中国给水工程及技术发展回顾

钟淳昌

　　我国给水工作者正以十分兴奋的心情迈步跨入21世纪。
　　回顾过去，我们自解放以来经历了艰苦奋斗和自力更生的50年历程。在这半个世纪中，我们摸索前进、努力实践、不断发展，建成了具有我国特色的给水技术体系和设备供应体系。在这50年中，我国给水工作者努力奋进、配合和促进了我国的经济建设，为祖国的社会主义建设作出了贡献。这50年的成就凝聚着我国给水工作者的智慧和才干，是辉煌的50年。
　　我国给水事业始于1879年，旅顺龙引泉供水。1882年在上海建成了杨树浦水厂。1949年全国建有72个自来水厂，日供水能力240.6万m³，供水管道6600 km。至1997年，供水城市668个，日供水能力2.06亿m³，供水管道21.6万km。
　　今天我们回顾过去的50年，目的是继往开来，激励斗志，创造更光辉的未来。

1 50年代

　　50年代是我国近代给水建设的始创阶段。
　　解放后全国开始恢复经济，并实施第一个五年计划，进行我国基础工业建设。当时我国集中了全国的给水工作者的力量，学习苏联的给水理论和经验，并在苏联专家的指导下，担负起配合我国工业经济建设的给水工程和必要的城市供水。在这10年中，我们建设了几项具有相当规模和技术难度的工程，如：
　　（1） 包头钢厂的黄河取水构筑物。
　　（2） 兰州西固第一水厂的黄河引取水工程（我国最大最早的斗槽式引水和高浊度水处理工程）。
　　（3） 北京水源三厂的地下水源工程。
　　（4） 东北大伙房水库取水工程（80万m³/d）。
　　（5） 洛阳、包头的大型渗渠工程。
　　1958年苏联专家撤走，我国给水工作者解放思想，通过技术革新、技术革命，开始全面学习外国给水经验，完成几个大型水厂的设计（如上海、广州和天津的30万m³/d规模水厂），这些水厂设计的完成为今后我国给水建设打下了基础。
　　在这10年中，后期由于设计思想的变化，同时我们根据生产实际的要求，因而在设计技术和科学研究方面，开始出现了活跃的局面，完成了一些重点科研项目，如：
　　（1） 针对原苏联KO-1型滤池进行了接触双层滤池的研究。
　　（2） 针对水库、湖泊的除藻要求，我们学习英国技术，进行了微滤机除藻的研究。
　　（3） 为提高水厂的絮凝效果，进行了悬浮反应和机械絮凝设备的研究。
　　在这10年中，除了工程设计和科研外，我们开始了给水建设体系的基础工作。
　　（1） 开始了我国给水人才的培养教育。
　　（2） 完成第一部给水设计规范（1957）。
　　（3） 刊发了《给排水译从》，介绍苏联给水技术。
　　（4） 在1957年至1958年发行了上海自来水公司的《给水工程汇刊》，介绍苏联给水技术和交流了我国水厂管理经验论文约200篇。这些对当时的给水建设作出了重大贡献。
　　回顾50年代我国的给水建设，由于当时我们还没有成套的工作经验，大部分是以苏联的技术为蓝本。然而苏联的具体国情与我们不同，为此在建设中留有了不尽人意之处。但最终还是满足了我国五年计划建设中的给水任务。
　　在此，需要提到的是我国技术人员在学苏热潮中，以自己的才能学识，在苏联影响之外，独自完成了福州洪山桥水厂和无锡梅园水厂设计，这是十分难能可贵的，应当向他们致以崇高的敬意。

2 60、70年代

　　这20年是我国给水工作者在建设和设计思想方面脱离苏联影响，走向百花齐放吸取各国先进技术的阶段。在这20年内我们奠定了我国的给水设计、设备制造、人才培养和业务建设等方面的建设体系，为以后全面发展我国城市给水打下了基础。
