1 概述
以水的社会循环为核心的我国给水排水学科历经半个多世纪的发展,取得了可喜的成果,涵盖了从自然水体取水直至用水再排放到自然水体的整个过程,水资源危机、改善水环境、建筑业的蓬勃发展都大力推动了给水排水学科不断向前发展.在倡导节能节水、低碳经济的大背景下,给水排水学科呈现出基础理论和工程实践并重、新技术新成果加速涌现、机遇与挑战并存的发展势头。
给水排水学科是一门应用广泛的学科,是多学科相互交叉形成的一门学科,其研究的主要内容是人类从自然界取水、净水、供水到使用后污废水收集、处理、排放以及雨洪利用与管理等构成的人类用水的社会循环,其研究的任务和目标是保障人类社会可持续用水量的需求、用水的安全卫生以及人与洪水和谐共处,促进城市可持续发展,是与城镇建设事业、工业生产、环保和人民生活密切相关的重要学科。给水排水学科的发展支持着各类给水排水工程的建设,给水排水工程的建设又反映了给水排水学科的发展,其建设水平直接反映了学科的发展水平。
我国的给水排水学科建于20世纪50年代,由于当时主要是借鉴和学习前苏联经验,虽然建立了给水排水工程学科,并在高校开设了给水排水工程专业,但给水排水被当作福利性的公益设施,在“先生产后生活”的指导思想下,发展缓慢,很多理论和做法套用前苏联模式,没有形成与我国国情相适应的特色和学科体系。进入80年代后,国民经济快速发展,城市用水量急增,水已成为制约经济发展和丰富居民生活品质的重要因素,特别是水环境污染加剧和内涝成灾.使得城镇供水与排水的矛盾日益尖锐化,给水排水的发展严重滞后于城市经济发展,排水又滞后于给水,水处理发展较慢,在基础理论、技术体系、产业化和规划管理等方面与发达国家相比差距明显。期间,伴随着城市建筑业的大力发展,建筑给水排水领域取得了较大的进展,另外,开设给水排水工程专业的高校数量也大幅增加,一些基础科学研究也逐步展开,但学科体系、课程设置依然承袭旧模式,学科的研究对象、研究内容、成果转化机制等都没有很好地界定和完善。
进入21世纪后,水作为商品、作为战略资源的观念开始渗透,国家提出节水节能政策。高度关注给水排水学科跟随经济建设的步伐,为我国给水排水事业的发展提供了前所未有的机遇,给水排水市场逐步繁荣。从事该专业的众多专家学者、管理部门在国内外学术交流、学科建设和科学研究等方面做了大量工作。为该给水排水学科的生存和进一步发展奠定了良好基础。国内也有专家学者对给水排水学科的发展做过分析,但比较零散,尚未有系统的给水排水学科发展专项报告。鉴于此,结合福建省科协提供的良好契机,福建省土木建筑学会决定组织省内专家就给水排水学科的发展作专项研究报告,希望能为推动给水排水学科的发展和总体水平提升尽绵薄之力。
2 学科发展回顾
近年来,给水排水学科取得了一系列新成果、新技术、新见解,特别是大型、特大型的市政公共给排水设施和高层建筑大量涌现,建筑给水排水分支学科取得的成就突出。下面,按照目前惯用的大范围分类,分别就水处理、市政给水排水、建筑给水排水在近年来取得的一系列成果进行简要回顾。
2.1水处理
水处理是指通过一系列水处理设备将被污染的工业废水或河水进行净化处理,以达到国家规定的水质标准。由于社会生产、生活与水密切相关,因此,水处理领域涉及的应用范围十分广泛,目前已构成了一个庞大的产业应用。
目前国内各污水处理厂面临脱氮除磷升级改造的严峻挑战,对高效再生水处理技术的迫切需求,并对如何控制再生水水质生态安全性、生物安全性,如何控制再生水病原微生物风险,如何构建以毒性测试为核心的再生水安全管理体系。
水工业概念的提出及其产业化形成,学科拓宽与改革是行业内的共识,学科交叉、渗透不可避免,加之近年来国家对该行业的投入逐年增大,国外工程技术的引进,使该学科基础和应用研究逐步开展、深入,必将促使该学科面的拓宽,并可能衍生出一些新的学科方向。如给水排水环境化学、城市给水排水工程规划、水质灾害工程、水质与生命科学等。
2.2市政给水排水
市政给水排水的设计与规划关系着城市未来的发展,是城市基础设计的重要组成部分,关系着城市污水、雨水的收集处理,对保障整个城市的正常运行、对居民居住环境有十分重要的意义。
