1 概述
以水的社會循環為核心的我國給水排水學科歷經半個多世紀的發展,取得了可喜的成果,涵蓋了從自然水體取水直至用水再排放到自然水體的整個過程,水資源危機、改善水環境、建筑業的蓬勃發展都大力推動了給水排水學科不斷向前發展.在倡導節能節水、低碳經濟的大背景下,給水排水學科呈現出基礎理論和工程實踐并重、新技術新成果加速涌現、機遇與挑戰并存的發展勢頭。
給水排水學科是一門應用廣泛的學科,是多學科相互交叉形成的一門學科,其研究的主要內容是人類從自然界取水、凈水、供水到使用后污廢水收集、處理、排放以及雨洪利用與管理等構成的人類用水的社會循環,其研究的任務和目標是保障人類社會可持續用水量的需求、用水的安全衛生以及人與洪水和諧共處,促進城市可持續發展,是與城鎮建設事業、工業生產、環保和人民生活密切相關的重要學科。給水排水學科的發展支持著各類給水排水工程的建設,給水排水工程的建設又反映了給水排水學科的發展,其建設水平直接反映了學科的發展水平。
我國的給水排水學科建于20世紀50年代,由于當時主要是借鑒和學習前蘇聯經驗,雖然建立了給水排水工程學科,并在高校開設了給水排水工程專業,但給水排水被當作福利性的公益設施,在“先生產后生活”的指導思想下,發展緩慢,很多理論和做法套用前蘇聯模式,沒有形成與我國國情相適應的特色和學科體系。進入80年代后,國民經濟快速發展,城市用水量急增,水已成為制約經濟發展和豐富居民生活品質的重要因素,特別是水環境污染加劇和內澇成災.使得城鎮供水與排水的矛盾日益尖銳化,給水排水的發展嚴重滯后于城市經濟發展,排水又滯后于給水,水處理發展較慢,在基礎理論、技術體系、產業化和規劃管理等方面與發達國家相比差距明顯。期間,伴隨著城市建筑業的大力發展,建筑給水排水領域取得了較大的進展,另外,開設給水排水工程專業的高校數量也大幅增加,一些基礎科學研究也逐步展開,但學科體系、課程設置依然承襲舊模式,學科的研究對象、研究內容、成果轉化機制等都沒有很好地界定和完善。
進入21世紀后,水作為商品、作為戰略資源的觀念開始滲透,國家提出節水節能政策。高度關注給水排水學科跟隨經濟建設的步伐,為我國給水排水事業的發展提供了前所未有的機遇,給水排水市場逐步繁榮。從事該專業的眾多專家學者、管理部門在國內外學術交流、學科建設和科學研究等方面做了大量工作。為該給水排水學科的生存和進一步發展奠定了良好基礎。國內也有專家學者對給水排水學科的發展做過分析,但比較零散,尚未有系統的給水排水學科發展專項報告。鑒于此,結合福建省科協提供的良好契機,福建省土木建筑學會決定組織省內專家就給水排水學科的發展作專項研究報告,希望能為推動給水排水學科的發展和總體水平提升盡綿薄之力。
2 學科發展回顧
近年來,給水排水學科取得了一系列新成果、新技術、新見解,特別是大型、特大型的市政公共給排水設施和高層建筑大量涌現,建筑給水排水分支學科取得的成就突出。下面,按照目前慣用的大范圍分類,分別就水處理、市政給水排水、建筑給水排水在近年來取得的一系列成果進行簡要回顧。
2.1水處理
水處理是指通過一系列水處理設備將被污染的工業廢水或河水進行凈化處理,以達到國家規定的水質標準。由于社會生產、生活與水密切相關,因此,水處理領域涉及的應用范圍十分廣泛,目前已構成了一個龐大的產業應用。
目前國內各污水處理廠面臨脫氮除磷升級改造的嚴峻挑戰,對高效再生水處理技術的迫切需求,并對如何控制再生水水質生態安全性、生物安全性,如何控制再生水病原微生物風險,如何構建以毒性測試為核心的再生水安全管理體系。
水工業概念的提出及其產業化形成,學科拓寬與改革是行業內的共識,學科交叉、滲透不可避免,加之近年來國家對該行業的投入逐年增大,國外工程技術的引進,使該學科基礎和應用研究逐步開展、深入,必將促使該學科面的拓寬,并可能衍生出一些新的學科方向。如給水排水環境化學、城市給水排水工程規劃、水質災害工程、水質與生命科學等。
2.2市政給水排水
市政給水排水的設計與規劃關系著城市未來的發展,是城市基礎設計的重要組成部分,關系著城市污水、雨水的收集處理,對保障整個城市的正常運行、對居民居住環境有十分重要的意義。
