北京の水管理
中国の首都北京は、長い乾季には深刻な水不足に見舞われ、短い雨季には大洪水に見舞われる。北京は世界でも最も水不足に悩まされている都市の一つである。総水使用量は36億立方メートルであるのに対し、再生可能な淡水資源は約30億立方メートルである。 [ 1 ]この差は地下水の過剰利用によって埋め合わされている。水供給の3分の2は地下水、3分の1は地表水から得られている。平均降水量は1950年代から大幅に減少している。さらに、北京に水を供給する2大河川のうちの1つ、永定河は、汚染のために飲料水源としては断念せざるを得なかった。工業と農業における節水によってこれらの損失は補われ、住宅用水として利用できる水が確保された。[ 1 ]
住宅用水需要を抑制するインセンティブとして水道料金が値上げされたが、その効果は限定的である。[ 1 ]人口増加により住宅用水需要が増加し、市は新たな水源を開発している。例えば、21世紀に入ってからは水の再生が積極的に推進されてきた。現在、市内の15の中央都市下水処理場と300を超える小規模な分散型処理場では、飲料水以外の用途に再生水が供給されている。 [ 2 ] 2014年末までに、1,000km以上南にある漢江から南北水路計画の中心ルートの南部セクションを通じて、さらに12億立方メートルが供給される予定である。天津近郊の既存の海水淡水化プラントから淡水化された海水の供給も検討されている。[ 3 ]
気候と人口
北京の年間平均降水量はわずか578 mmであるのに対し、ニューヨーク市では1,090 mmである。[ 1 ] 9月から4月までは実質的に雨が降らない。降水量の約60%は夏の2か月間で発生する。乾燥した年には、降水量は1869年に記録された242 mmまで低下することがある。降水量は長期的に減少しており、1999年から2008年の期間の平均はわずか428 mmであった。[ 1 ]北京市は16,800平方キロメートル以上の面積を誇り、これはベルギーのおよそ半分の面積で、北京市とその周辺の農村地域が市域の大半と人口の約3分の1を占めている。2010年の時点で、北京市の人口は1990年の1,080万人から2,000万人に増加した。
水資源
歴史的に、元朝時代以来、北京は主に市の北西にある山岳地帯の湧水から運河を通じた水源を得ており、郭守敬が設計した湖沼群に水が供給されていました。これにより、主要河川から遠く離れた場所に位置していたにもかかわらず、北京は繁栄を続けました。しかし、森林伐採の影響でこれらの湧水の水量は減少し、もはや北京に水を供給できなくなりました。[ 4 ]湧水は地下水と、1950年代に北京周辺地域に建設されたダムの貯水池に取って代わられ、都市の主要な水源となりました。
北京は一人当たり約150立方メートルの水資源しかなく、水不足に悩まされている都市となっている。
| 水資源 | 年間10億立方メートル | 備考 |
|---|---|---|
| 地下水 | 2.0 | |
| 地元の川 | 1.0 | 変数 |
| 再生水 | 0.3 | 推定 |
| 南北水利権 | 0.3 | 中央ルートの北部 |
| 合計 | 3.6 |
地下水
現在、北京市の主要な水源は地下水であり、水使用量の約75%を占めています。帯水層の安全揚水量は、降雨量に応じて年間20億立方メートルから25億立方メートルと推定されています。そのため、帯水層の涵養量を上回り、地下水位の低下を招き、地盤沈下（地盤沈下）を引き起こしています。[ 5 ]さらに、都市部の人口増加により地表が封鎖されたため、地下水浸透量も減少しています。
都市給水においては、地下水の割合ははるかに低く、表流水の割合ははるかに高い。2009年時点で北京には19の浄水場があり、その多くは比較的小規模な地下水処理施設である一方、表流水処理施設ははるかに大規模である。
地表水