2006年12月29日颁布的国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)全部106项强制性指标要求最迟于2012年7月1日正式实施,这需要对现有80%~90%的水厂升级改造,任务艰巨。自来水企业在生产工艺、管理、维护等方面都必须做出相应调整。
给水深度处理和供水智能管网有了长足的发展和进步。城市化过程加速了资源紧张,使人们认识到雨水和污水也是资源,在城市雨洪利用技术、城市排水管网设计技术发展、污水深度处理与中水回用等方面有新的开拓和发展。特别是近年来城市内涝频繁,高速公路、高架桥、地铁等大型交通基础设施的兴建对市政给水排水提出了不小的挑战。
2.3建筑给水排水
建筑给水排水是与人们关系最为密切的分支学科,建筑给水排水伴随着建筑业的发展而迅速发展,已成为给水排水学科中不可缺少而又独具特色的组成部分。
在学术交流和学术活动方面,全国建筑给水排水工程标准技术委员会和中国土木学会给水排水委员会牵头组织国内各地的分支机构、高等院校、设计院、企业等展开良好的互动,国内与国际间的学术交流愈发活跃,学术活动丰富多样,为行业人员的交流和促进建筑给水排水分支学科的发展搭建了一个良好的平台,形成了良好的学术探讨氛围,有力促进了小同学术观点的争鸣。
近年来,在标准的制定、修订方面取得了一系列的成果,其中,如国家标准《建筑给水排水设计规范》(GB 50015)、《排水用柔性接口铸铁管及管件》(GB/T 12772)等的修订,《建筑给水排水系统运行安全评价》、《建筑同层排水工程技术规程》的制定,国家标准图集《卫生设备安装》(99S304)和《建筑排水塑料管道安装》(96S406)等的修订,新编了《管网叠压供水设备选用与安装》(06SS109)、《建筑小区塑料排水检查井》(08SS523)、《建筑特殊单立管排水系统安装》(IOSS410)等一系列国家标准图集,新编和修编的行业标准如《建筑给水排水薄壁不锈钢管连接技术规程》(CECS 277)、《小区集中生活热水供应设计规程》(CECS 222)、《住宅远传抄表系统应用技术规程》(CECS303)、《大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程》(CECS 263)、《特殊单立管排水系统技术规程》(CECS 79)、《加强型旋流器特殊单立管排水系统技术规程》(CECS 307)、《生活排水系统测试标准》、《探火管灭火装置技术规程》,建筑给水排水领域的标准化工作正逐步有序开展中。
《建筑给水排水设计规范》作为指导建筑给水排水设计的母规范,其制定、修订历程见证了建筑给水排水广大科技工作者和业内人士勇于探索、积极创新、实事求是的精神。任何规范的内容都趋向科学,但学科的动态发展注定了期间会有不同的学术观点和热点,如广泛采用的变频给水是否真的实现了节能,叠压供水是否会对市政用水产生不利影响及程度,UPVC塑料排水管和柔性接口机制排水铸铁管在使用寿命、排水流量等方面仍存有争议,如何完善现有的水封理论,建筑设计防火规范和高层民用建筑设计防火规范存在条文不匹配甚至冲突的问题,超高层建筑防火抗震等问题。
3 战略需求
1998年6月,联合国人类居住会议(伊斯坦布尔会议)上,会议秘书长沃利·恩多曾发出警告:“据我的推断,在未来50年中我们会看到,导致国与国之间、人与人之间剧烈冲突的诱因将不再是石油,而是水。”水资源的争夺一直影响着中东局势的稳定也印证了水资源的战略意义。
水是生命之源,是不可替代的宝贵资源,也是社会经济发展和保护生态环境必不可少的重要因素。我国水资源总量丰富,但人均占有量不足世界平均水平的1/4,同时,地区分布极不平衡。一方面是供水需求量的持续增加,另一方面是部分江河湖泊水体的污染,使水资源的供需形势显得越发严峻。近年来,天气变得更加极端,西南地区连续几年的干旱已经导致部分城镇的生活用水困难。不论是从国内民众生活的角度,还是国家战略发展的高度来看,对有限水资源的开发和综合利用都是非常重要的,给水排水学科在这方面承担着重要的角色。
保障供水安全,尤其是水质安全对保证人民群众的生命健康具有举足轻重的意义,水质安全关系到千家万户,从水源地到用水点,任何环节都不容许导致水质污染的情况发生。
