陳小鳳,張懷國,董國強,李 瑞

(1.水利水資源安徽省重點實驗室,安徽 合肥 230088;2.安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院,安徽 合肥 230088;3.泗縣水利局,安徽 宿州 234300)

1 研究區(qū)概況

泗縣位于安徽省宿州市,東與江蘇省泗洪縣交界,西與靈璧交界,南至五河,北與江蘇省至睢寧縣交界,總面積1 857 km2。區(qū)域多年平均降雨量874.8 mm,降雨年際變化大,最大年降雨量1 620.5 mm是最小年降雨量469 mm的3.45倍;降水量年內(nèi)分布不均,6-8月降水量約占全年總量的54%。區(qū)域地勢較為平坦,總體呈西北-東南傾斜,在黑塔鎮(zhèn)、屏山鎮(zhèn)、墩集鎮(zhèn)有部分崗地,其余均為平原。地表水系較發(fā)育,自北向南分布有徐洪河、奎濉河、懷洪新河三大水系,控制面積大于10 km2大溝65條,小(二)型水庫11座。

2 泗縣現(xiàn)狀供用水狀況

2.1 供水和用水

2018年全縣供水總量17 500萬 m3,其中地表水、地下水、其他水源供水量分別為7 175萬 m3,9 990萬 m3,335萬 m3,占比分別為41.0%、57.09%、1.91%[1]。地下水資源是泗縣最主要的供水水源,主要包括農(nóng)業(yè)灌溉取用的淺層地下水,城區(qū)市政供水、企事業(yè)自備井及農(nóng)村安全飲水取用的深層地下水。2018年泗縣總用水量為17 500萬 m3,農(nóng)田灌溉、林牧漁業(yè)、工業(yè)、城鎮(zhèn)公共、居民生活、生態(tài)環(huán)境用水量分別為9 550萬 m3、1 310萬 m3、2 965萬 m3、357萬 m3、3 050萬 m3,農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水占據(jù)前三位。2018年泗縣供水組成結(jié)構(gòu)和用水結(jié)構(gòu)比例見圖1。

2.2 水資源配置現(xiàn)狀分析

2.2.1 區(qū)域?qū)Φ叵滤蕾嚦潭容^高

現(xiàn)狀地下水是泗縣最主要的供水水源,主要供水對象包括城區(qū)市政供水、農(nóng)村安全飲水工程、企事業(yè)自備水源和農(nóng)業(yè)灌溉水源。長期開采地下水導(dǎo)致地下水位下降、降落漏斗和超采等問題,隨著地下水壓采、禁采方案的推進,地下水不宜作為區(qū)域未來主要供水水源。

圖1 泗縣2018年供水組成結(jié)構(gòu)和不同行業(yè)用水結(jié)構(gòu)比例

2.2.2 地表水資源未能充分被存儲利用

區(qū)域河流水系交錯,地表水資源總量可觀,但是受降水年內(nèi)分配不均、有限的蓄水工程等影響,降水量豐沛的時段防汛和排澇是工作重點,地表水未能被充分存儲利用;在農(nóng)作物需水量較大的時段,降水較少,且部分蓄水工程可能無法大量供水,所以區(qū)域存在蓄水與防洪、排澇之間的矛盾。

2.2.3 城區(qū)生活用水存在水量與水質(zhì)風(fēng)險

泗縣城區(qū)地表水廠以新汴河為水源,取水口位于靈西閘～團結(jié)閘區(qū)間,現(xiàn)狀設(shè)計供水能力5萬 m3/d。取水口上游宿縣閘和靈西閘均有蓄水要求,且區(qū)間匯入水量較少,新汴河上游來水量保障程度不高,尤其在干旱年份,水廠取水保障程度會大大降低。

本次針對區(qū)域水資源開發(fā)利用中存在的問題,擬通過水資源配置解決各用水戶之間的爭水問題[2-3],通過工程措施和管理措施,盡量提升生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水安全保障程度。

