水利工程建设与城市发展

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水利工程建设与城市发展

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 1246 0


20世纪末,在我国加速城市化的进程中,由“水灾害加剧、水资源紧缺、水环境恶化”所构成的水的危机已露端倪,并呈加重趋势。21世纪中,水的危机必将成为困扰我国社会经济持续发展的重要制约因素。无论水多、水少、水脏,在水的高风险中谋求城乡社会、经济、资源与环境的协调发展,已经成为我国城市管理者和决策者不可回避的大问题。 城市的发展离不开水。

  一、我国城市化进程及其若干特点

  城市化是现代社会发展的必然产物。我国的城市化进程与世界各国相比,具有独自的特点。

  1.滞后性。统计资料表明,1990年,世界城市人口的比重,上等收入国家为71%,中等收入国家为60%,低收入国家为38%,而我国为26.4%.

  2.反弹性。五十年代末,我国城市人口比重曾一度达到19.7%,,相当于当时中下收入国家水平。六、七十年代我国一度强制性将城市人口输散到农村、将工业企业由沿海迁往内地,城市人口比重最低在1972年,减为17.1%.改革开放以后,人为的压制转为反弹。八十年代“返城风”、九十年代“民工潮”,大量农村剩余劳动力涌入城市,内地人口移向沿海,我国城市化进程明显加快。

  3.迅猛性。1949年,我国城市人口只有5700万,占总人口比例10.5%;1980年达到19.39%,30年间增长不到10个百分点;进入加速发展期后,仅用一半时间增长了约10个百分点,现已接近30%;预计到2020年,城市人口比例将上升到45%;在2050年前后,我国人口达到16亿时,城市人口比例可能达到60%.由于我国人口基数极大且越来越大,因此,目前我国城市化的进程,比其他所有国家都要迅猛得多。本世纪后50年间,我国城市人口从五千余万增长到三亿多;下世纪前50年间,如果城市人口比例从30%增加到60%,则城市人口总数将从三亿多增加到九亿多。据报道,目前我国已有1.5亿农民在城里打工,另有1.5亿农民在乡镇企业从事完全非农业的劳动,城市人口的扩张,已有相当庞大的后备军。

  我国城市化进程中这些独有的特怔,使得当今全世界共同关注的“人口”、“资源”、“环境”、“灾害”等问题在我国表现得更为突出。其中,水对人类而言,既是不可替代的自然资源、又是重要的环境要素、也是主要的致灾因子,矛盾激化尤为显著。

  二、城市化引起的水危机

  城市化是我国走向现代化强国的不可阻挡的大趋向。但是,在城市化过程中,围绕以城市为中心的供水、排水、水环境保护与防洪排涝问题日益突出,水灾害加剧、水资源紧缺、水环境恶化,议论多年的“水问题”,在某些地区已经孕发为“水的危机”,并呈全面加重的趋向。

  1.水灾害加剧。90年代以来,我国水灾损失急速增长,1994年突破1000亿元,1996年超过了2000亿元,其中水灾损失增长最快的是城市及快速城市化的地区。目前,我国600余座有防洪任务的城市中,80%防洪标准低于50年一遇,一些城市防洪标准达不到10年一遇,其中10%基本不设防。1994年柳州市3次受淹,梧州市4次受淹。其中,柳州市第一次受淹直接经济损失就达21亿元,占该市1993年国民收入的1/4.1998年武汉市军民严防死守,虽然确保了大堤的安全,但是7月21日一场暴雨,仍然造成了市区严重的内涝损失,大范围交通、电力、通讯系统的瘫痪,甚至还有人员伤亡。

  2.水资源紧缺。我国城市缺水现象自70年代以来逐年扩大。现有400多座城市供水不足,其中100多座城市严重缺水,年缺水量达58亿。许多大城市供水长期处于紧张状态,对居民实行定时、定量、低压供水;消防设施由于水量不足、水压太低而无法实用;工厂被迫停产、学校被迫放假的事件时有报道。为了满足城市日益增加的用水需求,一些城市大量超采地下水,出现地下水位恶性下降、地面沉陷等严重现象;一些城市被迫采取长距离引水、跨流域调水的措施,虽然缓解了城市的困境,但也引出一系列环境问题。在严重缺水的城市,水资源短缺,已成为当地国民经济和社会发展的最大制约因素。