能源是一个国家的支柱,节能减排是我国经济发展的重要国策,节约能源消耗的同时,也减少了对环境的污染,目前对风能、太阳能等清洁能源的大范围推广使用尚不现实.我国已是第一能源消耗大国,通过火力发电等传统方式获取能源占据相当大的比例,用于室内外取水、输水的动力能源消耗占据一个城市消耗能源的很大部分,通过给水排水学科的发展研究,寻求降低能耗的途径具有重要深远的意义。
近年来,各地建筑业蓬勃发展,城市用地紧张问题突出,高昂的土地价格和有限的土地空间,使得高层建筑如雨后春笋,给水排水学科在减缓城市用地紧张方面仍然具有重要的作用和发展空间。各种给水排水构筑物、给水排水管道占据了一定的城市用地,提高土地空间利用率具有重要意义。
建筑排水系统直接关系到人们的生活质量,小至漏水,大至引发疾病病毒的传播,非典疫情就是一个很好的反面事件。改革开放以来,国家经济建设取得了巨大成就,人们生活水平的提高都促使建筑排水系统必须保证其卫生安全性,要与生活水平、经济建设相适应,这既是小康建设的需要,也是衡量国家综合发展水平的一个缩影,因此,从预防重大疾病传播和保障人民生命健康出发,都需要给水排水学科在此方面给予有力的保障。在这方面,美日欧等发达国家是我们的榜样。
4 发展态势
4.1从水质安全为核心
由于水环境污染,水中存在种类众多的微量持久性有机物、内分泌干扰物、藻毒索、微生物等复杂的污染物质,常规水净化工艺难以有效去除,严重影响饮用水水质;由此导致的消毒副产物成为影响饮用水卫生安全的重要隐患,因此微污终水处理技术的系统研究及其规模化推广应用已成为重点任务,与此密切相关的还有出厂水的化学和生物稳定性、输配水系统的二次污染防治和安全控制等问题。电子工业、超高压锅炉、医药制剂等行业对高纯度水质的要求,对水处理技术也是严峻的挑战。在污水处理方面,尽管生活污水、高浓度工业废水治理技术和工程应用已经日趋成熟,但随着国家对污水排放标准和地表水环境质量标准要求的提高,氮、磷等营养性物质的经济稳定高效去除仍是目前关注的热点之一。污废水及其中污染物的资源化利用也得到高度重视。面对这些行业问题与需求变化,给水排水学科由原来水的供给及排放,转化为以水质安全为核心的水的良性社会循环。
4.2新工艺和新材料得到广泛应用
水质问题的日益突出,使得给排水科学与工程领域的传统技术和工艺难以满足水质改善的需要,促使新工艺不断涌现。为适应处理微污染原水的需要,净水处理已从常规的沉淀澄清、过滤和消毒工艺逐渐发展为包括预处理、强化常规处理、深度处理、安全消毒的工艺体系,所采用的单元技术也有了重大的变化和进步,以膜技术为核心的水处理技术得到快速发展。污水处理工艺技术得到迅速发展。当前生物技术、膜技术、高级氧化技术和生态工程技术主导了水处理工艺技术的发展方向。新工艺迅速发展的同时,新材料在水处理领域也得到广泛应用。
4.3高新技术应用成为新增长点
当今给水排水工程设施已不局限于传统的土木结构型,设备型和设备集成型得到很大的发展,机电设备在整个工程投资中的比例不断加大,设备集成的技术含量不断提高,同时电子技术、信息技术“仿真模拟技术和自动控制技术在给水排水工程中得到了广泛应用。给水排水工程设施的设备化、集成化,检测手段的仪表化、实时化,运行控制的自动化、智能化和工程设计的模块化、数字化已经成为行业发展新的增长点。
4.4绿色宜居和可持续发展
这主要体现在与人们联系最多的建筑给水排水领域,实则为人性化。下面以建筑排水系统为例,说明其发展趋势。
4.4.1健康安全
建筑排水系统是实现建筑物功能的重要组成部分,一栋建筑物如果排水管道系统有缺陷,轻则跑冒滴漏,臭气入室,重则影响正常生活秩序,甚至危及生命。
2003年3月,香港淘大花园爆发的大规模“非典”事件,造成321人被感染,42人死亡。其中一个重要原因是:卫生间的地漏水封(直通式地漏下部装存水弯)干洞。卫生防疫部门已证实,下水道包括通气管道中存在含有病毒、病菌的气溶胶。
以地漏为例,作为一个颇具争议的排水附件,在“非典”之后,人们对地漏的作用有了新的认识,也对其功能提出了更为严格的要求。许多家庭设置了地漏,因为无经常排水补充地漏水封,使其成为一个臭气口,甚至直接把地漏口堵死。一些公共卫生间所设的地漏得不到补水,水封干涸、臭气外泄也是常见的事情。
