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农田灌溉景观设计方案
发布时间：2023-03-16 20:50:55
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大家好！今天让创意岭的小编来大家介绍下关于农田灌溉景观设计方案的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。
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本文目录:
一、庭院生态工程的设计主要体现在哪些方面?
（1）绿色庭院。绿色庭院设计首先要遵循本土景观特色，避免大面积地搞绿化、美化而失去了乡村的景观味道。通过果树、菜园以及一些花卉合理组合，不仅给游客一个多彩的、更具乡野风味的庭院，而且为其创建生态体验的场所，游客不需出户就能体验到农事劳作的喜悦，学到关于果树、蔬菜种植等知识。其次要巧用“借景”，将庭院外的乡野景观作为绿色庭院景观的一部分，从而增加人的开阔感，通过巧妙的头饰和恰当的开口将周边（可一直延伸至远山或地平线）诱人的自然美景引入庭院，最后以顺应自然的绿化方法进行庭院绿化，栽种乡土的乔木、灌木与草种，避免栽种大面积的外来物种造成乡村本土景观风味的改变甚至生物入侵等生态安全问题。
（2）水资源系统设计。水资源系统设计主要从节约用水、实现水的循环利用角度出发，即将人粪尿、生活杂用水、雨水、庭院的果蔬灌溉用水与景观用水组成一个较为完善的系统，从而减少污染物的排放，创造循环的水利用系统。该系统主要从两个角度出发，一是将雨水收集系统、生活杂用水、庭院果蔬用水及景观用水结合起来：雨水和生活杂用水收集起来后进入一个有水生净化植物（如睡莲、水葱等）和卵石组合而成的土壤—植物处理系统，然后进入庭院可作为庭院景观用水及庭院灌溉；二是将人粪尿等生活污水与庭院果蔬系统结合起来：人粪尿和厨房用水经过化粪池后进入果蔬园作为农用水，实现污水的利用与处理，其流程见图6-4。
在设计和建造过程中应尽可能减少对动力的需求，利用现有的地势条件形成重力使水系循环与流动，而经循环利用与净化的水最终流入乡间小溪，实现与外界水系相连，防止雨量过大或者水量过大而造成庭院的溢水。为保证出水水质的安全性，在庭院出水口周边可以配置一定净污水植物及一定宽度的水杉、栎树等，以降低生化需氧量。
（3）垃圾处理系统。垃圾处理系统主要从减量化、资源化角度出发，设置安全、简单与美观的垃圾储存设施。首先要减少对一次性物质的使用与废弃物的产生量，其次实行有机物垃圾和非有机物垃圾的分类收集。对于有机物可采用自然堆肥桶等现代化生态技术，利用高效微生物对有机垃圾进行自然发酵成为有机肥料后用于农田、菜园及自留地等；对于非有机物垃圾，将可资源化回收的垃圾（如金属、塑料、玻璃等）与其他非有机物垃圾分类，可资源化的垃圾卖给物资回收部门进行再加工；不能资源化的其他非有机物垃圾则运至该区域的垃圾处理场所进行卫生填埋或者焚烧处理，见图6-5。
（4）能源系统。对能源的高效利用是生态农家服务设施的一个重要因素，应从清洁能源使用与节能角度考虑。清洁能源即是对风能、生物质能和太阳能的合理利用，风能由于受当地季风、风速等因素影响一般可开发区域较少；生物质能如利用家畜粪便与人粪尿等发酵产生沼气，但对一般农家从经济效益来讲并不一定有足够的原料用于沼气开发。因此太阳能利用成为生态农家主要的清洁能源，太阳能光热设备、太阳能热水器等的设置将使其对外来能源的依靠降低，同时又减少了大气污染物的排放。节能主要是从建筑物的朝向与设计、庭院绿化配置等方面考虑能充分利用良好的外部环境，实现光照充足、自然通风等，即风水中所说房屋设计要能“藏风聚气、得水锁金”：①在庭院绿化配置上，夏季庭院丰茂的树木与植被能够营造良好的小气候，抵挡烈日；而冬季能获得充足的阳光抵挡寒流。②在建筑布局上，夏季能够促进主导风向顺畅进入，加强迎风面上的风压，从而强化室内自然通风，减少制冷的动力；冬季则能阻隔主导风向的进入，减弱迎风面上的风压，从而减少制热的动力。
（5）建筑设计。对建筑设计无论是对原有农舍的改建还是新建都应尊重自然，注重与自然景观的融合。建筑色调要与周围的乡村生态环境背景相协调；建筑体量与其性质、功能、自然气氛等相协调，忌大、忌高；风格要与当地乡土风格相一致，质朴简约但能体现对环境的适应。在建筑及其室内装饰等材料上尽可能选用当地材料或者选用对环境友好的材料（如可再生材料、无毒材料等）。新建的农舍要充分结合现有的土地现状，尊重原有土地的面貌：如对于丘陵地带的农家生态旅游区建筑应根据原有自然的山势形态进行建造，既能减少土方的挖掘量，又能展现出伸展、飘逸的体形。
此外，要能充分整合庭院与周边自然景观特征，利用窗户、阳台等强化最佳景观部位，使居住在屋内的游客能够体验到与自然的亲切感，将自然要素与自然环境带进居住环境，在突出优美景观时，要注重通过墙体、树木以及装饰等将欠佳的景观视觉效果加以屏蔽。
二、土地整治: 农地保护的一种方式
(一)土地整治的内涵
