水文大循环和城市水环境代谢环境保护浅论

摘要：通过分析给排水系统的局限性，面对人口剧增、资源消耗增大，阐述了对现代城市新型水环境代谢体系的基本构思，提出了在水文大循环的体系中对水环境按“保护”和“使用”进行功能分区。

关键词：水文大循环；城市；水环境代谢；给排水系统

Abstract: through the analysis of the limitation of the water supply and drainage systems, face to the explosion, increase consumption of resources, this paper expounds the modern city of new type of water environment of the basic idea metabolic system, and puts forward the theory in hydrology in the system of the water environment of according to "protect" and "use" function subarea.

Key words: looking hydrology; The city; The water environment metabolism; Water supply and drainage system

中图分类号：S276文献标识码：A 文章编号：

0 引言

随着科技进步和社会生产力的极大提高，人类在创造了前所未有的物质财富，加速推进文明发展进程的同时，与人口剧增、资源过度消耗、环境污染、生态破坏等问题的矛盾也日益突出，成为全球关注的重大问题，严重地阻碍了经济的发展和人民生活质量的提高。使人类不得不重新审视自己的社会经济行为，“先污染、后治理”的传统发展模式已不再适应当今和未来发展的要求，而需寻求一条经济、社会、环境和资源相互协调的既能满足当代人的需求，又不对后代生存环境构成危害的可持续发展的道路――水环境代谢环境保护。 改革开放后的泰安市经济发展蒸蒸日上，城市面貌日新月异，但祖祖辈辈赖以生存的河道水体污染日趋严重。“谁污染、谁治理”，治理水污染，保护水资源成了我们这代人不可推辞的社会责任。治水须治本，建设与地区经济发展和现代人居环境相匹配的城市给排水系统设施是水污染治理和水资源保护的根本措施。为了人类的生存而保持良好的环境代谢，需要将城市、生产绿地、自然保护区这三个领域间以及各领域内的资源利用、循环和再利用结构进行重组，尽可能地减少资源、空间和能量的消耗，降低环境负荷。

1给排水系统的局限性

1.1给水系统

给水系统以“充足、低价地供给清洁的水”为目标。为了保证清洁水的集中供应，必须获得充足的清洁水源，但这易受到流域水文大循环中径流量的制约，不可能无限制地扩大供水量，这就是给水系统的限度。给水系统通过集中供水供给各种用途的水，每人每天的用水量高达80～140 L，均为可供饮用的优质水。为保证供水水质，大量的原水通常需从水文大循环的上游位置取用，使用后水质发生变化，变为BOD 150 mg/L左右的污水排到城市下游河道。

1.2排水系统

城市排出的废弃物，以水的形式排出的量最大。而城市排水管网系统设计是否合理，具有举足轻重的位置。但是当前许多城市,除了新建城区采用雨、污分流的排水系统外，大部分旧有城区还采用雨、污合流系统。通过合流管道不经处理的污水直接排放到城市水体，造成严重的污染。由于排水设计标准低，在城市排水中，设计标准通常是用排水系统所能排泄的某一暴雨所发生的频率或重现期来表示。由于气候、地形、土地利用情况的不同以及城化的进程和经济发展水平的区别，不仅不同的国家之间城市排水系统设计标准各不相同，就是同一国家的不同地区之间也有差异。在我国，城市排水系统的设计标准常为0.33a～1a，一般不超过5a，特殊重要的地区也不超过10a，与发达国家相比，总体而言比较低。而且多建于上世纪50、60年代，使得排水管径普遍偏小，过水能力严重不足，加上管材质量及管道坡度控制不严格等问题，造成雨季路面积水严重，平时污水外溢，严重影响城市环境。而排水管道的规划年限相对于城市总体规划较短，随着城市规划发展，原有的管道布局不能适应迅速发展的市政建设需求。在排水管道的改造上，旧城区排水管网的改造是重中之重,其既要根据旧城区改造规划所确定的原则进行,还要考虑到原有建构物的特点及相应功能情况。污水即便是通过生物化学处理，BOD去除95%，水质达到BOD 7.5mg/L后再行排放。如果要求城市下游河道的水质保持BOD 3 mg/L这样的良好水平，排出的水则需要2～3倍量的清洁河水加以稀释。城市推行污水处理势在必行，以降低能量消耗，同时减轻下游的污染负荷。

弥补流域水资源不足的对策有两种：一是在上游大规模筑坝，雨季大量蓄水，旱季放流，使平常可利用水量接近流域水文大循环的平均径流量，即所谓“径流的时间平均化”；二是将近邻利用率低的河流进行流域变更，把水输送到缺水的流域，即所谓“径流的空间平均化 (流域变更和长距离调水)”。

给排水系统的水处理流程实际上是效仿地球水文大循环中，在生态学、地球化学作用下自然发生的水质变换过程，通过集中施加电力等能源，达到比自然过程快得多的水质变换速度，去除BOD。

2按用途分类的新型水环境代谢体系

目前城市给排水系统中，给水以“充足、低价地向市民供给清洁的水”为目的，排水则以“促进城市卫生和发展、保护公共水域”为目的，给水和排水系统分别建设，并列存在，而忽略了二者都是水文大循环中串连的环节，未将两个系统融为一体，共同嵌入自然体系之中。传统的给排水系统是建立在自然环境的容量能够满足人类各种活动的需要的基础上，但是当人类活动的规模相对于自然已变得较大时，在满足生活要求的同时，也必须考虑尽量减轻对环境的影响，建立新型水环境代谢体系。未来的城市水环境代谢体系要在“水资源按用途分类并重复利用，维护最低的价格(最小的能量消耗)”的方针下，设计“供给必须水量并满足必要水质”的水供给系统，将“用水和排水(水代谢)的城市要对水环境负直接责任”作为技术和经营的原则。用达到饮用水要求的优质水供应各种用途，着手于建立“将人们的需要与地球环境加以综合考虑”的新型城市水环境代谢体系。

3小结

对于人类活动集中、人口密度高的城市来说，设立并列的二元输水系统，并强化闭路循环，对环境保护区(自然体系)和环境控制区(城市体系)进行明确划分，建立人类活动和自然环境保持协调关系的水环境代谢空间。在生态系统的链接中，必须建立城市水环境代谢环境保护体系和代谢体系；环境控制区( 城市)内的人类活动不能越过环境区域界限而波及环境保护区。环境空间的局限化和降低能量消费是新型水环境代谢体系的特点，在此基础上保持和恢复自然水环境的本来面目，是我们这代人的努力方向与宏伟理想。

参考文献及作者简历：

1丹保宪仁《环境情报科学》，1981，10（1)：17

2丹保宪仁 《必要的水量水质都市问题的研究》，1995， 47(5)：34

田斌（1978―），男，助理工程师。2002年毕业于中国煤炭经济学院计算机程序设计与分析专业，2007年毕业于河海大学工程管理专业（水文水资源方向）并取得学士学位，现泰安水文水资源勘测局从事水文工作。