周 迪，朱 梅，王振龍，2，許良元

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，安徽 合肥230036;2.安徽省水利水資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蚌埠233000)

供需水平衡分析是水資源規(guī)劃的基礎(chǔ)，是水資源管理的重要依據(jù)，可以為政府或水行政主管部門提供未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的水資源數(shù)據(jù)，以便為今后的區(qū)域發(fā)展提供參考依據(jù)，預(yù)測(cè)并提前處理可能出現(xiàn)的各類水問(wèn)題，對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用具有重要的意義。城市水資源供需平衡前人已有研究。曾小清[1]等在1996年建立了水資源供需平衡的動(dòng)態(tài)分析模型。2003年曾令剛[2]等建立了水資源系統(tǒng)供需平衡計(jì)算的數(shù)字模擬模型，為進(jìn)行區(qū)域水資源供需平衡分析計(jì)算提供了一種新的思路。2005年劉俊良[3]將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法運(yùn)用于城市需水量預(yù)測(cè)，2006年、2008年范英英和張寶安[4-5]采用同樣的方法分別構(gòu)建了北京市水資源動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型和秦皇島水資源供需平衡摸型。

合肥市地處缺水較為嚴(yán)重的江淮分水嶺地區(qū)，人均水資源占有量?jī)H為全國(guó)平均水資源占有量的19%，加上水質(zhì)的惡化及近幾年極端氣候頻繁出現(xiàn)，合肥市的水資源短缺現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重，已開(kāi)始影響全市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，準(zhǔn)確把握全市水資源狀況，了解供需情況，對(duì)采取有效措施，科學(xué)利用水資源具有重要意義。本文將通過(guò)供需水預(yù)測(cè)分析，計(jì)算全市水資源的缺水度，分析缺水的主要原因，為水資源合理配置和采取有效措施提供決策參考。

1 合肥市水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

合肥市位于安徽省中部，地處江淮分水嶺地區(qū)，該地區(qū)水資源缺乏，區(qū)內(nèi)年平均降雨量?jī)H有700～1 000 mm，在特別干旱的年份降雨量只有600 mm左右，且全年的降雨量基本集中于6～8月。區(qū)域內(nèi)的地表水主要來(lái)自大氣降水，地表水水資源量年內(nèi)分配不均且主要集中在汛期;區(qū)域內(nèi)地下水埋深一般為2～8 m，局部在10 m以上，地下水水資源僅僅作為備用水源。

1.1 合肥市水利工程現(xiàn)狀

目前，合肥市的供水主要來(lái)源于董鋪水庫(kù)、大房郢水庫(kù)以及合肥市境內(nèi)的小型水庫(kù)、塘壩和淠史杭灌區(qū)的引水工程，巢湖作為備用水源。隨著合肥市城市化進(jìn)程加快，人口急劇增長(zhǎng)，合肥市現(xiàn)有的供水規(guī)模將不能夠滿足合肥市的用水需求。

2010年合肥市共有蓄水工程81154座(口)，其中大型水庫(kù)2座，中型水庫(kù)17座，小型水庫(kù)404座，塘壩80 731口。蓄水工程總庫(kù)容為19.7億 m3，其中大、中、小型水庫(kù)和塘壩總庫(kù)容分別為4.19、4.50、3.38和7.63億 m3;蓄水工程興利庫(kù)容為10.15億 m3，其中大、中、小型水庫(kù)及塘壩興利庫(kù)容分別為1.33、2.36、1.68和4.77億 m3。此外，合肥市共有引水工程2處，提水工程677處，總引水流量為6 m3/s，總提水流量324 m3/s，通過(guò)引水和提水每年分別能為合肥市提供2 310萬(wàn)m3和7.42億 m3優(yōu)質(zhì)水源。合肥市2010年供水能力見(jiàn)表1。

表1 2010年合肥市不同保證率各類工程供水量 萬(wàn)m3

1.2 水資源供需平衡現(xiàn)狀

根據(jù)合肥市水資源公報(bào)(2009-2011年)、安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒等資料，2010年合肥市國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的用水量與供水量的供需平衡情況見(jiàn)表2。

表2 2010年合肥市供需水平衡表 億m3

通過(guò)對(duì)合肥市水資源供、需兩端的比較分析，在2010年，合肥市在50%、75%保證率下不缺水，95%保證率下的缺水量為1.94億 m3，表明合肥市水資源基本可以滿足當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 供需水預(yù)測(cè)