土地整治是土地资源开发和改良利用的综合手段，是对土地资源及利用方式的再组织和再优化的行为过程。由于土地资源的稀缺性，社会发展对土地资源需求的与日俱增，人地矛盾问题将会更加明显和激烈，因此，高效、集约、生态利用土地资源成为当前乃至今后土地利用和管理的必然方向。土地整治通过借助各种技术手段对未利用土地进行开发、对破坏土地进行复垦、对低效土地进行整理，增加土地资源规模，提高土地资源质量，改善土地资源利用结构，对缓解人地矛盾的贡献显著。土地整治作为一种土地资源优化利用的技术手段和行为，其必然会受到各国政府的青睐。研究资料显示，早在1250年，德国的巴伐利亚州就出现了以地块合并为主要内容的土地整治实践。
现阶段我国的土地整治，按照政府部门的定义，是指土地整理开发复垦和城乡建设用地增减挂钩的总称(徐绍史，2009b)，是新时期中国政府缓解城市发展过程中建设用地规模供求矛盾的重要措施和手段。由于研究内容和目标定位的不同，2008年之前，“土地整治”一词在中国学术文献、政府规定中较少出现。使用更多的是“土地整理”一词，这是因为1998年修订的《中华人民共和国土地管理法》(简称《土地管理法》)使用了“土地整理”，正式确立了土地整理的法律地位。为了表述上的统一性，学者们多沿用《土地管理法》中“土地整理”这一名词作为术语，代指“土地整理、开发和复垦”的总称。尽管如此，也有部分学者和政府文件采用“土地开发整理”之类的名词。由于土地整理与土地开发、复垦存在明显差异，用“土地整理”或者“土地整理开发”来代指“土地整理、开发和复垦”，仍然缺乏说服力，也难免会产生误解。为了更好地区分土地整理、开发和复垦三者之间的关系，更好地适应我国土地整理新时期的发展需要，政府部门试图用“土地整治”来代指“土地整理、开发和复垦”。
综上所述，现阶段中国土地整治的主要内容之一就是指土地整理。我国土地整理实践比较晚，加之土地整理对象的复杂性，学者们对土地整理的概念表述存在一定的差异，其中具有代表性的观点主要有:
(1)在一定的地域内，按土地利用总体规划和土地利用计划的要求，采用一定的措施和手段，调整土地利用关系，改善土地利用结构，科学规划，合理布局，综合开发利用，提高土地资源的利用率和产出率，增加可利用土地的数量，确保经济、社会、环境三大效益良性循环，包括土地开发和复垦，可指市地整理，也可指农地整理。
(2)在一定区域内，按照土地利用目标和用途，采取行政、经济、法律和工程技术手段，对土地利用状况进行调整改造、综合整治，提高土地利用率和产出率，改善生产、生活和生态环境的过程。
(3)根据社会经济发展的需要，采取一定的手段，对土地利用方式、土地利用结构和土地利用关系进行重新规划与调整，以提高土地利用率，实现土地利用目标，分为农地整理和非农地整理。农地整理是在一定范围内，采取行政、经济、法律和技术手段，对田、水、路、林、村等进行综合整治，调整土地关系、改善土地利用结构和生产、生活条件，增加可利用土地面积，提高土地利用率和生产率。
(4)按照土地利用总体规划的要求，结合土地利用现状，采取行政、经济、工程、技术、法律等手段，通过对土地利用结构进行调整，对土地资源进行重新配置，以达到协调人地关系，提高土地利用效率，改善和保护生态环境，促进土地资源可持续利用与社会经济可持续发展的目的(高向军，2003)。
(5)按照土地利用总体规划，对田、水、路、林、村综合整治，以提高耕地质量，增加有效耕地面积，改善农业生产条件和生态环境。这是《中华人民共和国土地管理法》第四十一条关于农地整理的描述。
虽然各个概念定义的文字表述上各有不同，但内涵基本一致，都将土地整理分为农用地整理和建设用地整理;多偏向于农用地整理，这与我国土地整理的实践相符合;多具有综合性，既包括土地整理，也包括复垦和开发;土地整理的目标都是为了增加耕地数量，提高土地利用率与生产率，改善生产、生活和生态环境。综合分析学者们的概念定义，无论从行为过程，还是行为目的，抑或行为结果来看，土地整理实质上都是一种具有保护农地特征的行为活动。
综合以上分析，中国的土地整治主要是指对农地的综合治理，是按照土地开发整理规划、土地利用总体规划和城镇总体规划，采取经济、行政、法律、工程、技术等手段，对田、水、路、林、村进行综合整治，以提高耕地质量，增加有效耕地面积，改善生产、生活和生态环境的活动，以达到保护农地资源、促进农地资源可持续利用与社会经济可持续发展的目的。
(二)土地整治的目标
从宏观战略目标来看，我国土地整治主要是努力实现落实土地资源保障、粮食安全、资源节约、环境友好与社会和谐等五个方面的国家目标，最终取得显著的社会效益、生态效益和经济效益。
从微观现实目标来看，我国土地整治主要目标是:①通过土地整治，改善土地利用结构，增加耕地面积，实现耕地占补平衡和耕地总量的动态平衡，保障我国耕地资源的可持续利用;②通过对田、水、路、林、村进行综合整治，提高耕地质量，改善土地生产条件，提高土地利用效率和产出率，提高粮食产能，保证我国粮食安全;③通过对闲置地、废弃地的复垦，零散地归并，节水工程建设等，促进水土资源的节约利用，实现国家建设节约型社会的战略目标;④通过生态工程建设，改善生态环境，维护生态平衡，实现我国土地利用的环境友好目标;⑤通过开展农地治理和农村居民点用地整治，大力开展农业生产设施建设，改善农村社区生活设施，提高农村居住水平，促进城乡统筹和人与自然的协调发展，最终实现我国经济社会的和谐发展。
