改革開放以來，中國工業(yè)得到快速發(fā)展，但“大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)、大量廢棄”的粗放發(fā)展模式以犧牲環(huán)境和浪費(fèi)資源換取眼前利益的短視行為，使環(huán)境質(zhì)量遭受了空前的重創(chuàng)：沙漠化面積174萬平方公里，90%以上天然草原退化、生物多樣性減少，水土流失面積356平方公里，流經(jīng)城市的河段普遍受到污染，水源、空氣、土壤等污染日益惡化，水質(zhì)性缺水呈現(xiàn)惡化趨勢，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、食品安全、人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
水資源面臨的挑戰(zhàn)
據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年農(nóng)村約有3.6億人喝不上符合標(biāo)準(zhǔn)的飲用水，水資源正成為一種寶貴的戰(zhàn)略資源，上升為攸關(guān)國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和長治久安的重大戰(zhàn)略問題。水資源短缺面臨的挑戰(zhàn)是嚴(yán)峻的，主要表現(xiàn)為：
水資源嚴(yán)重短缺
中國的水資源基本狀況是人多水少、水資源時(shí)空分布不均勻，南多北少，沿海多內(nèi)地少，山地多平原少，耕地面積占全國64.6%的長江以北地區(qū)僅為20%，近31%的國土是干旱區(qū)（年降雨量在250mm以下），生產(chǎn)力布局和水土資源不相匹配，供需矛盾尖銳，缺口很大。
水資源污染嚴(yán)重
由于改革開放初期只注重發(fā)展速度、忽視環(huán)境影響的粗放型發(fā)展模式，使水資源遭受嚴(yán)重污染：流經(jīng)城市河段普遍受到污染，三江（遼河、海河、淮河）和三湖（太湖、滇池和巢湖）均受到嚴(yán)重污染，藍(lán)藻時(shí)常暴發(fā)；在七大水系100個(gè)國控省界斷面中，Ⅰ-Ⅲ類、Ⅳ-Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)斷面比例分別為36%、40%和24%。此外，城市地下水約有64%遭受嚴(yán)重污染，33%的城市地下水為輕度污染。
水資源的重復(fù)循環(huán)利用率偏低
工業(yè)生產(chǎn)用水效率低，導(dǎo)致成本偏高，產(chǎn)值效益不佳，單方水的GDP產(chǎn)出為世界平均水平的1/3。全國大多數(shù)城市工業(yè)用水浪費(fèi)嚴(yán)重，平均重復(fù)利用率只有30-40%，2009年全國城市生活污水集中處理率平均為63.42%，無法與先進(jìn)國家相比。
水資源的宣傳和管理不到位
長期以來，水資源短缺現(xiàn)狀的宣傳教育力度不夠，科學(xué)有效使用水資源的引導(dǎo)和督察不到位，工農(nóng)業(yè)和生活用水管理處于缺失狀態(tài)，民眾節(jié)水意識(shí)淡薄，各行各業(yè)用水浪費(fèi)現(xiàn)象普遍存在。例如2010年總需水量為7300億噸，可供水量僅有6200億-6300億噸，缺水量1000億噸，城市缺水總量為60億噸。
解決措施全面保護(hù)和審慎開采地下水
20世紀(jì)70-80年代的地下水開采量分別為572億噸/年和748億噸/年，20世紀(jì)末達(dá)到1058億噸，之后維持在1000億噸以上，每年以25億噸的速度增加。全國657個(gè)城市中有400多個(gè)以地下水作為飲用水源，北方地區(qū)65%的生活用水，50%的工業(yè)用水和33%的農(nóng)業(yè)灌溉用水均來自地下水。
北京、天津、河北、河南、山東、山西、陜西、甘肅和新疆等許多地區(qū)地下水均處于超采狀態(tài)。2008年已形成大小不等的地下水降落漏斗222個(gè)，主要分布在華北和華東地區(qū)，而在華北平原形成的地下漏斗約為3萬-5萬平方公里，已成為世界區(qū)域性最大的漏斗分布區(qū)。
在118個(gè)大中城市中64%的地下水屬于較重度污染，33%的屬于輕度污染。地下水已不同程度遭受有機(jī)和無機(jī)有毒有害物的污染，并呈現(xiàn)由點(diǎn)向面、由淺到深、由城市到農(nóng)村不斷擴(kuò)展的趨勢，北方污染程度比南方嚴(yán)重。因此，增加地下水開采無法從根本上解決水資源短缺的難題。
加大海水直接利用工作力度
英、法、荷、意等國在火力發(fā)電、核電、冶金以及石油化工等行業(yè)的脫硫、回注采油、制冰和印染等方面，以及生活方面的沖廁、沖灰、洗滌、和消防等方面直接利用海水代替淡水。2010年世界海水直接利用量近6000億噸，淡水資源節(jié)約效果顯著。
