水，已经向人类敲响了可怕的警钟。而随着全球各国城市化进程的加快，城市水资源问题同样事关重大。
1.全球正面临水资源危机
2006年3月16日，联合国发布了三年一度的《世界水资源发展报告》。报告称，地球上的河流、湖泊以及人类赖以生存的各种淡水资源状况正以“惊人的速度恶化”。滋养着人类文明的河流在许多地方被掠夺式开发利用，加上工业活动造成的全球暖化，未来的水资源已严重受到威胁——全球500条主要河流中至少有一半严重枯竭或被污染。联合国副秘书长、联合国环境规划署执行长官克劳斯·特普费尔博士将这一现状形容为“一起正在制造中的灾难”。
联合国的这份调查报告让世人直面这样一个事实——世界各地主要河流正以惊人的速度走向干涸，昔日大河奔流的景象不复存在。从非洲的尼罗河到中国的黄河，都面临着水源干枯甚至断流的尴尬境遇。世界第一大河、有埃及“生命之河”称谓的尼罗河以及印度文明的发祥之地、现属于巴基斯坦的印度河到达入海口时的水量被大大减少了，而美国加利福尼亚州北部的科罗拉多河和中国的黄河，则根本难以到达入海口。另外，像约旦河和美国与墨西哥的界河——格兰德河，则因为干涸造成河流长度大大缩减。
报告指出，“我们极大地改变了世界范围内河流的自然秩序”。全球最长的20条河流上都筑了大大小小的堤坝，全世界有45000余个大型堤坝，将至少15％的水流限制在堤坝内而非流入大海，堤坝覆盖的总面积已接近全球陆地总面积的1％。
而人类建造堤坝的热情并没有就此打住。报告预测说，“这一需求未来将持续增加”，联合国报告建议各国政府应该禁止在尚保存完好的流域开建新的堤坝和水库项目，让“自由奔腾”的大河继续奔流。
而那些逃脱被水坝截流的大河的命运也并不一定顺畅，包括号称水资源最为丰富的亚马逊河在内，很多河流正在饱受全球变暖导致的断流恶果。2005年秋季，亚马逊河遭遇了40年来的最大干旱，由此造成的森林火灾危险和公共健康安全问题严重威胁了沿岸16个城市，也使被誉为“地球之肺”和“生物天堂”的亚马逊热带雨林生态环境受到极大挑战。而世界上最长的无坝水道、北美地区主要河流育空河的境遇也好不了多少。河里的大马哈鱼大批死亡——因为水温过高。
报告还指出，河流周围生态系统的“恶化和中毒”已“威胁到依赖河流来灌溉、饮用及用作工业用水的人们的健康与生计”。雪上加霜的是，1/5的淡水鱼类要么濒临灭绝，要么已经灭绝。河流的枯竭将对人类、动物以及地球的未来造成一系列毁灭性影响。
另一方面，据权威数字显示，世界范围的供水业已经成为年产值达4000亿美元的生意，是石油的40%，比全球制药业多1/3，而且这还不仅仅是开始。19世纪出现了煤大王、钢铁大王，20世纪出现了石油大王、船大王，而21世纪可能会是水大王的天下。
全球正面临水资源危机。人口高速增长、消费增加、污染严重、对水资源的管理不力都是引发水资源危机的原因。而气候变暖则导致“糟糕的形势更加糟糕”。但各国政府并没有对现实加以应有的关注。“水荒”必然成为未来各国国家事务中的头号大事。
全球水资源现状
◆在全球水资源中，陆地淡水仅占6％，其余94％为海洋水。而在陆地淡水中，又有77.2％分布在南北极，22.4％分布在很难开发的地下深处，仅有0.4％的淡水可供人类维持生命。
◆淡水资源的分布极不均衡，导致一些国家和地区严重缺水。如非洲扎伊尔河的水量占整个大陆再生水量的30％，但该河主要流经人口稀少的地区，一些人口众多的地区严重缺水。再如美洲的亚马逊河，其径流量占南美总径流量的60％，但它也没有流经人口密集的地区，其丰富的水资源无法被充分利用。
◆人类要找到一种理想的水替代品，要比寻找石油和木材等资源的替代品困难得多。此外，人口的增长、生态环境的破坏、管理不善等因素进一步加剧了人类的淡水资源危机。
2.未来20年水资源形势严峻
2006年9月，处于世界领先地位的部分淡水公司用户，200家最大的食品、石油、水和化学产品公司的科研人员对世界水资源的现状及未来20年的严峻形势作出了不容乐观的预测。
