( 清宣统二年二月初十) 正式供水, 时称京师自来水有限公司。设厂于安定门外, 以孙河为水源。时有竹枝词记述: “ 城北方塘一鉴开, 千万龙蛇地下排。问渠那得清如许？谓之源头活水来。”按京师自来水公司初办时计划, 供水量以每户每日用水4担计, 时北京居民约13万户, 每日应供水52万担, 第一年改半, 以每日供水26万担计算。旅顺自1879年建有军用水管, 二十多年一直推持原状。1904年沙皇俄国为经营旅顺, 曾将龙引泉水源进行扩建, 工程正在进行中发生日俄战争,1905年旅
10、顺转入日本手中, 水源工程由日本关东厅继续完成。供水范围初时仍然只是军政机关, 以后方始逐步扩大到市民。1927年供水范围日增, 原有水源已不敷需要, 又另辟寺沟和玉乃浦上流的大孤山水源。早期东北各地的水厂, 大多由日本举办, 属南满铁路株式会社。所建水厂如抚顺(1907年)、沙河口(1908年)、长春(1910年) 等, 主要供铁路和采煤川水。汉口既济水电公司自来水厂是1909年7月建成供水的。日产水量500万加仑。水厂位于襄河日上游12华里之斡家墩。此外, 我国建立较早自来水厂的城市还有大连(1901年)、天津(1903年)、青岛(1905年)、汕头(1907年)、安东(1910年) 等地
11、。4.近代给水50年4.1 50年代50 年代是我国近代给水建设的始创阶段。解放后全国开始恢复经济, 并实施第一个五年计划, 进行我国基础工业建设。当时我国集中了全国的给水工作者的力量, 学习苏联的给水理论和经验, 并在苏联专家的指导下, 担负起配合我国工业经济建设的给水工程和必要的城市供水。在这10 年中, 我们建设了几项具有相当规模和技术难度的工程, 如:( 1) 包头钢厂的黄河取水构筑物。( 2) 兰州西固第一水厂的黄河引取水工程( 我国最大最早的斗槽式引水和高浊度水处理工程) 。( 3) 北京水源三厂的地下水源工程。( 4) 东北大伙房水库取水工程( 80 万m3/ d) 。( 5)
12、洛阳、包头的大型渗渠工程。1958 年苏联专家撤走, 我国给水工作者解放思想, 通过技术革新、技术革命, 开始全面学习各国给水经验, 完成几个大型水厂的设计( 如上海、广州和天津的30 万 m3/ d 规模水厂) , 这些水厂设计的完成为今后我国给水建设打下了基础。在这10 年中, 后期由于设计思想的变化, 同时我们根据生产实际的要求, 因而在设计技术和科学研究方面, 开始出现了活跃的局面。完成了一些重点科研项目, 如:( 1) 针对原苏联KO 1 型滤池进行了接触双层滤池的研究。( 2) 针对水库、湖泊的除藻要求, 我们学习英国技术, 进行了微滤机除藻的研究。( 3) 为提高水厂的絮凝效果,
13、 进行了悬浮反应和机械絮凝设备的研究。在这10 年中, 除了工程设计和科研外, 我们开始了给水建设体系的基础工作。( 1) 开始了我国给水人才的培养教育。( 2) 完成第一部给水设计规范( 1957) 。( 3) 刊发了给排水译丛介绍苏联给水技术。( 4) 在1957 年至1958 年发行了上海自来水公司的给水工程汇刊, 介绍苏联给水技术和交流了我国水厂管理经验论文约200 篇。这些对当时的给水建设作出了重大贡献。回顾50 年代我国的给水建设, 由于当时我们还没有成套的工作经验, 大部分是以苏联的技术为蓝本。然而苏联的具体国情与我们不同, 为此在建设中留有了不尽人意之处。但最终还是满足了我国五