2006年12月29日頒布的國家標準《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-2006)全部106項強制性指標要求最遲于2012年7月1日正式實施,這需要對現有80%~90%的水廠升級改造,任務艱巨。自來水企業在生產工藝、管理、維護等方面都必須做出相應調整。
給水深度處理和供水智能管網有了長足的發展和進步。城市化過程加速了資源緊張,使人們認識到雨水和污水也是資源,在城市雨洪利用技術、城市排水管網設計技術發展、污水深度處理與中水回用等方面有新的開拓和發展。特別是近年來城市內澇頻繁,高速公路、高架橋、地鐵等大型交通基礎設施的興建對市政給水排水提出了不小的挑戰。
2.3建筑給水排水
建筑給水排水是與人們關系最為密切的分支學科,建筑給水排水伴隨著建筑業的發展而迅速發展,已成為給水排水學科中不可缺少而又獨具特色的組成部分。
在學術交流和學術活動方面,全國建筑給水排水工程標準技術委員會和中國土木學會給水排水委員會牽頭組織國內各地的分支機構、高等院校、設計院、企業等展開良好的互動,國內與國際間的學術交流愈發活躍,學術活動豐富多樣,為行業人員的交流和促進建筑給水排水分支學科的發展搭建了一個良好的平臺,形成了良好的學術探討氛圍,有力促進了小同學術觀點的爭鳴。
近年來,在標準的制定、修訂方面取得了一系列的成果,其中,如國家標準《建筑給水排水設計規范》(GB 50015)、《排水用柔性接口鑄鐵管及管件》(GB/T 12772)等的修訂,《建筑給水排水系統運行安全評價》、《建筑同層排水工程技術規程》的制定,國家標準圖集《衛生設備安裝》(99S304)和《建筑排水塑料管道安裝》(96S406)等的修訂,新編了《管網疊壓供水設備選用與安裝》(06SS109)、《建筑小區塑料排水檢查井》(08SS523)、《建筑特殊單立管排水系統安裝》(IOSS410)等一系列國家標準圖集,新編和修編的行業標準如《建筑給水排水薄壁不銹鋼管連接技術規程》(CECS 277)、《小區集中生活熱水供應設計規程》(CECS 222)、《住宅遠傳抄表系統應用技術規程》(CECS303)、《大空間智能型主動噴水滅火系統技術規程》(CECS 263)、《特殊單立管排水系統技術規程》(CECS 79)、《加強型旋流器特殊單立管排水系統技術規程》(CECS 307)、《生活排水系統測試標準》、《探火管滅火裝置技術規程》,建筑給水排水領域的標準化工作正逐步有序開展中。
《建筑給水排水設計規范》作為指導建筑給水排水設計的母規范,其制定、修訂歷程見證了建筑給水排水廣大科技工作者和業內人士勇于探索、積極創新、實事求是的精神。任何規范的內容都趨向科學,但學科的動態發展注定了期間會有不同的學術觀點和熱點,如廣泛采用的變頻給水是否真的實現了節能,疊壓供水是否會對市政用水產生不利影響及程度,UPVC塑料排水管和柔性接口機制排水鑄鐵管在使用壽命、排水流量等方面仍存有爭議,如何完善現有的水封理論,建筑設計防火規范和高層民用建筑設計防火規范存在條文不匹配甚至沖突的問題,超高層建筑防火抗震等問題。
3 戰略需求
1998年6月,聯合國人類居住會議(伊斯坦布爾會議)上,會議秘書長沃利·恩多曾發出警告:“據我的推斷,在未來50年中我們會看到,導致國與國之間、人與人之間劇烈沖突的誘因將不再是石油,而是水。”水資源的爭奪一直影響著中東局勢的穩定也印證了水資源的戰略意義。
水是生命之源,是不可替代的寶貴資源,也是社會經濟發展和保護生態環境必不可少的重要因素。我國水資源總量豐富,但人均占有量不足世界平均水平的1/4,同時,地區分布極不平衡。一方面是供水需求量的持續增加,另一方面是部分江河湖泊水體的污染,使水資源的供需形勢顯得越發嚴峻。近年來,天氣變得更加極端,西南地區連續幾年的干旱已經導致部分城鎮的生活用水困難。不論是從國內民眾生活的角度,還是國家戰略發展的高度來看,對有限水資源的開發和綜合利用都是非常重要的,給水排水學科在這方面承擔著重要的角色。
保障供水安全,尤其是水質安全對保證人民群眾的生命健康具有舉足輕重的意義,水質安全關系到千家萬戶,從水源地到用水點,任何環節都不容許導致水質污染的情況發生。
