Effects of land use change and water reuse options on urban water cycle

The aim of this article was to study the effects of land use change and water reuse options on an urban water cycle. A water cycle analysis was performed on the Goonja drainage basin, located in metropolitan Seoul, using the Aquacycle model. The chronological e ects of urbanization were first assessed for the land uses of the Goonja drainage basin from 1975 to 2005, where the ratio of impervious areas ranged from 43% to 84%. Progressive urbanization was identified as leading to a decrease in evapotranspiration (29%), an increase in surface runo (41%) and a decrease in groundwater recharge (74%), indicating a serious distortion of the water cycle. From a subsequent analysis of the water reuse options, such as rainwater use and wastewater reuse, it is concluded that wastewater reuse seemed to have an advantage over rainwater use for providing a consistent water supply throughout the year for a country like Korea, where the rainy season is concentrated during the summer monsoon.     

An overview of reclaimed water reuse in China

China is facing severe water problems including scarcity and pollution which are now becoming key factors restricting developments. Creating an alternative water resource and reducing effluent discharges, water reuse has been recognized as an integral part of water and wastewater management scheme in China. The government has launched nationwide efforts to optimize the benefits of utilizing reclaimed water. This article reviewed the water reuse activities in China, including: (1) application history and current status; (2) potentials of reclaimed water reuse; (3) laws, policies and regulations governing reclaimed water reuse; (4) risks associated with reclaimed water reuse; (5) issues in reclaimed water reuse. Reclaimed water in Beijing and Tianjin were given as examples. Suggestions for improving the efficiencies of reusing urban wastewater were advanced. Being the largest user of reclaimed wastewater in the world, China's experience can benefit the development of water reuse in other regions.     

中水回用对城市给排水的影响研究——以常州市为例

水资源短缺是影响城市可持续发展的主要限制因子之一。污水回用是解决城市水危机的重要途径。目前中国的中水回用水平较低,提高污水回用水平对水资源的可持续利用和水环境保护具有重要意义。以常州市为例,全面分析了城市经济社会发展对水资源的作用机制,构建了城市水资源开发利用的系统动力学模型,设置不同中水回用情景,比较不同情景对城市水资源供给状况、水环境状况和社会影响。结果表明：如果维持现状中水回用规模不变,常州市未来将出现供水短缺,至2020年缺水量达到2.49亿m3,同时污水排放量达到14.97亿m3;如果中水回用率逐步提高到20%和40%,用水和排污总量将得到有效控制,但仍会持续增长;如果2020年中水回用率达到60%,常州市的用水和排水规模将维持不变,实现供排水的总量平衡。三种提高回用率的控制方案对地区生产总值的影响均低于0.1%,具有较高的经济可行性,研究成果可为常州市未来水资源利用和水环境保护规划的制定提供借鉴和指导。     

沈阳市中水回用对策研究及前景分析

为了解决全市水资源严重短缺问题，缓解污水排放对生态环境造成的破坏，沈阳市在今后5～10a内将建成中水回用系统，使城市中水回用率达到50％。结合沈阳市中水回用现状，分析了目前全市中水供应能力及市场需求，进行了2010年相应指标的预测，同时探讨了沈阳市中水回用存在的问题和解决方法。     

海河流域平原河流非常规水源补给特性及其成因分析

统计分析海河流域水资源量和污废水入河量数据(2001—2012年)、降水量数据(1956—2012年),以及水资源利用、污废水排放、社会经济、人口等数据(1980—2012年),探究了海河流域平原河流非常规水源补给的特性及成因.结果表明,非常规水源补给的河流具有污径比高的特性:海河流域河流污径比高,平均污径比为35.7%,其中海河北系污径比最高,达到90.5%,滦河及冀东沿海污径比最低,为25.6%.降水量的持续减少、山前水库带对水资源的截留以及平原区水资源开发利用率的增加导致河流径流量减少,是海河流域平原河流非常规水源补给的一个主要原因:降水量持续减少,1956—1980年平均降水量为559 mm,至2012年平均降水量降低至502 mm;水库、闸坝等水利设施的建设使得73%的山区河流流量被水库截留;流域地表水资源平均开发利用率高达63%,这些均导致平原河流径流量持续减少.人口和社会经济快速发展导致污废水排放量增加,是海河流域平原河流非常规水源补给形成的另一个主要原因:工业产值、城镇人口数量均与污废水排放量显著正相关,复相关系数均超过50%.海河流域中部平原区河流以非常规水源补给将长期存在,考虑非常规水源水质水量的协同保障,对满足生态需水量、改善缺水河流生态环境等具有积极的作用.     

