洪 倩

(安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，合肥 230088)

1 研究區(qū)基本情況

合肥是安徽省會(huì)城市，也是皖江城市帶承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)的核心區(qū)域，近年來隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加快推進(jìn)，城市空間格局不斷擴(kuò)展，區(qū)域用水需求增長(zhǎng)較快。合肥市地處江淮丘陵區(qū)，地下水資源極為匱乏，其當(dāng)?shù)厮Y源主要為降水產(chǎn)生的地表徑流，多年平均水資源總量為39.01億m3，人均水資源量523 m3，僅為人均1 000 m3的國際水資源緊缺標(biāo)準(zhǔn)的約1/2，屬資源型缺水城市。經(jīng)分析，現(xiàn)狀2010水平年(基準(zhǔn)年)合肥市域一般年份(50%保證率)可基本達(dá)到水資源供需平衡；遇中等干旱年份(75%保證率)出現(xiàn)供需缺口，缺水量為5.77億m3；特殊干旱年份(95%保證率)，缺水量激增至15.48億m3，供需矛盾尖銳[1]。由于需承載快速增長(zhǎng)的區(qū)域用水，現(xiàn)狀合肥市域當(dāng)?shù)氐乇硭Y源利用率已達(dá)60%，河道生態(tài)用水逐步被擠占，市域河流、湖泊水生態(tài)環(huán)境狀況堪憂。

根據(jù)區(qū)域中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，至2030年，合肥市將成為安徽省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的核心，市域人口達(dá)到1 300～1 500萬人，以占全省約8%的國土面積，承載全省約20%的人口和30%的經(jīng)濟(jì)總量，擔(dān)負(fù)引領(lǐng)全省發(fā)展的重要任務(wù)。區(qū)域發(fā)展要求和相對(duì)薄弱的水資源條件，成為合肥市可持續(xù)發(fā)展過程中的主要矛盾。

2 基于三次平衡理論的水資源供需平衡分析方法

為充分揭示2030水平年合肥市水資源供需態(tài)勢(shì)，采用基于三次平衡理論的供需平衡分析方法，重點(diǎn)研究區(qū)域節(jié)流與開源的關(guān)系，當(dāng)?shù)厮Y源與境外調(diào)水的合理利用關(guān)系，常規(guī)水源與非常規(guī)水源的利用關(guān)系，識(shí)別各類水資源配置工程和措施對(duì)區(qū)域缺水的緩解作用與程度[2-4]。

(1)以現(xiàn)狀供水能力為基礎(chǔ)的一次供需平衡。一次供需平衡分析是基于現(xiàn)狀用水水平和供水能力，不考慮新增節(jié)水措施的前提下，對(duì)未來區(qū)域水資源的供需特征進(jìn)行分析，其目的是充分暴露在外延式發(fā)展模式下，區(qū)域水資源供需中可能發(fā)生的最大缺口，為合理配置節(jié)水、防污、挖潛及新增供水措施提供基礎(chǔ)。一次平衡分析的可供水量中，包括利用現(xiàn)有工程調(diào)入的境外水量。

(2)以當(dāng)?shù)厮Y源承載能力為基礎(chǔ)的二次供需平衡。二次供需平衡分析是在一次供需平衡的基礎(chǔ)上，從需求端通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的各項(xiàng)強(qiáng)化節(jié)水措施，抑制不合理的用水增長(zhǎng)；從供給端通過現(xiàn)有供水工程的進(jìn)一步挖潛改造和優(yōu)化布局，提高非常規(guī)水資源特別是再生水利用程度，使一次供需平衡中出現(xiàn)的缺口有所下降，區(qū)域水資源供需矛盾得到緩解，同時(shí)可適當(dāng)退減部分?jǐn)D占的河道生態(tài)用水。

(3)以境外調(diào)水補(bǔ)充當(dāng)?shù)厮疄榛A(chǔ)的三次供需平衡。在水資源二次供需平衡分析的基礎(chǔ)上，對(duì)仍然存在的供需缺口，近一步考慮加大對(duì)境外水(包括跨區(qū)域和跨流域調(diào)水)的利用，對(duì)當(dāng)?shù)厮途惩馑M(jìn)行統(tǒng)一配置。在三次供需平衡中，境外調(diào)水量的確定充分考慮調(diào)出區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境用水基本需求，與相關(guān)調(diào)水工程規(guī)劃布局相銜接。

