甘肃省天水市区水资源可持续利用探讨

'王有权12,刘兴彪2(1.中国地质大学资源学院,湖北武汉430074;2.甘肃省地勘局第一地勘院,甘肃天水741020)[摘要]天水市是一个相对缺水的城市,按可供水资源量,现状尚可维持,预计2010年和2030年缺水824万m3和5482万m3,水资源的可持续开发利用已经成为确保该市经济发展的关键性因素之一。本文通过对天水市水资源量、供水现状及污染现状的分析,以可持续发展观为基础,对市区水资源的开发和保护提出建议。[关键词]水资源;可持续发展;天水[中图分类号]TV21314[文献标识码][文章编号]1004-1184(2003)04-0273-03AInquiryonSustainableUtilizationofWaterResourceinTianshuiUrbanAreaofGansuProvinceWangYouquan,LiuXingbiao(Collegeofresources,ChinaUnversityofGeosciences,Wuhan430074HubeiNo.1GeologicalInvestigationAcademyofGeologicalInvestigationBureauofGansuProvinceTianshui741020Gansu)Abstract:Tianshuiisoneofcitiesthatarerelativelyshortofwater.Theavailablewaterresourcescanbemetatpresent,butitisexpectedthatwaterresourceswouldbelackof824m3and5482m3in2010and2030.Thesustainableexploitationandutilizationofwaterresourceshasbecomeoneofthekeyfactorstoensurethedevelopmentofregionaleconomy.Accordingtotheanalysesaboutwaterresourcesquantity,watersupplementandpollutionstatusinquo,basesonsustainabledevelopmentviewpoint,thepaperputsforwardsomesugges2tiononexploitationandprotectionofwaterresourcesinurbanarea.Keywords:waterresources,sustainabledevelopment,Tianshui1概况天水市位于甘肃省东南部,分秦城、北道两区,市以暴雨的形式出现。多年平均蒸发量1300mm,是降水量的2.3倍。流经市区的河流主要有渭河及其支流藉河,藉河多年平均径流量0.9502亿m3,年内季节性变27km2,现有区处在渭河、藉河河谷区,占地面积110.88m3ƒs,1月份流量化明显,9月份流量最大,平均7.人口52.93万人,其中非农业人口30.96万人。市区工业以机械制造、电子仪表、食品、轻纺、建材、工艺美术等为主,2001年工业总产值30.37亿元;农业以蔬菜水果为主,有可灌耕地10.79万亩。根据规划2010年市区人口61.61万人,其中城市人口38万,工业总产值57.98亿元;2030年市区人口74.15万人,其中城市人口50万,工业总产值270.25亿元。2水资源开发利用现状2.1水资源分布及可利用特性天水市地处北温带半湿润、半干旱交替带,多年平均降水量538mm,降水年际变化显著,丰、枯年相差2.4倍;年内分配不均,60%的降水集中在6～9月,且多最小,平均仅0.96m3ƒs,枯水期偶见断流,多年平均含砂量42.31kgƒm3;渭河多年平均径流量12.71亿m3,流量随季节性亦变化显著,丰水季节流量猛增,最大达4930m3ƒs,枯水季节骤减,最小仅0.34m3ƒs,多年平均含砂量73kgƒm3。区内地下水主要赋存于渭河、藉河一、二级阶地圆砾、卵石层中,藉河河谷含水层厚度2～23.65m,单井出水量500～1000m3ƒd,渭河河谷含水层厚度13.4～35.17m,单井涌水量1000～5000m3ƒd。经计算,全区多年平均降水量0.92亿m3,多年平均地表水资源量12.46亿m3;浅层河谷潜水资源量1.46亿m3,扣除重复量8301.17万m3,全区水资源总量[收稿日期]2003-05-06 13192亿m,人均2629m,若除去客水,人均拥有水资2.2水资源开发利用现状及趋势分析源量300m3,远远低于全国人均水平,由此可见,该区属水资源量相对偏少,且年际年内水资源量变化较大的地区。