天津市發(fā)展海島海水淡化研究

虞子婧， 張文亮

(1.天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計(jì)有限公司，天津 300191；2.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072；3.渤海海洋監(jiān)測(cè)監(jiān)視管理基地籌備處，天津 300467)

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天津市發(fā)展海島海水淡化研究

虞子婧1， 張文亮2,3*

(1.天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計(jì)有限公司，天津 300191；2.天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072；3.渤海海洋監(jiān)測(cè)監(jiān)視管理基地籌備處，天津 300467)

隨著海島開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，如何解決海島淡水資源需求已成為關(guān)鍵問(wèn)題。作為沿海超大型城市的天津，大力發(fā)展海水淡化，研究海水淡化向海島供水的路徑，對(duì)于促進(jìn)濱海新區(qū)開(kāi)發(fā)開(kāi)放，提升海洋城市地位具有重要意義。從發(fā)展海島海水淡化的背景入手，分析了海水淡化水作為海島用水的可行性，結(jié)合海水淡化發(fā)展現(xiàn)狀，討論了發(fā)展海島海水淡化的主要方式，在此基礎(chǔ)上歸納出天津市發(fā)展海島海水淡化的對(duì)策建議。

海島；海水淡化；天津；供水

進(jìn)入21世紀(jì)，伴隨著陸地資源的日益短缺，向海洋要資源要空間已是大勢(shì)所趨，海洋開(kāi)發(fā)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。海島作為海上的陸地，是開(kāi)發(fā)海洋的重要基地，海島及其周圍蘊(yùn)藏著人類所需要的豐富資源，具有很大開(kāi)發(fā)潛力，對(duì)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、空間領(lǐng)域拓展、資源合理利用將起到關(guān)鍵的推動(dòng)作用。隨著海洋經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，在很多沿海省市區(qū)，海島經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁[1]。我國(guó)海域散布著眾多海島，面積大于500 m2的就有6 500多個(gè)，具有獨(dú)特的區(qū)位、多樣的生物物種、獨(dú)特的島嶼地貌等得天獨(dú)厚的自然環(huán)境，其中絕大多數(shù)是無(wú)居民海島[2]。可見(jiàn)，開(kāi)發(fā)利用海島是解決我國(guó)面臨資源短缺問(wèn)題的一個(gè)重要途徑[3]。

作為沿海超大型城市的天津，海洋經(jīng)濟(jì)逐漸成為全市國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。2012年6月，國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)天津成為全國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展試點(diǎn)地區(qū)，2013年9月，《天津海洋經(jīng)濟(jì)科學(xué)發(fā)展示范區(qū)規(guī)劃》正式獲得國(guó)務(wù)院批復(fù)，標(biāo)志著天津海洋經(jīng)濟(jì)迎來(lái)了前所未有的良好發(fā)展機(jī)遇。而海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，正在逐步發(fā)展壯大。作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)，天津海水淡化產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大，凸顯天津在海水淡化領(lǐng)域方面的優(yōu)勢(shì)。因此，將海水淡化技術(shù)用于海島開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)，加快淡化水向海島進(jìn)行供水的步伐，充分發(fā)揮天津海水淡化在全國(guó)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，對(duì)于促進(jìn)濱海新區(qū)開(kāi)發(fā)開(kāi)放，提升城市綜合實(shí)力，把天津建成國(guó)際港口城市、北方經(jīng)濟(jì)中心和生態(tài)城市具有重要意義。

1 發(fā)展海島海水淡化的背景

近年來(lái)，隨著沿海陸域產(chǎn)業(yè)向海島的延伸以及海陸經(jīng)濟(jì)一體化的加強(qiáng)，作為開(kāi)發(fā)海洋前緣基地的海島，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和維護(hù)安全等方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。然而，隨著開(kāi)發(fā)力度的加大，海島淡水資源供應(yīng)受到越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。因此，如何提高淡水資源供應(yīng)保證率，是海島開(kāi)發(fā)亟待解決的問(wèn)題[4]，而海水淡化逐漸成為解決海島供水的重要途徑之一。

