2002年西安市水資源分析

2002年西安市水資源分析

水資源是環(huán)境的一個組成部分，也是一個國家利益的有機組成部分。隨著經(jīng)濟建設全方位、大規(guī)?？焖侔l(fā)展,我國工農(nóng)業(yè)和城鎮(zhèn)居民生活對水資源的需求量日益增加,水資源短缺和水環(huán)境惡化等問題越來越突出,并已成為我國經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的嚴重制約因素。水資源供需平衡也成為目前研究的一個重點和熱點問題。1水資源的利用和現(xiàn)有的問題1.1合肥在線6所西安市的地理位置介于107°40′～107°49′E,33°39′～34°45′N。位于關(guān)中盆地。西安市屬暖溫帶半濕潤季風氣候,四季分明。年平均氣溫13℃,1月平均氣溫-0.4～0.9℃,7月平均氣溫25.6～26.6℃,極端最低氣溫-20.6℃,極端最高氣溫43.4℃。年降水量558～750mm,多集中在7～9月,占年降水量的60%～70%。西安市轄4縣9區(qū),總面積9983km2,2002年全市總?cè)丝?.03×106人。境內(nèi)水資源豐富,有渭河、涇河、黑河、灃河、灞河、石川河等(除涇河外),均屬于渭河水系。除渭河、涇河、石川河外,均發(fā)源于秦嶺山脈,秦嶺山區(qū)的地表徑流量占到全市總量的82%。1.2用水年用水量根據(jù)陜西省水利局資料,2002年全市總用水量17.12×108m3,比2001年減少1.06%,其中農(nóng)業(yè)用水量8.46×108m3,占總用水量的29.89%,比2001年增加1.18%;生活用水3.54×108m3,占總用水量的20.7%,比2001年增加了8.44%(表1)。2002年全市總供水量17.12×108m3,其中地表水占總供水量的30.3%,地下水占總供水量的69.6%(表2)。2002年全市水資源總量為22.32×108m3,比多年平均水資源量減少4.34×108m3(表3)。1.3供水系統(tǒng)供應中存在的主要問題1.3.1水資源分布相對平衡西安市水資源總量少,人均水資源占有量不足380m3/a,僅為全國人均占有量的1/6,世界人均占有量的1/24,低于國際公認的維持一個地區(qū)社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展人均水資源占有量(不低于1000m3/a的臨界值),水資源先天不足。同時,水資源在時空分布上極不平衡,降水高度集中,地表徑流變率大,有效控制的水資源少。地域分布差異也很大,南部多于北部。水資源可供給量較少,且季節(jié)性缺水突出。1.3.2污染源多、生態(tài)環(huán)境惡化,水資源短缺,污染嚴重西安市污水排放量約7.0×105t/d,除了鄧家村、北石橋2個污水處理廠外,其余污水都未經(jīng)處理而就近排入河道。近3a以來,西安市工業(yè)廢水排放量平均達9.11×107t/a,其中未達標排放量平均2.12×107t/a(表4)。流經(jīng)本市的6條河流都有不同程度的污染,渭河西安段、灞河水質(zhì)均劣于V級,水質(zhì)嚴重惡化,既不能飲用,也不能作工業(yè)用水。另外廢渣和垃圾隨處堆放,使地表水和地下水均遭污染,水體質(zhì)量下降,導致了水資源短缺。另一方面,由于亂墾濫伐以及不合理的開發(fā),使水源地環(huán)境受到很大破壞。2002年調(diào)查顯示,環(huán)境污染方面:一是山區(qū)居民和企事業(yè)單位的生活污水和生活垃圾的排放所造成的生活污染;二是礦產(chǎn)開采中采礦的廢水、廢石直接傾倒和排放所造成的環(huán)境污染;三是旅游區(qū)的賓館、飯店、度假山莊等產(chǎn)生的廢水和廢棄物的直接排放和傾倒。生態(tài)破壞方面:一是礦產(chǎn)資源和旅游資源的不合理開發(fā)造成植被的破壞,且得不到及時恢復;二是對生態(tài)保護法律法規(guī)執(zhí)行不力,盜伐濫伐林木現(xiàn)象依然存在;三是退耕還林和水土流失治理進展緩慢;四是山區(qū)群眾的生產(chǎn)生活對環(huán)境造成的破壞。1.3.3污水治理情況從工農(nóng)業(yè)用水效率方面看,農(nóng)業(yè)上仍以傳統(tǒng)的大水漫灌為主,浪費嚴重。用水效率僅為30%左右。工業(yè)生產(chǎn)中水資源重復利用率低,不超過50%,萬元產(chǎn)值用水量近200m3,發(fā)達國家工業(yè)萬元產(chǎn)值耗水量不足30m3。市區(qū)污水集中處理率僅為16%;城市洗車業(yè)(西安約有800家洗車店)用水浪費很大,每年用于洗車的水約105×104m3,沒有重復利用。