胡 培，黃本勝，邱 靜，李深林，黃鋒華，雷洪成

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣東 廣州 510635；2.河口水利技術(shù)國家地方聯(lián)合實驗室，廣東 廣州 510635)

粵港澳大灣區(qū)是國家建設(shè)世界級城市群及參與全球競爭的重要空間載體[1]，由香港、澳門兩個特別行政區(qū)和廣東省廣州、深圳、珠海、佛山、惠州、東莞、中山、江門、肇慶9個珠三角城市組成，總面積為5.6萬km2[2]，2018年末總?cè)丝谝堰_7 000萬人，建設(shè)粵港澳大灣區(qū)是國家新時代推動形成全面開放新格局的新嘗試，也是推動“一國兩制”事業(yè)發(fā)展的新實踐。

珠海市是粵港澳大灣區(qū)的重要一極，戰(zhàn)略定位為珠江西岸的核心城市、粵港澳大灣區(qū)創(chuàng)新高地。為了配合粵港澳大灣區(qū)建設(shè)，珠海市提出了到2035年人口達到500萬、GDP增長到2萬億元的發(fā)展目標(biāo)。珠海市位于珠江出?？?，一方面，受上游來水與下游咸潮上溯的雙重影響，水資源稟賦及承載能力較為復(fù)雜；另一方面，珠海市肩負著澳門用水與自身發(fā)展用水的重要供水任務(wù)，水資源安全保障要求較高[3-4]。因此，本文結(jié)合珠海市在粵港澳大灣區(qū)下的發(fā)展背景下，評價珠海市水資源承載狀況，提出支撐珠海市城市發(fā)展目標(biāo)的水資源保障建設(shè)體系。

1 研究區(qū)域概況

珠海市位于廣東省南部、西江入?？?，與澳門相鄰，主要取水水源包括磨刀門水源、黃楊河水源、虎跳門水源，以及市域內(nèi)的各水庫，已形成“江水為主、庫水為輔、江庫連動、江水補庫、庫水調(diào)咸”的原水系統(tǒng)[5](見圖1所示)。

圖1 珠海市及主要供水水源示意

2 水資源承載狀況分析

2.1 評價分析方法

目前，關(guān)于水資源承載狀況計算分析的方法較多，主要包括經(jīng)驗公式法、綜合評價法和系統(tǒng)分析法三大類[6-7]，不同方法的適用性也有所差異，本次從水資源管理及戰(zhàn)略研究的角度出發(fā)，重點關(guān)注珠海市現(xiàn)狀及規(guī)劃的水資源承載狀況，采用《建立全國水資源承載能力監(jiān)測預(yù)警機制技術(shù)大綱(修訂稿)》中推薦的方法進行評價分析[8-10]。

1) 評價要素及指標(biāo)

水資源承載能力評價要素包括水量要素和水質(zhì)要素，其中，水量要素包括用水總量W和平原區(qū)地下水開采量G2個指標(biāo)，水質(zhì)要素包括水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率Q和污染物入河量P2個指標(biāo)，評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 水資源承載狀況評價標(biāo)準(zhǔn)

2) 水資源承載狀況綜合評價

水量、水質(zhì)要素任一要素為嚴(yán)重超載，則綜合評價為嚴(yán)重超載；水量、水質(zhì)要素任一要素為超載，則綜合評價為超載；水量、水質(zhì)要素任一要素為臨界狀態(tài)，則綜合評價為臨界狀態(tài)；水量、水質(zhì)要素均不超載，則綜合評價為不超載。

2.2 方案及數(shù)據(jù)

水資源承載能力分析時，設(shè)計了S1、S2、S3、S44個情景方案(見表2)，方案設(shè)計時考慮以下邊界條件：

表2 承載能力情景方案設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)

1) 水平年，采用了現(xiàn)狀2018年和規(guī)劃2035年2個水平年。

2) 社會經(jīng)濟指標(biāo)，2018年珠海市常住人口為189萬人，全市GDP為2 914億元；2035年根據(jù)珠海市的規(guī)劃，全市人口增加到500萬人，GDP增加到2萬億元[11]。

3) 用水效率指標(biāo)，2018年珠海市管網(wǎng)漏失率為11.3%，萬元工業(yè)增加值用水量為12 m3，萬元GDP用水量為19 m3。

2035年分3種不同的用水效率方案： ① 采用珠海市現(xiàn)狀用水指標(biāo)；② 采用與珠海市2035年經(jīng)濟發(fā)展水平相似、用水水平較高的深圳市、天津市現(xiàn)狀用水指標(biāo)；③ 進一步分析珠海市節(jié)水潛力，采用強化節(jié)水后的用水指標(biāo)[11]。

