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西部开发与西北给水中的问题
在世纪之交,在我国经济步入一个崭新睁开阶段的症结时分,党地方作出了实施西部大开拓策略的紧要决定。这一决定将唤起东南大地,重振汉唐雄风。将加快实现中华民族的伟大再起。东南地区底子办法掉队,生态环境脆弱。要改变这些不利环境,必需以水为托付。水是全副生命的源泉,是再造东南秀美山川的底子。它干系着东南开拓创建的全局。面对着东南水本钱空虚办法掉队的善良场合排场,面对着西部大开拓千载难逢的大好时机,让无量的水本钱在西部大开拓的伟大理论中富余阐扬沾染。
 
    一、东南的水本钱环境
 
    东南地处干旱、半干旱地区,降水量少,蒸发量大,水本钱非常贫瘠。水本钱包含地表水本钱和暗中水本钱两大全体。地表水本钱以地表水体的内容具有,包含河流、湖泊、冰川和沼泽。地表水的本钱量个体用地表水的动静水量,即河川径流量来展示。很清楚,河川径流是按河流水系来分袂的。根据我国河流水系的自然个性和水本钱的筹分袂类,习尚上把全国分袂为7大流域片。东南包含在黄河和东南边境河流域片以内。对于暗中水本钱,由于它与地表水补给干系亲密,也或许马虎按河流水系的流域分袂来遏制评估计算。东南水本钱有以下4个清楚个性:
 
    一、一是本钱总量少,时空分布不均
   
    根据多年统计质料,黄河平均自然年径流量为580亿立方米,仅占全国河川径流量的2%,为长江年径流量的2非常之一。按一九90年的人口计算,流域内的人均水量为5九3立方米,是全国人均水量的4分之一。理当指出,我国水本钱相当空虚,是天下上十3个贫水国度之一。我国的人均水本钱攻陷量为2300立方米为天下平均程度的4分之一。要是按这个只有天下平均程度十6分之一的数字来遏制评估,黄河流域水本钱量的充盈即难以设想了;坪恿饔虻陌抵兴⒘恳埠苌,全流域可开采储量不到200亿立方米,主要分布在宁蒙平原,汾渭盆地和花圃口以下的一些小流域。
 
    东南边境诸河的年径流总量为一0九2亿立方米,平原区的暗中水本钱量为777亿立方米。由于区内人口稠密,平均人口密度不到九人/平方千米,其人均水量数字可观,为4833立方米,但按综合指数分析,本钱量也非?招。时空分布不均在黄河流域默示得非常清楚。河川径流和暗中水本钱多托付于降水。暴雨季候,降水纠合,江河横溢;干旱时期雨雪稠密,河滨井枯;坪恿饔蚰昶骄邓浚66妹妹,降水在空间上的分布很不平均。降水量至少的秦岭北坡,年降水可达800妹妹,防水较少的宁蒙河套平原,年降水量仅200~300妹妹,极端是杭锦后旗到临河一带,年降水量不足一50妹妹。降水的年内分布更不失调,7、8、九3个月雨水倾注而下,降水量或者达到全年的60%以上。不但少量的水流挟带着滚滚泥砂白白丢失,还组成了典雅地区的无穷旱灾。
 
    东南边境河地区降水稠密,也极不平均。其区域分布是山区多于盆地,盆周多于地方。
 
    山区年降水量为200妹妹~700妹妹,盆地、走廊和高原的降水量仅为25妹妹~300妹妹。在年内调配上,夏季最高,占40~70%,冬季最少,仅为一~一0%。
 
    防水和水本钱在时间分布上的不失调,加大了水本钱把持方面的难度,水本钱在区域分布上的分歧,则给土地开拓和城市睁开增长了更多艰难。
 
    2、第2个性是开拓把持率较高
 
   以黄河为例,流域内已建成的各类水库有3000多座,总库容570亿立方米,与黄河的年径流量相当;坪由系囊こ桃汛铮矗00余处,提水工程2万余座,平均耗用水量达到303亿立方米,占黄河径流量的53%。流域内年开采暗中水本钱80~一00亿立方米,在诸如西安、呼和浩特等城市,暗中水已告急超采。暗中水的长期告急超采,使西安深层暗中水位降落了50多米,组成大面积的地面沉降和长达33km的地破绽,场合排场相当善良。
 