据统计,市区现有的水利工程总供水量7312.8万m3ƒa,其中地下水4379.48万m3ƒa,地表水2933.32万m3ƒa(表2)。预计2010年将达到14558万m3的供水能力,其中40%左右的水量将用来满足农业用水,30%左右用于工业。农业是区内的用水大户,近年来农业已由传统的种植小麦、玉米等作物向种植蔬菜、水果等高附加值的方向发展,综合用水定额也相应地由现在的平均240m3ƒ亩增至2010年的430m3ƒ亩、2030年的490m3ƒ亩,随着蔬菜水果等种植面积的增大,预计2010年和2030年,仅农业需水一项将分别达到4038万m3、4695万m3。若加上地表水资源在时间分布上的不均,水利工程开发能力的局限和当地生态环境的抑制等因素,全区农业需水和可供水量的矛盾,将随农业经济的发展愈发突出(表3)。表1天水市区浅层地下水资源分布表受自然条件限制,市区在水资源开发利用上,以地下水为主,地表水次之。据现有资料分析,市区可供开表2水资源开发利用现状表采水资源量15428万m3,其中地下水占77.2%,地表水占22.8%(含规划引嘉陵江支流白家河948万m3ƒa)。地下水的开发利用中,全部为浅层第四系孔隙潜水,深层第三系和前第三系地层中的地下水因矿化度大于2gƒl或水文地质条件不详等原因,目前尚无法利用(表1)。市区农业主要以种植蔬菜水果为主,由于蔬菜水果需水量大,灌溉次数多,灌溉方法落后,因而农业用水一直是该区的用水大户,历年采水量统计资料显示,农业用水占全区总用水量的60%左右,地表水全部用于农业灌溉,水资源在保证区内农业增长上起到了关键作用。应该说,搞好农业节水是保证该区水资源可持续开发利用的重点之一。表3天水市区水资源供需平衡表就工业及城市生活用水方面,因供水的不可间断性,供需矛盾将比农业更为突出。如1996年,由于持续干旱,城市供水井出现了脱泵、吊泵现象,秦城区大部分地段三楼以上不能正常供水,市民不得不带上容具到处找水,造成缺水人口近20万,影响工业产值约5亿元,后因从慕滩调水2万m3ƒd,才使城市供水形势有了较大的缓解。按照规划,近远期非农业用水比例将会大幅度提高,工业用水远期将占总供水量的51%,城镇及工业用水压力会愈来愈大,若遇春末初夏渭河、藉河断流,地下水补给不足,供水形势将会更加严峻。从以上分析中可以认为,水资源量相对偏少的天水市区现状供水量和需水量尚可保持平衡,但是,随着市区经济的发展,需水量的增加,到2010年和2030年市区缺水量将达到824万m3ƒa和5482万m3ƒa,这对陇东南中心城市是个不小的负担。因而从现在起就应该以水资源为基础条件之一,规划全区经济发展和产业结构的调整,在发展经济的同时,使水资源得以可持续开发利用。3天水市水资源开发利用中存在的问题3.1水资源时间上分布不均,增加了开发利用的难度水平年分区可供资源量(万m3ƒa)需水量(万m3ƒa)余缺水量地表水地下水合计农业工业生活及其它合计2010秦城区84827763624963179916864448-824北道区17929142109343075168011965951+4983合计2640119181145540383479288210399+41592030秦城区1518569772151152558932129953-2738北道区19926221821335435220219410957-2744合计35101191815428469510809540620910-5482秦城区市政供水井55653.511275.04982.482257.52单位自备井42515.83农业开采井68105.70北道区市政供水井23668.333105.251950.945056.19单位自备井891170.67农业开采井4741266.25合计7514380.9933.427313.71分区地下水地表水(m3ƒa)合计(万m3ƒa)开采井类型井数(个)开采量(万m3ƒa)地名面积(km2)天然资源量(万m3ƒa)储存量(万m3)可采资源量水源地其它地段小计秦城区24.402185.198191.6558414622046北道区85.8711678.935795.39467252009872合计110.2713863.3843987.045256666211918 前已述及,本区地处北温带半湿润半干旱气候交划,统一调度,计划开发,科学保护,真正将各项水事活替带,受季风气候影响,水资源在时间分布上很不均匀。由于全区属地势低平的河谷区,含水层厚度薄,地下水埋深较浅,可调蓄能力有限,每年汛期(雨季)约占全年70～80%的地表径流量下泄外流,或消耗于蒸发;入渗补给地下水量极其有限,使原本可供利用的水资源量大为减少。