能源是一個國家的支柱,節能減排是我國經濟發展的重要國策,節約能源消耗的同時,也減少了對環境的污染,目前對風能、太陽能等清潔能源的大范圍推廣使用尚不現實.我國已是第一能源消耗大國,通過火力發電等傳統方式獲取能源占據相當大的比例,用于室內外取水、輸水的動力能源消耗占據一個城市消耗能源的很大部分,通過給水排水學科的發展研究,尋求降低能耗的途徑具有重要深遠的意義。
近年來,各地建筑業蓬勃發展,城市用地緊張問題突出,高昂的土地價格和有限的土地空間,使得高層建筑如雨后春筍,給水排水學科在減緩城市用地緊張方面仍然具有重要的作用和發展空間。各種給水排水構筑物、給水排水管道占據了一定的城市用地,提高土地空間利用率具有重要意義。
建筑排水系統直接關系到人們的生活質量,小至漏水,大至引發疾病病毒的傳播,非典疫情就是一個很好的反面事件。改革開放以來,國家經濟建設取得了巨大成就,人們生活水平的提高都促使建筑排水系統必須保證其衛生安全性,要與生活水平、經濟建設相適應,這既是小康建設的需要,也是衡量國家綜合發展水平的一個縮影,因此,從預防重大疾病傳播和保障人民生命健康出發,都需要給水排水學科在此方面給予有力的保障。在這方面,美日歐等發達國家是我們的榜樣。
4 發展態勢
4.1從水質安全為核心
由于水環境污染,水中存在種類眾多的微量持久性有機物、內分泌干擾物、藻毒索、微生物等復雜的污染物質,常規水凈化工藝難以有效去除,嚴重影響飲用水水質;由此導致的消毒副產物成為影響飲用水衛生安全的重要隱患,因此微污終水處理技術的系統研究及其規?;茝V應用已成為重點任務,與此密切相關的還有出廠水的化學和生物穩定性、輸配水系統的二次污染防治和安全控制等問題。電子工業、超高壓鍋爐、醫藥制劑等行業對高純度水質的要求,對水處理技術也是嚴峻的挑戰。在污水處理方面,盡管生活污水、高濃度工業廢水治理技術和工程應用已經日趨成熟,但隨著國家對污水排放標準和地表水環境質量標準要求的提高,氮、磷等營養性物質的經濟穩定高效去除仍是目前關注的熱點之一。污廢水及其中污染物的資源化利用也得到高度重視。面對這些行業問題與需求變化,給水排水學科由原來水的供給及排放,轉化為以水質安全為核心的水的良性社會循環。
4.2新工藝和新材料得到廣泛應用
水質問題的日益突出,使得給排水科學與工程領域的傳統技術和工藝難以滿足水質改善的需要,促使新工藝不斷涌現。為適應處理微污染原水的需要,凈水處理已從常規的沉淀澄清、過濾和消毒工藝逐漸發展為包括預處理、強化常規處理、深度處理、安全消毒的工藝體系,所采用的單元技術也有了重大的變化和進步,以膜技術為核心的水處理技術得到快速發展。污水處理工藝技術得到迅速發展。當前生物技術、膜技術、高級氧化技術和生態工程技術主導了水處理工藝技術的發展方向。新工藝迅速發展的同時,新材料在水處理領域也得到廣泛應用。
4.3高新技術應用成為新增長點
當今給水排水工程設施已不局限于傳統的土木結構型,設備型和設備集成型得到很大的發展,機電設備在整個工程投資中的比例不斷加大,設備集成的技術含量不斷提高,同時電子技術、信息技術“仿真模擬技術和自動控制技術在給水排水工程中得到了廣泛應用。給水排水工程設施的設備化、集成化,檢測手段的儀表化、實時化,運行控制的自動化、智能化和工程設計的模塊化、數字化已經成為行業發展新的增長點。
4.4綠色宜居和可持續發展
這主要體現在與人們聯系最多的建筑給水排水領域,實則為人性化。下面以建筑排水系統為例,說明其發展趨勢。
4.4.1健康安全
建筑排水系統是實現建筑物功能的重要組成部分,一棟建筑物如果排水管道系統有缺陷,輕則跑冒滴漏,臭氣入室,重則影響正常生活秩序,甚至危及生命。
2003年3月,香港淘大花園爆發的大規?!胺堑洹笔录?,造成321人被感染,42人死亡。其中一個重要原因是:衛生間的地漏水封(直通式地漏下部裝存水彎)干洞。衛生防疫部門已證實,下水道包括通氣管道中存在含有病毒、病菌的氣溶膠。
以地漏為例,作為一個頗具爭議的排水附件,在“非典”之后,人們對地漏的作用有了新的認識,也對其功能提出了更為嚴格的要求。許多家庭設置了地漏,因為無經常排水補充地漏水封,使其成為一個臭氣口,甚至直接把地漏口堵死。一些公共衛生間所設的地漏得不到補水,水封干涸、臭氣外泄也是常見的事情。
