陸寶龍,陳發(fā)斌
(甘肅省蘭州水文水資源勘測(cè)局,甘肅 蘭州 730000)
蘭州市水資源利用分析與優(yōu)化配置方案研究
陸寶龍,陳發(fā)斌
(甘肅省蘭州水文水資源勘測(cè)局,甘肅 蘭州 730000)
水資源的短缺將嚴(yán)重影響蘭州市的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。通過收集整理蘭州市相關(guān)文獻(xiàn)資料,在現(xiàn)有的相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上,以2012年為現(xiàn)狀年,對(duì)2020年和2030年蘭州市水資源供需情況進(jìn)行分析預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)了蘭州市2020年和2030年水資源供需關(guān)系,提出相應(yīng)的水資源優(yōu)化配置方案,為未來蘭州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的需求,實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度提供科學(xué)的技術(shù)支撐。
水資源;控制指標(biāo);配置方案;蘭州市
隨著甘肅省蘭州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長和生活水平的提高,工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水量呈現(xiàn)出增長趨勢(shì)。排放的廢水、污水量也在不斷增加,水資源的開發(fā)利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的不協(xié)調(diào)關(guān)系表現(xiàn)的十分突出。同時(shí)水資源可利用量受國家黃河流域“87”分水指標(biāo)限制,現(xiàn)狀允許新增取水量十分有限。水資源的緊缺已成為制約蘭州經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。因此,對(duì)蘭州市水資源利用分析與優(yōu)化配置方案研究,對(duì)蘭州市未來的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和全市人民物質(zhì)生活水平的提高具有重要意義。
蘭州市是中國西北區(qū)域中心城市,位于甘肅省中部,地處黃河兩岸,是甘肅省省會(huì)城市,下轄9個(gè)縣級(jí)行政區(qū)。全市總土地面積13085.6km2,約占甘肅省總面積的3.0%。2012年全市實(shí)現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)1564.41億元,其中第一產(chǎn)業(yè)45.14億元,第二產(chǎn)業(yè)744.70億元,第三產(chǎn)業(yè)774.57億元,相比2011年年均有所增長。
蘭州市屬黃河流域,流域內(nèi)河流網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá),境內(nèi)河流水系分黃河干流水系和湟水水系。湟水、莊浪河、宛川河為黃河干流較大的一級(jí)支流,大通河是湟水的最大支流,另外還有小河、溝谷數(shù)十條分別匯入黃河干流及其支流,共同組成了蘭州市的河流水系網(wǎng)。根據(jù)2016年6月《甘肅省縣級(jí)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析報(bào)告》顯示,全市1956~2000年系列多年平均自產(chǎn)地表水資源量為2.233億 m3,其中黃河干流區(qū)1.148億m3,宛川河0.38億m3,莊浪河 0.202億 m3,大通河 0.387億 m3,湟水為0.116億 m3。多年平均入境水資源量為317.6億m3,其中黃河干流272.4億 m3,湟水16.2億 m3,大通河27.2億m3,莊浪河1.821億m3。多年平均出境水量為310.9億m3。全市地下水總資源量為2.743億 m3,與地表水不重復(fù)的地下水資源量0.401億m3。因此,全市自產(chǎn)水資源總量為2.634億 m3。 見表1。
表1 蘭州市流域分區(qū)地表水資源量表
水資源可利用量是指在可預(yù)見期內(nèi),在統(tǒng)籌考慮生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水的基礎(chǔ)上,通過經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的措施,在流域水資源總量中可一次性被消耗利用的最大水量。
