水危機(jī)下的兩大希望

中國幅員遼闊，但水資源分布不均，南方水資源豐富，北方尤其是黃淮海和遼河地區(qū)缺水嚴(yán)重，近三分之二城市不同程度缺水，制約城市發(fā)展和生活質(zhì)量。

為解決北方缺水，南水北調(diào)工程誕生，這是舉世矚目的世紀(jì)工程，分東、中、西三線，連通四大流域，構(gòu)成水資源配置大格局。通水后，東中線一期累計(jì)調(diào)水超 767 億立方米，惠及 45 座大中城市、1.85 億人，成為北方城市供水生命線。

海水淡化作為新興水資源開發(fā)技術(shù)逐漸受關(guān)注，海水資源龐大，以色列是海水淡化技術(shù)先進(jìn)國家之一，用反滲透技術(shù)淡化海水，推行海水淡化計(jì)劃，建成 5 家大型工程，供應(yīng)全國 70% 人口用水。中國海水淡化也在發(fā)展，2023 年有 156 個(gè)海水淡化工程，日淡化海水 252 萬噸，較上一年顯著增長。

南水北調(diào)與海水淡化，一個(gè)是跨流域調(diào)水工程，一個(gè)是新興技術(shù)，在解決北方缺水問題上誰更具優(yōu)勢(shì)，海水淡化能否替代南水北調(diào)，是涉及經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)等多方面的復(fù)雜議題。

南水北調(diào)：潤澤北方的世紀(jì)工程

（一）南水北調(diào)工程的基本情況

南水北調(diào)工程是緩解中國北方水資源短缺的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施工程，分東、中、西三線，規(guī)劃調(diào)水總規(guī)模 448 億立方米 ，干線總長度 4350 千米，一期工程干線總長 2899 千米 。

東線起于江蘇揚(yáng)州江都水利樞紐，利用京杭大運(yùn)河輸水，覆蓋天津、濟(jì)南等地，有龐大泵站群工程。

中線起于丹江口水庫，供水河南、河北、北京、天津，干線全長 1422 千米 。

西線計(jì)劃解決青海等 6 ?。ㄗ灾螀^(qū)）缺水問題，尚未實(shí)施，擬從長江上游調(diào)水入黃河上游。

（二）南水北調(diào)的效益與成果

南水北調(diào)工程自通水以來成效顯著。供水方面，年調(diào)水量從 20 多億立方米增至 100 億立方米，成為北方重要供水生命線，北京城區(qū)近八成、天津主城區(qū)和雄安新建城區(qū)供水全靠南水，惠及沿線眾多城鄉(xiāng)，超 1.85 億人受益，提升了飲水質(zhì)量。生態(tài)方面，累計(jì)向北方 50 多條河流生態(tài)補(bǔ)水超 118 億立方米，改善沿線河湖生態(tài)，使華北地區(qū)地下水位回升，多地泉眼復(fù)涌。經(jīng)濟(jì)上，促進(jìn)北方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)重要經(jīng)濟(jì)區(qū)、糧食主產(chǎn)區(qū)、能源基地發(fā)展，累計(jì)調(diào)水支撐北方超 16 萬億元 GDP 增長。

海水淡化：藍(lán)色海洋的潛力密碼

（一）海水淡化技術(shù)的原理與分類

海水淡化技術(shù)是把海水轉(zhuǎn)化為淡水的工藝，常見技術(shù)有蒸餾法、膜分離法、離子交換法。蒸餾法中，多級(jí)閃蒸技術(shù)是將預(yù)處理后的海水加熱引入閃蒸室，降壓使部分海水蒸發(fā)成淡水，多個(gè)閃蒸室串聯(lián)可連續(xù)產(chǎn)水，設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)用，適用于大型企業(yè)及相關(guān)鍋爐水供給領(lǐng)域；低溫多效蒸餾淡化技術(shù)在小于 70℃下進(jìn)行，通過多組水平管降膜蒸發(fā)器多次蒸發(fā)冷卻凝結(jié)得蒸餾水，是最節(jié)能的方法之一，發(fā)展迅速。