　　60、70年代是我国给水建设成熟的时代，由于文革10年的干扰，国家建设放慢，此时我们广大的给水工作者尽管身处逆境，但仍锲而不舍、不断努力、忠于事业。这20年由于我国自己培养的技术人才正是风华正茂、意气风发的时期，他们已具有大量的工作实践经验，同时又吸收了世界各国的先进理论，为此在这一时期，我们在科学研究、技术理论、工程设计和建设实践方面取得了重大的成就。主要有：
　　（1） 翻译了大量的国际著名给水专家的经典论文，使广大给水工作者武装了设计思想，打开了眼界，奠定了当代给水工作者的理论基础。在这时期，几乎所有国际著名学者如：Hazen、Camp、Ives、Handson、丹保宪仁、Cleasby、冀岩等的论文都有了译文，这些论文的及时传播，使我国给水工作者的理论水平普遍提高。
　　（2） 作为多层多格理论代表的斜板斜管沉淀技术，获得全国性的肯定，由于其提高生产指标、减少用地面积而成为当时水处理技术的热点。一时间进行了木质、纸质、玻璃钢等材质的研究，而最后以塑料定位。
　　（3） 脉冲澄清池由于脉冲发生器的研究，偏重于水力、降低了效益，而最后不得不倾向于加斜管，同时开发了大直径的机械搅拌澄清池。北京水源六厂建设了6座直径24.9 m的机械搅拌澄清池，总流量达到17万m³/d（之后最大直径为37 m）。
　　（4） 突破了常规滤池设计，引进了国外的虹吸滤池，并研制发展了具有我国特色的双阀滤池和移动罩滤池。双阀滤池克服了大面积滤池要求大口径阀门的问题，而大幅度降低造价。在上海石化水厂首先采用后，很快在全国推广。移动钟罩滤池是南通水厂改进了国外多格移动冲洗的一种创造性滤池。上海长桥水厂60万m³/d的新水厂中采用了虹吸式移动钟罩滤池，之后由于水厂自动化水平的普及，滤池出水水质的提高，逐步减少使用这种滤池。但这种滤池不失为我国的特色滤池，而曾折服不少国外专家。
　　（5） 在杭州建成了我国早期的避咸蓄淡水库（200万m³），解决了杭州市供水中多年来受钱塘江咸潮困扰的问题。这—方案的成功，为日后上海宝山钢厂长江引水和最近作为上海远期供水的崇明清草沙水库奠定了基础，同时也成为沿海地区充分利用淡水资源的重要措施。
　　（6） 完成了金山石化总厂（20万m³/d）和秦山核电站（167万m³/d）大型海水取水工程，积累了在海湾取水构筑物的设计经验。解决了由江河取水的大型取水构筑物技术，掌握了河道冲刷的规律和高幅度水位变化的大型泵站设计，完成了如武钢取水泵站、南京梅山及九江、安庆、三明、重庆等几十个沿江城市和工业企业大型取水工程。
　　（7） 逐步提出和解决了高浊度供水、低温低浊供水和除铁除锰的水处理理论和技术问题，为适应我国不同地区水源的水处理技术奠定了基础。
　　（8） 完成了我国第一部《室外给水设计规范》（1973年版）的修编工作，摆脱了苏联影响，强调了自力更生，走中国自己的道路，提倡先进指标和高效，节约投资，反对保守。
　　（9） 编辑出版了各类构筑物、管配件等设计的标准图集。
　　在这20年中，我们进行了大量的给水实践，但由于受文革的影响，工程不是很多，几个主要给水工程有：
　　（1） 兰州西固二期工程：规模为28.6 m³/d，以黄河为水源，采用上下游斗槽式预沉和改进的100m辐射式混凝沉淀池，提高了高浊度水处理效果，用地少技术先进。1984年获建设部优秀设计二等奖。
