西安市水健康循环战略研究：解决重大问题（下册）

西安市水健康循环战略研究

课题承担单位：北京工业大学　　　　

　课题负责人：张　杰　北京工业大学

　课题组成员：李　冬　北京工业大学

　　　　　　　王俊安　北京工业大学

　　　　　　　林　齐　北京工业大学

　　　　　　　杜　贺　北京工业大学

　　　　　　　张腾飞　北京工业大学

　　　　　　　陶晓晓　北京工业大学

　　　　　　　李　占　北京工业大学

　　　　　　　郝伟东　北京工业大学

　　　　　　　吴　迪　北京工业大学

前　言

西安是全国水资源极度缺乏的城市之一，全市人均占有地表水资源量不足350立方米，仅为全国和世界人均占有量的1/6和1/20，远远低于国际公认的维持社会经济环境可持续稳定发展所需的临界值(1000立方米)。近期，西安市通过引水工程、水环境综合治理工程以及城市污水再生利用规划等途径，使西安市的水资源紧缺得到一定程度的缓解。但是，西安市及周边地区的水体污染仍然比较严重，城市水资源短缺的矛盾也并未得到彻底解决。城市规模和工业生产的日益扩大，对本来就脆弱的生态环境造成了沉重的打击。基于此种现状，西安市发展和改革委员会设立了“西安市水健康循环战略研究”的课题，希望通过本课题的研究，对改善和恢复西安市水环境系统，建立城市水健康循环模式，以及西安市的城市现代化可持续发展和生态城市建设起到一定的指导意义。

积北京工业大学几十年给排水工程设计与研究的经验，在水健康循环理论的指导下，凝练课题组在北京、大连、深圳等城市已经取得的研究成果和经验，通过实地调研，结合西安市水环境的实际特点以及生态城市建设的具体目标，我们认为，西安市水环境恢复与水资源可持续利用的出路在于城市用水的健康循环。视城市污水为稳定的淡水资源，普及城市污水的再生再利用和再循环，同时通过雨水收集与利用、城市食物资源的健康循环、保护水源地、给水深度处理、给水管网改造以及保障管网水质稳定等途径，方能有效解决西安市淡水问题。同时，只有通过河网整治、水质复清和补充生态基流等方式治理西安市的河川河网系统，使河网与城区湖泊、护城河、城市公园和绿地中的水面形成完整的河湖水系，增加城市绿化覆盖率，积极推进社区园林化建设和生态化建设，完善城市排水系统及调蓄工程的建设，改善城市水生态环境，保证城市生态用水，才能逐步恢复“八水绕长安”的盛景。

在此，感谢西安市发展和改革委员会对我单位的信任和支持;同时对在规划编写过程中提供过支持和帮助的相关部门一并深表谢意!

一、西安市历史与现状

(一)西安市历史

西安作为千年古都，不仅是中华民族的重要发祥地，也是重要的人类起源地和史前文化中心之一。境内的蓝田猿人遗址距今约115万年，是亚洲北部最早的直立猿人。早在6000多年前的新石器时代，就有“半坡先民”在此建立部落，种植狩猎。

西安古称长安，秦时只是一个乡聚，后建起兴乐宫，渐显规模。从西汉太初元年(前104)到元代至元十六年(1279)，长安多被冠以“京兆”的称谓。元至元十六年改京兆为安西路总管府，1312年又改为奉元路总管府。明洪武二年(1369)设西安府，西安由此得名。

西安于1928年首次设市，1932年改称西京市，1944年又改为西安市，1947年设为南京政府行政院直辖市。1949年后，西安先后成为陕甘宁边区、西北行政区所辖市，1953年3月设为中央直辖市，1954年6月改为省辖市。1984年批准为计划单列市，1992年批准为内陆开放城市，1994年批准为全国综合配套改革试点城市和副省级城市。

正因为西安有着3100多年的建城史和1100多年的国都史，1981年，西安被联合国教科文组织确定为世界历史文化名城，与雅典、罗马、开罗并列为世界四大古都。

(二)西安市现状

西安是陕西省省会，现辖九区四县，包括新城、碑林、莲湖、雁塔、未央、灞桥、阎良、长安、临潼九个区及蓝田、高陵、户县、周至四个县，总面积9983平方公里，其中市区面积为1066平方公里，建城区面积375平方公里。截至2008年底，西安市户籍人口753.11万，常住人口837.52万，其中城镇人口570余万，市区人口约510万。人口自然增长率为4.43‰，人口密度为710人/平方公里。居住有46个民族，汉族约占98.82%，少数民族合占1.18%，主要少数民族有回、满、蒙古等。

西安地处我国华北及华东地区与西北及西南地区交通联系的枢纽位置，具有承东启西，连接南北的战略地位。经过50年的建设和发展，西安已形成了以航空、航天、输变电设备、电子、仪器仪表、缝纫机、交通运输设备等工业为主的门类较为齐全的工业体系和城市服务体系，成为我国重要的科研、高等教育、国防科技工业和高新技术产业基地和辐射北方中西部地区的金融、科技、教育、旅游、商贸中心。2008年，西安市全年生产总值达到2190亿元，增长15.6%，创15年来新高。地方财政一般预算收入145.61亿元，增长28.9%。城镇居民人均可支配收入15207元，农民人均纯收入5212元，分别净增2545元和813元。万元GDP能耗降低5.7%，180个重点建设项目完成投资300亿元以上，借用国外贷款9200万美元，争取国家各类专项资金2.8亿元。

二、西安市自然地理

(一)自然概况

西安位于黄河流域中部关中盆地，东经107°40'～109°49'和北纬33°39'～34°45'之间。东以零河和灞源山地为界，与华县、渭南市、商州市、洛南县相接;西以太白山地及青化黄土台塬为界，与眉县、太白县接壤;南至北秦岭主脊，与佛坪县、宁陕县、柞水县分界;北至渭河，东北跨渭河，与咸阳市市区和杨凌区、三原、泾阳、兴平、武功等县和扶风县、富平县相邻。辖境东西长204公里，南北长116公里;面积9983平方公里，其中市区面积1066平方公里。

西安属暖温带半湿润大陆季风气候，靠近我国南北分界线，四季分明，气候温和，年平均气温15.5℃，降水约600毫米，湿度69.6%，无霜期207天，日照1377小时。由于地貌多样，雨热同期、光热资源好，适合南北植物栽培，有利于农业发展。

西安市地貌多样，山水环抱，土壤肥沃，气候温和。西安地处关中平原，南依秦岭山脉，北临渭河，地形为北高南低，由北向南排列的渭河及支河流呈阶地、冲洪积平原、黄土台塬、基岩山区，均以东西向延伸，呈阶梯状分布，平均海拔424米。全市大致可分为南部丘陵山地和北部川塬两大块，分别占全市总面积的56.3%和43.7%。

(二)生态环境概况

历史上，西安地区森林茂密、八水环绕、沃野千里，享有“天府之国”的美誉，曾是人居环境最佳的地方。近代以来，西安的生态环境逐步恶化，大气、水体污染十分严重。近年来，市委、市政府一方面把循环经济作为西安产业发展的基本取向，另一方面加大对城市污染源的控制和治理力度，自2003年起，西安实施“大水大绿工程”和创建生态环保模范城市计划，努力抓好灞河、浐河等城市河流治理，大规模植树造林，经过数年努力，西安市生态环境得到一定改善。2009年1月至9月，西安市环境空气质量达到良好以上的天数为243天(其中优为19天)，监测总天数为273天，良好天数占总天数的89.01%。

(三)水资源概况

1.河川径流

西安市主要属黄河流域，98.43%的面积在黄河流域，仅有1.57%的面积在长江流域;西安素有“八水绕长安”的美称，现在虽有很大的变化，但仍有很多河流，其水量也呈季节性变化。市区东有灞河、浐河，南有潏河、零河、滈河，西有皂河、沣河、涝河、黑河，北有渭河、石川河、泾河等共54条较大河流，其中集水面积大于50平方公里的河流40条，大于1000平方公里的河流有6条。除渭河、泾河、石川河等河流外，其余均发源于秦岭山脉，为渭河的一、二级支流，峪口以上山高林密，人迹稀少，水量充沛，河流上游水质良好，是西安市地表水的主要来源。西安市境内主要河流基本情况见表2—1。

表2—1　西安市主要河流基本情况

全市多年平均自产径流量为21.78亿立方米，在20%、50%、75%和95%保证率下，径流量分别为32.22、23.37、17.89和12.02亿立方米。渭河、泾河、石川河三条过境河流，多年平均年径流量分别为55.7、20.66、2.15亿立方米，总计78.51亿立方米，按20%、50%、75%、95%四个不同保证率分析，总过境水量分别为101.8、73.4、55.5、37.6亿立方米。

2.地下水特征

西安市境内第四纪地层分布广泛，厚度大，但富水性差异较大，地下水资源分布不均。全市地下水资源量为17.27亿立方米，总可开采量为15.48亿立方米，其中渭河及其支流的傍河激化开采量为4.48亿立方米。渭河及其支流各河谷阶地冲积平原地区地下水资源量为13.59亿立方米，占全市地下水资源量的79%，台塬、丘陵地区地下水可开采量为3.68亿立方米，占全市地下水资源量的21%。

(1)潜水

西安市潜水的主要补给来源于大气降水、河水和灌溉回归入渗，渭河冲积平原区以及河漫滩、一级阶地入渗系数最大，达0.3—0.5;二、三阶地入渗系数0.2—0.3左右，洪积平原前缘地段水位浅，地势平坦，为降水入渗的有利地带，黄土台塬区入渗系数与塬面完整程度及潜水埋深关系密切。潜水流向与地形坡降一致，由秦岭山前流向渭河，以灞河为界，东西两部潜水径流条件完全不同，西部地区地下径流畅通，东部地区地下径流缓慢，从山前至渭河径流条件还表现有分带规律，即潜水水力坡度由大变小，流速由快到慢，水循环作用由强到弱。潜水的排泄方式主要为垂直蒸发、补给河流和人工开采等。

(2)承压水

承压水埋藏较深，上有隔水顶板，不能直接接受大气降雨的补给和蒸发排泄，气象因素对其直接影响不明显，其动态主要受人为因素控制。近几年随着封闭自备井工作力度的加大以及地下水开采量的减少，承压水位动态以稳定和上升为主，而局部无自来水需开采地下水的地区水位仍有所下降。承压水补给主要为潜水越流和地下水径流补给，承压水与潜水在形成过程中关系密切。山前地带降水及峪口河水大量渗漏补给潜水，随着厚大潜水含水层逐渐分异为多层含水层而转化为承压水。承压水流向与潜水大致相同，径流速度从山前到渭河随着地形坡度减缓而降低。承压水排泄主要为人工开采和地下径流流出。

3.水资源量分析

西安市地表水资源总量21.78亿立方米，地下水资源总量17.27亿立方米，扣除地表水和地下水的重复量12.39亿立方米，全市水资源总量26.66亿立方米。

三、西安市“十一五”规划概要及水健康循环战略目标

(一)西安市“十一五”规划概要

西安市“十一五”时期经济社会发展的指导思想是：以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，用科学发展观统领经济社会发展全局，坚持国际化、人文化、市场化、生态化发展理念，实施规划立市、科教立市、产业强市、文化名市、环境优市、依法治市发展方略，以加快发展和科学发展为主题，以推动工业化和城市化为重点，以改革开放和自主创新为动力，以经济结构和增长方式转变为主线，以促进人的全面发展为目标，全面提升城市服务功能，彰显古都风貌，以加快建设社会主义新农村，提高人民生活质量，促进城乡协调发展，建设学习型和创新型城市，构建和谐西安，向着建设具有历史文化特色的国际性现代化大城市目标迈进。

坚持以科学发展观统领经济社会发展大局，是指导思想中最鲜明的特点。科学发展观是指导发展的世界观和方法论的集中体现，是对社会主义现代化建设指导思想的重大发展。要全面理解科学发展观的内涵和基本要求，自觉把科学发展观贯穿落实到经济社会发展的全过程。需要着重强调的是，对西安这样一个经济总量相对较小的区域中心城市来说，“十一五”期间，必须始终坚持以加快发展和科学发展为主题，以经济建设为中心，抓住和用好重要战略机遇期和西部大开发的历史机遇，聚精会神搞建设，一心一意谋发展，努力保持一个较长时间的高速增长。科学发展观的第一要务是发展。贯彻落实科学发展观，保持较快的增长速度，不能在低速度中寻求平衡，而是要在继续保持较快增长中走出一条又快又好发展的路子。在做到“快”的同时还必须强调“好”，既要有速度又要有效益，既要有数量又要有质量，实现两者的有机统一。要抓住加快经济结构调整和经济增长方式转变这一主线，转变发展观念、创新发展模式、提高发展质量，把经济增长转变到优化结构、提高效益、降低消耗、减少污染上来，着力提升城市综合竞争力和可持续发展能力，努力缩小与先进城市的差距。