3 規(guī)劃水平年水資源供需平衡分析

3.1 需水預(yù)測

(1)生活需水量:2018年泗縣城鎮(zhèn)、農(nóng)村居民人均生活用水量分別為138.8 L/人·d、79 L/人·d,預(yù)測至2025年、2030年城鎮(zhèn)人均生活用水量分別為145 L/人·d、150 L/人·d;農(nóng)村居民人均生活用水量分別為85 L/人·d、90 L/人·d。至2025年、2030年,泗縣居民生活需水量分別增至4 382萬 m3、4 896萬 m3。

(2)工業(yè)需水量:規(guī)劃水平年工業(yè)需水量采用萬元增加值用水量法進行預(yù)測,工業(yè)用水定額確定采用趨勢法,在基準年基礎(chǔ)上綜合確定規(guī)劃水平年工業(yè)定額的下降幅度。2018年泗縣萬元工業(yè)增加值用水量為54 m3,預(yù)測到2025年、2030年、萬元工業(yè)增加值用水量分別降至45 m3、40 m3。2025年、2030年泗縣工業(yè)需水量分別為5 247萬 m3、6 217萬 m3。

(3)農(nóng)業(yè)需水量:規(guī)劃水平年農(nóng)田灌溉需水量根據(jù)農(nóng)田灌溉發(fā)展面積和縣域內(nèi)各灌區(qū)計算的綜合灌溉定額確定。預(yù)測至2025年、2030年,全縣多年平均農(nóng)業(yè)需水總量分別為10 835萬 m3、10 725萬 m3。

(4)生態(tài)環(huán)境用水: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)測方法;道路澆灑用水也采用定額預(yù)測。預(yù)測2025年、2030年,泗縣河道外生態(tài)需水量分別782萬 m3、871萬 m3。

表1 規(guī)劃水平年泗縣需水量預(yù)測成果表

3.2 供水預(yù)測

在對現(xiàn)有水資源利用工程加固改造、配套挖潛的基礎(chǔ)上,通過合理布局新建水源工程,配合實施非工程措施等手段,分析規(guī)劃水平年、不同保證率下水資源利用工程可供水量。泗縣可供水量按供水水源性質(zhì)可分為:地表水可供水量、地下水可供水量和非常規(guī)水源可供水量。其中地表水可供水量包括蓄水、引水、提水工程的可供水量,地下水可供水量包括淺層地下水和深層地下水的可供水量,非常規(guī)水源包括雨水集蓄和污水處理再利用的可供水量。結(jié)合相關(guān)規(guī)劃成果,通過分析計算,預(yù)測2025年泗縣多年平均可供水量為23 040萬 m3,50%、75%、95%水文年型可供水量分別為24 662萬 m3、21 289萬 m3、19 624萬 m3。與基準年相比,多年平均新增供水量為2 155萬 m3。2030年泗縣多年平均可供水量為26 965萬 m3,50%、75%、95%水文年型可供水量分別為28 503萬 m3、25 172萬 m3、23 394萬 m3。

3.3 供需平衡分析

通過對規(guī)劃水平年不同水文年型供需水平衡分析,2025年50%水文年型泗縣可實現(xiàn)水資源供需平衡;75%水文年型會出現(xiàn)缺水,缺水量1 586萬 m3,缺水率為6.93%;95%水文年型缺水問題較為突出,缺水量達6 414萬 m3,缺水率為24.63%。至2030年,50%水文年型和75%水文年型泗縣基本可實現(xiàn)水資源供需平衡;95%水文年型(嚴重干旱年)全縣缺水總量為3 987萬 m3,缺水率為14.56%。水資源供需平衡分析成果見表2。