排水管道漏水也是人們經常碰到的,尤其是剛性連接的塑料排水管道。管道漏水不僅直接使污物直接進入室內,影響室內環境和美觀,對于異層排水、橫支管漏水或堵塞就比較棘手了,因上層住戶排水管道出現漏水或堵塞而影響下層住戶并造成鄰里糾紛的事件在國內也比較常見,因此,在國內很多地區已廣泛采用同層排水系統,但國內應用較多的降板同層排水如果降層內管道出現漏水或堵塞,雖然不會殃及下層住戶,但造成的破壞或維修成本甚至高于異層排水。因此,不論同層排水還是異層排水,在保證排水管道中氣體不會進入室內和管道不會漏水的情況下,橫支管要做到容易檢修就是建筑排水系統的發展方向之一。
可見,建筑排水系統的首要任務是保障排水安全、室內環境良好、容易清理檢修,這將一直是建筑排水系統發展的方向,也是目標之一。
4.4.2中水回用
人們預言,21世紀將會是一個缺水的時代,甚至有可能會因為水資源的糾紛而引發國家之間的戰爭,全世界約有20多億人口面臨淡水資源危機,其中26個國家的3億多人正生活在缺水環境中,缺水已成為世界性的問題。開源節流是現在緩解我國水資源危機的良策,節水是緩解這一問題較現實的辦法,而中水回用是一條有效的節水途經。采用建筑中水系統,使污水處理后回用,有著雙重意義,既可循環使用污水,也可以節能,有明顯的環境效益和經濟效益。因此,在國家大力提倡綠色建筑的今天,建筑中水系統必定會成為建筑排水的發展方向之一。
中水回用是解決城市缺水的有效途徑,是污水資源化的一個重要方面。城市合理使用水資源問題迫在眉睫。推行分質用水,實現污水資源化是一項十分緊迫的任務,大力推廣中水的使用是城市節水的重要內容。只有很好地應用中水工程,才能從真正意義上起到節約能源、節約用水的作用,才能夠顯示出其經濟效益,使中水建設投資和運行投資發揮應有的效益。
目前的中水回用由于一次性建設投資成本較高,即使有,也大都采用小區廢水集中處理再回用作生活雜用水或用于景觀綠化等用水。今后,以家庭為單位的中水回用技術將得到普及,尤其是在降板同層排水系統中采用中水回用技術具有很好的前提條件,可以將收集廢水的水箱和其他設備置于降板層內,將廢水經過簡單的物理、化學處理后,直接用于衛生間沖洗大便器。這種方式也比較好推廣,因為它以家庭為單位,不存在小區中水回用系統需要所有住戶分攤建設成本的問題,在自家衛生間裝設中水回用系統,不僅節約了大最的管材和水表等成本,由于廢水收集水箱的調蓄作用,也有利于室內排水的流量均衡。
4.4.3排水設備、附件
衛生器具是最主要的排水設備,直接反映人們的生活水平和生活質量。近年來,各種款式新穎、功能多樣的衛生器具進入衛浴市場,為人們提供了更多的選擇。
建筑設備的完善程度和設計水平是體現建筑物建設質量和現代化水平的重要標志,建筑給水排水學科的技術水平及先進性直接影響建筑物的使用功能,與人們生活、衛生、環境、安全息息相關。隨著人們生活水平的提高,人們除了對建筑物安全性、耐久性和經濟性有一定的要求外,同時對建筑的舒適性、使用性的要求也格外重視,尤其對住宅建設的節能與新能源的利用、廚衛技術、管線技術、環境及其保障技術等都有了更高的要求。
生活水平的提高對衛生清具提出了新的要求,衛生器具更注重舒適、可靠、安靜、節水、節能。近年來,具有代表性的衛生潔具有:水力按摩浴盆,用噴嘴產生大量回旋式氣泡和沖擊水流,可達到康健和休閑的效果;連體式低位沖洗水箱漩渦大便器,沖洗時噪聲低,沖洗效果好,可節省沖洗水量;高標準的全自動坐式大便器,沖洗污物、清洗人體和吹干等全部過程自動化。
值得一提的是,不能納入衛生器具范疇的地漏雖然只是一個小小的排水附件,但使用中出現問題最多,主要表現為水封破壞致使有害氣體竄入室內和容易聚集毛發并且不易清通兩個方面。值得欣慰的是,地漏的作用和重要性逐漸引起行業人士的重視,并且國內也出現了多式多樣的地漏。
4.4.4特殊單立管
瑞士在上世紀60年代開發的蘇維托排水系統(Sovent system),是最早出現的特殊單立管排水系統,隨后又出現了諸如高奇馬排水系統(芯形排水系統)、塞可斯蒂阿排水系統等類型,這類排水技術在歐美國家得到推廣使用,后來在日本被進一步開發,應用也有近30年的歷史。2007年,國內掀起一波特殊單立管排水系統的開發熱潮并持續至今。
