黄河流域非常规水资源开发利用挑战与策略

姜珊 ,  王浩 ,  何凡 ,  何国华 ,  朱永楠 ,  仇亚琴 ,  王丽川 ,  王丽珍

中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (4) : 141 -151.

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中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (4) : 141 -151. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2025.02.031
黄河几字弯区水–土–经济高质量协同发展战略研究

黄河流域非常规水资源开发利用挑战与策略

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Development and Utilization of Unconventional Water Resources in the Yellow River Basin: Challenges and Strategies

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摘要

近年来，黄河流域水资源节约集约利用水平显著提升，非常规水资源开发规模持续扩大，但流域内水资源供需的结构性矛盾与系统性压力依然突出，水资源可持续利用面临严峻挑战。本文面向黄河流域水资源短缺与高质量发展需求之间的深层次矛盾，概要梳理了包括再生水循环利用、海水淡化规模化利用、雨水集蓄利用、矿坑（井）水资源化利用、微咸水综合利用的现状与模式，辨识了黄河流域非常规水资源系统治理面临的利用规模仍不充分、顶层设计尚需完善、配套设施亟待完备、技术标准还需增强、关键技术有待突破等核心问题。进一步从差异化发展的规律性、协同发展的系统性、可持续发展的长远考量等角度，在理论层面总结了黄河流域非常规水资源开发利用的内在规律与发展逻辑，提出了“分区差异化开发+多元协同配置”为核心的黄河流域非常规水资源开发利用的总体策略，涵盖战略体系构建、资源精准配置、技术创新突破、机制保障健全等维度。本研究可为提升黄河流域非常规水资源系统治理能力、促进流域水资源可持续利用和高质量发展提供基础参考。

Abstract

In recent years, the intensive utilization of water resources in the Yellow River basin has significantly improved, with the development scale of unconventional water resources continuously expanding. Nevertheless, the structural contradiction and systemic pressure between the supply and demand of water resources remain prominent, and thus the sustainable utilization of water resources in the basin faces severe challenges. This study aims to address the contradiction between water resource scarcity and the demand for high-quality development in the Yellow River basin. It reviews the current status of unconventional water resource development and utilization in the basin from the following aspects: utilization of reclaimed water, large-scale seawater desalination, rainwater harvesting, mine water utilization, and comprehensive utilization of brackish water. Key challenges are also identified from the aspects of utilization scale, top-level design, supporting infrastructure, technical standards, and critical technologies. Furthermore, this study examines the inherent principles and developmental logic governing unconventional water resource exploitation in the basin from the perspectives of differentiated, coordinated, and sustainable development. A strategy centered on "zone-specific differentiated development + diversified coordination" is proposed, encompassing strategic system construction, precise resource allocation, technological innovation breakthroughs, and robust institutional safeguards. This study can provide a fundamental reference for improving the governance of unconventional water resources and facilitating the sustainable utilization of water resources in the Yellow River basin.

Graphical abstract

关键词

黄河流域 / 非常规水资源 / 利用模式 / 分区差异化开发 / 多元协同配置

Key words

Yellow River basin / unconventional water resources / utilization mode / zone-specific differential development / diversified collaboration

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姜珊,王浩,何凡,何国华,朱永楠,仇亚琴,王丽川,王丽珍. 黄河流域非常规水资源开发利用挑战与策略[J]. 中国工程科学, 2025, 27(4): 141-151 DOI:10.15302/J-SSCAE-2025.02.031

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一、 前言

水资源短缺是制约可持续发展的关键瓶颈之一，全球约有36%的人口处于缺水地区[1]，传统水源已无法满足需求，再生水、集蓄雨水、海水及海水淡化水、矿坑（井）水、微咸水等非常规水资源作为“第二水源”，在缓解水资源供需矛盾中发挥着不可替代的作用[2]。近年来，我国在非常规水利用领域取得显著进展，在节水优先的前提下，从法规、政策等多个层次全面部署非常规水资源的开发利用工作，明确要求将非常规水资源纳入水资源统一配置[3]，提出非常规水资源开发利用目标和管理举措。《中国水资源公报2024年》显示，2013—2024年，我国非常规水资源利用量显著增长，从4.99×109 m3增加到2.516×1010 m3，增幅超过5倍[4]。特别是在京津冀地区，非常规水资源的利用量达到3.86×109 m3，超过了南水北调中线一期工程规划向该地区年调水量的1/2[5]。

