合肥市水资源供需平衡研究

周 迪，朱 梅，王振龙，2，许良元

(1.安徽农业大学工学院，安徽 合肥230036;2.安徽省水利水资源重点实验室，安徽 蚌埠233000)

供需水平衡分析是水资源规划的基础，是水资源管理的重要依据，可以为政府或水行政主管部门提供未来社会经济发展所需的水资源数据，以便为今后的区域发展提供参考依据，预测并提前处理可能出现的各类水问题，对水资源开发利用具有重要的意义。城市水资源供需平衡前人已有研究。曾小清[1]等在1996年建立了水资源供需平衡的动态分析模型。2003年曾令刚[2]等建立了水资源系统供需平衡计算的数字模拟模型，为进行区域水资源供需平衡分析计算提供了一种新的思路。2005年刘俊良[3]将系统动力学方法运用于城市需水量预测，2006年、2008年范英英和张宝安[4-5]采用同样的方法分别构建了北京市水资源动态预测模型和秦皇岛水资源供需平衡摸型。

合肥市地处缺水较为严重的江淮分水岭地区，人均水资源占有量仅为全国平均水资源占有量的19%，加上水质的恶化及近几年极端气候频繁出现，合肥市的水资源短缺现象越发严重，已开始影响全市社会经济的发展。因此，准确把握全市水资源状况，了解供需情况，对采取有效措施，科学利用水资源具有重要意义。本文将通过供需水预测分析，计算全市水资源的缺水度，分析缺水的主要原因，为水资源合理配置和采取有效措施提供决策参考。

1 合肥市水资源开发利用现状

合肥市位于安徽省中部，地处江淮分水岭地区，该地区水资源缺乏，区内年平均降雨量仅有700～1 000 mm，在特别干旱的年份降雨量只有600 mm左右，且全年的降雨量基本集中于6～8月。区域内的地表水主要来自大气降水，地表水水资源量年内分配不均且主要集中在汛期;区域内地下水埋深一般为2～8 m，局部在10 m以上，地下水水资源仅仅作为备用水源。

1.1 合肥市水利工程现状

目前，合肥市的供水主要来源于董铺水库、大房郢水库以及合肥市境内的小型水库、塘坝和淠史杭灌区的引水工程，巢湖作为备用水源。随着合肥市城市化进程加快，人口急剧增长，合肥市现有的供水规模将不能够满足合肥市的用水需求。

2010年合肥市共有蓄水工程81154座(口)，其中大型水库2座，中型水库17座，小型水库404座，塘坝80 731口。蓄水工程总库容为19.7亿 m3，其中大、中、小型水库和塘坝总库容分别为4.19、4.50、3.38和7.63亿 m3;蓄水工程兴利库容为10.15亿 m3，其中大、中、小型水库及塘坝兴利库容分别为1.33、2.36、1.68和4.77亿 m3。此外，合肥市共有引水工程2处，提水工程677处，总引水流量为6 m3/s，总提水流量324 m3/s，通过引水和提水每年分别能为合肥市提供2 310万m3和7.42亿 m3优质水源。合肥市2010年供水能力见表1。

表1 2010年合肥市不同保证率各类工程供水量 万m3

1.2 水资源供需平衡现状

根据合肥市水资源公报(2009-2011年)、安徽省统计年鉴等资料，2010年合肥市国民经济各部门的用水量与供水量的供需平衡情况见表2。

表2 2010年合肥市供需水平衡表 亿m3

通过对合肥市水资源供、需两端的比较分析，在2010年，合肥市在50%、75%保证率下不缺水，95%保证率下的缺水量为1.94亿 m3，表明合肥市水资源基本可以满足当前社会经济的发展。

2 供需水预测

2.1 需水预测

根据《合肥市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》及《合肥市城市总体规划(2006-2020年)》，合肥市2010年总人口数为570.8万人，城镇人口391万人。考虑到2011年，国务院将居巢区和庐江县并入合肥市，至2015年，合肥市总人口为732.9万人，城镇化水平为70%，2020年合肥市总人口为895万人，其中城镇人口662.3万人，城镇化水平为74%。根据人口和经济增长趋势，预测各类用水需要，未来主要用水需求包括生活需水、生产需水、生态环境需水等。

2.1.1 生活需水预测

合肥市生活需水包括城镇居民生活需水和农村居民生活需水，参照水利部水利水电规划设计院总院《第二、三产业取水定额预测》拟定合肥市城镇、农村生活用水定额分别为120～180 L/人·日、80～90 L/人·日。2015年和2020年合肥市生活总需水量分别为2.96亿 m3和3.72亿 m3。