排水管道漏水也是人们经常碰到的,尤其是刚性连接的塑料排水管道。管道漏水不仅直接使污物直接进入室内,影响室内环境和美观,对于异层排水、横支管漏水或堵塞就比较棘手了,因上层住户排水管道出现漏水或堵塞而影响下层住户并造成邻里纠纷的事件在国内也比较常见,因此,在国内很多地区已广泛采用同层排水系统,但国内应用较多的降板同层排水如果降层内管道出现漏水或堵塞,虽然不会殃及下层住户,但造成的破坏或维修成本甚至高于异层排水。因此,不论同层排水还是异层排水,在保证排水管道中气体不会进入室内和管道不会漏水的情况下,横支管要做到容易检修就是建筑排水系统的发展方向之一。
可见,建筑排水系统的首要任务是保障排水安全、室内环境良好、容易清理检修,这将一直是建筑排水系统发展的方向,也是目标之一。
4.4.2中水回用
人们预言,21世纪将会是一个缺水的时代,甚至有可能会因为水资源的纠纷而引发国家之间的战争,全世界约有20多亿人口面临淡水资源危机,其中26个国家的3亿多人正生活在缺水环境中,缺水已成为世界性的问题。开源节流是现在缓解我国水资源危机的良策,节水是缓解这一问题较现实的办法,而中水回用是一条有效的节水途经。采用建筑中水系统,使污水处理后回用,有着双重意义,既可循环使用污水,也可以节能,有明显的环境效益和经济效益。因此,在国家大力提倡绿色建筑的今天,建筑中水系统必定会成为建筑排水的发展方向之一。
中水回用是解决城市缺水的有效途径,是污水资源化的一个重要方面。城市合理使用水资源问题迫在眉睫。推行分质用水,实现污水资源化是一项十分紧迫的任务,大力推广中水的使用是城市节水的重要内容。只有很好地应用中水工程,才能从真正意义上起到节约能源、节约用水的作用,才能够显示出其经济效益,使中水建设投资和运行投资发挥应有的效益。
目前的中水回用由于一次性建设投资成本较高,即使有,也大都采用小区废水集中处理再回用作生活杂用水或用于景观绿化等用水。今后,以家庭为单位的中水回用技术将得到普及,尤其是在降板同层排水系统中采用中水回用技术具有很好的前提条件,可以将收集废水的水箱和其他设备置于降板层内,将废水经过简单的物理、化学处理后,直接用于卫生间冲洗大便器。这种方式也比较好推广,因为它以家庭为单位,不存在小区中水回用系统需要所有住户分摊建设成本的问题,在自家卫生间装设中水回用系统,不仅节约了大最的管材和水表等成本,由于废水收集水箱的调蓄作用,也有利于室内排水的流量均衡。
4.4.3排水设备、附件
卫生器具是最主要的排水设备,直接反映人们的生活水平和生活质量。近年来,各种款式新颖、功能多样的卫生器具进入卫浴市场,为人们提供了更多的选择。
建筑设备的完善程度和设计水平是体现建筑物建设质量和现代化水平的重要标志,建筑给水排水学科的技术水平及先进性直接影响建筑物的使用功能,与人们生活、卫生、环境、安全息息相关。随着人们生活水平的提高,人们除了对建筑物安全性、耐久性和经济性有一定的要求外,同时对建筑的舒适性、使用性的要求也格外重视,尤其对住宅建设的节能与新能源的利用、厨卫技术、管线技术、环境及其保障技术等都有了更高的要求。
生活水平的提高对卫生清具提出了新的要求,卫生器具更注重舒适、可靠、安静、节水、节能。近年来,具有代表性的卫生洁具有:水力按摩浴盆,用喷嘴产生大量回旋式气泡和冲击水流,可达到康健和休闲的效果;连体式低位冲洗水箱漩涡大便器,冲洗时噪声低,冲洗效果好,可节省冲洗水量;高标准的全自动坐式大便器,冲洗污物、清洗人体和吹干等全部过程自动化。
值得一提的是,不能纳入卫生器具范畴的地漏虽然只是一个小小的排水附件,但使用中出现问题最多,主要表现为水封破坏致使有害气体窜入室内和容易聚集毛发并且不易清通两个方面。值得欣慰的是,地漏的作用和重要性逐渐引起行业人士的重视,并且国内也出现了多式多样的地漏。
4.4.4特殊单立管
瑞士在上世纪60年代开发的苏维托排水系统(Sovent system),是最早出现的特殊单立管排水系统,随后又出现了诸如高奇马排水系统(芯形排水系统)、塞可斯蒂阿排水系统等类型,这类排水技术在欧美国家得到推广使用,后来在日本被进一步开发,应用也有近30年的历史。2007年,国内掀起一波特殊单立管排水系统的开发热潮并持续至今。
