高浚生+潘越
[摘要] 沙特首都利雅得位于沙漠腹地,干旱少雨,嚴重缺少淡水資源。但是,沙特王國政府和利雅得市政府很好地解決了這一問題。其主要做法有:在限制超采地下水行為的同時,不斷加強水源回補工作;完善多種污水管理系統(tǒng),加大再生水對農(nóng)業(yè)灌溉的使用;建設管道調(diào)水工程,提高行政效率,充分利用淡化水填補城市用水缺口。北京在解決水資源短缺方面,也采取了不少措施,取得了明顯成效,但改進空間仍然較大,利雅得水資源管理經(jīng)驗和成功做法值得我們學習借鑒。
[關鍵詞] 利雅得; 北京; 地下水; 再生水; 淡化水
[中圖分類號] C912.81 [文獻標識碼] A [文章編號] 0529-1445(2017)03-0084-05
沙特阿拉伯王國(簡稱沙特)是中東大國,石油儲量居世界首位。作為沙漠國家,沙特是個水比油貴的國家,淡水資源非常缺乏。利雅得作為沙特首都,是全國的政治、商業(yè)、教育、文化和交通中心,市區(qū)有1600平方公里,人口約420萬。利雅得屬于典型的熱帶沙漠氣候,氣候酷熱干燥,年均降水量不足100毫米,面臨著嚴重的缺水問題。特別是近年來,隨著利雅得城市發(fā)展速度加快,人口數(shù)量大幅增加,社會和工業(yè)活動不斷擴大,用水量隨之劇增,淡水供應不足問題進一步凸顯。
利雅得的“常規(guī)”水資源包括有限的地下水和少量的地表水,其“非常規(guī)”水資源則包括經(jīng)過處理的廢水和經(jīng)過淡化的海水。面對嚴峻的水資源匱乏問題,利雅得政府通過不斷開發(fā)、利用不同渠道的水資源,來滿足日益增長的生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水需求。從總體上看,利雅得市政府已基本解決了水資源短缺問題,可以正常向住宅居民足量供水,而且配水環(huán)節(jié)也做得比較合理。
嚴格管控地下水資源
在掌握海水淡化技術以前,利雅得主要通過超采地下水解決居民用水問題。但是,地下水超采引發(fā)了一系列嚴重的環(huán)境和生態(tài)問題,如深層水耗竭、地下水水質(zhì)惡化、地面沉降、海水內(nèi)侵等。同時,利雅得開采和利用地下水的效率很低,因為沙特的沙地性質(zhì)和干燥氣候,導致相當多的地下水在采掘和運輸過程中蒸發(fā)、滲透而損失掉。因此,利雅得政府采取了諸如尋找替代水源、加強回水補水以及加強用水管理等應對措施,其中在明久爾含水層的做法比較有代表性。
明久爾含水層是利雅得最主要的水源處之一。它是一個距離地面約1200米的砂巖水層,周圍砂巖具有硬度高、硫酸鹽含量大等特點。而且,該含水層距離海水較近,在產(chǎn)生壓差以后容易受到海水滲透。所以,在此處開采地下水,如果不能維持使用量與補給量之間的平衡,造成地下水位下降,就會導致含水層礦化度增加和被鹽水污染等嚴重危害。
自從1957年利雅得打通舒米窩井以后,明久爾含水層就開始成為利雅得市的主要地下水源。在20世紀60年代和70年代,利雅得開鑿了37口水井用于供水。隨著城市發(fā)展加快和用水量增加,利雅得在20世紀70年代后期又開發(fā)了薩布克水工程,新增水井16口,并在距離利雅得約50公里的地方新建地下水工程,擴建水井18口。這些新增水井的水源地都是明久爾含水層,從而造成了該水層的超量開采和使用。明久爾含水層的地下水水位一度從170米大幅下降為45米,水質(zhì)也開始惡化。為了解決這一問題,利雅得水務和農(nóng)業(yè)部門制定并實施了布威博計劃, 積極尋找并發(fā)現(xiàn)了新的地下水源,在此基礎上及時調(diào)節(jié)各個水層的使用配比,取得良好效果。截止到1980年,明久爾含水層的地下水位又恢復到85米以上。
