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摘要:為確保崇信縣經濟的可持續發展,對該縣各規劃水平年的水資源供需做了預測。通過水資源供需分析發現在2025—2035年需水量增長幅度較大,因此必須統籌做好工業節水和水利工程規劃。在水功能區納污能力預測污水及污染物排放量不斷增加與納污能力降低的基礎上制定水資源保護措施,該縣水資源供需預測可為類似地區提供參考。
關鍵詞:水資源供需;納污能力;水資源規劃
1水資源概述
1.1水資源條件
按照崇信縣境內河流分布特征及自然地理條件,劃分為汭河干流區間、左營溝、關河溝、等共21個地表水資源分區。崇信縣境內主要河系為汭河、黑河、達溪河。其多年平均降水量為553.4mm,折合水量為4.6984億m3。多年平均降雨量是全國平均降雨量的的85.4%,是全省平均降水量(277.0mm)的2.0倍。崇信縣20cm口徑蒸發器觀測的多年水面蒸發量為1475.7mm,按換算系數0.65換算為E-601型蒸發器,多年平均水面蒸發量為959.2mm,多年平均陸面蒸發量為494.0mm,干旱指數為1.7。根據干旱區的劃分標準,崇信縣為半濕潤區。
1.2水資源總量
采用1956—2016年徑流系列評價,崇信縣自產地表水資源量為6100萬m3,主要分布于汭河流域,占全縣水資源總量的53.2%;黑河流域占全縣水資源總量的35.7%;達溪河上游區間占全縣水資源總量的4.8%;涇河干流區間占全縣水資源總量的6.3%。崇信縣不重復地下水資源量477.59萬m3。經計算得到其平均水資源可利用總量為3383.89萬m3。
2需水預測
2.1需水分析預測
2.1.1生活需水預測
生活需水量預測采用人均日用水量的定額法進行預測,計算公式如下[1-5]:LWti=Poti×LQti×365/1000(1)式中,i—序號,i=1代表城鎮,i=2代表農村;t—規劃年序號;LWti—第i用戶在第t年生活年的需水量,萬m3;Poti—第i用戶在第t年的人口數,萬人;LQti—第i用戶第t年的人均日用水量,L/(人•d)。
2.1.2工業需水預測
一般工業需水預測采用萬元工業增加值需水量法進行預測,采用以下公式[6-10]。WIt=IGDPt×IWGt(2)式中,WIt—一般工業需水量,萬m3;IGDPt—第t年的一般工業增加值規模,億元;IWG—第t年的一般工業增加值用水量,m3/萬元。預測基準年能源工業需水量為620萬m3;到2025和2035年,崇信縣能源工業需水量為3679萬m3。
2.1.3建筑業和第三產業需水預測
在該縣我們選擇采用萬元增加值用水量法進行預測建筑業需水量。得到基準、2025和2035年的需水量分別為11萬、15萬、20萬m3。采用萬元增加值用水量法預測第三產業需水量[5],得到基準、2025和2035年的需水量分別為71萬、125萬和206萬m3。
2.1.4農業灌溉需水預測
根據預測節水分析與規劃,2025和2035年多年平均農田灌溉用水定額為310m3/畝、277m3/畝;2025和2035年多年平均農田灌溉需水量為996m3和889萬m3。崇信縣園林草發展較快,因缺少灌溉條件,果品品質和產量不能提高,規劃水平年適當增加園林草灌溉,增加農民收入。崇信縣現狀園林草灌溉水利用系數為0.55,預計到2025年和2035年灌溉水利用系數分別提高到0.8,園林草灌溉用水定額為113m3/畝。經預測,2025年和2035年園林草灌溉需水量為353萬m3。預測基準年崇信縣農業灌溉總需水量1309萬m3,農田灌溉需水量為1284萬m3,園林草灌溉需水量為25萬m3;預測2025年農業灌溉總需水量1349萬m3,其中農田灌溉需水量為996萬m3,園林草灌溉需水量為353萬m3;預測到2035年農業灌溉總需水量1242萬m3,其中農田灌溉需水量為889萬m3,園林草灌溉需水量為353萬m3。崇信縣農業灌溉需水量總體見表2。
2.2需水總量預測
結合崇信縣生活、生產和生態環境需水量,崇信縣當地經濟社會發展需水量預測成果。基準年崇信縣經濟社會發展需水總量為2398萬m3,2025年崇信縣經濟社會發展需水總量為5764萬m3,2035年崇信縣經濟社會發展需水總量為5907萬m3。各水平年各行業需水構成。
3水資源供需分析
本次規劃水資源供需平衡分析主要是在充分發揮現狀供水工程的潛力下,依據供水預測規劃新增的各類水源供水工程,計算各規劃水平年的可供水量,然后結合需水預測進行水資源供需平衡分析[11]。
3.1現狀水資源供需分析
現狀2017年全縣可供水量為各類水工程的現狀供水能力,用水量是居民生活、國民經濟發展和生態環境的實際用水。現狀用水量為1196萬m3,供水能力大于用水量,因此滿足需水要求。
3.2規劃水平年水資源供需平衡分析
2025、2035年總需水量分別為5764萬和5907萬m3,由于當地地表水、地下水量受“三條紅線”指標控制,規劃水平年還不能達到供需平衡,通過非常規水源增加供水量。通過預測得到2025年總供水量4532萬m3,缺水量占總需水量的21.4%;2035年總供水量5907萬m3,缺水0萬m3。