基于RDA-REM模型的我国再生水开发利用潜力

为促进我国再生水资源高效利用,优化水资源配置结构,针对再生水开发利用潜力开展再生水开发利用影响因素分析,剖析再生水资源的特殊性与竞争性,揭示再生水开发利用的驱动机制与约束机制,建立再生水供需双侧协调交互式的潜力指标体系,并基于冗余分析（RDA）筛选潜力预测关键指标,并以此为基础,构建具有随机效应的潜力预测模型（REM）,预测全国再生水开发利用潜力.同时,针对REM模型参数的不确定性,刻画10%~90%分位数水平下的参数置信区间.结果发现,生态用水量、建成区供水管道密度、再生水处理设施建设固定资产投资和污水处理总量这4项指标与再生水开发利用紧密相关,为潜力预测关键指标.REM潜力预测模型拟合精度较高,最大拟合误差为-8.5%.未来一段时期内,我国再生水开发利用量将继续保持高速增长趋势,2025年全国开发利用潜力有望达到129亿m³,将有助于优化城市供水结构,提高区域水资源循环利用率.     

Wastewater reclamation and reuse in China: Opportunities and challenges

The growing water stress both in terms of water scarcity and quality deterioration promotes the development of reclaimed water as a new water resource use. This paper reviewed wastewater reuse practices in China, and the opportunities and challenges of expanding reclaimed water use were analyzed. Rapid urbanization with the increasing of water demand and wastewater discharge provides an opportunity for wastewater reuse. The vast amount of wastewater discharge and low reclaimed water production mean that wastewater reuse still has a great potential in China. Many environmental and economic benefits and successful reclamation technologies also provide opportunities for wastewater reuse. In addition, the overall strategy in China is also encouraging for wastewater reuse. In the beginning stage of wastewater reclamation and reuse, there are many significant challenges to expand wastewater reuse in China including slow pace in adopting urban wastewater reuse programs, the establishment of integrated water resources management framework and guidelines for wastewater reuse programs, incoherent water quality requirements, the limited commercial development of reclaimed water and the strengthening of public awareness and cooperation among stakeholders.     

浅析兰州市校园雨水的利用研究

收集利用雨水已成为一种既经济又实用的水资源开发方式。通过实验监测分析兰州市某校园雨水的水质情况,结果表明：（1）校园区雨水径流的主要污染物质为化学需氧量（COD）和悬浮性固体（SS）;（2）屋面汇集雨水水质较好,路面雨水受污染较重。并对该校园可回收利用雨水径流量进行理论计算;提出回收利用校园雨水的方案,如收集屋面雨水用于校园的绿化,采用绿化带改良及屋面绿化等方法利用雨水资源,以达到较好的节水目的,提高水资源的利用效率。     

北京市再生水相关政策的评估与研究

为缓解城市水资源供需矛盾,回收再利用市政污水日益得到广泛关注.北京市作为最早实践再生水利用的城市之一,其市政污水再利用率已达约60%.为更好地促进北京市再生水的推广与管理,明晰北京市再生水相关政策在发展过程中存在的优势与问题,本文采用环境政策评估、调查问卷、统计分析等方法,对北京市再生水相关政策的目标、政策要素及政策实施效果进行了解析与评估.结果表明,北京市以污水回用为主题的政策仅有3部,随着再生水发展阶段的演进,其目标经历了"处置废水-节约用水-设施建设-推广利用"的调整,再生水行动目标随着政策针对主题和发展阶段不同而表现差异;政策要素的优化改进与时代、社会经济发展程度、对生态环境的重视程度等3个因子息息相关,在顶层设计、功能设置、动机、手段分配等方面欠缺考虑;政策目标的科学化较受认可但其实践完成效果受到质疑,教育程度与收入对调查结果呈显著影响.     

