(1)全球面临水资源危机
①人类易于开发利用的淡水资源严重匮乏
从全球水资源的分布来看,在 13.86 亿立方千米的总储水量中,海洋水、地下咸水和湖泊中咸水占 97.47%,而包括冰川、地下淡水、湖泊中淡水及江河中的水仅占 2.53%。在这少量的淡水中,有 69.6%分布在两极冰川与雪盖、高山冰川和永久冻土层中,目前还极少被开发利用;其次是地下淡水,占淡水储量的30.1%;其余为湖泊中淡水、河流水、沼泽水和大气水等约占 0.3%。随着世界经济的发展和人口的增加,全球用水量不断增长,当前全球用水量约为 45,000 亿立方米,预计 20年后全球用水量将达到 69,000 亿立方米/年,用水量增长近 40%。联合国水机制和联合国教科文组织于 2012 年发布的《世界水资源发展报告》指出,日益增长的食品需求、快速城市化和气候变化为全球水资源供应造成越来越大的压力,该报告称,到 2015 年世界上将有近 10 亿人口无法获得安全饮用水。用水量的增加和缺水人口的增长将促使人们加大包括地下水在内各种水源的开发和利用。
产业信息网《2015-2020年中国潜水泵市场全景评估及全景评估报告》显示
②淡水资源分布不均匀,全球干旱化趋势明显
地球大陆淡水资源分布不均匀:一方面欧洲和亚洲集中了全球 72.19%的人口,而仅拥有全球河流径流量的 37.61%;另一方面,南美洲人口占全球的 5.89%,却拥有全球河流径流量的 25.10%。全球淡水资源分布不均衡导致一些国家和地区严重缺水。根据 2011 年 FAO AQUASTAT Database 统计,一些人口密集的亚洲和非洲热带国家,人均可用淡水量不到 100 立方米/年。
此外,随着全球气候呈现以变暖为主要特征的显著变化,全球陆地大部分地区呈现干旱化的趋势,尤其非洲大陆和欧亚大陆,干旱化趋势非常显著,其中以非洲大陆最为剧烈,从 1951 年~2002 年,其干旱化强度增加了 16%,除北美大陆外,其余大陆在气候变暖的作用下干旱化强度均增加了大约 1%~5%)。 淡水资源在全球各国家和地区的分布不均,以及受近年来气候变化的影响,全球干旱化趋势日趋明显,迫使缺水地区人们不得不增加地下水资源的开发和利用。
③农业用水及人们生产生活用水需求不断增加
为满足日益增长的粮食需求,保证农业用水成为重中之重。联合国粮农组织的《世界粮食和农业领域土地及水资源状况》(2011 年)报告指出,到 2050 年全球人口总量将超过 93 亿人,大部分人口增长来自发展中国家,世界人口的增长将带来农业用水和人们生产生活用水需求不断增加。估计到 2050 年,人口与收入增长要求全球粮食产量在 2009 年的基础上增长 70%,这意味着每年谷物产量必须增加 10 亿吨,畜产品增加 2 亿吨,相应农业用水量亦将随之大幅增长。
从目前农用水的利用效率及产量收益看,预计到 2050 年,农业的年均水资源抽取量将增加到 30,000 亿立方米。目前世界近 40%的灌溉耕地主要依赖地下水,或将地下水与地表水混合使用。农业用水和人们生产生活用水需求的不断增加必然带来地下水的开发和使用增加。
④地表水污染严重危害人类饮水安全和粮食质量安全
随着工业化、城市化和集约农业的迅速发展,地球上许多水域和河流受到严重污染。目前,全世界每年约有 4,200 多亿立方米的污水排入江河湖海,污染了5.5 万亿立方米淡水,这相当于全球径流总量的 14%以上。联合国于 2012 年发布的《世界水资源发展报告》显示,全球超过 80%的废水未经处理直接排放,进一步加剧了水资源污染情况,而在发展中国家,高达 90%的废水未经处理直接流入河流和富饶的海域,严重威胁了人们健康卫生、食品安全和饮水安全。目前世界许多国家正面临水污染危机。
大部分水资源短缺地区的居民,尤其是发展中国家的贫困人群被迫饮用受污染和完全不宜饮用的水,导致疟疾肆虐等严重后果,由于没有水或者使用受污染的水洗澡,患上皮肤病和其他疾病的人数逐年上升。根据联合国于 2012 年发布的《世界水资源发展报告》,2000 年~2008 年间全球增加 1.14 亿人没有安全可靠的自来水,同时增加 1.34 亿人未能使用得到改善的卫生设施。根据《2013 年中国环境状况公报》,2013 年我国十大流域的国控断面中,Ⅰ类~Ⅲ类、Ⅳ类~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为 71.7%、19.3%和 9.0%,这意味着近 30%的河段不适宜作为饮用水水源。与河流相比,我国湖泊、水库的污染更加严重。此外,在缺水地区,人们被迫使用污水进行农田灌溉,被污染的河水对耕地土壤造成不良影响,严重威胁粮食质量安全。地表水污染趋于严重,使得人们对地下水的需求大幅增加。 在人类易于开发利用的淡水资源严重匮乏、全球气候变暖、农业用水和人们生产生活用水需求量不断增加、干旱化趋势明显、地表水污染严重的大背景下,合理开发地下水成为人类的现实和迫切需求。
(2)地下水资源的合理开发有助于持续满足人类对水资源的需求
①地下水是人类最重要的优质水源之一