2.1 需水預(yù)測(cè)

根據(jù)《合肥市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》及《合肥市城市總體規(guī)劃(2006-2020年)》，合肥市2010年總?cè)丝跀?shù)為570.8萬(wàn)人，城鎮(zhèn)人口391萬(wàn)人?？紤]到2011年，國(guó)務(wù)院將居巢區(qū)和廬江縣并入合肥市，至2015年，合肥市總?cè)丝跒?32.9萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化水平為70%，2020年合肥市總?cè)丝跒?95萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口662.3萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化水平為74%。根據(jù)人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)趨勢(shì)，預(yù)測(cè)各類用水需要，未來(lái)主要用水需求包括生活需水、生產(chǎn)需水、生態(tài)環(huán)境需水等。

2.1.1 生活需水預(yù)測(cè)

合肥市生活需水包括城鎮(zhèn)居民生活需水和農(nóng)村居民生活需水，參照水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院總院《第二、三產(chǎn)業(yè)取水定額預(yù)測(cè)》擬定合肥市城鎮(zhèn)、農(nóng)村生活用水定額分別為120～180 L/人·日、80～90 L/人·日。2015年和2020年合肥市生活總需水量分別為2.96億 m3和3.72億 m3。

2.1.2 農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè)

農(nóng)業(yè)需水包括林牧漁畜和農(nóng)作物灌溉用水。畜牧業(yè)的用水定額參考《安徽省行業(yè)用水定額》，擬定合肥市畜牧業(yè)用水定額分別為大牲畜40L/(只·d)，小牲20L/(只·d)，家禽1.5L/(只·d);合肥市旱作物品種較多，根據(jù)省內(nèi)灌溉試驗(yàn)及有關(guān)規(guī)劃資料，選取小麥、大豆、蔬菜作為旱作物代表，擬定各代表作物灌水制度，進(jìn)行代表旱作物灌溉定額計(jì)算，1956-2000年系列各種代表農(nóng)作物多年平均灌溉定額見(jiàn)表3。

表3 合肥市主要農(nóng)作物多年平均灌溉定額表m畝

2.1.3 工業(yè)需水預(yù)測(cè)

工業(yè)需水量按公式(1)計(jì)算，計(jì)算公式為:

式中:R為工業(yè)用水重復(fù)利用率，根據(jù)《合肥市水資源綜合規(guī)劃》，2010年為65%，2015年為70%，2020年達(dá)到72%左右;W為工業(yè)萬(wàn)元產(chǎn)值用水定額。

2.1.4 生態(tài)環(huán)境需水預(yù)測(cè)

生態(tài)環(huán)境需水，一般指城鎮(zhèn)公共綠地及水域生態(tài)需水量等[6]。

(1)城市綠地生態(tài)需水量估算。根據(jù)《合肥市綠地系統(tǒng)規(guī)劃(2007-2020年)》，2015年及2020年綠地面積分別為7 400 m2和9 685萬(wàn) m2，根據(jù)公式(2)進(jìn)行估算。

式中:WL為城市綠地生態(tài)需水量;ψ為綠化用水定額，合肥市ψ值為0.5;F為綠化覆蓋面積。

(2)水域生態(tài)需水量估算。根據(jù)《合肥市水資源綜合規(guī)劃》合肥市水域總面積為24.3 km2，2015和2020年水域面積基本無(wú)變化。計(jì)算公式如下:

式中:WS為城市水面生態(tài)需水量;E為合肥市多平均蒸發(fā)量;P為合肥市多年平均降雨量;S為水面面積;∑QX為合肥市湖泊、坑塘多年平均下滲補(bǔ)給量之和。計(jì)算水域生態(tài)需水量為3 957.5萬(wàn) m3。

2.1.5 需水總量

合肥市2015年及2020年不同頻率條件下的需水總量，包括生活需水量、生產(chǎn)需水量和生態(tài)環(huán)境需水量。不同保證率下，合肥市需水總量見(jiàn)表4。

表4 合肥市2015年、2020年需水預(yù)測(cè)成果表 億m3

2.2 合肥市可供水量預(yù)測(cè)

可供水量是指在不同水平年、不同保證率情況下，可利用水資源量、需水量及工程供水能力三者結(jié)合條件下工程可提供的水量。受到水資源條件、用水條件、水質(zhì)條件以及工程設(shè)施等因素的綜合影響[7-8]。