开发利用非常规水资源是实现水资源可持续利用的关键途径，能够减少对传统水资源的依赖，有效平衡区域水资源供需关系，促进水生态环境良性循环，实现缓解水资源短缺、优化水资源配置、提升水系统韧性的发展目标[6]。目前，海水淡化技术迭代、再生水处理技术升级等已取得显著突破[7,8]，欧洲等地区也已形成较为完善的非常规水资源利用政策与市场体系[9]，但非常规水资源的系统开发利用仍面临技术整合有限、政策支持不足以及协同机制不健全等多重挑战。例如，再生水虽能满足生产生活需求，但因水质波动，工业利用率不足30%[10]；海水反渗透淡化技术能耗高，在能源短缺国家推广受限[11]；常规水与非常规水的联合调度缺乏技术支撑，难以平衡工业用再生水与农业用雨水的优先级[12]。因此，加快构建非常规水系统治理体系，统筹技术创新、风险管控与区域协同，成为实现水资源可持续利用的核心任务。

作为典型的资源型缺水区域，黄河流域水资源的供需矛盾极为突出，多年平均天然径流量为4.9×1010 m3，水资源总量为5.989×1010 m3，仅为长江流域的5%。黄河流域的人均水资源量不到全国平均水平的1/4。2001—2016年，黄河多年平均天然径流量比1956—2000年减少了4.18×109 m3 [13]，流域地表水资源开发利用率已达80%[14]，超过流域水资源承载能力[15]。黄河流域在我国占据重要经济地位，粮食产量约占全国的35%，原煤生产量占全国的80%，承担着全国14%的经济总量，同时还向流域外供水1×1010 m3以上[16]。目前黄河流域缺水总量约为1.139×1010 m3，其中刚性缺水量为6.292×109 m3，弹性缺水量为5.1×109 m3 [17]。在不考虑压缩经济社会发展规模的前提下，黄河流域内取用节水潜力为4.45×109 m3，而常规水资源远不能弥补需水缺口。

黄河流域生态保护和高质量发展面临的挑战与水安全息息相关，需坚持生态优先、绿色发展，确保水资源的节约集约利用[18]。破解黄河流域水资源供需失衡，系统推进非常规水资源开发利用，不仅是实现节水减排协同路径的有效支撑，更是水质改善与生态保护的关键举措，兼具重大现实价值和长期战略意义。基于此，本文聚焦黄河流域内九省（区），包括青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南及山东，分析当前非常规水资源开发利用现状与模式，研判黄河流域非常规水资源开发利用面临的挑战，提出黄河流域非常规水资源系统开发利用总体策略，为构建黄河流域水安全保障体系、助力高质量发展提供科学依据。

二、 非常规水资源开发利用的总体情况

非常规水是传统淡水资源的有效补充。随着水处理技术的不断进步，不同水质标准的非常规水已能够满足多元化的应用需求，成功应用于工业冷却循环、农业灌溉、城市景观绿化等多个领域（见图1），不仅缓解了水资源供需矛盾，还实现了水资源的可持续利用。

（一） 再生水循环利用

再生水指经过处理后，满足某种用途的水质标准和要求，可以再次利用的污（废）水[19]，是目前应用最广泛的非常规水源。再生水利用模式已从单一的末端回用转向多场景梯级循环利用，在农业灌溉、工业生产、城市生态补水等领域展现出显著的资源替代效应[20]。国际经验表明，再生水的规模化利用对缓解水资源短缺、优化供水结构具有关键作用[21]。在理论层面，再生水的高效回用依赖于水质标准体系、梯级利用模式及生态安全调控的协同优化，强调从“处理达标”向“精准适配”转变[22]；在实践层面，全球多个地区已形成差异化应用范式，中东和北非地区将再生水用于耐盐作物灌溉，减少了35%的淡水消耗[23]；日本东京市构建了“建筑 – 街区 – 城市”三级回用系统，覆盖洗涤、冷却、冲厕等用途[24]；西班牙巴塞罗那市通过流域尺度再生水调配，改善了略夫雷加特河下游的湿地生态并缓解了水资源压力[25]；新加坡市计划至2060年再生水可以满足55%的用水需求，实现供水自给[26]。黄河流域大力推行污水资源化利用，2012—2023年，污水排放量从8.6×109 m3增加至1.86×1010 m3 [27]，污水处理率由84.6%提升至98%；2023年，再生水利用量为5.46×109 m3，再生水生产能力为3.223×107 m3/d，按满负荷运行测算，再生水产能达1.178×1010 m3。