“十一五”时期坚持的八条原则是：立足科学发展，加快发展进程;转变经济增长方式，实现可持续发展;深化改革开放，增强发展动力和活力;统筹城乡发展，推进社会主义新农村建设;彰显古都特色，打造历史文化名城品牌;发挥科技优势，增加自主创新能力;坚持以人为本，构建和谐西安;坚持“四个建设”同步推进，提高执政能力。

综合考虑西安市现有基础条件和五年的发展趋势，按照符合社会主义市场经济、符合落实科学发展观、符合“四化”发展理念的要求，提出了“十一五”期间西安市经济社会发展的总体目标是：努力建设世界历史文化名城、世界一流的旅游目的地城市、中国创新型城市和教育名城，构筑全国重要的装备工业基地和高科技产业基地，打造全国交通通信信息中心、区域性商贸物流会展中心和西部重要的金融中心，综合实力再上一个新台阶，区域中心地位明显提升;国际化进程明显加快，市场化程度显著提高，开放型经济达到新水平;人文化特色更加突出，生态化建设成效明显，山水园林城市初步显现;自主创新能力显著增强，五大主导产业集群形成，成为经济发展的重要支撑;社会主义新农村建设取得成效，城乡一体化迈出新步伐;社会保障体系比较健全，就业岗位不断增加;居住、交通、教育、文化、卫生和生态环境进一步改善，城乡人民收入水平和生活质量普遍提高;“三个文明”协调发展，社会更加安全、稳定、民主、和谐。

根据上述总体目标，从过去主要关注经济指标，转向更加关注人文的、社会的以及体现人民生活质量的生态环境指标，充分体现科学发展观、构建和谐社会和全面建设小康社会三大时代主题，进一步提出包括经济总量与调控、经济结构、协调发展、城市建设、科技教育和人才、人民生活、资源与生态环境、公共服务等8类12个综合性主要指标，并进一步明确导向性、预期性和约束性。主要目标为：到2010年，生产总值达到2580亿元，年均增长13%;三次产业结构调整为3∶45∶52，工业增长值比重达到35%;地方财政一般预算收入年平均可比增长14%;人口自然增长率控制在5‰以内，五年城镇新增长就业人口40万人，文教科技卫体支出占财政支出比重达到28%;五年累计完成全社会固定资产投资7050亿元;森林覆盖率45%;万元生产总值综合能耗下降25%;城市居民人均可支配收入达到15000元，农民人均纯收入达到5500元。

其中，建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展是西安市“十一五”期间两个重要目标之一。近几年西安市能源消费增长速度明显加快，能源和原材料对全市经济发展的瓶颈约束日益加重，各个方面节约能源和调高能源利用率的压力和潜力都很大，需要通过各方面努力来实现这一目标。

(二)西安市水健康循环战略目标

新中国成立之后，尤其是改革开放以来，西安市经济高速发展，城市化率逐年提高，人口向城区集中，使得城市取水量由新中国成立初的20万立方米/天提高到2008年的100万立方米/天，从而导致城市地下水超采，地下水位大幅下降，地面沉陷。同时，在秦岭北麓修建的二十几座水库，截取境内外地表径流，对河川影响较大。而城市产生的大量污水只有少部分经过污水处理厂的处理，大部分污水未经处理而直接排入境内河川，由此造成的城区水系污染非常严重，目前渭河已是V类水体。在枯水季节，境内河溪还有断流现象，昔日“八水绕长安”的健康的水环境已经消退，城市饮水安全存在着潜在危险。综上所述，水环境恶化、水资源短缺的危机已逼向古都西安。在“十二五”和中长期规划中，需要对这些问题进行深入研究，制定相关政策，并采取有效措施，开展一批城市水健康循环和水系治理的工程项目。

为恢复西安市的水系统健康循环，使水资源可持续利用，保障人民生活饮水安全和身心健康，促进工农业生产发展，须确立以下战略目标：

①确保饮水安全，保护地下与地面水源;

②创立城市水系统健康循环。西安市不但要有一个安全可靠的供水系统，还要有一个污水再生、再利用与再循环的水资源健康循环系统;

③建立城市食物资源，植物营养素健康循环系统;

④恢复“八水绕长安”的关中水乡环境，促进地区经济繁荣。

四、水环境恢复与保护

西安市水资源特点归为以下几点：①水资源总量不足，区域分布不均，人均水资源占有量处于世界较低水平;②水质破坏很严重，从而对供水产生影响;③水资源利用率很低，浪费较严重;④地下水过量超采，水位下降较大;⑤用水结构和经济结构不协调;⑥境内河流、水库的淤积较严重。

根据西安市水资源的特点以及对2020年的西安市需水量预测可知：2020年西安市需水量将达到3.46109亿立方米，其中包括农业灌溉、工业生产、城镇生活、农村生活以及牧业等用水类型;根据《西安市环境保护“十一五”规划》中关于“西安市社会经济发展现状及预测”显示，2020年全年的理论最大供水量为1.095109亿立方米，少于预测的3.46109亿立方米，届时将会出现2.365109亿立方米的供水缺口。

鉴于西安市水资源目前所面临的困难，为了保证未来西安市水资源的供需平衡和生态建设以及城市现代化可持续发展，需要对西安市的水环境进行有效的恢复和保护。其中包括水源地的保护、给水深度处理、管网水质稳定和管网改造、城市污水再生、再利用、再循环以及城市食物资源的健康循环等手段。

(一)饮水安全

1.水源地保护

目前西安市城市供水系统是以“黑河引水工程”为主体的地表水供水系统(包括石头河水库、黑河水库、石砭峪水库、沣河及田峪河的地表水工程系统)和浐河、灞河、沣河、涝河、渭河、西北郊水源地等傍河地下水以及自备井组成的地下水供水系统构成的区域性联合供水系统。由于生态环境恶化，无论是地下水源还是地表水源，都受到不同程度的污染，而由于地下水的超采导致地下水位下降，城市供水水质存在着隐患。

因此，保护地下、地面水源免受污染，确保西安市拥有稳定、洁净的水源，是贯彻以人为本，建立和谐社会的重要举措，也是西安市生态城市建设的根本和前提。

(1)市区地下水源

目前，西安市地下水储量总计有17.27亿立方米(包括地表水与地下水的重复量)，其中渭河及其支流各河谷阶地冲积平原地区地下水资源量为13.59亿立方米，占全市地下水资源量的79%，台塬、丘陵地区地下水可开采量为3.68亿立方米，占全市地下水资源量的21%。由于大量抽取地下水作为生活和生产用水，使得西安市城区的地面下沉面积达到了160平方公里，目前西安市共划分出了510.25平方公里的地下水超采区，其中严重超采区面积283.75平方公里，禁采区面积241平方公里。

由于地表河流的污染已经十分严重，致使由地表水补给的地下水的污染也非常严重。目前，西安市的地下水中度以上污染的面积已经超过了200平方公里。部分生活、工农业污水未经处理就直接排入地表水体，对主要靠地表水补给的地下水源地构成了威胁。此外，由于受到市内主要河流污染的影响，西安市的地下水中也存在有机污染物。

针对西安市地下水的现状，依据当地的水文地质条件和地下水的补水、输水特点，在开源节流、加强水资源统一管理、优化调度的前提下，需要增加地下水的补给量，在源头上解决地下水资源紧缺的问题。

①在节制、节约用水和城市污水再利用的原则下，合理预测近期和中长期城市需水量，尽力减少对自然水资源的消耗。

对于城区、市域内严重超采地区，实行限采或停采，防止地下水水位大幅下降形成区域漏斗。此外，通过地下水储量的调研和勘探等工作，确立境内地下水长年开采的平衡开采量，从而确立地表水、地下水开采额度和比例，确保地下、地上生态环境用水。

②维持稳定的补给区面积

长安区漓河以南的山前洪冲积扇区、秦岭山区以及西安市台塬、丘陵地区均为地下水补给区。研究表明：直接补给区不透水面积每增加1平方公里，就减少入渗地下水25万立方米，多增加45.7万立方米的地表径流。因此，市区的城市扩建应尽量避开这些区域，以免增加不透水建筑及硬化路面，破坏地面植被，影响地下水的入渗补给。维持稳定的补给区面积及其良好的生态环境，这是西安市地下水保护的前提。

③加强地下水补给区的保护力度

秦岭是西安的生态屏障和水源地，对城市的生态环境有着至关重要的意义。由于长期以来乱砍滥伐和毁林垦荒，秦岭浅山地带林木被破坏，水源涵养地自然调蓄能力大大降低，造成严重的水资源流失，生态环境日益恶化，滑坡、泥石流、洪水等自然灾害增多。因此，要对长安区漓河以南的山前洪积扇区、秦岭山区进行重点保护，做好生态环境保护工作，涵养水源，加大森林资源的保护，坚决制止乱砍滥伐和乱捕滥猎。实施天然林保护工程，植树造林，封山育林，恢复山区森林植被，提高山区的生态功能。并有计划地进行退耕还林和生态移民措施，对海拔2600米以上及黑河水源地的居民全部实行搬迁，妥善解决好移民的生产与生活问题，营造防护林和生态经济林。防治水土流失，切实保护好补给区的水量和水质。此外，还要严格控制秦岭北麓的旅游开发，禁止修建别墅和房地产开发，防止新的污染与生态破坏。

④建设拦坝等系列工程，增加地下水储备量

在直接补给区渗漏较为强烈的地段建设拦坝工程，能够汇集地表径流，增大汇水面积，可以大量迅速补给地下水。在适宜地段建设拦坝工程，拦蓄地表水，将汛期的地表水存蓄起来，增加渗漏量。另外，实施钻孔补给含水层、打旱井等系列工程，也是增加地下水补给量的有效措施。

⑤加强雨洪水利用研究

随着城市化进程的加快，城区的扩建，不透水面积逐年加大，不仅直接减少了岩溶水的补给量，而且雨季加大了地表径流量。加强城市雨洪水的利用研究，能够丰蓄枯用，变害为利，把人工回灌同城市防洪紧密结合起来。例如增加城市透水路面的建设，在建筑物屋顶设集水设施等，都可增加地下水的补给量。这些措施的实施短期内可能引起投资的增加，但从长期来看，效益是非常显著的。

(2)境内水系

西安市区有灞河、浐河、潏河、零河、滈河、皂河、沣河、涝河、黑河、渭河、石川河、泾河等共54条较大河流，除渭河、泾河、石川河等河流外，其余均发源于秦岭山脉，为渭河的一、二级支流，是西安市地表水的主要来源。然而这些河流中，有一半以上受到中度或严重污染。其中的泾河、渭河、石川河三条过境河流，受污染程度非常严重。2005年西安市10条境内河流的受污染情况结果见表4—1。

除此之外，西安市内的许多人工湖也普遍受到氮、磷等营养物质的污染，富营养化程度很严重。如果水污染持续加重，将会对西安市地表水的进一步开发利用带来严重影响。

境内河流湖泊的污染，严重影响到生产生活供水水质，必须加强对境内水源的保护与治理的力度。浐灞三角洲、泾渭三角洲、沣渭三角洲等两河流域交叉地带的湿地可以维持生态平衡，是生物多样性的载体，可为城市提供水源，需要加强保护力度。秦岭北坡水资源量约40亿立方米，占关中地表水资源总量的61%，也是黄河第一大支流渭河的主要补给源，必须实行严格的保护与绝对控制性的开发。大力削减来自农田径流的化肥、农药对地表水源的污染物负荷，切断或削减来自工业、生活污水及城市垃圾、工业废弃物对河川水系的点源污染。此外，还需要加强沿河区域的治理，严禁挖沙，保护河道安全;对河流水面进行综合整治改造，恢复和形成完整的城市河湖水系;加强对各河流河岸的护砌与防护林带建设以及湿地生态系统建设等。