特殊單立管排水系統是國內近年來建筑排水行業的熱點話題,具有如下優點:排水流量高(接近和達到雙立管排水系統的流量);占用空間小(所需安裝空間僅相當于普通單立管排水系統,增加有效空間);節約管材(與同等排水量的雙立管系統相比,省去了通氣立管和通氣管件);節約安裝費用(由于省去了通氣立管,大大減少安裝所需的人工和輔材)。
目前,特殊單立管排水系統在北京、上海、云南、福建等地的高層建筑中得到廣泛應用,效果也比較好。
在建筑標準要求較高的建筑和其他使用普通單立管無法滿足排水要求的建筑中,采用特殊單立管排水系統將逐步成為行業共識,開發更高性能的特殊單立管特制配件將是建筑排水系統的發展方向之一。
4.4.5同層排水
長期以來,我國住宅的衛生間、廚房和陽臺排水_二直沿用將用水器具的排水管敷設在下層房間上部的方式。隨著住宅的商品化,這種傳統的敷設方式已經明顯不適應時代發展的要求。其最大的問題是衛生器具排水管道吊裝在樓板下,把最有可能出現問題的部分留在別的住戶家中,使下層住戶衛生間、廚房和陽臺需要為上層住戶設置吊頂,如果管道滲漏或堵塞檢修時,會給下層住戶造成不良影響,有時甚至引起鄰里糾紛;其實,上層住戶夜間沖水的噪聲對下層住戶也存在干擾。
衛生間排水管道的下層敷設方式已經愈來愈明顯地與“以人為本”的住宅理念相悖。因此,根據管道必須在住戶本層敷設的基本原則,探討各種排水管道敷設方式是目前衛生間、廚房和陽臺設計的一個重要任務。
隨著住宅產業化的發展,住宅已成為老百姓生活中最大的消費品,業主對自己居住空間的隱私權益也更為關注。傳統的排水方式使得私有住宅的產權完整性缺乏界定,維護檢修以及地面滲漏等經常造成鄰里糾紛。開發商順應業主日益增加的需求,在居住建筑中將會更廣泛地采用同層排水技術,同層排水技術將是住宅、宿舍、病房樓、公寓、賓館等居住建筑排水系統的發展趨勢。
長久以來,我國建筑一直采用傳統的隔層排水方式。隨著國民經濟的飛速發展,人們對生活質量也有了越來越高的要求,反映到衛生間應用方面,已經不再單純著眼于功能及成本因素,衛生、設計以及使用的便利性等均成為重要的考慮因素。在這一背景下,隔層排水的諸多問題逐漸突顯,已經不能滿足人們對建筑排水的要求,降層排水、同層排水等排水方式應運而生。
4.4.6管道維護
一直以來,室內排水管道自投入使用之日起,就很少引人關注,除非出現排水管噪音、排水管堵塞、排水不暢等問題時,才會被提到,很少有主動維護排水管道的理念,這與國外發達國家相比,差距就很明顯了。
從大的方面來講,管道維護主要有定期的維護和突發的管道維護兩大類。定期維護主要針對管道固定是否有松動、荷載傳遞是否均勻、防腐是否出現問題、是否存在局部隱患等,突發的管道維護主要針對接口漏水、管道破損等問題。
將管道的維護作為建筑排水系統運行的一項子工作,不僅有利于保證管道持續安全可靠的工作,也有利于提高管道系統的使用壽命,以保持不低于建筑結構的使用壽命,管道維護要求、技術和設備也將是今后建筑排水系統發展的方向之一。
5 福建省給水排水學科
5.1學科現狀
給水排水學科力量較為薄弱,一直是技術開發與應用多于理論。隨著相關問題的不斷出現,技術開發與應用所需的理論支撐越顯不足。建立、完善和發展相關理論體系日顯迫切。由于該學科涉及面廣、綜合性強,建立和發展學科理論必須借助相關學科的理論基礎。
建筑給水排水科研的主渠道不通,重大基礎課題無法立項進行,無專門的科研機構,更談不上科研基地。迄今為止,國內還沒有一座為建筑給水排水而建立的測試塔。而在日本,50m左右至100m的測試塔已不下3座,從某種意義上說,建筑給水排水的科研工作開展,在某些領域尤其是基礎課題是在倒退。
技術的發展,競爭的取勝,關鍵在于人才,人才在于培養。建筑給水排水專業的人才培養,主要依托高等院校的專業教學。這又與教材、師資、學時、實驗條件等有關,也與建筑給水排水的整體水平發展速度有關。
在我國,政府機構的作用是決定性的,運用行政手段和經濟杠杠,扶持應予扶持的企業,組織力量進行新產品的開發和生產,淘汰、廢止不節能、不節水的產品,積極引進國外已有、國內急需的新產品、新技術、新工藝,這些都是可以做到的,也證明是行之有效的。
建筑給水排水、衛生設備的國內外基本情況實質問題是技術差距。與發達國家相比,在基礎課題方面尤為突出。
