设施规模密度体现了地区污水处理设施的配备水平,全国地级市的污水处理设施规模密度平均0.24万m3/(d˙km2),方差0.012,最小为嘉峪关市(0.03万m3/(d˙km2)),其次是固原(0.04万m3/(d˙km2))、拉萨(0.06万m3/(d˙km2)),最大为上海市(0.79万m3/(d˙km2)),其次是佛山(0.76万m3/(d˙km2))、本溪(0.60万m3/(d˙km2))、珠海(0.60万m3/(d˙km2))、平顶山(0.57万m3/(d˙km2)),城市间差异不大,长三角及腹地、渤海湾及腹地、珠三角及腹地设施规模密度较高,观察期频率分布直方图,数值较大和较小的城市比较少,除过上海市城市间数值变化较平滑,大体呈现正态分布趋势。
负荷率反映了污水处理设施的运行状况,全国地级城市的污水处理厂负荷率普遍较高,平均达到0.84,方差0.07,最小为巴彦淖尔市(0.33),其次是嘉兴(0.36)、定西(0.37)、崇左(0.38)、榆林(0.39),最大为嘉峪关市(3.00),其次是宜宾(2.55)、牡丹江(1.78)、贵港(1.71)、柳州(1.69),37个城市负荷率大于1,污水处理厂超负荷运转情况较严重,城市间差异很大,整体来看,负荷率呈现南高北低、沿海高内陆低的趋势,从频率分布直方图来看,指标数值较为集中,峰值左偏。
污水处理率反映了城市污水最终的处理程度,我国地级城市的污水处理率普遍较高,基本大于80%,除过东北部分地区和拉萨、七台河等内陆少数城市,全国平均水平达到了90.31%,方差0.009,城市间差异很小,最小为拉萨(0.18),其次是七台河(0.39)、崇左(0.40)、绥化(0.48)、达州(0.49),最大为辽阳、铁岭、沧州、新余、盘锦和黄冈,其城市污水处理率达到了100%,从频率分布直方图也可以看出,污水处理率指标数值较为集中,峰值右偏。
污水再生利用是合理利用现有水资源的有力举措,其受地区政策影响很大,全国平均水平只有7.5%,方差0.021,171个城市接近于0,最大值贵阳市(0.97),其次是自贡(0.93)、鄂尔多斯(0.66)、邢台(0.65)、昆明(0.60),城市间差异很大,整体来看,北方城市污水再生利用优于南方地区,观察频率分布直方图,除去污水再生零利用的城市之外,指标数值较为分散,峰值严重左偏。
3.1.2 分地区城市排水系统设施特征及近年来增设概况
图6描述了我国各地区2007年和2015年平均排水系统设施指标分布值,图中高低红色虚线分别表示2007年和2015年各指标的全国平均水平。分析2015年指标表现,分地区来看排水管网密度,华东、华北地区高于全国平均水平,分别达到12.49km/km2和9.63km/km2,华南、华中和西南地区与全国平均水平相近,东北和西北地区管网密度较低,只有6.14km/km2和5.55km/km2,显著拉低了全国平均水平。分区来看设施规模密度,华南和华中地区显著高于全国平均水平,分别达到了0.29万m3/(d˙km2)和0.27万m3/(d˙km2),东北、华北和华东地区的规模密度水平比较相近全国平均水平,西北和西南地区分别只有0.19万m3/(d˙km2)和0.18万m3/(d˙km2),显著低于全国平均水平。分区来看污水处理厂负荷率,华北、西北、东北地区城市污水处理厂负荷率低于全国平均水平,地区间差异不是很明显,华中和华东地区污水处理厂负荷率水平接近全国平均水平,西南和华南地区高于全国平均水平。分区来看污水处理率,各地区间整体发展水平比较相近,东北、西南和华南地区稍低于全国平均水平。分区来看污水再生利用率,地区间差异显著,华北地区地区利用率最高达到了20%,西北地区次之达到了10%,华东和西南地区达到9%,而东北、华南和华中地区分别只有4%、1%和2%,显著低于全国其他地区。
西北地区的污水收集水平和污水处理水平及污水处理设施负荷率均低于全国平均水平,尤其是排水管网的配置水平,因此未来应进一步加大排水管网设施和污水处理设施的建设力度,同时也要注意提高设施利用率。西南地区的污水处理设施密度显著低于全国平均水平,而其污水厂负荷率却高于全国平均水平,说明,西南地区的污水处理设施配置水平较低,无法满足污水处理需求,且近八年间污水处理设施增设规模显著低于全国水平,因此未来应进一步加大其建设力度。污水再生利用受地区政策影响很大,且目前整体水平还有待提高,华北地区再生水利用率显著高于其他地区,相对于华东、西北和西南地区,东北、华南和华中地区的再生水利用水平尤其需要额外关注。
4 结论
本文针对城市排水系统配备水平、排水系统运行水平、污水处理效果3方面,分析了其空间分布特征和时空演变特征,近年来我国排水系统建设取得了很大进展,排水管网增设规模显著优于其他方面,污水再生利用状况堪忧,同时发现地区间存在显著差异,系统内部也不均衡,认为各地区应根据自身系统特征制定合适的未来发展规划。并从本研究角度给出了一些建议和方向。
(1) 城市排水系统是一个有机整体,只有各方面均衡发展才能达到最佳利用状态,研究运用TOPSIS多因子评价法对我国现阶段地级城市的排水系统设施水平进行了综合评价。贵阳、自贡、鄂尔多斯、邢台、昆明等城市排名前列,伊春市、六盘水市、揭阳市、达州市、商洛市等城市排名末位,分区来看,排水系统排序依次为华北>华东>西北>西南>东北>华南>华中,而华北地区显著优于其他地区。同时认为城市综合实力以及对基础设施的投入能力与实际的城市排水系统的综合水平表现并没有必然的联系。
(2) 通过对比现阶段各地区排水系统不同方面与全国平均水平间差异以及各地区近年间排水系统不同方面增长特征,认为东北地区需要大力发展排水管网建设,以匹配现有污水处理设施规模,从而提高污水处理设施利用率;华北地区未来的发展重点不在于设施增设,而在于努力提高设施利用率,充分利用现有设施资源;华东和华南地区未来的发展重点在于解决设施之间的配套问题,应分别适当放缓排水管网设施和污水处理设施的建设;华中和西北地区未来还需进一步加大水系统的全面建设力度,尤其要注重排水管网设施的建设,西南地区则要加大污水处理设施建设力度,以满足未来日益增长的污水处理需求。同时全国各地级市均应出台相应政策措施扩大污水再生利用规模,提高污水再生利用率,加大宣传教育力度,全社会共同努力合理利用水资源。
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