（二） 海水淡化规模化利用

海水淡化水指通过海水淡化设施处理后供给各类用户的水[28]。海水淡化技术已在全球范围内规模化应用，成为缺水地区保障饮用水和工业用水的关键解决方案。全球现有海水淡化厂15 906座，日均产水量达9.5×107 m3，其中48%集中在中东和北非地区[29]。沙特阿拉伯、阿联酋等国家依托反渗透技术实现大规模供水，主要用于市政和农业领域，但其高盐度浓缩盐水排放量占全球总量的55%[30]。小岛屿国家因常规水资源短缺，海水淡化成为其供水体系的重要组成部分[31]。我国海水淡化产业虽起步较晚，但近年来呈加速发展态势。2005年，我国首次发布《海水利用专项规划》，但由于技术成本较高，早期发展较为缓慢[32]。截至2024年，全国已建成海水淡化工程158个，海水淡化总规模达2.856×106 t/d，较2011年增长了3倍[33]。天津、山东、江苏、浙江等沿海省份积极推进大型海水淡化项目，为高耗水工业提供稳定水源，有效降低了对传统淡水资源的依赖[34]。黄河流域仅山东省具备海水淡化利用条件，2024年海水淡化利用量为5×107 m3，海水淡化利用总规模达到1.2×106 t/d[33]，年生产淡水能力约为4.38×108 m3。

（三） 雨水集蓄利用

雨水集蓄指通过修建集雨场地和微型蓄雨工程收集、存储并加以利用的天然降水[35]。雨水集蓄在干旱、半干旱地区以及城市生态系统中发挥重要的资源调控作用，通过屋顶、地面、山坡等集水区汇集雨水，形成“收集 – 储存 – 利用”模式，经适当处理后可用于家庭用水、农业灌溉、城市绿化等非饮用用途，有效缓解了水资源短缺问题[36]。雨水收集技术已在全球多个地区得到成功应用，孟加拉国巴林德地区通过改进挖井回灌技术，使雨水收集量可满足家庭和农业总需水量的71%[37]；瑞典、巴西和英国的部分地区将收集雨水作为饮用水的重要补充[38]；约旦每年通过屋顶集水系统收集约1.55×107 m3的雨水资源[39]。我国近年来大力推进海绵城市建设，通过绿色屋顶、透水铺装等低影响开发设施强化雨水蓄滞与回用能力[40]。2024年，黄河流域雨水集蓄利用量约为6.1×108 m3，若实现70%的降雨就地消纳和利用，并设定2030年城市建成区80%以上面积达标的目标[41]，该区域城市雨水年均可利用量达1.43×109 m3，凸显其在区域水资源平衡中的战略价值。

（四） 矿坑（井）水资源化利用

矿坑（井）水指在矿山建设和开采过程中，由地下涌水、地表渗透水和生产排水汇集所产生的水[19]，其资源化利用主要集中于矿区工业用水、生态补水及农业灌溉等领域。澳大利亚和美国通过反渗透、电渗析、膜分离等深度处理技术，已将矿坑（井）水提至工业用水甚至饮用水标准[42]；英国马特洛克市自1824年起持续利用矿坑（井）水供应温泉浴场[43]，体现了长期稳定的资源化实践。我国创新性构建了多级垂直流人工湿地系统，显著提升了矿坑（井）水的净化效率与回用率[44]。然而，矿坑（井）水的产生量与水质特征受区域地质构造、采掘强度及气候条件的复合影响，呈现显著的空间异质性。我国煤矿涌水量整体呈“南多北少”格局，吨煤涌水量均值为1.87 m3，年产量达6.88×109 m3 [45]。黄河流域拥有9个大型煤炭基地，约占全国煤炭储量的65.8%，涌水量差异显著，其中甘肃、陕西、山西等北方矿区的吨煤涌水量为0.24~0.95 m3 [46]，而河南、山东部分矿区则达2.3~5.27 m3 [47]。2024年，黄河流域的矿坑（井）水利用量为4.9×109 m3 [48]，占全国矿坑（井）水总利用量的70%。2012—2023年，黄河流域的年均原煤产量为3.65×1010 t[49]，按区域富水系数测算，矿坑（井）水的年涌出量约为2.82×1010 m3，凸显其作为非常规水资源的战略潜力。

