快速城市化過程中深圳的水資源與水環(huán)境問題

邱國玉，張清濤

(北京大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院，廣東深圳 518055)

城市化地區(qū)的水循環(huán)由自然水循環(huán)和社會水循環(huán)2部分組成，自然水循環(huán)由降水、蒸發(fā)、入滲、產(chǎn)流、匯流等環(huán)節(jié)組成，社會水循環(huán)由原水分配、耗水過程、污水排水收集與處理、再生水配置與調(diào)度等環(huán)節(jié)組成.城市化在相當(dāng)程度上改變了水循環(huán)的自然過程.同時，由于自然、社會和經(jīng)濟(jì)活動的影響，各城市的社會水循環(huán)不盡相同，由此產(chǎn)生了許多既有共性，又各具特色的城市水環(huán)境與水資源問題.本文主要研究深圳快速城市化過程中產(chǎn)生的水資源和水環(huán)境問題，并提出有針對性的建議，為水資源管理提供決策依據(jù).

1 深圳城市化的基本特征

2010年是深圳特區(qū)建設(shè)30周年，30年來深圳經(jīng)歷了一個高速城市化過程.如表1所示，深圳人口由1979年的30萬人增加到2007年的860萬人，增加了近 30倍.1980—2001年，深圳GDP平均每年遞增29.5%.截止2007年底，深圳人均GDP達(dá)到8萬元左右[1]，全國第1，經(jīng)濟(jì)總量全國第4.

隨著城市的快速擴(kuò)張，居民生活和工業(yè)用水增長較快，年均用水增長率分別為10.3%，13.3%(圖1).其中，居民生活是最大用戶，占38%，遠(yuǎn)高于全國平均水平[2].人均占有水資源量也由1979年約6000m3迅速下降至2007年的204m3[3].按照國際標(biāo)準(zhǔn)，人均500m3為水資源危機(jī)線.因此，深圳已屬嚴(yán)重缺水城市，是我國7大缺水城市之一.

圖1 深圳1998—2003年用水變化過程[2]Fig.1 Variation of water consumption in Shenzhen from1998 to 2003[2]

表1 深圳社會經(jīng)濟(jì)動態(tài)變化[1]Table 1 Dynamic variation of social and economic parameters in Shenzhen[1]

深圳萬元GDP用水量呈快速下降趨勢(圖2)，1998—2003年年均下降8.9%[2]，略快于同期全國平均水平(8.4%).深圳一般工業(yè)萬元增加值用水量大約只有全國平均值的1/5(圖3)，用水效率較高.

圖2 深圳國民經(jīng)濟(jì)與萬元GDP (2003年可比價)用水量的關(guān)系Fig.2 Relationship between per capita GDP and water consumption per 10000 Chinese Yuan

圖3 2000年全國及部分城市一般工業(yè)萬元增加值用水量[2]Fig.3 Water consumption per added value 10000 Chinese Yuan of normal industry in whole country and some cities in China in 2000[2]

2 城市化對自然水循環(huán)的影響

城市化對自然水循環(huán)的影響很強烈，它可以改變降水、蒸發(fā)、入滲、產(chǎn)流和匯流多個環(huán)節(jié).多數(shù)研究者[4-5]認(rèn)為城市的動力和熱力作用會使城區(qū)和城市下游地區(qū)降水增加;少數(shù)研究者[6]認(rèn)為城市大氣污染物的微物理過程會使城市下游地區(qū)的降水減少.城市化改變了自然地形地貌，以不透水地面鋪砌代替原有的透水土壤和植被，造成下滲與蒸發(fā)顯著減少，增大同等強度暴雨下的地表徑流量和洪峰流量，也即增大防洪壓力.同時，由于植被減少，植物的蒸發(fā)和蒸騰作用相對減弱.另一方面，城市化產(chǎn)生的大量污水，常污染河湖等水域，減少水資源的可利用量，造成水質(zhì)性缺水.

近年來，暴雨強度增大，頻率增加，但這部分資源在缺水城市不僅未合理利用，相反往往積水嚴(yán)重，產(chǎn)生洪澇災(zāi)害;或在雨季棄之排走，造成水資源的浪費，在旱季則嚴(yán)重缺水[7].

3 深圳面臨的水資源和水環(huán)境問題

由于城市化的進(jìn)程過快，深圳出現(xiàn)了許多嚴(yán)重的水資源和水環(huán)境問題，主要問題為水資源短缺、水污染嚴(yán)重、水生態(tài)退化和水災(zāi)害風(fēng)險增加等.