地下水是贮存于包气带以下地层空隙,包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之中的水,是水资源的重要组成部分,全球 99%非凝固淡水是地下水。地下水的贮存有如在地下形成一个巨大的水库,以其稳定的供水条件、良好的水质,成为城市村镇生活用水、农业灌溉以及工矿企业生产的重要水源,尤其是在地表缺水的干旱、半干旱地区以及地表水污染较为严重的地区,地下水常常成为当地的主要供水水源。世界各国开采地下水的主要用途不尽相同,如美国、中国、印度、巴基斯坦用于灌溉的地下水量约占各国地下水总开采量的 50%以上,而日本和欧洲大部分国家的地下水主要用于居民生活供水,全球近一半的饮用水来自地下水。根据2012 年联合国发布的《世界水资源发展报告》统计,2010 年全球地下水开采量估计约为 10,000 亿立方米/年,其中 67%用于灌溉,22%用于住宅用途,11%用于工业生产,目前全球地下水开采的速度至少比过去的 50 年增长了 3 倍,并正以每年 1%~2%的速度在增长。截至 2010 年全球地下水开采量排名前十的国家如下:
地下水是自然界水循环大系统的重要组成部分,其补给来源有大气降水、地表水、凝结水、灌溉水、地下水人工补给等,其中大气降水和地表水入渗补给是主要来源,在合理开采的情况下,地下水的消耗和补给处于不断变化的动态平衡中。全世界地下水资源总量较为丰富,每年有 2.5 万亿立方米可更新的地下水资源,这比目前全世界地下水使用量的 2 倍还要多,80%的地下蓄水层都能够被可持续利用。根据联合国粮农组织(FAO)AQUASTAT Database等相关资料显示,美国使用的地下水资源量还不到其每年 13,830 亿立方米可更新地下水供水量的 10%,俄罗斯使用的地下水资源量还不到其每年 9,000 亿立方米补给量的 5%,我国地下水资源量多年平均为 8,218 亿立方米,每年可开采的地下淡水资源量为 3,527 亿立方米,但仅使用了约 1.1 千亿立方米(2013 年)。
②地下水的合理开发有助于地下水的可持续利用和井用潜水泵行业的可持续发展
作为水资源的重要组成部分,地下水在保障城乡居民生产生活用水、支持社会经济发展、维持生态平衡等方面具有十分重要的作用。地下水的动态平衡补给机制使其在合理开采条件下可实现长期持续利用,然而在前期开采和利用过程中,少数地下水开采率极高的地区由于长期的不均衡、不合理开采,破坏了地下水的动态平衡补给机制,导致出现了诸如地下水位下降、地下水污染加剧、土地盐渍化等负面影响。目前世界各国已对合理开发地下水资源给予了高度重视,纷纷采取了一系列技术、法律、政策与行政措施等,以实现地下水资源的可持续开发和利用。部分国家的相关政策文件如下:
我国始终致力于实现地下水的可持续开采和利用。近年来,我国通过岩溶地下水的有效开发利用与石漠化综合整治示范,分别在贵州、云南、湖南、广西等地取得显著成效,如在 2012 年,我国重庆市加大红层找水和岩溶找水力度,打井 30,600 口,成功解决了 18 万人饮水困难。我国国土资源部于 2010 年公布的《中国地下水资源——新一轮全国地下水资源评价成果》报告中提到,我国有400 多个城市开采利用地下水,总体评价我国的地下淡水开采潜力约有 70%,其中南方地区潜力较大,达 86%。为实现地下水资源的长期可持续开发和利用,我国部分城市已相继采取了一系列措施,如将自备井取水户纳入水资源规范管理范围、新建地下水监测站点等。地下水的合理开发有助于地下水资源的长期可持续利用。
(3)井用潜水泵的自身特点决定了其特别适宜提取地下水
①井用潜水泵在深井提水领域有着举足轻重的作用
鉴于打井成本等方面的原因,小型潜水泵和陆上泵适合扬程(吸程)低、深度小于 10 米的大口径水井场所;长轴深井泵的电机与泵体分离,依靠传动轴连接,结构复杂,机械磨损快、事故多、维修成本高,1999 年,“JD 型长轴深井泵”被列入我国《淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录》(第一批);井用潜水泵结构紧凑,具有扬程高、潜水深、径向尺寸和整体占用空间小、机电一体化、经济性能较好、安装使用方便、运转可靠、节能等优点,特别适合深井提水,是目前使用最为普遍的深井提水机具。
在全球部分高原、山区和干旱、半干旱较为严重地区,如阿富汗、巴基斯坦以及我国部分地区等,由于其本身的水文地质环境或其他相关因素,地下水埋深较深,只有通过打深井并配备高扬程的提水机具才可提取较为优质的地下水资源。根据普查结果,在我国山西省 13.63 万机井中,成井深度 50 米以内的占34.77%,50 米~100 米的占 26.14%,100 米以上的占 39.09%(资料来源:《山西省地下水机井普查状况及其对策建议》,2010 年)。相较于长轴深井泵、小型潜水泵和陆上泵,井用潜水泵特别适合深井提水,在深井提水领域中有着举足轻重的作用。
②机械钻井方式的逐步普及为井用潜水泵行业发展提供良好机遇
机械钻井是利用专业机械设备,将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程,相对于传统人力打井方式,机械钻井施工方便快捷、钻井深度较深、受地下水位波动影响较小、可增加地下水开采能力等。随着人们生活水平和打井机械化水平不断提升,高效率现代化机械钻井方式正逐步替代传统的人力打井方式。 机械钻井方式形成的水井直径小,而井用潜水泵具有径向尺寸和整体占用空间小的特点,因此特别适合置于机械钻井形成的水井中取水。机械钻井方式的逐步普及为井用潜水泵行业发展提供了良好机遇。
综上,随着全球水资源匮乏、干旱化程度加剧、地表水污染情况趋于严重、地下水的使用量不断增加以及高效率现代化机械打井方式的逐步普及,井用潜水泵将面临广阔的发展空间。