（五） 微咸水综合利用

微咸水指矿化度为2~5 g/L的地下水[19]，主要分布在我国华北、西北和沿海地区[50]。当前对微咸水的利用主要采用“淡化处理 – 特定用途”模式，在淡水资源匮乏的内陆及沿海地区具有重要价值，在耐盐作物灌溉、工业冷却及生活杂用水等领域具有显著替代潜力。微咸水可以缓解土壤盐碱化[51]，通过与常规水源混合调配，还可以满足饮用水与灌溉水对镁元素的特殊需求[52]。2024年黄河流域的微咸水利用量达到4.8×108 m3，根据水利部第三次全国水资源调查评价成果，除四川外，黄河流域其他8省（区）平原区域的地下水矿化度大于2 g/L，地下水补给量为4.86×109 m3，其中微咸水补给量为3.85×109 m3，计算面积为155 967 km2，主要分布在山东、内蒙古、陕西、宁夏等省（区）。需要指出的是，微咸水开发利用潜力的评估需要明确区分地下水储量与可更新资源量。由于地下水储量属于静态一次性资源，不能直接作为年可利用量的计算依据，因此，在微咸水开发利用潜力科学评估时，应基于地下水系统的可更新能力，分析补给速率与排泄平衡关系，设定合理的开采比例阈值，从而确定可持续开采量，保障资源的长期可利用性。

三、 黄河流域非常规水资源开发利用面临的挑战

（一） 利用规模仍不充分

2013—2024年，沿黄9省（区）非常规水利用量从1.92×109 m3增加到7.72×109 m3，约占全国非常规水资源利用总量的30%以上，利用规模不断扩大[48]。但从利用水平来看，区域之间发展不均衡（见图2），山东、河南两省的非常规水资源利用量超过1×109 m3，约占9省（区）的45%，甘肃、宁夏、青海3省（区）的非常规水资源利用总量不足5×108 m3。从规模上看，黄河流域9省（区）非常规水资源的利用潜力约为2.033×1010 m3，其中再生水利用量为1.178×1010 m3、微咸水利用量为3.85×109 m3、矿坑（井）水利用量为2.82×109 m3、雨水集蓄利用量为1.43×109 m3、淡化海水利用量为4.38×108 m3。非常规水资源的利用率约为38%，山西、内蒙古、山东、河南等黄河中下游地区仍有很大的提升空间。从用途来看，黄河流域9省（区）约有52.6%的非常规水资源用于生态补水，27.5%的非常规水资源用于工业生产，18.1%的非常规水资源用于农业灌溉，其他用于市政杂用，非常规水资源利用领域的应用仍存在一定局限性。

（二） 顶层设计尚需完善

非常规水资源的开发利用涉及范围较广，以再生水开发利用为例，其全过程管理涵盖污水收集处理、深度净化、调蓄配置以及终端应用等环节，涉及空间规划、生态保护、水务管理、财政税收等多个领域，需要发展和改革、生态环境、住房和城乡建设、水利等多个主管部门协同推进。在实践中，跨部门协同机制尚未有效建立，各职能部门依据“三定”方案独立运作，相关政策制定、规划编制和监管执行等存在条块分割现象，数据资料未有效共享，难以形成治理合力。此外，各部门发布的非常规水资源开发利用政策多以鼓励引导为主，刚性约束机制尚不完善，未建立有效激励机制。我国在国家层面尚未构建专项法律框架，特别是对非常规水资源开发的安全监管、公众参与、绩效评估等关键环节缺乏制度设计。虽然黄河流域部分省份已出台相关管理文件，但覆盖非常规水资源开发利用管理全周期的系统性政策体系仍未形成。

（三） 配套设施亟待完备

非常规水资源开发利用涉及一系列的工程和技术手段，但收集、处理、储存、输送、取用等环节基础设施匮乏，资金投入不足，造成非常规水资源利用量相对较低，远未发挥其应有的潜力。以再生水输送管网配套为例，沿黄9省（区）供水管道长度达3.035×105 km，排水管网长度约为3.222×105 km，但再生水专用管网仅占供水管网总量的3.6%，管网密度不足且取水设施缺失，致使再生水利用的服务半径受限，影响了潜在再生水用户的使用[53]。此外，终端利用场景与处理能力存在空间错配，矿坑（井）水、海水淡化水等受限于点对点供应模式，再生水又因调蓄设施缺失和高标准水厂建设不足，出现“有水无用户，有用户无水”现象[54]。