  3.水环境恶化。随着城市工业与居民生活污水排放量的增加,城市河道水质普遍恶化,部分河道与湖泊水体的污染已达到危害居民健康的程度。目前我国工业、城市污水总排放量为416亿m3,经过集中处理达标的只占23%,其余大都直接排入江河。全国90%以上的城市水域受到不同程度的污染。城市周边农村被迫利用污水进行农田灌溉和水产养殖,如天津市污灌面积达到240万亩,占全市耕地面积30%以上,污灌作物有蔬菜、水稻、小麦、玉米等;污养面积发展迅速,近郊已达6.8万亩;年利用污水量,占市区排水总量的50%.由于工业废水与生活污水混合排放,污水处理率低,污水中含有大量有毒物质,自1986~1995年,累计排放镉约30吨,汞约4.7吨,砷约68吨,已引起农田土壤严重污染。太湖流域水质全面超标,1987年至1995年,重污染河长由22.1%增长到53.2%,太湖水质由中营养发展至富营养。黄河、海滦河、辽河、松花江等监测到50%以上河段的水质为IV~V级。淮河水污染事故一度震惊全国,虽经强化治理,问题依然严重。珠江水量大,但三角洲河网地区随着城市化的高速进展,水质已显著恶化。长江情况较好,但攀枝花至上海22个城市江段水质低于三类标准,岸边污染带长度500余km,1/5河流断面水质呈恶化趋势。与此同时,水的生态环境也在急剧恶化,举国上下,“救我湖泊、河流”的呼声高涨。

  三、城市水危机的孕发机制

  水旱灾害自古就有,水的污染虽然是工业化与经济发展的产物,但是在发达国家已经找到了解决的办法。何以在我国会孕发成水的危机呢?

  城市化过程是人口向城市高度集中、城市面积持续向周边地区扩张与城市系统功能不断复杂化的过程。在这一过程中,人们的生活方式、社会的运作机制、资产的结构形式、流域的地形地貌、江河的产汇流条件及水域的水质等等都在发生着显著变化。这种以人的生存与发展需求为导向,使人与自然之间的平衡不断被打破的现象,具有两重性。一方面,人为营造的城市,随着规模的不断扩大,与原有环境之间产生出大量新的矛盾,并且矛盾越来越复杂,解决矛盾的难度越来越大;另一方面,随着社会经济、技术实力的增强,对自然演化规律认识的深入,以及人类自我约束能力的提高,又为改善城市环境,维护城市的正常发展,创造了条件。

  以下仅以城市型水灾害及其与水资源、水环境的关系为例,加以说明。

  1.城市型水灾害。城市化过程中,城市洪涝的水文特性与成灾机制均发生着显著的变化。例如:?城市人口资产密度提高,同等淹没情况下,损失增加;-城市面积扩张,新增市区过去为农业用地,防洪排涝标准较低,而洪涝风险较大;以往城外的行洪河道变成了市内的排水渠沟,加重了防洪负担;?城市空间立体开发,一旦洪涝发生,不仅各种地下设施易遭灭顶之灾,高层建筑由于交通、供水、供气、供电等系统的瘫痪,损失亦在所难免;ˉ城市资产类型复杂化,水灾之后,即使洪水退去,诸如计算机网络的破坏等所造成的损失不可估量,恢复更加困难;°城市对生命线系统的依赖性及其在经济贸易活动中的中枢作用加强;一旦遭受洪水袭击,损失影响范围远远超出受淹范围,间接损失甚至超过直接损失;±城市不透水面积增加,排水系统改善,径流系数加大,使河道洪峰流量成倍增加,洪峰出现时间提前,已有堤防的防洪标准相对降低;2由于城市气温高、空气中粉尘大,形成所谓城市雨岛效应,即出现市区暴雨的频率与强度高于周边地区的现象;3大规模城市扩张阶段,往往造成水土流失加剧,局部水系紊乱,河道与排水管网淤塞,人为导致城市防洪排涝能力下降;'城市防洪排涝的安全保障要求大为提高,而城市防洪排涝工程设计施工管理的难度加大。由于这些变化与城市化的进程之间含有明显的相关关系,因此,除非同时增大治水的投入和力度,否则必然出现水灾损失急剧增长的恶性局面。