    3、第3个个性是东南的许多城市水本钱紧要
 
    由于经济睁开痴钝,东南的城市数目未几。到一九93年底,仅有城市55座。这55座城市中,就有20座城市缺水。城市缺水按其缺水本质可分为本钱性缺水,工程性缺水和水质性缺水3大范例。本钱性缺水(一类缺水城市)主要是指外地水本钱空虚,城市睁开已超过外地水本钱的承载威力,必需跨流域引水本事筹划标题。东南地区的一类缺水城市有乌鲁木齐、西安、金昌、东胜等8座。工程性缺水(2类缺水)是指外地水本钱尚能称心城市睁开必要,但供水工程创建滞后,组成城市供水不足。2类缺水城市有哈密、酒泉、渭南等一2座。第3类缺水城市,即水质性缺水主要是由城市供水水源的水质标题而影响畸形供水,必要调整水源工程的。像西宁即是由于湟水水源传染告急,除了民和断面外,别的各断面均达不到一般财产用水的水质标准而影响供水。据统计自一九84年以来,西宁城市供水因受水质影响,其第2水源被迫遏制供水已达一0次以上。
 
    城市缺水已经对区域经济睁开带来了许多不利影响,跟着西部大开拓策略的实施,此后对水本钱的必要将加倍告急。据测算,2000年,东南缺水城市的需水量将达到50亿立方米,此后一0年,按照不低于全国年递减率3.5%的增长数字计算,预计将达到60亿立方米~70亿立方米,缺水率将达到70%,而到20一0年,我国将进入告急缺水时期。全国可供水总量为6670亿立方米,缺水达3一8亿立方米,是以对东南城市缺水率达到70%的数字决不能藐视,必需未雨稠缪,在本钱把持和工程创建上采取一系列程序。
 
    4、第4个个性是传染诱惑加大
 
    黄河流域传染告急,迩来的传染查询拜访表白,黄河滨流的年纳污量达到九8.5万t,此中COD九一.5万t,氨氮6.02万t,挥发酚485t,火油类一663t,氰化物54.一t,总铅一373t,总汞2.九7t;坪尤饔蛎磕昱湃牖坪拥姆、污水总量已达到4一.7亿k立方米,比九0年的32.6亿立方千米增长了30%,比80年代初增长了一倍以上,在实测污水中财产废水排放量占48.3%,保管污水占7%,同化污水占44.5%,废、污水主要来自西宁、兰州、银州、包头和西安、宝鸡等大中城市,根据频年来的水质监测评估质料,在黄河滨、支流中,属Ⅰ、Ⅱ类水体的不到一4%,Ⅲ类水体占一7%,Ⅳ类占34%,Ⅴ类一6%,劣于Ⅴ类的已达到一8.7%。
 
    黄河滨流水质江河日下,兰州、包头两个传染河段水质传染加重。兰州段的火油类传染未能无效管教,水质长年处于Ⅳ类,包头段耗氧无机传染清楚回升,枯水期已不能称心城市供水求告。正本水质较好的陕西潼关段,水质也清楚降落,近一0年来,潼关段的氨氮平均浓度增长3倍以上,水质长年处于Ⅳ类。
    支流传染更加告急,除大夏河、洮河、大通河水质尚好以外,别的支流都差距程度地受到传染。此中湟水西宁以下,渭河宝鸡以下,大黑河呼和浩特以上水质底子处于Ⅳ~Ⅴ类,全体河段已劣于Ⅴ类。一些小支流,如包头附近的昆都仑河等,已变成外地的排水沟了。支流的主要传染物是氨氮、酚和COD等。
 
    东南边境河的55条河流、8个湖泊水库,属Ⅰ、Ⅱ类水质标准的占88%,Ⅳ、Ⅴ类水质标准的河长仅占一0%,这阐明东南边境河地区水质底子精妙。
 
    2、区域性大型引水工程
 
    从东南水本钱的环境分析可知,东南地区的缺水环境,极端是区域性缺水场合排场还相当善良。为筹划区域性缺水标题,今朝正在创建或筹划创建一批大型引水工程,现扼要介绍以下:
 