3.2部分地段地下水超采严重,漏斗面积不断扩大该区城市和工业用水主要取自地下水。秦城区因长期超采地下水,导致地下水位下降,单井出水量衰减,部分地段漏斗面积逐年扩大。区内漏斗面积最大的是银坑—田家庄水源地。银坑—田家庄水源地现有水井54眼,目前已形成大面积降落漏斗,分布面积几乎遍及整个水源地,已与三十甸子降落漏斗连成一片,漏动纳入法制化、科学化的管理范畴。其次要因水制宜,修订好全区社会经济发展规划。规划时一定要立足水资源的承载能力,以水资源可持续利用为出发点,才有可能将规划真正付诸实施。笔者认为,全区在引进工矿企业时,对耗水大户的引进应慎之又慎,在水资源供给上,要变高度集中供水为分散供水,独家经营供水为多家经营供水,以减轻城市集中供水的压力。市区水资源管理机构,要充分利用法律手段、经济手段,把遏制耗水型、污染型企业的发展,节约每一滴水做为日常工作常抓不懈,要按市场经济规律将水资委建成政府调控和市场机制相结合的管理体制,使水资源管理步入良性循环轨道。斗中心最大水位降深23.65m(图1)。据水位观测资表4河水水质状况及污染程度表料,水源地水井动水位大部分已降至第四系底板以下几米到十几米。使该水源地供水能力由设计的4.9万m3ƒd降到现在的1.6万m3ƒd左右。水源地已接近干枯,而漏斗面积仍在扩展。3.3污水随意排放,水质污染严重天水市每年排放的工业废污水2934万m3,大部分未经处理就直接排入河流,致使河水严重污染,部分水体尤其在枯水季节逐渐丧失了可利用价值。如流经市区的牛头河、藉河、渭河等,无一不被废污水所污染,检测结果,河水水质超出《地面水环境质量标准》中V类水的污染物主要有磷、酚、氨等(表4)。污染最严重的是藉河东五里铺和东三十里铺断面,分别属重污染¦级和重污染l|I级。区内地表水与浅层地下水联系十分密切,地表水的污染也使地下水在不同程度上受到污染。如秦城—分路口一带,地下水原为二、三级水,现已全部蜕变为K类水,赵家崖—马跑泉、秦城—东十里铺已变为V类水,属重污染区(图2)。水中超标元素主要为总硬度、COD、氰、汞、砷、铅、铬、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等。3.4管理不科学,水资源浪费严重天水水资源浪费十分严重,浪费大户当数农业,至今绝大部分耕地仍采用落后的大水漫灌等灌溉技术,水的有效利用率一直维持在30%左右,使大部分灌溉水消耗于渗漏和蒸发,用水效益大大降低。除农业外,工业用水也浪费严重,水的重复利用率和万元产值耗水量等用水指标,均低于和高于全省平均水平的15%～20%。4水资源可持续利用对策4.1依法治水,强化对水资源的管理首先要在全区开展公众教育,提高全社会对水资源保护重要性的认识,促进人、经济发展、水资源三者之间的协调、和谐。要依据《水法》对水资源实行统一规2¦4.2节约用水,建立节水型社会生产体系根据预测,2010年和2030年,全市缺水约824万33m和5482m,供需矛盾将日益增大,全面节水,减少浪费已成为当务之急。农业节水是减少水资源消耗的重头戏之一,要在灌溉技术、种子、种植结构、土壤水的利用等方面开展科学研究,全面推广喷灌、滴灌、渗灌技术,提高农业用水的有效利用率。粗略计算,若能将农业用水有效利用率提高10～20%,全区农业节水将3达到470～938万mƒa。工业用水也要不断改进供水工艺,降低万元产值耗水量,提高工业循环用水重复率,同时,大力发展高科技低耗水型企业,限制或关闭大污染严重的企业,近期工业应重点抓好风动工具厂、锻压机床厂、甘绒二分厂等用水大户的技改节水工作。4.3科学采水,积极开源首先要充分发挥现有水利工程效益,搞好配套设施,提高水资源可利用率。对城区供水地段,要在科学评价水资源的基础上,因水制宜的确定合理采水量、开采井密度和井数,根据对本地区水文地质条件的分析,井密度宜控制在4～8眼ƒkm2左右,(下转288页)河流断面水质状况类别污染级别污染指数主要污染物渭河南河川V中污染l|I级1.44P、酚、NH4、COD、NHO等北道桥V中污染¦级2.96同上星火厂V中污染级2.53同上藉河西十里V轻污染0.77东五里铺V重污染¦级4.54P、NH4、COD、酚、BOD等东三十里铺V重污染l|I级3.14同上葫芦河中滩桥V中污染¦级2.30牛头河社棠大桥V轻污染0.92 引黄蓄水回灌补源,修复与改善华北平原生态环境方生(河北省水利科学研究院,河北石家庄050051)今年黄河上游频发洪水,最大支流渭河多次决口,九月中旬还出现第四次洪峰。黄河防汛总指挥部决定大量拦洪蓄水,提高上游刘家峡水库汛限水位,龙羊峡水库将上游洪水全部拦蓄人库,至9月14日已蓄水109亿m3,小浪底、三门峡、故县水库联合运用,减灾、拦洪、减淤,让小浪底水库尽量拦蓄中游洪水,一个月滞洪运用,使水库蓄水由23.8亿m3增加到63.7亿m3。