（四） 技术标准体系建设还需加强

目前，我国颁布的与非常规水资源开发利用相关的标准包括我国牵头编制ISO国际标准8项，国家标准34项、行业标准18项，从水质要求，到规划建设和运行管理，都进行系统要求。在沿黄各省（区）中，山西、甘肃、宁夏等制定了非常规水资源开发利用的相关技术规范，但非常规水源涉及范围较广、环节复杂、技术要求高，仍缺乏针对开发利用全链条的细致标准约束[55]。例如，海水淡化利用的水质标准主要针对工业利用，而对于其他领域如市政供水、农业灌溉等可能缺乏相应的标准；污水处理排放标准、再生水生态利用标准与水环境质量标准之间缺乏系统性衔接。目前，我国发布的有关再生水水质标准主要是针对同一用途的再生水，不同标准之间的控制指标及其限值不尽相同。虽然住房和城乡建设、水利等管理部门均会统计年度再生水利用量，但由于统计口径不一，导致可比性差、管理脱节，成为制约再生水规模化、规范化应用及科学考核评价的突出短板。

（五） 关键技术有待突破

目前，我国非常规水资源开发利用技术已经取得了一定进展，如海水淡化、污水处理等膜技术已形成相对完整的技术体系[56]，但因现有技术处理过程中需要消耗大量的能源，导致成本较高[57,58]。例如，再生水利用的直接成本约为1~4.5元/m3，海水淡化利用的平均成本约为4~8元/m3。沿黄9省（区）的重点城市居民第一阶梯终端水价为2.7~4.4元/m3，相较于其他经济发展水平相近的地区，水价总体偏低，非常规水资源开发利用成本与水价倒挂现象较为普遍，多依赖财政支持，难以形成市场化运作模式。在资源配置和利用结构上，非常规水资源多用于经济效益较低的生态环境领域，导致企业缺乏自主开发的积极性、社会资本参与度明显不足。当前，与国际先进水平相比，我国在高端膜材料、精密制造工艺以及膜过程优化方面仍存在差距，相关关键设备和材料仍然依赖进口。美国陶氏公司、美国海德能公司等国际公司生产的膜材料在我国工业膜市场的占有率约为60%，而我国国产工业膜的市场占有率仅为20%。此外，再生水水质不稳定、海水盐分高、雨水受降雨特性制约、矿井水含污染物复杂、微咸水易腐蚀结垢设备等都对非常规水资源开发利用技术带来诸多挑战。

四、 非常规水资源开发利用的系统理论思考

随着非常规水资源逐步从补充性水源转向系统性供给，当前非常规水资源开发利用面临的核心矛盾已从“是否可用”转向“如何高质量利用”。黄河流域不同区段的水资源禀赋、产业布局和生态需求差异显著，涉及技术、经济、政策和社会接受度等多维因素，需要从差异化发展、协同发展、可持续发展等方面更深层次思考黄河流域非常规水资源开发利用的内在规律与发展逻辑。

（一） 差异化发展的规律性

一是空间分布规律决定发展重点。黄河流域从青藏高原到黄淮海平原，地形地貌、气候条件、水资源禀赋差异巨大，为非常规水资源开发利用提供了天然的分工基础，如黄河上游适宜雨水收集、中游适宜矿坑（井）水处理、下游适宜再生水利用和海水淡化。这种资源空间异质性表明，差异化发展是遵循自然规律的必然选择。

二是经济发展水平影响利用模式。2024年，黄河流域9省（区）的人均国内生产总值约为5.3万~9.1万元，不同省份差异显著，因而非常规水资源利用与经济发展水平呈现明显的阶段性特征。在经济发展初期，通常采用低成本、粗放式利用方式，随着经济水平的提升，逐步转向高标准、精细化利用方式。因此，黄河流域非常规水资源的开发利用需要在技术选择、标准制定等方面进行因地制宜。

三是用水结构演变引导配置优化。黄河流域的用水结构正在发生深刻变化，具体表现在：农业用水比重下降但绝对量仍较大、工业用水结构优化、生态用水需求增长、城市生活用水标准提高。这种结构性变化为非常规水资源的分质分用创造了条件，从而需要建立与用水结构演变相适应的动态配置机制。