1.1 世界持續(xù)關(guān)注海島海水淡化隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的不斷加快，作為支撐發(fā)展最重要的資源——水資源，其需求量與緊缺度正在呈現(xiàn)正比上升趨勢(shì)。地球上水資源總量為13.8億km3，其中97.3%被鹽化，只有2.7%是淡水資源，可見(jiàn)開(kāi)發(fā)利用海水資源已是大勢(shì)所趨。目前，全世界淡化水總量約4 000萬(wàn)m3/d，作為現(xiàn)有水源的補(bǔ)充措施，這些淡化的海水在很大程度上緩解了海島地區(qū)的缺水狀況。縱觀世界海水淡化領(lǐng)域，海水淡化技術(shù)經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，形成了以反滲透(SWRO)[5-8]、多級(jí)閃蒸(MSF)[9]、多效蒸餾(MED)、壓氣蒸餾(VC)和電滲析(EDR)[10-13]等為主要方法的技術(shù)體系，但是大規(guī)模應(yīng)用的目前只有SWRO、MSF、MED等幾種方法[4, 14-15]。而將海水淡化技術(shù)在海島的應(yīng)用方面，國(guó)外已開(kāi)始利用海洋新能源作為驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行海水淡化，重要的方式是利用波浪能進(jìn)行海水淡化，特別是在海島上，能夠在海島直接進(jìn)行海水淡化將成為重要的途徑。目前，國(guó)外已有利用波浪能進(jìn)行海水淡化的研究，在印度喀拉拉邦有一套正在運(yùn)行的波浪能海水淡化系統(tǒng)，該系統(tǒng)先將波浪能轉(zhuǎn)換為電能，然后用電機(jī)驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化系統(tǒng)，該系統(tǒng)每天能產(chǎn)淡水14.4～21.6 m3，產(chǎn)水質(zhì)量達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)[16]。世界能源委員會(huì)的調(diào)查顯示，全球可利用的波浪能達(dá)到20億kW，所以利用波浪能來(lái)進(jìn)行海水淡化對(duì)于現(xiàn)在的能源危機(jī)以及環(huán)境惡化有一定的緩解作用[17]。由此可見(jiàn)，世界上已開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)向海島海水淡化發(fā)展，普遍重視海島淡水資源的供應(yīng)，促進(jìn)和加快了淡化水向海島供水的步伐。

1.2 我國(guó)已對(duì)海島海水淡化進(jìn)行研究作為沿海大國(guó)，海洋已成為我國(guó)資源大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的重要戰(zhàn)場(chǎng)，越來(lái)越受到黨中央、國(guó)務(wù)院的高度重視，其中海水資源的開(kāi)發(fā)利用是重中之重。我國(guó)沿?？偯娣e達(dá)到300萬(wàn)km2，海水資源豐富，為了緩解淡水資源緊張的局面，開(kāi)發(fā)利用海水資源，積極推進(jìn)海水淡化產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必由之路。2012年，國(guó)務(wù)院辦公廳正式發(fā)布的《關(guān)于加快發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)》明確提出：在4年時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)海水淡化能力翻兩番，到2015年我國(guó)海水淡化能力達(dá)到220萬(wàn)～260萬(wàn)m3/d，對(duì)海島新增供水量的貢獻(xiàn)率達(dá)到50%以上，發(fā)展適用于海島的多能源耦合海水淡化裝置[18]。所以，開(kāi)發(fā)可再生能源海水淡化系統(tǒng)、建立自給式生態(tài)平衡海島，成為海島經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的正確模式。海島豐富的太陽(yáng)能、風(fēng)能等資源為海水淡化的發(fā)展提供了便利的自然條件。我國(guó)的海水淡化研究始于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)不斷探索，現(xiàn)已成為世界上少數(shù)幾個(gè)掌握這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的國(guó)家之一。早在1981年，我國(guó)就在西沙群島永興島上建成了第一座規(guī)模較大的電滲析海水淡化站，淡水產(chǎn)量達(dá)200 m3/d；1998年，大連長(zhǎng)興島和浙江舟山群島分別建成2個(gè)500 t/d和1個(gè)500 t/d的反滲透海水淡化裝置，均采用了進(jìn)口膜組件；近些年來(lái)，在海島供水的兩個(gè)示范工程——“舟山市六橫島10萬(wàn)t級(jí)海水淡化項(xiàng)目”和“大魚山島光伏太陽(yáng)能海水淡化示范工程”中，六橫島的反滲透系統(tǒng)已達(dá)到單機(jī)萬(wàn)噸級(jí)，而大魚山島5 m3/d工程也給利用太陽(yáng)能光伏海水淡化做了很好的表率[19]。

1.3 天津正在步入海島海水淡化階段隨著《中華人民共和國(guó)海島保護(hù)法》的實(shí)施，海島資源的重要性日益顯現(xiàn)，無(wú)居民海島開(kāi)發(fā)利用得到社會(huì)各界的高度關(guān)注，其開(kāi)發(fā)利用逐漸掀起熱潮[20]。無(wú)居民海島兼?zhèn)浜ｊ懱卣?，是多種資源的載體，這種資源綜合性的特點(diǎn)，決定了其功能的多樣性[21]。天津唯一的海島——三河島，也迎來(lái)了開(kāi)發(fā)利用的新契機(jī)。目前，北塘管委會(huì)正在有針對(duì)性地進(jìn)行開(kāi)發(fā)，目標(biāo)是將其打造成生態(tài)旅游島，因此島上水資源的需求逐步增大。面對(duì)城市水資源緊缺的局面，避免海島水資源消耗對(duì)全市供水帶來(lái)新的壓力，開(kāi)發(fā)新的供水方式勢(shì)在必行。天津?qū)儆谫Y源性缺水城市，平均水擁有量只有約6%。目前，隨著濱海新區(qū)納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，天津正處在工業(yè)化和城市化加速發(fā)展的進(jìn)程中，對(duì)水、電、土地等要素資源需求量逐年增大，尤其是水資源供需總量之間的缺口仍然較大。所以，推廣應(yīng)用海水淡化對(duì)促進(jìn)天津沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有重大的現(xiàn)實(shí)意義，也是緩解城市淡水緊缺的有效措施之一。近年來(lái)，隨著引灤入津、引黃濟(jì)津工程的實(shí)施，城市缺水問(wèn)題得到了一定程度的緩解，但蓄水、跨流域調(diào)水等傳統(tǒng)措施，難以全面解決缺水的根本問(wèn)題。為了減輕常規(guī)水資源利用的壓力，應(yīng)借助天津海水淡化發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，充分利用海水淡化水等非傳統(tǒng)水資源進(jìn)行景觀改造、園林綠化等。因此，利用淡化水作為海島水資源供給的主要手段，將為海島開(kāi)發(fā)與沿海社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