海岛地区非常规水资源开发利用现状及保障对策研究

中国海岛众多,且多数海岛属于丘陵区,普遍存在水资源紧缺的问题.非常规水资源可以增加水资源供给,将是海岛地区解决水资源危机的重要途径.本文通过分析海岛地区海水淡化,主要介绍了海水淡化应用现状、存在的问题和不足,探讨了雨水利用的方法,包括雨水收集、存在的问题和不足,对污水回用进行了探讨,对非常水资源的开发利用现状及存在的问题,提出了海岛地区开发利用非常规水资源的保障对策,为海岛地区水资源可持续利用提供了参考.     

基于IKONOS影像的城市住宅区中水回用空间分布估算

中水回用是解决城市水资源短缺和水环境污染问题的有效途径。开展分散式中水可行性研究,需要考虑中水原水与回用需求的数量、空间分布及平衡关系。论文以南京市住宅区为例,探索了基于IKONOS高分辨率遥感影像分类,估算中水回用空间分布的方法。通过引入单位面积用水定额,将遥感和GIS 分析得到的用地信息与中水原水产量和回用需求关联起来,计算了研究区域中27 个地块的中水原水产量和回用需求量,并分析了两者在空间上的水量平衡关系。结果表明,研究区域存在较大的中水原水供给潜力3.52 L/（m²·d）和较大的利用需求5.37 L/（m²·d）。住宅小区的单位面积原水产量与其建筑容积率成正比;以中高层住宅区为主的地区,中水原水产量能够基本满足本地区的中水回用需求。因此,在这些地区建立分散式污水处理系统,可减少废污水排放,节约自来水取用量,提高水资源利用率。     

体育场雨水回用可行性初探

以杭州某体育场为例,分析该体育场收集屋面和路面雨水作为体育场绿化、田径场喷灌、跑道浇洒等水源的可行性,结果表明该体育场通过雨水回用达到绿色建筑节水率要求,并提高大型体育场水循环利用率、实现水资源的可持续利用。     

北京市清水与再生水协同利用优化模型

开展协同利用清水与再生水的城市供水系统优化研究具有重要的科学意义和广阔的应用前景.为促进城市水资源高效利用,基于多水源转换关系以及再生水生产能力和利用潜力,构建了面向多区域多部门的城市清水与再生水协同利用优化模型,并以水资源严重短缺的北京市为例进行实证研究.设置规划方案基准情景和规划替代方案情景,分别优化了清水与再生水的协同利用方案以及再生水厂群的运行方案.在规划方案基准情景下,再生水占研究区用水总量的32%,分别占农业、工业、环境用水量的60%、30%和42%.海淀区和石景山区再生水供给矛盾将较为突出.相比之下,规划替代方案情景可以获得更高的经济效益,总效益增加6. 21亿元,同时能增加再生水利用量36. 59%、减少清水用量14. 02%.规划替代方案能更加充分地利用现有设施,促进水资源循环利用.此外,还提供了在现有设施条件下,再生水利用量由政策规划值逐渐提升至最佳规模过程中再生水厂群的运行过渡方案.本文建立的研究方法具有较广泛的适用性,可用于解决其它具有再生水利用潜力地区的水资源短缺问题.     

再生水回用的标准比较与技术经济分析

近年来随着全球性水资源危机的加剧,再生水作为一种潜在的水资源得到了越来越广泛的关注,再生水回用的研究与应用也不断深入.因此,本文通过文献调研,系统总结了我国与美国、欧盟、日本和澳大利亚的再生水标准体系与处理工艺,重点比较和分析了我国再生水标准体系中存在的问题与不足,并提出相关建议,以期对我国再生水回用提供借鉴.     