我省給水排水學科整體保持平穩發展態勢,依托福州大學、華僑大學、福建工程學院三所高校給水排水工程專業的師資力量和教育資源,福建省土木建筑學會給水排水分會、福建省給排水技術信息網、福建省工程建設科學技術標準化協會水工業專業委員會等部門機構的學術活動,以福建省建筑設計研究院為代表的眾多設計院,共同推動我省給水排水學科向前發展。
高校向來是科研的集聚地,是促進學科發展的重要力量。福州大學是我省最早培養給水排水專業人才的高校,在多年辦學過程中積累了豐富的經驗,特別是福州大學擁有市政工程專業碩士點,具備研究給水排水學科相關課題的軟硬件實力,近年來研究課題主要集中在污水處理和建筑給水等熱點問題上,雖然取得了一定的成果,但研究的內容仍僅是整個學科的冰山一角。近年來,學校引入了一批高學歷青年教師,也申請了若干科研項目,取得一定的科研成效。
5.2學科發展
我省地處東部沿海,經濟較發達,為很多給水排水學科中涌現的新技術、新成果在省內推廣使用奠定了很好的基礎,并且省內的給水排水專家重視吸收引進新技術、新成果,充分發揮省內交通便利和互聯網等的優勢,為有關給水排水的各種問題進行討論交流營造良好氛圍,我省給水排水學科近年來發展勢頭良好。
自2007年舉辦首屆海峽綠色建筑與建筑節能博覽會(以下簡稱“綠博會”)以來,為展示和推廣新技術、新成果搭建了一個很好的平臺,給水排水領域取得的成果主要集中在節能節水,下面簡要回顧歷屆綠博會展示的成果。
第一屆綠博會主要展示了智能管網疊壓供水系統、遠傳抄表系統、新管材新材料技術、節水舒適型衛浴、隱蔽式同層排水系統、雨水利用技術。
第二屆綠博會主要展示了節能供水設備、“一戶一表”新型系統、控壓節水技術、節水衛生器具、同層排水技術、虹吸雨水系統、其他新材料新設備(如新型管材、太陽能熱水器、熱泵機組、玻璃鋼整體化糞池等)。
第三屆綠博會主要展示了雨水回用技術、膜處理在海水淡化和中水污水處理中的應用、供水管理“產、銷、差管理系統”、節水衛生器具、塑料檢查井和新型管材。
第四屆綠博會主要展示了特殊單立管排水系統、家庭中水利用系統、供水流程監控管理系統、節水器具、其他新型節能節水設備和材料(如節能泵組、新型管材、熱泵機組、細水霧滅火設備、水處理與加壓集成一體化設備等)。
第五屆綠博會主要展示了特殊單立管同層檢修排水系統、家庭中水利用系統、新型消防設備(如探火管自動滅火裝置、高壓細水霧滅火裝置)、矢量泵節能泵組、新型管材、節水舒適型衛浴設施。
第六屆綠博會主要展示了餐廚水處理技術、建筑水處理技術、非傳統性水源利用、綠色灌溉技術、綠色消防新技術的展示、其它新技術的展示(真空排水系統、新型管材、感應衛生器具等)。
可見,新技術主要圍繞著節水節能這一主題,展示的新技術主要集中在建筑給水排水領域,這些新技術、新成果反映了給水排水學科的發展方向,最重要的還是要將這些新技術、新成果逐步逐項推廣應用。
在全國范圍內,我省給水排水學術交流明顯趨向活躍。定期或不定期舉辦一系列的學術講座、新成果、新技術宣講等,并且以綠博會平臺,集中展示給水排水學科在節能、節水、節材、節地、環保領域取得的最新成果。
1976年4月成立的福建省給排水技術情報網,同年即編印《福建給排水》動態,次年增加《專題資料集》兩本刊物內部交流,長期堅持定期出版,由油印、鉛印到電腦排版。它凝聚了行業人士,在交流技術、推廣新工藝、新產品等發揮積極影響,特別是地縣專業人員。1985年,福建省土術建筑學會給排水學術委員會參加刊物主編,2005年,福建省工程建設科學技術標準化建筑水工業專業委員會也加入主編?!陡=ńo排水》雙月刊于1988年獲得福建省新聞出版局內部準印證第K050號,福建省期刊協會理事單位,每期印1 000本,至今已出版了183期;《福建給排水專題資料集》每年出刊6集或以上,每期印700本,至今出版177集;《福建給水排水特刊》每年出刊2期或以上,每期700本,至今已出版49期。這三本刊物受到省內外行業人士的關注、贊賞?!陡=ńo排水》刊還與《江蘇給水排水》刊(210本,期)、《供水與排水》刊(東北地區水網,100本/期)交換刊物至今已16年。