此后,沙特政府和利雅得市政府更加關注明久爾含水層的補水問題,其基本思路是充分收集和利用雨季降水。政府重新修復大量散落各地、早已干枯的水庫,完善水利設施,使其最大限度地發(fā)揮收集雨水的作用。在此基礎上開井挖洞,將這些水庫存水盡可能引至含水層附近,并通過建設含水層水壩,推進雨水的回滲和為地下水補水。
除了在開源層面做工作以外,利雅得市政府還在節(jié)流方面下功夫。以前,利雅得市政府主要通過超額開采地下水資源滿足城市用水需求。這種政策縱容了水資源的損耗和浪費,導致不可再生的含水層淡水資源逐漸衰竭。1含水層的可獲得水量,取決于可用地下水的補水和排水之間的平衡。長期透支使用地下水,將導致含水層中的水量逐漸下降,進而導致潛在的、新的水資源管理問題產(chǎn)生。利雅得市政府意識到了管理和決策不善導致的缺水問題,開始從城市節(jié)水和農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水兩方面防止水資源浪費。
在城市用水方面,利雅得市政府配合沙特水源和環(huán)保部門,改變了以前免費向市民供水的做法,開始酌情收取部分用水費用(每噸相當于人民幣約2.2元),同時向市民免費發(fā)放節(jié)約型水龍頭。在農(nóng)業(yè)灌溉用水方面,沙特和利雅得政府調(diào)整了農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,逐步縮減農(nóng)產(chǎn)品種植規(guī)模,控制淡水資源濫用,實現(xiàn)糧食生產(chǎn)與水資源優(yōu)化的匹配。同時,利雅得政府積極開展節(jié)水宣傳,提高居民的節(jié)水意識。
開發(fā)利用再生水資源
利雅得市政府不僅通過尋找新水源和控制地下水濫用來解決水資源短缺問題,還積極通過污水處理和二次利用達到目的。他們將回收處理過的廢水,廣泛用于市區(qū)園林綠化和城市公園灌溉等各方面。截至2014 年,利雅得城市水資源管理和回收利用系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋全市 60% 左右的區(qū)域。
在沙特,建有很多集中和分散的廢水處理廠,其中一些由政府所有。分散式污水處理廠擁有分散式污水管理系統(tǒng),用于收集、處理和處置從個人住宅、住宅群和孤立的社區(qū)、行業(yè)和機構(gòu)設施等地產(chǎn)生的廢水。利雅得有五個集中式污水處理廠,平均處理能力從3000立方米/天至 63.4萬立方米/天不等;有77個分散式污水處理廠,平均處理能力17.8萬立方米/天。此外,還有三個集中式污水處理廠正在建設之中,可生產(chǎn)處理后的三級污水20~40萬立方米/天,并將逐步擴大至120萬立方米/天的處理能力。
利雅得所有的集中式污水處理廠屬于沙特農(nóng)業(yè)水利部。農(nóng)業(yè)水利部負責利雅得市政中央污水處理廠的建設和運營,監(jiān)測集中式和分散式污水處理廠的污水質(zhì)量。在利雅得,約17萬至20萬立方米處理過的污水用于土地和農(nóng)業(yè)灌溉,1.5萬至2萬立方米用于其他行業(yè)運轉(zhuǎn),其余部分被排入干河巴塔,用于補給地下水。
利雅得的廢水排放要求比較嚴格,除了必須達到世界衛(wèi)生組織制定的標準外,利雅得近年來還制定了更加嚴格的排放和再利用標準。污水處理廠回收符合排放標準的廢水,經(jīng)過處理后,水質(zhì)必須達到政府制定的污水再利用標準。污水處理廠生產(chǎn)再生廢水的方法也越來越多樣、復雜,包括使用活性污泥、滴濾池和旋轉(zhuǎn)生物接觸器等,也有用單一的砂過濾器處理方法的,但結(jié)果只有一個,即處理過的廢水水質(zhì)必須越來越好?,F(xiàn)在,利雅得五大污水處理廠處理的水的品質(zhì),早已超過了1986年沙特頒布的《限制農(nóng)業(yè)灌溉標準》。