表2 規(guī)劃水平年泗縣水資源供需平衡成果表

4 水資源優(yōu)化配置方案

4.1 總體布局

泗縣水資源配置要以“挖掘地表水,穩(wěn)定淺層水,控制深層水,鼓勵再生水,實施外調(diào)水,保障備用水”為總體思路,堅持“立足當(dāng)前、著眼長遠、統(tǒng)籌兼顧、合理配置”的基本原則,突破區(qū)域界限,科學(xué)謀劃供水安全戰(zhàn)略。在堅持節(jié)水型社會建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護的前提下,通過合理安排挖潛現(xiàn)有水源工程,科學(xué)謀劃新的水源工程,通過“蓄引提調(diào)結(jié)合、大中小微并舉、外調(diào)水與當(dāng)?shù)厮?lián)合”,構(gòu)建當(dāng)?shù)厮c外調(diào)水、地表水與地下水、常規(guī)水與中水等相結(jié)合的水資源配置格局[4],通過全面加強區(qū)域水資源調(diào)蓄工程配套,構(gòu)建供水安全保障體系,全面提升供水保障水平。

隨著城鄉(xiāng)供水一體化的推進,未來泗縣縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活用水和工業(yè)用水主要取用新汴河團結(jié)閘上地表水和外調(diào)水;農(nóng)業(yè)用水由地表水、淺層地下水和外調(diào)水聯(lián)合供應(yīng),河溝渠系覆蓋范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉取用地表水,外調(diào)水作為補充,地表水灌溉工程覆蓋不到的區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉可取用淺層地下水。

4.2 配置工程體系

4.2.1 跨流域調(diào)水工程

跨流域調(diào)水工程師水資源開發(fā)利用的高級階段[5-6],泗縣未來城鎮(zhèn)生活和工業(yè)用水主要依靠外調(diào)水和新汴河過境水,結(jié)合南水北調(diào)東線二期淮河至新汴河段沱河輸水線路,外調(diào)水輸至境內(nèi)輸水線路為:從香澗湖過山西莊閘進入沱湖,自沱湖向唐河向上游至草溝閘上,調(diào)水到到泗縣境內(nèi)?？梢愿鶕?jù)區(qū)域的城鎮(zhèn)生活和農(nóng)業(yè)用水等合理分配縣域內(nèi)輸水線路:唐河向上游至新汴河,可補充新汴河水量,為新汴河兩岸農(nóng)業(yè)灌溉和泗縣城鎮(zhèn)供水,也可以為南部多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)聯(lián)合供水。根據(jù)引江濟淮工程和南水北調(diào)東線工程安徽省規(guī)劃實施情況,預(yù)計到2030年可為泗縣城鄉(xiāng)生活供水量6 100萬 m3,到2040年可為泗縣城鄉(xiāng)生活供水量8 700萬 m3,外調(diào)水重點供給城鎮(zhèn)生活和工業(yè)生產(chǎn),置換出中深層地下水,同時補給農(nóng)業(yè)灌溉。區(qū)域現(xiàn)有水資源調(diào)蓄能力有限,未來應(yīng)充分利用現(xiàn)有水閘、水庫、洼地等增加調(diào)蓄能力,存儲外調(diào)水量,在新汴河水量不足時及時做好水源補充工作。

4.2.2 面上水源工程建設(shè)

面上水源工程建設(shè)重點是充分挖掘現(xiàn)有河道、溝渠、水庫、塘壩等地表水源工程,通過對年久失修不能發(fā)揮其效益的供水工程采用疏浚、清淤、加固或重建,通過新建大中溝蓄水閘壩工程,有效存蓄雨洪資源,逐步建成河渠溝灌溉體系,最大化使用當(dāng)?shù)氐乇硭Y源。

1)河道-溝渠-田間深度灌溉體系構(gòu)建

通過涵閘工程的新建、重建或加固等、新建大中滾水壩工程等實現(xiàn)區(qū)域防洪排澇與蓄水引水有機結(jié)合,實現(xiàn)“汛時防洪排澇、平時蓄水灌溉”的工程應(yīng)用體系,達到能排、能蓄、能引的目的,使地表水能有效留住,雨洪資源能充分利用,農(nóng)業(yè)灌溉能充分利用地表水。