4) 污水處理指標(biāo)，2018年珠海市城鎮(zhèn)污水處理率為96.4%，各污水處理廠已完成提標(biāo)改造。

2035年分3種不同的污水處理方案：① 珠海市現(xiàn)狀污水處理水平; ② 根據(jù)珠海市污水管網(wǎng)建設(shè)及污水收集規(guī)劃，城鎮(zhèn)污水處理率提高至99%；③ 進一步對污水處理廠出水進行深度處理，達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)V類水體標(biāo)準(zhǔn)[11]。

2.3 評價結(jié)果及分析

在4個情景方案的邊界條件下，計算得到不同方案的需水量及污染物入河量(見表3)。 其中，需水量按定額法進行計算；地下水用水量按現(xiàn)狀值考慮；污染物入河量采用排污系數(shù)法計算；水功能區(qū)達標(biāo)率通過污染物入河量與納污能力對比判斷得到。

表3 各情景方案需水及污染預(yù)測結(jié)果

水資源承載狀況評價中，需要考慮各評價指標(biāo)的承載能力基線。用水總量承載能力基線為用水總量指標(biāo)W0，根據(jù)《廣東省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)廣東省實行最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法的通知》(粵辦函〔2016〕89號)，珠海市W0為6.84億m3；平原區(qū)地下水開采量承載能力基線為平原區(qū)地下水開采量指標(biāo)G0，根據(jù)《廣東省地下水保護與利用規(guī)劃》，珠海市G0為200萬m3；水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)率承載能力基線為水功能區(qū)水質(zhì)達標(biāo)要求Q0，根據(jù)廣東省及珠海市考核要求，2018年目標(biāo)值為82%，2035年目標(biāo)值為95%；污染物入河量承載能力基線為污染物限排量P0，根據(jù)《廣東省水功能區(qū)納污能力核定和分階段限制排污總量控制方案》成果，珠海市COD、氨氮限排量分別為15 971.9 t/a、1 215.3 t/a。對比各評價指標(biāo)與承載能力基線，并進行歸一化處理(見圖2)，利用水資源承載狀況評價方法，評價不同方案珠海市水資源承載狀況，評價結(jié)果見表4。

由圖2和表4可知，珠海市現(xiàn)狀(方案S1)水量水質(zhì)均不超載，但已經(jīng)非常接近承載基線范圍。對比規(guī)劃2035年的3個方案(S2、S3、S4)，隨著用水效率進一步提高、節(jié)水潛力進一步挖掘、污水處理力度進一步加強，珠海市水資源承載壓力逐步減小，但仍處于嚴(yán)重超載范圍內(nèi)。對其承載要素進行分析，在達到高用水水平、高污水處理標(biāo)準(zhǔn)后，珠海市水質(zhì)要素的超載現(xiàn)象已經(jīng)基本消除，因此，水環(huán)境狀況不是珠海市水資源承載能力的最主要影響要素；珠海市本地水資源量較少，用水很大依賴于過境水資源，考慮未來的發(fā)展，如不解決好供水保障的問題，珠海市未來將屬于嚴(yán)重超載地區(qū)，可見水量要素對于珠海市水資源承載狀況有直接的影響，是珠海市水資源承載狀況的主要影響要素。

圖2 各情景方案不同指標(biāo)歸一化評價雷達示意

表4 各情景方案水資源承載狀況評價

3 水資源保障戰(zhàn)略對策

結(jié)合珠海市水資源承載狀況分析結(jié)果，重點從工程建設(shè)方面提出保障珠海市供水安全的對策措施。

3.1 供水安全保障對策

1) 河庫聯(lián)網(wǎng)挖潛

從自身角度上看，珠海市在江庫聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方面，仍有一定挖掘潛力。供水網(wǎng)絡(luò)內(nèi)幾座中型水庫可以開展擴容工程研究，如北部水庫群的大境山和鳳凰山水庫，西部水庫群的乾務(wù)水庫(見圖3所示)。通過合理手段，擴充現(xiàn)有水庫調(diào)蓄能力，配合珠海市現(xiàn)有水庫聯(lián)網(wǎng)動態(tài)運行機制，可以進一步提高珠海市動態(tài)水源儲備能力。

2) 珠中江供水一體化

根據(jù)《粵港澳大灣區(qū)水安全保障規(guī)劃》，積極推進“珠中江(澳)水源互濟”建設(shè)。通過規(guī)劃的珠中江供水東部干線，將中山南部三鎮(zhèn)和珠澳東部取水口上移至中山古鎮(zhèn)；通過規(guī)劃的珠中江供水西部干線及已建的竹銀水源工程體系，將珠澳西部取水口上移至江門篁邊；東西部之間建設(shè)南北兩條竹洲頭至壽圍聯(lián)通管道，實現(xiàn)東西部互聯(lián)互通互備。工程示意見圖3。