膜分離法里的反滲透技術(shù)，利用反滲透膜，經(jīng)預(yù)處理和高壓泵施壓，讓水分子滲出得淡水，能高效除鹽等，因壓力差驅(qū)動(dòng)，能耗低，比電滲析法更經(jīng)濟(jì)。

（二）海水淡化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

全球海水淡化技術(shù)發(fā)展迅猛，截至 2022 年底，全球已建淡化規(guī)模超 1 億噸 / 日，海水淡化產(chǎn)水 6310 萬噸 / 日 ，用途廣泛，在中東和一些島嶼地區(qū)成主要水源。近 5 年，全球簽約 50 萬噸 / 日及以上項(xiàng)目超 10 個(gè)，中東占全球近半淡化產(chǎn)能，引領(lǐng)行業(yè)增長。預(yù)計(jì) 2024 年全球海水淡化日產(chǎn)量擴(kuò)容至 1.5 億立方米，2030 年有望達(dá) 2.5 億立方米。

中國海水淡化領(lǐng)域也有顯著進(jìn)展，截至 2023 年底，全國 156 個(gè)海水淡化工程，規(guī)模 252.3 萬噸 / 日，分布于沿海 10 ?。▍^(qū)、市）缺水城市和海島，有舟山綠色石化基地等典型工程。但我國存量海水淡化工程規(guī)模不到全球 3%，產(chǎn)能不足。

（三）海水淡化技術(shù)的成本分析

海水淡化的成本主要由制造成本和運(yùn)行費(fèi)用兩部分構(gòu)成。制造成本涵蓋設(shè)備購置、安裝調(diào)試、膜材等材料費(fèi)用等；運(yùn)行費(fèi)用則主要包括電費(fèi)、化學(xué)藥劑費(fèi)、設(shè)備維護(hù)費(fèi)等 。

設(shè)備及材料費(fèi)用方面，雖隨著技術(shù)發(fā)展呈下降趨勢(shì)，但依然是海水淡化的主要成本之一。海水存在腐蝕性，海水淡化設(shè)備的關(guān)鍵零部件必須耐腐蝕，我國仍需進(jìn)口部分特殊零部件，資金投入較大。薄膜材質(zhì)也是影響材料成本的重要因素，如反滲透膜價(jià)格高昂，使用過程中易污染和損壞，一般 3 - 5 年就需要更新一次 。

能耗費(fèi)用在海水淡化成本中占比較大。海水淡化需要消耗大量能源，不同技術(shù)的能耗有所差異。以反滲透技術(shù)為例，過去 20 年，處理 1 立方米海水所需的電能從 5 千瓦時(shí)降至不到 3 千瓦時(shí) 。若能利用可再生能源，如海上風(fēng)電與海上光伏與海水淡化相結(jié)合，將有望降低能源成本 。

維護(hù)及運(yùn)營費(fèi)用同樣不可忽視。由于海水淡化設(shè)備需全天候運(yùn)轉(zhuǎn)，需要定期進(jìn)行維護(hù)和檢修，這些費(fèi)用也需計(jì)入成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，海水淡化廠的維護(hù)費(fèi)用每年約為建設(shè)成本的 5 - 10% 左右 。

對(duì)比國內(nèi)外成本，在 100000m3/d 級(jí)的海水淡化中，我國反滲透、低溫多效蒸餾法的淡化成本分別比國外高出約 26.85% 與 22.50% 。我國淡化海水成本約為自來水的 1.28 倍、再生水的 1.20 倍 。不過，隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大及技術(shù)進(jìn)步，海水淡化成本逐漸降低，反滲透、低溫多效蒸餾法在 1999 - 2017 年間成本分別降低約 29.75% 與 36.97% 。從全球最新項(xiàng)目來看，海淡供水成本正逐漸降低，近期國際上幾個(gè)海淡項(xiàng)目的投標(biāo)價(jià)格低至 0.4 - 0.6 美元，換算成人民幣約為 2 - 3 元 。