　　（2） 武钢二外水源泵站工程：长江取水，取水量400万m³/d。泵房为2座直径37.4 m圆形沉井，泵房设5台湘江56-28型离心泵，采用高水位自流进水，节约了用地。1978年建成，1982年获国家优秀设计一等奖。
　　（3） 株州市第三水厂：规模为70万m³/d，净水厂50万m³/d。取用湘江水，于1979年建成，水厂采用水平沉淀池、单阀滤池。获建设部70年代优秀设计二等奖。
　　（4） 阜新大凌河给水工程：取水量8万m³/d，由大凌河浅滩开采潜水供应，渗渠和大口井结合取水。
　　（5） 北京水源六厂工程：设计规模为，17万m³/d，净水工艺采用6座直径24.9m的大型机械搅拌澄清池。1965年建成投产，为我国第一个采用加速澄清池水厂。当时自行摸索设计参数，通过试验，落实池型，为日后在全国推广加速澄清池作出了重要贡献。
　　（6） 北京印染厂给水工程：设计规模700 m³/d，该厂通过小型试验取得设计参数，是我国首先采用虹吸滤池的水厂。由于运行方便，设备简单，当时在国内获得大量推广，并编入标准图集。
　　总之，60、70年代我国给水工作者加强理论基础，解放思想，应用各国先进技术，探索适应我国特点的设计技术，虽经历了10年的文革时期，影响了给水建设，但在给水技术和理论研究方面还是百花齐放，同时逐步形成了我国的给水建设体系。

3 80、90年代

　　这20年是我国给水工程建设及技术向现代化发展的阶段。我国进入了改革开放的时期，全国经济形势出现了前所未有的高涨，推动了我国给水建设及技术发展的高潮。但是由于水源水质的污染以及水量的不平衡问题，使我国给水工作者面临新的挑战。在设计思想上，重视了水质问题，对有机污染的防治形成了工作主题，在生物处理方面，取得了重要进展；在供水系统上，相应出现了：
　　（1） 长距离输水工程。如天津、上海、青岛、西安、济南、大连等不少城市出现了长距离引水工程。
　　（2） 区域供水工程。如江苏江阴、南通，锡山、广东深圳、开平、浙江黄、椒、温和上虞等城市，都开始组织区域供水。
　　由于大量的工作实践机会和国外仪表、设备的引进，加之我国改革开放的有利条件，因而促使我国的给水工程建设有了飞跃的发展，同时在工作中不断总结和不断提高，从而逐步形成了我国自己的特点。
　　（1） 在水厂设计中大规模采用浅层水平沉淀池；狭长、浅池和高水平流速以及与清水池叠建，形成风靡一时的布置。在小型水厂中，出现了采用回转双折和不等速水平流速的沉淀池，取得了成功。
　　（2） 采用气水反冲洗和深层均质滤料的Ｖ型滤池，形成了滤池设计的时尚，同时带动了普通滤池采用气水反冲洗。
　　（3） 推广了水泵变速装置，特别是变频调速的应用，在全国水厂中出现了热点。
　　（4） 由于各种水质仪表的引进，奠定了我国水厂自动化发展的基础，提高了管理水平，保证了水厂水质和供水安全，从而使水厂自动化，体现了生产性效果。
　　（5） 生物接触氧化池由于清华、同济等大学和有关水厂的协作，经过了10年的研究、探索，终于在90年代末进入了生产性应用阶段，目前我国最大规模的深圳原水生化预处理工程已经投入运行，标志着我国微污染水源水处理技术的成功。
　　（6） 开展了絮凝的理论研究，发展了“栅条”、“网格”、“折板”、“折管”和“波纹折板”等新型絮凝设计，为水力絮凝提供了多种选择，亦体现了我国在絮凝技术上的研究水平。