特殊单立管排水系统是国内近年来建筑排水行业的热点话题,具有如下优点:排水流量高(接近和达到双立管排水系统的流量);占用空间小(所需安装空间仅相当于普通单立管排水系统,增加有效空间);节约管材(与同等排水量的双立管系统相比,省去了通气立管和通气管件);节约安装费用(由于省去了通气立管,大大减少安装所需的人工和辅材)。
目前,特殊单立管排水系统在北京、上海、云南、福建等地的高层建筑中得到广泛应用,效果也比较好。
在建筑标准要求较高的建筑和其他使用普通单立管无法满足排水要求的建筑中,采用特殊单立管排水系统将逐步成为行业共识,开发更高性能的特殊单立管特制配件将是建筑排水系统的发展方向之一。
4.4.5同层排水
长期以来,我国住宅的卫生间、厨房和阳台排水_二直沿用将用水器具的排水管敷设在下层房间上部的方式。随着住宅的商品化,这种传统的敷设方式已经明显不适应时代发展的要求。其最大的问题是卫生器具排水管道吊装在楼板下,把最有可能出现问题的部分留在别的住户家中,使下层住户卫生间、厨房和阳台需要为上层住户设置吊顶,如果管道渗漏或堵塞检修时,会给下层住户造成不良影响,有时甚至引起邻里纠纷;其实,上层住户夜间冲水的噪声对下层住户也存在干扰。
卫生间排水管道的下层敷设方式已经愈来愈明显地与“以人为本”的住宅理念相悖。因此,根据管道必须在住户本层敷设的基本原则,探讨各种排水管道敷设方式是目前卫生间、厨房和阳台设计的一个重要任务。
随着住宅产业化的发展,住宅已成为老百姓生活中最大的消费品,业主对自己居住空间的隐私权益也更为关注。传统的排水方式使得私有住宅的产权完整性缺乏界定,维护检修以及地面渗漏等经常造成邻里纠纷。开发商顺应业主日益增加的需求,在居住建筑中将会更广泛地采用同层排水技术,同层排水技术将是住宅、宿舍、病房楼、公寓、宾馆等居住建筑排水系统的发展趋势。
长久以来,我国建筑一直采用传统的隔层排水方式。随着国民经济的飞速发展,人们对生活质量也有了越来越高的要求,反映到卫生间应用方面,已经不再单纯着眼于功能及成本因素,卫生、设计以及使用的便利性等均成为重要的考虑因素。在这一背景下,隔层排水的诸多问题逐渐突显,已经不能满足人们对建筑排水的要求,降层排水、同层排水等排水方式应运而生。
4.4.6管道维护
一直以来,室内排水管道自投入使用之日起,就很少引人关注,除非出现排水管噪音、排水管堵塞、排水不畅等问题时,才会被提到,很少有主动维护排水管道的理念,这与国外发达国家相比,差距就很明显了。
从大的方面来讲,管道维护主要有定期的维护和突发的管道维护两大类。定期维护主要针对管道固定是否有松动、荷载传递是否均匀、防腐是否出现问题、是否存在局部隐患等,突发的管道维护主要针对接口漏水、管道破损等问题。
将管道的维护作为建筑排水系统运行的一项子工作,不仅有利于保证管道持续安全可靠的工作,也有利于提高管道系统的使用寿命,以保持不低于建筑结构的使用寿命,管道维护要求、技术和设备也将是今后建筑排水系统发展的方向之一。
5 福建省给水排水学科
5.1学科现状
给水排水学科力量较为薄弱,一直是技术开发与应用多于理论。随着相关问题的不断出现,技术开发与应用所需的理论支撑越显不足。建立、完善和发展相关理论体系日显迫切。由于该学科涉及面广、综合性强,建立和发展学科理论必须借助相关学科的理论基础。
建筑给水排水科研的主渠道不通,重大基础课题无法立项进行,无专门的科研机构,更谈不上科研基地。迄今为止,国内还没有一座为建筑给水排水而建立的测试塔。而在日本,50m左右至100m的测试塔已不下3座,从某种意义上说,建筑给水排水的科研工作开展,在某些领域尤其是基础课题是在倒退。
技术的发展,竞争的取胜,关键在于人才,人才在于培养。建筑给水排水专业的人才培养,主要依托高等院校的专业教学。这又与教材、师资、学时、实验条件等有关,也与建筑给水排水的整体水平发展速度有关。
在我国,政府机构的作用是决定性的,运用行政手段和经济杠杠,扶持应予扶持的企业,组织力量进行新产品的开发和生产,淘汰、废止不节能、不节水的产品,积极引进国外已有、国内急需的新产品、新技术、新工艺,这些都是可以做到的,也证明是行之有效的。
建筑给水排水、卫生设备的国内外基本情况实质问题是技术差距。与发达国家相比,在基础课题方面尤为突出。