  2.城市水灾害、水资源与水环境问题之间的影响。对于城市河道、湖泊而言,水太多、太少、太脏,都发生在同一的水域中,都威胁同一的对象。在人与自然的相互作用下,形成了相互影响的复杂关系。例如:?由于城市河道水质污染严重,恶臭难忍,人们迁怒与河,干脆“活埋”了事,或以此作为与河争地的借口。由此引起城市雨洪调蓄能力下降,加重内涝发生的机率;一旦污水泛滥,对沿河居民危害更大。上海城市化过程中,大量河道正在消失。南汇区7年中填埋河道321条,全长越168km;解放初杨浦区有大小河流130多条,至今仅存26条。1997年11号台风期间,虽然暴雨未停,由于内河水满为患,泵站被迫停机,使城市低洼地区出现路面集水盈尺的现象。-地表水质恶化加剧水资源短缺,城市水源地建设成为棘手的问题,被迫更多依赖和超采地下水,加速地面沉降,不仅直接造成城市地下管线和建筑物的损毁,而且降低防洪排涝工程系统的能力,加剧水灾风险;沿海地带由于地下水位下降过低,引起大范围的海水内侵,导致更严重的生态环境问题。?洪水可以补充地下水源,增加水库蓄水量,是有利的一面;但是,由于城市需水量大,用水保证率高,许多过去为防洪和农业灌溉而建的水库被迫转为承担城市供水任务,为了预防汛期不来水,汛前往往舍不得滕出防洪库容,使得水库应急泄洪的风险大为增加,不仅削弱防汛的调控能力,甚至加剧水灾损失。

  以上情况表明,城市型水问题的出现,在大规模城市化进程中是不可避免的。如果不同步加强城市水利建设,则水的问题必将日趋严重,甚至孕发为水的危机,成为社会可持续发展的严重制约因素。我国人口众多,对生存空间压力大,加之水资源短缺、降水量时空分布不均,是生态环境比较脆弱的国家。同时,我国又是发展中国家,经济与法制基础薄弱,在城市化加速发展时期,容易出现投入不足,治理不利、水的危机不断加重的局面。

  事实上,水太多、太少、太脏的问题,是相对而言的。随着社会经济的发展与水问题的日趋严重,人的水患意识、节水意识、水环境保护意识开始增强,水问题综合治理的技术实力与经济实力也在增强,相应的法规体系与执法体系逐步健全,从根本上又为克服水的危机创造了条件。

  四、城市水利的基本特点与发展方向

  城市水问题是社会经济发展的产物。发达国家在各自经济的高速发展阶段都曾不同程度地遭遇过这一问题,并为之付出了沉重的代价和巨额的治理费用。我国在城市化进程中水的危机带来的困难与挑战将更多更复杂。如果说,过去20年里,在我国城市人口比例上升10个百分点的情况下,为了解决城市的水问题,在相当程度上是以牺牲农村、牺牲环境为代价的话,那么,在今后20年里,我国城市人口比例再上升20个百分点,传统“有效”的办法何以为继?把握好城市水利的基本特点和发展方向,对于城市的管理者和决策者来说,也是把握城市兴衰存亡的大事情。

  1.城市水利面临问题的长期性与复杂性。城市水问题的产生,是自然与社会因素交互作用的结果。每一座城市所处的地理环境不同,城市规模、结构、功能、政治经济地位以及城市发展阶段不同等等,决定了各个城市所面临的水问题的明显差异。在城市发展过程中,一方面水资源合理配置、水环境保护治理与水灾害防御控制的要求不断提高,另一方面多数城市由于对具有公益性质的城市水利基础研究不够,投入不足,社会上大量存在的过分追求局部与眼前利益的短期行为等还在使矛盾不断激化。从基本国情出发,我国绝大多数城市尚不具备短期内以高投入克服城市化进程中水危机的实力。因此,城市水利的发展是长期而艰巨的任务,不是抓好几个“形象工程”就可以解决问题的。对既是资源、又是环境要素、也是致灾因子的水来说,必须要统筹规划、综合治理,将发展与治理密切结合起来,将水资源的合理配置、水灾害防御与水环境治理一起纳入城市发展规划,建立相对稳定的、与城市经济发展按比例同步增长的投入机制,同时加强法制教育,尽力遏制城市发展引起水灾害与水污染风险加重的趋势。