(1)地表水可分配水量。按照國家“87”分水方案指標(biāo),在2020年南水北調(diào)西線工程實(shí)施以前,正常來水年份,甘肅省黃河流域地表水允許最大耗水量為30.4億m3。根據(jù)《甘肅省黃河取水許可總量控制指標(biāo)細(xì)化方案》,蘭州市耗水控制指標(biāo)為9.01億m3(含引洮一期工程及引大入秦工程引水量),以《2012年甘肅省水資源公報(bào)》中蘭州市耗水率53%估算,蘭州市地表水可分配量為17.00億m3。依據(jù)8個(gè)縣級(jí)行政區(qū)的取水許可量數(shù)據(jù),將全市地表水可分配量分配至各縣區(qū),城關(guān)區(qū)為2.226億m3、七里河區(qū)為1.740億 m3、西固區(qū)為4.415億m3、安寧區(qū)為0.995億 m3、紅古區(qū)為2.291億m3、永登縣為2.999億m3、皋蘭縣為1.090億m3、榆中縣為1.244億m3。
(2)地下水允許開采量。地下水資源允許開采量是指在可預(yù)見的時(shí)期內(nèi),通過經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的措施,在不致引起生態(tài)環(huán)境惡化條件下允許從含水層中獲取的最大水量。全市地下水允許可開采量1.593億 m3,其中:城關(guān)區(qū)0.012億 m3、七里河區(qū) 0.334億 m3、西固區(qū) 0.020億 m3、安寧區(qū)0.196億m3、紅古區(qū)0.037億m3、永登縣0.482億m3、皋蘭縣0.030億 m3、榆中縣0.482億 m3。
(3)水資源可利用量。用地表水可分配水量和地下水允許開采量估算水資源可利用量,全市水資源可利用量為18.59億m3,其中:城關(guān)區(qū)2.238億m3、七里河區(qū) 2.074億 m3、西固區(qū) 4.435億 m3、安寧區(qū)1.191億 m3、紅古區(qū)2.328億 m3、永登縣3.481億m3、皋蘭縣1.120億m3、榆中縣1.726億m3。 見表 2。
表2 蘭州市及其縣級(jí)行政區(qū)水資源可利用量表
根據(jù)蘭州市歷次水資源評(píng)價(jià)成果,蘭州市1997年多年平均降水量為329.6mm,2000年為322.1mm。計(jì)算全市2001~2012年多年平均降水量,發(fā)現(xiàn)降水存在減少趨勢(shì),見圖1。
圖1 蘭州市2000~2012年多年平均降水量演變圖
1997年全市多年平均自產(chǎn)地表水資源量為2.386億 m3,2000年為 2.233億 m3。計(jì)算全市2001~2012年多年平均自產(chǎn)地表水資源量,發(fā)現(xiàn)水資源量也存在減少趨勢(shì),見圖2。
圖2 蘭州市2000~2012年地表水資源量演變圖
(1)根據(jù)《甘肅省水資源綜合規(guī)劃》,并參照《蘭州市城市總體規(guī)劃(2010~2020)》、《蘭州新區(qū)總體規(guī)劃(2011~2030)》預(yù)測(cè)分析。全市2020年總?cè)丝跀?shù)為438.03萬人,其中城鎮(zhèn)人口329.08萬人,工業(yè)增加值1710億元;2030年總?cè)丝跀?shù)為497.96萬人,其中城鎮(zhèn)人口383.26萬人,工業(yè)增加值4890億元。2020年大、小牲畜數(shù)量分別為15.43萬頭(只)、175.56萬頭(只),2030年大、小牲畜數(shù)量分別為25.14萬頭(只)、200.95萬頭(只)。
受土地資源和水資源條件限制,農(nóng)田灌溉面積不可能持續(xù)增長。本文以2015年全市農(nóng)田有效灌溉面積8.97萬hm2、林地、果園灌溉面積1.56萬hm2,作為2020、2030年的農(nóng)田有效灌溉面積和林地、果園灌溉面積進(jìn)行預(yù)測(cè)。
(2)根據(jù)《蘭州市南北兩山生態(tài)建設(shè)規(guī)劃及重點(diǎn)地段控制性規(guī)劃(2015~2030)》、《蘭州市城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃(2011~2020)》和《甘肅省城鎮(zhèn)體系規(guī)劃(2003~2020年)》資料顯示,2014年南北兩山灌溉造林面積為1.57萬hm2,2030年增加到4.34萬hm2。2020年人均綠地面積城關(guān)區(qū)、七里河區(qū)、西固區(qū)、安寧區(qū)不低于12m2,紅古區(qū)、永登縣、皋蘭縣、榆中縣和新區(qū)分別為15.22、9、13.24、13.8m2和12.5m2。2020年及2030年全市城鎮(zhèn)環(huán)境衛(wèi)生清潔面積分別為0.25萬hm2、0.32萬hm2。
表3 蘭州市各行業(yè)2020、2030年需水定額分析表
根據(jù)《甘肅省行業(yè)用水定額(修訂本)》和蘭州市用水效率紅線指標(biāo)分別分析確定2020年、2030年蘭州市各行業(yè)需水定額。見表3。
根據(jù)《甘肅省行業(yè)用水定額(修訂本)》和蘭州市用水效率紅線指標(biāo)分別分析預(yù)測(cè)2020、2030年蘭州市各行業(yè)需水量。
(1)根據(jù)行業(yè)用水定額對(duì)全市不同規(guī)劃水平年各行業(yè)需水量進(jìn)行分析匯總,2020年全市經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水總量為25.52億m3,2030年為57.70億m3,見表4。
(2)根據(jù)紅線指標(biāo)對(duì)全市不同規(guī)劃水平年各行業(yè)需水量進(jìn)行匯總,得出蘭州市2020年經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水總量為16.43億m3,2030年為23.33億m3。
