可持续水资源开发

水是地球生命必须的资源。地球水资源中仅2.5%为淡水资源,其中三分之二的淡水长期封存在冰川或冰盖之中。剩余三分之一的淡水之中又有五分之一分布在偏远地区且交通不便,同时季风或洪水带来的大量季节性降雨难以利用。随着时间的推移,水资源变得越来越稀缺,同时各国只能获取有限的洁净且安全的饮用水。目前,尽管人们对于卫生、饮用、制造、休闲和农业等领域对水的需求日益增长,但仅约0.08%的全球淡水被开发利用。由于剩余水资源的百分占比较小,如何优化配制人类从自然界获取的淡水资源是全球各地一直关注的难题。

为了满足日益增长的供水需求,尤其是在城市化和工业化地区,水资源开发常常是一项基本措施。然而,有限水资源的过度开采显然是不可持续的。基于“可持续水”的理念,我们亟需将可持续水资源开发放置首要位置。

常规水资源

常规水资源通常是指可以开发和利用的所有淡水资源。这些淡水资源主要来自天然水体,包括地表水(如河流和湖泊等)和地下水。鉴于人类在文明之初就熟知这类水资源,且知晓如何利用这类水资源,故我们将其称之为常规水资源。然而,在“可持续水”的范畴内,我们所说的“自然水资源”并非单个水体的水量总和,而是指特定周期内(如每年)各个水体能够再生水量的总和。仅当开采的水资源总量总是在可再生水资源总量的范围内时,地表水/地下水的开发才能是可持续的。否则,相应的水资源开发方式不可持续。

非常规水资源

相比于常规水资源,非常规水资源是指自然界中非新鲜的水资源,但通过转化能满足特定需求的水质要求。非常规水资源主要包括以下来源:

再生水

再生水是指从已用过的生活污水或工业废水等水体中重新回用的水资源。通常,生活污水和工业废水在排放至环境水体之前均须达标处理。然而,若将此类水体进一步处理达到非饮用水利用的水质要求,就成为可利用的水资源,例如园艺用水、冲厕用水或其他情景的家庭生活用水,以及工业冷却用水或工艺用水等。通过采用先进的水处理工艺处理过程,将再生水作为饮用水也是可能的。

再生雨水

再生雨水是指从自然降雨或其径流过程中直接收集的水资源。通常由于雨水不会受到严重污染,可能无需复杂处理工艺将其转化满足不同水质要求。事实上,自然水体也经常通过降雨得到一定程度的补充。针对雨水的利用,通常给予雨水足够的储存空间要比雨水处理显得更重要。

海水淡化

海水淡化也是一种供水的替代措施,主要是在有海水或微咸水的地方。其中,将盐从海水中去除是其主要任务。

因为几乎没有水源供应的限制,这些非常规水资源的开发被认为是“可持续的”。 对于再生水,由于城市或工厂排放的废水量几乎不变,因此只要在技术和经济上可行,总能回收一定量的水资源来满足替代部分供水需要。虽然雨水不是稳定的水源,但其总量是可以预测的,同时通过合理利用自然和人工的储存条件,也可以将其转化为可利用的水源。对于咸水,尤其是海水,其巨大的水量也可以提供稳定的水源。

可持续水资源保护

可持续水资源开发应在可利用水资源全面保护的基础上进行。可持续水资源保护的主要任务包括以下内容:

水资源系统规划是指规划或设计一个由水文、基础设施、生态环境和人类活动共同参与融合的整个系统,具体涉及区域、流域或与城市密切相关的所有水元素,其中城市需采取集中供水方式以满足各种用水需求。针对此类水资源系统,无论规模大小,相应的系统规划均需定期更新,以适应新形势和新目标,同时需要对未来需求、成本和收益预测更新。当代的决策不应将后代排除在他们可能想要考虑的选择之外。但除此之外,当代的决策除应该响应当代的需求和机会外,还要有能力在未来适应这些可能变化的需求和机会。

水资源评价是一个对水资源的数量和质量进行测量、收集和相关参数分析的过程,其目的在于更好的开发管理水资源。水资源评价是一种可以根据参考框架评估水资源的工具,也可以用以评估与人类影响或需求相关的水资源动态。水资源评价/评估通常将水资源和水生态系统的可持续性与社会和经济因素联系起来。该内容是对水服务和水资源状况的系统研究,也是对感兴趣的特定领域的可访性和需求趋势的系统研究。

水资源保护主要包括地表水和地下水的保护,使其免于污染。以前,水资源保护的需求常被忽略,造成诸多水源受到不同程度的污染,尤其是饮用水源的污染,使得复杂的水净化措施变得不可或缺。实施水资源保护可能不仅需要技术措施,更需要有相应的法律框架。这通常需要制定保护计划,且需适用于所有社区成员和水源使用者,涉及相应的责任、具体保护措施和基本规则。通常,水资源保护的三种策略:禁止废物、污染物、未经处理的废水排入水体;废水排放前对其进行达标处理;恢复生态系统以实现自然净化恢复过程。