2 海水淡化水作為海島用水的可行性

隨著海島戰(zhàn)略的加快實(shí)施，國(guó)內(nèi)已有很多無(wú)居民海島進(jìn)行了旅游開(kāi)發(fā)，但由于受到淡水資源不足、生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱等因素的制約，嚴(yán)重影響了海島的開(kāi)發(fā)[22]。近年來(lái)，天津?yàn)I海旅游業(yè)不斷發(fā)展壯大，作為無(wú)居民海島，三河島迎來(lái)了歷史性的開(kāi)發(fā)和改造。目前，三河島已初步完成了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，正式投入運(yùn)營(yíng)后對(duì)水資源的需求將進(jìn)一步加大。因此，利用海水淡化解決海島水資源供給已成當(dāng)務(wù)之急。

2.1 天津海水淡化擁有良好的發(fā)展基礎(chǔ)隨著海洋經(jīng)濟(jì)大發(fā)展，臨港工業(yè)迅速崛起，一批大項(xiàng)目好項(xiàng)目的上馬建設(shè)需要更多的水資源供給，這使得天津原本淡水資源緊張的問(wèn)題愈發(fā)突出，淡水供應(yīng)的形勢(shì)更加嚴(yán)峻。因此，向海洋要淡水是拓寬用水來(lái)源、保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展、確保濱海新區(qū)開(kāi)發(fā)開(kāi)放順利實(shí)施的戰(zhàn)略性選擇。無(wú)論是從解決海島常規(guī)用水，還是滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要考慮，大力發(fā)展海水淡化，培育海水淡化產(chǎn)業(yè)和海水淡化裝備產(chǎn)業(yè)化，都是一種有效途徑，更是發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、建設(shè)濱海新區(qū)的重要組成部分。作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，天津海水淡化已在“十一五”期間嶄露頭角，“十二五”期間海水淡化產(chǎn)業(yè)更加蓬勃發(fā)展，未來(lái)還有較大的提升空間。目前，天津海水淡化產(chǎn)能已達(dá)到22萬(wàn)t/d，居于全國(guó)前列。同時(shí)，天津擁有雄厚的海水淡化技術(shù)力量和人才優(yōu)勢(shì)。天津海水淡化之所以能夠在全國(guó)沿海省市中名列前茅，重要原因是有較好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，而根本原因是具有強(qiáng)有力的技術(shù)力量作為支撐。海水淡化所、中鹽制鹽研究院、南開(kāi)大學(xué)、天津大學(xué)等一批國(guó)家級(jí)科研院所和高等院校坐落天津，近年來(lái)開(kāi)展了許多關(guān)于海水淡化方面的研究，同時(shí)為天津和國(guó)家培養(yǎng)了眾多海水淡化領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。此外，北疆電廠、新泉水廠紛紛在津投資建設(shè)了大型的海水淡化項(xiàng)目，其中，北疆電廠已建成日產(chǎn)10萬(wàn)t海水淡化設(shè)備機(jī)組，而預(yù)計(jì)興建的二期工程建成后，日產(chǎn)淡水量將達(dá)到20萬(wàn)t，北疆電廠將成為國(guó)內(nèi)最大的海水淡化項(xiàng)目。良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，雄厚的技術(shù)力量，為天津發(fā)展海島海水淡化提供了強(qiáng)有力的支持。