北京市に残る水資源は、1960年代から1970年代にかけて、農業を含むあらゆる用途で年間約20億立方メートルを供給していた中小河川から、1980年代から1990年代にかけて年間約10億立方メートルに減少しました。[ 1 ]比較対象：アメリカのハドソン川は、平均して年間約200億立方メートルの水を流しており、これは北京市内の河川の20倍に相当します。長江は年間約6000億立方メートルの水を流しており、これはその600倍に相当します。
飲料水供給の点で最も重要な河川は、東部にあるまだ比較的汚染されていない潮白河である。それは密雲ダムによって堰き止められている。[ 6 ]密雲ダムは、最初は開水路を通って懐柔ダムに水を運び、次にダクタイル鋳鉄管と3本の鋼管を通って北京に95キロメートルの距離を供給している。運河の近くに工場を置くことは、偶発的な汚染を防ぐため禁止されている。[ 7 ]密雲ダムは市内最大の単一水源である。また、北京の多数の湖に水を供給しているが、これらの湖はかつては湧き水によって供給されていたが、現在は干上がっている。このダムはかつて農業用水も供給していたが、1981年に政府はその水を生活用水のみに使用することを決定した。1986年に北京で初となる表面水処理施設、第9水処理施設が密雲ダムの水を処理するために設立された。 2009年時点では、1日あたり150万立方メートル（年間5億5000万立方メートル）の処理能力を誇るアジア最大の浄水場でした。この浄水場は表流水処理場として設計されましたが、表流水が不足する時期には、地下水も同施設で処理されます。地下水の塩分濃度が高く、表流水の硬度が高いため、処理プロセスに問題が生じ、水垢や配管の詰まりが発生します。
北京西部の永定河にある官亭ダムは、1997年以来、汚染のため北京に飲料水を供給できていない[ 1 ] 。しかし、このダムは依然として灌漑用水や、高い水質を必要としない工業用水として利用されている。ダムの水質は2000年代に若干改善され、5段階の水質区分のうち、最高がI、最低がVの5段階から4段階に再分類された。政府はこれを3段階まで改善することを目指している[ 8 ]。
どちらの貯水池も、現在ではかつてのわずかの水量しか受け取っていません。官亭貯水池の場合、2000年の貯水量は1950年代と比べて90パーセントも減少しています。どちらの河川も、貯水池の下流では年間の大半は干上がっています。[ 1 ] 3つ目の河川である文毓河は北京郊外に源を発し、深刻な汚染にさらされています。[ 1 ]国務院は、首都への水供給を確保するため、北京を取り囲む河北省と、さらに下流の天津で水利用制限を課しています。[ 1 ]例えば、密雲貯水池は1982年に天津への給水を停止し、1985年には河北省への給水を停止しました。 [ 9 ]
2003年以降、建設部の決定に基づき、山西省と河北省は貯水池から北京市へ継続的に水を移送している。両省への水供給に対する補償メカニズムは整備されていない。[ 10 ] 2008年以降、北京市は南水北調計画の中央ルート北部区間を通じて、河北省の4つの新しい貯水池から年間3億立方メートルの追加水を受け取っている。これにより、利用可能な水資源は約7%増加している。
水の使用
| 水の使用 | 10億立方メートル/年 |
|---|---|
| 居住の | 1.5 |
| 業界 | 0.7 |
| 農業用灌漑 | 1.3 |
| 環境フロー | 0.1 |
| 合計 | 3.6 |
北京市内の水使用量は2010年で年間約36億立方メートル（130 × 10 9 立方フィート）^で、うち住宅用が1.5億立方メートル、農業用が1.3億立方メートル、工業用が0.7億立方フィート、環境用が0.1億立方フィートである。水使用量は1980年の48億立方メートル/年から2002年には3.5億立方メートルに減少し、その後やや増加して2010年には3.6億立方メートルとなった。この削減は工業用および農業用の水使用量を半減させることで達成されたが、生活用水使用量は1980年から2010年の間に0.3億立方メートルから15億立方メートルへと5倍に増加した。生活用水の約90%は北京市水道局から水道水として供給され、残りは各家庭が井戸から直接取水している。[ 1 ]農業はほぼ完全に地下水に依存している。 1980年代にこの地域が干ばつに見舞われたとき、政府は水を大量に消費する産業の進出を制限し、一部の産業を移転させ、この地域にある2つの大きな貯水池からの灌漑を停止した。[ 1 ]