14、年计划建设中的给水任务。在此, 需要提到的是我国技术人员在学苏热潮中, 以自己的才能学识, 在苏联影响之外, 独自完成了福州洪山桥水厂和无锡梅园水厂设计, 这是十分难能可贵的, 应当向他们致以崇高的敬意。4.2 60、70 年代这20 年是我国给水工作者在建设和设计思想方面脱离苏联影响, 走向百花齐放吸取各国先进技术的阶段。在这20 年内我们奠定了我国的给水设计、设备制造、人才培养和业务建设等方面的建设体系, 为以后全面发展我国城市给水打下了基础。60、70 年代是我国给水建设成熟的时代, 由于文革10 年的干扰, 国家建设放慢, 此时我们广大的给水工作者尽管身处逆境, 但仍锲而不舍、不断努力
15、、忠于事业。这20 年由于我国自己培养的技术人才正是风华正茂、意气风发的时期, 他们已具有大量的工作实践经验, 同时又吸收了世界各国的先进理论。为此在这一时期, 我们在科学研究、技术理论、工程设计和建设实践方面取得了重大的成就。主要有:( 1) 翻译了大量的国际著名给水专家的经典论文, 使广大给水工作者武装了设计思想, 打开了眼界 , 奠定了当代给水工作者的理论基础。在这时期,几乎所有国际著名学者如: Hazen、Camp、Ives、Handson 、丹保宪仁、Cleasby、冀岩等的论文都有了译文。这些论文的及时传播, 使我国给水工作者的理论水平普遍提高。( 2) 作为多层多格理论代表的斜板
16、斜管沉淀技术, 获得全国性的肯定。其由于提高生产指标、减少用地面积而成为当时水处理技术的热点。一时间进行了木质、纸质、玻璃钢等材质的研究, 而最后以塑料定位。( 3) 脉冲澄清池由于脉冲发生器的研究, 偏重于水力, 降低了效益, 而最后不得不倾向于加斜管, 同时开发了大直径的机械搅拌澄清池。北京水源六厂建设了6 座直径24 9m 的机械搅拌澄清池, 总流量达到17 万m3/ d( 之后最大直径为37m) 。( 4) 突破了常规滤池设计, 引进了国外的虹吸滤池, 并研制发展了具有我国特色的双阀滤池和移动罩滤池。双阀滤池克服了大面积滤池要求大口径阀门的问题, 而大幅度降低造价。在上海石化水厂首先采
17、用后, 很快在全国推广。移动钟罩滤池是南通水厂改进了国外多格移动冲洗的一种创造性滤池。上海长桥水厂60 万 m3/ d 的新水厂中采用了虹吸式移动钟罩滤池, 之后由于水厂自动化水平的普及, 滤池出水水质的提高, 逐步减少使用这种滤池。但这种滤池不失为我国的特色滤池, 而曾折服不少国外专家。( 5) 在杭州建成了我国第一个避咸蓄淡水库( 200 万m 3) , 解决了杭州市供水中多年来受钱塘江咸潮困扰的问题。这一方案的成功, 为日后上海宝山钢厂长江引水和最近作为上海远期供水的崇明青草沙水库奠定了基础, 同时也成为沿海地区充分利用淡水资源的重要措施。在这20 年中, 我们进行了大量的给水实践, 但
18、由于受文革的影响, 工程不是很多, 几个主要给水工程有:( 1) 兰州西固二期工程: 规模为28 6 万m 3/ d,以黄河为水源, 采用上下游斗槽式预沉和改进的100m 辐射式混凝沉淀池, 提高了高浊度水处理效果, 用地少技术先进。1984 年获建设部优秀设计二等奖。( 2) 武钢二号水源泵站工程: 长江取水, 取水量400 万m 3/ d。泵房为2 座直径37.4m 圆形沉井, 泵房设5台湘江56-28 型离心泵, 采用高水位自流进水, 节约了用地。1978 年建成, 1982 年获国家优秀设计一等奖。( 3) 株州市第三水厂: 规模为70 万m 3/ d, 净水厂50 万m 3/ d。取