表4—1　西安市10条河流受污染情况

注：其中劣V类属重度污染;V类属中度污染;IV类属轻度污染

(3)外地引水

2020年西安市需水量将达到3.46109亿立方米，届时将会出现2.365109亿立方米的供水缺口，可以考虑增加境外引水来解决西安市的用水缺口。与西安市紧邻的秦岭南麓长江支流水系发达，水量充沛，可作为西安南水北调引用客水水源。通过秦岭南麓长江支流引水，可以沟通黄河、长江两大流域，一方面可以解决关中地区用水矛盾，另一方面也可以通过增加渭河入黄水量，为陕北开发利用黄河水置换出更多的用水指标。

引汉济渭工程是一项面向关中地区的重大的调水工程。汉江水源丰富，水质良好，适当的调水对陕南无制约性影响。而渭河流域是资源型缺水地区，据陕西省水利厅测算，2010年渭河流域缺水量达到26亿立方米，2020年缺水量将达到28亿立方米，水供需矛盾日益突出。该工程建成后，每年可从汉江向渭河调水15亿立方米，将有效缓解渭河流域水资源供需矛盾。汉江水进入渭河流域后，关中地区每年超采4至6亿立方米地下水的问题将得到解决，从而使地下水资源得到逐步回复，地下水水质得到改善，因地下水下降造成的地面沉降等地质灾害得到减轻，同时也将使渭河枯水期流量明显增加，生态基流得到较好保证，冲刷淤沙效果明显，从而提高其纳污、自净和防洪的能力。

值得注意的是，由于西安市缺水情况较严重，境外引水属于城市的生命线工程，为保证供水的稳定可靠，应充分利用当地水资源，发挥水库的调蓄作用，使引水量尽量均匀，减少引水工程(如泵站和输水结构)的规模，节省投资。此外，境外引水工程纵断面高程的选定对工程投资、泵站年运行费用及交水点后的配水系统影响极大。线路高程过高会增加提水扬程，从而增加年运行费用;线路高程过低，则难于满足后续工程及供水水厂的水位要求。因此，如何进行引水工程线路的纵断面设计，需要慎重考虑。国内许多引水工程的成功经验可供借鉴，如引滦入津工程和引黄入晋北线工程等。

境外引水面临两种风险：一是境外引水水源污染的风险，境外引水河(渠)道不在西安市管辖范围，水质保护工作难以协调;二是引水量不足的风险，遇到干旱年份，各地区都面临缺水的情况下，境外引水能否保证也是存在风险的。此外，相比于利用污水再生水补给水源，境外引水的成本与费用要高得多(二者成本与费用比较见前述)，因此，境外引水需慎重考虑。

2.加强给水深度处理

(1)供水工程现状

2004年西安市供水总量为182369万立方米，其中地表水、污水回用和雨水利用量共计62065万立方米，占总供水量的34.03%;地下水120304万立方米，占总供水量的65.97%。2004年各类工程供水量见图4—1和表4—2。

由图4—1和表4—2可知，地下水工程在总供水量中占有近66%的比例，是西安市供水的主要承担者，然而西安市的地下水中度以上污染的面积超过200平方公里，有一部分的生活、工农业污水未经处理就直接排入地表水体，对地下水源地构成了很大的威胁。由于受到市内主要河流污染的影响，西安市的地下水中还存在有机污染物。如果采用自来水厂传统的给水处理工艺，则难以彻底去除受污染的地下水中的污染物。

在西安市的主要地表水供水水源中，有一半以上的较大河流受到中度或严重污染。除此之外，西安市内的许多湖泊也普遍受到氮、磷等营养物质的污染，富营养化程度很严重。因此，无论是地下水源还是地表水源，原水中有毒有害化学有机污染物的含量正逐年上升，这给饮用水处理带来了极大的困难，饮用水中微污染物的存在正威胁着人类的健康。此外，自来水厂常规处理工艺不能有效解决突发的污染事件，形势就更为严峻，将威胁全城供水安全。

图4—1　各类工程供水量

表4—2　2004年西安市各类工程供水量　单位：万立方米

西安市自来水厂目前普遍采用传统工艺，即：絮凝、沉淀、过滤、消毒净水工艺。而在消毒环节采用的是氯氧化消毒工艺，尽管该项工艺在保证饮用水水质方面起到了重要作用，但它不能有效地去除水源水中微量可溶性有机污染物，对隐孢子虫和贾第鞭毛虫几乎不起作用，并且氯化消毒工艺过程中又产生了许多卤代有机物，这其中有许多为致癌、致畸、致突变的三致物质。因此，自来水厂除常规处理工艺外，还应建设用于生产或备用的深度处理单元，比如臭氧、高锰酸钾预氧化、活性炭吸附等，使城市饮用水水质在日常和突发事件应急情况下都可达到国家新的饮水标准，确保水安全。

(2)给水深度处理

①活性炭与生物活性炭吸附法

活性炭是目前所有饮用水深度处理技术中应用最广泛的一种深度处理技术。活性炭可经济有效地去除味、色度、氯化有机物、农药、放射性有机物及其他人工合成有机物，且生产方便。

生物活性炭吸附法是指水处理过程中有意识地助长在活性炭吸附中的好氧生物活性的水处理工艺。微生物和活性炭有多种结合方式，它取决于炭粒大小和微生物种类，以及水中基质的条件等。对颗粒炭而言，微生物群落可以分散在炭段表面，也可以成膜覆盖在整个炭粒外表面。对于粉末活性炭，微生物絮体和细菌个体则可与之吸附凝聚在一起。活性炭是一种兼有吸附、触媒和化学反应活性的多功能载体。微生物附着其上，可以发挥生化和物化处理的协同作用，从而延长活性炭的工作周期，大大提高处理效率，改善出水水质，并能处理那些采用单纯生化处理或炭吸附法所不能去除的污染物质。

②紫外线(UV)消毒

通过UV对微生物的辐射，生物体内的核酸吸收了UV的光能，改变了DNA的生物学活性，导致核酸的键和链断裂、股间交联和形成光化产物，使微生物不能复制，造成致死性损伤。饮用水紫外线消毒器多采用封闭压力式。消毒器的筒体多为内部作抛光处理的不锈钢制造。筒体和外加石英套管的紫外线灯管把被消毒的水封闭起来。筒体内可加装导流板，避免出现死水。紫外线灯可与水流方向垂直或平行，平行于水流的消毒系统水力损失小，水流均匀。垂直水流系统内水流紊动，可提高消毒效率。紫外线消毒器运行一段时间后，石英套管外壁会粘附一些杂质，会降低紫外光的透过率，因此一般需三个月左右清洗一次。

③臭氧处理

臭氧是一种很强的氧化剂和消毒剂，其氧化还原电位在碱性环境中仅次于氟，远远高于水厂常用的消毒剂液氯。臭氧在饮用水处理中的主要应用有预氧化和后氧化。预氧化主要用途为改善感观指标，铁、锰以及其他重金属、藻类，助凝，将大分子有机物氧化为小分子有机物，氧化无机物质如氰化物、硝化物等。臭氧后氧化主要与生物活性炭联用，即臭氧生物活性炭法。进水先经臭氧氧化，使水中大分子有机物分解为小分子状态，这就提高了有机物进入活性炭微孔内部的可能性。活性炭能吸附臭氧氧化过程中产生的大量中间产物，包括解决了臭氧无法去除的三卤甲烷及其前驱物质，并且微生物附着其上，可以发挥生化和物化处理的协同作用，从而延长活性炭的工作周期，保证了最后出水的生物稳定性。

④深度氧化技术

饮用水深度氧化法(AOP)是指用产生羟基自由基的方式来对原水中的污染物质进行更彻底的氧化。该技术的特点是具有极强的氧化能力，有机物去除效率高，对水中有机物优先控制污染物如三氯甲烷、四氯化碳、三氯化烯、四氯乙烯、六氯苯及多氯联苯等也能有效进行分解且没有选择性。近年来，以提高OH－生成量及生成速度为主要研究内容的深度氧化技术(AOT)得到了长足的发展，出现了过氧化氢和紫外线(H₂O₂/UV)、过氧化氢和二氧化锰(H₂O₂/MnO₂)、臭氧和紫外线联用(O₃/UV)、紫外和二氧化钛(UV/TO₂)等。

⑤纳滤膜技术

纳滤膜技术是能够保留水中对人体有益的小分子物质，同时还能有效去除天然有机物、合成有机物、三致物质、消毒副产物及其前体物和挥发性有机物的优质膜分离技术。纳滤膜分离应用于给水深度处理，出水水质优质稳定、安全性高，且流程短、易自动控制。因此，纳滤膜技术在给水深度处理方面具有不可比拟的优越性。

3.供水管网水质稳定和优化运行

给水管网是城市给水系统重要组成部分，其功能是将水厂净化后符合国家饮用水水质标准的水输送给用户。给水管网的建设不仅要满足工业和居民用水的水量、水压要求，同时还要保障水质稳定和安全。给水管网系统是一个庞大复杂的“反应器”，经水厂处理合格的水，在管网中会发生一系列的物理、化学及生物反应而导致水质下降。出厂水经管网后，浊度、色度增加，细菌总数超标，水质恶化，受到“二次污染”。

(1)管网水质的影响因素

①生长环

给水管道在长年运行中，沿管道内壁会逐渐形成不规则的环状物，称之为“生长环”，它是给水管道内壁由沉淀物、锈蚀物、黏垢及生物膜相互结合而成的混合体。生长环形成初期比较疏松，易被水流冲走，会使管道出水呈黄色，使水中金属元素增加，浊度升高;未被水流冲走的部分积存下来，渐渐变硬，成为细菌繁殖生长的场所。随着管道中生长环加厚，导致内壁粗糙，凹凸不平，增大了通水阻力系数，缩小了过水断面面积，从而直接影响管道的通水能力和供水水压，增加了供水能耗及漏水率。

②生物膜

给水管网中的细菌主要分为游离性细菌和附着在管壁生物膜上的吸附性细菌。细菌的繁殖对供水水质产生许多不良影响，诸如大肠菌群数目增多，浊度和色度上升，更有甚者，可能会出现黑水、红水，并产生异臭味。而且其中有少数致病微生物，它们会以水为媒介传播某些疾病。因此，维持管道内水质稳定，需要对生物膜进行有效的控制。

③管材对供水水质的影响

管道本体材料对管内水质的二次污染影响很大。水中碳酸钙(镁)的结垢，水中溶解性铁离子氧化对管道的腐蚀、结垢以及一些生物性的腐蚀、堵塞等情况，往往是选择管材的重要影响因素。管材对管网水质的影响，主要表现在以下几个方面：

A.无机物与有机物的溶出;

B.生长环的生长难易程度(包括腐蚀、后沉淀有细菌再生长等);

C.余氯衰减以及由此所产生的消毒副产物的种类与浓度变化;

D.pH的变化;

E.管道涂衬材料的脱落所产生的杂质以及浊度的增加;

F.有机溶剂的渗入。

应该指出的是，在选择管材时除了应该注意管材对管网水质的影响外，同时还应综合考虑管材的价格与寿命、管道施工以及运行维护的难易程度等多方面的因素。

(2)给水管道卫生状况的改善

①生长环的控制及清除方法

清除管道的生长环并进一步做防腐处理，以达到恢复输水能力、改善水质、减缓管道腐蚀的目的。提高出厂水的化学稳定性和生物稳定性，是控制生长环的基础。解决这个问题的关键是改善净水工艺，提高净水水平。

清除生长环是保障管网供水水质的重要基础。主要方法如下：

A.化学药剂法。该方法多用于循环冷却水管道以及车间的某些生产管道，对于城市供水管道而言，由于难以形成封闭系统，且出于水质安全考虑，不宜应用该方法。

B.机械刮管法。利用钢丝绳等，用外力使其在给水管内来回拖动。该法适用于清除具有坚硬积垢的给水管道。

C.炮弹(Pig)法。用于穿越清洗管道，因清洗器头部通常是炮弹形状而得名。该方法对不硬的生长环清除很有效，对坚硬的则清除不够彻底。

D.水力清洗法。用一定水压的高速水流对管道进行冲洗，流速是一个重要的参数。该方法操作方便，简单易行，适用于内壁有松软积垢，尚未形成较坚硬的生长环的情形。

E.高压射流法。用高压水泵和软管连接，通过特制的喷嘴喷射所清洗的管道，用高速、高压水流的冲击能量将生长环除掉，该方法耗水量少，冲洗效果好。

F.气压脉冲法。利用脉冲集中释放能量，形成沿管壁方向的切向力，气流的高能动量迅速转化成冲量，形成炮弹流，进而在管道内的生长环上产生冲击、气蚀效应，有效去除生长环。

