城市水资源配置中退水问题研究初探*

李析男赵先进韩元元

（1.贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州　　贵阳 550002；2.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北　　武汉 430072）

城市水资源配置中退水问题研究初探*

李析男1，2赵先进1，2韩元元1

（1.贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州贵阳 550002；
2.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉 430072）

本文以供水分析、需水预测和供需平衡分析为基础，提出城市水资源配置的基本框架，进而对城市退水结构进行分析，针对目前城市退水问题研究的现状，初步建立城市退水机制，通过城市退水机制的研究促进城市水资源高效利用，加强城市和区域用水安全。

城市水资源；配置；退水问题

水是人类生存的基本保证，是社会发展必不可少的重要基础性资源、战略性经济资源和公共性社会资源［1］。随着社会经济的发展，人类对水的需求不断加大。由于水资源的竞争和矛盾日渐突出，为有效解决这些问题，水资源配置理论被提出并得到了广泛应用。

水资源配置是指在流域或特定的区域范围内，遵循有效性、公平性和可持续性的原则，利用各种工程与非工程措施，按照市场经济规律和资源配置准则，通过合理抑制需求、保障有效供给、维护和改善生态环境质量等手段和措施，对多种可利用水源在区域间和各用水部门间进行的调配［2］。城市作为人类生存和发展的聚集地，是水资源配置的主要研究对象，对于城市的水资源配置理论已经成熟并取得了良好的应用。但针对城市水资源配置下城市退水问题的研究较少。本文以水资源配置框架为基础，研究城市退水结构，并构建城市退水机制，为城市水资源配置下退水问题的研究提供理论参考。

1城市水资源配置基本框架

水资源配置实际上是供水主体与需水主体之间的矛盾解决过程，其主要环节包括供水分析、需水预测和供需平衡分析。对于城市，城市水资源配置系统是城市水资源配置的研究对象，指以水资源调配活动为主题的水资源工程系统与生态环境、社会经济系统相耦合而成的复合系统［3］，在此基础上建立水资源配置基本框架，如图1所示。

图1 城市水资源配置框架

1.1供水分析

供水分析是对城市可供水量的分析，针对不同水平年、不同保证率考虑供水能力。根据水循环模式［4］可以将城市供水分为常规水源和循环水源，如图1左侧所示。

常规水源主要包括蓄水工程、引水工程、提水工程和地下水工程等。蓄水工程主要指水库和塘坝（不含专为引水、提水工程修建的调节水库）；引水工程主要指从河道、湖泊等地表水体自流引水的工程（不含从蓄水、提水工程中引水的工程）；提水工程主要指利用扬水泵站从河道、湖泊等地表水源提水的工程；地下水工程是指对地表以下水资源进行开发利用的所有工程，包括泉水、深井等工程措施。

循环水源主要包括调水工程、雨水工程、污水回用工程、联合调度工程和其他工程。调水工程也叫外调水工程，主要指水资源一级区或独立流域之间的跨流域调水工程（蓄水、引水、提水工程不包括调水工程的配套工程）；雨水工程主要指城市雨洪开发利用配套工程；污水回用工程指污水处理厂及其配套工程、中水回用工程和生态净化工程等；联合调度主要针对具有水库群的城市，对城市防洪、排涝以及优化配置起到积极作用。

根据城市所在地域、气候和城市功能等特点的不同，城市供水水源分析的侧重点有所不同，常规水源是各类城市较为常见的供水水源，为自然地表水和地下水水源，是大部分城市所共有的水源形式。循环水源是在城市化发展过程中，随着城市基础建设的提升和人类对水资源高效利用科学技术水平的提高而提出的，主要针对用水矛盾较大的城市。因此，在城市水源分析中，常规水源是必须考虑的，而循环水源则是城市发展过程中已建或规划建设的水源。

1.2需水预测

需水预测一直是城市水资源优化配置中的难点和重点，尤其是近十几年来，我国用水情况变化较大，因此，合理预测未来水资源需求，对实现水资源优化配置，促进我国经济社会长期、稳定、快速发展具有现实的指导意义［5］。目前，现有水资源需求预测主要基于分产业预测方法（见图1右侧），主要分为生活、生产（一产、二产、三产）、生态几个方面。各个产业又可以细化为不同的用水户类别，生活主要包括农村、城镇和牲畜；生产主要包括种植业、工业、建筑业及流通服务业等；生态主要包括河道外（道路浇洒、城市绿地）、河道内（水库湖泊、河流水系）和生态湿地等。