黄山风景区旅游水供需系统安全及动态调控研究

山岳型风景区由于其独特的地形地貌条件,工程性供水难度大,随着区内床位数和游客量的不断增加,水供需矛盾更为突出,成为山岳型风景区旅游可持续发展的关键制约因素之一,黄山风景区尤具代表性。论文通过典型年分析法,对黄山风景区各月各供水片区的水供需系统进行深入分析,认为:①黄山风景区总体上供水量不足,缺水态势明显,且存在时间、空间、丰枯水期等方面的矛盾;②建立水供需动态调控模型,通过水库和引提水工程调节供水是改善黄山风景区供水短缺的重要途径;③通过现有各分片水库的调节和五里桥水库提水上山,可分别解决目前和中期供水问题,远期若建立钓桥水库,形成全山供水连片,可达到远期水供需平衡。     

城市中水在电厂循环冷却水系统的应用与展望

中水回用对于解决水资源短缺具有其他方法无法比拟的优势,其成功应用将产生巨大的经济效益和社会效益。而城市中水经深度处理后回用于电厂循环冷却水补充水系统,不仅可以解决电厂用水紧缺的状况,而且可减轻污水排放对环境的不利影响。文章阐述了城市中水回用的发展现状,从火电厂循环冷却水系统的对补水的水质要求出发,结合电厂循环冷却水以及城市中水的水质特点,选择相应的中水处理工艺方案。此外就中水回用中存在的问题进行分析,并对其发展前景进行预测。     

城市污水再生利用途径分析与利用量预测

水资源匮乏与水环境污染是制约经济社会发展的主要瓶颈,提高城市污水资源化水平是解决这一问题的重要途径.文章结合〈城市污水再生利用分类标准〉（GB/T 18919-2002）,深入分析包头市城市污水处理与再生利用现状及存在问题,提出包头市再生水近期应主要回用于城市杂用、工业和景观用水,再生水回用率可达到50%以上,为解决城市污水再生利用提供参考.     

城市污水再生利用途径分析与利用量预测

水资源匮乏与水环境污染是制约经济社会发展的主要瓶颈,提高城市污水资源化水平是解决这一问题的重要途径。文章结合《城市污水再生利用分类标准》（GB／T18919-2002）,深入分析包头市城市污水处理与再生利用现状及存在问题,提出包头市再生水近期应主要回用于城市杂用、工业和景观用水,再生水回用率可达到50％以上,为解决城市污水再生利用提供参考。     

北京市再生水的公众认知度评估

为缓解城市水资源短缺,回收再利用市政污水日益受到广泛关注.北京市作为最早实践再生水利用的城市之一,其市政污水再利用率已达约60%.本文以问卷、SPSS等作为调查研究工具,探索了被调查者的水资源及污水、再生水认知和再生水使用意愿、受访者的社会经济背景相关数据,对北京市公众的污水回用实践认知进行了评估.结果表明,北京市公众可强烈意识到城市水资源的短缺及处理污水的需要,但是他们在北京市主要水源、北京市用水量最大领域和北京市污水主要来源等问题上存在误区;大部分受访者对废水流向也表示不明确;然而,大于80%的居民表示只要不用于饮用或食物烹调,可以接受包括家庭使用的污水再利用,而63%的居民拒绝将再生水作为公共水源的补充;教育水平较高、个人收入较高、年龄介于35～55岁之间的被访者更加支持赞同再生水的使用,性别对调查结果并没有显著影响.最后,从公众、社区、政府这3个层面提出同步提升素质与认知、宣传和管理双管齐下、加强政策导向和硬件支持等建议.     

中新天津生态城水资源节约利用研究

水是城市发展的基础性自然资源和战略性经济资源,而水环境则是生态城建设所依托的生态基础设施之一。为了更合理地解决城市水资源的资源性短缺和利用性短缺等问题,以中新天津生态城水资源节约利用为例,在对天津中新生态城水环境现状和水环境系统进行分析的基础上,从再生水利用、雨水收集、海水淡化等方面入手,结合景观绿地及其灌溉系统、生态城各项规划导则以及梯度水价等管理措施探索性地研究了生态城节水的各项措施,为其他城市的水资源节约利用提供借鉴。