我省给水排水学科整体保持平稳发展态势,依托福州大学、华侨大学、福建工程学院三所高校给水排水工程专业的师资力量和教育资源,福建省土木建筑学会给水排水分会、福建省给排水技术信息网、福建省工程建设科学技术标准化协会水工业专业委员会等部门机构的学术活动,以福建省建筑设计研究院为代表的众多设计院,共同推动我省给水排水学科向前发展。
高校向来是科研的集聚地,是促进学科发展的重要力量。福州大学是我省最早培养给水排水专业人才的高校,在多年办学过程中积累了丰富的经验,特别是福州大学拥有市政工程专业硕士点,具备研究给水排水学科相关课题的软硬件实力,近年来研究课题主要集中在污水处理和建筑给水等热点问题上,虽然取得了一定的成果,但研究的内容仍仅是整个学科的冰山一角。近年来,学校引入了一批高学历青年教师,也申请了若干科研项目,取得一定的科研成效。
5.2学科发展
我省地处东部沿海,经济较发达,为很多给水排水学科中涌现的新技术、新成果在省内推广使用奠定了很好的基础,并且省内的给水排水专家重视吸收引进新技术、新成果,充分发挥省内交通便利和互联网等的优势,为有关给水排水的各种问题进行讨论交流营造良好氛围,我省给水排水学科近年来发展势头良好。
自2007年举办首届海峡绿色建筑与建筑节能博览会(以下简称“绿博会”)以来,为展示和推广新技术、新成果搭建了一个很好的平台,给水排水领域取得的成果主要集中在节能节水,下面简要回顾历届绿博会展示的成果。
第一届绿博会主要展示了智能管网叠压供水系统、远传抄表系统、新管材新材料技术、节水舒适型卫浴、隐蔽式同层排水系统、雨水利用技术。
第二届绿博会主要展示了节能供水设备、“一户一表”新型系统、控压节水技术、节水卫生器具、同层排水技术、虹吸雨水系统、其他新材料新设备(如新型管材、太阳能热水器、热泵机组、玻璃钢整体化粪池等)。
第三届绿博会主要展示了雨水回用技术、膜处理在海水淡化和中水污水处理中的应用、供水管理“产、销、差管理系统”、节水卫生器具、塑料检查井和新型管材。
第四届绿博会主要展示了特殊单立管排水系统、家庭中水利用系统、供水流程监控管理系统、节水器具、其他新型节能节水设备和材料(如节能泵组、新型管材、热泵机组、细水雾灭火设备、水处理与加压集成一体化设备等)。
第五届绿博会主要展示了特殊单立管同层检修排水系统、家庭中水利用系统、新型消防设备(如探火管自动灭火装置、高压细水雾灭火装置)、矢量泵节能泵组、新型管材、节水舒适型卫浴设施。
第六届绿博会主要展示了餐厨水处理技术、建筑水处理技术、非传统性水源利用、绿色灌溉技术、绿色消防新技术的展示、其它新技术的展示(真空排水系统、新型管材、感应卫生器具等)。
可见,新技术主要围绕着节水节能这一主题,展示的新技术主要集中在建筑给水排水领域,这些新技术、新成果反映了给水排水学科的发展方向,最重要的还是要将这些新技术、新成果逐步逐项推广应用。
在全国范围内,我省给水排水学术交流明显趋向活跃。定期或不定期举办一系列的学术讲座、新成果、新技术宣讲等,并且以绿博会平台,集中展示给水排水学科在节能、节水、节材、节地、环保领域取得的最新成果。
1976年4月成立的福建省给排水技术情报网,同年即编印《福建给排水》动态,次年增加《专题资料集》两本刊物内部交流,长期坚持定期出版,由油印、铅印到电脑排版。它凝聚了行业人士,在交流技术、推广新工艺、新产品等发挥积极影响,特别是地县专业人员。1985年,福建省土术建筑学会给排水学术委员会参加刊物主编,2005年,福建省工程建设科学技术标准化建筑水工业专业委员会也加入主编。《福建给排水》双月刊于1988年获得福建省新闻出版局内部准印证第K050号,福建省期刊协会理事单位,每期印1 000本,至今已出版了183期;《福建给排水专题资料集》每年出刊6集或以上,每期印700本,至今出版177集;《福建给水排水特刊》每年出刊2期或以上,每期700本,至今已出版49期。这三本刊物受到省内外行业人士的关注、赞赏。《福建给排水》刊还与《江苏给水排水》刊(210本,期)、《供水与排水》刊(东北地区水网,100本/期)交换刊物至今已16年。