19、用湘江水, 于 1979 年建成。水厂采用水平沉淀池、单阀滤池。获建设部70 年代优秀设计二等奖。( 4) 阜新大凌河给水工程: 取水量80 000m3/ d,由大凌河浅滩开采潜水供应, 渗渠和大口井结合取水。( 5) 北京水源六厂工程: 设计规模为17 万m 3/ d,净水工艺采用6 座直径24.9m 的大型机械搅拌澄清池。1965 年建成投产, 为我国第一个采用加速澄清池水厂。当时自行摸索设计参数, 通过试验, 落实池型, 为日后在全国推广加速澄清池作出了重要贡献。4.3 80、90 年代这20 年是我国给水建设向现代化发展的阶段。我国进入了改革开放的时期, 全国经济形势出现了前所未有的高
20、涨, 推动我国给水建设的高潮。但是由于水源水质的污染以及水量的不平衡问题, 使我国给水工作者面临新的挑战。在设计思想上, 重视了水质问题, 对有机污染的防治形成了工作主题; 在生物处理方面, 取得了重要进展; 在供水系统上, 相应出现了:(1) 长距离输水工程。如天津、上海、青岛、西安、济南、大连等不少城市出现了长距离引水工程。( 2) 区域供水工程。如江苏江阴、南通、锡山、广东深圳、开平、浙江黄、椒、温和上虞等城市, 都开始组织区域供水。由于大量的工作实践机会和国外仪表、设备的引进, 加之我国改革开放的有利条件, 因而促使了我国的给水建设有了飞跃的发展, 同时在工作中不断总结和不断提高, 从
21、而逐步形成了我国自己的特点。( 1) 在水厂设计中大规模采用浅层水平沉淀池;狭长、浅池和高水平流速以及与清水池叠建, 形成了风靡一时的布置。在小型水厂中, 出现了采用回转双折和不等速水平流速的沉淀池, 取得了成功。( 2) 采用气水反冲洗和深层均质滤料的V 型滤池, 形成了滤池设计的时尚; 同时带动了普通滤池采用汽水反冲洗。( 3) 推广了水泵变速装置, 特别是变频调速的应用, 在全国水厂中出现了热点。( 4) 由于各种水质仪表的引进, 奠定了我国水厂自动化发展的基础, 提高了管理水平, 保证了水厂水质和供水安全, 从而使水厂自动化, 体现了生产性效果。( 5) 生物接触氧化池由于清华、同济等
22、大学和有关水厂的协作, 经过了10 年的研究、探索, 终于在 90 年代末进入了生产性应用阶段。目前我国最大规模的深圳原水生化预处理工程已经投入运行, 标志着我国微污染水源水处理技术的成功。( 6) 开展了絮凝的理论研究, 发展了“栅条”、“网格”、“折板”、“折管”和“波纹折板”等新型絮凝设计,为水力絮凝提供了多种选择, 亦体现了我国在絮凝技术上的研究水平。( 7) 高浊度水和低温低浊度水处理技术的研究取得了成功。应用大型辐射式混凝预沉淀, 和避砂峰蓄水沉淀的高浊度水处理方法, 以及研究成功的浮沉池处理低浊原水, 已在生产上成功应用。( 8) 根据原水水质自动控制投加絮凝剂以及根据出厂水余氯
23、自动控制加氯以保证出水水质的要求, 已成为90 年代水厂的基本设施。最近几年不少水厂更采取了氨的辅助投加, 以保持管网的余氯要求。二氧化氯消毒已逐步开始应用。( 9) 出现了一批具有我国特色的水厂布置。a. 密集型组合式: 将主要净水构筑物组合叠层如块体, 便于操作、节约用地, 如杭州赤山埠水厂、嘉兴水厂、上虞水厂等。b. 半埋式布置: 将沉淀、过滤等净水构筑物, 利用地形条件, 半埋入地下, 便于管理操作, 并使地面上视野开阔, 形成崭新布局。如杭州西区水厂及重庆和尚山水厂, 为我国最早的半埋式水厂。c. 连廓式布置: 如无锡、镇江及苏州工业园区水厂都采用连廓式布置, 使加药、沉淀和过滤构筑