4.4.1 現(xiàn)狀年水利工程可供水量及供需平衡分析
(1)現(xiàn)狀年水利工程可供水量
在現(xiàn)狀不同水源工程供水能力調(diào)查的基礎(chǔ)上,按照各縣區(qū)水資源開發(fā)程度,以不超量使用地表水資源、不超采地下水資源為原則,確定現(xiàn)狀年全市及各縣(區(qū))可供水量。
全市現(xiàn)狀年水利工程可供水量為16.43億m3,其中,地表水工程可供水量為15.32億 m3、地下水工程可供水量為1.06萬m3,其他水源工程可供水量為0.05萬m3,詳見表5。
表4 蘭州市各行業(yè)2020、2030年需水預(yù)測(cè)分析表
表5 蘭州市現(xiàn)狀年水利工程可供水量預(yù)測(cè)表
(2)供需平衡分析
以目標(biāo)水平年的需水量與現(xiàn)狀年的可供水量比較,作平衡分析。
根據(jù)甘肅省行業(yè)用水定額,2020年全市經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水總量為25.52億m3,現(xiàn)狀可供水量16.43億m3,缺水量 9.09億 m3,缺水率為 35.62%。2030年需水總量為57.70億m3,缺水量41.27億m3,缺水率為71.53%。
根據(jù)用水效率紅線指標(biāo)預(yù)測(cè),2020年全市經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水總量為16.43億 m3,現(xiàn)狀可供水量16.43億m3,供需平衡。2030年需水總量為23.33億m3,缺水量6.9億m3,缺水率為29.58%。
4.4.2 2020年可供水量分析
由于現(xiàn)狀年水利工程可供水量(16.43億 m3)大于2020年水資源管理控制指標(biāo)(14.71億 m3),原則上不能再規(guī)劃建設(shè)新的供水水源工程(在建的供水工程如蘭州第二水源工程、引洮供水工程等只能是現(xiàn)有水源工程的替換或備用工程)。
水資源管理控制指標(biāo)只是對(duì)取自地表地下的天然水資源的定量控制,對(duì)集雨工程收集的雨水和城鎮(zhèn)污水再生利用量沒有限制。
蓄集的雨水除了可解決部分人畜用水外,還可以補(bǔ)充灌溉。根據(jù)現(xiàn)狀年雨水收集能力,2020年全市尚有0.05萬m3的雨水可供使用。
城鎮(zhèn)生活、工業(yè)污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后(即再生水,或稱中水)可用作城市綠化、道路噴灑、汽車清洗、居民沖廁及施工用水。以現(xiàn)狀年城鎮(zhèn)綜合用水耗水率(81.5%)、工業(yè)用水耗水率(29.2%)計(jì)算各縣區(qū)城鎮(zhèn)生活和工業(yè)廢污水排放量,污水收集處理率按照100%(硬性指標(biāo))計(jì)算,再生水利用率采用18%(省級(jí)分解指標(biāo)下限),可估算出2020年各縣區(qū)再生水可利用量,見表6。
由此可計(jì)算2020年全市可用水量為15.55億m3,其中含用水控制量14.71億 m3、雨水0.05億m3、再生水0.79億m3。各縣級(jí)行政區(qū)可用水量詳見表7。
表6 蘭州市2020、2030水平年水資源配置表
表7 蘭州市2020水平年可用水量預(yù)測(cè)表
4.4.3 2030年可供水量分析
現(xiàn)狀年水利工程可供水量(16.43億 m3)也大于2030年水資源管理控制指標(biāo)(16.20億 m3),因此,2030年全市水利工程可供水量不能大于16.43億m3。
根據(jù)現(xiàn)狀年雨水收集能力,2030年全市也有0.05萬m3的雨水可供使用。以現(xiàn)狀年城鎮(zhèn)綜合用水耗水率和工業(yè)用水耗水率計(jì)算各縣區(qū)城鎮(zhèn)生活和工業(yè)廢污水排放量,污水收集處理率按照100%(硬性指標(biāo))計(jì)算,再生水利用率采用30%(省級(jí)分解指標(biāo)下限),可估算出2030年各縣區(qū)再生水可利用量,見表6。
2030年全市可用水量為18.95億 m3,其中含用水控制量16.20億m3、雨水0.05億m3、再生水2.70億 m3,詳見表8。
(1)堅(jiān)持總量控制與定額管理原則。實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度,落實(shí)用水總量控制、用水效率控制指標(biāo)。
(2)堅(jiān)持效率優(yōu)先原則。“減少農(nóng)業(yè)用水,保證生活用水,節(jié)約工業(yè)用水,增加生態(tài)用水”,優(yōu)先保障重點(diǎn)行業(yè)和高效產(chǎn)業(yè)用水,促進(jìn)水權(quán)流轉(zhuǎn)。
(3)堅(jiān)