3 分析實(shí)例

3.1 一次供需平衡分析

(1)外延式發(fā)展模式需水量[5]分析。①生活需水量。生活需水量采用人均日用水量方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。外延式發(fā)展模式下，生活用水定額根據(jù)合肥市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、居民生活水平，在不考慮進(jìn)一步采取節(jié)水措施的情況下，分別擬定各水平年城鎮(zhèn)綜合生活和農(nóng)村居民生活用水定額，結(jié)合人口預(yù)測(cè)成果，進(jìn)行生活需水量預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)2030年合肥市生活需水量為13.10 億m3，其中城鎮(zhèn)生活12.26億m3，農(nóng)村生活0.84億m3。②工業(yè)需水量。一般工業(yè)需水量采用萬元增加值用水量法進(jìn)行預(yù)測(cè)，火電工業(yè)采用單位裝機(jī)容量(萬kW)用水量法進(jìn)行預(yù)測(cè)。外延式發(fā)展模式下，一般工業(yè)用水定額根據(jù)未來10～20 a合肥市工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃布局、工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，在基準(zhǔn)年基礎(chǔ)上不考慮進(jìn)一步采取節(jié)水措施綜合確定規(guī)劃水平年工業(yè)定額。預(yù)測(cè)2030年，合肥市工業(yè)需水量為23.50億m3，其中一般工業(yè)22.07億m3，火電1.43億m3。③農(nóng)業(yè)需水量。農(nóng)田灌溉需水量根據(jù)農(nóng)田灌溉發(fā)展面積和市域各灌區(qū)長(zhǎng)系列調(diào)節(jié)計(jì)算不同年型的綜合灌溉定額確定。林牧漁畜需水包括林果地灌溉、牲畜需水和魚塘補(bǔ)水。分別依據(jù)林果地灌溉面積、牲畜頭數(shù)和魚塘補(bǔ)水面積和相應(yīng)需水定額確定。林果地灌溉采用多年平均定額，魚塘畝均補(bǔ)水定額根據(jù)魚塘滲漏量及水面蒸發(fā)量與降水量的差值加以確定。預(yù)測(cè)2030年，合肥市多年平均、平水年、中等干旱年份和特殊干旱年份農(nóng)業(yè)需水量分別為21.54、19.37、26.58和37.72億m3，其中多年平均、平水年、中等干旱年份和特殊干旱年份農(nóng)田灌溉需水量分別為20.69、18.52、25.73和36.87億m3，多年平均林牧漁畜需水量0.85億m3。④河道外生態(tài)需水量。規(guī)劃水平年河道外生態(tài)需水量中，城鎮(zhèn)綠化等以植被需水為主體的生態(tài)環(huán)境需水量，采用定額預(yù)測(cè)方法；湖泊、濕地、城鎮(zhèn)河湖補(bǔ)水等，以規(guī)劃水面面積的水面蒸發(fā)量與降水量之差為其生態(tài)環(huán)境需水量。預(yù)測(cè)2020年，合肥市河道外生態(tài)需水量為1.66億m3，2030年河道外生態(tài)需水量為2.02億m3。⑤需水總量。外延式需水模式下，預(yù)測(cè)至2030年，合肥市多年平均、一般年份、中等干旱年份和特殊干旱年份總需水量分別為60.15、57.98、65.19和76.33億m3。

(2)一次供需平衡可供水量分析。根據(jù)一次供需平衡分析原則，在不考慮對(duì)現(xiàn)有工程挖潛和新建供水工程的條件下，至2030年市域多年平均、一般年份、中等干旱年份和特殊干旱年份可供水量分別為36.22、38.75、38.73和37.58億m3。規(guī)劃水平年一次供需平衡可供水量分析成果見表1。需要說明的是，在一次供需平衡情景下，可供水量計(jì)算未考慮對(duì)擠占的河道內(nèi)生態(tài)用水的退還。