需水预测的常用方法一般是根据用水增长趋势或定额变化趋势来对未来进行预测，主要包括以下几类［5］：指标分析法（分类用水定额法）、趋势分析法（线性/非线性回归预测）、时间序列法、数学模型推算法。然而对于现在城市的发展状况，尤其是国家新建的一些经济开发区来说，这些方法显然存在自身的不足，因此需要更多的需水预测方法或方案对城市需水预测进行补充和完善。

1.3供需平衡分析

供需平衡分析在传统观念上是指供水与需水之间在不同规划时期的平衡计算与分析，即供水主体与需水主体之间矛盾的解决过程。随着人们认识的不断提高，水资源配置供需平衡分析经历了从简单到复杂的过程，即从简单配置、合理配置直至优化配置的过程，从单区域角度到多区域宏观角度的过程，从单目标到多目标（社会、经济、环境、生态等目标）的过程。因此，针对供需平衡建立的模型也越来越多。

水资源配置是一个高度复杂的多阶段、多层次、多目标、多决策的系统工程，在城市水资源配置中，城市退水问题多是被忽略的，而这正是制约城市水资源开发和区域用水安全的主要问题之一。因此，在城市水资源配置框架中建立合理的退水机制就显得十分必要和紧迫，这不仅对城市合理开发利用水资源具有促进作用，而且对城市和区域用水安全具有重要的指导意义。

2城市退水结构分析

城市退水是指城市各个产业在发展过程中排除的污水或液态废物。城市退水对城市及城市下游区域均有较大影响，主要表现在城市及下游区域环境污染、水体污染、生物污染等，不仅对城市自身的水资源开发利用造成影响，而且对城市和区域用水安全造成严重威胁。

城市退水形式主要包括污水排放、中水排放、灌溉退水、道口路浇洒退水、城市雨洪和其他退水形式等，上述退水形式共同组成了城市退水结构（见图2）。

图2 退水结构

污水排放主要指居民生活污水和牲畜养殖污水的排放；中水，即再生水，是介于给水和排水之间的水，指废水或雨水经处理后达到一定水质标准，满足某种使用要求，可以进行再使用的水；灌溉退水，主要指农业退水，是农业生产中农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等过程排出的污水和液态废物；道路浇洒退水，主要指用洒水车对城镇道路进行保养、清洗、降温和消尘等用水的排放，是城市面源污染的主要来源之一；城市雨洪退水，主要指城市区域降雨和由此造成的雨洪排放，亦是城市面源污染的主要来源之一。

3城市退水机制研究

构建城市水资源配置下的退水机制，需要以水资源配置框架为基础。ⓐ要结合水资源配置基本框架中的供水分析和需水预测两个部分，对城市的供水结构和需水结构进行分析（见图1）；ⓑ将供水结构与需水结构进行对比，结合城市特点，分析城市退水结构（见图2）；ⓒ建立退水机制（见图3）。本文提出5点措施来构建城市水资源配置框架下的退水机制，并结合各个措施的具体功能对城市退水机制进行研究。

图3 退水机制研究

3.1需水控制

需水控制即总量控制和用水效率控制，以市场为导向进行水资源综合管理，对不同需水用户进行不同条件的用水量控制和效率控制，尤其对污染较高用户和低效高损用户进行用水量约束。

3.2排水控制

结合城市和城市下游区域水功能区纳污能力限制排水量，规范城市水处理标准与水处理能力，加强城市排水控制能力；建立适宜的城市排水系统；改进城市农业灌溉排水系统。

3.3中水控制

强化中水回用，约束中水排放，积极促进节能减排，切实达到城市水资源的高效利用。

3.4雨洪控制

开展海绵城市建设，以“规划引领、生态优先、安全为主、因地制宜、统筹建设”的原则，对雨水以“吸、蓄、渗、净”等方式进行充分控制和利用，进而弹性应对环境变化与自然灾害等问题。主要措施有：ⓐ结合城市特点，科学规划，具体落实建设海绵城市；ⓑ以“绿色”措施进行排水，以“慢排缓释”和“源头分散”为控制理念；ⓒ优先利用自然排水系统与低影响开发设施，实现雨洪的自然积存、自然渗透、自然净化和可持续水循环，提高水生态系统的自然修复能力，维护城市良好的生态功能；ⓓ综合采用工程和非工程措施提高低影响开发设施的建设质量和管理水平；ⓔ根据各地的具体情况确定适宜的低影响开发控制目标与指标，科学规划低影响开发设施及其组合系统。

