隨著人口增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，水資源短缺和水環(huán)境污染已經(jīng)成為全球性問(wèn)題。中國(guó)人均水資源量?jī)H為世界人均的四分之一，加之水資源時(shí)空分布不均，水土資源布局不匹配，使得缺水問(wèn)題尤為突出。特別是對(duì)中國(guó)北方而言，作為主要的糧食生產(chǎn)地，水資源占有量?jī)H為總水資源量的19%。水資源短缺已嚴(yán)重威脅到我國(guó)糧食安全及社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

為緩解北方地區(qū)水資源短缺，中國(guó)政府計(jì)劃投資5000億人民幣建設(shè)南水北調(diào)工程，將長(zhǎng)江流域水資源分東、中、西三線抽調(diào)部分送至華北與淮海平原和西北地區(qū)水資源短缺地區(qū)。該工程在歷經(jīng)50年可行性分析后，于2002年正式動(dòng)土開工。工程規(guī)劃區(qū)涉及人口4.38億人，調(diào)水規(guī)模448億立方米，工程規(guī)劃的東、中、西線干線總長(zhǎng)度達(dá)4350公里，是目前世界上最大的調(diào)水工程。2013年11月15日，2014年12月12日，南水北調(diào)東線一期、中線一期工程相繼通水運(yùn)行。與此同時(shí)，包括污水再生利用、雨水收集、海水淡化等非常規(guī)水資源在北方缺水地區(qū)迅速發(fā)展應(yīng)用。

各種水資源開發(fā)方式在增加供水的同時(shí)都不可避免的帶來(lái)環(huán)境影響，面對(duì)多種多樣的補(bǔ)充水源，缺水地區(qū)究竟該如何做出科學(xué)的選擇？為了解答這一問(wèn)題，研究人員運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)方法（Life Cycle Assessment，簡(jiǎn)稱LCA）對(duì)南水北調(diào)典型受水區(qū)域的多種非常規(guī)水資源供水方式的環(huán)境影響展開了系統(tǒng)客觀的分析，研究結(jié)果可為南水北調(diào)受水區(qū)域水資源管理提供科學(xué)指導(dǎo)。下圖展示了該研究的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)。

研究選取南水北調(diào)東線、中線工程典型受水區(qū)域——濟(jì)南、青島、北京、天津?yàn)榇�表城市，運(yùn)用LCA方法從原料提取、基礎(chǔ)建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)到最終拆建的整個(gè)生命周期分析比較南水北調(diào)、污水回用、海水淡化等非常規(guī)水資源開發(fā)利用的環(huán)境影響，研究范圍如下圖所示。

研究結(jié)果顯示，對(duì)三種非常規(guī)水資源開發(fā)方式而言，主要環(huán)境影響均產(chǎn)生于運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的電能消耗。對(duì)南水北調(diào)中線受水城市北京和天津而言，南水北調(diào)供水因消耗較少的電能及水處理藥劑，其環(huán)境影響較污水再生利用和海水淡化供水系統(tǒng)環(huán)境影響�。ㄈ缦聢Da、b所示）。而對(duì)南水北調(diào)東線受水城市濟(jì)南、青島而言，污水再生利用的環(huán)境影響最�。ㄈ缦聢Dc、d所示）。海水淡化系統(tǒng)雖會(huì)因處理工藝、處理程度、淡化廠距海水距離等的不同對(duì)系統(tǒng)環(huán)境排放產(chǎn)生影響，但由于其能源（目前環(huán)境影響最小的工藝反滲透工藝，能耗約4 kWh/m³成品水）、反滲透膜材料及處理藥劑等的消耗較大，海水淡化在所選的4個(gè)典型城市中均表現(xiàn)出最大的環(huán)境影響。

The environmental performance of three water supply scenarios in the study areas: S1 = imported watersupply scenario; S2 = reclaimed watersupply scenario; S3 = desalinatedseawater supply scenario; (a) Beijing; (b) Tianjin; (c) Jinan; and (d) Qingdao.

南水北調(diào)東線與中線相比，單位質(zhì)量、單位距離的調(diào)水，東線比中線產(chǎn)生的環(huán)境影響更大。這主要是由于對(duì)調(diào)水系統(tǒng)而言，運(yùn)營(yíng)階段的能耗是系統(tǒng)環(huán)境影響的主要貢獻(xiàn)因子，南水北調(diào)東線工程在將南水送至北方時(shí)需通過(guò)13個(gè)梯級(jí)抽水站逐級(jí)提水65米，而對(duì)南水北調(diào)中線工程而言，供水地地勢(shì)較受水地高出近100米，意味著水可通過(guò)重力自流至受水區(qū)域，大大降低了調(diào)水系統(tǒng)能耗，從而減小了環(huán)境排放。

非常規(guī)水資源開發(fā)除產(chǎn)生上述環(huán)境排放外，開發(fā)過(guò)程會(huì)消耗一定量的水資源，對(duì)水資源本身造成影響。研究人員采用淡水資源消耗影響指標(biāo)（Freshwater Withdrawal Impact, 簡(jiǎn)稱FWI）分析評(píng)價(jià)不同非常規(guī)水資源開發(fā)過(guò)程對(duì)淡水資源消耗產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果表明三種非常規(guī)水資源開發(fā)方式的淡水資源消耗影響由大到小依次為污水再生利用，南水北調(diào)，海水淡化。

研究人員進(jìn)一步考察了南水北調(diào)工程對(duì)供受水區(qū)域淡水資源消耗影響，結(jié)果顯示，南水北調(diào)在緩解受水區(qū)域水資源壓力的同時(shí)會(huì)在一定程度上增大供水區(qū)域水資源壓力。工程對(duì)受水區(qū)域水資源壓力的緩解程度（水資源壓力指數(shù)CF減小10%~40%）比對(duì)供水區(qū)域水資源的壓力增大程度更大（水資源壓力指數(shù)CF增大9.6%）。

摘譯自Life cycle assessment of water supply alternatives in water-receiving areas of the South-to-North Water Diversion Project in China。原文發(fā)表于國(guó)際水協(xié)會(huì)期刊 Water Research。Yi Li, Wei Xiong, Wenlong Zhang, Chao Wang, and Peifang Wang, Life cycle assessment of water supply alternatives in water-receiving areas of the South-to-North Water Diversion Project in China, Water Research 89 (2016) 9-19

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