(3)一次供需平衡分析結(jié)論。在外延式發(fā)展模式下，即使不考慮河道內(nèi)生態(tài)用水需求，以現(xiàn)狀供水能力去應(yīng)對(duì)持續(xù)增長(zhǎng)的用水需求，合肥市2020、2030水平年多年平均缺水量分別為13.61和23.93億m3。中等干旱年份，缺水量分別增加到16.07和26.46億m3。在特殊干旱年份，用水缺口進(jìn)一步增加，至2020年缺水量達(dá)到28.12億m3，2030年達(dá)到38.75億m3。一次供需平衡分析成果見表1。

表1 不同水平年一次供需平衡成果表 億m3

3.2 二次供需平衡分析

(1)強(qiáng)化節(jié)水模式下的需水量分析。強(qiáng)化節(jié)水模式下的需水分析，即是在充分考慮未來一段時(shí)期合肥市居民生活水平提高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及國民經(jīng)濟(jì)各部門節(jié)水技術(shù)推廣與普及情況，按照經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的原則，在現(xiàn)狀用水水平基礎(chǔ)上，通過強(qiáng)化節(jié)水，壓減用水指標(biāo)，分析支撐合肥市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所必需的合理用水量。預(yù)測(cè)強(qiáng)化節(jié)水模式下，2030水平年合肥市一般年份、中等干旱年份和特殊干旱年份總需水量分別為42.82、40.24、45.18和57.77億m3。在強(qiáng)化節(jié)水的發(fā)展模式下，合肥市2030水平年多年平均需水量可較外延式發(fā)展模式減少20%以上，干旱年份可減少約25%～30%。

(2)二次供需平衡可供水量。通過現(xiàn)有供水工程的進(jìn)一步挖潛改造和優(yōu)化布局，特別是對(duì)非常規(guī)水源的增加利用，在保障河道內(nèi)生態(tài)用水的基礎(chǔ)上，分析至2030年市域多年平均、一般年份、中等干旱年份和特殊干旱年份可供水量分別為31.64、30.77、34.34和36.55億m3。非常規(guī)水源利用量由基準(zhǔn)年的0.67億m3提高至2.61億m3，凈增加1.94億m3。在二次供需平衡中，考慮到改善區(qū)域河流及湖泊水生態(tài)環(huán)境的要求，多年平均退還河道內(nèi)生態(tài)用水量4.58億m3。

(3)二次供需平衡分析結(jié)論。通過強(qiáng)化節(jié)水措施的實(shí)施以及對(duì)當(dāng)?shù)厮刺貏e是非常規(guī)水源利用的挖潛， 2030水平年合肥市域多年平均缺水量降低至11.18億m3，缺水率由一次供需平衡的39.8%降低至26.1%，缺水程度有所緩解，但中等干旱年份、特殊干旱年份供需仍有較大缺口，未根本解決區(qū)域的供需矛盾。二次供需平衡分析成果見表2。

通過二次供需平衡，分析得出在充分考慮節(jié)水治污和挖潛當(dāng)?shù)厮礂l件下，可承載人口956.96萬人、工業(yè)增加值6 331.10億元、農(nóng)業(yè)灌溉面積33.65萬hm2，相較區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)，超載人口443.04萬人、超載工業(yè)增加值1 511.90億元、超載農(nóng)業(yè)灌溉面積6.25萬hm2，需由域外調(diào)水予以補(bǔ)充，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和維護(hù)良性生態(tài)環(huán)境需求。

表2 不同水平年二次供需平衡成果表 億m3

3.3 三次供需平衡分析

(1)境外調(diào)水工程總體布局。二次供需平衡分析成果顯示，僅依靠節(jié)水和當(dāng)?shù)厮赐跐?，無法根本解決干旱年份合肥市缺水問題，必須依靠境外調(diào)水工程補(bǔ)源。根據(jù)安徽省水資源配置工程規(guī)劃布局[6]及淠史杭灌區(qū)水量分配方案[7]，合肥市域可利用的境外調(diào)水工程包括引江濟(jì)淮工程、駟馬山引江工程等，依托這兩項(xiàng)引江工程，可自長(zhǎng)江引水入合肥市。此外，規(guī)劃利用位于相鄰六安市淠史杭灌區(qū)的龍河口水庫向合肥市跨區(qū)域調(diào)水。