3.5退水控制

以源头控制、途径控制和末端控制将产生的退水最终排放到整个环节进行消减或利用。对于城市退水问题，主要控制其对自身和下游区域的污染，采取有效措施减少城市向下游的退水。

4退水机制优势分析

本文所构建的退水机制，有如下优势：ⓐ退水机制研究过程中，有利于完善对城市供需水结构的分析，对城市水资源配置起到了积极的促进作用，使其水资源配置方案更加科学合理；ⓑ退水机制可以有效促进城市水资源的高效利用，符合城市发展需要；ⓒ退水机制的建立，为水利、市政工程项目的审批提供了参考，加强了城市的现代化建设。

5结 语

本文所提出的退水机制是基于水资源配置框下针对城市退水问题而建立的，退水机制的建立有利于减少城市排污、降低城市及区域环境污染、提高污水利用率，有利于实现城市水资源的高效利用，促进水生态文明建设，为城市水资源配置下退水问题的研究提供理论参考，对城市水资源的合理开发利用具有重要的指导意义。■

［1］ 王艳菊，管新建，沈凯，等.新郑市水资源需求预测研究［J］.水土保持通报，2010，30（6）：208-213.

［2］ 王浩，游进军.水资源合理配置研究历程与进展［J］.水利学报，2008，39（10）：1168-1175.

［3］ 梅亚东，冯尚友.水资源复合系统基本特征的探讨［J］.水科学进展.1992，3（1）：31-36.

［4］ 石志民，李析男.城市水循环对城市供水量的影响分析［J］.节水灌溉，2012（6）：49-42.

［5］ 王海锋，贺骥，庞靖鹏，等.需水预测方法及存在问题研究［J］.水利发展研究，2009（3）：19-24.

I n i t i al d i s c u s s i ononw at e r-b r e akP r ob l e m i nu r b anw at e rr e s ou r c e s al l oc at i on

L I X i na n1，2，Z H A OX i a nj i n1，2，H A NY ua ny ua n1
（1.G ui z ho u I nv e s t i gat i o n and D e s i gn I ns t i t ut e o f W at e r C o ns e r v anc yand H y dr o p o w e r，G ui y ang 550002，C hi na；
2.N at i o nal K e yLabo f W at e r R e s o ur c e s and H y dr o p o w e r E ngi ne e r i ng，W uhan U ni v e r s i t y，W uhan 430072，C hi na）

T heba s i cf r a m e w o r k o f ur ba n w a t e r r e s o ur c e sa l l o c a t i o n i spr o po s e d i n t hepa pe r o n t heba s i so f w a t e r s uppl y a na l y s i s，w a t e r de m a nd f o r e c a s t a nd ba l a nc ebET w e e n s uppl ya nd de m a nd，a nd t he n t heur ba n w a t e r-br e a k s t r uc t ur ei s a na l y z e d.A i m i nga t t her e s e a r c h s i t ua t i o n o f c ur r e nt ur ba n w a t e r-br e a k pr o bl e m，t heur ba n w a t e r-br e a k m e c ha ni s m i s e s t a bl i s he d f unda m e nt a l l y.T hes t udyo n ur ba n w a t e r-br e a k m e c ha ni s m pr o m o t e se f f i c i e ntut i l i z a t i o n o fur ba n w a t e r r e s o ur c e s，a nd s t r e ng t he ns ur ba n a nd r e g i o na l w a t e r us es a f ET y.

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T V 213

B

1005-4774（2015）04-0007-04

10.16616/j.cn ki.10-1326/T V.2015.04.003

*本研究为项目基金：贵州省科技重大专项（黔科合重大专项字［2012］6013号）：黔中水利枢纽工程重大关键技术研究与应用。