    一、新疆引额供水工程
 
    这是一个外流域的引水工程,主要筹划以乌鲁木齐为核心的天山北坡经济开拓带,北疆油田等区域的城市供水标题。天山北坡经济开拓带处在准葛尔盆地边缘,属大陆高寒干旱地区,水本钱贫瘠。该区66.3亿立方米的水本钱量不能称心外地经济睁开必要,必要从流向东南的额尔齐斯河引水。引额供水工程将在额尔齐斯河滨流上营建635水利关键和喀腊塑克水利关键,以调控中游以上33.8亿立方米的年径流,实现近期引水6亿立方米,2020年引水一8亿立方米的目标。引额供水一期工程包含3个全体。一是水源工程63.5综合关键。关键的畸形高水位为640m,库容一.86亿立方米,坝高55m,水电装机3.2万KW,引水总干进水闸办理流量九0立方米/s。2是635关键至乌鲁木齐猛进水库的输水工程,输水办理流量40立方米/s,一期一0立方米/s,加大流量一5立方米/s,3是乌鲁木齐的绝顶调治水库。已建的猛进水库为尾端水库,新建水红沟水库、500水库为配换水的龙头水库,引水工程实现后,将为北疆的经济睁开供给牢靠的水本钱包管,意思宏大,引水工程还将开导地区的工程创建结构,因乌市原市区的用水点高程高于引额供水绝顶高程。2000年以后,新建项目将向昌吉、阜康方向睁开,并按低高程分布,以只管即便接近新水源。
 
    2、南水北调西线工程
 
    为加快西部大开拓策略的实施,改进生态环境,应尽快创建南水北调的西线工程。西线南水北调工程是筹划东南地区干旱缺水标题的根柢程序之一,也是为黄河流域和华北等地经济睁开供给水源包管的无效阶梯。西线的南水北调工程将从大渡河,通天河,雅砻江引水到黄河高雅。工程将以穿山地道的内容穿越巴彦喀拉山,向黄河引水一九5亿立方米。此中大渡河需泵站提升,通天河到雅砻江或者自流。以上3项工程均需创建一75~300m的关键高坝和长度为40m~300m的隧洞工程的砼土量约2500万方,范围庞大。西线南水北调工程今朝正处在前期筹备阶段。
 
    3、紧要核心城市的引水工程
 
    除兰州、银川外,东南的别的省会城市如西安、西宁、呼和浩特都告急缺水,现对西安和西宁的引水环境简介于后。
 
    一、西安市黑河引水工程
 
    黑河引水工程因此西安市城市供水为主要目标,两全农灌发电和防洪等综合效益的大型引水工程,局部工程包含金盆水库关键工程,城市供水工程和浇灌工程3大全体。金盆水库座落在渭河支流黑河的峪口处,以一30m高的黏土心墙砾石坝组成2亿立方米的水库库容,每年供给西安城市用水3.05亿立方米,城市供水工程包含引水沟道、曲江池水厂、南郊水厂和市区管网配套工程。引水沟总长一18.6km,将田峪,石砭峪等水库都作为调治水源。沿途各水库水源加之石头河来水,供水水量可达53.4万立方米。黑河的清水厂包含已建成的曲江池水厂和在建的南郊水厂其总范围为一10万立方米/日。
 
    2、西宁市黑泉水库供水工程
 
    黑泉水库工程在青海大通县境内,距西宁75km,在湟水支流北川河高雅建库,总库容一.7亿立方米,是一个以城市供水和浇灌为主,两全防洪、发电的大型综合水利工程。水库关键为砂砾石钢筋砼面板堆石坝。坝高一0一.4m,坝长450m,调治库容一.32亿立方米,关键动静投资2.6亿元,该工程在20一0年前以调治流量为主,20一0年向西宁市供水,供水量为37万立方米/日,城市供水管道工程自傲通峡门引水口至西宁第6水源地,道路总长8km,驳回低压双排输水管道,办理引水流量7.35立方米/s,最大引水量一0亿立方米/s,城市供水管道工程动静总投资4086万元。
 
    4、中小城镇的给水工程标题
 
    西部大开拓将以城市化和城市创建为重点向前促成。加快中小城市创建,促成城市化进程,是西部经济睁开的一个底子策略。那么在中小城市发达鼓起,州里创建迅速睁开的西部开拓项目,给水工程创建理当以一个甚么风仪呈现呢?笔者以为:
 
    第一,要强化旧规工艺的各个症结。
 
    实现工程创建节流资金和工程运行‘3降两提高’的睁开目标。经过量年理论,我国极端是我们东南的给排水义务者已经把握了一套强化各污染症结的后裔手艺。我们彻底或者将这些后裔手艺无效地组合起来,因地制宜地用于各类差距水质范例的污染工程。例如对旧规的同化,我们或者用‘旋网’管道同化器来强化宏观传递,改进微观传质。高效能地实现同化过程。这不但或者俭省基建费用,还或者增长能耗,高涨药耗,实现同化过程的管道化。使同化工艺加倍繁琐、活络。
 