合肥市現(xiàn)狀可供水量根據(jù)已有供水工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)資料，考慮其運(yùn)行情況及實(shí)際供水和工程老化供水能力衰減等情況進(jìn)行分析。2015年、2020年的可供水量預(yù)測(cè)，是在現(xiàn)狀可供水量基礎(chǔ)上，考慮現(xiàn)狀供水工程經(jīng)過(guò)挖潛、改造、配套及水量的合理調(diào)配后新增加的可供水量，并考慮工程老化、損壞、淤積等因素對(duì)其供水能力的衰減影響。新建、續(xù)建工程，在考慮規(guī)劃水源工程后，根據(jù)工程計(jì)劃實(shí)施進(jìn)度、資金投入程度、配套完善程度等分析其在規(guī)劃水平年可能達(dá)到的供水量，并采用現(xiàn)代水資源模擬技術(shù)，提出可供水量預(yù)測(cè)成果，合肥市2015年、2020年不同保證率的可供水量預(yù)測(cè)成果見(jiàn)表5。

表5 合肥市2015、2020年不同保證率可供水量表 萬(wàn)m3

3 缺水度分析

3.1 供需平衡分析方案

本文根據(jù)供需水預(yù)測(cè)結(jié)果，擬定按照一次平衡方案(A方案)和二次平衡方案(B方案)兩方案進(jìn)行水資源缺水平衡分析。

A方案:考慮人口的自然增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市化程度和人民生活水平的提高，按保持現(xiàn)有供水工程規(guī)模的零方案，在現(xiàn)狀水資源開(kāi)發(fā)利用格局和發(fā)揮現(xiàn)有供水工程潛力情況下，強(qiáng)化節(jié)水、挖潛等工程措施，以及調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、抑制需求的不合理增長(zhǎng)和改善生態(tài)環(huán)境等措施進(jìn)行水資源供需分析。

B方案:針對(duì)一次平衡的缺口，在進(jìn)一步增加自來(lái)水工程、企業(yè)自備水源工程、新建水利工程，以及實(shí)施各種非傳統(tǒng)水源工程等后，進(jìn)行水資源供需平衡分析。

3.2 不同方案的缺水度分析

進(jìn)行水資源供需平衡分析后，用缺水度來(lái)反映缺水程度，對(duì)A方案和B方案分別進(jìn)行供需平衡分析，得出全市不同水平年不同頻率的缺水情況，具體情況見(jiàn)表5。由表6可以看出，對(duì)于A方案，至2015年，合肥市在50%及75%年份下不缺水，在95%特枯年份下缺水，缺水率為19.16%，水資源尚可滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的需要。到2020年，合肥市不同保證率年份下均有缺水，隨著合肥市人口的增長(zhǎng)以及城鎮(zhèn)化率的提高，合肥市生活用水及生產(chǎn)用水增長(zhǎng)較快，生產(chǎn)用水的增長(zhǎng)主要體現(xiàn)在工業(yè)上，未來(lái)合肥市水資源緊缺將會(huì)成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。

對(duì)于B方案，針對(duì)一次平衡的缺口，考慮新增引江工程及中水回用等措施。合肥市內(nèi)有王小郢污水處理廠、十五里河污水處理廠等十座污水處理廠，總處理規(guī)模為191.5萬(wàn)m3/d。污水處理廠出水水質(zhì)基本上達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)可以滿足一些對(duì)水質(zhì)要求不高的工業(yè)。這些污水處理廠的建成將使中水回用的中水水源得到保證。巢湖是合肥市重要備用水源地，水資源豐富，巢湖正常蓄水位為8 m，相應(yīng)蓄水量為17.2億m3，若蓄水位低于7 m時(shí)，則啟動(dòng)鳳凰頸大型電力排灌站以200 m3/s規(guī)模抽引長(zhǎng)江水注入巢湖，因此引江濟(jì)巢水源是有保障的。在此情況下，合肥市僅在2015年及2020年95%特枯年型下有少量缺水。