②生物膜的控制方法

A.管道定期冲洗、消毒;

B.管道涂衬;

C.管道更新，消毒;

D.管道误接检查;

E.定期检测水质及管内壁卫生状况;

F.在水和管道之间设置保护性隔层，如防腐衬里、涂衬等;

G.使用阻蚀剂(如硅酸钠或磷酸盐抑制剂)，在管道表面形成分子层，使管材与水隔离;

H.选用合适的消毒剂，穿透生物膜，灭活附着的微生物。

③管材的选择

管材的选择见后述“新管选材和接水”部分。

(3)供水管网的优化运行

通过认真调研管网排气、泄水阀井状态，防止管网负压管段造成的地面污染水渗入，避免二次污染。还应该划定管网分区，并适当建立管网中间水池和加压站，调节水量与水压，加强检漏工作，减少管网漏损。

每个城市管网都有一个基本漏失率和一个经济漏失率，一点不漏的管网是不存在的，但国内一些城市管网，由于建设年限久远，运行不合理，漏失率高达20%～30%的不在少数。按西安市“十一五”节水型社会建设规划中统计，西安市供水管网漏失率为13%，应该说还比较先进，但仍然有很大的节水空间，将漏失率降至10%～8%是有可能的，况且目前漏失率13%的统计数并不一定可靠，或许目前的漏失率更大些。

4.管网改造

西安城区管网中，相当一部分管道是20世纪80年代以前铺设的，布局与结构庞大而繁杂，由于管材选用标准低、质量差、使用年限长等原因，管道锈蚀严重，管网漏损率高，水头损失大，造成部分供水水质差，难以满足用户要求。而且旧管铺设年代久，埋置时间长，管网资料不全，不利进行对其的管理工作;旧管许多地方存在漏水现象，浪费水资源。近年来，随着国家西部大开发战略的深入实施和西安城市化进程的加快，西安城市范围急剧扩大，城市的快速扩张导致供水设施建设相对滞后。城区以外的未央、六村堡、纺织城、洪庆、新筑、纪杨、草滩和泾河组团以外的临潼、阎良、长安、户县、蓝田、高陵、周至等地区发展迅速，对水量和水质的要求不断提高。但是，目前城市外围组团和县城供水管网的覆盖率仍然比较低，造成外围组团主要依靠自备水源供水，大部分无任何消毒处理设施，供水安全难以保证。因此，应通过调研、实地考察和平差计划，改造管网中瓶颈管段，更换老化管段，发现和消减缓流和死流区段，使管网水流流向合理、畅通;增加消毒剂氯液投加点，保持管网余氯适宜;保持管网水质的生物稳定性和化学稳定性，减少管网能耗，统一规划、合理布局，这将对提高供水系统的经济效益和社会效益有着重要的意义。

(1)管网改造

①改造原则

首先，根据西安市供水管网的实际情况，统筹规划，全面推动城市供水管网改造工作，突出近期改造重点。在供水管网系统优化设计的基础上，对供水漏损和供水安全影响较大的管网以及对管网后续改造起到承上启下作用的部分主干管，优先实施改造。其次，要实事求是，确保规划目标可行。严格界定规划范围，充分调查研究，核实基础数据，坚决挤掉“水分”。依据工程实施条件和地方财力，分阶段合理调整工程规模和年度实施目标，不符合规划范围要求、不具备实施条件的，不列入规划。最后，还要注意提高服务水平，促进节约用水。紧密围绕提高服务水平和节约资源的目标，通过供水管网改造，提高管网整体质量，逐步完善供水系统，增加配水能力、提高供水服务压力、改善供水水质、减少管网事故率、降低供水损失、保障供水安全、促进节约用水。

②新管选材和接水

在新管的选材方面，可以考虑选用球墨铸铁管及管件。其优点较多，如连接方便、施工速度快、胶圈柔性接口密闭性好，且此种柔性接口对地基下沉及其他扰动有很好的适应能力，管内设有内衬，不会产生锈蚀，不会影响水质、球墨铸铁管强度大，硬度高，抗压性能好，抗破坏能力强，能适应较高水压，利于管网的调供水需要，抗腐能力强，在潮湿环境下埋设多年管壁不产生锈蚀。

聚氯乙烯(UPVC)塑料管为与金属管材比较，具有耐腐蚀、不生锈、不结垢、重量轻(仅为金属管的1/6—1/10)、水流阻力小(输水能耗降低5%以上)、综合节能性好(制造能耗降低75%)、运输安装方便、使用寿命长的特点。需要注意的是：UPVC塑料管受紫外线辐射老化较快，不宜在露天铺设。

高密度聚乙烯(HDPE)塑料管是目前抗震性最好的管道，韧性好、抗疲劳强度、耐温性能较好(抗冻性)、耐冲击强度高、重量轻而且价格低，使用寿命可达50年。HDPE塑料管本色为透明奶白色，市场购进的管材主要为黑色或本色，小口径管材与管件之间采用热熔承插连接，熔接需要专用的热熔接工具。

在新管铺设后，旧管线并不报废，待新管全部铺设完毕，通过打压试验、管道冲洗和水质化验后再进行新管与管网的连接工作，这个连接工作通常称作“接水”。接水完毕后才能将旧管报废。

应该指出的是，在选择管材时除了应该注意管材对管网水质的影响外，同时还应综合考虑管材的价格与寿命，管道施工以及运行维护的难易程度等多方面的因素。

③改造方案的选择

方案一：在原管位置开挖更换新管道。

将原有管道更换成新管道，这种方法设计比较容易，但施工的压力会很大，对工期的要求较高。在施工过程中存在路面较窄、交通量大等特点，道路开挖易造成交通隔断。现况交通与改建工程是个矛盾。应合理建好施工便线，做好导行交通方案，管制好交通，做到施工、市民出行两方便，并要注意施工与交通安全。

方案二：废弃、封堵原管道，另铺新管道。

另行开挖铺设新管道要求有足够的水平空间铺设管道并能接顺原有出口井，在标高和平面上满足规范要求，并需要充分考虑与现有管线的交叉问题。另铺新管优点如下：第一，可避免在主干道等进行全线开挖，最大限度减少对交通状况的影响。第二，尽量缩短改造管道的停止使用时间，在新管线前期施工时原有管道仍可继续使用。第三，新管材明显优于原管道，水力条件优越，管道需要的管径会减少或坡度减少，对开挖等条件提供了优势。如果原有管道破损情况严重，影响道路基础，为免造成日后道路安全隐患，应及时开挖取出然后回填。否则应注浆填实，增强道路基础避免道路塌陷。

方案三：非开挖加固修复

非开挖加固修复是在不开挖路面的情况下对两个检查井之间的管道进行整段或局部的加固修复，修复管段的确定应根据管网模拟及其工程数据库，首先针对余氯消耗速度快的管段，漏失点多的管段，水头损失大以及超过服务年限的管段。

管道修复所用的方法包括内衬法、喷涂法、灌浆法、原管更换法等。这些方法与传统的“挖槽埋管法”相比，具有不破坏环境，不影响交通，施工安全性好、周期短、社会效益显著等优点。国内常用的方法主要是内衬法和喷涂法。喷涂法适用于管径在DN800以上，以防腐防渗为修理目的的管道;内衬法将具有可变性塑料介质拖入原管，利用热力或化学方法使材料硬化的方法修复原管，除了可以防腐防渗外还可以增加管道结构强度，一般适合修复一些中小口径的管材。内衬法施工速度快，可靠性强，但造价也相应较高，管道的管径比原管要小，断面损失较大。非开挖加固修复技术目前已取得良好效果，是管线改造发展的趋势，应广泛推广使用。在确保尽可能减少水体污染的同时，充分利用原有管渠，实现保护环境和节约投资的双重目标。

(二)城市污水再生与再利用再循环

建设节水型社会固然是我国确立的目标，但最节省水资源的城市水系统模式是循环型城市水系统，实现社会用水的健康循环。人类社会经过漫长的农耕时代、工业革命和现今的科技高度发达之后，认识到了只有建立循环型社会，发展循环经济，人类社会方可持续发展。而其中水资源的健康循环是建设循环型社会的基础。

污水是稳定的淡水资源，是城市的第二水源。污水的再生、再利用与再循环可以同时取得水资源效益和最大削减城市污水污染物负荷的效益，并有效解决水资源短缺和水污染问题，对缓解水危机有着重要作用。它既减少了对自然径流的摄取量，也减少了社会水循环对自然水循环的干扰，促进了水资源的可持续利用和水环境的恢复。在这方面的点滴进步都是对人类和地球的贡献。

1.国内外污水再生利用的历史、现状及发展趋势

在污水再生、再利用和再循环方面，国内外都有成熟的经验。

(1)美国洛杉矶市污水再生再利用规划

洛杉矶是美国缺水城市之一，为解决水资源矛盾，采用了较为系统的污水再生利用中长期规划。近期规划年限到2010年，污水回用量为污水总量的40%，用于农业灌溉、工业生产、市政杂用等用户;中期规划年限到2050年，回用水量为70%，回用范围扩充到补充地下水和防止海水入侵;在远期规划中，污水回用量为80%，又着重考虑了饮用水回用和地下水补充。

(2)美国佛罗里达的双重供水系统

在满足日益增长的需水要求方面，佛罗里达的圣彼德斯堡可称为典范。早在20世纪70年代初期，圣彼德斯堡就面临着缺水带来的双重问题。首先，需要开发新的水源，但开发新的供水水源涉及巨额费用及生态干扰等问题。其次，由于城市的迅速发展，城市的污水排放量也日益增多，急需扩建四个污水处理厂。此外，佛罗里达州规定在Tampa海湾地区对排放污水进行深度处理，包括三级处理和在排放之前脱出N、P等营养物质。

从1975年到1987年，圣彼德斯堡花费超过1亿美元用于提高污水处理厂处理程度、扩建四个污水再生水厂和建设300公里的再生水管网，成为当时拥有最庞大的分质供水系统的城市。到1990年，几乎有7000户居民使用7600立方米回用水用于浇灌，2000年有12000户居民使用再生水，灌溉面积达到了3600公顷。由于采用了饮用水和非饮用水分质供应的双重供水系统，使得自1976年以来，在该市需水量增长很快的情况下，对自然水资源的取水量并无增加。

(3)南非

作为世界上最缺水国家之一的南非，年降雨量仅44毫米。再生水是重要的供水水源，通过水的再生和回用提供的水量占总供水量的22%。在纳米比亚温德霍克市建了世界上第一座回用水饮用水厂。污水经二级处理后进入熟化塘，经除藻、加氯、活性炭吸附后与水库水混合作为该市自来水水源，回用水量在城市供水体系中的比例达20%～50%。目前在南非已广泛采用双重供水系统(也称双轨或双管系统)。再生水厂处于污水管网的中上游，接近用水点。尽管分质供水系统一次性投资费用高，但对于水资源严重短缺的城镇，仍不失为一种有前途的供水方法。由于回收水中含有营养盐，为灌溉的植被提供了养料，节省了肥料，因而作为城市中灌溉用水尤其经济。另外回用水用户支付回用水的费用要比用自来水低得多，体现了再生水在经济上竞争的优势，可将污水处理的运营盈利化。

(4)以色列

以色列是在污水再生回用方面做得最为出色的国家之一，以色列地处干旱半干旱地区，解决水资源短缺的主要对策是农业节水和城市污水再生利用。现在几乎100%的生活污水和72%的城市污水已经再生利用。42%的再生水用于农灌，30%用于地下水回灌，其余用于工业和市政等。(www.xing528.com)

世界上其他国家，阿根廷、巴西、智利、墨西哥、科威特、沙特阿拉伯等国在污水再生利用方面也做了许多工作。

(5)中国

在我国，中国市政工程东北设计研究院与大连市排水处协作，经过了“六五”、“七五”、“八五”三个五年的技术攻关后，对大连春柳污水厂进行了技术改造，建成了1万立方米/天的污水再生深度处理示范工程。1992年投产运行，再生水质长期稳定，浓度＜5NTU，BOD5＜10毫克/升，CODcr＜50毫克/升。再生水为附近的热电厂、染料厂等企业提供了稳定水源，解决了干旱时期因缺水而停产的问题，开创了我国城市污水作为城市第二水源的事业，树立了城市污水再生水利用于工业的典范，成为国家污水再生利用的示范工程。