(三)土地整治的特征
土地整治是一项复杂的系统工程，具有公共性、技术性、动态性、系统性、综合性等特征。
土地整治是一项公共性极强的活动，政府将财政资金投资于农村的土地整治项目，其目的并不是为了获取直接的经济回报，而是为了获取社会效益和生态效益。土地整治的公共性还体现在土地整治并不是为了个人或者企业服务的，而是为了广大农民群众和全体公民服务的。通过对农村道路、水利设施等维修和建设，土地整治可以改善农村基础设施和农业生产条件，降低农业生产成本，提高农地生产效率，这为提高农民收入水平，促进农村经济发展奠定了基础。通过农居点的整理，土地整治可以完善生活设施，改善居住条件，提高居民的生活质量;通过农田平整、荒地开发、废弃地复垦，土地整治可以增加有效耕地面积，提高耕地质量，从而保障国家粮食安全，满足全体公民的基本生存需求等。
土地整治是一项非常复杂的工作，就土地整理而言，其工作程序包括项目区的选择、项目规划设计、项目工程建设，工程监理和竣工验收，整治后产权调整和项目评价以及工程管护等环节。整个建设过程涉及多种专业技术，如农田水利、土地规划、建筑设计、项目预算、生态工程、计算机制图、GIS技术等。就土地复垦而言，其技术体系主要包括土地复垦规划技术、土地复垦工程技术、土地复垦生物技术、复垦土地利用技术、效果评价技术和经营与管理技术。如果没有相关技术的支撑，土地整治工作就无法顺利开展。
任何事物都处于不断发展变化当中，土地整治动态性主要是指土地整治目的、任务和内容会随着社会经济发展需要而不断调整变化。这种动态变化特征可以通过土地整治的历史发展规律来说明。如德国的土地整治发展大体经历了三个发展阶段，每一个阶段土地整治的目标和主要内容都有变化。第一阶段是16世纪中叶～19世纪末，这个时期土地整理的目标是解决农业生产问题，主要内容是针对农地分散、零碎的状况，实施集中化，以改善农业生产经营条件，是简单的土地整治;第二阶段是20世纪初～50年代，这个时期的土地整治的目标是解决城市发展用地和基础设施建设问题，主要内容是配合城市建设进行土地整治和对大型基础设施建设打乱的地块进行规则化;第三个阶段是20世纪60年代以后，由于地区经济发展不平衡和生态环境不断恶化，同时欧洲共同体农产品过剩，农业生产已退到次要地位，提高农业产量已经不是土地整治的目的。如何利用农业地整理来促进农村地区经济发展、增强城市周边生态效益、为居民提供休闲空间以及追求社会、经济和环境效益的统一和协调等成为土地整治的主要目标。其主要内容也转变成促进地区经济发展、缩小城乡差别、增加收入、保护和改善自然景观和生态环境。
土地整治是一项系统工程，具有系统性。其系统性主要表现在:①土地本身就是一个很庞大的生态系统，包括动物、植物、微生物以及无机环境诸多相互作用、相互制约的因子，因此，土地整治过程中应该全面考虑各个系统因子的特征、功能和效用。土地生产力的提高不能以牺牲土地生态系统健康为代价，要尽量保持和提高土地生态系统的自我调节能力。②土地整治工作的开展需要一套系统的程序，从项目可行性研究—项目规划设计—项目区实地勘查—项目实施、监管和验收—项目营运与管护等，每个步骤都是土地整治系统工作不可缺少的重要部分，各个环节之间相互影响、相互制约。
土地整治的综合性主要表现在:①土地整治不是某一门学科知识能够完全支撑的，而需要综合运用土地规划、农田水利、工程预算、工程建筑、计算机技术等各学科知识。以土地整治规划设计为例，收集资料时就要涉及土地资源状况、土壤性质、作物种植结构、地形、气候、水资源、自然灾害、项目区基础设施状况等方面信息，这些都需要具备相关学科知识背景。②土地整治工作也不是某一个部门能够独立完成的，土地整治过程中需要多部门合作，涉及土地、农业、林业、水利、交通、气象、环保、财政等多个部门。如编制土地整治规划时，应走访建设、环保、水利、交通、农业等多个部门，获取村镇规划、环境保护规划、水土保持规划、道路交通规划、农业发展规划等图文信息，分析其对土地整治的影响。土地整治工作的综合性决定了土地整治过程中应树立起全局的观念，对各方面因素进行综合考虑，避免造成工作上的失误。
(四)土地整治的作用
土地整理通过对现有低效、无序利用农地进行整理，调整农地利用形状，减少田坎面积，扩大有效农地面积;土地开发通过对未利用的荒地资源进行开发利用，新增农地面积;土地复垦通过对生产建设挖损、塌陷、压占和自然灾害造成的破坏、废弃土地进行整治，恢复土地利用状态，将其复垦为农业用地，增加农地面积，这些都说明土地整治能够增加有效农地面积。
农地质量是构成农地的各种因素和环境条件状况的综合，表现为农地生产能力的高低、农地环境状况的优劣以及农地产品质量的高低。按照内涵的深化程度，可以将农地质量分为自然质量、环境质量和经济质量三个部分。其中，自然质量主要是指由农地的光热、土壤、水分、坡度等自然条件决定的农地生产能力。土地整治通过地面平整、剥土培肥、灌溉工程，可以改变农地的坡度、增加土壤肥力和水分含量，从而提高农地质量，增加农地产出。
在我国传统的农村土地制度下，农田分配主要是以村集体为单位，按照“人人平等”的公平原则，以人口数量为依据。村民都有权获得一块口粮田，每个劳动力都可以获得一块责任田。随着农村人口不断增加，有限的耕地资源越分越细，有些地方按照优劣地搭配均分，地块就更碎小。加之，家庭责任承包期一般在15年以上，导致农地的适时集中和规模经营非常困难。土地整治借助工程手段，改变原有农地格局，合并零星地块，减少田埂面积，调整土地权属，适度扩大田块面积，有利于实现农地的规模经营。