我省目前开设给水排水工程专业的高校有福州大学、华侨大学和福建工程学院,其中福州大学在2008年开始招收培养市政工程专业的硕士研究生,2011年开始招收培养市政工程专业的博士研究生,就业情况良好,毕业生就业主要集中在建筑给水排水等领域,从事设计、施工、监理等工作。
在建筑排水领域,以特殊单立管排水系统为代表的新技术将对进一步研究和探索建筑排水技术起到积极的作用。加强型旋流器特殊单立管排水系统技术规程成立会在厦门召开,国内给水排水专家就特殊单立管排水系统的研究成果和应用作了大量的报告。我省在该领域的成果包括编制了福建省建筑标准设计《建筑同层检修特殊单立管排水系统安装》。但不足的是,我省在管材推广应用方面存在一定阻力,塑料管的大范围使用,管材的使用匹配性方面需要加强研究,同层排水技术没有得到很好的推广应用,不能因为曾经出现一些问题就放弃。
相比国内其他同等城市,在建筑热水领域,以太阳能、热泵技术制取热水尚存在一定差距。由福建省建筑设计研究院和福州大学土木工程学院牵头在编的《空气源热泵热水系统技术规程》正在进行,有望能解决一些实际存在的问题。
我省在消防方面的学术交流数量和质量保持领先,建筑消防领域,新技术、新成果的推广取得一定的进展。在这方面,由省土建学会给水排水分会组织举办的学术交流讲座较多,并且主要集中在新型消防产品,如探火管感温自启动灭火装置、气体灭火系统、高压细水雾、气溶胶自动灭火装置等。成果包括《探火管感温自启动灭火装置设计、施工及验收规程》。
在建筑给水领域,以叠压供水技术为典型代表,在全国范围内处于领先,特别是在福州市新建小区给水工程、“一户一表”改造工程中采用叠压供水技术较为普遍。在该领域的研究取得了较为深入的成果,特别是福州大学2008级市政工程专业的硕士研究生开展了一系列叠压供水专题的试验研究和论文撰写。另外,我省一户一表改造工程取得了阶段性的成果,特别是厦门、泉州、福州等地在改造任务艰巨的情况下取得了颇多丰富的经验。
在城镇给水排水领域,取得的进展包括取消化粪池的调研,制定了《福建省化粪池设置技术管理暂行规定》,召开听证会调控水价,实施阶梯水价的推进。
在给水处理、污水处理方面也取得了长足的发展和工程运行经验。编制了《城市及部分县城暴雨强度公式》、《福建省城镇污水处理厂运行管理标准》、《福州市温泉供水工程技术规程》、《室外给水管道设计、施工及验收规程》、《福建省城市用水标准》以及《埋地塑料排水管道工程技术规程》等工程建设地方标准。
5.3研究方向
结合我省具体情况,给水排水学科的研究方向应侧重于以下几方面:
(1)如何提高水资源使用率?
(2)缺水地区如何开发非传统水源(海水、中水、雨水)?
(3)供水系统的节能调查和节能推广技术研究。
(4)住宅排水系统安全的关键技术研究。
(5)发挥高校的科研带头作用,研发和生产力的成果转化机制。
(6)高校给水排水学科教学质量的改革和教学模式的进一步创新。
5.4对策建议
虽然我省给水排水学科取得了一定的进展,但必须看到存在的不足和差距,下面结合我省情况,就给水排水学科的发展提出几点建议:5.4.1我省倚山面海,雨量丰沛,水资源相对丰富,但其动态变化的时空分布,与用水季节和用水地区很不均衡。据统计,2003年福建全省生活和生产用水总量达182.75亿立方米,其中农业灌溉用水量为97.44亿立方米,占用水总量的53.3%。假如提高灌溉水利用率20~25个百分点,那么全省就可增加水量18.49~24.36亿立方米,说明节水大有可为。
流域和区域水资源优化配置,是水资源规划和管理的最重要工作。其主要任务就是要协调好生活、生产和生态用水,以满足全社会可持续发展的需要。晋江流域水资源优化配置工程的实施,是福建水利现代化的重要组成部分,在落实科学发展观中起到了示范作用。这项工作应当进一步扩展至全省。对闽江、九龙江等流域也应结合其水资源的特点,尽快组织力量加紧研究落实,为进一步加快建设海峡西岸经济区提供可靠的水资源保障。
5.4.2闽东沿海一带及许多岛屿缺水地区应大力提倡节约用水,提高用水效率,这样不仅可减少工程建设、降低水利工程投资规模,减少投资浪费,同时还可以减少废污水的排放量,进而减少城市污水处理设施的建设规模与投资,起到一举多得的效果。特别是平潭综合试验区的建立,快速发展必然使该地区水资源供需矛盾更加突出,必须从多渠道缓解用水紧张的局面,包括科学配置水资源、建设节水型社会、非传统水源的开发利用(主要包括海水、中水、雨水的开发利用)。