我们在2001年为深圳市编制完成了《深圳市城市中水道系统规划》，规划了6座污水再生水厂和相应的再生水管网。总规模为49万立方米/天，再生水管网总长120公里，除可为城市供给49万立方米/天的再生水水资源外，每年可削减河川污染负荷量BOD54500吨，COD12050吨。

2004年以水环境恢复为目标我们完成了北京市《水环境恢复工程理论研究》，北京市水务局以该规划为依据，奉行了“循环水系”的原则，几年来取得了显著成效。目前北京市污水处理率已达90%，污水回用率达50%，再生水利用量达3.6亿立方米/天，多年黑臭的清河、凉水河、马革河的水质已开始好转。

2003年我们为大连市完成了《大连市海水与城市污水资源战略研究》。明确指出该地区应大力发展城市污水再生、再利用和再循环工程，同时解决水资源短缺和水污染问题。并规划了2020年大连市再生水道总规模将达到70万立方米/天，相应削减排海CODcr2555吨，TN640吨，TP130吨，对大连湾沿海海域和内河的水质恢复将作出重大贡献。

2.西安市污水再生再利用再循环的必要性

(1)提供新水源，建立第二供水系统

西安市水资源总量为26.66亿立方米，随着城市的发展，对水的需求量必定会与日俱增。据西安市给水系统规划预测，至2020年，西安市需水量将达到3.46109亿立方米，供需缺口为2.365109亿立方米。因此，开发第二水资源、缓解水资源紧缺的局面，是当前亟待解决的问题。

污水再生回用提供了新水源。据统计，在城市用水中只有1/3的水用于直接或间接饮用，其他2/3理论上都可以由再生水替代。加上河湖等所需的环境生态流量，污水回用的潜力会更大。预计在2010年，西安市能够实现日处理污水量155万吨，但是处理后的污水大部分均就近排入自然水体，这不仅给自然水体造成了污染，而且浪费了宝贵的淡水资源。如果将这部分污水深度处理后，即使按50%可以安全回用计算，则相当于少建一座78万立方米/天的净水厂，并且减少了由于远距离引水引起的数额巨大的工程投资。2020年西安将实现全市污水处理能力262万吨/日。随着污水处理厂的建设，污水处理设施的日益完备，污水再生回用将会给西安带来更大的经济效益。

(2)进行污水再生再利用再循环是生态城市的内在要求

西安市生态城市建设的目标是建设国家级园林城市、国家环保模范城市和生态城市，而健康、良好的水环境是现代化生态城市的基础条件和内在要求。但是，目前西安市的生活污水处理率偏低，部分生活污水和未达标的工业废水直接排入河流，少数工业企业受利益驱使，建成的污水处理设施不能正常运转，经常偷排生产污水，造成河流污染，此外，生活及建筑垃圾堆放和排放河道，造成河道水质的污染，大部分流经城区河段水质呈Ⅴ类或者劣Ⅴ类，河水发黑变臭，严重地影响了人们的健康生活和城市形象。因此，为真正实现西安市的城市建设战略目标，必须进行污水深度处理和回用，只有这样才能保证西安市国家级园林城市、国家环保模范城市和生态城市建设的顺利进行。

(3)节省水资源建设与水环境治理投资

城市污水在城市水资源规划中占有非常重要的地位，并且与开发其他水资源相比，具有非常可观的经济优势。它可以节省水资源费和巨额远距离引水的管道建设费和输水电费。污水回用基本是就地取水，无需远距离引水，污水再生回用自然要比外境引水经济。据报道，发达国家20世纪80年代用于环境治理的投资占国民生产总值(GNP)的比例，一般均在0.50%以上，而我国90年代用于环境治理的投资仅占GNP的0.033%，投资强度与发达国家相比相差了20—30倍。污水回用在解决水资源短缺的同时，也改善了水环境的污染状况，使有限的资金得到更高效的利用。所以西安市应当在充分利用城市污水资源的情况下，再考虑境外引水。

表4—3　西安市污水处理厂一览表

(4)改善和恢复水环境

长期以来，人们对水资源的脆弱性没有足够的重视。随着城市经济的飞速发展和人口的急剧增长，大面积的城市工业和居住区的拓展，废(污)水排入河道，使得大部分流经城区河段水质呈Ⅴ类或者劣Ⅴ类。城市污水再生回用为水环境的改善提供了一个契机。从污水处理厂来看，单纯依靠传统的污水二级处理技术并不能从根本上解决水污染问题，只能延缓水污染的发展趋势。二级生物处理可有效地去除悬浮物(SS)和生化需氧量(BOD5)，但对难生物降解物质和N、P等营养物质的去除率较低，处理后的出水还不能满足恢复良好水环境的要求。而如果将城市二级处理水再进行三级或深度处理，然后将处理后的水作为工业、城区河溪水源、绿化用水、生活杂用等非饮用水供应，一方面可以缓解城市对新鲜水的需求，另一方面也减少了排向城市自然水体的污染物量。由此带来的直接和间接的社会、环境效益是不可估量的。

因此，污水再生回用是缓解西安市水资源日趋紧张、维持水体健康、良性循环的有效途径。

3.西安市污水再生利用系统规划

污水是一个不可忽视的淡水资源，为了将西安市污水再生和有效利用，同时收到社会效益和环境效益，应进行如下工作：

①完善污水收集系统，进行排水管网改造和扩建。城区污水收集率在“十二五”期间应接近100%。

②普及污水二级处理和深度处理。2004年“十一五”前城市污水处理能力仅31万立方米/天，经五年建设，污水处理能力也不到100万立方米/天，处理率仅为40%，而深度净化率微乎其微，不到10%。在“十二五”期间，污水处理率应达到80%以上，污水深度处理率应达到40%以上，到2020年处理率和深度净化率都应接近于100%，这样西安市水资源短缺和水系污染问题就可以得到基本解决。政府有关部门应组织编制一个“污水再生再循环和城市再生水道系统规划”，确立再生水厂位置、再生水用户和潜在用户再生水管网布局。在污水再生再循环方面的每一点进步都是对西安水环境恢复的贡献。虽然普及二级处理的工程费用和维护费用已经十分惊人，在“十二五”期间西安市如果建设150万立方米/天处理能力的污水处理厂，投资需要40亿元，如果全部进行深度净化还要再增加20亿元。会给财政增加很大负担，但是如果从开发城市第二水源为市区河川补充生态用水，提供绿化和工业冷却水源的视角出发，这些投资可换来水环境的恢复和水资源的持续利用，是非常合算的，并且还节省了自然水资源开发和远距离引水的投入。

4.普及污水再生净化

随着可持续发展的观念日渐深入人心，我们对城市排水系统的观念应该从以前的防涝减灾、防污减灾逐步转向污水的再生再利用再循环，维系水资源的可持续利用。因此，在改善河川水质、减缓水环境恶化进程的基础上，还必须对城市污水进行回收，视城市污水是城市内宝贵的淡水资源，不断提高排放水的处理率;建设城市中水道系统，即从整个城市角度出发，建立含污水处理、深度处理、管网输送系统在内的，以城市污水为水源的城市第二供水系统，将排放水变成再生水而成为城市的稳定的第二水源，既可减少污水排放量，还可以把节省下来的投资用于污水再生，开发污水资源，并实现良性循环。

污水二级处理水经深度处理后，可用于工业、市政景观、绿化用水等方面，针对不同的用途和要求，对回用水的水质也有不同的要求。常用的城市污水再生处理工艺主要有以下四类：

①成熟的传统污水再生处理工艺：该工艺将二级处理出水依次经过混凝、澄清池、滤池、清水池和送水泵房最终出水，出水水质稳定，但流程较长，需投药，运行费用较高，出水水质在感官性状和细菌学指标上难以满足绿化用水水质要求。

②生物膜过滤：该工艺通过物理拦截和生物氧化作用相结合，处理二沉池出水，其出水水质优于普通快滤池的出水水质。处理水可用于工业冷却、生活及市政杂用。

③膜技术：包括微滤、纳滤、超滤、渗析、反渗析、电渗析等，工艺简便、高效、实用可调，但在维护上需要水力反冲，还需投药清洗，管理较麻烦。

④土地处理系统：利用土壤中生长的大量微生物对水中污染物进行降解去除以净化水质，该法投资省、能耗低、管理方便，但占地面积大，因此在运用上受到较大制约，应因地制宜。

5.再生水利用

(1)作为城区河溪水源

西安市的较大河流中，有一半以上受到中度或严重污染。其中的泾河、渭河、石川河三条过境河流，受污染程度非常严重。城市建设的发展，使得这些河流的汇水方式已经发生变化，在很大程度上改变了河流的集水方式和补给来源，改变了原来的河流的水力特性，使得流入河流的水量大为减少，在枯水季节基本上是河床裸露或成为排污河沟。河流的水质状况和环境质量直接影响西安的城市形象，有效地改善这些河流的水环境质量将在相当程度上有力地促进西安市的发展。

截留两岸污水，并以再生水作为城区河溪的补给水源，既补充了河道基流流量，增加非雨季时期的河水流量，又可以改善河流中的水质污染情况，使河流治理与环境美化结合起来，可以起到复活天然河道、创造优美城市水环境、给城市居民提供一个良好的亲水空间等多方面的作用。

(2)绿化用水

城市园林绿化是改善城市生态环境、防治污染的积极有效手段，也是美化城市、创建城市风貌特色的重要措施，是提高人民生活质量所不可缺少和替代的基础设施，是发展经济、改善投资环境、发展旅游事业的基础条件。

据2004年西安城市园林绿化年报资料统计，城市建成区绿化覆盖面积6873公顷，绿化覆盖率35.06%;公共绿地面积1267.5公顷，人均公共绿地面积5.04公顷;绿地面积为4238公顷，绿地率为20.76%;中心城区共绿化道路245条;公共绿地1367公顷(包括集体和私人苗圃)，行道树8342万株，市区公园45个，占地1202公顷。

绿化用水主要包括公共绿地用水、旅游休闲绿地用水和组团隔离带用水。根据西安市各相关主要绿地的分布，考虑在各主要的公共绿地、各主要道路河流绿化带、行道树和市区公园等处利用再生水。

(3)工业用水

工业用水是城市用水的重要组成部分，它包括：主要生产用水、辅助生产用水及附属生产用水。工业用水根据用途的不同，对水质的要求差异很大，水质要求越高，水处理的费用也越高。目前一般主要应用于需水量较大而又对水质要求不高的部门。

①冷却水

工业用水中冷却水用量所占的比重较大(我国为84%)，考虑循环使用之外，补充用水量就占工业总取水量的30%以上，对水质要求较低，间接冷却用水对水质的要求，如碱度、硬度、氯化物以及铁锰含量等，城市污水的二级处理出水均能满足，其他水质指标如SS、氨氮、CODcr等，二级处理出水经适当净化后也完全能满足要求，因此城市污水再生水回用于工业冷却水是目前国内外应用较广的回用用途之一。

②工艺用水

工艺用水包括产品处理水、洗涤用水和原料用水等。这部分用水或与产品直接接触，或作为原材料的一部分而添加到生产过程中。因此工艺用水比较复杂，各行各业对水质要求也不尽相同，其适用性相对较差。

③锅炉用水

锅炉用水在工业用水中占较大的一部分，高、低压锅炉对水质有不同的要求，主要集中在硬度、腐蚀性和结垢等方面，这部分水质要求较高，利用再生水管网供应的深度处理的再生水一般较难直接满足其水质要求，但是可以作为锅炉用水的水源水，在需要使用的地方设置更高程度的处理设施，例如使用离子交换、超滤、反渗透、钠滤等处理工艺，使得出水可以满足不同锅炉用水的需要。

西安市规划显示：万元工业产值用水量在2010年要实现小于40立方米，到2020年，万元工业产值用水量将低于25立方米。因此，在工业上使用再生水将大大降低工业产值成本。