土地整治通过土地平整工程、灌溉排水工程、田间道路工程、农田防护与生态环境保持工程等，能够扩大田块耕种面积、提高耕地的灌溉和排洪效率、改善机械运作和农作物运输效率、减少农地的水土流失面积、增强农田的防沙抗风能力，最终使得农地综合生产条件得到改善。
农田景观是指田块形态以及地面农作物和绿色植物构成的一种整齐而有规律的美的景象。土地整治，打破原有农田的零碎无序状态，将细小和不规则地块合并成整齐而有规则的大地块，从视觉上增加了农田斑块的美感;通过农田周围以及灌排渠道沿岸绿化整理，形成一定的景观廊道;通过农作物类型搭配以及品种改良，形成一定的景观基质。土地整治中的农田景观格局规划设计，有助于美化农田景观。
三、人工湿地引入现代景观设计？
下面是中达咨询给大家带来关于人工湿地引入现代景观设计的相关内容，以供参考。
为了满足高科技园区创新网络环境要求的规划方案，俞孔坚经过深入研究探讨，将人工湿地概念引入规划，不仅对于提高规划质量和个性，而且对于改善中关村高科技园区的总体环境质量都有一定的价值。湿地生态系统的引入同时还能够改善人们的生态观念，提倡节约资源、重复利用资源，尊重自然的新的生活观念。
俞孔坚说，湿地是一种自然景观，一个自然综合体，是地球上具有重要环境功能的生态系统和多种生物的栖息地和孳生地，也是若干原材料和能源的地矿资源。
北京市区现有湖泊26个，总面积约600公顷，目前，这些湖泊多数已成为广大市民休息、游览、开展水上活动场所，有些还还是国内、国际著名旅游景点。此外，在北京周围，曾经还存在大量低地沼泽和稻田。这些河流、湖泊、沼泽和稻田，都属于湿地的范畴，它们对于改善北京总体环境质量发挥的十分关键的作用,而这一作用却往往被人们忽视。历史上海淀中关村的西北就是北京湖泊、沼泽最发育的地方。这里最有名的皇家园林颐和园和圆明园或临湖而建，或就建在湖沼低丘之上。
“人工湿地概念是，由人工建造和监督控制，充分利用湿地系统净化污水能力的特点，利用生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化”，俞教授介绍说。
记者了解到，人工湿地主要由五部分组成，一是具有各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石；二是适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇等；三是水体(在基质表面上或下流动的水)；四是无脊椎或脊椎动物；五是好氧或厌氧微生物种群。湿地植物在湿地系统中具有三个间接的重要作用：一是显著增加微生物的附着(植物的根、茎、叶)；二是湿地植物可将大气氧传输至根部，使根在厌氧环境中生长；三是增加或稳定土壤的透水性。
俞孔坚称，人工湿地处理系统的特点是：建造和运行费用便宜；易于维护，技术含量低；可进行有效可靠的废水处理；可缓冲对水力和污染负荷的冲击；可产生效益,如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动植物栖息、娱乐和教育。不足之处是：占地面积大；不精确的设计运行参数；生物和水力复杂性及对重要工艺动力学理解的缺乏；易受病虫害影响。人工湿地不仅可以用于城市和各种工业废水的二级处理，还可用于高级处理的精处理和对农田径流的处理，在有些情况下，人工湿地可能是唯一的适用技术。
在俞教授的笔下，中关村生命科学园规划有四大鲜明特色，包括：提出可持续湿地环境的营造模式、功能建筑群与环境的交融、流通网络的设计和边界的营造。该方案是将生命科学园作为一个生命细胞来设计的，湿地系统的设计是本方案的一个重要特色。
中关村生命高科技园规划大胆引入湿地的概念进行空间布局和绿地系统规划。以湿地为主体的绿地系统是全园的环境基质，也是高科技园区所需要的非正式交流空间所在。
俞孔坚说，湿地生态系统的成败关键是水。规划的园区水系统包括6部分：(1)园区内各建筑组团产生的生活和实验室污水收集系统，位于地下；(2)位于园区西北的生活污水污水处理温室，收集的污水在这里进行2级处理；(3)环绕园区的线状湿地系统，经过初步处理的污水缓慢绕园一周后成为干净水源进入；(4)以湖泊水面、挺水植物群落为主的中央湿地；(5)屋顶和园内绿地在降雨情况下形成的径流直接进入湿地系统，在绿地需要灌溉季节，可以直接从湿地系统取水；(6)园区和外界的水交换系统，建园初期，中央湿地系统土壤渗漏量大，需要从园区外引进一定数量水用于维护湿地和绿地系统，冬季湿地生物活动低，处理的污水数量减少，需要向园区外的城市污水收集系统输出一定数量的污水。
事实上，通过收集园内产生的生活废水和利用降雨，可以基本保持园内水量平衡。建园初期，由于湿地的湖、沟土壤渗漏较大，实际水量平衡偏差可能会比较大。为了减少渗漏，可以考虑用黏土等处理湖、沟底部。经过多年自然淤塞，土壤渗漏将逐渐降低并稳定在一定水平，通过园区湿地处理后节余一定数量的干净水是完全可能的。