来自壳牌、可口可乐、宝洁、嘉吉等公司的分析家们近日表示：随着各国日趋富裕，对水的需求也将日益加大，未来20年形势将非常严峻。
他们预测了未来可能发生的情形：内乱加剧、亚洲出现先繁荣后萧条的经济周期，以及大量移民涌入欧洲。但是，分析家又说，水资源稀缺也将鼓励人们开发新的节水技术以及更加合理地管理水。
国际水资源管理研究所说，水资源稀缺的“发展速度”超出预料。该研究所所长弗兰克·赖斯伯曼说：“100年来，全球用水量已增加了5倍，到2050年还将翻一番，主要是灌溉和农业用水增长所致。有些国家已没有水可供生产粮食使用了。如果情况得不到改善……后果将是更加广泛的水短缺和水价迅速上涨。”
赖斯伯曼说，印度和中国的生活水平提高可能导致人们对高质量粮食的需求增长，而生产高质量粮食要用更多的水。他预测，今后20年，为了满足世界粮食总需求增长50%的现实，世界各地的水价都将上涨。
据评估，由于埃及没有足够的水自行种植粮食，一半以上的粮食需求依赖进口；而在澳大利亚，由于大量水资源改道用于农业生产，默里-达林盆地也面临着水短缺问题。中亚地区的咸海也是一个例子：苏联时代由于农业用水导致大量河流改道，结果造成普遍缺水，进而造成了世界上最严重的环境灾难。
水资源管理研究所发表的报告指出：世界1/3的人口要么生活在用水过度致使地下水位下降、河流干涸的地区，要么生活在水资源稀缺地区。
未来水资源利用的三种前景
1.大城市的苦恼和非洲的干旱：到2010年，人口超过1000万的22个大城市将面临严重的供水和污水处理问题。中国的形势最为严峻，全国600个大城市中有550个供水不足。工业用水需求不断增长导致水资源开发过度，可供消费者和农民使用的水资源越来越少。这将导致中国粮食产量下降、进口增加，对其他国家的影响加剧。世界范围内的摩擦和动荡将加剧。企业将因为用水问题而相互指责、争吵。移民浪潮将从日益受干旱折磨的非洲涌入欧洲。
2.中国将引领循环用水浪潮：到2010年，很多发展中国家的供水短缺将成为最严重的政治社会问题。缺水将阻碍发展，乡村地区的穷人将受到伤害，他们的用水及其他需求将让位于不断膨胀的城市和工业。世界各地政府在水资源分配问题上将日益缺乏信任，而贫富差距将由于供水不足而进一步加剧。可是，到2025年，全球“水经济”将在中国的带领下向前发展。巨额投资将用于水的循环利用，海水脱盐成本将大大降低。新型水处理小型加工厂将成为标志。
3.水将成为社会管制手段：水将成为世界各地抗议活动的重要象征。到2015年，跨国公司将经常被指控过多地占用了发展中国家的水资源。各国政府开始把水当成社会管制的一种形式。全球将通过农产品的形式“出口”水。
3.城市化加剧城市供水压力
随着水资源的不断开发利用，人类活动对水资源影响的敏感度逐步增大，水资源的开发利用必须以维持正常的生态环境需要为基础，必须考虑水资源的承载能力。但是，在未来的发展中，各国城市依然面临着水资源供需矛盾进一步加剧和水环境压力越来越大的双重压力。对于像中国这样的发展中国家来说，随着城市化进程开始步入加速时期，国内水资源开发利用的重心正逐步由农业供水向城市供水转移。
中国水利水电科学研究院水资源所裴源生说：“一般而言，城市化率是随着人均国民生产总值和第二、第三产业占国民经济比例的增加而逐步增加的。目前，我国城市化水平为36%，正处于飞速发展阶段。”根据相关研究预测，21世纪中叶，我国城市化率将达到60％，城市人口约为9.6亿人，是现在城市人口的2倍左右。而随着城市化的发展，城市供水对水资源开发利用的需求将越来越大。专家预测，未来50年内，中国城市供水占总供水量的比例将从现在的25％增长到39％。
裴源生说：“到本世纪中叶，我国供水将增加1700亿立方米，其中1400亿立方米用于解决城市用水，即未来新增供水的82％为城市供水。如今，部分地区已经发生一部分农业供水向城市供水转移的现象，这在上世纪七八十年代的美国也曾有过。”有关资料显示，中国当前的水资源开发利用率为20％，供水能力达5640亿立方米，近年供水量在5600亿立方米左右。