在中國沿海的電力、化工、石化等領(lǐng)域，海水用于直流冷卻和循環(huán)冷卻、消防系統(tǒng)用水、海水沖廁等方面。2010年，海水直接利用量550億噸，其中用作冷卻水的占90%左右，其貢獻(xiàn)率為16-24%。到2020年將達(dá)到1000億噸，貢獻(xiàn)率將提高至26-37%。直接利用海水，將是解決沿海水資源短缺的主要措施之一。
海水淡化技術(shù)有待升級(jí)和推廣
中國海水淡化技術(shù)已進(jìn)入加速發(fā)展期，主要采用低溫多效和反滲透技術(shù)淡化海水。海水淡化項(xiàng)目建成后，淡水能力將達(dá)到220萬噸/日。到2020年，海水淡化量將實(shí)現(xiàn)250萬-300萬噸/日的目標(biāo)。目前，海水淡化技術(shù)需要解決的技術(shù)和應(yīng)用問題是：
首先，關(guān)鍵設(shè)備制造及新技術(shù)開發(fā)有待完善。如用反滲透法時(shí)，關(guān)鍵部件包括能量回收設(shè)備、反滲透膜和高壓泵，分別約占設(shè)備總投資的1/3。須將濃水側(cè)的高壓加以回收以達(dá)到節(jié)能降耗的目的，當(dāng)前的能量回收裝置全靠進(jìn)口，90%的反滲透膜和大部分高壓泵也依賴進(jìn)口。
其次，海水濃水的處理技術(shù)有待改進(jìn)和提高。總體來說，濃鹽水處理用關(guān)鍵設(shè)備已達(dá)到國外先進(jìn)水平，但在高性能反滲透膜、預(yù)處理技術(shù)、大型高壓泵與能量回收系統(tǒng)等方面還有差距。
提高苦咸水淡化能力
當(dāng)前，世界各國苦咸水淡化方法，主要有蒸餾法（多效蒸餾、多級(jí)閃蒸和壓氣蒸餾）、膜法（反滲透和納濾）和電滲析法（電滲析和頻繁倒極電滲析）等多種。其中膜技術(shù)占絕對(duì)優(yōu)勢（反滲透占76%，電滲析占15.6%，多級(jí)閃蒸占2%，其他占5%）。目前超過15個(gè)國家的100多個(gè)科研機(jī)關(guān)正在從事苦咸水利用與淡化方面的研究工作。
中國苦咸水資源較為豐富，總面積為1.6兆平方公里，具有開采應(yīng)用價(jià)值的微咸和中咸苦咸水資源量為20.05億噸/年，其中微咸苦咸水為14.4億噸/年，中咸苦咸水為5.65億噸/年。以苦咸水淡化技術(shù)生產(chǎn)淡水，可作為淡水資源的重要補(bǔ)充。與其他國家的技術(shù)運(yùn)用相比，中國淡化苦咸水的裝機(jī)容量較小，自2005年以來維持在2.8萬噸/天，只占世界苦咸水淡化產(chǎn)量（700萬噸/天）的0.4%左右，開發(fā)利用潛力很大。
污水資源化是解決缺水的主攻方向
工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率一直在90%以上，工業(yè)用水重復(fù)利用率在80%以上，城市生活污水處理率在50%左右。2008年北京市再生水首次超過地表水的新用水量，占總用水量的18.4%，成為一個(gè)非常穩(wěn)定的水源。當(dāng)前，北京市的中水利用率為30-40%，每年利用中水6億噸，在中國處于領(lǐng)先地位，但離中水利用率的理想值30-50%的目標(biāo)還有一定的距離。目前，全國城市污水回收利用率為8.5%，與城市用水的需求有相當(dāng)大的缺口。實(shí)現(xiàn)污水治理資源化，提高水重復(fù)利用率，是今后長期治理污水的工作重點(diǎn)，是解決水資源短缺的根本出路。
雨水資源化工作亟需重視和加強(qiáng)
大多數(shù)城市，主要以江河湖泊等地表水、地下水以及外調(diào)水（如南水北調(diào)）作為主要水源，對(duì)雨水的開發(fā)利用不夠重視。雨水是繼中水、海水之后的人類“第三水源”。中國平均年降雨總量為6.2萬億噸，除通過土壤水直接利用于天然生態(tài)系統(tǒng)與人工生態(tài)系統(tǒng)之外，通過水循環(huán)更新的地表水和地下水的多年平均水資源總量為2.8萬億噸（僅次于巴西、俄羅斯、加拿大、美國和印度尼西亞），是一個(gè)具開發(fā)價(jià)值的水資源。
21世紀(jì)以來，很多大城市在雨水資源開發(fā)利用方面取得了積極成效。如起步最早的北京市，2006年，100個(gè)集雨項(xiàng)目共收集雨水200萬噸，分別占全市年均降雨量、年用水總量的萬分之二和萬分之六，并且其成本比自來水低很多，每噸僅約0.1元。無論從環(huán)保、解決水資源短缺角度，還是從技術(shù)設(shè)施和運(yùn)營成本看，雨水收集和利用作為一種非傳統(tǒng)水源，具有非常好的發(fā)展前景。
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