　　（7） 高浊度水和低温低浊度水处理技术的研究取得了成功，应用大型辐射式混凝预沉淀，和避砂峰蓄水沉淀的高浊度水处理方法，以及研究成功的浮沉池处理低浊原水，已在生产中成功应用。
　　（8） 根据原水水质自动控制投加絮凝剂以及根据出厂水余氯自动控制加氯以保证出水水质的要求，已成为90年代水厂的基本设施。最近几年不少水厂更采取氨的辅助投加，以保持管网的余氯要求。二氧化氯消毒已逐步开始应用。
　　（9） 出现了一批具有我国特色的水厂布置。
　　·密集型组合式：将主要净水构筑物组合叠层如块体，便于操作、节约用地，如杭州赤山埠水厂、嘉兴水厂、上虞水厂等。
　　·半埋式布置：将沉淀、过滤等净水构筑物，利用地形条件，半埋入地下，便于管理操作，并使地面上视野开阔，形成崭新布局。如杭州西区水厂及重庆和尚山水厂，为我国最早的半埋式水厂。
　　·连廊式布置：如无锡、镇江及苏州工业园区水厂都采用连廊式布置，使加药，沉淀和过滤构筑物用空廊连成一片，利于操作管理。
　　·现代化建筑风格进入水厂：打破了以往的呆板、沉闷和单调，近年水厂都采用了具有时代感的新的建筑风格。如江门、顺德、金华、成都、闵行、绍兴、大连及上海等新水厂。
　　（10） 在管材方面，球墨铸铁管、预应力混凝土管、钢管、混凝土低压渠道等全面应用，同时开始了玻璃夹砂钢管及PCCP管和小口径UPVC管的生产性应用。
　　（11） 在建设资金的筹集上，出现了“国外贷款”的热潮，在90年代我国通过国外政府贷款、世界银行货款、亚洲开发银行贷款、日本协力基金贷款等各种渠道，为我国几十个大中型水厂建设提供了资金，同时引进了大量当代先进设备，使我国不少城市水厂的技术和管理水平有了一个大的跳跃，从而成为我国现代化水厂的楷模，显然、这些水厂的建成对我国给水技术的提高是一个重要的推动。
　　在这20年中，我国给水的业务建设和技术交流活动空前活跃，在国内建立了情报网络，及时广泛地进行了技术交流；同时在1989年及1994年两次在北京举行了国际给排水学术会议。会上反映我国近期主要的给水建设和科研学术论文，获得了国际同行的赞誉。在此期间，我国还出版了大量的给水论著和手册，如：《给水排水设计手册》、《水处理原理》、《净水厂设计》、《高浊度水处理》和《给水管网》等专著，同时发行了国家及地区的给排水期刊。
　　1986年中国土木工程学会给水委员会在贵阳成立，之后在全国建立了10个专题学术研究组、从而建立完善了我国的给水技术、学术理论和建设经验的交流网络。
　　在这20年中，我国的给水工程建设，从成熟向现代化水平发展，并建成了不少具有时代特色的工程，主要有：
　　（1） 北京水源九厂，采用密云水库为水源，设计规模为150万m³/d，分三期建成。处理工艺采用波纹板絮凝，侧向流斜板沉淀、均质煤滤料，及污泥脱水处理等新枝术，是我国大型的新型水厂，处理效果好，为此荣获建设部优秀设计二等奖。
　　（2） 上海长桥水厂，总规模140万m³/d，分三期建成，首次采用了浅层水平沉淀池及我国最大的虹吸式移动罩滤池（60万m³/d）该项设计曾因技术先进，1982年获得建设部70年代优秀设计一等奖及国家优秀设计金质奖。
　　（3） 杭州赤山埠水厂，总规模15万m³/d，在我国首创采用避咸蓄淡水库为水源，水厂采用立式机械反应、斜管沉淀和泵吸式移动罩滤池，水厂平面采用组合式布置，紧凑高效，荣获1984年国家优秀设计一等奖金质奖、建设部优秀设计一等奖。