谈到人工湿地系统在规划中的应用前景时，俞孔坚说，人工湿地系统是一个完整的生态系统，它形成了内部良好的循环并具有较好的经济效益和生态效益。具有投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、视觉景观优异、操作简单、维护和运行费用低廉等优点。在处理了污水的同时，种草养鱼，又可以用鲜花绿叶装饰环境，把清水活鱼还给自然，节约资源，是人类与水生生物协调发展的自然景观，有利于促进良性生态环境的建设，有显著的社会、环境和经济效益。这种方式尤其在中小城市和乡村缺少具有一定操作管理和技术水平的人员地条件下使用，十分技术适合我国国情，具有及其广阔的应用前景。
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四、污水再生回用和水资源可持续利用
方先金
（北京市市政工程科学技术研究所，北京市西城区大帽胡同26号，100035，中国）
我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源拥有量只有2200m3，仅为世界平均水平的1/4，在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。同时，我国水资源在时间和地区分布上很不平衡，南方多北方少，北方大部分地区人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会确定的1750m3用水紧张线，其中9个地区低于500m3的严重缺水线。水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。
1 水资源可持续利用面临的问题
1.1 水资源总量紧缺
50年来，全国用水总量从1949年的1000多亿m3增加到1997年的5566亿m3，其中农业用水占75.3%，工业用水占20.2%，城镇生活用水占4.5%，人均综合年用水量从不足200m3增加到458m3。目前，全国每年缺水近400亿m3，其中，农业缺水300亿m3，因旱致灾，年均减少粮食200多亿千克；城市和工业缺水60亿m3，影响工业产值2300多亿元，全国668座城市有400多座缺水，有110个城市严重缺水。特别是1999年以来，我国北方地区持续干旱，给工农业生产造成较大的影响，也给城市、农村居民生活用水造成很大的困难。2001年6月上旬旱情最为严重时，全国受旱面积一度达到4.2亿亩（1亩＝100m2），由于持续干旱，水源不足，造成城乡人民生活用水紧张，有2198万城镇人口和3300万农村人口及1450万头大牲畜发生饮水困难。天津、长春、大连、青岛、唐山和烟台等大中城市已受到水资源短缺的严重威胁，许多水库、河流出现从来没有过的断流和干枯。今后随着人口的增长、生活水平的提高、城市化的加快，水资源供需矛盾将更加突出，据预测，我国用水高峰将在2030年前后出现，2030年我国人口将达到16亿人，粮食总产量需达到7亿t，年用水总量为7000亿～8000亿m3，全国每年缺水将在700亿m3左右。
气候变化对我国水资源可利用量也产生了负面影响。据1950～1997年的降水和气温资料分析，我国近20年来呈现北旱南涝的局面。20世纪80年代华北地区持续偏旱，京津地区、海滦河流域、山东半岛10年平均降水量偏少10%～15%。进入20世纪90年代，黄河中上游地区、汉江流域、淮河上游、四川盆地的8年平均降水量偏少约5%～10%，黄河花园口的天然来水量初步估计偏少约20%，海滦河和淮河的年径流量也都明显偏少。北方缺水地区持续枯水年份的出现，以及黄河、淮河、海河与汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响，加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。据相关研究，未来50年由于人类活动产生的温室效应，全球年平均气温可能升高，气温升高将使地表蒸发量提高，水资源量将相应减少。
1.2 水资源分布不均
我国水资源在时间和空间分布上很不平衡。长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%，其水资源量占全国的81%；黄淮海流域人口、粮食产量和国内生产总值都占全国的1/3左右，但其多年平均水资源仅占全国的7.2%。受季风气候的影响，各地的降水量年内分配极不均匀，大部分地区每年汛期4个月的降水量占全年降水总量的70%左右，很容易形成春旱夏涝。水资源在时间和空间分布上不平衡给水资源充分利用带来了一定的难度。
1.3 水资源浪费严重
我国一方面水资源严重短缺，另一方面却浪费严重。长期以来，“以需定供”的水资源非可持续利用模式是造成水资源短缺的人为原因。盲目发展第一、第二产业，特别是片面追求粮食增产和重工业的发展，造成产业结构的不合理，水资源利用效率偏低，使本来就紧缺的水资源问题更加严重。