2.1.2 农业需水预测

农业需水包括林牧渔畜和农作物灌溉用水。畜牧业的用水定额参考《安徽省行业用水定额》，拟定合肥市畜牧业用水定额分别为大牲畜40L/(只·d)，小牲20L/(只·d)，家禽1.5L/(只·d);合肥市旱作物品种较多，根据省内灌溉试验及有关规划资料，选取小麦、大豆、蔬菜作为旱作物代表，拟定各代表作物灌水制度，进行代表旱作物灌溉定额计算，1956-2000年系列各种代表农作物多年平均灌溉定额见表3。

表3 合肥市主要农作物多年平均灌溉定额表m亩

2.1.3 工业需水预测

工业需水量按公式(1)计算，计算公式为:

式中:R为工业用水重复利用率，根据《合肥市水资源综合规划》，2010年为65%，2015年为70%，2020年达到72%左右;W为工业万元产值用水定额。

2.1.4 生态环境需水预测

生态环境需水，一般指城镇公共绿地及水域生态需水量等[6]。

(1)城市绿地生态需水量估算。根据《合肥市绿地系统规划(2007-2020年)》，2015年及2020年绿地面积分别为7 400 m2和9 685万 m2，根据公式(2)进行估算。

式中:WL为城市绿地生态需水量;ψ为绿化用水定额，合肥市ψ值为0.5;F为绿化覆盖面积。

(2)水域生态需水量估算。根据《合肥市水资源综合规划》合肥市水域总面积为24.3 km2，2015和2020年水域面积基本无变化。计算公式如下:

式中:WS为城市水面生态需水量;E为合肥市多平均蒸发量;P为合肥市多年平均降雨量;S为水面面积;∑QX为合肥市湖泊、坑塘多年平均下渗补给量之和。计算水域生态需水量为3 957.5万 m3。

2.1.5 需水总量

合肥市2015年及2020年不同频率条件下的需水总量，包括生活需水量、生产需水量和生态环境需水量。不同保证率下，合肥市需水总量见表4。

表4 合肥市2015年、2020年需水预测成果表 亿m3

2.2 合肥市可供水量预测

可供水量是指在不同水平年、不同保证率情况下，可利用水资源量、需水量及工程供水能力三者结合条件下工程可提供的水量。受到水资源条件、用水条件、水质条件以及工程设施等因素的综合影响[7-8]。

合肥市现状可供水量根据已有供水工程规划、设计资料，考虑其运行情况及实际供水和工程老化供水能力衰减等情况进行分析。2015年、2020年的可供水量预测，是在现状可供水量基础上，考虑现状供水工程经过挖潜、改造、配套及水量的合理调配后新增加的可供水量，并考虑工程老化、损坏、淤积等因素对其供水能力的衰减影响。新建、续建工程，在考虑规划水源工程后，根据工程计划实施进度、资金投入程度、配套完善程度等分析其在规划水平年可能达到的供水量，并采用现代水资源模拟技术，提出可供水量预测成果，合肥市2015年、2020年不同保证率的可供水量预测成果见表5。

表5 合肥市2015、2020年不同保证率可供水量表 万m3

3 缺水度分析

3.1 供需平衡分析方案

本文根据供需水预测结果，拟定按照一次平衡方案(A方案)和二次平衡方案(B方案)两方案进行水资源缺水平衡分析。

A方案:考虑人口的自然增长、经济的发展、城市化程度和人民生活水平的提高，按保持现有供水工程规模的零方案，在现状水资源开发利用格局和发挥现有供水工程潜力情况下，强化节水、挖潜等工程措施，以及调整产业结构、抑制需求的不合理增长和改善生态环境等措施进行水资源供需分析。

B方案:针对一次平衡的缺口，在进一步增加自来水工程、企业自备水源工程、新建水利工程，以及实施各种非传统水源工程等后，进行水资源供需平衡分析。

3.2 不同方案的缺水度分析

进行水资源供需平衡分析后，用缺水度来反映缺水程度，对A方案和B方案分别进行供需平衡分析，得出全市不同水平年不同频率的缺水情况，具体情况见表5。由表6可以看出，对于A方案，至2015年，合肥市在50%及75%年份下不缺水，在95%特枯年份下缺水，缺水率为19.16%，水资源尚可满足社会经济的发展的需要。到2020年，合肥市不同保证率年份下均有缺水，随着合肥市人口的增长以及城镇化率的提高，合肥市生活用水及生产用水增长较快，生产用水的增长主要体现在工业上，未来合肥市水资源紧缺将会成为制约社会经济发展的“瓶颈”。

