城域级再生水回用复兴城市水系研究——以乌鲁木齐市为例

叶亚琦 ，吴 昊 ，王慧杰 ，王 佳

（1.北控水务（中国）投资有限公司，100102，北京；2.江苏省淮安市水利勘测设计研究院有限公司，223005，淮安）

近年，随着城镇化进程的加速，对水资源的需求量越来越大，同时带来了更严重的水环境污染，如何高效开发利用水资源并保护水环境成为全社会共同面对的挑战。再生水作为城市水资源的一种，具有水源稳定、水质达标、生产成本少、运行费用低等优势，其回用具有广泛的应用前景和可以预期的稳定市场。

一、乌鲁木齐市水资源概况

新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市属于典型的资源性缺水城市。根据《乌鲁木齐市水资源公报（2015年）》，乌鲁木齐市水资源总量11.978 3亿m3，其中地表水资源量11.601 3亿m3，地下水资源量5.741亿m3，重复计算量5.364亿m3。根据城市发展需水预测，2020年总需水量15.01亿m3，2030年17.01亿m3。而自治区下达的用水总量控制红线为：2020年 13.78亿m3，2030年13.84亿m3，因此，2020年缺水量达1.23亿 m3，2030年缺水量达3.17亿m3。水资源不足将成为制约乌鲁木齐市经济社会发展的主要因素。乌鲁木齐市现状绿化和景观用水基本上来自自来水或地下水，再生水利用率仅为18%。多条河道因长期无水补给而干涸，水生态及水景观效果急需提升。

为解决这一系列问题，响应自治区党委提出的“树上山、水进城、煤变气、地变绿、天变蓝、城变美”工作指示，全面解决水资源不足这一制约城市发展的主要矛盾，乌鲁木齐市于2017年6月启动了“水进城”项目。该项目是充分利用再生水，依托现状及规划水系，在保证水质的基础上，将乌鲁木齐市再生水全部用于城市绿化和景观用水，进一步提升城市的生活品质。

二、国外再生水应用情况

大多数国家对再生水的利用都十分重视，如日本、以色列等国，在园林绿化、农田灌溉、道路保洁、洗车冲厕、河湖补水等方面广泛利用再生水。

1.日本再生水利用

日本从1955年开始利用再生水。受1977年节能政策调整和1978年福冈等城市水荒的影响，国家及地方制定了再生水利用指导计划。2009年日本公布的《下水道白皮书》强调了污水再生利用在日本的重要性。为鼓励设置再生水输送系统，日本政府制定了奖励政策，通过减免税金、提供融资和补助金等手段加以大力推广。日本再生水主要用于缺水城市的河流补水、喷泉等景观用水、寒冷地区的融雪用水、写字楼和酒店等的冲厕用水、道路和公园绿地的洒水用水、工业用水或农业灌溉用水等。

2.以色列再生水利用

以色列是一个严重缺水的国家。20世纪60年代，以色列便把污水再生利用作为一项国家政策。在利用方式上包括小型社区就地利用，中等规模城镇和大城市区域级再生水利用工程。以色列是最早使用再生水进行农作物灌溉的国家之一，推行污水回用政策为国家的生存和发展提供了可靠保证。2010年，以色列污水年排放量约为5亿m3，再生水年利用量约为3.5亿m3。目前，以色列全国1/3的农业灌溉使用再生水。

3.新加坡再生水利用

新加坡国土面积较小，人口密度大，水资源紧张，新加坡政府十分重视再生水的开发与利用，将其视为缓解水资源紧缺的主要手段。再生水大部分用于工业、商业、服务业等，此外有少部分再生水被注入蓄水池，与天然水资源混合后送往自来水厂，经进一步处理后达到饮用水标准。目前，新加坡再生水产量可达23.62万m3/d，占日供水量的15%以上。根据初步预测，新加坡需水量将于2060年翻倍，即从195万 m3/d增长到 390万m3/d，而其中，再生水占比达到55%。新加坡已经通过价格提高新生水的使用量，同时，投入大量的研发力量，采用可持续性科技生产新生水。