衛生と再生水の利用
北京における廃水の収集と処理は、主に広範囲にわたる下水道システムと15の大規模な集中型都市下水処理場を通じて行われている。[ 2 ]新しい住宅開発地、ホテル、公共の建物には、300～400の小規模な分散型廃水再生システムが設置されており、その合計処理能力は約55,000 m 3 /日で、大規模処理場の合計処理能力の約50分の1に過ぎない。分散型システムにより、再生水は、水が使用・処理される場所の近くで再利用することができる。[ 11 ]都市下水処理場からの再生水は、真水ではなく再生水を使用するインセンティブを与えるため、1立方メートルあたりわずか1元で販売されている。この料金は真水料金の約4分の1に過ぎず、再生水の配給コストを回収するには不十分である。[ 8 ]
規則
北京では、飲料水以外の用途における再生水の利用において大きな進歩を遂げてきました。1987年に公布された予備規制によると、当時市全体で廃水処理がほとんど行われていなかったため、一定規模以上のホテルや公共施設は、雑排水用または敷地内または周辺で再利用するための廃水用の独自の廃水処理・再生システムを備えなければなりませんでした。[ 12 ] 2001年には、新たな規制により、5万平方メートルを超える住宅地にも再生施設の建設が義務付けられました。[ 11 ]これらの予備規制は、2010年1月に、より先進的な「北京市排水・水再利用条例」に置き換えられました。 [ 13 ]
中国の再利用に関する水質基準は、中国表層水質基準III（養殖およびレクリエーション用途に適している）に相当します。これは、より厳しい中国国家表層水質基準IIに相当する米国の排水基準よりも緩いようです。[ 14 ]別の情報源では、飲用以外の4種類の都市用途（トイレ洗浄、道路清掃・消火、洗車、建設）と造園の基準が詳細に列挙されており、北京では再生水に関する基準が複数あることが明確に示されています。各用途の微生物学的基準は同じですが、濁度と溶解性固形物に関する基準は用途によって異なります。[ 11 ] 2011年時点で、100の住宅コミュニティがトイレ洗浄に再生水を使用しています。[ 15 ]
廃水処理
2000年以降、毎年1つの下水処理場が建設され、下水処理能力は2001年の3.2億立方メートルから2008年には9.3億立方メートル（252万立方メートル/日）に増加した。[ 8 ]最大の処理場は高北店にあり、処理能力が100万立方メートル/日で、中国最大の下水処理場であり、世界でも最大級の下水処理場の一つとなっている。この処理場は240万人にサービスを提供している。[ 16 ]この処理場は活性汚泥法を採用しており、1990年代に2段階に分けて建設された。[ 17 ]北京市初の大規模下水処理場であったため、北京市は姉妹都市の東京に支援を求めた。東京都下水道局は処理場の設計を支援し、処理場の運営・維持管理の技術と能力の構築を支援した。[ 18 ]