2.2 天津海島開(kāi)發(fā)改造工程正在穩(wěn)步推進(jìn)一段時(shí)期以來(lái)，對(duì)海島的無(wú)償、無(wú)度、無(wú)序的開(kāi)發(fā)利用，不僅造成海島資源環(huán)境破壞嚴(yán)重，也造成國(guó)有資源性資產(chǎn)的大量流失[23]。因此，對(duì)海島的開(kāi)發(fā)保護(hù)至關(guān)重要。由于具有極高的歷史文化價(jià)值，有超過(guò)450年歷史的津城唯一海島——三河島已列入國(guó)家海島名錄。三河島地處潮白新河、永定新河、薊運(yùn)河匯流入海之處，整個(gè)島嶼現(xiàn)有面積2.93 hm2。為了更好地保護(hù)三河島上的歷史遺跡，合理開(kāi)發(fā)旅游資源，北塘經(jīng)濟(jì)區(qū)管委會(huì)于2009年12月對(duì)三河島進(jìn)行了以景觀綠化為主的保護(hù)性改造，目的是打造天津唯一海島旅游的功能。根據(jù)規(guī)劃，三河島面積將擴(kuò)大到5.53 hm2，將成為集觀光、休閑、餐飲、娛樂(lè)等功能于一體的現(xiàn)代旅游景區(qū)[24]。經(jīng)過(guò)改造，2012年10月，三河島正式實(shí)現(xiàn)與岸邊通船游覽，游客可欣賞島上的候鳥棲息地、古炮臺(tái)遺址等自然和人文景觀，標(biāo)志著海島旅游功能成功實(shí)現(xiàn)[25]。此外，島嶼小型碼頭和懸索步行景觀吊橋正在建設(shè)之中，建成后更加便于接待游客登島旅游，但源源不斷的游客壓力也為海島的保護(hù)提出了更高的要求[26]。為了節(jié)約傳統(tǒng)能源，島上的用電均為依靠太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)車風(fēng)力發(fā)電，不需要向島引入電纜，體現(xiàn)綠色節(jié)能的概念。同時(shí)，在對(duì)鳥類的保護(hù)上采取了多項(xiàng)措施，最重要的是提供淡水補(bǔ)給，在枯水期向濕地引入淡水，為鳥類提供淡水資源，目前三河島的給水系統(tǒng)是通過(guò)打深水井，利用風(fēng)車動(dòng)能抽水提供島上水源[27]。但為了不增加城市供水負(fù)擔(dān)，節(jié)約淡水資源，更好地加強(qiáng)海島生態(tài)環(huán)境建設(shè)和水土保持，充分發(fā)揮海水淡化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展海水淡化向海島供水勢(shì)在必行?？梢?jiàn)，淡水的供給在海島生態(tài)保護(hù)方面將起到關(guān)鍵作用。

2.3 天津發(fā)展海島海水淡化是必然選擇海水利用是沿海地區(qū)解決淡水資源缺乏問(wèn)題的有效途徑，對(duì)保證供水安全和水生態(tài)平衡具有重大戰(zhàn)略意義，海水淡化作為重要的水資源開(kāi)發(fā)利用方式也已逐漸被海島和沿海地區(qū)所廣泛接受[28-29]。相對(duì)于傳統(tǒng)水資源開(kāi)發(fā)利用而言，海水淡化具有如下優(yōu)勢(shì)：一是取用海水?dāng)?shù)量不受資源總量的限制和天氣變化的影響；二是工程對(duì)自然環(huán)境影響較?。蝗钦加猛恋厣?，政策處理簡(jiǎn)單；四是建設(shè)工期短，規(guī)?？呻S需水增加逐步擴(kuò)大，便于分期投資[30]。天津地處北方沿海地區(qū)，淡水資源緊張的局面依然存在，因此，在開(kāi)發(fā)三河島的過(guò)程中必須采取人工供水等相應(yīng)的有力措施，確保島上淡水的供應(yīng)。總體看，海水淡化向三河島供水是必要的，主要是因?yàn)閷⒑Ｋ鳛榻鉀Q島嶼供水缺口的主導(dǎo)水源，條件基本成熟，三河島作為生態(tài)旅游島，水資源主要用于濕地保持、植被養(yǎng)護(hù)，通過(guò)利用淡化水代替?zhèn)鹘y(tǒng)淡水資源，可以有效解決淡水資源稀缺的問(wèn)題，同時(shí)可以節(jié)約和保護(hù)地表水與地下水資源；另外，海水淡化技術(shù)不斷進(jìn)步，制水成本也在逐步下降，為海水淡化作為海島水源提供了可能。因此，為緩解淡水資源不足，充分發(fā)揮得天獨(dú)厚的沿海優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)利用海水替代部分淡水，是一項(xiàng)行之有效的戰(zhàn)略措施。對(duì)于濱海新區(qū)和三河島來(lái)說(shuō)，海水作為水源，其最大的優(yōu)點(diǎn)是水源充足，將其充分利用可以緩解沿海及海島淡水缺乏的狀況。除此之外，海水還有水源穩(wěn)定、水溫適宜、耗能低、受季節(jié)影響小的特點(diǎn)，若能克服海水在淡化過(guò)程中的一系列問(wèn)題，將大大推進(jìn)海水日常應(yīng)用的進(jìn)程[31]?？傊?，將海水淡化在三河島的成功應(yīng)用，能夠?yàn)樘剿骱u缺水地區(qū)發(fā)展海水淡化提供有益借鑒。