对于B方案，针对一次平衡的缺口，考虑新增引江工程及中水回用等措施。合肥市内有王小郢污水处理厂、十五里河污水处理厂等十座污水处理厂，总处理规模为191.5万m3/d。污水处理厂出水水质基本上达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)标准，水质可以满足一些对水质要求不高的工业。这些污水处理厂的建成将使中水回用的中水水源得到保证。巢湖是合肥市重要备用水源地，水资源丰富，巢湖正常蓄水位为8 m，相应蓄水量为17.2亿m3，若蓄水位低于7 m时，则启动凤凰颈大型电力排灌站以200 m3/s规模抽引长江水注入巢湖，因此引江济巢水源是有保障的。在此情况下，合肥市仅在2015年及2020年95%特枯年型下有少量缺水。

表6 缺水度分析亿m3

4 结论及建议

合肥市为皖中地区缺水较为严重的城市之一，属资源型缺水、水质型缺水并存，通过对合肥市水资源进行二次供需平衡分析，表明:目前合肥市水资源量基本能满足现有生产、生活的需要，但是随着社会经济的发展，未来的水资源需求矛盾越来越突出。维持现有的建设水平，到2020年合肥市将会出现缺水现象。因此必须实行科学的开源节流措施。通过对用水目标之间、用水部门之间进行水量的合理调配，实现水资源开发利用、经济社会发展与生态环境保护的协调，促进水资源的高效利用，缓解水资源供需矛盾，满足合肥市人口、资源、环境与经济协调发展对水资源在时间、空间、数量和质量上的要求。

1) 节水措施

生活上，减小城市管网漏损率，加大节水器具的普及率。农业上，改变粗放式的漫灌方式，积极推广节水农业:推广喷灌、滴灌、细流灌溉等微灌技术;大力推广渠道防渗防蒸技术和低压管道输水技术。工业上，通过推广节水措施，逐步建立节水型产业体系，提高水资源的重复利用率，大力发展低耗水生产技术，将节水措施与企业技术改造相结合，推广节水工艺，提高水的重复利用率。

2) 推广中水回用

“中水”是国际上公认的“城市第二水源”。使用中水，既降低生产成本，又减少了自来水使用量，节省下来的优质水可供群众作为生活用水，体现了水的“优质优用、低质低用”原则。建议在所铺设的中水回用管道上设置取水点，用于园林绿化、生态景观、工业冷却水、道路冲洗、车辆冲洗、建筑施工等方面，可降低费用，节约水资源，减轻建设负担。

3) 水源保护

(1)董铺、大房郢水库

董铺、大房郢水库是合肥市重点保护的水源地，应根据《合肥市城市饮用水水源保护条例》，划定饮用水水源保护区，并采取相应的保护措施，保护水库水质。建议采用如下措施:迁移科学岛排水口;搬迁畜禽养殖场;禁止在库区开展水上运动训练及娱乐活动;对原材料或产品的堆场或仓库进行严格管理等。

(2)巢湖

巢湖是合肥市重要的备用水源地，按照《巢湖流域水污染防治条例》执行。巢湖流域水污染防治的重点地区是合肥市，重点是巩固工业污染防治成果，加强面源和生活点源的污染控制。通过积极采取措施，改变富营养化状况，促进流域经济与社会持续发展。到2015年，湖区整体水质力争到达国家ⅠⅠⅠ类水质标准。

(3)淠史杭灌区

淠史杭灌区上游大型水库水质较好，一般能够满足国家ⅠⅠ类水质标准。淠史杭输水主干渠穿过六安市城区，城市污水排放对输水干渠水质影响较大，六安市是灌区的主要污染源。今后应进一步加大对输水干渠沿线城镇的污水处理力度，开辟污水排放专用通道，力争实现清污分流，将淠史杭干渠建设成为清水廊道，为沿线城镇提供优质的水源。

[1]曾小清，蒋伟强.水资源供需平衡动态模拟分析方法[J].城市环境与城市生态.1996，9(3):18-20.

[2]曾令刚，李萍.数字模拟技术在水资源供需平衡中的应用[J].浙江水利科技.2003，2:9-11.

[3]刘俊良，臧景红 ，何延青.系统动力学模型用于城市需水量预测[J].中国给水排水.2005，21(6):13-16.

[4]范英英，刘永，郭怀成.北京市水资源供需平衡趋势预测及分析[J].安全与环境学报.2006，1(1):116-120.

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