3.1 水資源短缺

深圳多年平均降水量約1800mm，其中雨季4—9月占年降水量的85%.深圳地處沿海，地勢平坦，不適于修建大型水利工程.眾多的小水庫，細(xì)小、分散，調(diào)蓄能力差，汛期徑流量難以集中利用.隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增加，深圳水資源短缺的程度將會進(jìn)一步加劇.缺水已成為深圳經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素[8].

穩(wěn)定的徑流量是城市用水的基本保障，植被、林地和土壤又是實現(xiàn)徑流量穩(wěn)定的基本要素.林地的降水有30%變?yōu)榈叵滤?而在裸露地面，僅有5%的降水滲入土壤.林地涵養(yǎng)水源的能力比裸地高出好幾倍.在深圳城市化過程中，大面積的天然植被被毀，林木被砍伐，土地大量硬化.深圳僅1993年就建成公路1205km.截止2007年上半年，建成區(qū)面積達(dá)710km2.林地的大量消失，導(dǎo)致保水能力下降，這也是近年來深圳逢急雨天氣就大水泛濫的原因之一.而在旱季，深圳又會發(fā)生河流枯竭現(xiàn)象，從而造成季節(jié)性缺水.

表2是2000年規(guī)劃的2010年深圳用水標(biāo)準(zhǔn)[9].當(dāng)時預(yù)計2010年的人口規(guī)模約為430萬人，但是2010年的實際人口是當(dāng)時預(yù)計人口的2倍以上.出乎意料的人口增加極大地加劇了水資源供給的壓力.

從表3可以看出，深圳供水主要為外調(diào)水，約占80%，本地蓄水約占10%[9].預(yù)計2020年深圳的水資源缺口將達(dá)到6.73億m3[3].

表2 深圳2010年用水標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Water consumption standard in Shenzhen in 2010

3.2 水質(zhì)污染與水生態(tài)退化

表3 深圳2010年可供水量Table 3 Allowable water supply quantity in Shenzhen in 2010 108m3

深圳河流水質(zhì)污染嚴(yán)重超標(biāo)，不能正常使用.珠江水系河流幾乎全部河段，海灣水系、東江水系河流約80%河段水質(zhì)超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)[10]，造成了嚴(yán)重的水質(zhì)性缺水.深圳主要飲用水源地和小型以上水庫水質(zhì)受到不同程度污染，水質(zhì)為Ⅲ類以上的為98%.西麗水庫周圍有3個村委會，由于建立了大量村工廠，外來人口急劇增加，居民活動己直接威脅到水庫的供水水質(zhì)安全[8].

水污染嚴(yán)重的主因在于源頭減排控制不嚴(yán)、城市水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后、管網(wǎng)建設(shè)不匹配、特區(qū)內(nèi)外發(fā)展不均衡.很多未處理或處理不達(dá)標(biāo)的排水系統(tǒng)以“點污染源”的形式污染深圳生態(tài).更加嚴(yán)重的是，占整個水生態(tài)系統(tǒng)污染物近50%的“面源污染”幾乎沒有任何控制措施.此外，陸地污染物進(jìn)入近海海域，致使赤潮發(fā)生頻率逐年增加，目前尚未實施有效的保護(hù)措施[10].2010年8月，深圳附近海域發(fā)生大規(guī)模赤潮，海洋富營養(yǎng)化依然嚴(yán)重.

特區(qū)內(nèi)2005年的排污量約130萬m3/d，但實際只處理污水約80萬m3/d.每天約有50萬m3未經(jīng)處理的污水通過3034個市政管線接入口、372個雨水排放口向河流和海灣排放，污染源個數(shù)高達(dá)43000個.另外，有1300多個住宅小區(qū)存在雨污混流問題，特區(qū)內(nèi)分流制實際上是“混流制”.

多年來，深圳海岸帶濕地面積一直呈減少趨勢.與1980年相比，2005年潮間淤泥海灘和紅樹林沼澤面積減少60%[11]，城市化對土地的需求增加是根本原因.污水排放導(dǎo)致濕地水質(zhì)凈化負(fù)荷加重[11].

3.3 水災(zāi)害風(fēng)險增加

深圳屬臺風(fēng)、洪澇災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，城市化進(jìn)程帶來一系列防洪(潮)新問題.

1981—2000年，深圳除4個年份有旱災(zāi)無洪災(zāi)外，其余各年都有洪災(zāi)[12].洪災(zāi)的形成和嚴(yán)重程度與降雨量、下墊面條件、社會經(jīng)濟(jì)有關(guān).深圳特區(qū)和布吉鎮(zhèn)為洪災(zāi)多發(fā)區(qū).深圳的局部洪災(zāi)特點是暴雨洪水來勢兇猛、歷時短、洪災(zāi)出現(xiàn)快，基本無預(yù)見性可言.