表6 缺水度分析億m3

4 結(jié)論及建議

合肥市為皖中地區(qū)缺水較為嚴(yán)重的城市之一，屬資源型缺水、水質(zhì)型缺水并存，通過(guò)對(duì)合肥市水資源進(jìn)行二次供需平衡分析，表明:目前合肥市水資源量基本能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)、生活的需要，但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，未來(lái)的水資源需求矛盾越來(lái)越突出。維持現(xiàn)有的建設(shè)水平，到2020年合肥市將會(huì)出現(xiàn)缺水現(xiàn)象。因此必須實(shí)行科學(xué)的開(kāi)源節(jié)流措施。通過(guò)對(duì)用水目標(biāo)之間、用水部門之間進(jìn)行水量的合理調(diào)配，實(shí)現(xiàn)水資源開(kāi)發(fā)利用、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)，促進(jìn)水資源的高效利用，緩解水資源供需矛盾，滿足合肥市人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展對(duì)水資源在時(shí)間、空間、數(shù)量和質(zhì)量上的要求。

1) 節(jié)水措施

生活上，減小城市管網(wǎng)漏損率，加大節(jié)水器具的普及率。農(nóng)業(yè)上，改變粗放式的漫灌方式，積極推廣節(jié)水農(nóng)業(yè):推廣噴灌、滴灌、細(xì)流灌溉等微灌技術(shù);大力推廣渠道防滲防蒸技術(shù)和低壓管道輸水技術(shù)。工業(yè)上，通過(guò)推廣節(jié)水措施，逐步建立節(jié)水型產(chǎn)業(yè)體系，提高水資源的重復(fù)利用率，大力發(fā)展低耗水生產(chǎn)技術(shù)，將節(jié)水措施與企業(yè)技術(shù)改造相結(jié)合，推廣節(jié)水工藝，提高水的重復(fù)利用率。

2) 推廣中水回用

“中水”是國(guó)際上公認(rèn)的“城市第二水源”。使用中水，既降低生產(chǎn)成本，又減少了自來(lái)水使用量，節(jié)省下來(lái)的優(yōu)質(zhì)水可供群眾作為生活用水，體現(xiàn)了水的“優(yōu)質(zhì)優(yōu)用、低質(zhì)低用”原則。建議在所鋪設(shè)的中水回用管道上設(shè)置取水點(diǎn)，用于園林綠化、生態(tài)景觀、工業(yè)冷卻水、道路沖洗、車輛沖洗、建筑施工等方面，可降低費(fèi)用，節(jié)約水資源，減輕建設(shè)負(fù)擔(dān)。

3) 水源保護(hù)

(1)董鋪、大房郢水庫(kù)

董鋪、大房郢水庫(kù)是合肥市重點(diǎn)保護(hù)的水源地，應(yīng)根據(jù)《合肥市城市飲用水水源保護(hù)條例》，劃定飲用水水源保護(hù)區(qū)，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，保護(hù)水庫(kù)水質(zhì)。建議采用如下措施:遷移科學(xué)島排水口;搬遷畜禽養(yǎng)殖場(chǎng);禁止在庫(kù)區(qū)開(kāi)展水上運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練及娛樂(lè)活動(dòng);對(duì)原材料或產(chǎn)品的堆場(chǎng)或倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行嚴(yán)格管理等。

(2)巢湖

巢湖是合肥市重要的備用水源地，按照《巢湖流域水污染防治條例》執(zhí)行。巢湖流域水污染防治的重點(diǎn)地區(qū)是合肥市，重點(diǎn)是鞏固工業(yè)污染防治成果，加強(qiáng)面源和生活點(diǎn)源的污染控制。通過(guò)積極采取措施，改變富營(yíng)養(yǎng)化狀況，促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)與社會(huì)持續(xù)發(fā)展。到2015年，湖區(qū)整體水質(zhì)力爭(zhēng)到達(dá)國(guó)家ⅠⅠⅠ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)淠史杭灌區(qū)

淠史杭灌區(qū)上游大型水庫(kù)水質(zhì)較好，一般能夠滿足國(guó)家ⅠⅠ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。淠史杭輸水主干渠穿過(guò)六安市城區(qū)，城市污水排放對(duì)輸水干渠水質(zhì)影響較大，六安市是灌區(qū)的主要污染源。今后應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)輸水干渠沿線城鎮(zhèn)的污水處理力度，開(kāi)辟污水排放專用通道，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)清污分流，將淠史杭干渠建設(shè)成為清水廊道，為沿線城鎮(zhèn)提供優(yōu)質(zhì)的水源。

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