工业用水是西安市再生水的主要用户之一，对于各工业区的用水量分配可依据西安市各工业区的地理位置和预测的工业用水量来确定再生水的利用规模。

(4)市政杂用

市政杂用水主要包括环卫用水、消防、建筑施工降尘用水、洗车用水及空调冷却设备补充用水等。

①环卫用水

环卫用水主要是道路广场浇洒用水和公共厕所用水。道路广场浇洒可以增加空气湿度，减少地面扬尘。

②建筑施工降尘用水

市政杂用水当中，建筑施工降尘用水和道路浇洒用水是主要组成部分。其中，工业区改造和市政中心区建设等均为重要的施工降尘用水用户。

6.污水再生回用的经济性、可靠性及实施可行性

(1)污水回用的经济性

污水再生回用不仅可获得一部分可利用淡水资源量，缓解缺水状况，还具有巨大的经济效益。城市污水回用的经济性主要体现在以下几个方面：

①再生水供水系统的建设费用低廉

A.与远距离引水相比，污水回用在经济上具有绝对的优势。

引汉济渭工程是一项面向关中地区的重大的调水工程。该工程建成后，每年可从汉江向渭河调水15亿立方米，将有效缓解渭河流域水资源供需矛盾。该工程静态总投资120亿元，计划2015年建成。

对于污水再生回用而言，水源的获得基本上是就地取水。既不需要远距离引水的巨额工程投资，也无需支付大笔的水资源费。省却了大笔输水管道建设费用和输水电费。源水成本几乎为零。

B.水厂建设费用低。

用再生水替代工业、城市和生活中低质用水，因其水质要求低，其处理工艺远比自来水厂简捷，投资与维护费用都要节省。

②再生水供水系统的运行费用经济

A.污水深度处理流程与净水流程相比，不但不复杂，而且具有流程短，药耗少的特点。因为处理后出水水质有较大的差别，再生水的处理流程与自来水的净水流程相比要短得多，处理工艺简单，构筑物少，其成本自然要比自来水的低。

B.再生水系统若设于二级污水处理厂内，则可以省却一系列的附属性工程。如变配电系统、办公化验室、机修等，这些构筑物可以与原二级污水处理厂共用，并且，再生水厂的反冲洗系统和污泥处理也可并入二级污水处理厂系统之内。可以大幅度降低日常运行费用。

C.如果再生水厂与二级污水处理厂合署办公，相应的亦可省去许多管理人员，减轻了再生水厂的负担，同时可以充分利用现有人员，提高了人力资源的利用率。

③变污水处理厂为再生水厂、工业水厂，视污水为城市“第二水源”，可以带动污水处理厂的良好运行和维持财政收支平衡

众所周知，正是污水处理、深度处理和超深度处理所需的昂贵费用，严重制约和阻碍着城市污水处理事业的发展，导致现有水资源不同程度地受到污染和破坏，水环境质量日趋恶化的不良局面。不仅仅是在我国，即使是在发达国家，污水处理的费用也是一个沉重的负担。如何有效、经济地提高污水处理的质量和效率，是全世界水务工作者不可回避的难题。而在这一方面，污水再生回用是被世界所公认的唯一优化途径。通过污水再生回用，将污水变成了“商品”或者是“产品”，变公益性事业单位为经营单位，可以大大提高污水处理厂的处理效率和处理质量，同时通过出售“产品”——再生水所得的收入，可以补贴污水处理的部分费用，维持污水处理厂的财务收支平衡，从而使污水处理厂的运行进入“生产—销售—再生产”的良性循环。

④污水再生回用具有巨大的环境效益

污水回用为我们提供了一个经济的新水源，减少了新鲜水的取用量，相应的也减少了排入市政污水管道的污水量，可以降低城市排水设施的投资和运行费用，减少排向城市周边水体的污水量，改善了自然水环境。

⑤污水再生回用的显著社会效益，对于城市社会经济的健康、持续发展具有重大的促进作用

通过利用再生水浇灌草坪、绿地，复活城市小河流，可以调节城市的小气候。同时，由于小河、溪流的变清复活，可以减少蚊虫孳生的场所，降低疾病传播的可能性，促进居民的身心健康，提高居民生活质量，无疑为招商引资创造了更有利条件，对促进社会经济的发展有重大贡献，其效益之重大绝非寥寥数语可以阐明的。

(2)污水回用的可靠性

①水源稳定

城市污水二级处理水是可贵的淡水资源，相比其他水源而言，城市污水水源具有以下特点：

A.方便易得。从风景秀丽的江南到寒风凛冽的北国，只要是有人类生存和活动的地方，就有污水的产生。因此，污水水源无异于就地取水，既无需远距离调水，也不需要集中从河湖上游取水。

B.不受洪枯水文年变化的影响。如前所述，污水是人类取水利用之后的排放水，污水的产生量是与用水人口和工业规模紧密相关的，不管是洪、枯水文年，只要人们生活水平不发生急剧的变化，排放的污水量就是相当稳定的。

C.比自然水源更为可靠，不易受自然变化和人为事故的影响。一般说来，城市污水从用水户排出以后通过污水管网收集送至污水处理厂，基本不受地面污染源和意外事故的影响。而地面自然水资源在发生有毒物质进入河流、山洪暴发等突发事件时，不但不能保证供水水源的可靠性，处理不当，甚至会造成不可弥补的损失。

②水质安全

首先，再生水要求水质清澈透明，色度不能超过25度，浊度应该低于5NTU，在感官性状指标上是能满足要求的。其次，再生水的矿化度、含盐量、Cl－、pH值等指标与自来水相仿，变化甚微。自来水要满足国家饮用水标准，再生水的水质在溶解性无机物质上是稳定的，能满足各种用户的要求。再次，再生水在卫生毒理学指标上是安全的。例如大肠菌群数要求不超过50个/升，高于日本用于亲水空间的再生水水质标准要求。此外，有机物及还原性物质代表指标CODcr、BOD5等指标均满足循环冷却补充水、景观用水、河流生态水质标准的要求。

一般而言，城市污水处理厂二级处理出水水质相对比较稳定，虽仍有一定波动，但是幅度并不大，对于这样小幅度的水质变化，污水再生工艺完全具有足够的抗冲击负荷能力，使再生水出水水质稳定。

③供水系统安全可靠

再生水供水系统按高日高时设计，采用环状网与枝状网相结合的供水方式，既可以节省工程投资，又可以保证供水的安全可靠。每个再生水厂还设置蓄水调节容量，处理工艺设施自动化水平较高，机械设备均有备用。同时，在用户改造给水网络时，保留自来水供水管道，在再生水供应出现问题时可以临时改由自来水供应，不至于影响工业生产和生活的正常进行，确保供水系统的安全可靠。

总之，污水回用无论是水源、水质，还是供水系统都是相当安全可靠的。目前国内外污水回用工程不但将污水回用于工业、农业、市政杂用、景观、生活杂用等，甚至将处理后的污水用作生活饮用水源，运行数十年没有出现任何危害人体健康的问题，这充分说明了污水再生回用的安全可靠性。

(3)污水回用的可行性

随着地球生态环境的日益恶化和人口的快速增长，世界范围内水资源的短缺和破坏状况日益严重，由于污水再生回用不仅治理了污水，同时可以缓解部分缺水状况，因此目前许多国家和地区都积极地开展污水资源化技术的研究与推广，尤其是在水资源日益匮乏的今天，污水再生回用技术已经引起人们的高度重视。

①污水回用已有比较成熟的技术，而且新的技术仍在不断出现

从理论上说，污水通过不同的工艺技术加以处理，可以满足任何需要。目前国内外有大量的工程实例，将污水再生回用于工业、农业、市政杂用、景观和生活杂用等，甚至有的国家或地区采用城市污水作为对水质有更高要求的水源水，例如南非的温德霍克市和美国丹佛市已将处理后的污水用作生活饮用水源，将合格的再生水与水库水混合后，经过净水处理送入城市自来水管网，供居民饮用，运行数十年没有出现任何危害人体健康的问题。

②城市污水处理厂的建设为污水再生回用提供了充足的源水

随着西安市污水处理能力不断增强，为城市污水再生回用创造了良好的条件，可以保证再生水用量的需求。

③国内外制定了相关的标准，可以保障再生水安全卫生使用

目前国内外制定了一些针对污水再生回用的规范和水质标准，例如1989年世界卫生组织颁布的《污水回用于农业的微生物含量标准》，1992年美国环保局的《水回用手册》，我国于1989年颁布的《生活杂用水水质标准》(CJ25.1—89)，以及中国工程建设标准化协会于1995年颁布的《污水回用设计规范》，对于绿化、道路浇洒等市政用水和循环冷却水、景观河道补水水质标准均作出了明确的要求。所有这些标准和规范为我们提供了借鉴的依据。但是，随着越来越多污水回用工程的实施，国内原有的一些标准已经不能满足实际的需求。可喜的是，现在我国已经开始着手制定有关污水回用的国家标准，国家标准的颁布，将为开展污水再生回用工程提供最权威的法律依据。

④有国内外丰富的实际经验可供借鉴

在前面的论述中对于国内外的污水回用工程作了较为完整的介绍，所有这些成功的实践经验为我们提供了很好的借鉴，有助于解决在应用中遇见的种种问题。

⑤公众心理接受程度日趋提高

由国内外的抽样调查结果来看，人们对于不与人体直接接触的各种杂用水普遍持赞成态度，据北京市政设计院调查，作为冲洗厕所、喷洒绿地等杂用水的接受率均超过90%。在美国，除了对作为浇洒高尔夫球场或工业用水的接受率超过90%之外，对处理后回用于生活饮用和烹饪的接受率仍高达40%～50%。

综上，西安市污水回用不仅是经济的，而且是可靠的。为解决西安市水资源短缺矛盾，为改善和恢复西安的水环境，为西安市水资源的可持续利用和社会的延续发展，污水处理厂污水再生回用、建设城市中水道不但是可行的，而且是势在必行的。

(三)城市食物资源的健康循环

食物资源的循环表现为植物营养素(N、P、K……)的循环。地球上已知的生物物种大概有150万种，其中20%是水生生物。每种生物都不是独立生存的，它们都是在生产者、消费者、分解者的营养素循环中与其他物种相依存而生育、生息不止的。图4—2是植物营养素在自然中的循环。从图4—2中可见，在太阳光能量的补给下，绿色植物吸收土壤中N、P、K等营养成分，利用CO₂和水来合成有机物质，增长繁育自身，为草食动物生产食料，组成了草食动物、肉食动物的食物链。枯萎的植物和动物的排泄物以及它们死亡后的肢体又被微生物所分解，重新产出植物营养素N、P、K等供给绿色植物利用。明示了在太阳光的照射下植物营养素在绿色植物(生产者)、动物(消费者)、微生物(分解者)，再到绿色植物的反复不断循环。

图4—2　自然界植物营养素的循环图示

在人类产生后的几百万年间，人类是食物链的终端，但是人类基本没有破坏植物营养素的自然循环，其循环途径可见图4—3。

自从18世纪人类社会生产力渐趋发达以来，尤其是19世纪水冲厕所普及以后，人类社会的核心城市另辟了植物营养素的开路循环，如图4—4所示。由于人口剧增，人类社会大力地发展农业、畜牧业，将农作物、家畜、野生动、植物都作为食物，消耗数量巨大，而其排泄物又通过下水道、垃圾处理系统排放于河流、填埋于地下或者进行焚烧，污染自然水系和大气环境，却不能通过分解者回到农田作肥料，铸成了大地植物营养素的流失和水环境污染。农田土壤营养的贫乏不得不大量使用无机肥料(化肥)。由于化肥便捷、肥效快、使作物高产，造成了农民对化肥的依赖。然而化肥污染环境，随农田径流入水系的化肥数量占施肥量的70%，是闭锁型水体富营养化的元凶。依靠化肥的农业是不可持续的，虽然氮肥可以从空气中取得原料，但是磷肥的原料只能依靠磷矿石，而世界上磷矿石资源也是有限的，矿物学家估计如果照此速度消耗磷矿石，最多还能开采100年。另外施用化肥也使农田土壤渐渐板结贫瘠，导致了农业的潜在危机，时至今日我们应从物质循环的视点认真研究农业肥料的循环。