3 海水淡化水向海島供水的主要方式

海水淡化模式以海水為水源，排污量小、環(huán)境友好、產(chǎn)水水質(zhì)好，可以有效遏制目前廣泛存在的地下水超采、地面下沉、海水倒灌、區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化等環(huán)境問(wèn)題。隨著三河島作為旅游資源的逐步開(kāi)發(fā)，海島對(duì)淡水資源的需求量隨之增加。作為生態(tài)島，需要大量的淡水進(jìn)行濕地保持、植被養(yǎng)護(hù)，同時(shí)，作為迎接游客的旅游景點(diǎn)，島上的飲用水、沖廁水等日常用水需求逐漸加大[32]，對(duì)島上淡水供應(yīng)量提出了更高的要求。

3.1 海島海水淡化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)陸上海水淡化的常規(guī)技術(shù)，在海島進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，重要的一點(diǎn)是考慮海水淡化的能源問(wèn)題。由于海水淡化需要驅(qū)動(dòng)能源作為動(dòng)力，但考慮到海島與陸地分割，在遠(yuǎn)離陸地的海島，一般沒(méi)有電網(wǎng)，很難具備陸上的傳統(tǒng)能源。如果引入電纜進(jìn)行供電，投資巨大，且又為城市電力供應(yīng)增加負(fù)擔(dān)。因此，開(kāi)發(fā)可再生能源成為了解決海水淡化供水成本的有利途徑，海島海水淡化的發(fā)展趨勢(shì)在于利用海洋新能源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，海島豐富的風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等可再生能源可作為SWRO裝置的天然驅(qū)動(dòng)能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海上風(fēng)能儲(chǔ)量為750 GW，是陸地風(fēng)能儲(chǔ)量的3倍[33]；太陽(yáng)能理論儲(chǔ)量為每年17 000億t標(biāo)準(zhǔn)煤[34]；波浪能理論儲(chǔ)量為7 000萬(wàn)kW左右[35]。因此，針對(duì)不同海島特點(diǎn)，利用上述能源中的一種或幾種方式組合進(jìn)行海水淡化，解決海島的水資源問(wèn)題具有廣闊的前景。目前，利用風(fēng)光互補(bǔ)能源裝置進(jìn)行海島海水淡化逐漸成為研究熱點(diǎn)。除了海水，北方島嶼還以海冰融化為海水淡化的來(lái)源，有人曾對(duì)長(zhǎng)興島附近的海冰融化水進(jìn)行研究，認(rèn)為海水結(jié)冰后可除掉大約76%鹽分，如果能加入人為干預(yù)使得鹽分進(jìn)一步脫掉，可達(dá)到農(nóng)田灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)[36]。對(duì)于海島來(lái)說(shuō)，增加有效供水的措施主要有在島內(nèi)修建水庫(kù)、疏浚和整治河道、大陸引水、海水淡化、海水直接利用、雨水集蓄和污水回用等[37-38]。三河島目前還沒(méi)有海水淡化設(shè)施，隨著淡化成本的不斷降低，海水淡化與大陸引水相對(duì)比在價(jià)格上將日益具有競(jìng)爭(zhēng)力，而水質(zhì)比大陸引水更有保障。因此，海水淡化在三河島將是極具開(kāi)發(fā)利用潛力的可用水源。

3.2 建設(shè)島上海水淡化裝置隨著海島開(kāi)發(fā)的熱情日益高漲，海水淡化無(wú)疑是解決淡水資源缺乏的根本方法[39]。搞好海水淡化站建設(shè)，對(duì)海島海水淡化裝置的研究及開(kāi)發(fā)，減少地下水取水量，合理保護(hù)地下水資源，不僅具有重大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也具有非常大的社會(huì)效益[5]。就三河島來(lái)看，可以在島上建設(shè)小型的海水淡化裝置，產(chǎn)能只要滿足島上日常需水量即可[40]。因此，科學(xué)借鑒國(guó)內(nèi)外新技術(shù)，利用島上海洋能和風(fēng)能等可再生清潔能源作為能源進(jìn)行動(dòng)力輸入，不但確保能源清潔，而且保證能源持續(xù)不斷的供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)島上能源驅(qū)動(dòng)海水淡化裝置獨(dú)立運(yùn)行，陸地能源零輸入，滿足島上淡水資源需要。但是，天津地處渤海灣底，水深較淺，水動(dòng)力較低，導(dǎo)致波浪能、潮汐能、潮流能等開(kāi)發(fā)較困難，但具有較為豐富的風(fēng)能資源，以3～25 m/s為可利用風(fēng)速計(jì)算，天津有效風(fēng)速小時(shí)達(dá)到7 000～8 000 h/a。同時(shí)，天津擁有良好的海洋風(fēng)電裝備制造基礎(chǔ)，維斯塔斯、歌美颯等世界知名風(fēng)電設(shè)備制造商已在天津建廠生產(chǎn)風(fēng)電設(shè)備，由此可見(jiàn)，天津?qū)⒊蔀槲覈?guó)重要的風(fēng)電設(shè)備制造基地[41]。有了良好的技術(shù)和設(shè)備基礎(chǔ)，在具體發(fā)展上，可考慮在三河島選址建設(shè)風(fēng)能發(fā)電項(xiàng)目，在風(fēng)能設(shè)備選擇上要以高標(biāo)準(zhǔn)、低噪音污染為原則，以最大程度減少風(fēng)力發(fā)電對(duì)近岸海洋生態(tài)環(huán)境的影響[42]。另外，有關(guān)資料記載，整個(gè)渤海的波浪能較差[43]，但天津仍然參與了波浪能開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)研發(fā)，2011年，天津申報(bào)了海洋可再生能源專項(xiàng)資金項(xiàng)目“液壓浮子式波浪發(fā)電裝置的研發(fā)”，順利獲得批準(zhǔn)立項(xiàng)，該項(xiàng)目著重研究5～10 kW的波浪發(fā)電裝置，研究成果將對(duì)波浪能開(kāi)發(fā)利用提供技術(shù)支撐。因此，發(fā)展遠(yuǎn)離陸地的獨(dú)立能源系統(tǒng)意義重大。