城市化對流域雨洪影響的物理機(jī)制主要有城市熱島效應(yīng)、城市阻礙效應(yīng)和凝結(jié)核效應(yīng).熱島效應(yīng)使空氣層極不穩(wěn)定，阻礙效應(yīng)促使城市上空熱力對流發(fā)展，對流性降水有所增加，形成的雷雨范圍小、雨勢急、時間短，造成城市雨強較郊區(qū)大.

深圳城市化對流域降水量的影響表現(xiàn)為:流域年降雨總量沒有發(fā)生較大變化，但降雨天數(shù)及暴雨次數(shù)明顯增加.2008年6月，深圳出現(xiàn)了范圍廣、強度大、持續(xù)時間長的異常降水事件，導(dǎo)致百萬人受影響，誘發(fā)的洪澇及地質(zhì)災(zāi)害等造成直接經(jīng)濟(jì)損失約5億元[12].

4 深圳水資源與水環(huán)境管理方面的經(jīng)驗和實踐

4.1 體制建設(shè)

長期以來，我國水務(wù)市場基本由政府行政壟斷，市場化程度低，效率低下，在經(jīng)營方式上形成了“低水價+虧損+財政補貼”的模式[13].在這種背景下，深圳在全國率先成立水務(wù)局，實現(xiàn)城鄉(xiāng)水務(wù)一體化.截止2007年底，深水集團(tuán)公司凈資產(chǎn)81億元.水務(wù)管理的實踐證明:水務(wù)統(tǒng)一管理綜合考慮水資源自然和經(jīng)濟(jì)屬性，符合水資源的開發(fā)利用規(guī)律.這也是優(yōu)化配置水資源，提高水資源利用效率的體制保證[13].

深水集團(tuán)成功的經(jīng)驗主要有:轉(zhuǎn)變理念，引入競爭機(jī)制，推進(jìn)市場化改革;按照市場規(guī)律推進(jìn)現(xiàn)代企業(yè)制度改革，明確職責(zé)，政企分開;推進(jìn)水務(wù)管理一體化改革，由集團(tuán)公司承擔(dān)制水、供水和污水處理的職能，打破了部門、行業(yè)和城鄉(xiāng)分割體制的限制，統(tǒng)籌規(guī)劃了城市防洪、城鄉(xiāng)給排水、污水處理、地下水管理和節(jié)約用水5大職能[14].

但是，改革中還存在著政府監(jiān)管落后于市場化發(fā)展的問題，如深圳政府向法國威利雅環(huán)境集團(tuán)和首創(chuàng)威水公司轉(zhuǎn)讓深圳水務(wù)集團(tuán)45%的股份時，政府與新的水務(wù)集團(tuán)簽署了《特許經(jīng)營協(xié)議》，但由于依據(jù)不充分，對取得特許經(jīng)營權(quán)企業(yè)的要求不夠具體，對政府的監(jiān)管內(nèi)容也缺乏明晰的規(guī)定.對水務(wù)行業(yè)發(fā)展而言，沒有嚴(yán)格監(jiān)管的市場化比傳統(tǒng)計劃體制更加有害[13].

4.2 價格機(jī)制的探索

深圳于1990年率先進(jìn)行水價改革，推出了5級階梯水價政策，區(qū)分了居民生活用水、機(jī)關(guān)用水、工業(yè)用水、商業(yè)用水和特種用水[3].1997年，深圳出臺污水處理收費政策.近年來，深圳又先后提高了自來水價格和污水處理費標(biāo)準(zhǔn)，并拉大了階梯水價級差.但長期以來，深圳實行的是市民普遍受惠的補貼政策.水價體系不合理阻礙了水資源基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，當(dāng)前水價未充分反映深圳水資源緊缺程度，也未反映污水處理成本.

深圳目前的水價體系還不完善，主要表現(xiàn)為[3]:(a)累進(jìn)加價的階梯收費制度沒有對單位及企業(yè)等用水大戶的用水行為進(jìn)行約束，仍依單一水價收費;(b)沒有建立鼓勵使用再生水替代自然水源和自來水的價格機(jī)制;(c)污水處理費沒有分類收取，未做到高污染高收費，不污染不收費.