5.4.3利用绿博会提供的平台,继续引导、鼓励和支持从事给水排水领域的企业参加绿博会,学校、设计单位、建设单位等应鼓励支持或带队前往现场,在了解各种新技术、新成果的基础上,抓紧推广应用。
5.4.4高等院校是一股重要的科研力量,给水排水学科的教师传授给学生的不应仅仅是知识技术,更应是一种方法、一种信念、一种做人的准则、一种支持学生今后奋斗的强大动力。广大教师不仅要进行思想观念、知识结构、教学内容和方法的更新,更要注重思想政治素质的提高和敬业精神、职业道德、责任意识、团队精神和健康心理的培养。在课程体系、学术梯队、实验室建设及“产学研”方面均面临很重的学科建设任务。加快学科建设与改革、充实学科发展内容是决定学科未来持续拥有生命力的关键。
5.4.5任何学科的发展都离不开人力物力财力的投入,发挥政府职能部门的作用,通过申报项目的方式支持给水排水学科的发展,支持给水排水领域企业申报项目,给予必要的经费支持。
5.4.6为给水排水各领域界人士提供与国内外学者沟通交流的平台,分享当前最前沿的研究成果,共同探讨给水排水学科今后的发展方向,促进业内产学研结合,邀请国内专家学者同行作专题演讲。
5.4.7我省目前分行业、分部门的分散管理体制,使水资源的开发、利用、保护和治理、节约、配置缺乏有效的统一性,难以实现水资源的合理开发、高效利用和切实保护,在水资源保护和合理配置方面也难以形成强有力的手段。因此,要推行供用水一体化,严格取水许可制度和废污水排放制度,实行涉水工程的水资源论证制度,进行水务一体化管理,建立行为规范、措施得当、执法有力、严谨高效的水资源管理体制机制是解决我省水资源问题的重要措施。
6 前景展望
给水排水学科发展的总目标是实现水资源的良性开发和使用、节省能源消耗、节省土地面积、为人们的使用提供便利、卫生安全和财产安全保障。
只要人类文明在进步,就无法阻挡给水排水学科的发展,给水排水学科将继续呈现多学科交叉融合、多技术综合应用的发展特点,
给水排水学科发展的指导观念应是“以人为本”、“以人为中心”,水和人的生活、工作、安全密切相关,不以人为中心,给水排水学科的地位在整个国民经济中将变得无足轻重,小至水龙头、地漏,大至各种给水排水设备,都应注重对人的关怀。
科研是技术发展的基础,科研应该先行,与发达国家相比,给水排水学科在基础研究领域尚存在很大的差距,给水排水学科的科研工作尚未走上一条有计划、有步骤、有组织、有目的的发展道路,往往是工程领域的技术标准落后于发展需要,如何充分整合现有资源,发挥产、学、研相结合的优势,将科研成果和生产力对接,是给水排水学科需要面对的重大挑战。
给水排水是一个正在繁荣、市场潜力极大的学科,抓住良好的发展机遇。全国乃至世界性的给水排水学术交流日趋活跃,各类专业期刊投稿踊跃,为广大同行相互沟通学习提供了一个良好的平台,相信这种势头将继续得到保持和发展。从学科涉及的不同职能领域来看,高校、科研机构、生产企业、设计单位、施工单位、建设单位和使用单位以市场需求为纽带,各方加强合作,形成良性互动,促进科技成果的转化必将给给水排水学科展现生机勃勃的一面。
特别是省内同行的领军人物,应充分重视新成果、新观点、新技术,鼓励不同学术观点的争鸣,促进学科交叉融合和协调发展,推进学术建设。
节水节能、低碳环保是国家实现可持续发展的战略锾求。当前形势下,给水排水学科的发展既需要一个良好的大环境(产业政策的引导、普及给水排水学科认知、鼓励并支持新技术和新产品的推广应用、营造良好的学术团体交流氛围等),更需要广大学科工作者不断提高专业素养和理论与实践相结合的能力,敢于打破传统的学科思维模式,敢于接受新事物、新思想,促进给水排水学科与微生物学科、新树料学科、建筑卫生学科、计算机学科等的交叉融合和协调发展,加强同行不同职能部门的合作交流。
给水排水学科取得的成果最终将应用于工程中,随着国民经济的快速增长,人民生活环境质量的提高,给水排水基础设施建设事业和建筑业的蓬勃发展,我们大胆预言给水排水学科在本世纪将会取得更加迅速的发展,会取得更加辉煌的成就。