海水淡化 VS 南水北調(diào)：全方位的實(shí)力比拼

（一）成本對(duì)比

從建設(shè)成本來看，南水北調(diào)工程規(guī)模宏大，涉及到眾多的水利設(shè)施建設(shè)、土地征用、移民安置等，成本高昂。以中線工程為例，總投資超過 2000 億元 。而海水淡化廠的建設(shè)成本相對(duì)較低，一個(gè)日產(chǎn) 10 萬噸的海水淡化廠，建設(shè)成本大約在 5 - 8 億元左右 。

在運(yùn)行成本方面，南水北調(diào)工程需要消耗大量的電力來提升水位、維持水流，以及進(jìn)行設(shè)備維護(hù)等。據(jù)估算，南水北調(diào)中線工程每年的運(yùn)行成本約為 30 - 40 億元 。海水淡化的運(yùn)行成本主要集中在能源消耗和設(shè)備維護(hù)上，不同技術(shù)的能耗有所差異。反滲透法海水淡化的能耗約為 3 - 4 千瓦時(shí) / 立方米，低溫多效蒸餾法的能耗約為 8 - 10 千瓦時(shí) / 立方米 。隨著技術(shù)的發(fā)展，海水淡化的能耗在逐漸降低，但目前整體運(yùn)行成本仍高于南水北調(diào)。

從長期成本來看，南水北調(diào)工程建成后，只要水源穩(wěn)定，其供水成本相對(duì)穩(wěn)定。而海水淡化技術(shù)雖然成本在不斷下降，但仍面臨著設(shè)備更新、技術(shù)升級(jí)等不確定因素，長期成本存在一定的變數(shù)。

（二）適用范圍對(duì)比

海水淡化技術(shù)目前主要適用于沿海地區(qū)，這些地區(qū)靠近海洋，取水方便，能夠充分利用海水資源。如青島、天津等沿海城市，都建設(shè)了大型的海水淡化廠，為城市提供部分生活和工業(yè)用水。然而，對(duì)于內(nèi)陸地區(qū)，尤其是遠(yuǎn)離海洋的北方地區(qū)，如京津冀、河南、河北等地，海水淡化技術(shù)的應(yīng)用受到地理?xiàng)l件的限制，難以大規(guī)模實(shí)施。

南水北調(diào)工程則不同，它通過龐大的輸水網(wǎng)絡(luò)，將長江水輸送到北方的廣大地區(qū)，包括北京、天津、河北、河南等多個(gè)省市，覆蓋范圍廣，能夠有效地解決北方地區(qū)的缺水問題。中線工程通水后，北京城區(qū)近八成供水依靠南水，天津主城區(qū)和雄安新建城區(qū)供水全部來自南水 ，極大地改善了這些地區(qū)的用水狀況。

結(jié)論：優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共筑水安全防線

海水淡化技術(shù)雖在解決水資源短缺上潛力巨大，但綜合成本、適用范圍等多方面考量，目前無法替代南水北調(diào)工程。南水北調(diào)憑借大規(guī)模、遠(yuǎn)距離調(diào)水能力及對(duì)北方生態(tài)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的深遠(yuǎn)影響，在解決北方缺水問題中作用不可替代。

海水淡化也有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，不受地域限制，能為沿海地區(qū)提供穩(wěn)定水源，在水資源多元化供應(yīng)中有重要意義。未來，二者并非相互替代，而是應(yīng)因地制宜、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

南水北調(diào)繼續(xù)保障北方大規(guī)模用水需求，海水淡化在沿海地區(qū)作為補(bǔ)充水源滿足部分工業(yè)和生活用水需求。通過合理規(guī)劃整合，共同構(gòu)建更完善水資源保障體系，支撐我國水資源安全和可持續(xù)發(fā)展，助力應(yīng)對(duì)水資源領(lǐng)域挑戰(zhàn)。