生活用水方面,市民普遍缺乏節(jié)水意識,家庭很少重復用水;水利工程調(diào)蓄能力低,每年僅有很少一部分地表徑流得到利用,大量的地表水在汛期白白流失,使水資源供需矛盾進一步突出。1.3.4總用電:212m3西安市地下水超量開采,1995年達99.73%。在水資源利用總量中,地下水利用量2001年12.10×108m3,占總用水量的70%。長期嚴重超采使地下水位顯著下降,已形成250km2的下降漏斗,漏斗中心水位埋深已達140m,引起和加劇了地面沉降和地裂縫。據(jù)省地礦部門資料,西安市地面最大沉降量已達2300mm,累計暴露地裂縫長度64.6km,使2000多座建筑物遭到了不同程度的破壞。1.3.5城市供熱發(fā)展現(xiàn)狀近年來,西安城市建設發(fā)展速度很快,城市規(guī)模不斷擴大,生產(chǎn)和生活用水量大幅度增長,而供水設施建設,新水源的開發(fā)沒有跟上,城市供水缺口越來越大。2生活用水、環(huán)境與綠化用水西安市需水量包括工業(yè)用水、城郊農(nóng)業(yè)用水、城市生活用水、環(huán)境與綠化用水4個部分。預測模型的選擇是由1997-2003年資料所得散點圖確定為多項式,然后利用多項式回歸的方法確定其系數(shù)。2.1回歸系數(shù)的計算根據(jù)圖1,2010年的農(nóng)業(yè)用水量用二次多項式回歸模型來計算。y=b0+b1x+b2x2?????b0+5b1+25b2=8.9782①b0+6b2+36b2=8.4586②b0+7b1+49b2=8.2200③{b0+5b1+25b2=8.9782①b0+6b2+36b2=8.4586②b0+7b1+49b2=8.2200③根據(jù)上面的方程求出回歸系數(shù):b0=15.7912b1=-2.0651b2=0.1405y=b0+b1x+b22式中,x為要預測的年份距1997年的年數(shù),y為農(nóng)業(yè)用水量的預測值,單位為108m3。2010年農(nóng)業(yè)用水量的預測(x=14):y=15.7912-2.0651+14+0.1405×142y=14.4(108m3)根據(jù)上面的方程求出的回歸系數(shù),隨時間的推移,假定仍按此方程的規(guī)律變化,則2010年的農(nóng)業(yè)用水量的預測值為14.4×108m3。2.2工業(yè)用電預測值2010年的工業(yè)用水量由三次多項式的模型來計算(圖2)。y=b0+b1x+b2x2+b3x3???????????b0+4b1+16b2+64b3=5.3156①b0+5b1+25b2+125b3=5.0571②b0+6b1+36b2+216b3=5.1169③b0+7b1+49b2+343b3=5.4300④y=b0+b1x+b2x2+b3x3{b0+4b1+16b2+64b3=5.3156①b0+5b1+25b2+125b3=5.0571②b0+6b1+36b2+216b3=5.1169③b0+7b1+49b2+343b3=5.4300④根據(jù)方程求出回歸系數(shù):b0=10.8292b1=-2.49b2=0.3211b3=-0.0108y=b0+b1x+b2x2+b3x3y=10.8292-2.49×14+0.3211×142-0.0108×143y=9.3(108m3)根據(jù)上面的方程求出的回歸系數(shù),隨時間的推移,假定仍按此方程的規(guī)律變化,則2010年的工業(yè)用水量預測值為9.3×108m3。2.3生活用電的預測2010年的生活用水量也可以用二次多項式計算(圖3)。b0=0.349b1=1.0953b2=-0.0745y=b0+b1x+b2x2y=-0.349+1.0958×14-0.0745×142y=3.9(108m3)根據(jù)上面的方程求出的回歸系數(shù),隨時間的推移,假定仍按此方程的規(guī)律變化,則2010年的生活用水量的預測值是3.9×108m3。2.4水利部門咨詢信息庫城市環(huán)境與生態(tài)用水量主要包括綠化工程、大型建筑施工工程、公共衛(wèi)生設施等用水。通過水利部門咨詢信息庫進行估算。通過計算得到西安市2010年用水總量(表5)。3地下水預測系統(tǒng)城市供水包括蓄水工程、引水工程、提水工程、跨流域調(diào)水工程。供水預測指不同規(guī)劃水平年新增水源工程后達到的供水能力可提供的供水量,其中新增水源工程,包括現(xiàn)有工程的挖潛配套、新建水源工程、污水處理再利用等。3.1新水源供水預測3.1.1引水從陜南引水,2003-2005年建設“引乾(乾佑河)濟石(西安的砭山巖水庫年調(diào)水量0.54×108m3)。