2008年には、総処理能力25.2億立方メートル/日のうち、約3分の1、すなわち8.6億立方メートル/日が再生水基準で処理できた。各プラントは、その流量の一部を再生用にさらに処理する能力を持っている。一部のプラントの能力は十分に活用されていない。ある情報源によると、再生水の56％は工業と発電所の冷却に、25％は農業用灌漑に、16％は水路の補充に使用され、トイレ洗浄、道路清掃、洗車、消火活動、建設用水など、飲用以外の住宅用途にはわずか2.5％が使用された。北京オリンピックパークなどの公園の灌漑には、わずか0.5％が使用された。[ 16 ]しかし、別の情報源によると、同年、再生水の47％というはるかに高い割合が農業用灌漑に使用され、約30％が環境再利用、産業用にはわずか20％、そして「都市のその他の再利用」には3％が使用されたとのことです。[ 13 ] 3つ目の情報源によると、2010年の目標は1日あたり164万立方メートル（年間6億立方メートル）の水を再生することであり、そのうち50％が農業用、25％が発電所の冷却を含む産業用、そして25％が環境用については言及せずに飲料以外の都市用水に充てられるとのことです。[ 8 ] 2010年の再生水使用量は186万立方メートル（年間6億8000万立方メートル）に達し、市の水供給量の19％を占めました。 2015年までに、再生水の総量は年間10億立方メートル（1日あたり274万立方メートル）まで増加し、再生水の割合は28％になる予定である。[ 15 ]上記の数字は互いに矛盾しており、実際の再生水の量と割合を把握することは困難である。
北京の運河の水は現在、75%が処理済み下水で構成されている。2009年には、新興郊外地域向けに小規模な下水処理場を建設し、既存の9つの処理場にさらに処理段階を追加する50億米ドル規模のプログラムが開始された。これは、逆浸透膜を含む15の大規模下水処理場開発計画の一環であり、[ 19 ]より大量の、より高品質な再生水を供給することを目的としている。[ 2 ]
河川や運河の水質
2007年、北京市の河川の56%の水質が「基準を満たしている」（5段階の水質区分のうち、Iが最高、Vが最低のクラスIIまたはIII）と分類され、大幅な改善が見られました。有機性水質汚染の指標である化学的酸素要求量の削減率は、30%から80%に向上しました。2008年には、産業廃水の91%が再利用されました。[ 8 ]再利用されていない都市排水と産業廃水は、かつて古代の水路である大運河の北側であった北運河を通って北京から排出されます。この大運河は、海に合流する直前に海河に流れ込みます。 [ 1 ]
主な課題
北京における水管理の主な課題は、水不足と地下水の採掘、そして地表水と地下水の汚染です。洪水も深刻な問題です。2010年と2011年の夏には北京を大洪水が襲い、雨水排水システムが逼迫しました。[ 20 ]北京市水務局は飲料水は安全であると主張していますが、飲料水の水質も問題となっているようです。
水不足
北京は世界で最も水不足の都市の一つで、再生可能な水資源は一人当たり年間約150立方メートルしかありません。度重なる干ばつのせいで、水の利用可能量は減少しています。北京の地下水位は数十年にわたって低下しており、1,000平方キロメートル以上の面積を持つ陥没円錐を形成しています。例えば順義県では、地下水位は1970年代の地表下6メートルから1995年には14メートルに低下しました。一部の地域では、深さが42メートルにまで達しました。早くも1998年には、地下水位の低下が大きすぎたため、北京の89万本の井戸の3分の2が使用不能になっていました。地下水の過剰採取による地盤沈下の例もありました。[ 4 ] [ 5 ]
汚染
永定貯水池は、1980年代以降、汚染負荷の削減に向けた努力が続けられてきたにもかかわらず、産業排水によって深刻な汚染に見舞われています。しかし、これらの努力は、新たな工業プラントの建設、緩い法規制、そして上流域でのダム建設によって希釈可能な水の減少が矮小化されてしまいました。1980年代には、官亭貯水池は、貯水池沿岸における廃水処理のないホテル開発、貯水池における養殖、そして流域における鉄鉱石採掘によって深刻な汚染に見舞われました。これらの活動はすべて、貯水池の水質保護のため、1990年代と2000年代に停止されました。[ 1 ] 2008年のオリンピック開催前には、貯水池の水質改善に向けた多大な努力が払われてきました。地下水汚染に関する情報はほとんどありませんが、「安全上の理由」により、一部の飲料水井戸が閉鎖されました。