而中国工程院发布的一项题为“中国可持续发展水资源战略研究”的综合报告预测，中国用水高峰将出现在2030年左右。在充分考虑节水的情况下，估计用水总量为7000亿～8000亿立方米，要求供水能力比现在增长1300亿～2300亿立方米。扣除必需的生态环境需水后，全国实际可能利用的水资源量约为8000亿～9000亿立方米，预计的用水量已经接近合理利用水量的上限，水资源进一步开发的难度极大。如果不采取有力措施，我国有可能在未来出现严重的水危机。届时，我国人口增至16亿，全国人均水资源量将由现在的2200立方米降至1760立方米。而按照国际上一般承认的标准，人均水资源量少于1700立方米的即为用水紧张国家。
同时，随着我国社会与经济的稳步发展，城市对水量与水质的需求不断增加。目前和今后相当长的一段时期内我国供水行业所面临的突出问题是水质问题，一方面水源普遍受到污染，另一方面水质需求标准不断提高。
饮用水水源的污染，致使饮用水水质恶化，对城市居民身体健康构成严重威胁，制约经济进一步发展和影响社会稳定；其中，化学污染物会导致人类基因突变，严重地影响人口的整体素质。水源水质污染的另一个重要方面是氮、磷营养物大量排入水体所导致的水体富营养化，水体中藻类的过量繁殖已经严重影响自来水厂的净化效果。我国水土流失严重，水中天然有机物浓度较高，也增加了饮用水的处理难度。
有机物在氯化消毒过程中与氯作用，不但增加氯耗影响消毒效果，而且生成多种对人体有害的氯化消毒副产物，其中大部分对人体健康构成潜在威胁。特别是传统的预氯化工艺，高浓度的氯与源水中较高浓度的有机污染物直接作用，生成的氯化消毒副产物浓度会更高。
随着我国经济的迅速发展，对城市饮用水水质要求将不断提高，到2000年大中型城市一类水司试行的水质指标由现行水质标准的35项增加到88项，新的国家饮用水标准也即将颁布，将对水中多种微量有机污染物进行严格控制。研究安全、优质饮用水处理技术将是一项非常重要的研究课题，而开源、节流、治污，仍将是解决城市水资源压力的主要途径。
4.跨流域调水满足城市需要
跨流域调水工程在古代的水利建设中就已被采用，但限于技术条件，主要是在一些平原河道之间或中小河流之间进行调水，用以发展航运或灌溉。公元前486年修建的引长江水入淮河的邗沟工程，可谓中国跨流域调水工程的开创性工程。在国外，最早的跨流域调水工程可以追溯到公元前2400年前的古埃及，从尼罗河引水灌溉至埃塞俄比亚高原南部，在一定程度上促进了埃及文明的发展与繁荣。
20世纪以来，世界各国建成了许多大型的跨流域调水工程，如美国的中央河谷工程和加州引水工程，苏联中亚细亚的调水工程、澳大利亚的雪山工程等。据不完全统计，全球已建、再建或拟建的大型工程有160多项，主要分布在24个国家。这些工程都成为当地农业、工业、城市和人民生活的命脉。
美国西部素有干旱“荒漠”之称。由于修建了中央河谷、加州调水、科罗拉多水道和洛杉矶水道等长距离调水工程，在加州干旱河谷地区发展灌溉面积13340平方千米，使加州发展成为美国人口最多、灌溉面积最大、粮食产量最高的一个州，洛杉矶市跃升为美国第三大城市。
前苏联已建的大型调水工程达15项之多，年调水量达480多亿立方米，主要用于农田灌溉，国内进行调水工程研究的研究所就有100多个。
澳大利亚为解决内陆的干旱缺水，在1949～1975年期间修建了第一个调水工程——雪山工程。该工程位于澳大利亚东南部，通过大坝水库和山涧隧道网，从雪山山脉的东坡建库蓄水，将东坡斯诺伊河的一部分多余水量引向西坡的需水地区。沿途利用落差（总落差760米）发电供应首都堪培拉及墨尔本、悉尼等城市。
巴基斯坦的西水东调工程，从西三河向东三河调水，灌溉农田15341平方千米。使巴基斯坦由原来的粮食进口国变成每年出口小麦150万吨、大米120万吨的国家。