目前，我国农田灌溉面积中渠灌面积占75%左右，而渠系损失约为50%，农田蒸发损失约为17%，实际利用量仅有33%左右。由于大多数地方采用传统的灌溉模式，每亩实际灌水量达到450～500m3，超过了实际需水量的1倍左右，浪费极为严重。我国主要依靠降水的旱作耕地面积约12亿亩，其中70%分布在降水量250～600mm的北方地区，由于蓄水和保水等基础设施不足，农田对自然降水的利用率仅为56%左右。按最新统计估算，我国农田灌溉用水的利用率仅有1.0kg/m3，旱作耕地的水分利用效率为0.60～0.75kg/m3，全国农业用水的平均效率为0.8kg/m3，综合经济效益为0.2美元/m3，而以色列已超过1美元/m3，差距十分明显。现阶段我国农业水资源利用不符合水资源可持续利用的要求。
我国工业用水效率总体水平仍然较低，2001年我国万元工业产值取水量为90m3，约为发达国家的3～7倍；工业用水重复利用率约为52%，远低于发达国家80%的水平。2000年全国城市人均生活用水量达220.2L/d，远高于发达国家的人均生活用水量。社会各界的水忧意识不强，浪费水资源的现象仍很严重，这说明节水措施尚未有效落实，节约用水的技术和管理水平不高。近十年来，我国根据经济可持续发展战略对经济结构调整虽已初见成效，但水资源消耗利用模式尚未发生实质性变化。
1.4 水污染形势严峻
目前我国污水处理率还较低，大量的城市和生活污水未经处理直接排入江河湖库水域，使全国大部分水域和近50%的重点城镇的集中饮用水水源受到不同程度的污染，其中水污染比较严重的城镇98个，主要分布在三河三湖流域。由于水污染一些水源被迫停止使用，寻找新的水源，从而加剧了城市缺水。水污染还影响到供水水质，损害居民的身体健康。目前，全国水土流失面积356km2，占国土面积的37%。全国地下水多年平均超采74亿，已形成164个地下水超采区，部分地区出现地面沉降，海水入侵等问题。许多重要河流、湖泊污染严重，由于污染而引发的水事矛盾不断增加。水污染严重影响我国的水资源可持续利用，影响我国经济社会的可持续发展。
2 实现我国水资源可持续利用应采取的措施
我国政府十分重视水资源可持续利用，明确指出：水资源可持续利用是我国经济社会发展的战略问题。多年来，针对我国水资源特点和水资源利用中存在的问题，采取了一系列措施来保证水资源的可持续利用。
2.1 合理利用水资源
我国水资源可持续利用的根本出路在于坚持可持续发展战略，变“以需定供”的传统开发模式为“量水而行、以水定需”的水资源可持续利用的模式。立足于可利用水资源的保护和合理利用，根据水资源承载能力，确定经济社会发展结构，确保各种水域的可持续利用，对经济结构进行战略调整，在水资源充裕和紧缺地区采用不同的经济结构。大力发展节水、省能、高附加值的高新技术产业和服务业。根据我国水资源的时空分布特点合理发展农业，采取必要的退耕还林，使生态系统得到改善，保证水资源的供需平衡。
2.2 合理调配水资源
根据我国降水年内分布不均的特点，应修建大量的蓄水设施，以充分利用水资源。目前，全国共建水库8.5万座，使年供水能力大大提高。蓄水设施一方面能将雨季多余降水贮存起来，供干旱季节使用。另一方面可以减少洪水灾害，保证经济的发展。在地域上，我国的水资源南多北少，南方水资源充裕，北方水资源严重不足。南水北调工程是解决我国北方地区水资源缺水矛盾，实现水资源合理配置的重大战略工程。南水北调东、中、西三条线路将与长江、黄河和海河相互联接，形成水资源合理配置的总体格局，达到南北调配、东西互济的水资源配置目标。三条调水线路年调水总量380亿～480亿m3，可基本改变我国黄淮海地区水资源严重短缺的状况，保证我国水资源总体上可持续利用。
2.3 大力开展节水工作
我国历来重视节约用水工作，20多年前，国家就提出了要实行开源与节流并重的方针，认真开展了节约用水工作，并制定了一系列节约用水的法规和标准，建立了节约用水的管理制度，也形成了比较健全的管理体制，城市节约用水工作取得了一定的成绩，到2000年全国设市城市累计节约用水300多亿m3，使近5年来城市用水总量基本无增长，改变了城市用水量随经济发展同步增长的趋势。但是，目前我国农业用水利用率还较低、工业万元产值用水量和城市居民日平均用水量还较高，节水的潜力还较大。在农业方面，应发展和推广农业节水技术，减少农田的深层渗漏和地表流失量，减少单位面积的用水量，减少田间和输水过程中的蒸发和蒸腾量，提高灌溉和降水的水分利用效率，不断提高单位水资源的产量和效益。在工业节水方面，应在调整工业生产结构的同时，改进生产工艺，提高用水重复率，减少万元工业产值的用水量。为了保证节水工作，要制定和完善相关的政策法规，建立一套符合市场经济原则的体制和机制，对现有水价偏低进行改革，建立水资源的宏观控制和微观定额体系，形成总量控制与定额管理相结合的水资源管理体制。
2.4 大力发展污水处理和再生回用工作
水污染加剧了我国水资源短缺形势，直接威胁着饮用水的安全和人民的健康，影响到工农业生产和农作物安全，造成的经济损失约为国民生产总值的1.5%～3%。水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。水污染早在20世纪70年代已经显现出来，但没有引起足够的注意，采取的措施不够恰当有力，因此出现了今天的严重局面。如再不及时采取有效对策，将严重影响我国水资源可持续利用。长期以来采用的以末端治理、达标排放为主的工业污染控制战略，已被国内外经验证明是耗资大、效果差、不符合可持续发展的战略。应大力推行以清洁生产为代表的污染预防战略，淘汰物耗能耗高、用水量大、技术落后的产品和工艺，在工业生产过程中提高水资源利用率，削减污染排放量。对于工业和城市生活排水造成的点源污染，应大力发展污水处理工程，使我国的污水处理率在2000年34.3%的基础上进一步提高。对于面污染源包括各种无组织、大面积排放的污染源，如含化肥、农药的农田径流，畜禽养殖业排放的废水、废物等，其控制应与生态农业、生态农村的建设相结合，通过合理使用化肥、农药以及充分利用农村各种废弃物和畜禽养殖业的废水，将面源污染减少至最小。应积极开展污水资源化再利用工作，提高污水再生回用率。