三、乌鲁木齐再生水利用研究

1.再生水利用量

根据 《乌鲁木齐市水资源公报（2015年）》，乌鲁木齐市废污水排放总量2.377亿m3（含八钢、石化等区域），进入城市市政排水管线末端废污水处理量1.896 5亿m3，占排放总量的79.8%。再生水厂处理能力达80.2万m3/d（不含企业自建污水处理厂），年处理量 2.094 5亿 m3，废污水处理率88.1%；进入城市市政排水管线废污水量1.896 5亿m3，集中处理量1.861 6亿m3，城市废污水集中处理率98.2%。再生水利用量0.527 6亿m3，仅占处理量的28%，利用率较低。

2.绿化用水分区

依据《乌鲁木齐市再生水综合利用——水利设施专项规划》，乌鲁木齐市以苏州路西延、喀什路、城北主干道东延为界，北部为供水低区，南部为供水高区。同时，结合再生水厂分布情况，以和平渠、河滩路、水磨沟河、王家沟等主要景观渠系为核心，沿东西方向划定了城北区域、米东区、乌昌新区、经济技术开发区、高新区、新区、王家沟片区、雅山片区、红光山片区、和平渠片区、天山区、水磨沟片区共12个片区，分区之间通过景观渠系进行连通。

图1 乌鲁木齐市“六主七支”水系

3.生态景观水系

结合《乌鲁木齐市水资源综合利用规划》《乌鲁木齐市再生水综合利用——蓝绿网络系统规划》等相关规划，在保证再生水水质和水量的基础上，梳理绿化用地，以“六主七支”水系为骨架（见图1），利用再生水补充河道水系用水，以水为魂，营造城市水网系统。

4.整体生态需水量预测

经分析，设计水平年2020年生态总需水量为1.755亿m3，其中绿化需水1.280 4亿 m3，生态景观需水0.474 6 亿 m3。

5.水资源配置方案

本次再生水资源配置的基本原则为：一是按照“优水优用、一水多用、重复利用”的原则，将污水处理厂深度处理的再生水优先用于绿化、河湖生态用水；二是以老城区现状污水处理厂和现状再生水调度系统为基础进行优化调整，以再生水可利用量为上限；三是协调老城区与新城区再生水利用之间的关系，按照“高水高用、低水低用、开源节水”的原则，进行再生水的调蓄配置；四是冬储夏用，将冬季产生的再生水进行存储，在夏季时用于绿化灌溉，置换现状用于绿化的自来水和地下水。

依据水资源配置原则，结合再生水厂分布位置，按照“近水近用、低水低用”进行配置，低区富裕水量通过泵站及管道调往缺水区域，满足绿化及景观用水需求。供水水源分区及再生水配置方案见表1。

6.实施效果预测

乌鲁木齐市“水进城”工程，对全市水安全工程、水资源工程、水质保障工程、水景观提升、智慧管理等方面进行重点打造，可使全市防洪标准达设计标准，核心城区水面率由1.82%提升至3.31%，城区水面面积将由27.8 km2增加至50.7 km2，再生水利用率达70%以上。

表1 再生水量配置表

四、优化对策与建议

1.坚持“以需定供、分质供水”

按照“高水高用、低水低用”的原则，根据不同的用水需求和标准，分不同类型提供生活或生产用水，对现有水资源进行合理分级利用。

2.探索“资源+能源”的耦合模式

乌鲁木齐整个城市高差变化较大，加之水厂分布呈现北多南少的状况，为满足不同区域的水资源供给，长距离输配水将会带来大量的能耗，从而导致投资的大幅度提升，充分利用现有高差，探索“资源+能源”耦合的方式进行水资源输配将是下一阶段的重点。

3.实施创新开源与节流并重措施

“开源节流”是解决水资源短缺问题的主要措施，在水资源总量一定的情况下，加强节水措施的实施，将会有助于缓解水资源短缺的问题。可通过采用节水工艺、使用节水器具、应用智慧灌溉、开展检漏工作等措施，减少水资源的浪费，提高水资源的利用率。

4.形成水资源可循环的生态圈

探索和实践新生水在内的高品质再生水的回用，实现真正意义上的“零排放”，打通社会水循环的最后一个环节，实现水资源高效开发和利用，形成水资源可循环的生态圈。

5.加大宣传推广力度

要加大对再生水回用的宣传推广力度，系统介绍再生水的出水标准、适用范围以及相关的知识和应用案例，提高公众的认知程度。