中国已建成或正在建设的跨流域调水工程主要有：天津市和河北省引滦河水到天津、唐山，辽宁省引碧流河水到大连，山东省引黄河水到青岛，广东省从东江引水到深圳，甘肃省引大通河水到秦王川等。江苏省抽引长江水到淮河下游的工程将进一步发展成从长江送水到天津的南水北调东线工程。正在规划研究的还有南水北调中线工程和西线工程，以及引松花江水到辽河的北水南调工程。
调水带来的好处是不言自明的。它不仅使贫水区的开发成为可能，也使受水区增加了广阔的水域、水带与大气圈。含水层之间的垂直水汽交换加强，江湖水量得到补偿调节；调水有助于形成食物链基地，为珍稀和濒危野生动物提供栖息场所；提供廉价无污染水电，促进航运事业发展；使营养盐带入调水体系，有利于鱼类生产与繁殖；调水能增强水自身的净化能力，改善水质；各国调水大坝和渠道一带还都成了风景优美的旅游区。
但是，调水对生态与环境的负面影响，诸如土地淹没、居民迁移、导致污染、引发疾病等，也最让人挠心。值得特别重视的是，调水工程的距离越长、规模越大，对生态与环境的影响就越加复杂化、综合化。如北美水电联盟计划，要淹没数千公里的河谷地区，其中有些是北美最好的野生资源和风景地段，而且还牵涉到国际关系问题。一些调水工程改变了河流流向，产生“逆向河流”，将导致更加严重的生态环境问题。
5.污水处理实现水资源再生利用
城市污水是城市中各种污水和废水的统称，它由各种生活污水、工业废水和入渗地下水三部分组成。城市污水处理系统是指收集、输送、处理、再生和利用城市污水的设施以一定方式组合成的总体。随着工业化、城镇化的加快，城市污水排放量越来越大，如果不能得到妥善处理，将严重污染环境，影响人居环境质量和城市可持续发展。资料显示，整个水体污染中，农业畜牧养殖业排放量约占40％，工业约占30％，城市污水约占30%~40%。因此，城市污水处理事业的发展好坏十分重要。
在对城市污水的认识上，人们经历过一个由低级到高级的过程。相当长的一个时期，由于技术手段和认识的限制，人们曾经把城市污水看做“废水”。既然是废水，自然就是简单处理完后向下游排掉就可以了。随着经济的发展，城市水资源短缺的压力越来越大，追究城市水危机的根本原因，人们越来越认识到，是水的社会循环超出了水的自然循环可承载的范围。因此，只有充分尊重水的自然运动规律，合理科学地使用水资源，使上游地区的用水循环不影响下游水域的水体功能、社会循环不损害自然循环的客观规律，从而维系或恢复城市乃至流域的良好水环境，才是水资源可持续利用的有效途径。
这就要求我们从“取水—输水—用户—排放”的单向开放型的用水模式转变为“节制地取水—输水—用户—再生水”的反馈式循环流程，提高水的利用效率。实现这一重大用水模式的转变，加强污水再生利用是关键。随着科学技术的进步，城市污水已不再是废水，而是一种宝贵的资源。既然是一种资源，就要最大限度地利用。提高城市污水的再生利用率，一是可以减少污染物排放，二是节约了有限的水资源。华东理工大学教授陆柱建议，城市应当大力推广循环用水、一水多用、污水回收利用等节水措施，统计数据显示，中国废水排放量由2001年的432.9亿吨增长到2006年的536.8亿吨，年复合增长率达到4.39％，其中，工业废水排放量与生活污水排放量分别增长19.5％与30.1%。另据建设部普查，到2006年年底，全国656个城市共有城市污水处理厂814座，日处理污水能力为6310万立方米，排水管道长度26.1万千米，城市污水年处理总量201亿立方米，城市污水处理率57.01%，其中污水处理厂集中处理率为44.1%。此外，按照《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》和《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》要求：到2010年，全国设市城市的污水处理率不低于70％；缺水城市再生水利用率达到20％以上。
