基于新技术的承德市水资源开发利用研究

王占升，卢全海，单志学

（河北省承德水文水资源勘测局，河北 承德 067000）

承德市地处河北省东北部，位于内蒙高原与华北平原的过渡地带，是滦河、潮河水系的发源地，是京津水源地的绿色屏障。全市多年平均水资源总量 37.013 亿 m3，人均水资源量 969 m3，位居河北省首位，但总量上的丰富弥补不了时空分布上的严重不均，且农业用水又占全市用水总量的 70 % 以上，因此水资源紧缺已成为制约承德市经济社会发展的“瓶颈”。因而，实施节水灌溉工程，优化水资源配置与管理，能更好地支撑全市经济社会可持续发展。

1 承德市水资源开发利用现状

1.1 水资源开发利用现状

全市现有大型水库 1 座、中型水库 7 座、小型水库 83 座，塘坝 324 座，水池水窖 13582 个，截潜流 90 处、机电井 21346 眼、扬水点 484 处，其中蓄水工程总库容约 4 亿 m3，由于泥沙淤积、年久失修等原因，目前所有蓄水工程的总蓄水能力约 2 亿 m3，地表水资源实际控制率仅占水资源总量的 5.4 %[1]。据调查，2007 年全市工农业及生活用水量 9.84 亿 m3，其中蓄水工程供水量占 4 %，引水工程供水量占 36 %，提水工程供水量占 2 %，地下水工程供水量 58 %。按用水行业分，农业用水量 7.19 亿 m3，占 73.2 %，主要为农田灌溉用水；工业用水量 1.51 亿 m3，占 15.3 %；生活用水 1.10 亿 m3，占11.2 %；生态环境用水 0.027 亿 m3，占 0.3 %，水资源综合利用率为 33.5 %。

1.2 水资源开发利用存在的主要问题

1.2.1 降雨量和径流量年内分布不均匀

承德市的降雨量和年径流量受地形地貌等因素的影响，地区上分布很不均匀，总的趋势是从北向南、从上游向下游递增，北部围场、丰宁地区的年降雨量不足 500 mm，径流深 70 mm 以下，兴隆、宽城南部沿长城一线多年平均降雨量在 750 mm 以上，径流深 170～270 mm。全年降雨量的 80 % 左右集中在汛期（6～9 月），整个非汛期 8 个月的降雨量仅占全年降雨量的 20 % 左右。降雨量的年内分配不均导致径流量在年内分配不均，全年径流量近 70 %集中在汛期，整个非汛期的径流量仅占全年径流量的 30 %，特别是丰水年汛期径流量占全年径流量的比例达到 80 % 以上，南部平泉、宽城、兴隆的部分地区甚至达到 90 % 以上；但在农业大量需水的 4、5月份径流量最小，仅占年径流量的 8 % 左右，甚至经常出现河流断流的情况。降雨量和径流量年内分布不均匀给水资源的利用带来了很大困难，汛期的洪水很难利用，枯季又没水可用。

1.2.2 水资源区域分布与生产力布局不合理

承德市水资源区域分布是南部较多，北部、中部相对较少。据 2007 年水资源公报资料显示，南部地区兴隆县人口占全市的 8.7 % ，耕地占全市的 4.2 %，工业建筑业占全市的 9.1 %，商饮服务业占全市的 8.9 %，人均水资源量为 2280 m3，属人口较少，耕地较少，经济发达，而水资源量最为丰富的地区；中部地区的承德市双滦区和双桥区人口占全市的 15.7 %，耕地占全市的 1.9 %，工业建筑业占全市的 51.2 %，商饮服务业占全市的 26.4 %，人均水资源量为 152 m3，属于人多、地少，经济发达但水资源量最缺乏的地区；其它地区虽然人均水资源量都在 680 m3以上，但北部的围场、丰宁、隆化及中部的平泉县人均水资源量却在 500 m3以下，4 县的耕地面积占全市的 71.7 %，属于严重缺水干旱地区。