此外,處理廢水用于農(nóng)業(yè)灌溉潛力十分巨大。沙特有關實驗表明,通過特定方式將廢水中的重金屬等有害物質(zhì)過濾掉,保留其中的氮化物,然后用于農(nóng)業(yè)灌溉,不僅可以提高農(nóng)業(yè)水的利用率、解決灌溉水源問題,還可以為植物提供新的營養(yǎng)源、增加農(nóng)作物產(chǎn)量。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,如果處理后的廢水含有40毫克 氮,使用這種水灌溉農(nóng)作物可以節(jié)省多達50%的無機氮肥施用量。而且,無論是短期還是長期使用不同類型的廢水灌溉農(nóng)田,土壤都沒有出現(xiàn)重金屬累積超標的情況。如果廢水處理方式得當、灌溉管理到位,例如在作物選擇、作物需水量估算、灌溉方法優(yōu)化以及適量肥料配用等方面做得比較合理,那么,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還存在重復利用廢水的可能。目前,水資源保護與再生廢水的利用,已被利雅得市政府看作解決水資源不足問題的戰(zhàn)略方案。
大力發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)
沙特解決淡水資源不足的另一個重要方式是海水淡化。目前,沙特已成為世界上海水淡化業(yè)最發(fā)達的國家之一,擁有世界第一海水淡化工業(yè)國的美譽。沙特國內(nèi)海水淡化站很多,其中,朱拜勒海水淡化站的規(guī)模迄今位居世界第一。此外,吉達海水淡化站群,麥加的塔依夫站,麥地那、延布等地的海水淡化站,規(guī)模也比較可觀。
沙特一度希望通過從國外進口淡水來緩解國內(nèi)供水不足問題,但海外水源國和淡化廠無法保證其供水安全。一旦水源國或運輸線路因?qū)椆?、軍事沖突、重大生產(chǎn)事故等中斷供水,沙特就會陷入用水困境,所以沙特決定發(fā)展本國獨立的、完整的海水淡化供水系統(tǒng)。
實際上,早在1928年,阿卜杜勒·阿齊茲國王就指示有關部門在沙特西部地區(qū)建立了兩個海水蒸餾、凝結(jié)系統(tǒng),這是沙特首次利用科技手段進行海水淡化的嘗試。1965年,沙特農(nóng)業(yè)水利部設置了特別辦公室,致力于研究在紅海和阿拉伯灣沿岸建立海水淡化站和發(fā)電站的可行性計劃。1969年,兩個紅海沿岸省份(瓦吉哈和迪巴)建成了初具規(guī)模的海水淡化站,利用現(xiàn)代科技手段開發(fā)淡化水,但日產(chǎn)量僅為22.7萬立方米。1970年又在吉達增開了海水淡化站,日產(chǎn)量增加到1890萬立方米,還能同時發(fā)電(產(chǎn)能為50兆瓦/小時)。1972年,成立了農(nóng)業(yè)水利部下屬的海水淡化事務局。1974年,頒布了第49號國王令,宣布成立國有的、獨立運作的沙特海水淡化公司(SWCC)。該公司借助國外公司的幫助迅速起步,并逐漸嘗試擺脫對外依賴實現(xiàn)自主運營。公司特別重視科技進步和人才培養(yǎng),在朱拜勒建立了龐大的研發(fā)中心和人員培訓機構(gòu),為其海水淡化業(yè)務儲備人才和技術。到1982年,該公司已實現(xiàn)完全獨立運營。沙特海水淡化公司通過多級閃蒸、反滲透等技術淡化海水,逐步形成全國性的海水淡化工程,實現(xiàn)為城市生產(chǎn)和運輸?shù)哪繕恕?/p>
扶持興建管道調(diào)水工程
沙特海水淡化公司的一項重要任務,就是為首都利雅得提供用水保障。該公司在滿足沿海城市用水的基礎上,開始在政府扶持下建設直通首都和內(nèi)地城市的管道調(diào)水工程,并因而建成了全國性的海水管道網(wǎng),將淡化水源源不斷地輸往利雅得和其他內(nèi)地城市。