持生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相結(jié)合原則。以水定經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、以水定發(fā)展規(guī)模、以水定產(chǎn)業(yè)布局,加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,保障生態(tài)安全,促進(jìn)人與自然和諧相處,兼顧經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益,協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)用水需求。
表8 蘭州市2030水平年可用水量預(yù)測(cè)表
根據(jù)蘭州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模與格局,以及水資源供求態(tài)勢(shì),按照用水總量控制要求,制定農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活等用水配置方案。配置的優(yōu)先次序是充分滿足城鄉(xiāng)居民生活用水,增加生態(tài)環(huán)境用水,保證工業(yè)用水,公平保障農(nóng)業(yè)基本用水,協(xié)調(diào)配置其他用水。
因環(huán)保工程搬遷和“出城入園”的企業(yè),在其落戶地進(jìn)行水資源配置,原址不再配置。地下水超采區(qū)地下水配置量以其允許開采量為控制指標(biāo),由于現(xiàn)狀年地下水開采量均小于其允許開采量,所以就以現(xiàn)狀年地下水開采量為配置量進(jìn)行配置,不再增加開采量。
2020年全市配置總水量14.81億 m3,其中地表水13.57億 m3、地下水1.06億 m3、雨水0.02億m3、再生水0.16億 m3;2030年全市配置總水量16.39億m3,其中地表水15.09億 m3、地下水1.06億m3、雨水0.05億m3、再生水0.19億m3。各縣區(qū)水量配置情況見表6。
(1)通過調(diào)查分析蘭州市水資源狀況和開發(fā)利用現(xiàn)狀為基礎(chǔ),采用甘肅省行業(yè)用水定額和蘭州市用水效率紅線指標(biāo)方法,分別分析預(yù)測(cè)了2020、2030年全市經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水總量為25.52、57.70億m3(定額值)和 16.43、 23.33 億 m3(紅線值)。
(2)通過統(tǒng)計(jì)分析現(xiàn)狀年不同水源工程供水能力,按照各縣(區(qū))水資源開發(fā)程度,以不超量使用地表水資源、不超采地下水資源為原則,結(jié)合現(xiàn)有水利工程及未來規(guī)劃工程,預(yù)測(cè)了目標(biāo)水平年供水能力,進(jìn)行了供需平衡分析,為水資源優(yōu)化配置提供了依據(jù)。預(yù)測(cè)出2020年全市可供水量為15.55億 m3(水控制量14.71億 m3、雨水0.05億 m3、再生水0.79億 m3);2030年可供水量為 18.95億m3,(用水控制量 16.20億 m3、雨水 0.05億 m3、再生水2.70億 m3)。
(3)按照最嚴(yán)格水資源管理制度和用水總量、用水效率、納污能力控制的要求,充分考慮再生水和雨水資源利用,分析了水資源供求態(tài)勢(shì),對(duì)蘭州市各縣(區(qū))、各行業(yè)用水進(jìn)行合理配置,并提出相應(yīng)建議和措施。2020年,全市配置水量14.81億m3,其中常規(guī)水源供水14.63億 m3(包括地表水13.57億m3,地下水1.06億 m3),非常規(guī)水源供水0.18億m3(包括雨水0.02億 m3,再生水0.16億m3);2030年,全市配置水量16.39億 m3,其中常規(guī)水源供水16.15億 m3(包括地表水15.09億m3,地下水1.06億m3),非常規(guī)水源供水0.24億m3(包括雨水0.05億 m3,再生水0.19億 m3)。
(4)通過分析預(yù)測(cè),為未來蘭州市各縣(區(qū))、各行業(yè)水資源供需關(guān)系提出優(yōu)化配置方案,對(duì)大力推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè),著力提高省會(huì)蘭州的水資源利用效率和效益,提高水資源承載能力,合理抑制需求、保障未來蘭州市社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)水資源的需求,緩解水資源供求矛盾,維護(hù)河流健康,具有重要的借鑒和參考價(jià)值。
[1]陳曉宏,陳永勤,賴國友.東江流域水資源優(yōu)化配置研究[J].自然資源學(xué)報(bào),2002(03).
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[3]甘肅省水利廳.甘肅省地級(jí)行政區(qū)用水總量控制指標(biāo)[R].2013.
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TV213.9
B
1672-2469(2017)10-0067-06
10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.019
2017-03-22
陸寶龍(1988年-),男,助理工程師。