  2.城市水利统筹规划的超前性。城市水问题是发展中的问题。因此城市水利在规划阶段就必须要考虑如何应对城市发展中水问题的演变趋向,如何满足城市未来发展的治水需求。目前国内城市水利规划的一个重要问题是基础研究不够、预测手段不足,规划的依据往往是过去的不完整的资料,使得规划本身的合理性就缺乏保证,难以摆脱“头疼医头、脚疼医脚”的窘境。合理进行城市水利统筹规划的依据必须建立在科学预测的基础之上。近年来,中国水利水电科学研究院灾害与环境研究中心开发研制的城市洪涝灾害仿真技术已经先后应用于海口、深圳、广州、上海、天津、沈阳、哈尔滨等城市,并不断发展完善,进入了实用化的阶段。同时,城

防渗膜标准名称为聚乙烯土工膜,主要是乳白色半透明至不透明的热塑性树脂材料-聚乙烯树脂制作而成。聚乙烯是高分子聚合物,是无毒、无味、无臭的白色颗粒,熔点约为110℃-130℃,相对密度0.918—0.965;防渗膜具有良好的耐热性和耐寒性。化学稳定性好,具有较高的刚性和韧性,机械强度好,耐环境应力开裂与耐撕裂强度性能好,随着密度的上升,机械性能和阻隔性能会相应提高,耐热,和抗拉强度也更高;可耐酸、碱、有机溶剂等腐蚀。

市水利信息管理与决策支持系统的建设也需要大力加强。

  3.城市水利实施对策的综合性。城市区域综合治水包括两重含义。首先,治水措施的目标是综合性的。城市水源的保护、供排水系统的建设、城市河道湖泊的整治、城市污水处理与废水资源的重复利用、城市防洪体系建设与城市环境改善的结合等等,在解决水多、水少、水脏的问题上,总是你中有我,我中有你。单一目标的措施,往往是既不经济,也不合理。其次,治水手段是综合性的。不仅需要形成完整配套的工程体系,而且需要将工程措施与非工程措施相结合。只有综合运用工程、法律、行政、经济、教育、技术等手段,才可能达到城市水利的发展目的。例如随意往城市河道倾倒垃圾的恶习,污染水源、破坏环境、有碍行洪排涝,可是这种现象至今即使在上海这样的大城市中也屡见不鲜。因此,城市水利建设中,工程措施需要研究与投入,管理措施也同样需要研究与投入。

  4.城市水利发展模式的开放性。常言说,“一方水土养一方人”。但是在城市地区,其实需要“八方水土养一方人”。因此,城市水利不能就城市论城市。城市水利规划,必需要与流域水利规划相协调,妥善处理好上下游、左右岸、干支流以及城市与乡村的关系。城市水利需要牢牢树立大水利的观念,既要满足城市人口生存与城市经济发展的需要,也要克服掠夺性的资源利用、以邻为壑以及导致区域内生态系统破坏的弊病,创造人与自然相协调的生存环境。同时,城市之间需要加强经验的交流,善于引进新观念、新技术。地方保护主义不利于城市水利的发展。

  5.城市水利的风险特性与加强风险管理的必要性。在城市水利的发展中,建立风险管理机制是解决城市水危机的有效途径。在城市化过程中,我们不可能彻底根治水灾害,充分供应水资源及完全避免水污染,因此在城市发展中,必须要承担一定的风险,需要加强水的危机与风险的预测、评估、管理与应急对策等问题的研究;需要建立健全风险管理机制,兼顾局部与整体、眼前与长远的利益,避免人为加重风险;认真作好水的危机的应急预案,努力增强风险预测、监测、评价能力,增强分担风险和承担风险的能力等。

  五、结语

  近年来,我国水利建设已经突破了“水利是农业的命脉”的传统观念,党的14届5中全会把水利摆到了国家基础设施建设的首位,城市地区的水利发展也进入了一个新的时期。目前,许多城市已陆续增加了水利的投入。然而,重工程立项,轻研究管理的现象普遍存在。部分地区城市水利规划指导思想、管理体制以及对策措施不能适应城市发展的需要。事实上,搞城市水利,没有钱办不成事,仅仅有钱也未必办得成好事。

  城市化是我国从贫穷落后的农业大国走向现代化强国的必然趋向。在城市化进程中,水的危机必将成为我国社会经济可持续发展的重要制约因素。除非在管理体制与治理对策方面有重大的变革,城市的发展将难以避免大的波动与曲折,并为此而付出沉重的代价甚至是不可挽回的损失。依法治水、计划治水、综合治水、科学治水,是城市水利发展的必由之路,也是实现城市可持续发展的重要保障。


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