3.3 陸上淡化后向島上供水濱海新區(qū)作為天津市對(duì)外開(kāi)放的前沿，海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展在濱海新區(qū)開(kāi)發(fā)開(kāi)放中發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為海水淡化產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，北疆電廠已經(jīng)形成了規(guī)?；暮Ｋa(chǎn)能，同時(shí)，臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)正在打造海水利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，海水淡化能力正在穩(wěn)步提高?？梢?jiàn)，天津沿岸的海水淡化水源豐富，形成了一定規(guī)模，而大量的海水淡化水由于種種原因尚無(wú)法進(jìn)入市政管網(wǎng)，淡化水的用途受到限制，導(dǎo)致淡化成本升高。如果能將淡化水用在海島開(kāi)發(fā)與保護(hù)上，一方面節(jié)約了常規(guī)淡水資源，另一方面承接了大量的淡化水，為濱海新區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。由此可見(jiàn)，海水淡化水只有向多種利用的方向發(fā)展，才有可能贏利。因此，應(yīng)充分利用北疆電廠、臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)等大型海水淡化企業(yè)地處海岸帶地區(qū)，距離三河島較近的優(yōu)勢(shì)，架設(shè)過(guò)海供水干管輸水上島或由專用船舶運(yùn)水上島[44]，不但可以滿足島上水資源的需要，還可以消化大量的日常淡化水。在陸上進(jìn)行海水淡化，可以與制鹽產(chǎn)業(yè)進(jìn)行關(guān)聯(lián)配套，將淡化后的濃海水進(jìn)一步綜合利用，用來(lái)制鹽和提取化學(xué)物質(zhì)等，不但實(shí)現(xiàn)了能源的梯度利用，也減少了污染物的排放，形成了循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，提高了海水的綜合利用效率，達(dá)到了節(jié)能減排的作用?？傊?，海水替代淡水作為海島水源是可行的，也是城市節(jié)水技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)新途徑，它將節(jié)約大量的淡水資源，減少對(duì)市政給水量的需求，且海水作為天然水體利用方便，從而緩解城市淡水資源緊缺的現(xiàn)狀[31]。

4 對(duì)策建議

近年來(lái)，海島保護(hù)與開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到國(guó)家的重視，海水淡化作為海島重要的淡水來(lái)源也煥發(fā)出新的蓬勃生機(jī)，海水淡化會(huì)成為解決海島水資源短缺的唯一出路[45]。海水淡化前景日益廣闊，利用淡化水向海島供水將成為天津三河島開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)。天津應(yīng)從戰(zhàn)略高度重視海水淡化，抓住良好機(jī)遇，利用有利條件，開(kāi)發(fā)海水淡化向海島供水的方式和模式，對(duì)于全市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展將起到不可估量的作用。

4.1 制定海島開(kāi)發(fā)總體規(guī)劃，為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供戰(zhàn)略空間“重陸輕?！笔侵袊?guó)傳統(tǒng)理念的一個(gè)重要特征，長(zhǎng)期以來(lái)，海洋教育滯后、海洋意識(shí)淡漠一直為海洋專家學(xué)者所詬病。目前，在大力發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，建設(shè)海洋強(qiáng)市的氛圍熏陶下，社會(huì)公眾開(kāi)始認(rèn)識(shí)海洋，海洋資源的開(kāi)發(fā)必然讓更多的公眾接觸了解海島和海洋，一個(gè)新型的平臺(tái)即將崛起，公眾將會(huì)把目光投向海洋，讓海島開(kāi)發(fā)成為提高公民海洋意識(shí)、發(fā)展海洋文化的契機(jī)。值得注意的是，海島開(kāi)發(fā)要有全局觀念，要科學(xué)協(xié)調(diào)島陸開(kāi)發(fā)的整體性。海島地處大陸邊緣，離陸很近，與沿海地帶的經(jīng)濟(jì)生活有較密切的聯(lián)系。因此，需要把海島開(kāi)發(fā)納入海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，根據(jù)海島特點(diǎn)和條件，按照沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，制定綜合性開(kāi)發(fā)保護(hù)利用規(guī)劃。同時(shí)，要重視海島開(kāi)發(fā)建設(shè)戰(zhàn)略工程，首先要興建一批基礎(chǔ)設(shè)施，如水源工程、跨海(河)通道工程和新能源工程，抓緊發(fā)展經(jīng)濟(jì)，擴(kuò)大開(kāi)放，發(fā)展海島旅游區(qū)建設(shè)、海島持續(xù)性生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)等，既開(kāi)發(fā)又保護(hù)，既利用又養(yǎng)育，既能滿足當(dāng)代人的需要，又不對(duì)后代滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展，真正實(shí)現(xiàn)海島的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供戰(zhàn)略空間資源。