飲料水の水質
北京市水利局長の程静氏によると、2012年には「北京のすべての水道水は水質基準を満たしている」という。中国疾病予防管理センター傘下の環境衛生及び関連製品安全研究所の研究員である張藍氏によると、北京の飲料水の水質基準は「世界保健機関、欧州連合、米国、日本が定めた現行の基準に基づいている」という。2006年に北京で導入された基準は、農薬、重金属、有機化合物など、以前の35項目ではなく106項目をカバーしている。水利局の職員である于亜平氏によると、北京は2012年に全国で義務化されたこれらの新しい基準を満たした中国初の都市である。[ 21 ]
しかし、検査は明らかに水道水ではなく、水処理場で行われている。市南部では、古くて錆びたパイプが水道水の金属味と不快な臭いの原因となっている。[ 21 ]公共環境研究所の馬軍所長によると、飲料水は1,900キロに及ぶ古い配水網で再汚染されている。住宅団地の中には、市の水道局の管轄外にある独自の井戸や配水システムを持っているところもある。北京市民の多くは、汚染を恐れて蛇口から出る水をそのまま飲まない。飲料水に農薬や重金属が含まれていても、沸騰させても除去できないにもかかわらず、飲む前に水を沸騰させたり濾過したりすることが多い。北京市公衆衛生飲料水研究所の趙飛紅副所長によると、一部のフィルターは1単位のろ過水を生成するために3単位の水を下水に排出するため、総水使用量が増加しているという。水道管の再汚染に加え、市は水道水を供給する井戸の一部に水質に関する「安全上のリスク」があることを認めているが、「技術的な変更」によってそのリスクに対処していると述べている。[ 22 ]
課題への対応
水量問題への主な対応策は、深層地下水開発、南北水路、海水淡水化による供給拡大に加え、再生水の利用拡大や近隣省における水利用制限などである。節水にも努めているものの、一人当たりの水使用量は依然として高い水準にとどまっている。水資源の統合管理を促進するための制度改革も進められている。最も抜本的な対応策は、水資源の豊富な地域への首都移転であるが、この対応策はこれまで真剣に検討されていない。
深層地下水
2004年には、地下水位の低下にもかかわらず北京への水供給を確保するため、深層カルスト帯水層を掘削する2つの新たな井戸が開発されました。さらに3つの深井戸が計画されています。5つの井戸の総生産量は、年間最大4億5000万立方メートルと推定されています。[ 1 ]
南北水利権
2001年、中央政府は南水北調プロジェクトを承認しました。このプロジェクトには、北京と天津に水を供給する「中央ルート」が含まれています。このルートは2つの区間から成り、順次建設が進められています。2008年には、河北省に4つの新しい貯水池を含む北部区間が完成しました。現在、これらのダムは最大300kmの距離に渡り、年間3億立方メートルの水を供給しています。2009年には、北京から1,200km以上離れた揚子江支流の丹江口ダムの貯水量が増強されました。この増設された貯水量は、中央ルートの南部区間を通じて北京に年間最大12億立方メートルの水を供給するために使用されます。この区間は2014年に完成予定です。しかし、水源地である流域の水不足により、実際に送水できる量ははるかに少なくなる可能性があります。
海水淡水化
天津地域から北京への淡水化海水供給は、北京の将来の水供給のもう一つの選択肢である。しかし、技術の向上にもかかわらず、淡水化海水は依然として高価でエネルギー集約的である。ある情報源によると、淡水化のコストは1立方メートルあたり約0.6～0.9米ドルであるのに対し、南水北送プロジェクトのコストは1立方メートルあたり1.2～1.5米ドルである。[ 23 ]別の情報源によると、淡水化のコストは8元（1.30米ドル）であるのに対し、南水北送で供給される水は10元である。[ 3 ]天津自体が水不足に悩まされており、海岸から北京に水を運ぶコストを淡水化のコストに上乗せする必要がある。さらに、南水北送プロジェクトでは、北京市に水供給のコストの全額を請求する可能性は低い。したがって、海水淡水化能力を大幅に増強するという国家の野心的な計画にもかかわらず、北京への淡水化水の供給は困難なままとなる可能性がある。