圖3 珠海市供水安全保障工程示意

3) 建設(shè)黃楊河平原水庫

為抵御咸潮上溯、充分利用汛期的入境水資源、解決河口區(qū)水資源優(yōu)化配置，珠海市正在開展平原水庫建設(shè)的論證，初步規(guī)劃選址意向位于珠海市黃楊河水道區(qū)域(見圖3)。該水域建設(shè)有黃楊河水源保護區(qū)，水質(zhì)較好；上游行洪通道及水道航運功能等主要由兩側(cè)水系完成，區(qū)域可通過工程手段截流成庫。

4) 雞啼門河口建閘

雞啼門水道于尖峰山鬼仔角，上接黃楊河，下至紅旗小木乃入海，雞啼門河口建閘(見圖3)可以有效阻擋下游咸潮入侵，保證上游黃洋河泵站、平崗泵站在咸潮期順利取到淡水。而且，通過河口建閘，并結(jié)合適當(dāng)?shù)恼{(diào)度運行方案，可在一定程度上減輕閘上河道淤積，提升沿江兩岸防洪、排澇能力，改善水環(huán)境、提高水資源利用率。

5) 非常規(guī)水資源利用

海水淡化。海水淡化利用可以有效釋放用水指標(biāo)，同時，還可以緩解未來珠海市在咸潮期的水源問題。從長遠來看，海水淡化利用應(yīng)該作為珠海市的一項重要的長遠戰(zhàn)略逐步推廣實行。

污水資源化。基于珠海市水資源的基本情況，結(jié)合國家正在實施的污染防治攻堅戰(zhàn)，建議珠海市有序推進污水資源化工作，建立企業(yè)污水排放差別化收費機制。

3.2 供水保證率分析

1) 分析時段及數(shù)據(jù)

2011—2012年咸潮期是珠海市近10 a來咸潮影響較嚴(yán)重的時段，在2011年10月—2012年3月間逐時的鹽度數(shù)據(jù)中，廣昌泵站、平崗泵站和竹洲頭泵站鹽度超標(biāo)(鹽度大于250 mg/L)時間分別占到了總時間的78.07%、39.89%和25.64%，該時段各取水泵站逐時鹽度數(shù)據(jù)見圖4。選擇該時段實測鹽度數(shù)據(jù)作為設(shè)計情景，有利于判斷水源保障方案在較不利條件下的保障水平。

圖4 2011年10月—2012年3月珠海市主要取水泵站逐時鹽度數(shù)據(jù)示意

2) 分析方法

以各泵站鹽度數(shù)據(jù)為判斷標(biāo)準(zhǔn)，鹽度超標(biāo)線為250 mg/L，鹽度超過標(biāo)準(zhǔn)時泵站停止取水，綜合考慮各泵站的取水能力、水庫蓄水庫容、珠海市用水需求，進行水量平衡分析，計算各供水方案下珠海市的保證率。

設(shè)置5種方案(見表5)，其中，現(xiàn)狀供水工程中，廣昌泵站枯水期主要作為中轉(zhuǎn)泵站，取水主要考慮竹洲頭泵站、平崗泵站，合計取水能力224萬m3/d；蓄水工程主要考慮竹銀水庫及主要水庫群水庫，合計調(diào)節(jié)庫容8 268萬m3；各方案的需水量均按預(yù)測值12.61億m3/年考慮。

表5 供水工程情景方案設(shè)置

3) 分析結(jié)果

按逐時進行水量平衡計算，統(tǒng)計各方案的缺水量和缺水時段，計算水量保證率和時段保證率，計算結(jié)果見圖5?？梢钥吹?，隨著河庫聯(lián)網(wǎng)挖潛、珠中江供水一體化、平原水庫、河口建閘等工程的建設(shè)，珠海市水量保證率、供水時段保證率均有不同程度的提高，其中，珠中江供水一體化工程由于增加了上游的取水口，受咸潮影響較小，供水保障效果較為明顯。

圖5 各方案供水保證率計算結(jié)果示意

4 結(jié)語

1) 在粵港澳大灣區(qū)發(fā)展背景下，珠海市迎來了新的發(fā)展機遇，社會經(jīng)濟發(fā)展與水資源制約問題日益凸顯，本文在立足節(jié)水、對標(biāo)先進、保障澳門的基礎(chǔ)上，研究提出珠海市水資源保障戰(zhàn)略對策，以期為提高珠海市供水保證率、實現(xiàn)珠海市高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)提供基礎(chǔ)保障。

2) 利用水資源承載能力評價分析方法，設(shè)置了4個情景方案，開展了珠海市水資源承載狀況研究和水資源保障體系適應(yīng)性分析，結(jié)果表明，水量是珠海市未來水資源承載狀況的主要影響要素，供水安全保障是珠海市未來水資源保障的關(guān)鍵需求。

3) 系統(tǒng)提出了未來珠海市水資源保障戰(zhàn)略措施，包括珠海市河庫聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部挖潛、珠中江一體化供水、黃楊河平原水庫建設(shè)、雞啼門河口建閘、非常規(guī)水資源利用等；定量評價了這些措施的作用，各項措施均能不同程度的提高珠海市供水水量保證率和時段保證率。