黄河大量拦洪蓄水,为下游干旱缺水的华北平原补充水源、抗旱灌溉、修复与改善地下水生态环境,提供了难得的机遇。华北平原,由于地下水大量超采,已引起地下水位大幅度下降,形成大面积区域性降落漏斗。但同时也在土壤及潜水的地层空间,腾出了巨大的地下库容。华北平原今年汛期降雨属平水年,西部山前平原浅层地下水埋深仍在20～30m,东部黑龙港运东地区汛后9月浅层地下水埋深不过4～5m。已腾出的地下库容,完全可以充分利用上游黄河、漳卫新河等河流下泄洪水,为华北平原补充地表水与地下水源。自9月13日黄总已开始引黄济津,计划输水170天,引黄12亿m3,其中给天津5亿m3。为了充分利用引黄补源,修复与改善华北平原生态环境,特向水利部及有关省市水利厅、局提出以下建议:1华北平原有关省市凡有条件引黄的地区,都应大力开展引黄蓄水、回灌补源工作。2华北平原冀鲁豫津洼淀、平原水库,如东平湖、南四湖、衡水湖、大浪淀水库、团泊洼、北大港等以及村镇附近坑塘、湖沼都应尽量引蓄上游来水。3利用华北平原排水河道、深渠河网在秋季冬季引蓄上游来水。既可冬蓄春用,又能补充地下水源。沧州南皮县自9月1日至27日已从漳卫新河引水2800万m3,从南运河引水200万m3。4干旱缺墒地区,可利用引水浇小麦播前水,进行冬灌。5今年适当降低引黄水费,鼓励引水蓄水,回灌地下水。6城市工业生活用水,首先利用地表水。7引黄地区城乡停止开采深层地下水。8大量引黄补源,是对将来南水北调来水与当地水如何优化配置、合理利用、改善生态环境的一次演练,要求各地水利部门,做好引水蓄水计划,统筹安排调度,进行水土监测,注意总结经验。(上接275页)允许开采模数在20～443万m3ƒkm2·a为宜。其次要多方筹措资金,寻找开发新的水源,主要途径有:(1)兴建水库:在藉河上游上磨、南岭、牛头河峡谷及南部支沟兴建水库,汛期蓄水,枯期放水,利用地下可调蓄空间,对降水、地表水和地下水进行联合调控,以增加全区可利用资源量,调整水资源在时间分布上不均的态势。(2)在秦城区东十里铺和北道社棠兴建城市污水处理厂,设计日处理污水9万m3,年可新增供水量3285m3ƒa,处理的污水可用于灌溉等。(3)开发研究利用城市雨水资源。城市大面积的硬化路面、庭院,为城市雨水的利用提供了得天独厚的条件,现状城区面积32km2,年均降水量528mm,若60%的雨水加以利用,则可收集雨水资源1013万m3,收集的雨水可流入公园湖泊,亦可蓄积于各单位小型地下窖、池塘,净化后可用于饮用、绿化等。(4)加强空中水汽资源的开发利用。经测算,天水藉河、渭河流域多年平均空中水汽资源入境量达92亿m3,除年均降水30.95亿m3外,尚有61.05亿m3流出境外,若通过播散碘化银、干冰尿素等能增加150～200mm的降水,便可增加8.79～11.72亿m3的降水量,从而大大缓解市区水资源紧缺局面。(5)南部山区找水。经对前人资料的分析,认为市区南部山区赋存有一定量的基岩裂隙水,因此应在南部山区积极开展科学找水工作,为市区寻找后备水源地,同时加强对深层承压水、土壤水及农田蒸散水量的开发利用研究工作。4.4保护水源,防治污染首先应在城市集中供水水源地周围建立一、二级保护区,清除保护区内的各种污染源,同时严禁工业废污水的排放、生活垃圾的堆放及农药、化肥的施用。其次要在藉河源头或南北二山建设水源涵养林,提高森林覆盖率,有效地保护水环境质量。水污染是造成区内缺水加剧的主要原因之一,应在防水污染方面变被动为主动,变消极等待为积极治理。从市区地下水1959～2002年水质变化趋势分析,近几年城区地下水水质恶化明显,尤其是近两年七里墩—分路口一带及社棠等地地下水水质急剧恶化,其重污染区现已越过泉湖路,逼近慕滩—潘集寨水源地,污染形势非常严峻,防治污染刻不容缓。认为,预防措施除衬砌排污渠,减少排污量,避免污灌,对废污水集中处理外,对农药、化肥的科学施用和对垃圾的科学堆放,定期处理亦十分重要。地下水污染治理相对困难,治理时首先应将地表污染源切断以形成封闭的地下水污染系统,然后向该污染系统输入治理能量或物质,促使地下水水质向好的方向转化。根据市区污染状况,可在天水郡—赵家崖段应用浓度梯度法,即根据污染物种类向地下水中添加处理剂,通过处理剂与污染物发生化学反应以降低水溶液中和固态物质表面吸附的污染物;在慕滩—潘集寨水源地上游采用水力梯度法治理,即通过在污染源附近抽水,人为形成水力坡度,使地下水中污染物随水流方向的改变而改变迁移方向,从而达到治理污染的目的。专家建议 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