與發(fā)達(dá)國家相比，深圳萬元GDP耗水量偏高，雨洪尚未有效利用，海水淡化才剛開始起步.通過水價改革促進(jìn)節(jié)水是必然趨勢.深圳水價在全國屬于偏低水平，今后將整體上適度提高水價標(biāo)準(zhǔn)，大幅提高洗車等特殊行業(yè)用水價格，小幅提高居民必需生活用水費用.

4.3 水環(huán)境治理和管理

“十一五”期間，深圳水務(wù)建設(shè)工程總投資389.6億元[3]，重點主要集中在水資源開發(fā)利用及城市排水與水環(huán)境治理2大方面.但是，到目前為止，深圳的水資源和水環(huán)境問題并沒有很好地得到解決，人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模持續(xù)增加固然是一個重要原因，沒有有效地控制排放源也可能是主要原因之一.

5 城市水資源與水環(huán)境保護(hù)的思路與建議

5.1 必須走出“違法成本低，守法成本高”的怪圈

我國環(huán)境違法成本低，法律制度設(shè)計和執(zhí)行上都存在缺陷.應(yīng)當(dāng)完善相關(guān)法律條款，加大對違法者的處罰和打擊力度，使違法者必須付出相應(yīng)的成本.同時，應(yīng)該立法追究環(huán)境監(jiān)測部門和執(zhí)法部門不作為的責(zé)任.建立輿論監(jiān)督和第3方評估制度，當(dāng)其進(jìn)行失真或虛假評估時，也應(yīng)當(dāng)追究相關(guān)單位和評價專家的法律責(zé)任，并取消其從事這一行業(yè)的相應(yīng)資質(zhì).

5.2 “源頭減排”和“污水零排放”是根本

可以肯定地講，如果不從排放源頭上治理，深圳乃至中國的環(huán)境污染難有根本性的好轉(zhuǎn).在環(huán)境污染控制與治理方面，發(fā)達(dá)國家有許多值得借鑒的、成熟的經(jīng)驗、技術(shù)和管理模式.因此，在解決城市化和環(huán)境污染等問題時，應(yīng)借鑒發(fā)達(dá)國家的環(huán)保機(jī)制、法律條文和減排經(jīng)驗，真正做到嚴(yán)格執(zhí)法，逐步實現(xiàn)“污水零排放”.

5.3 學(xué)習(xí)新加坡經(jīng)驗，推廣水資源的循環(huán)利用

新加坡嚴(yán)重缺水，人均水資源量只有211m3，居世界倒數(shù)第2[14].新加坡成功開發(fā)出“新生水”技術(shù)，即回收生活廢水加以循環(huán)利用.目前日產(chǎn)新生水約9.2萬m3，其中1.36萬m3(約占新加坡用水總量的1%)作為間接飲用水，其余的則作為商業(yè)用水[15].另外，新加坡全國所有的雨水被有效回收和利用.

5.4 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，努力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)

在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，耗水量大、污染嚴(yán)重的是工業(yè)制造業(yè)等第二產(chǎn)業(yè)，因此，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)有利于節(jié)水和環(huán)保.深圳多年來第三產(chǎn)業(yè)占50%左右，距離發(fā)達(dá)國家60%～70%的水平仍相距甚遠(yuǎn).因此，未來深圳應(yīng)在發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上，努力發(fā)展教育事業(yè)、現(xiàn)代金融業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代物流業(yè)、現(xiàn)代會展業(yè)和文化產(chǎn)業(yè).

5.5 充分利用海水

深圳是一個擁有豐富海水資源的沿海城市，屬于本市的海域面積約100km2.到目前為止，深圳利用海水僅限于沿海幾個電廠的冷卻用水[10].如果深圳通過生活雜用水、工業(yè)冷卻用水、城市景觀用水等方面利用海水，2020年可節(jié)水8.95億m3[16].

5.6 借鑒發(fā)達(dá)國家的城市雨水資源利用經(jīng)驗與技術(shù)

a.盡量減少封閉路面.在德國巴伐利亞州，封閉路面僅占路面的3.4%[7].采用在綠色植被與土壤之間增設(shè)貯水層、透水層等方法可增加城市土壤的相對含水量;利用低洼地、滲透井、人行道和休閑區(qū)域，采用草皮磚等措施實現(xiàn)雨水滲透.

b.建造雨水蓄水設(shè)施，匯集貯存城市雨水，用作沖洗用水、綠化噴灑用水等.以住宅小區(qū)為例，根據(jù)小區(qū)所在地的年平均降雨量和匯水面積計算出雨水量，可按其5%～10%確定貯水池的容積[7].

c.利用雨水強化建筑屋頂綠化.

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