24、物用空廓连成一片, 利于操作管理。d. 现代化建筑风格进入水厂: 打破了以往的呆板、沉闷和单调, 近年水厂都采用了具有时代感的新的建筑风格。如江门、顺德、金华、成都、闵行、绍兴、大连及上海等新水厂。(10) 在管材方面, 球墨铸铁管、预应力混凝土管、钢管、混凝土低压渠道等全面应用, 同时开始了玻璃夹砂钢管及PCCP 管和小口径U PVC 管的生产性应用。在这20 年中, 我国给水的业务建设和技术交流活动空前活跃, 在国内建立了情报网络, 及时广泛地进行了技术交流; 同时在1989 年及1994 年两次在北京举行了国际给排水学术会议。会上反映我国近期主要的给水建设和科研学术论文, 获得了国际同行
25、的赞誉。在此期间, 我国还出版了大量的给水论著和手册, 如给水排水设计手册、水处理原理 、净水厂设计、高浊度水处理和给水管网等专著, 同时发行了国家及地区的给排水期刊。在这20 年中, 我国的给水工程建设, 从成熟向现代化水平发展, 并建成了不少具有时代特色的工程, 主要有:( 1) 北京水源九厂, 采用密云水库为水源 , 设计规模为150 万m 3/ d, 分三期建成。处理工艺采用波纹板絮凝, 侧向流斜板沉淀 , 均质煤滤料, 及污泥脱水处理等新技术, 是我国大型的新型水厂, 处理效果好, 为此荣获建设部优秀设计二等奖。( 2) 上海长桥水厂, 总规模140万m 3/ d, 分三期建成, 首
26、次采用了浅层水平沉淀池及我国最大的虹吸式移动罩滤池( 60万m 3/ d) 。该项设计曾因技术先进, 1982 年获得建设部70 年代优秀设计一等奖及国家优秀设计金质奖。( 3) 杭州赤山埠水厂, 总规模15 万m 3/ d, 在我国首创采用避咸蓄淡水库为水源。水厂采用立式机械反应、斜管沉淀和泵吸式移动罩滤池, 水厂平面采用组合式布置, 紧凑高效, 荣获1984 年国家优秀设计一等奖金质奖、建设部优秀设计一等奖。( 4) 长春中日友谊水厂, 系中日合资建设, 规模为20 万m 3/ d, 隔板反应、斜板沉淀和虹吸滤池, 水厂控制全部采用集散型系统 , 由日本引进, 是我国当时较为完善的自动化水
27、厂。1988 年建成, 获部优秀设计二等奖。( 5) 引滦入津工程, 为了缓解天津地区供水困难, 由大黑河水库引滦入津长234km, 年供水10亿m 3,由输水隧洞、明渠、暗渠蓄水库和4 座大型泵站组成引水系统。1982 年开工至1983 年9 月竣工投产,是我国第一个长距离输水工程。工程投资11.34 亿元, 工程效益显著, 1984 年获国家质量金质奖和优秀设计奖。回顾中国给水发展的历程, 是经过了几代人的奋发图强, 经历了始创、摸索、成熟和发展的50 年的努力, 才取得了辉煌的成就和基本形成了具有中国特色的给水建设体系。我国已培养了一支具有高学术水平和实践经验的教学及工程技术队伍, 能担
28、负起国家的现代化给水建设。我国的给水技术已能适应我国不同水源水质的处理要求, 并已具有生产成套给水设备的供应能力。我们正向世界水平迈进,我们将以胜利的步伐跨入下一世纪, 为祖国作出更大的贡献。5.总结水是城市的血脉，城市发展一刻也不能离开供水。城市的兴衰与城市供水密切相关。水足城兴，水缺城衰。千百年来，随着人类的聚居，市井城镇的形成发展，城镇供水也在不断地进步、发展。进入新世纪以来，虽然我们在给水上取得了较大成就，但随着新形势的发展，必然会显现出新的矛盾。因此，我们必须不断改造净水设备的技术，增加预处理和深度处理工艺，在水厂工艺流程上提高，同时实现水厂自动化控制和经营管理信息化。并针对水质要求，研究水资源的可持续发展，为适应经济和生活水平的发展做好准备。参考文献：1 中国古代及早期给水史述略_顾其详2 中国给水 50年_钟淳昌3 新世纪给水发展中几个新问题_钟淳昌4 我国给水事业发展初探_刘锋范