图4—3　人类也是植物营养素循环链中的一环

图4—4　现代社会的植物营养素开路循环

1.西安市的固体废弃物现状

西安市的固体废弃物主要包括工业固体废气物、生活垃圾、建筑垃圾和医疗垃圾。

第一，工业固体废弃物。西安市固体废弃物主要来自于第二产业，其主要来源是电力、煤气生产供应业(以粉煤灰和炉渣为主)，化学原料及化学制品制造业、交通运输设备制造业、造纸及纸制品行业。由于在这几年间采用了相应的治理措施，与以往相比，工业固体废弃物产量有所下降，这主要是由于炉渣、粉煤灰和危险废渣的平均年产量有所减少，其他废渣产量基本持平。

第二，生活垃圾。随着第三产业的发展和人民生活水平的日益提高，日常生活垃圾量迅速增加，西安市城区的生活垃圾均送往江村沟垃圾填埋场进行卫生填埋。由于郊三区(长安区、阎良区、临潼区)和四县(周至、户县、高陵、蓝田)没有生活垃圾卫生填埋场，致使西安市生活垃圾无害化处理率为86.87%。

第三，建筑垃圾。随着市政建设和城市开发项目的实施，西安市建筑垃圾产量增长较快，2000年日产建筑垃圾13500吨，2003年日产建筑垃圾达68112吨。除一少部分用于筑路外，其余的建筑垃圾由各建设单位自行清运，定点倾倒。

第四，医疗固体废弃物。西安市每天产生医疗废物约20.65吨左右。在“十五”前期，由于医疗废物处理中心未建成，这些医疗废物绝大部分都未进行无害化处理，仅有部分配备有小型医疗废物焚烧炉的医院，进行了无害化处理。2004年西安市投资2738.79万元建成占地34亩，年处理医疗废物7300吨的医疗废物处理中心。结束了西安市无特种垃圾处理处置中心的历史。

针对西安市的城市垃圾现状，需要建立和完善垃圾的分类回收与利用体系。建设生活垃圾分选中心、再生资源交易中心和再生产品交易市场，扶持垃圾的再生利用加工企业。积极培育再生原料及产品销售业，疏通再生产品的销售渠道。加快生活垃圾填埋沼气发电工程、生活垃圾焚烧发电工程建设，开展利用有机垃圾生产有机肥料研究。对于污水处理厂的污泥，也要开展污泥生产有机肥料的试验。对危险废物实行强制性回收，加强危险废物收集、运输和处置的监管。加快新建阎良区、临潼区、长安区、高陵县、蓝田县、户县、周至县等7个区县无公害垃圾处理厂(或填埋场)。

2.建立垃圾分类收集制度体系

随着城市人口的增长，生活垃圾急剧增加，城市生活垃圾的处理已引起政府部门的高度重视。生活垃圾中存在着大量可回收利用的资源，若能恰当回收并加以利用会取得惊人的经济效益和很好的环境效益。对垃圾进行分类收集后，降低了垃圾处理成本，简化了垃圾处理工艺，省去了垃圾进场后预处理的步骤，提高了资源的回收利用率，节省了大量的资金。垃圾分类收集使垃圾本身达到了减量化、无害化和资源化的处理目标。

通过分选减容，回收那些纸屑、塑料、木材等物品重新去做工业原料;无机矿物质可以回填洼地或做建筑材料;将分拣出来的可燃性有机物送往焚烧炉回收热能;不可燃的有机物与污水处理厂污泥经压缩送往垃圾堆肥场;其他无机物送往填埋场;对于一些特殊的或有毒有害的危险物质，如电池、各种金属等，回收利用或进行特殊处理。这样，就可以使卫生填埋、焚烧和堆肥等处置方式最大限度地发挥它们各自的功能和效用，最终实现城市垃圾收集治理的无害化、减量化和资源化。国内外的成功经验证明，分类收集是实现生活垃圾减量化、资源化、无害化目标的最有效途径。

就目前的情况而言，城市生活垃圾主要是由居民生活垃圾、街道生活垃圾和集团垃圾三大类组成。因此，政府一方面大力提倡居民在家中分类收集，另一方面，在机关、学校、企业、机场、车站等地设置分类收集垃圾的容器，争取在源头对垃圾进行分类收集。但是垃圾分类收集是否能够达到理想的效果，主要在于公众的自觉参与。而这一点，有赖于公众个体环境道德意识的提升和总体环境文化水平的提高。垃圾分类收集在城市垃圾收集治理中占有重要地位，这一点已经毋庸置疑，但是，没有相应的环境文化和环境道德作为支持，垃圾源头分类收集仍旧只是一句空话。因此，在提倡垃圾分类的同时，还要重视环境文化的建设和环境道德的教育。

3.污泥和有机垃圾混合堆肥厂的建设与良好运行

将污泥、有机垃圾制作成有机肥料，施用于农田、林地、绿地等是正当的、彻底的最终处置方法，符合自然界植物营养素自然循环规律。污泥和有机垃圾中含大量有机物质和氮、磷、钾等营养元素，利用它们做肥料，可以充分利用植物营养素，维系氮、磷、钾等植物营养素的天然平衡，对土壤腐殖化程度、土壤团粒结构等有明显提高和改善，有利于提高土壤肥力水平。

污泥中含有大量有用的物质如植物营养素、有机物及腐殖质等，污泥中还含有植物生长所需的其他微量元素，如Mo、Zn、Fe、Mn等，这些元素对植物生长有利，而且往往是土壤中所缺少的，此外，污泥中所含的蛋白质、脂肪、糖类物质是动物饲料的成分。利用污泥做肥料，可以充分利用其中的营养物质，达到增产、生产绿色食品的效果。这与创建生态农业、生态林业和清洁生产的思想是一致的。施用一定量的污泥对土壤有机质、土壤腐殖化程度、土壤结构等均有明显的提高和改善，合理施用符合标准的污泥有利于提高土壤的肥力。除此之外，施用污泥有机肥还会提高某些土壤酶活性，从而提高土壤肥力，改善土壤生态环境。国内若干城市污泥的肥料成分见表4—4。

表4—4　若干污水处理厂污泥的肥料成分

国内外许多城市进行了污泥土地利用的探索研究，取得了良好效果。部分国家的污泥农业利用量占污泥产出总量的比例见图4—5。

图4—5　部分国家污泥农业利用量比例

总之，自然界中氮、磷营养物质的土壤—植物—动物—土壤的循环规律，决定了人类的排泄物、垃圾、污水处理厂污泥回归农田是其正常的归宿。城市垃圾中约有80%是可以回收物质，污泥、有机垃圾作为优良的有机肥料，自然减少了化学肥料的使用量，是减少农田径流营养物负荷的重要手段。既可恢复和维持土地营养物质的自然循环平衡，保持和提高土壤肥力，改善土壤结构，提高土壤抗涝、抗旱和抗污染能力，又可减少对水环境的二次污染，这是循环型社会理念和土地营养物质循环规律所决定的，是污泥、垃圾的正当出路，也是建立城市水系统健康循环的重要因素。

西安市应积极建设污水处理厂与城市有机垃圾混合堆肥的有机肥料厂，开发实用技术并使之良好运行，将垃圾、污泥由废物、二次污染物变成农业肥料。以高陵、蓝田、周至、户县四县为主体，开展种植业和养殖业废弃物综合利用，以小麦秸秆、鸡粪等废弃物为主要原料，通过微生物发酵工程技术，生产高效生物菌肥;利用秸秆纤维生产膨化饲料，将是全市大力发展循环经济、缓解能源短缺和环境压力的重要举措。

然而在实际应用中，经常受到许多因素的制约，其中重金属是限制污泥土地利用的主要因素;其次，有的工业企业废水中还含有微量人工合成有机物，难以生物降解，对生态与人体健康有长远影响。这些有毒有害污染物会有一半转入污泥之中，是污泥农田利用的又一障碍，解决的根本办法是源头治理。对排放含重金属和难降解有机物的工业企业实行清洁生产，在生产工艺中尽量减少有害物质的排放，对排放的含有害物质的废水要就地进行无害化处理。工业废水的水质必须达到排入城市下水道标准才可排放，这样就从源头上杜绝重金属和人工合成难降解有机物的混入。为污水再生再利用，污泥农田利用创造必要条件。

政府应加强城市污泥的资源化利用管理。建议采取的措施包括：完善农用污泥污染物控制标准;建立完整的城市污泥资源化利用管理、监督体系;提高城市污泥的无害化处理工艺技术，最大限度地控制污泥的有害因素;政府加大对城市污泥资源化处置的资金支持和政策引导等等。

五、市区河川、河网水质恢复

(一)恢复八水绕长安的关中水乡环境

周丰京，秦咸阳，汉、隋、唐都城长安都建于秦岭上，渭水滨，今西安市境内。这是因为渭河冲积平原上有灞、浐、潏、滈、沣，涝等众多河溪，土地肥沃，物产丰盈，交通便利，景色宜人之故。然而现今西安市区水系都受到了不同程度污染，渭河、浐河、皂河已是V类水体，还有些河道淤积、断流，水流不畅，水网衰败，昔日八水绕长安的水乡情景渐为消退，亟须治理。

1.护城河概况

西安护城河环绕西安市著名的明城墙，既是历史遗留下来的宝贵文化遗产，也是城市排雨体系的一个重要组成部分。护城河环线周长14.65公里，河道东南角高西北角低，东南角高程403.9米，西北角高程391.81米，高差达12.12米，河底落差10.96米，河底坡度2.5‰～0.35‰，河道平均深度9—11米，拦河坝共7座，护城河平均水深6.5米，河底宽度15—20米;整个护城河系统分为4个梯形库区，总库容118.48万立方米，护城河正常蓄水库容33万立方米，目前每天补充进的水量已经增加到3.6万立方米，占总库容的10.9%。护城河现状的水流方向为：水从东南角分为两路，一路经西南角流向西北角，一路经东北角流向西北角，最终水从西北角外排入渭河。

目前，护城河供水水源有四种，一是雨水;二是长安区大峪河引水，年供清水1000万立方米;三是曲江水厂退水，泥沙含量大，主要污染物是悬浮物，目前无准确统计水量;四是兴庆湖退水，随着兴庆湖污染综合治理工程的完成，每年向护城河输水约240万立方米。

2.西安市主要河流概况

西安市主要河流水量及水文地理特征见表5—1。

目前西安市河流水系污染严重，湿地面积减少，生态功能严重受损。其中，泾、渭、灞湿地面积较50年前缩小了一半，水体污染、泥沙淤积增多，鸟类栖息地遭到破坏。因此，亟须对河网水质进行恢复治理。

表5—1　西安市主要河流水量及水文地理特征

3.恢复河网生命

西安水环境关系到中华民族古都形象，关系到社会经济的持续发展，关系到居民的生活质量和身心健康，恢复八水清流绕长安的健康水循环是西安市城市水系统健康循环归宿点之一。通过河网整治、水质复清以及补充生态基流等方式，逐步恢复“八水绕长安”盛景，提高都市河流文明的承载能力。完善城市排水系统及调蓄工程建设，使水生态环境得到较大改善，河流各控制断面基本达到水功能区划的要求。市郊主要河流应保持基本生态流量，保证城市生态用水，建立较完善的水质监测网络体系，并形成“八带五区”的生态绿地系统格局(“八带”是指八条沿河生态带：秦岭北麓生态带、渭河生态带、浐河生态带、灞河生态带、泾河生态带、沣河生态带、滈河生态带、皂河生态带。“五区”是指秦岭生态区、神禾原生态区、少陵原生态区、洪庆原生态区、狄寨原生态区)。为达此目标，在“十二五”期间，必须解决如下问题：

(1)连通城区水网，流向渭河

西安市南依秦岭，北靠渭水，除渭河、泾河是过境河流外，其余河川都发源于秦岭北坡，穿越西安市区而入渭河，依势以灞、浐、沣河为首干。通过整合河网系统，连通西安境内河川、水渠、自然水面，形成畅通水网，集河、堤、路、林为一体，达到河川相连，潺潺流水流向渭河的目的。因此，需要进行必要的河道清淤，建设或恢复桥、涵，整修河岸，并应以自然河系与护岸为好，力免人工硬化，失去河流生气与多生态系。

护城河是一条封闭水系，其水体无法自行流动，其地势为东南角最高，西北角最低。故依据其地势特点，护城河的新鲜的原水从护城河东南角流入，利用自然高程差使其流经西南角，流向西北角，一部分河水由护城河西北角流出，最后排入渭河。同时在护城河的西北角新建中水处理站和拦水坝，一部分需重复利用的河水由中水处理站经一级、二级及深度处理，达标后由提升泵提至拦水坝上循环利用，使护城河的水体形成一个循环流动的水体。与此同时，由于气候、地质等地域特点造成河水的蒸发及渗漏，使得护城河的河水在循环流动过程中造成输水损失，因此需要及时对护城河进行水源补给。