1.2.3 水资源利用率总体水平不高

承德市现有水利基础设施大部分是 20 世纪六七十年代修建的，存在着先天不足、老化失修、多病险隐患等问题，由于泥沙淤积等原因，部分工程的调节作用大大降低，对地表水的实际控制能力下降。从灌溉设施看，一些水库未设主干渠，依靠河道输水；而一些灌渠只有干渠，干渠以下渠系配套不健全，配套率为 40 %，农业灌溉用水方式落后，水资源利用率低，以水稻种植为例，2006 年全市水稻种植面积为 17 万 hm2，大部分采用传统的“大水漫灌”，灌溉定额约为 18000 m3/ hm2，灌溉水利用系数不足 0.5，远远低于国家节水灌溉技术规程要求。工业用水方面，万元产值用水率较低，2004 年全市工业用水重复利用率为 61 %，市区部分为 75 %，邻近的天津、唐山等城市工业用水重复率已达 80 %。从各行业用水情况看，机械、食品品行业用水重复率为 15 % ～26 %，而全国先进地区为 50 % 以上。城区雨污分流工程不配套，雨水资源未得到有效利用，城市餐饮、洗车、洗浴业浪费水现象较为普遍，城市建筑工地过度抽取地下水情况也比较严重。生活用水方面，人们的日常生活节水习惯还未形成，城市供水管网漏失率较高，全市节水器具普及率较低，全民节水意识不强，生活用水设施有待进一步完善。承德市区和承德县虽已建成污水处理厂，但污水资源化利用程度较低。

2 新技术在水资源管理中的应用

2.1 水资源监测管理的信息化与自动化

实现水资源的优化配置是水利现代化的主要目标，而水资源的优化配置和科学管理，涉及地表水、地下水、水源工程、输供水工程，以及生活、生产和生态环境用水需求等各个方面，是一项复杂的系统工程。因此，水资源配置和管理的手段必须是现代化的，应当利用和集成计算机、现代通信、遥感、地理信息系统及自动控制等现代技术，建立水资源实时监控管理系统。承德市于 2007 年被水利部列入“城市水资源监控与管理系统”建设试点城市，以科学计量和水资源实时监控管理为建设重点，对年取水量在万吨以上的用水单位和企业全部安装 IC 卡计量设施及远程监控系统，建成覆盖双桥区、双滦区、营子区的地表水和地下水资源监测、供取水的水资源实时监控与管理系统。搭建起以 GIS、计算机网络、通信及自动化监测等技术为基础的城市水资源一体化信息管理平台，对水源、取水、输水、供水、用水、耗水及地下水超采区进行实时监测，大大改进了水资源监测手段，有利于水资源管理部门及时掌握水资源动态变化及各单位、各取水口的取水情况，使水资源管理开始步入信息化轨道，为水资源配置、调度、节约和保护提供全方位的决策支撑。

2.2 风能提水灌溉工程的应用

承德是典型的燕山山区，许多分散的小片农田、果园、养殖场、食用菌及蔬菜大棚、水保生态治理工程一般分布在山坡或平坡上。承德市 5 级以上风年平均 100 次，7 级以上风年平均 15 次，年平均风速 1.3 m/s，2.8 m/s 风速全年累计 3000 h 以上。根据承德山区的实际情况，丰宁、围场、平泉等县结合当地自然气候、水资源、地质特点设计风能提水工程。风能提水设备不用油，不用电，环保节能，能够充分利用小水源，低水扬程，与蓄水池相结合，做到贮用配套，是山区或丘陵地区综合考虑集雨节灌、农村饮水安全、扬水配套、水保生态等工程的合理布局与农业种植结构调整有机结合，解决了农民种地靠天收和山区饮水困难等问题。1 台风能提水设备的出水量一般为 1～3 m3/ h，扬程 30 m 左右，可根据水源水量的大小和工程特点，采用单台和多台并联或串联的形式提水，这样既可增大扬水流量，也可提高扬水高程[2]。2004 年承德市引进风能提水技术，全市累计已安装风能提水设备 450 多套，广泛应用在农村饮水、蔬菜大棚、养鸡场、果园等工程，效果非常明显。

2.3 节水灌溉技术的推广

节水离不开先进技术的支撑，在农业方面，从种植业结构入手，调整粮食种植面积，大力实施农业产业化。在农村积极推广集雨和截流工程，扩大节水灌溉面积，提高灌溉水利用系数。根据灌溉资料调查统计，以承德市滦平县潮河主干流一级阶地和主要支流二级阶地的农田为例，原该区域有机井 950 多眼，主要开采地下水灌溉，灌溉面积 5.133 万 hm2，平均每眼机井灌溉 53 hm2左右，由于地形和土壤质地等原因，加之灌水技术粗放，无序灌水，大水漫灌，井区灌水定额一般在 675 m3/ hm2，灌溉水利用系数在 0.5 左右。在实施 21 世纪初期首都水资源可持续利用规划项目后，因地制宜，对地形坡度较陡、田块间高度差较大的阶地耕作区，采用喷灌、管灌等较为先进的灌溉技术，在管灌区改变传统的粗放型灌溉方式，平整土地，由大畦漫灌变小畦适灌，使田间水利用系数提高到 0.85。发展节水型灌溉农业，多年平均节约灌溉水资源量 1980 万 m3。