4.2 開(kāi)展海島供水戰(zhàn)略研究，出臺(tái)海水淡化供水的相關(guān)政策國(guó)家海洋局出臺(tái)的《海水利用專項(xiàng)規(guī)劃》中明確提出，要在天津創(chuàng)建國(guó)家級(jí)海水淡化與綜合利用示范城市，建設(shè)國(guó)家海水利用產(chǎn)業(yè)化北方基地。因此，應(yīng)以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，從戰(zhàn)略高度推進(jìn)天津海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將海水淡化向海島供水列入長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，制定階段性實(shí)施計(jì)劃和政策，及時(shí)開(kāi)展海水淡化向海島供水的戰(zhàn)略研究，結(jié)合天津?qū)嶋H情況，搞好淡化水向海島供水的技術(shù)路線頂層設(shè)計(jì)，開(kāi)展深入的調(diào)查研究。同時(shí)，為了發(fā)展海水淡化向海島供水，以國(guó)務(wù)院辦公廳出臺(tái)的《關(guān)于加快發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)》為契機(jī)，爭(zhēng)取有關(guān)部門在政策方面的引導(dǎo)和支持。海水淡化作為一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，應(yīng)結(jié)合發(fā)展實(shí)際，采取具體措施，著手研究制訂投資、稅收、信貸、電價(jià)、水價(jià)等方面的具體優(yōu)惠政策和激勵(lì)政策，彌補(bǔ)海水淡化供水投資成本高、風(fēng)險(xiǎn)大等不利因素，為培育和促進(jìn)海水淡化產(chǎn)業(yè)提供保障和服務(wù)，以加快海水淡化產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。另外，優(yōu)化發(fā)展環(huán)境，加強(qiáng)海水淡化的宣傳，把海水淡化及向海島供水的理念滲透到各類規(guī)劃的編制中，多方動(dòng)員，充分發(fā)揮政府、市場(chǎng)和社會(huì)三方聯(lián)動(dòng)機(jī)制，形成共同推進(jìn)海水淡化向海島供水的新局面。

4.3 加強(qiáng)海島生態(tài)環(huán)境保護(hù)，確保向海島供應(yīng)淡水的安全性海島是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于維持生態(tài)環(huán)境的平衡與協(xié)調(diào)發(fā)揮著不可替代的作用。為了確保海水淡化向海島供水的安全性，應(yīng)將海島開(kāi)發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合。在三河島開(kāi)發(fā)過(guò)程中，無(wú)論是拋石護(hù)岸、復(fù)原炮臺(tái)遺址、修建小型碼頭等改造工程，都會(huì)引起海島生態(tài)環(huán)境的一些變化，如果對(duì)這些變化缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，勢(shì)必造成海島生態(tài)環(huán)境惡化。同時(shí)，在島上建設(shè)海水淡化站或海水淡化裝置，直接在島上生產(chǎn)淡化水，隨之產(chǎn)生的大量濃海水如何科學(xué)合理地處置成為海島生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重中之重，如果將濃海水向渤海灣直接排放，必然對(duì)近岸生態(tài)環(huán)境造成不利影響。許多研究結(jié)果表明，海水淡化后的高鹽度海水排放，直接影響生物的生理功能，進(jìn)而干擾食物鏈。因此，對(duì)面積不大且有自然生態(tài)價(jià)值和科學(xué)意義的三河島，應(yīng)減小濃海水排放等人為的干擾，加大對(duì)海島生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度，一方面實(shí)現(xiàn)海水淡化向海島穩(wěn)定供水，另一方面確保供水后對(duì)海島生態(tài)的安全性，打造生態(tài)旅游島。此外，限制各類污染物的排放方式和排放量，有效監(jiān)督治理污染措施的實(shí)施，開(kāi)展海島生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估，為海島生態(tài)系統(tǒng)管理提供科學(xué)決策的依據(jù)。