3 污水再生回用是实现水资源可持续利用的有效途径
污水再生回用是经济可靠的开源节流措施，与跨流域调水、海水淡化、雨水蓄用等开源措施相比，污水再生回用具有经济性和可靠性。人类使用过的水，污染杂质只占0.1%左右，比海水3.5%少得多，其余绝大部分是可再用的清水。跨流域调水和雨水蓄用工程投资较大，并需投入大量资金控制水体进一步污染，跨流域调水还会对现有的生态系统产生影响。在我国现有经济条件下，跨流域调水和雨水蓄用只能逐步进行。污水再生回用的本质是实行循环用水和分质用水，将污水经再生后回用到水质要求较低的用户。随着工业化的加速发展，人们生活水平不断提高，水污染范围也在扩大、污染程度加深，社会经济发展和环境污染之间形成一对尖锐的矛盾。发展污水再生回用、减少废水排放量是解决环境问题最有力的措施。另外，为满足用户的需要，再生水必须符合相应的水质标准，为此，需对污水处理厂二级出水进行深度处理，从而减少了污染物总量，减轻了废水对环境的压力。
污水再生回用应严格按回用对象和目的控制回用水水质，以确保回用水的安全性。为此，我国制定了一系列相关回用标准。如生活污水经二级处理后能够达到《污水综合排放标准》，但不能作为生活杂用水或工农业用水；若考虑回用，必须进一步处理。当污水回用于农田灌溉，水质指标应该满足《农田灌溉水水质标准》；当污水回用于城市景观，水质指标应该满足《再生水回用于景观水体的水质标准》；当污水回用于城市生活杂用，水质指标应该达到《生活杂用水水质标准》；工业污水回用水质指标应该满足相应的工业用水标准等。
城市供水量的80%变为污水排入城市下水道，收集起来再生处理后，70%可以安全回用；二者合计，约城市供水量的56%可以转变成再生水，返回到城市水质要求较低的用户，替换出等量的清洁水，相应地增加城市一半以上的供水量。废水是一种非常宝贵的资源，挖潜能力巨大。我国2000年全国污水排放量为620m3，这是很大的再生水资源。污水再生回用立足于自有水资源增加城市供水量，是实现水资源持续利用的有效措施。污水再生回用能有效地缓解城市水资源短缺。
为了保证水资源可持续利用，支持经济可持续发展，针对我国水资源存在的问题，近十多年来，通过国家科技攻关，以及缺水城市为解决水污染和水资源短缺做出的努力，国内已经建成一批不同工艺、不同回用对象的城市污水回用示范工程。表1列出了华北地区部分城市污水回用工程情况统计结果。目前我国污水回用工程主要回用对象为污水处理厂内部用水、市政杂用、河道补水、绿化、工业用水等，尚未回用于地下回灌和饮用水源。北京市2001年完成的高碑店污水处理厂出水回用工程是我国目前最大的污水再生回用工程。大量的污水回用工程实践表明：污水再生回用是解决水资源可持续利用的有效途径。
表1 华北地区部分城市污水回用情况 单位：万m3/d
4 我国污水再生回用最大工程
4.1 工程概况
高碑店污水处理厂回用工程是目前我国最大污水再生回用工程，该工程于1999年3月至8月完成该项目的前期研究工作，并完成了可行性研究，1999年10月完成项目立项和审批；2000年1月完成该工程的初步设计和审批工作，2月完成施工图设计，同年4月开始施工，2001年5月完成工程施工，2001年6月完成调试和试运转，2001年7月开始供水。
高碑店污水处理厂是目前我国最大的污水处理厂，处理能力为100万m3/d。该厂污水系统流域面积96km2，服务人口240万人，汇集北京市南部城区的大部分生活污水、东郊工业区、使馆区和化工路的全部污水。该处理厂采用前置缺氧段活性污泥法工艺，即在推流式曝气池前设置缺氧段，其目的是改善污泥性质，防止污泥膨胀。该厂出水水质水量稳定，其二级出水已接近相关的回用水水质标准。但该回用工程运转前，高碑店污水处理厂二级出水直接排入通惠河下游，除每年约5500万m3用于农业灌溉外，剩余的出水每年超过3亿m3没有得到利用，这是很大的水资源浪费。为了缓解北京市面临的21世纪城市发展和可利用水资源的矛盾，实现北京市水资源可持续利用，支持国民经济可持续发展战略，北京市政府决定开发该厂污水资源。高碑店污水处理厂回用工程使用回用水的区域达141km2，回用水用户涉及到工业、公园绿化、道路喷洒和冲刷、河湖补水等。
4.2 工程规模和技术方案
本工程近期规模为30万m3/d，远期规模为47万m3/d。在回用工程技术方案确定中尽可能地利用现有设施，以降低工程投资。具体设计方案如下：高碑店污水处理厂二沉池出水经新建泵站（规模47万m3/d）提升后用两条管道分别输送到高碑店湖（规模30万m3/d）和水源六厂（规模17万m3/d）。送至高碑店湖的处理水通过第一热电厂现有深度处理设施进一步处理后供该厂冷却用水；送至水源六厂的处理水在该厂进行深度处理后，一部分通过水源六厂现有供水系统供给东郊工业区和焦化厂；一部分通过新建管道输送到西便门和东便门。在水源六厂现有供水管道和新建管道沿线设取水口，并新建回用水支线，供市政杂用取水。