与发达国家相比，中国污水处理仍存有较大差距。就污水处理率而言，欧美发达国家都在80％以上，美国、荷兰等国家的污水处理率近些年甚至超过90％。
6.再生水也可成为安全饮用水
再生水是城市的第二水源。它是指污水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。和海水淡化、跨流域调水相比，再生水具有明显的优势。从经济的角度看，再生水的成本最低，约为1~3元/吨，而海水淡化的成本约为5~7元/吨，跨流域调水的成本约为5~20元/吨。从环保角度看，污水再生利用有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。
再生水也是污水处理厂处理达标水，一般为二级处理，具有不受气候影响、不与邻近地区争水、就地可取、稳定可靠、保证率高等优点。再生水即所谓“中水”，是沿用了日本的叫法，通常人们把自来水叫做“上水”，把污水叫做“下水”，而再生水的水质介于上水和下水之间，故名“中水”。这类再生水虽不能饮用，但它可以用于一些水质要求不高的场合，如冲洗厕所、冲洗汽车、喷洒道路、绿化等。
再生水工程技术可以被认为是一种介于建筑物生活给水系统与排水系统之间的杂用供水技术。再生水的水质指标低于城市给水中饮用水水质指标，但高于污染水允许排入地面水体的排放标准。经过污水处理厂处理过的再生水，首先是回归河道、农业灌溉，将用于河道、农灌的水资源置换出来。而有经济效益的再生水主要是工业用水。如果政府买单的话，再生水未来将大量用于环境用水。
再生水排向河流，而处理后的污泥则转化为建筑原材料。来自日本滋贺大学的奥野长晴曾在日本东京都政府多年负责市政污水工作。他说，日本的污水处理厂将处理后的再生水排向河流和海洋，而污泥则再利用。有大约86.5%的污泥可以进行焚烧处理，焚烧后的污泥体积仅为原来的1/10，炉渣可以造成墓碑，也可以做成砖块成为土木建筑材料。水泥原材料的2%可以用污泥来替代。
2007年11月，在北京举行了首届“水资源可持续利用国际研讨会”。会议资料显示，水资源紧缺已经成为了制约北京发展的主要瓶颈。如何协调好人、水关系，以有限的水资源保障北京可持续发展，成为北京面临的重大课题。待2010年“南水北调”实现引水到京后，可实现地表水、地下水、再生水、雨洪水、外调水五水联调，达到水资源供需平衡，使严重超采的地下水得以恢复。而随着技术的进步，再生水将有可能成为安全的饮用水。据称，北京未来有可能在饮用水中掺入再生水。而此前有数据表明，在新加坡，每一杯水中就有5%~10%是再生水。
7.雨水回收利用经济又实用
水资源的缺乏已成为世界性的问题。传统的通过调水、启用备用水源、开采地下水、强化节水、控制用水总量等调控措施，已无法实现水资源供需平衡。在全国600多个城市中，有近400座城市缺水或严重缺水。水资源不足已成为制约城市经济社会发展的第一瓶颈。以山西省太原市为例，该市人均水资源占有量为173立方米，仅为全国人均占有量的1/12，远低于人均1000立方米的严重缺水界线。全国与之类似的城市不在少数。这种情况下，节水是保证供水的重要举措之一，雨水回收利用也是一种既经济又实用的水资源开发方式。
雨水回收利用，是指从自然或人工集雨面流出的雨水进行收集，集中和储存利用，从水文循环中获取水为人类所用。它是将雨水拦截在居民小区，从而减少排放总量，利用地下空间建设蓄水池，将雨水径流收集处理，用于冲厕、洗车、道路浇洒及绿化，在路面、广场、停车场采用透水地面砖、嵌草砖等通水性材料进行铺装，提高雨水的渗透能力，补充地下水，加强对雨水的再回收利用。
雨水回收利用不仅可以大大提高水资源的利用效率，还可以有效改善区域生态环境。它采用了源头治理的方案如截污和弃流，以及过滤消毒的处理措施，大大减少了污染雨水排入水体，也减少了因雨水的污染而带来的水体环境的污染。随着城市的快速发展，不透水面积大幅度增加，使洪水在短时间内迅速形成洪峰，流量明显增加，使城市面临巨大的防洪压力，洪灾风险加大，水涝灾害损失增加，而雨水渗透、回用措施可缓解这一矛盾，延续洪峰径流形成的时间，削减洪峰流量，从而减小雨水管道系统的防洪压力，提高设计区域的防洪标准，减少洪灾造成的损失，减少需由政府投入的防洪设施资金。