2.4 增加水资源渠道的措施

加大病险水库的除险加固力度，在确保防汛安全的情况下，充分利用现有小水库、小塘坝、水池拦蓄雨水，提高它们的调蓄能力[3]。在山区缺水地区大力发展水窖集雨工程，在适沟、适坡修建蓄水池、小塘坝，开挖拦洪沟、引蓄地表水，回补地下水，高效利用汛期雨洪资源，解决干旱年份农田用水和人畜饮水问题。这种集雨节灌工程模式在我国北方石质山区具有较高推广和应用价值，承德市双桥区崔梨沟和承德县王麻子沟等典型样板区就是很好的印证。随着城镇化进程的加快，用水量在不断增大，要充分利用硬化路面和小区住宅屋顶，建设雨水收集利用系统，用于水景、绿地、洗车和冲厕等，还需不断扩大城镇绿化面积，使绿地或绿化地段的地面标高尽量低于路面高程，以利于地下水回灌补源，提高地下水补给能力，既可减缓城市防洪压力，又可缓解城镇水资源短缺局面[4～5]。

3 结语

按照水利部提出“工程水利”向“资源水利”转变、“传统水利”向“现代水利、可持续发展水利”转变的总要求，承德市在水资源管理中采用新技术，将水资源开发利用与国民经济发展、生态环境保护等结合起来统筹规划，在重视水资源开发、利用、治理的同时，更加注重水资源的配置、节约和保护，切实改变过去“重建设、轻管理”的做法，取得了一些成效，获得了一定效益。

对取水量大的用水单位和企业安装 IC 卡计量设施及远程监控系统，为实施水资源统一管理、强化水资源权属管理、建设节水防污型社会，提供了技术支撑平台。

节水灌溉工程与集雨工程相结合，合理开发利用雨洪资源，由控制洪水向管理洪水转变，有效缓解了农业、工业、生活用水之间的矛盾。通过调节集蓄天然降雨解决水资源时空分布不均问题，实现了雨水资源化，化解了降雨与作物需水在时间上供需错位的矛盾。同时集雨工程有效拦蓄地面径流，可减少输水沟道的洪水泥沙，减少水土流失和土地侵蚀，提高当地林草覆盖率，调节小气候，有效抑制干旱、洪涝等自然灾害的发生。

风能提水工程和喷、管灌工程建成后，改变了山区耕地单一的种植模式，可培育经济价值高的经济作物，发展高效经济，解决作物需水与降雨不同步的问题，解决山区春秋 2 季干旱无法灌溉的困扰，实现了“受灾不减产，遇旱不减收”，促进了山区经济的发展。

承德作为北京和天津的重要水源地，还要考虑下游的水资源需求问题。实施的 21 世纪首都水资源规划项目和京津风沙源治理工程，有效地涵养了水源，保护了河流的水质，每年多为下游地区输出水量12.8 亿 m3，同时通过实施喷、滴、管灌等节水技术和渠道防渗，可灌溉水的利用率提高到 80 %～95 % 以上，实现了年节水 1.2 亿 m3的效益，为下游京津多供水，对促进区域经济的可持续发展，提供了必备水资源。

[1]何丙能，孙保沭. 水资源可持续发展及措施[J]. 水科学与工程技术，2008，(6)：5～6.

[2]王孟民，吕铁峰. 承德市水资源合理开发与优化配置[J].河北水利，2008，(8)：17～18.

[3]邢东华，田树朋. 风能提水设备在平泉抗旱中的应用[J].河北水利，2008，(7)：34～34.

[4]马文奎，王建刚. 海河流域洪水资源利用能力及调度方式的研究[J]. 海河水利，2007，(5)：1～4.

[5]何俊仕，焦姣. 沈阳市雨洪资源综合利用研究[J]. 南水北调与水利科技，2008，(3)：57～59.