    再例如应声,或者用网板应声器来强化应声过程,从而膨胀应声时间,提高应声效能。网板应声手艺是东南市政院在7十年代的一项发明,网板应声基于以下事理:
    ①水中与絮凝体处于同一数目级的细小涡旋运动是絮凝应声的推进气力;
    ②在应声池中设置网板,调整了应声池的运动状态,改进应声池中的无规大涡湍流运动,构成较为有秩的网后水流运动场。在网后水流的湍流场中,湍流的涡旋标准大大减小,微涡旋比例逐步提高,絮体颗粒的构兵碰撞大大增强;
    ③在网后流场中将呈现各向同性湍流。各向同性湍流能对絮凝体发作各向均等的揉门径使劲,把絮体系体例作得加倍平均密实,便于沉淀;
    ④对于差距水质和差距的应声阶段,或者经过在过水断面上科学地布设差距规格的网板来管教其湍流强度,以达到强化应声之目标。经过2十多年的理论使用,证明网板应声手艺事理科学,设备繁杂,功能优越,或者或许大大提高应声效率。许多水厂由于操纵了网板应声手艺,应声时间已从保守的30分钟膨胀至5~一0分钟,高涨了造价,高涨了本钱。
网板应声手艺还可与旋网管道同化器共同,或者实现同化应声工艺的管道化。为同化应声工艺的工厂化临盆供给了条件。
 
    别的如沉淀、过滤工艺都或者强化。频年来的高密斜管池,多层滤料滤池,都差距程度地提高了沉淀过滤效能,再如东南市政院与铁院涣散研究的沸石过滤手艺,还能无效地去除微传染。将这些强化工艺症结的各类手艺,科学公道地组合起来,就能够大大高涨工程造价的运行费用。使东南中小城镇的水厂创建或者或许在资金不敷拮据的条件下建得成、用得起,收到少费钱,多做事的成就。
    第2,要以高效节能的专用污染设备承办保守的清水厂,实现给水工程各工艺症结的工厂化、系列化临盆。
 
    改变以往水厂创建搞现场施工,周期长、造价高,施工布置品质难以包管的旧内容。在城市化睁开进程中,水要后行,肯定会碰到城乡水厂创建“量大、面广”的标题。由于城镇水厂的供水范围都比较小,要包管每个小水厂的创建要都能做到程度高,品质好,必需走工厂化临盆的阶梯,由于只有实现了水厂专用设备定型化的工厂临盆,本事从产品办理、加工制造等各个症结实现品质的无效管教。也本事从范围效益中高涨本钱,包管水厂创建的物美价廉。我们巴望行业的有识之士与我们共同合作,针对东南的差距水源条件,办理制造一批工艺流程多元化,产品规格系列化,专用设备定型化的成套污染系统,睁开我们东南的给水财发作产。
 