我省目前開設給水排水工程專業的高校有福州大學、華僑大學和福建工程學院,其中福州大學在2008年開始招收培養市政工程專業的碩士研究生,2011年開始招收培養市政工程專業的博士研究生,就業情況良好,畢業生就業主要集中在建筑給水排水等領域,從事設計、施工、監理等工作。
在建筑排水領域,以特殊單立管排水系統為代表的新技術將對進一步研究和探索建筑排水技術起到積極的作用。加強型旋流器特殊單立管排水系統技術規程成立會在廈門召開,國內給水排水專家就特殊單立管排水系統的研究成果和應用作了大量的報告。我省在該領域的成果包括編制了福建省建筑標準設計《建筑同層檢修特殊單立管排水系統安裝》。但不足的是,我省在管材推廣應用方面存在一定阻力,塑料管的大范圍使用,管材的使用匹配性方面需要加強研究,同層排水技術沒有得到很好的推廣應用,不能因為曾經出現一些問題就放棄。
相比國內其他同等城市,在建筑熱水領域,以太陽能、熱泵技術制取熱水尚存在一定差距。由福建省建筑設計研究院和福州大學土木工程學院牽頭在編的《空氣源熱泵熱水系統技術規程》正在進行,有望能解決一些實際存在的問題。
我省在消防方面的學術交流數量和質量保持領先,建筑消防領域,新技術、新成果的推廣取得一定的進展。在這方面,由省土建學會給水排水分會組織舉辦的學術交流講座較多,并且主要集中在新型消防產品,如探火管感溫自啟動滅火裝置、氣體滅火系統、高壓細水霧、氣溶膠自動滅火裝置等。成果包括《探火管感溫自啟動滅火裝置設計、施工及驗收規程》。
在建筑給水領域,以疊壓供水技術為典型代表,在全國范圍內處于領先,特別是在福州市新建小區給水工程、“一戶一表”改造工程中采用疊壓供水技術較為普遍。在該領域的研究取得了較為深入的成果,特別是福州大學2008級市政工程專業的碩士研究生開展了一系列疊壓供水專題的試驗研究和論文撰寫。另外,我省一戶一表改造工程取得了階段性的成果,特別是廈門、泉州、福州等地在改造任務艱巨的情況下取得了頗多豐富的經驗。
在城鎮給水排水領域,取得的進展包括取消化糞池的調研,制定了《福建省化糞池設置技術管理暫行規定》,召開聽證會調控水價,實施階梯水價的推進。
在給水處理、污水處理方面也取得了長足的發展和工程運行經驗。編制了《城市及部分縣城暴雨強度公式》、《福建省城鎮污水處理廠運行管理標準》、《福州市溫泉供水工程技術規程》、《室外給水管道設計、施工及驗收規程》、《福建省城市用水標準》以及《埋地塑料排水管道工程技術規程》等工程建設地方標準。
5.3研究方向
結合我省具體情況,給水排水學科的研究方向應側重于以下幾方面:
(1)如何提高水資源使用率?
(2)缺水地區如何開發非傳統水源(海水、中水、雨水)?
(3)供水系統的節能調查和節能推廣技術研究。
(4)住宅排水系統安全的關鍵技術研究。
(5)發揮高校的科研帶頭作用,研發和生產力的成果轉化機制。
(6)高校給水排水學科教學質量的改革和教學模式的進一步創新。
5.4對策建議
雖然我省給水排水學科取得了一定的進展,但必須看到存在的不足和差距,下面結合我省情況,就給水排水學科的發展提出幾點建議:5.4.1我省倚山面海,雨量豐沛,水資源相對豐富,但其動態變化的時空分布,與用水季節和用水地區很不均衡。據統計,2003年福建全省生活和生產用水總量達182.75億立方米,其中農業灌溉用水量為97.44億立方米,占用水總量的53.3%。假如提高灌溉水利用率20~25個百分點,那么全省就可增加水量18.49~24.36億立方米,說明節水大有可為。
流域和區域水資源優化配置,是水資源規劃和管理的最重要工作。其主要任務就是要協調好生活、生產和生態用水,以滿足全社會可持續發展的需要。晉江流域水資源優化配置工程的實施,是福建水利現代化的重要組成部分,在落實科學發展觀中起到了示范作用。這項工作應當進一步擴展至全省。對閩江、九龍江等流域也應結合其水資源的特點,盡快組織力量加緊研究落實,為進一步加快建設海峽西岸經濟區提供可靠的水資源保障。
5.4.2閩東沿海一帶及許多島嶼缺水地區應大力提倡節約用水,提高用水效率,這樣不僅可減少工程建設、降低水利工程投資規模,減少投資浪費,同時還可以減少廢污水的排放量,進而減少城市污水處理設施的建設規模與投資,起到一舉多得的效果。特別是平潭綜合試驗區的建立,快速發展必然使該地區水資源供需矛盾更加突出,必須從多渠道緩解用水緊張的局面,包括科學配置水資源、建設節水型社會、非傳統水源的開發利用(主要包括海水、中水、雨水的開發利用)。
