第1章　绪论

1.1　研究背景和动因

（1）水资源短缺及水污染形势严峻，供水安全性问题亟待解决

水是生命之源，是人类生存和发展的重要自然资源之一，也是其他生物赖以生存的环境资源。随着经济的发展和人口的不断增长，人类对水资源的需求也持续增长。人类社会的高度发展对水资源带来重大影响甚至破坏，使水环境不断恶化，水资源短缺已经成为全球性问题。我国是一个水资源既丰富又短缺的国家。我国淡水资源的总量约为2.8万亿m3，占全球水资源的6%，居世界第四位，而我国人均水资源占有量为2200m3，仅为世界平均水平的四分之一，在世界排名第121位，被联合国认定为“水资源紧缺”国家。同时我国水资源在时空分布上极不均匀，占国土总面积36%的南方地区拥有全国水资源总量的80%，占国土总面积64%的北方地区只拥有全国水资源总量的20%[1]。据相关资料统计，我国600多个城市中有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量达60亿m3，每年因缺水影响工业产值2300亿元[2]。随着我国工业化、城镇化进程的快速推进和经济社会的快速发展，水污染日益严重，特别是饮用水源污染形势非常严峻，大部分城市饮用水水源受到不同程度的污染，有机、有毒污染现象严重，饮用水安全保障存在严重隐患。据相关监测统计，我国七大水系普遍受到污染（按污染程度次序：海河、辽河、淮河、黄河、松花江、珠江和长江），不适合作饮用水源的河段已接近40%；工业较发达城镇河段污染突出，城市河段中75%的河段不适合作饮用水源；城市地下水50%受到污染，水污染加剧了我国水资源短缺的矛盾，对工农业生产和人民生活造成危害。在有统计的城市河段中，约75%的河段受到不同程度的污染，其中：16%的城市河段属严重污染，11%的城市河段属重度污染，15%的城市河段属中度污染，33%的城市河段属轻度污染。从污染特征来看，城市河流呈有机型污染，主要污染物为石油类、氨氮和挥发酚，重金属类污染较轻，但局部地区总汞的污染较严重。全国湖泊和水库普遍受到总磷、总氮的污染，富营养化严重，有机物污染面广，个别湖泊水库出现重金属污染。太湖、巢湖、滇池的富营养化程度均已达到严重或较严重程度。水污染严重影响城乡居民的饮用水安全，据住房和城乡建设部城市供水水质监测中心对约6000个地表水源水样的检测数据统计，按照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类水质评价，全国36个重点城市（直辖市、省会城市、计划单列市）2002—2005年历年水源水平均合格率分别为33.87%、27.79%、29.69%和26.34%，总体上水源水质合格率低，且呈逐年下降趋势。当前，我国约有4亿多人的饮用水处于不安全状态，其中2.6亿人的饮用水有害物质含量超标，饮用水安全保障形势严峻。供水工程直接关系到人民群众的健康和经济社会的可持续发展，其安全问题已成为亟待研究解决的重大问题。

（2）传统供水模式无法满足用水需求

从乡镇方面看，传统的一村、一镇设一供水站或水厂的“分散式供水”方式对于解决小城镇居民生活用水、保障社会经济发展方面发挥过积极作用，但是随着社会经济的发展，这种供水模式在水量和水质上都不能满足城镇的用水要求，而且不符合国家可持续的长远发展战略。随着乡镇工业企业的不断发展以及乡镇居民生活水平的提高，用水量大幅增加，原有的供水规模已无法满足现有需求。特别是近年来，乡镇工业企业的蓬勃发展，产生了大量污废水，相应的处理设施配套不足，导致这些污废水严重污染了地表水、地下水，而乡镇水厂受技术、资金以及管理上的限制，供水设施建设不完善，供水工艺落后，在水质上很难达到城镇居民的生活用水标准。我国多数乡镇各自建设供水系统，缺乏统筹规划，重复建设现象严重，导致供水规模小，运行成本高。同时由于乡镇供水管网多为枝状管网，管网敷设年代久远，管材材质较差，管网漏损率和系统能耗均高于城市水平。从城市方面看，由于我国工业化的快速发展以及城市人口的急剧增加，城市供水水源、水质安全性低，水资源供需矛盾突出，导致城市供水系统比较脆弱。传统的城市供水仅仅是从城市市区范围的角度对供水做出相应的规划与建设，但无法从根本上解决城市供水系统脆弱的问题。总体来说，乡镇在水资源的量和质上比城市要好得多，但在工程技术及管理层面上则远远低于城市，而城市拥有较丰厚的资金供给，这二者在供水方面的结合可以使乡镇与城市共同受益。

（3）我国城镇化战略的快速推进及城乡统筹的发展

城镇化是指由于社会生产力的发展而引起的城镇数量增加及其规模扩大、变农村人口为城市人口以及向城镇集中的过程[3]。城镇化是社会经济发展的客观趋势，是衡量一个国家工业化、现代化水平的重要标志。快速的城镇化对于解决我国农村富余劳动力的转移、增加农民收入、促进区域协调发展等方面具有重大作用。自20世纪90年代中期以来，我国的城镇化速度明显加快，1996年至2016年全国的城镇化率从30.48%提高到57.35%，20年间增加了26.87个百分点，年均增长1.41个百分点[4]。据有关部门预测，在当前和今后相当长的一段时期内，我国城镇化建设还将处于快速发展阶段。基础设施是保证社会经济活动、改善生存环境、克服自然障碍、实现资源共享等为目的的公共服务设施[5]，是社会经济发展的重要基础。供水设施是基础设施的重要组成部分之一，是社会经济发展的生命线。在我国的城镇化过程中，由于过度重视城镇化数量上的扩张，不注重城镇化内涵上的提高，存在“重面子轻里子”“重地上轻地下”“重硬件轻软件”“重短期轻长期”等问题，导致很多小城镇的功能不完善，在基础设施规划与建设方面整体水平不高，尤其是在供水方面存在供水设施滞后、不配套、规模小、运行成本高、效益低、资源浪费以及重复建设等突出问题。

（4）水质标准提高，给水处理工艺相对落后

2006年12月29日，国家卫生部和国家标准委联合发布了《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）。该标准属于国家标准，具有强制性，自2007年7月1日起实施。与《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—1985）相比，水质指标增加至106项，增加了71项，修订了8项[6]，水质要求更高。而目前我国95%的供水厂处理工艺是按旧的水质标准和当时水源评估结果设计的，大多数地表水供水厂采用混凝-沉淀-过滤-消毒的常规处理工艺，地下水供水厂则是将原水加氯消毒后出厂。这些处理方式可以有效去除水中浊度和杀毒灭菌，但是难以有效去除新标准中CODMn、氨氮、两虫等致病微生物以及高达53项的有机物毒理指标，更难以有效应对突发性水污染事件。即使按照旧标准的35项指标衡量，城市出厂水的合格率仍为90%左右，而大多数村镇供水厂处理工艺仅为简单处理或未经消毒直接供给使用[7]。因此，我国给水处理工艺正面临着升级的需求，但由于水厂占地、运行成本及技术水平等限制因素，绝大部分水厂依然要最大限度地利用已有处理工艺应对水环境污染的加剧以及水质标准的提高。对于城市水厂，可以利用自身的技术优势和资金优势，通过对给水处理工艺进行改进来适应新标准的要求。对于乡镇水厂，由于其在给水处理技术、管理等方面处于劣势，加之资金限制，很难实现水厂出水水质符合新国标的要求。从这个意义上来看，通过区域供水，可以将城市水厂的优势扩散到乡镇，使乡镇居民的饮用水在质上得到一定保障。