天津地域初の海水淡水化プラントが2010年に淡水生産を開始しました。このプラント、北江発電淡水化プラントは、4,000MWの巨大な最新式石炭火力発電所と、多重効用蒸留（MED）技術を用いて発電所の蒸気で稼働する淡水化プラントを併設しています。淡水化プラントの当初の生産能力は1日あたり10万立方メートル（年間3,600万立方メートル）でした。地元の公益事業会社との水購入契約がまだ締結されていないため、稼働初年度は生産能力の4分の1にも満たない状況でした。[ 24 ]国家開発投資公司が運営するこの淡水化プラントは赤字経営でした。しかし、国営企業はプラントの生産能力を倍増させる計画です。同プラントの副所長であるタン・ペイドン氏によると、プラントは「数年以内に」黒字化する見込みです。[ 3 ]この淡水化プラントはイスラエルのIDEテクノロジーズ社によって納入されました。このプラントは1トンの蒸気から15トンの水を生成できますが、業界標準では1トンの蒸気から10トンの水しか生成できません。[ 25 ]
2011年10月、曹妃甸に2番目の海水淡水化プラントが開設され、天津地域の工業用途に1日あたり5万立方メートルの淡水を供給するようになりました。地元報道によると、ノルウェーのアクアリング社が建設したこのプラントは、将来的には北京にも供給する可能性があるとのことです。[ 26 ]
廃水処理と再利用
再生水の再利用は、水不足の課題に対する主要な対応策です (詳細については、上記の衛生と再生水の再利用の項を参照してください)。
節水
2012年のチャイナ・デイリー紙の社説によると、「都市部の家庭では大量の水が無駄にされているが、適切な対策を講じれば簡単に止められる」とのことだ。[ 27 ]実際、家庭における水の使用量は1人1日あたり約160リットルで[ 7 ]、これはドイツの115リットル、フランスの150リットルと比較して低く、節水の余地があることを示唆している。一方、北京市水道局長の焦志中氏は2007年に「都市部の家庭の80%に節水設備が設置されている」と述べている。[ 28 ]
節水へのインセンティブを与える一つの方法は、水道料金の値上げである。1991年から2004年まで、市は水道料金を9回値上げした。しかし、それ以降2008年まで、それ以上の値上げは行われていない。2008年の水道料金と下水道料金は1立方メートルあたり3.7元だった。これは中国で最も高く、1991年の0.12元の30倍以上である。世界銀行によると、料金収入で全額回収するには、1立方メートルあたり5.0元（約0.75米ドル）以上の料金が必要である。[ 1 ] [ 29 ]南水北調プロジェクトからの輸入水や淡水化海水のコストを考慮すると、コストはさらに大幅に増加するだろう。
制度改革
2004年に北京市水利局が設立され、これまで別々だった水道、下水道、廃水処理、水資源管理の各部門の機能を統合した。[ 8 ]
首都移転？
1980年代初頭には、水不足と砂嵐のため、首都をさらに南に移転することが提案されていた。[ 4 ] 2000年、当時の首相である朱鎔基は、砂嵐を抑える対策が失敗した場合、首都を移転せざるを得なくなるかもしれないと述べた。[ 30 ] 2006年、北京理工大学の胡星豆は、中国指導部への公開書簡の中で、首都を中国中部に新たに建設すべきだと提案した。北京大学の袁剛は2012年、中国南部から北京に水を引くために費やされた数十億ドルは、水のある場所に首都を移転するために使った方がよかったと述べた。[ 30 ]
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