（二） 协同发展的系统性

一是多种水源需要统筹配置。不同类型的非常规水资源在水质特征、处理难度、适用场景等方面存在显著差异，单一水源难以满足多样化的用水需求。因此，非常规水资源的开发利用需突破传统单一水源的利用模式，转向多水源协同优化配置的系统性方案。这种协同并非简单的数量叠加，而是需要基于不同水源的特性，构建互补互济、有机统一的供给体系。例如，再生水因其稳定性和较低的含盐量，可作为海水淡化设施的冲洗用水，降低运行成本；而矿坑（井）水经适当处理后，可与微咸水按比例混合，优化灌溉水质，提高农业用水的安全性和适用性。通过这种协同利用模式，不仅能提升非常规水资源的整体利用效率，还能增强供水系统的韧性和可持续性。

二是技术集成具有协同效应。非常规水资源开发利用涉及多种技术的集成应用，单一技术突破难以产生显著效益。技术集成不是技术的简单组合，而是要基于系统工程思维，统筹考虑技术的适配性、经济性和可靠性。当前制约非常规水资源开发利用的因素不是单项技术水平，而是系统集成能力和标准化程度。

三是主体能力差异促进协同治理。在非常规水资源的开发利用过程中，政府、企业和用户等主体各具优势与局限，如政府作为政策制定者和资源调配者，具备统筹协调能力但可能对市场需求变化反应不足；企业作为技术创新和工程实施的主体，虽能推动技术进步但可能过度追求经济效益而忽视生态社会效益；用户作为水资源的终端使用主体，虽能形成需求牵引但缺乏对水质标准、处理工艺等专业知识的准确判断。因此，要实现非常规水资源的高质量开发利用，必须构建政府引导、企业主导、用户参与的多方协同机制，通过政策激励、技术创新和市场调节的有机结合，充分发挥各主体的比较优势，形成优势互补、合作共赢的系统性开发格局。

（三） 可持续发展的长远考量

一是用代际公平伦理原则约束开发方式。非常规水资源开发利用不能以牺牲后代人的发展机会为代价。海水淡化产生的高盐废水对海洋生态环境的长期影响、矿坑（井）水大规模开采对地下水系统的持续影响等，都需要从代际公平角度进行深入评估。

二是技术发展规律要求路径适应。随着非常规水资源开发利用技术的快速发展和水资源需求的不断变化，非常规水资源开发利用的技术路径选择需要具有足够的适应性和开放性。既要立足当前技术条件制定切实可行的发展方案，又要为未来技术突破预留接口和空间，避免因技术路径锁定产生的路径依赖问题。

三是制度变化推动体系演进。制度是影响非常规水资源可持续开发利用的根本因素，需要在实践中不断演进完善。当前阶段应着眼于解决最紧迫的问题，长远来看，要建立与市场经济体制相适应、与生态文明建设要求相符合的制度体系。这种演进要遵循制度变迁的内在规律，在稳定性与适应性之间寻求平衡。

五、 黄河流域非常规水资源开发利用的总体策略

基于黄河流域独特的水资源禀赋条件、空间分布特征和经济社会发展需求，本文提出构建“分区差异化开发+多元协同配置”的非常规水资源开发利用总体战略，通过战略引领、精准配置、技术突破、机制保障4个维度进行系统集成，实现非常规水资源从“补充性利用”向“战略性配置”的根本转变，为黄河流域水安全保障和高质量发展提供坚实支撑。

（一） 战略引领，构建分区差异化发展格局

黄河流域上、中、下游地区在水资源禀赋、产业结构、发展阶段等方面存在显著差异，这为非常规水资源的分区差异化开发提供了客观基础。针对当前利用规模仍不充分、开发布局不够优化的问题，需要强化顶层设计，构建系统性的发展新格局。

黄河上游地区以青海、四川、甘肃为代表，具有海拔高、气候寒冷、生态脆弱但水质相对较好的特点，应坚持生态优先、绿色发展的基本方针，将非常规水资源开发利用与生态保护修复紧密结合。该区域可以充分发挥高原降雨相对丰富的优势，重点发展雨水集蓄利用技术，建设高原适应性的雨水收集系统，同时推广微咸水灌溉技术，发展耐盐作物种植，实现农牧业与生态保护的协调发展。根据该区域资源禀赋特点和生态保护需求，建议优先将非常规水资源用于湿地修复、河道生态补水等生态用途，形成“以水养生态、以生态促发展”的良性循环。