在堤防建设方面，建设泾河、渭河、浐河、灞河、沣河、涝河、潏河、黑河八条河流的堤改加固工程，使其与城区湖泊、护城河及城市公园和绿地中的水面形成一个完整的河湖水系。对不够规划宽度的河段进行拓宽，现状堤距大于规划宽度的河段，原则上应维持现状河宽。河道内设施必须满足河道行洪畅通的要求，碍洪设施必须清除。对中心河道的整治，根据各河规划的中水治导线在需要进行控导的滩地和险工节点布置必要的护滩控导工程，在临近堤防高岸的部位布置必要的护堤、护岸兼控导作用的险工。宽阔河道宜采用“以坝护弯，以弯导流”的平面布局;河道较窄，流量较大的护堤险工拟采用干砌石、浆砌石、混凝土护坡等形式防护。

在绿地建设方面，各河川流域建设护堤地(即绿化林带)和河道两岸河堤道路，可将郊野新鲜空气引向城市，改善城市空气质量。在各河流区域有条件的地方建设生态湿地公园，在靠近各河流的交通干道两侧建造绿化带，可增加城市绿化面积，净化城市空气。

此外，还要加强诸河流上游植被保护和中下游污染的治理，严格规范河道采沙秩序。禁止破坏性挖沙，按照水文、生态科学规律对河流水面适度综合整治。做好泾、渭、灞等河流湿地的保护工作，实施退田还河，扩大水域和湿地生态植被，严格控制开发建设项目，逐步恢复泾、渭、灞、浐湿地生态系统和“泾渭分明”的自然人文景观。

种植(养殖)水生植物，可以恢复河道自然状况，建立生态河堤，在各河川流域大力发展生态农业、绿色农业、有机农业和城市观光农业。

(2)切断河川两岸污染，使河水变清

由于市区河川流程较短，流域面积较小，在雨季河水流量大，而旱季基本上没有径流，多半成为排污河。保证一年四季诸河流有一定的生态基流对城市景观，对沿河生态与小气候都是有很大益处的。但是，对河川的治理不能单纯依靠拓宽河面、挖深、建设混凝土护坡来进行，恢复河流的自然生态环境才是河流水质改善的有效保障。

①截流河川两岸污水排放口，将污水运至污水处理厂，进行深度处理

由于市区污水管网系统尚未完善，有部分污水排入河道，造成河道和环境的污染。因此，必须将沿河两岸的城市污水排放口截流，将污水截流至污水处理厂，进行处理和深度处理，并以再生水作为河湖的景观补给水源，可以在一定程度上弥补现有河流治理计划的不足，既补充了河道基流流量，增加非雨季时期的河水流量，又可以改善河流中的水质污染情况，使河流治理与环境美化结合起来，可以起到复活天然河道、创造优美城市水环境、给城市居民提供一个良好的亲水空间等多方面的作用。

②整修排水管网，改正错接于雨水道的污水管道，回归污水管网

对市区内的排水管网进行整修，将错接于雨水道的污水管道进行改正，使之回归到污水管网，争取在流域范围内实现雨污分流，污水截留至污水处理厂，雨水直排入河的目的。

③对雨水道初雨水和合流水道的溢流水进行贮存，处理后放流

对城区雨水道初雨水和合流水道的溢流水进行有效贮存，经过处理后放流，可以改善河流水质。

(3)补充河床基本生态基流

发源于秦岭北坡的诸河流，由于被十几座水库所截取径流，供给城区用水，在干旱季节往往断流。当两岸城市污水被截取后，断流现象会更加严重。因此，必须寻找城区河流的生态基流水源。

①增加枯水期地下水对河流的补入量

从地球系统的水循环与水量平衡来看，天然降水是维持整个陆地生态系统的基础，是地表、地下径流的来源。

传统的城市规划及建筑设计习惯于将雨水当做“洪水猛兽”，都是以“将地面降雨尽快排入城市雨水管网，尽快入海入河”为首要原则，贯彻的是使雨水尽快远离城市这一传统的防水思路。这就忽略了雨水蓄存、调节涵养地下水、补充地表枯水流量的水文循环规律。

西安市随着城市化进程的不断深入，市区原有的自然环境如森林、农田、牧场等被建筑物、构筑物及硬化地面取代，原有疏松透气的地表被混凝土、沥青、砖石等坚硬密实的不透水材料所取代，除了散布于市区的公园绿地及天然水体外，整个市区几乎被一张不透水的大网所笼罩，它阻隔了雨水向市区下部土壤的渗透，截断了地下水回流补给，一旦遇到暴雨，几乎全部雨量即刻形成径流，汇入河流。同时极易造成市区内涝、洪水泛滥。而在无雨旱季时节，得不到地下水补给，枯水量年年减少，乃至河床裸露，市区河流干涸。因此在总体规划中尽可能增加渗水地面，通过减少不透水铺砌，建设雨水渗透和贮存设施，使屋面、庭院、道路上的降雨经收集系统进入渗水设施——渗透井和渗水沟，可使雨水渗入地下。起到很好的削减洪峰流量和径流总量的作用，对地下水涵养、河流的枯水季节流量的恢复也有显著作用。使雨水尽可能渗入地下，补给地下水，抬高地下水位。这样既减少了雨洪径流和内涝，也使得在枯水期地下水可以补给河水，缓和城市水资源危机。

②城市污水再生水是城区河网的主要稳定水源

目前西安市污水产生量约为259万立方米/天，折合为30立方米/秒，如果经污水处理、深度净化生产再生水，那么是城区河网的稳定水源。城市污水量大并且集中，是水量水质稳定、可靠性高的供水水源;城市污水处理后，可以补充维持城市河川河网的生态流量，补充护城河、公园、庭院水池、喷泉等景观用水。

③秦岭北坡径流补给

在丰水季节河川天然径流可以满足河流生态基流。但枯水期上游径流多被水库所截，在节制节约用水条件下，在污水再生水有效利用的前提下，减少西安市自然径流的取水量。各水源兼顾供水和径流调节功能。在枯水期多向各河流补水。

(二)生态城市建设

生态城市是城市建设、管理和发展的一种模式和结果。生态化的城市是社会和谐、经济高效、生态良性循环的人类居住区形式，具有高效率的物流、能流、人口流、信息流，可持续发展和消费的能力，高度生态文明的生活空间，是21世纪城市建设的模式。其基本特征是和谐性、高效性、持续性、均衡性和区域性，发展的目标是实现人与人、人与自然以及自然系统之间的和谐。

西安市生态城市建设的目标为：结合西安山、塬、河、田、城的自然地貌特征，建设国家级园林城市、国家环保模范城市，通过系统持久的建设，使生态环境逐步达到“自然、清洁、安全、协调、舒适、优美”的状况，最终把西安市建设成文化底蕴深厚、社会发展进步、人民生活富裕、人与自然高度和谐、生态环境优美、兼备关中自然景观与人文景观及山水特色的生态城市。

目前西安市城市绿化覆盖率达35.06%，城市绿地率达21.15%，人均公共绿地面积5.31平方米。然而随着人口负载加重和人类活动的影响，西安的生态环境受到不同程度的破坏。西安市的生态城市建设任务重大，意义深远。

按照生态城市和谐性、高效性、持续性、均衡性、区域性的要求，结合西安市的环境特点，努力把西安市建成文化底蕴深厚，社会发展进步、人民生活富裕、人与自然高度和谐，生态环境优美，兼备关中自然景观与人文景观及山水特色的生态城市。建议采取的措施如下：

(1)秦岭北麓水资源是渭河的主要补给水源，需要加强保护，并恢复秦岭北麓植被，加大山区森林植被保护力度，强化森林防火、病虫害防治及地质预防，并严格控制秦岭北麓旅游建设项目的开发，从而提高水源涵养能力，为西安构建生态安全屏障。

(2)加强对河流水系的保护力度，尤其是饮用水水源地的生态保护以及诸河流域的植被保护和对河流污染的治理。

(3)加强城市生活污水集中处理率，实现工业废水达标排放和提高工业用水重复率。

(4)不断增加城市绿化覆盖率，扩大公共绿地面积，积极推进社区园林化建设和生态化建设。

(5)科学规划和布局城市建筑、园林和林草绿地，形成以人口聚居区为结点，以生态林草绿地廊道为连接的网络系统。

(三)建立水网水质、水量检测网点

对西安市区河川、河网水质进行恢复的同时，还必须强化水网的维护管理和监测力度，建立水网水质、水量检测网点。对水网数据进行采集、传输、分析、存档，可以为水网的调度提供参考，提高对水环境突发事件的应急防范能力，监测河网来水污染，如发现异常情况，环保部门可以及时采取紧急措施应对。水网水质水量检测网点的建立是保障河川水质稳定的重要措施之一。

水质在线自动监测系统是一套综合性的在线自动监测体系，能够自动、连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况，相对于手工常规监测，将节约大量的人力和物力，还可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到预测预报流域水质污染事故、监督排放达标情况等目的。因此，大力推行水质自动监测是建设先进环境监测预警系统的必由之路。

对于水质自动监测站站点的选择一般需要考虑到地理位置、水流状况、交通情况、通信情况和电力自来水供应情况等因素。

此外，还可以考虑使用基于GPRS无线网络的水网监测系统。GRPS网络通过移动的服务器和互联网连在一起，通过GPRS模块可以使仪表和GRPS网络结合到一起，这就使远程实时监控成为可能。这样就构成了一个基于GPRS网络和中心服务器的水网智能监测系统。

六、结论

西安是世界闻名的历史文化名城和旅游胜地，我国重要的国防装备工业基地和中西部地区科研与高等教育基地，西北地区及亚欧大陆桥陇海兰新经济带最大的中心城市之一，在国内外有着重要影响力。西安市的城市生态建设是在全面、协调、可持续的科学发展观的指导下，为了保证城市生态安全、提高人们生活质量、实现人与自然和谐共生而提出的。建设绿色西安、生态西安，倡导生态文明是落实市委市政府西安建设发展“国际化、市场化、人文化、生态化”的目标的体现。

水环境的恢复和保护以及河流水系的综合治理是西安市生态城市建设的重要组成部分。然而目前西安市及周边地区的水体污染比较严重，湿地面积减少，生态功能严重受损。城市规模和工业生产规模的日益扩大，对本来就脆弱的生态环境造成了沉重的打击。为了改善和恢复西安市水环境系统，建立城市水健康循环模式，保障西安市的生态建设和城市现代化可持续发展，亟须对西安市的水环境进行恢复和保护。

对水源地进行有效的保护，确保西安市拥有洁净的水源，这是西安市生态城市建设的根本和前提;普及给水的深度处理并保障管网内水质的稳定，可以保障工业和居民用水的水质稳定和安全;视城市污水为城市内稳定的淡水水源，普及城市污水的再生再利用再循环，以再生水替代自来水用于工业生产、绿化景观、河湖生态、市政杂用等，可有效改善西安市水资源短缺的现状，也是保障城市水健康循环的重要组成部分;使城市食物资源健康循环，可以提高资源的回收利用率，有效改善西安市的生态环境;此外，还需要进一步普及雨水的收集、渗透和贮存利用，充分利用雨水作为市区河道的补给水源，以缓解缺水状况。

通过河网整治、水质复清和补充生态基流等方式治理河网系统，使泾河、渭河、浐河、灞河、沣河、涝河、潏河、黑河八条河流与城区湖泊以及护城河和城市公园绿地中的水面形成一个完整的河湖水系，不断增加城市绿化覆盖率，扩大公共绿地面积，积极推进社区园林化建设和生态化建设，科学规划和布局城市建筑、园林和绿地，形成以人口聚居区为节点，以生态林草绿地廊道为连接的网络系统，提高都市河流文明的承载能力;完善城市排水系统及调蓄工程建设，改善水生态环境，保证城市生态用水，建立完善的水质监测网络体系，逐步恢复“八水绕长安”盛景。使生态环境逐步达到“自然、清洁、安全、协调、舒适、优美”的状况，最终把西安市建设成文化底蕴深厚、社会发展进步、人民生活富裕、人与自然高度和谐、生态环境优美，兼备关中自然景观与人文景观及山水特色的生态城市。