(2)新增調(diào)水工程增供水量。①引江工程。2030年依托引江濟(jì)淮、駟馬山引江等工程建設(shè)，合肥市多年平均增加供水量6.53億m3，一般年份、中等干旱年份和特殊干旱年份分別增加供水量5.20、6.73和11.57億m3。為實(shí)現(xiàn)優(yōu)水優(yōu)用，保障未來城市用水需求，依托引江工程建設(shè)，利用巢湖水源及長(zhǎng)江水源置換淠史杭灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水，釋放優(yōu)質(zhì)水源供給城市，將農(nóng)業(yè)用水轉(zhuǎn)化為城市用水，2030年可增加供水量2.85億m3。②龍河口水庫供水工程。2030年龍河口水庫多年平均調(diào)入合肥市的水量為1.2億m3，一般年份、中等干旱年份和特殊干旱年份調(diào)入合肥市的水量分別為1.4、0.8和0.6億m3。

(3)三次供需平衡可供水量。在二次供需平衡分析的基礎(chǔ)上，通過新建境外調(diào)水工程，至2030年市域多年平均、一般年份、中等干旱年份和特殊干旱年份可供水量分別為42.21、40.21、44.70和51.56億m3。

(4)三次供需平衡分析結(jié)論。在二次供需平衡的基礎(chǔ)上，通過調(diào)水工程建設(shè)，至2030年多年平均將新增供水量10.57億m3，50%、75%和95%保證率新增供水量9.44、10.37和15.01 億m3。預(yù)測(cè)至2030年，平水年份和中等干旱年份，合肥市可基本實(shí)現(xiàn)供需平衡。特殊干旱年份，缺水量也由二次供需平衡情景下的21.22億m3降低至6.20億m3，缺水率由36.7%下降至10.7%。合肥市不同水平年供需平衡成果分別見表3。

表3 不同水平年三次供需平衡成果表 億m3

4 結(jié) 語

研究表明，三次平衡分析法可以較好地識(shí)別區(qū)域節(jié)水、非常規(guī)水源利用、境外調(diào)水工程等在緩解區(qū)域缺水情勢(shì)中所起的作用與程度。對(duì)于水資源緊缺地區(qū)，在當(dāng)?shù)毓┧词芟?，開發(fā)利用達(dá)到一定程度時(shí)，節(jié)水和非常規(guī)水源利用將成為必然選擇，在一次供需平衡的基礎(chǔ)上，通過節(jié)水和計(jì)入非常規(guī)水源利用量，可分析立足當(dāng)?shù)厮Y源，通過壓縮需求、治污和挖潛非常規(guī)水源供水，所能解決的供需缺口。而二次供需平衡分析得出的缺水量，則反映了當(dāng)?shù)厮Y源承載力條件所不能解決的供需缺口，該缺口僅依靠區(qū)域內(nèi)合理、可行的經(jīng)濟(jì)技術(shù)手段無法解決，必須尋求境外水源[8]。需要說明的是，三次供需平衡分析中，所參與分析的境外調(diào)水水源，需依賴更大尺度的流域或區(qū)域的水資源優(yōu)化配置成果，綜合考慮確定。

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[1] 洪 倩，陳昌才，金 昕，等．合肥市城市水資源配置規(guī)劃[R]．合肥：安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，2015.

[2] 王 浩，秦大庸，王建華．黃淮海流域水資源合理配置[M]．北京：科學(xué)出版社，2003.

[3] 王 浩，王建華，秦大庸．流域水資源合理配置的研究進(jìn)展與發(fā)展方向[J]．水科學(xué)進(jìn)展，2004，15(1)：123-128.

[4] 謝新民，甘 泓，李洪堯，等．基于三次平衡配置的水資源承載能力分析[J]．中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2006，4(3)：191-195.

[5] 謝新民，張慶海，尹明萬，等．水資源評(píng)價(jià)及可持續(xù)利用規(guī)劃理論與實(shí)踐[M]．鄭州：黃河水利出版社，2003.

[6] 朱 青，洪 倩，陳昌才，等．安徽省水資源綜合規(guī)劃[R]．合肥：安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，2014.

[7] 陳昌才，洪 倩，王 萬，等．安徽省中西部重點(diǎn)區(qū)域及淠史杭灌區(qū)水量分配方案[R]．合肥：安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，2011.

[8] 李其峰，謝新民，付意成．基于三次平衡的五家渠市水資源優(yōu)化配置研究[J]．水電能源科學(xué)，2011， 29(3)：5-10，28.