3.3水資源合理配置
根據需水量預測及崇信縣2025、2035年用水總量指標紅線,為不突破用水總量紅線,水資源配置原則為保持生活、工業、生態等行業預測定額及需水量不變,主要措施為通過加大灌區節水改造力度,結合相應工程措施對農業挖潛節水,通過中水回用和礦井水利用增加供水量,形成崇信縣規劃水平年水資源配置見表4。
3.4水資源配置評價
崇信縣水資源總量為6577.59萬m3,水資源可利用量為2905.4萬m3。從各規劃水平年供需分析和水資源配置結果看,全縣水資源可利用量能滿足2035年經濟社會發展的供需水量。2025—2035年社會經濟發展需水量增長幅度較大,由2025年的5764萬m3增長到2035年的5907萬m3,其中能源化工產業的需水量劇增,由2025年的3717萬m3增長到2035年的3736萬m3,分別達到總需水量的64.48%和63.25%。因此,崇信縣應考慮統籌做好工業節水和水利工程規劃(特別是白龍江引水等外流域調水工程),以滿足2035年經濟社會發展的需水要求。
4水資源保護規劃
4.1水功能區劃及保護目標
4.1.1水功能區劃
根據崇信縣水資源自然條件、開發利用和保護要求,崇信縣境內共劃分了3個一級分區,均為開發利用區,涉及河流包括汭河、黑河、達溪河。根據崇信縣河流具體情況,在3個開發利用區內共劃分出3個二級區劃功能區段。
4.1.2保護目標
結合崇信縣實際情況,參考平涼市水資源現狀,確定水資源保護規劃目標。規劃2025、2035水平年的飲用水源地水質達標率100%,且污水處理率分別達到85%、95%,工業污水的排放達標率分別達到95%、100%,水功能區水質目標分別達到75%、90%以上。
4.2水功能區現狀納污能力
我們采用一維水質模型來計算該區的納污能力。根據崇信縣主要河流的實際情況,將河流概化成順直河道,只考慮排污口對計算河道水環境的影響,并將入河排污口位置概化為河段中部。上一個水功能區的水質目標值是下一個功能區的初始濃度值Co。初步確定為化學需氧量為5mg/L,氨氮為0.20mg/L。水質目標為Ⅱ類的水功能區,化學需氧量為15mg/L,氨氮為0.50mg/L;水質目標為Ⅲ類的水功能區,化學需氧量為20mg/L,氨氮為1.00mg/L。
4.3污染物質量與消減量
4.3.1污染水及污染物排放量的預測
利用上述預測方法和參數進行預測的結果顯示崇信縣各規劃水平年的廢污水產生量、入河量及污染物產生量都呈逐年上升趨勢,在對廢污水進行處理,達到規劃中城鎮生活污水處理率和工業污水排放達標率后,未來污染物的入河量呈現逐漸下降的趨勢,污染物入河量均低于現狀污染物入河量。
4.3.2水功能區納污能力計算結果
結果表明崇信縣水功能區CODcr產生量上升了近1.1倍,氨氮產生量上升了1.2倍多。經濟社會發展使水資源開發利用程度不斷提高,該縣河道內徑流量下降,由此將導致水功能區納污能力減少。水功能區排污總量的不斷增加與納污能力的降低,使得今后污染物削減任務非常艱巨。實施水資源保護措施,實現規劃污廢水處理率及達標率,能夠使污染物的排放量逐漸下降,水功能區達標率逐年增加。
4.4水源地保護范圍劃分
崇信縣城區水源地:一級保護區范圍分別以1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#為中心,半徑為50m圓的外接多邊形,面積為0.0686km2。不設二級保護區。
4.5水資源保護措施
4.5.1水資源供水工程
規劃實施關河、孫家峽、棗林溝、后河溝、廟臺、赤城、野雀水庫等7項水資源開發利用項目,計劃庫容達到1800萬m3,可以顯著提高崇信水資源配置能力。
4.5.2工農業節水工程方案
逐步提高工業用水重復利用,2025和2035年計劃達到85%和95%。崇信縣將大力發展輸水管道和噴灌、微灌等節水農業灌溉。2025年,計劃投資3000萬元實施汭河灌區維修及節水改造工程,改善灌區工程現狀提高灌溉效率。2035年計劃投資15億元實現灌溉并網,灌溉設施田間配套一體化。
4.5.3生態河湖治理工程
圍繞斷面考核,對城區河流進行綜合整治和重點污染源治理工作;完成水生態功能區劃分、標志設及隔離防護工程,對不同功能區分門別類采取治理與修復,完成全域水生態保護與修復治理,確保水質達到地表水III類。
5結語
崇信縣規劃水平年以2017年為基準年,以2025、2035年為規劃水平年,對該縣生活需水、工業需水、農業需水等各項需水的預測得到2025年需水總量為5764萬m3,2035年為5907萬m3,但受限于“三條紅線”要求,供需達不到平衡。因此為保證供需平衡必須對該縣的水資源做好規劃設計。崇信縣水功能區納污能力計算結果表明河道內徑流量下降,水功能區納污能力減少,廢污水達到規劃中污水排放標準后排放。水資源保護治理要以節水理念為指導,工程方案為核心手段,該縣水資源供需分析可為類似分析提供借鑒。同時為確保供需預測精度關于預測的計算公式還需要進一步的優化。
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作者: 邊疆 單位:甘肅煤田地質局一四六隊