5.4.3利用綠博會提供的平臺,繼續引導、鼓勵和支持從事給水排水領域的企業參加綠博會,學校、設計單位、建設單位等應鼓勵支持或帶隊前往現場,在了解各種新技術、新成果的基礎上,抓緊推廣應用。
5.4.4高等院校是一股重要的科研力量,給水排水學科的教師傳授給學生的不應僅僅是知識技術,更應是一種方法、一種信念、一種做人的準則、一種支持學生今后奮斗的強大動力。廣大教師不僅要進行思想觀念、知識結構、教學內容和方法的更新,更要注重思想政治素質的提高和敬業精神、職業道德、責任意識、團隊精神和健康心理的培養。在課程體系、學術梯隊、實驗室建設及“產學研”方面均面臨很重的學科建設任務。加快學科建設與改革、充實學科發展內容是決定學科未來持續擁有生命力的關鍵。
5.4.5任何學科的發展都離不開人力物力財力的投入,發揮政府職能部門的作用,通過申報項目的方式支持給水排水學科的發展,支持給水排水領域企業申報項目,給予必要的經費支持。
5.4.6為給水排水各領域界人士提供與國內外學者溝通交流的平臺,分享當前最前沿的研究成果,共同探討給水排水學科今后的發展方向,促進業內產學研結合,邀請國內專家學者同行作專題演講。
5.4.7我省目前分行業、分部門的分散管理體制,使水資源的開發、利用、保護和治理、節約、配置缺乏有效的統一性,難以實現水資源的合理開發、高效利用和切實保護,在水資源保護和合理配置方面也難以形成強有力的手段。因此,要推行供用水一體化,嚴格取水許可制度和廢污水排放制度,實行涉水工程的水資源論證制度,進行水務一體化管理,建立行為規范、措施得當、執法有力、嚴謹高效的水資源管理體制機制是解決我省水資源問題的重要措施。
6 前景展望
給水排水學科發展的總目標是實現水資源的良性開發和使用、節省能源消耗、節省土地面積、為人們的使用提供便利、衛生安全和財產安全保障。
只要人類文明在進步,就無法阻擋給水排水學科的發展,給水排水學科將繼續呈現多學科交叉融合、多技術綜合應用的發展特點,
給水排水學科發展的指導觀念應是“以人為本”、“以人為中心”,水和人的生活、工作、安全密切相關,不以人為中心,給水排水學科的地位在整個國民經濟中將變得無足輕重,小至水龍頭、地漏,大至各種給水排水設備,都應注重對人的關懷。
科研是技術發展的基礎,科研應該先行,與發達國家相比,給水排水學科在基礎研究領域尚存在很大的差距,給水排水學科的科研工作尚未走上一條有計劃、有步驟、有組織、有目的的發展道路,往往是工程領域的技術標準落后于發展需要,如何充分整合現有資源,發揮產、學、研相結合的優勢,將科研成果和生產力對接,是給水排水學科需要面對的重大挑戰。
給水排水是一個正在繁榮、市場潛力極大的學科,抓住良好的發展機遇。全國乃至世界性的給水排水學術交流日趨活躍,各類專業期刊投稿踴躍,為廣大同行相互溝通學習提供了一個良好的平臺,相信這種勢頭將繼續得到保持和發展。從學科涉及的不同職能領域來看,高校、科研機構、生產企業、設計單位、施工單位、建設單位和使用單位以市場需求為紐帶,各方加強合作,形成良性互動,促進科技成果的轉化必將給給水排水學科展現生機勃勃的一面。
特別是省內同行的領軍人物,應充分重視新成果、新觀點、新技術,鼓勵不同學術觀點的爭鳴,促進學科交叉融合和協調發展,推進學術建設。
節水節能、低碳環保是國家實現可持續發展的戰略鍰求。當前形勢下,給水排水學科的發展既需要一個良好的大環境(產業政策的引導、普及給水排水學科認知、鼓勵并支持新技術和新產品的推廣應用、營造良好的學術團體交流氛圍等),更需要廣大學科工作者不斷提高專業素養和理論與實踐相結合的能力,敢于打破傳統的學科思維模式,敢于接受新事物、新思想,促進給水排水學科與微生物學科、新樹料學科、建筑衛生學科、計算機學科等的交叉融合和協調發展,加強同行不同職能部門的合作交流。
給水排水學科取得的成果最終將應用于工程中,隨著國民經濟的快速增長,人民生活環境質量的提高,給水排水基礎設施建設事業和建筑業的蓬勃發展,我們大膽預言給水排水學科在本世紀將會取得更加迅速的發展,會取得更加輝煌的成就。