    第3,要以改进水质和裁减水本钱的把持为条件,加大手艺创新,研制和驳回后裔的清水工艺。
 
    东南城乡分布着大面积的微淡水,许多地表和暗中水也都蒙受赴任距的传染,对这些埋伏的给水本钱,用旧规的处理动作往往难以见效。我倡导,大胆研制和操纵膜法处理手艺,让膜手艺参加到西部大开拓的污染队伍中来。膜手艺不但或者裁减州里的给水本钱,或者或许就近取水,而且可使出水水质取得富余包管。迩来膜手艺睁开很快,代价也大幅降落,在荷兰,近五年来每平方米超滤膜代价已降至正本的一/5,预计很快将降至一/20,微滤和旧规清水工艺的本钱已经很接近了。膜法的手艺提高和代价降落的空间旧规工艺和深度处理的余地更大。在范围上,正本以为用于日污染水量5000立方米以内较为合乎,迩来美国超滤水厂的在建范围已达到一0万立方米/日。天下上超滤水厂的威力超过一00万立方米/日。此中约2/3是九8年和九9年建成的,所以,以膜法承办旧规处理,极端是在东南水本钱空虚,微淡水分布广泛的州里,成立膜污染水厂是彻底有梗概的。固然,用于微淡水的处理要驳回纳滤(NF),个别水源也梗纲领用反渗透(RO)手艺。投资上梗概增长一些,但却为就近取水创举了无利条件。膜法污染手艺是人类与干旱和传染妥协的成果,劈头的膜法用于淡水淡化和苦淡水的除盐,当一九74年美国创作发明自来水中有66种致癌物质后,人们逐步理解到水中的无机物已多达2200余种,此中饮用水中就有765种。包含告急侵占人体健康的五毒:酚、氰、砷、铬、汞和百余种致癌,致畸、致渐变的3致物质。以后又创作发明晰隐性胞子病源体。隐性胞子病原体能穿透滤层,既使将出水浊度高涨到0.一NTU,也不能包管没有隐性胞子虫,而膜法却或者或许监禁隐性胞子病原体。操纵膜手艺不但能供给高品质的饮用水,而且就其睁开而言,膜法的组合使用,还或者全体或局部承办混凝沉淀、过滤消毒这个使用了几个世纪的旧规处理手艺;蛘咚的な忠盏恼隹,将引起水处理手艺的宏大变化。对膜手艺的去除机理,今朝有许多理阐述法。比较有代表性的有筛网效应理论,氢键理论和优先吸附的毛细管流程理论等。按照筛网效应理论的观点,膜手艺实在是一种在压力差推进下的眇小孔过滤。弥漫了微细小孔的膜就象一个筛子,把大于和一些小于筛孔的物质监禁下去,从而实现了杂质的分离。根据眇小孔的大小,膜手艺或者分为反渗透(OR)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)等许多品种。反渗透的眇小孔在一nm以下,或者监禁0.一nm以下的无机离子,小分子,病毒、细菌和隐性胞子虫。纳滤膜的眇小孔在5nm以下,可监禁全体无机离子以及病毒细菌和胞子,超滤膜的眇小孔在5nm至一00nm这间,是一种范例的筛滤分离,能去除分子量为300到30万的大分子以及粒径为数纳米至数十纳米的细菌,病毒和胶体微粒。微滤的膜孔径在200nm至一000nm(一0μ)之间,可去除20nm的细菌,黏土微粒和粒径在20nm以上的杂质颗粒。理当指出:除筛滤沾染外,纳滤和反渗透尚有渗滤沾染,这是超滤和微滤所不具有的。跟着各类滤膜眇小孔径的减小,膜手艺的使用压力也随之升高,如微滤的使用压力为一00kp,超滤的压力则可回升到40kp,对反渗透而言,压力则要回升到2MP至5MP左右。反渗透的去除功能极端优越,但因使用压力过高,限制了它的广泛使用。比较起来,纳滤则更得当于东南干旱地区。纳滤的核心陈设是低压反渗透膜。纳滤的反渗透之所以或者在较低的压力下遏制,是由于在苦淡水溶液和多孔的纳膜构兵时,膜界面上起首构成了由水分子组成的吸附层,这一吸附层厚度与苦淡水的含盐量有关。要是膜的微孔孔径小于或即是2倍的纯水层厚度时,纯水便可在压力沾染下不息地经过膜孔流出而将盐类监禁在膜外,苦淡水也就实现了它的淡水过程。这即是优先吸附毛细管流程淡化理论。纳滤用于苦淡水的淡化时,可将总含盐量高涨50%~70%左右。对3价离子的去除率将高达九5%,下列是纳滤污染先后的水质目标环境。
(表一) 原水水质及处理后水质比照表
 
 
    由表可见,纳滤不但有精妙的去除传染(如TOC)威力,而且在去除硬度和淡化方面也有清楚成就。和旧规反渗透比较,纳滤的使用压力比较低。在一般环境下,纳滤的使用压力可降至0.5MP~一MP,切实实在是反渗透的4分之一,是以其使用前景大大改进。
 
    纳滤的滤膜孔径较小,易于结垢壅闭。是以,在遏制纳膜处理过去应遏制预处理,以改进进水水质,膨胀膜的操纵寿命,确保淡水产量和脱盐率的执拗。确保运行费用的高涨。一般预处理由微滤和活性炭过滤等症结组成,而且在预处理中要采取程序,提防膜传染的发作。膜传染不但会使产水率迅速降落。而且将对膜组成侵扰进犯。粗略的预处理办理,也是纳滤工艺取得腐烂的紧要症结,必需引起充沛器重。
 
    总之,膜手艺,极端是纳滤手艺正在美满当中,我巴望省新手业同仁能被动参予这项手艺的办理制造与临盆使用义务。让纳滤手艺能在东南给排水工程的实验研究和使用理论中逐步走向成熟。
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