黄河中游地区以内蒙古、山西、陕西、宁夏为核心，是我国重要的能源富集区，矿坑（井）水资源丰富但利用率偏低。该区域可以立足能源安全与水资源协调发展的战略定位，重点推进矿坑（井）水的资源化利用，建设一批矿坑（井）水处理利用示范基地，实现矿坑（井）水从废水到水资源的根本转变。同时，构建“煤化工 – 电力 – 钢铁”等产业链的协同用水体系，提高工业用水循环利用率，并将处理后的矿坑（井）水用于采煤塌陷区治理和植被恢复，实现资源开发与生态修复的有机统一。根据该区域产业特点和发展需求，建议重点将非常规水资源用于工业生产，兼顾农业灌溉和生态补水，形成多元化的用水格局。

黄河下游地区以河南、山东为代表，人口密集、经济发达，但两省资源禀赋和发展条件存在较大差异。河南省作为内陆人口大省，城镇化率高，再生水开发利用潜力巨大，应重点发展再生水规模化利用，建设区域再生水处理中心，形成规模化生产能力，通过构建“污水 – 再生水 – 用水”的城市水循环体系，提高水资源利用效率。山东省作为沿海经济大省，既具有丰富的再生水资源，又拥有发展海水淡化的独特优势，应统筹发展再生水利用和海水淡化产业化，在内陆地区重点推进再生水利用，在沿海地区发展海水淡化产业。

（二） 精准配置，促进非常规水供需匹配

黄河流域非常规水资源具有类型多样、分布不均、需求差异化的特点，存在非常规水资源开发利用配套设施亟待完备的问题，因此，亟需构建基于“水源特征 – 区域条件 – 用水需求”三维匹配的精准配置体系，实现多种非常规水源的统筹调配和高效利用。

一是建立分类配置机制。根据各类非常规水资源的水质特点、处理成本和适用场景，建立分质分用的配置体系。对于水质要求较高的市政杂用，优先使用深度处理的再生水；对于水质要求相对较低的工业冷却，可使用矿坑（井）水或一般处理的再生水；对于生态补水，可统筹使用再生水、雨水等多种水源；对于农业灌溉，重点推广微咸水和雨水的利用。建立用水单位与水源类型的匹配机制，实现优质优用、梯级利用。构建基于用水特征的分级配置体系，根据用水的紧急程度、替代性和经济价值，确定不同非常规水源的配置优先级，确保关键用水需求得到优先保障。

二是完善配置工程体系。按照因地制宜、统筹布局、互联互通的原则，系统完善非常规水资源开发利用工程体系。在工程布局上，统筹考虑水源分布、用水需求和输送条件，合理确定各类处理设施的规模和位置，避免重复建设和资源浪费。在技术选择上，根据原水水质、处理要求和经济条件，选择适宜的处理工艺和设备，确保处理效果和经济效益。在管网建设上，完善非常规水资源输配管网系统，提高输送能力和供水保障水平，实现多水源的灵活调配。建立工程设施的标准化建设和运营管理体系，提高工程建设质量和运行效率。

三是强化统筹配置能力。将非常规水资源纳入区域水资源统一配置体系，与常规水源统筹考虑，优化配置方案。在制定区域水资源配置规划时，充分考虑非常规水资源的开发利用潜力，合理确定各类水源的配置比例。建立多水源联合调度机制，根据来水情况、用水需求和水质要求，动态调整各类水源的供应比例。在丰水期，优先使用常规水源，适当减少非常规水源的使用；在枯水期，加大非常规水源的供应力度，保障关键用水需求；在极端干旱期，最大化利用各类非常规水资源，确保供水安全。

（三） 技术突破，强化科技创新驱动

技术创新是非常规水资源开发利用的核心驱动力。针对当前关键技术有待突破的问题，基于黄河流域的地域特征和技术需求，亟需构建分区域、分类型的技术创新体系。在黄河上游的高原地区，重点发展高原环境适应性技术，包括抗冻型水处理设备、低温高效生物反应器等，同时推广分散式处理技术和生态修复技术，开发小型化、模块化的污水处理设备，以及人工湿地、生态滤池等自然处理技术。在黄河中游的能源富集区，重点攻关矿坑（井）水处理技术，包括重金属去除、高矿化度处理、煤泥水分离等关键技术，同时发展工业废水循环技术和水 – 能 – 碳多要素耦合技术，实现零排放工艺和能源梯级利用。在黄河下游的城市聚集区，重点发展高标准再生水技术，同时推进海水淡化技术升级和智能化技术应用，开发人工智能水质预测、自动化控制系统等。