但要想保证此系统有效、正常的实施就需要政府部门制定相关的政策，鼓励企业开发雨水利用技术。城市雨水回收利用是一种新型的多目标综合技术，有效利用可以实现节水、水资源涵养和保护、控制城市水土流失和水涝、减少水污染和改善城市和改善城市生态环境等目标，达到现代城市对水资源及生态环境保护与可持续发展的要求。
8.海水淡化实现百年梦想
海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是人类追求了几百年的梦想。早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展。世界上第一个海水淡化工厂于1954年建于美国，现在仍在得克萨斯的弗里波特运转着。佛罗里达州的基韦斯特市的海水淡化工厂是世界上最大的一个，它供应着城市用水。
海水淡化技术的大规模应用则始于干旱的中东地区。1983年，西亚第一大国沙特阿拉伯在吉达港修建了日产淡水30万吨的海水淡化厂；在另一个西亚国家科威特，现在每天可以生产淡水100万吨。波斯湾沿岸地区，有的国家的淡化海水已经占到了本国淡水使用量的80%～90%。在这些西亚盛产石油的国度，往往土地“富得流油”，却打不出一口淡水井。水比油贵的现实，使海水淡化工厂如雨后春笋般出现在西亚的海岸线上。
但由于世界上70％以上的人口都居住在离海洋120千米以内的区域，因而海水淡化技术迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。作为淡水资源的替代与增量技术，海水淡化愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视。事实上，海水淡化已经成为这些国家解决缺水问题普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。
西班牙是世界上第五大海水淡化生产国，仅排在沙特、美国、卡塔尔和科威特之后。西班牙的第一个海水淡化设备，早在20世纪70年代就正式投产了。在全世界70%以上的海水淡化工厂仍在采用传统的蒸馏法的时候，大多数西班牙海水淡化工厂则采用了先进的反渗透法。过去十年间，西班牙海水淡化的能耗降低了一半。目前，在西班牙，海水淡化的成本约为每立方米45欧分；如果用于市政供水，成本完全可以回收，用于农业灌溉的话，政府则提供30%的补助。在该国最新一项38亿欧元的水资源开发计划中，计划将海水淡化作为应对水危机的关键措施，预计约有一半的新增水量，即每年超过5亿立方米的水会来自海水淡化工厂。
进入21世纪以来，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。到2006年，世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术，全球海水淡化日产量约3775万吨，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题。
与此同时，海水淡化系统与生产量还在以每年10％以上的速度在增加。亚洲国家如日本、新加坡、韩国、印尼与中国等也都积极发展或应用海水淡化作为替代水源，以增加自主水源的数量。根据全国海水利用专项规划，到2010年，中国海水淡化规模将达到每日80万~100万吨，2020年中国海水淡化能力将达到每日250万~300万吨。
虽然到目前为止，海水淡化仍然耗电耗能，成本很高，但是意义重大。有人估计，海水淡化将是21世纪最为重要的朝阳产业之一。
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