在這套全國性的海水管道網(wǎng)中,有3條輸水管道與利雅得相關:一是朱拜勒—利雅得管道線路A線,總長約375千米,建有4個泵站和1個中轉(zhuǎn)站、6座總?cè)萘繛?0萬立方米的水庫;二是朱拜勒—利雅得管道線路B線,總長約932千米,建有6個泵站和1個中轉(zhuǎn)站,以及8座總?cè)萘繛?30萬立方米的水庫;三是利雅得供給線即C線,從北部沿海的淡化廠向利雅得供水,總長約132.5千米。A線和B線自1983年投入運行后就是世界排名前兩位的水傳輸系統(tǒng)。
目前,沙特海水淡化公司正在為利雅得修建一條新的輸水管道:拉斯·阿卡爾—利雅得線,預計總長約為914千米,管道直徑為64~72英寸,該項目正在按計劃建設3座泵站以及13座總?cè)萘繛?60萬立方米的水庫。這一工程還規(guī)劃了一系列配套項目,如利雅得市區(qū)新補給線,預計總長133.5千米,管道直徑80~100英寸;朱拜勒—利雅得調(diào)水系統(tǒng)(F線),其預計總長約為450千米,管道直徑80英寸。不過,這一工程項目進展不太順利,因遭遇各種問題而被迫延期。
為應對拉斯·阿卡爾供水工程延期帶來的利雅得供水不足問題,沙特阿拉伯政府推出投資4.26億美元的應急替代性供水項目。國家水公司推出工期更短的利雅得供水改造項目,并在兩周內(nèi)完成投標、在六個月內(nèi)開始履行建設合同。這個項目主要是在首都郊區(qū)開鑿幾十個半鹽性的地下水井,在經(jīng)過進一步脫鹽處理后輸送到利雅得市的水網(wǎng)系統(tǒng),每天為居民新增20萬立方米的水量。一般情況下,這樣的項目進程至少需要兩年時間。但是,沙特國家水公司為了滿足首都的緊急用水需求,把項目執(zhí)行期從18個月縮短到6個月。該項目的投入使用,有效緩解了利雅得的淡水應急供應問題。
利雅得水資源管理對北京的啟示
有關數(shù)據(jù)顯示,北京已經(jīng)成為世界上最缺水的首都城市之一。北京市的地下水和地表水資源雖然從絕對量上比利雅得豐富,但從人均需求的相對量來看,北京市的淡水資源缺乏程度不比利雅得低。截至2014年,北京市的人均淡水資源量不足200立方米,不及全國平均量的十分之一和全球人均量的三十五分之一,僅及國際水緊缺警戒線的五分之一。淡水資源缺乏導致城市用水供應緊張。目前,北京市的淡水供應主要依靠地下水,約占全市淡水供水量的50%以上,致使北京地下水嚴重超采,并引發(fā)地表沉降。
為解決供水矛盾,北京市從開源和節(jié)流兩個方面進行治理,取得了明顯成效。
開源方面,北京市主要通過南水北調(diào)工程增加水源。南水北調(diào)工程分為三個階段目標:2008年4月前完成南水北調(diào)干線北京段工程及其相關配套工程建設,具備年接收調(diào)水4億立方米的能力;2014年汛前完成北京市南水北調(diào)末端配套工程階段建設,其中輸水工程6項、調(diào)蓄工程3項、水廠工程11項、智能化管理系統(tǒng)1項,實現(xiàn)年接納調(diào)水10億立方米的能力;2020年前全面完成南水北調(diào)末端配套工程建設,實現(xiàn)年接納調(diào)水14~17億立方米的能力。截至2017年2月1日,南水北調(diào)中線一期工程通水進京水量已突破20億立方米。北京各大水廠累計取用“南水”13.69億立方米,占入京水量68%;密云、懷柔、十三陵、大寧等水庫累計存水約2.84億立方米。此外,北京還利用南水北調(diào)來水累計向地下重點水源地試驗回補及向城市部分河湖補水共3.47億立方米。目前,南水北調(diào)日均入京水量已達105萬立方米,其中自來水廠日均取水93萬立方米?!澳纤币殉蔀楸本┏菂^(qū)供水的主力水源,全市直接受益人口超過1100萬,有效緩解了北京水資源供需緊張局面。