在关键技术攻关方面，重点突破膜技术创新瓶颈，开发高通量、低能耗、抗污染的高性能膜材料，攻克膜组件的标准化、产业化制造技术，突破膜污染控制和膜清洗技术。同时，加强智能化技术研发，开发基于人工智能的水质预测算法，构建“物联网+大数据”的智能监控系统，建立数字孪生技术的水处理虚拟仿真平台。此外，注重颠覆性创新技术的研发与应用，如研发低品位热能回收利用技术，实现海水淡化过程余热的高效利用，推动太阳能驱动的海水淡化技术产业化；开发生物质能与水处理耦合技术，推广自然处理技术的工程化应用，降低非常规水资源开发利用成本，缓解成本与水价倒挂的矛盾。围绕技术突破，同步建立技术标准创新机制，及时将成熟技术转化为行业标准，推动技术进步与标准完善的良性互动。

（四） 机制保障，实现政府市场协同发力

针对黄河流域非常规水资源开发利用涉及多部门、多行业、多层级的复杂特点，以及当前管理体制不够完善、政策支撑不够有力的问题，需要构建政府主导、市场运作、社会参与的多层次协同治理体系，为非常规水资源高质量发展提供有力保障。

一是完善管理体制机制。建立和健全非常规水资源管理体制，明确各级政府和相关部门的职责分工，强化统筹协调和监督管理。在国家层面，建立跨部门协调机制，统筹推进非常规水资源开发利用的重大政策制定和重点项目实施。在流域层面，发挥黄河流域管理机构的统筹协调作用，建立跨省非常规水资源开发利用协调机制。在地方层面，建立省、市、县三级管理体系，明确各级政府的主体责任，加强部门间的协调配合。建立统一的技术标准和规范体系，规范非常规水资源开发利用的全过程管理。

二是强化政策支撑体系。制定并完善促进非常规水资源开发利用的政策措施，在财政支持、税收优惠、价格机制、用地保障等方面给予政策倾斜。建立财政投入稳定增长机制，加大对非常规水资源基础设施建设的投入力度。完善价格形成机制，合理确定非常规水资源的价格水平，体现其环境价值和稀缺程度。建立激励约束机制，对积极开发利用非常规水资源的地区和企业给予政策支持。推进投融资体制改革，鼓励社会资本参与非常规水资源开发利用，建立多元化投融资机制。

三是建立协同保障机制。建立和健全监测评估体系，加强对非常规水资源监测评估。完善考核评价机制，将非常规水资源开发利用纳入地方政府绩效考核体系。加强科技创新支撑，建立“产学研用”协同创新机制，推进关键技术攻关和成果转化。强化人才队伍建设，培养一批高素质的技术和管理人才。建立信息共享平台，加强各部门、各地区之间的信息交流和协调配合。完善应急保障机制，提高应对突发事件的能力，确保供水安全。

六、 结语

黄河流域水资源供需矛盾日益突出，非常规水资源开发利用成为缓解流域水压力、保障水安全、支撑高质量发展的关键路径。本文系统分析了当前国内外非常规水开发利用的现状与模式，深入剖析了当前黄河流域非常规水资源系统开发利用存在的问题。从理论层面，凝练了促进非常规水资源利用的系统思考；从实践层面，通过战略引领、精准配置、技术突破、机制保障4个维度，提出了黄河流域非常规水资源协同开发的总体策略，旨在推动水资源集约高效利用，为黄河流域生态保护与高质量发展提供系统性解决方案。

未来，黄河流域非常规水资源的系统开发利用仍需强化多尺度整合与多维度协同，加强基础研究，深化水 – 能 – 碳多要素耦合机制研究，揭示非常规水循环对流域生态系统的级联效应与长期影响。聚焦关键材料与核心技术突破，攻关高性能膜材料、低品位热能回收及光催化水处理等颠覆性技术，研发基于人工智能的水质动态预测模型与多目标优化决策系统，提升资源调配的精准性与适应性。创新制度设计与区域协作，创新流域跨省协同开发机制，构建兼顾技术可行性、经济合理性与生态安全性的政策框架，推动非常规水资源的规模化、智慧化利用，为全球干旱、半干旱地区的水资源优化配置提供了理论支撑与实践路径。

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基金资助

国家重点研发计划项目(2023YFC3206502)

中国工程院咨询项目“黄河几字弯区水 ‒ 土 – 经济高质量协同发展战略研究”(2024-XBZD-11)

青海省自然科学基金项目(2025-ZJ-908Q)

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