　　（4） 长春中日友谊水厂，系中日合资建设，规模为20万m³/d，隔板反应、斜板沉淀和虹吸滤池，水厂控制全部采用集散型系统，由日本引进，是我国当时较为完善的电动化水厂。1986年建成，获部优秀设计二等奖。
　　（5） 引滦入津工程，为了缓解天津地区供水困难，由大黑河水库引滦入津长234 km，年供水10亿m³，由输水隧洞、明渠、暗渠蓄水库和4座大型泵站组成引水系统。1982年开工至1983年9月竣工投产，是我国第一个长距离输水工程。工程投资11.34亿元，工程效益显著，1984年获国家质量金质奖和优秀设计奖。
　　（6） 黄浦江上游引水工程，供水规模为500万m³/d，在黄浦江上游取水，引水距离全长42 km，全线采用大型多孔钢筋混凝土暗渠，降低水头损失，节约电耗。系统中有3处过黄浦江及大桥、临江和严桥3座特大型泵站和调节池，分二期进行，通讯检测由上海市自来水公司统一控制并调度，该工程设计于1989年获全国优秀设计银质奖。
　　（7） 西安曲江水厂工程，水厂水源来自黑河引水工程，总规模为50万m³/d，分二期建设，水厂工艺采用斜管沉淀池和气水反冲Ｖ型滤池，利用电流供水，不设泵房。由于资金为国外政府贷款，故引进了全部自动化仪表及加矾、加氯设备。二期工程于1990年通水，生产运行效果较好。1993年获建设部优秀设计二等奖。
　　（8） 武汉余家头水厂工程，总规模30万m³/d，分二期建设，全部工程于1988年4月建成投产，水源取自长江主流，水厂工艺采用机械及网格絮凝池、斜管沉淀池，双阀滤池。全厂布置合理，工艺先进，投产运行效果良好，一期工程于1984年获国家优秀设计奖和建设部一等奖。
　　（9） 上虞第二水厂工程，总规模为10万m³/d，分二期建成，水厂工艺采用回转式水平沉淀池，前后两折采用先快后慢两种不同水平流速，提高了沉淀效果。滤池采用单水冲洗滤头，水厂平面采用组合布置、叠层结构，节约造价、减少用地、管理集中、操作方便。该厂工艺解决了过去中小型水厂难以采用水平沉淀池的难题。水厂一期工程于1991年建成投产，并于1994年获建设部优秀设计二等奖。
　　（10） 广东顺德羊额水厂工程，供水规模40万m³/d，1997年建成投产，工艺采用网格反应、平流沉淀池和气水反冲洗滤池，整个水厂生产过程实行自动控制，车间无人操作，水厂自控系统和公司网络联网，提高了生产和管理水平，是我国最为完善的自动化水厂之一，投产以来运行效果良好，得到各方面的好评。
　　（11） 深圳梅林水厂工程，设计规模60万m³/d，1996年6月竣工投产。水厂工艺采用常规工艺、机械混合，折板絮凝，水平流沉淀池和气水反冲洗Ｖ型滤池，加矾、加氯及加氨采用自动控制投加，送水泵房采用4套德国10kV变频调速水泵和4套定速泵，水厂采用板框压滤污泥脱水，干泥采用填埋方法。整个水厂设备先进，自动化程度较高，处理效果较好，为国内最早设有污泥处理水厂之一。
　　回顾中国给水发展的历程，是经过了几代人的奋发图强，经历了始创、摸索、成熟和发展的50年的努力，才取得了辉煌的成就和基本形成了具有中国特色的给水建设体系。我国已培养了一支具有高学术水平和实践经验的教学及工程技术队伍，能担负起国家的现代化给水建设。我国的给水技术已能适应我国不同水源水质的处理要求，并已具有生产成套给水设备的供应能力。
　　我们正向世界水平迈进，我们将以胜利的步伐迈入下一世纪，为祖国作出更大的贡献。