4.4 實(shí)施海水淡化科技戰(zhàn)略，提高海島供水技術(shù)的創(chuàng)新能力應(yīng)充分發(fā)揮天津海水淡化技術(shù)力量雄厚的優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合有關(guān)科研單位和涉海企業(yè)，利用科技興海平臺(tái)，促進(jìn)政、產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，著力開(kāi)展海水淡化工藝、島上海洋能驅(qū)動(dòng)海水淡化、陸上淡化水向海島輸送等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，突破技術(shù)瓶頸，有目的、有選擇地引進(jìn)消化吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)、工藝和設(shè)備，在認(rèn)真學(xué)習(xí)和充分借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，從多角度、多層面提升自主創(chuàng)新能力，全力開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的品牌技術(shù)，加強(qiáng)設(shè)備的研發(fā)和推廣，形成一批新技術(shù)、新材料、新工藝，在高起點(diǎn)上提升技術(shù)開(kāi)發(fā)的總體水平。另外，要加大對(duì)海水淡化及海島供水的科技投入和人才培養(yǎng)力度，提高設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化水平，著力推進(jìn)海水淡化、海水直接利用、濃海水利用、海水淡化設(shè)備制造業(yè)和技術(shù)研發(fā)服務(wù)業(yè)發(fā)展，引進(jìn)、培育海水淡化裝備生產(chǎn)制造企業(yè)，逐步形成包括島用海水淡化設(shè)備制造、濃鹽水綜合利用在內(nèi)的海水淡化產(chǎn)業(yè)群，以推動(dòng)海水淡化產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。此外，應(yīng)以國(guó)家海洋公益性項(xiàng)目、海洋可再生能源項(xiàng)目、科技興海項(xiàng)目為抓手，做好技術(shù)研發(fā)，既要抓申報(bào)，也要抓落實(shí)，嚴(yán)格按照項(xiàng)目實(shí)施要求，開(kāi)展項(xiàng)目的跟蹤檢查、指導(dǎo)服務(wù)，切實(shí)加強(qiáng)項(xiàng)目管理。

4.5 堅(jiān)持海島開(kāi)發(fā)保護(hù)并重，理順海島供水的管理體制機(jī)制按照可持續(xù)發(fā)展的原則，海島開(kāi)發(fā)要因地制宜，突出特色。三河島作為近岸海島，應(yīng)在注重保護(hù)性改造的同時(shí)，充分發(fā)揮其區(qū)位優(yōu)勢(shì)和資源特點(diǎn)，突出特色旅游功能。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)加大海島管理和保護(hù)的力度，堅(jiān)持海島開(kāi)發(fā)和保護(hù)并重，保持海島生態(tài)環(huán)境平衡和長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)展，建立健全法規(guī)制度，以實(shí)現(xiàn)海島資源持續(xù)利用，從而達(dá)到發(fā)展海島經(jīng)濟(jì)的目的。同時(shí)，海水淡化要建立靈活高效的行政管理模式，理順管理體制。目前海水淡化工程的建設(shè)管理完全依靠市場(chǎng)化運(yùn)作難以發(fā)展，因此建議將海水淡化納入供水水源的整體框架之中，海水淡化工程建設(shè)歸屬專門的規(guī)劃建設(shè)主管部門及開(kāi)發(fā)部門。另外，2011年兩會(huì)期間，天津市長(zhǎng)黃興國(guó)在接受記者采訪時(shí)強(qiáng)調(diào) “天津?qū)?lái)完全能夠做到在更大范圍內(nèi)提供淡化海水，淡化海水由天津輸送進(jìn)京完全有可能”。作為環(huán)渤海區(qū)域海水淡化實(shí)力最強(qiáng)的城市，天津有能力將淡化海水向北京等更大范圍提供，天津海水淡化除了向三河島供水，還可以考慮向地處天津附近的隸屬河北省的海島進(jìn)行供水，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)渤海區(qū)域一體化發(fā)展和資源共享。因此，天津海水淡化將迎來(lái)良好的的歷史發(fā)展機(jī)遇，具有廣闊的發(fā)展前景。

總之，三河島作為天津的唯一海島，既面臨著良好的發(fā)展機(jī)遇，也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，需要在摸清海島自然資源和環(huán)境的基礎(chǔ)上，根據(jù)海島規(guī)劃，堅(jiān)持保護(hù)為主的原則，開(kāi)展海水淡化向海島供水工作，走可持續(xù)發(fā)展之路，這樣才能實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，實(shí)現(xiàn)海島的經(jīng)濟(jì)騰飛與合理利用，為推動(dòng)全國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展試點(diǎn)建設(shè)，創(chuàng)造海洋開(kāi)發(fā)與保護(hù)雙贏局面奠定基礎(chǔ)，對(duì)實(shí)現(xiàn)建設(shè)海洋強(qiáng)市的發(fā)展目標(biāo)，推動(dòng)濱海新區(qū)國(guó)家第三增長(zhǎng)極發(fā)展、落實(shí)天津當(dāng)好全國(guó)科學(xué)發(fā)展排頭兵具有深遠(yuǎn)意義。

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虞子婧(1984- )，女，天津人，工程師，碩士，從事環(huán)境科學(xué)研究。*通訊作者，工程師，博士，從事環(huán)境科學(xué)研究。

2014-11-13

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0517-6611(2015)02-257-05