2)泵站工程能力提升

泵站工程是灌溉水源由河道流向大溝的重要途徑,全縣現(xiàn)有泵站主要分布在河流大溝沿岸,是提取地表水灌溉的主要方式。多數(shù)泵站建于20世紀60、70年代,經(jīng)過多年運行已出現(xiàn)機電設(shè)備老化、土建工程損壞、渠道毀壞嚴重、管理設(shè)施陳舊等現(xiàn)象,能耗高,效率低,影響農(nóng)業(yè)正常灌溉。規(guī)劃對對泵站進行核查,對部分老舊泵站進行更新改造和灌區(qū)配套,提升泵站工程的提水能力。

3)水庫塘壩清淤擴容挖潛

水庫塘壩水源是農(nóng)業(yè)灌溉用水不可缺少的一部分,因部分塘壩工程年久失修、疏于管理、淤積嚴重,未能充分發(fā)揮灌溉功能,實現(xiàn)灌溉效益最大化。水庫和塘壩擴挖擴容要因地、因塘、因水而異,主要目的是增加蓄水、保證灌溉、發(fā)展多種經(jīng)營。通過對塘壩的挖潛、配套、改造,使塘壩布局合理,配套齊全,更能發(fā)揮塘壩效益。

4)機電井灌溉核查

泗縣淺層地下水灌溉機井出水量一般在20～30 m3/h,結(jié)合當(dāng)?shù)刈魑锓N類和灌溉用水定額,單井控制面積為40～50畝。首先核查具備使用條件和供水能力的機井,對出水量小、無法正常使用的機井予以封停;對部分建成后未洗井、井蓋丟失的機井予以修復(fù);對八小工程實施的沒有配套自吸泵設(shè)備的機井予以補充配套。

4.2.3 重點節(jié)水工程建設(shè)

1)灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程

2025年前完成新汴河大型灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造(汴沱大溝灌溉片3.3萬畝、樊吳大溝灌溉片4.7萬畝),開展大安中型灌區(qū)和部分小型灌區(qū)的續(xù)建配套與節(jié)水改造,實現(xiàn)灌區(qū)渠道防滲、建筑物維修、更新和田間工程配套更新等節(jié)水改造,提高灌溉水利用效率。

2)推進工業(yè)和城鎮(zhèn)節(jié)水創(chuàng)建

在優(yōu)化調(diào)整區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局的基礎(chǔ)上,推進企業(yè)和園區(qū)開展以節(jié)水為重點內(nèi)容的綠色高質(zhì)量轉(zhuǎn)型升級和循環(huán)化改造,加快節(jié)水及水循環(huán)利用設(shè)施建設(shè),促進企業(yè)間水梯級串聯(lián)循環(huán)利用。加快城區(qū)供水干、支管網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)改造,降低輸配水管網(wǎng)漏損率。大力開展節(jié)水型單位和社區(qū)建設(shè),推動城鎮(zhèn)居民家庭節(jié)水,加大節(jié)水宣傳力度,積極創(chuàng)建“節(jié)水型小區(qū)”。

3)鼓勵再生水利用

泗縣工業(yè)相對集中在經(jīng)濟開發(fā)區(qū),再生水利用以城區(qū)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)為主,泗縣政府應(yīng)根據(jù)工業(yè)園區(qū)工業(yè)企業(yè)的用水水量和水質(zhì)需求,在政策和資金兩方面進行鼓勵,扶持有條件的工業(yè)企業(yè)開展再生水利用。近期區(qū)域中水主要用于消防、城市景觀用水、綠化用水、街道噴灑用水、建筑施工用水、生態(tài)補水;中期結(jié)合區(qū)域工業(yè)發(fā)展實際,可直接或進一步處理達到更高的水質(zhì)后應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程,如用作冷卻水等。

5 結(jié)語

本次開展泗縣水資源配置研究,基于供用水現(xiàn)狀、社會經(jīng)濟發(fā)展成果預(yù)測,開展規(guī)劃水平年需水量預(yù)測和供水量預(yù)測,并開展水資源供需平衡分析,確定不同水文年型缺水量。然后構(gòu)建區(qū)域水資源配格局,從跨區(qū)域調(diào)水工程、面上水源工程建設(shè)和重點節(jié)水工程等方面提出解決區(qū)域水資源短缺的具體措施,構(gòu)建區(qū)域供水安全保障體系。