4.3 回用水水质技术保障措施
由于高碑店污水处理厂建设时，国家对城市污水处理厂出水要求中还没有氮和磷的指标控制，因此，目前该厂出水中氮和磷的含量较高，这会直接影响回用水水质，必须对该厂进行技术改造，进一步提高该厂出水水质。改造规模为50万m3/d，即对高碑店污水处理厂一期工程（50万m3/d）进行改造。该改造工程分两步进行。第一步改造后使出水水质优于目前第一热电厂冷却水取水水源高碑店湖的水质，出水中BOD、COD、总磷和氨氮分别达到10mg/L、40mg/L、1mg/L和10mg/L。第二步改造使该厂50万m3/d满足高碑店湖Ⅳ类水体的水质要求。第一步主要改造工作量包括曝气池改造和污泥处理系统的改造。原曝气池为1/12为厌氧区，其余为好氧区，改造后原池2/9为缺氧区及厌氧区（水力停留时间共为2h），其中进水端分出一停留时间为15min的强化吸附区。其余仍为好氧区（水力停留时间7.25h）。原污泥系统中剩余污泥泵入初沉池，其混合污泥再进污泥浓缩池浓缩后消化脱水，因浓缩污泥池停留时间较长，处于厌氧状态，磷又被释放出来，通过上清液回到污水中，因此达不到除磷的目的。改造后，原有浓缩池改为浓缩酸化池，浓缩酸化池上清液做为碳源排入水处理系统；将消化池上清液和脱水机滤液及冲洗水收集后进行化学除磷。
高碑店污水处理厂二级出水水质水量稳定，达到设计要求，但还不能满足市政杂用水标准，而绿化用水和道路喷洒等市政杂用水水质对人类健康和城市环境会产生影响，因此，市政杂用水必须在回用前进行深度处理，以满足相应标准。在设计中将深度处理选择在水源六厂。水源六厂现有日处理能力17万m3/d的深度处理设施，主要采用机械加速澄清、砂滤和消毒等工艺处理过程，其出水可满足相应用户要求。由于北京市工业结构的调整，目前该厂平均实际供水量不足5万m3/d，尚有12万m3/d处理能力没有得到利用。另外，水源六厂离市政杂用水用户较近，市政杂用水深度处理设在水源六厂利用其剩余处理能力，可满足市政杂用水近、远期规模需求，在该厂深度处理后的水质能满足市政杂用水水质要求。
4.4 主要回用对象
按规划要求，该工程近期供北京市第一热电厂冷却循环用水20万m3/d，远期供北京市第一热电厂冷却循环用水30万m3/d。近期通过北京市水源六厂供东郊工业区和焦化厂5万m3/d，供城市绿化、道路喷洒和冲刷、市区河道景观用水等市政杂用水共5万m3/d。远期通过水源六厂供工业和市政杂用水水量将扩充到17万m3/d。
4.5 主要工程内容和投资
本工程总投资3.6亿元，其中征地拆迁费约1亿元，工程费用为2.18亿元，工程建设内容主要为：
（1）高碑店污水处理厂内47万m3/d的泵站一座。
（2）高碑店污水处理厂改造。
（3）高碑店污水处理厂至高碑店湖输水管：DN1800mm，长1480m。
（4）高碑店污水处理厂至水源六厂管道：DN1400mm，长4766m。
（5）市政杂用水配水管：DN1200mm，长6791m;DN1000mm，长1431m;DN800mm，长4615m;DN600mm，长2845m;D=500mm，长2880m。
（6）水源六厂改造：包括深度处理设施改造、蓄水池清淤和护砌、污泥池扩建、供水泵站改造、进出水口的改造、增加自控和电气设备等。
（7）园林供水支线管道。
4.6 工程效益
该工程每年可节约清洁水资源16673万m3，节约自来水3650万m3/a，相当于节约了建设一座10万m3/d的自来水厂的投资4亿元。该工程达到了开源节流的目的，为北京市城市绿化面积扩大和道路喷洒压尘创造条件，对环境综合治理具有较大的作用，环境的改善还会带来了周围地区的土地增值。该工程在一定程度上缓解了北京市水资源短缺的矛盾。该工程的巨大经济和环境效益，推动了北京市节水和污水再生回用工作。目前北京已完成污水再生回用规划，7个污水回用工程正在进行施工或做前期工作。北京市的污水再生回用实践表明：污水再生回用符合环境保护和水资源可持续利用战略，是解决水资源可持续利用的有效途径。
5 结论
我国是一个水资源贫乏的国家，随着经济发展和城市化进展的加快，水资源短缺的矛盾已经成为我国水资源可持续利用和管理中亟待解决的问题。我国水资源可持续利用面临水资源总量不足、分布不均、水利用率低和水污染等问题，实现我国水资源可持续利用的出路在于坚持可持续发展战略。应根据我国水资源特点进行水资源合理利用和配置，变“以需定供”的传统开发模式为量水而行、以水定需的水资源可持续利用的模式，根据水资源承载能力，对经济结构进行战略调整；同时，应继续发展节水技术，减少生产过程的水资源浪费，大力发展污水处理和再生回用工作，提高污水处理率和处理效果。污水再生回用可以减少污染物总量，增加供水能力，是经济可靠的开源节流措施。几年来污水再生回用实践表明：污水再生回用能有效地缓解城市水资源短缺，是实现水资源可持续利用的有效途径。
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