節(jié)流方面,北京市制定了《北京市加快污水處理和再生水利用設施建設三年行動方案》,2015年末實現(xiàn)全市污水處理率90%以上(中心城區(qū)污水處理率達到98%),在實現(xiàn)首都水環(huán)境根本好轉(zhuǎn)的同時,增加可用水源。同時,北京市還提出“農(nóng)業(yè)用水負增長、工業(yè)用水零增長、生活用水適度增長”的用水管理思路,并通過制定階梯價格增強普通居民的節(jié)水意識。
北京市的水資源治理工作取得明顯成效,城市供水緊張狀況得到明顯緩解,地下水位開始緩慢回升。為進一步提高首都供水安全、改善供水管理,借鑒利雅得水資源治理經(jīng)驗,北京市可以從以下幾方面強化水資源治理工作。
第一,提高公眾對再生水的認知,進一步提升再生水對城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉和地下水回補的貢獻。北京是全國最早實踐再生水利用的城市之一,但是,部分北京民眾對再生水的認知存在偏差,對再生水的利用存在懷疑。例如,在對北京居民的抽樣調(diào)查中,大部分受訪者表示對廢水流向不明確,63%的居民拒絕將再生水作為公共水源的補充來源。只有教育水平較高、個人收入較高、年齡介于 35~55 歲之間的被訪者贊同使用再生水。這種狀況跟當年利雅得的情況非常類似,但利雅得通過嚴格的質(zhì)量監(jiān)控和公開的信息發(fā)布打消了人們的疑慮。因此,北京也可以做好這方面的工作,例如可以充分利用居民社區(qū)加強管理和宣傳,同時加強對再生水水質(zhì)的監(jiān)控和信息發(fā)布,使社會公眾可以隨時監(jiān)管水質(zhì)的穩(wěn)定性和良好性,及時反饋再生水使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題。此外,針對北京市目前污水處理后使用不足的現(xiàn)狀,建議增加經(jīng)過特定處理后的達標水在農(nóng)業(yè)灌溉中的使用。 利雅得的經(jīng)驗表明,再生水經(jīng)過特定方式處理后用于農(nóng)業(yè)灌溉,不僅可以增加作物營養(yǎng),還可以滋養(yǎng)地下水源,可謂一舉兩得。
第二,加大對海水淡化工程的扶持,增加淡化水對北京水資源的貢獻率。南水北調(diào)中線和東線正式供水后,北京水資源奇缺的狀況得到了很大緩解,但北京水資源的缺口仍然較大。根據(jù)利雅得的經(jīng)驗,海水淡化可能是一個填補缺口的有效方案。另外,根據(jù)國際海水淡化協(xié)會(IDA)的統(tǒng)計,截至2013年,全球海水淡化廠超過1.7萬家,逾 3億人依靠淡化水滿足日常之需,相比之下,北京對淡化水的利用明顯偏少。在北京周邊,曹妃甸海水淡化工程預計2019年投產(chǎn),渤海海水將由此進入北京。但是,曹妃甸海水淡化項目前期生產(chǎn)的淡化水在天津等地卻遭遇“賣水難”問題,原因是其海水淡化的成本高于常規(guī)水資源的開發(fā)利用成本,如果沒有政府補貼,其生產(chǎn)的淡化水很難在市場上推廣。
與此相比,利雅得的淡化水價格很低,每立方米僅為0.02歐元(約合0.145元人民幣,若一月用量超過300立方米,則價格為1.3歐元每立方米),其根本原因在于政府的扶持和補貼,政府以高價向私人運營商購買淡化水,然后以低價向民眾出售。如果國家從水資源戰(zhàn)略和社會效益的角度來看待海水淡化產(chǎn)業(yè),將海水淡化項目納入公益性工程項目類別,給予其基礎設施建設資金補助和配套政策優(yōu)惠,那么,海水淡化產(chǎn)業(yè)將會順利發(fā)展,其對首都供水的貢獻也會增大。
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(作者簡介:高浚生,外交學院副教授、中東研究中心主任;潘越,外交學院碩士研究生)
責任編輯 / 高 斌