3.1.2水庫建設和引隴濟黑2005年開工建設“李家河水庫”,2006-2010年相繼建設曹廟、梨園坪等水庫和實施“引渭濟黑”工程,新增引水量1.56×108m3。3.2預測地下水供水能力的預測西安市地下水處于嚴重超采狀態(tài),不適宜進一步開發(fā)地下水資源,所以基本保持目前水平,不再擴大,如有可能,還應壓縮。3.3農(nóng)田灌草植物的應用從環(huán)境保護要求和新增水資源量來看,廢污水經(jīng)過處理后,完全可以作為農(nóng)業(yè)灌溉、城市綠化或環(huán)衛(wèi)用水,也可用于回灌地下水或河道等生態(tài)用水。預計到2010年污水日回用量為50×104m3。420總供水量及凈缺10.1012m3供水量根據(jù)以上供需水量的預測,西安市2010年總需水量為30.14×108m3,總供水量為21.04×108m3(總供水量為目前供水量加新增的供水量),凈缺9.10×108m3。應采取各種對策和措施來滿足對水資源日益增長的需求。5合理利用水資源的對策5.1加快新水源利用工程的建設5.1.1年建壩前期準備工作在黑河引水工程逐步完成后,開展為2005-2010年供水擬建工程的前期準備工作,如李家河低壩引水、南水北調(diào)工程(將秦嶺南麓漢江、嘉陵江水調(diào)入關(guān)中和西安)及田峪、豐峪筑壩蓄水工程等。5.1.2生活污水和飲用水分開①建筑使用后的各種廢水,經(jīng)處理后再用,對夏季用水高峰期,消峰作用顯著;②建設城市水道系統(tǒng),將飲用水和其它生活用水分開。市政工程也要清污分流,工業(yè)污水和生活污水分開,以便采取不同的方法處理,這樣可以減少處理成本,并提高廢水重復利用率;③在原有鄧家村、北石橋2個污水處理廠的基礎上,再新建3～4個污水處理廠,使西安市污水處理率達到80%。5.1.3調(diào)水池布的調(diào)水池目前發(fā)達國家都很重視雨水資源的利用,在市區(qū)建有大小不等,星羅棋布的調(diào)蓄水池。西安市平均降雨量為566.6mm,僅市區(qū)中心150km2,按徑流系數(shù)0.60計算,年徑流量達500×104m3,相當于日供水14×104m3的水源,是不可忽視的一部分水量。5.1.4水處理項目的成效世界上近100個國家,其中,中國有22個省開展了飛機、高炮和火箭人工增雨作業(yè),取得了很好的效果。西安市空中水資源約2900×108m3。西安的人工增雨除進行大面積農(nóng)田用水作業(yè)外,還可在秦嶺山區(qū)開展增雨作業(yè),以利于沿山水庫蓄水,此方法是解決西安市缺水問題的途徑之一。5.2建立節(jié)水制度,保證水資源在水資源運用的調(diào)節(jié)從經(jīng)濟學角度來看,當某種資源比較緊缺時,則應該用經(jīng)濟杠桿來調(diào)整緩解。西安市水資源緊缺,應不斷加大經(jīng)濟杠桿的力度,充分發(fā)揮水價對用水量的調(diào)節(jié)緩解作用;其次,采取水總量和定額管理相結(jié)合的管理制度,把水資源的使用細化到每個流域、每個地區(qū)、每個行業(yè)、每個單元,實行定額管理,超定額超計劃加價等措施,實現(xiàn)層層分解,層層控制,從而奠定節(jié)水制度的基礎。實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,最大限度地確保國民經(jīng)濟各部門、各行業(yè)的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。5.3節(jié)水灌溉型節(jié)水包括三方面:①城市洗車業(yè)改用高效節(jié)水循環(huán)洗車設備,此種設備已在西安問世。預計每年可為國家節(jié)約20×108m3水資源。循環(huán)洗車設備在運行過程中污水回收率最高可達97%,同時還自動回收大量泥沙;②努力實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水目標,改大水漫灌為節(jié)水灌溉。為確保節(jié)水資金的落實,西安市財政每年應拿出一定數(shù)量的節(jié)水灌溉專項資金,市縣(區(qū))和群眾按一定配套比例自籌資金,落實建設資金。同時積極利用節(jié)水灌溉貸款,建立“政府承諾、財政擔保、國家貼息、項目到村、捆綁使用、共同督促、同擔風險”的承貸還貸機制,拓寬節(jié)水灌溉籌資渠道;③在家庭生活用水中,提高水的重復利用率。衛(wèi)生間應采用節(jié)水型衛(wèi)生潔具,水量大小控制自如,可節(jié)約1/3水量。5.4建立綠色水資源庫,增加水資源供給量秦嶺山區(qū)的地表徑流量占到西安市總量的82%,從生態(tài)、經(jīng)濟雙贏的角度以及從西安市水資源的客觀實際