邯郸市主城区水资源开发利用供需分析
2018-08-25宋弘东
吴 旭 ,宋弘东
(1.河北工程大学 水利水电学院,河北 邯郸 056038;2.河北省邯郸水文水资源勘测局,河北 邯郸056001)
1 研究背景
城市化的快速发展和城市规模的不断扩大,城市人口增加,工业迅速发展,城市需水量急剧增加,城市缺水正成为世界性的问题[1]。由于城市地域狭小,集雨面积小,人口密度大,生产活动集中,取水也集中,所以容易出现资源型缺水,进而加大了地下水开采量,导致市区地下水超采,引发了地面沉降、地下水降落漏斗不断扩大等问题[2-3]。邯郸市作为典型的资源型缺水城市,以2014年为现状水平年,2020年和2030年为近期规划水平年和远期规划水平年,分析研究主城区水资源开发利用现状及不同水平年的供需状况,对邯郸市主城区(以下简称“研究区”)水资源合理配置、可持续利用以及水资源承载能力评价具有一定的实际应用价值和现实指导意义。
2 研究区概况
研究区位于河北省南部,东连邯郸平原,西依太行山,南与磁县为邻,北临永年区。面积395.1km2,由丛台区、邯山区、复兴区和经济开发区组成,总人口114.3万。研究区以京广铁路西侧100m等高线为界,分为东西两部分,西部为山区丘陵,东部为平原区,平原地势一般较为平坦,自西南向东北缓慢倾斜;主要分布有褐土、粗骨土和潮土。研究区多年平均气温14.0℃,多年平均降水量502.7mm,其中汛期多年平均降水量376.8mm,占多年平均年降水量的75.0%[4]。
研究区内的河流水系主要有滏阳河、渚河、沁河和输元河,沟渠主要有支漳河分洪道、青年沟、化工沟、邯临沟、铁路边沟等。研究区内水利工程主要分为排水和灌溉两大类,其中小型水库11座,总库容880万m3,水利控制工程5座,包括张庄桥节制闸、左西橡胶坝、贺庄橡胶坝、柳林桥控制闸、苏曹电厂引水控制闸[5]。
3 现状年水资源开发利用及供需分析
3.1 水资源开发利用现状
3.1.1 供水系统
研究区现状供水系统由岳城水库供水、东武仕水库供水、羊角铺水源地供水、地下水开采和中水回用组成。其中,邯郸市铁西水厂以岳城水库为水源,设计日供水能力20万m3,每年向邯郸市提供工业和城市生活用水4000万m3左右;滏阳河河水主要由东武仕水库供水,主要满足马头电厂、马头洗选厂、邯钢水厂、原自来水河水厂和邯郸热电厂等工业用水和沿途农业灌溉用水;三堤水厂以水源羊角铺水源地为水源,日供水能力达20万m3;中水由东污水处理厂、西污水处理厂和邯钢污水处理厂提供,现状总污水处理能力57.2万m3/d。
3.1.2 供用水量
现状年研究区各类水利工程向工农业及城镇生活提供总水量17220万m3,其中,地表水11942万m3(含中水回用435万m3),占总供水量的69.3%;地下水5279万m3,占总供水量的30.7%。总用水量17220万m3。其中农业用水量1923万m3,占行业总用水量的11.2%;工业用水量8385万m3,占行业总用水量的48.7%;生活用水总量6912万m3,占行业总用水量的40.1%。其中城镇生活用水量6847万m3,占生活用水总量的99.0%,占行业用水总量的39.8%;农村人畜用水量65万m3,占生活用水总量的1.0%,占行业用水总量的0.3%[6]。现状年研究区行业用水情况如图1。
图1 现状年研究区行业用水情况
3.2 现状年水资源供需分析
3.2.1 可供水量
可供水量是指在不同水平年、不同保证率的情况下,考虑需水要求,供水工程设施可能提供的水量,应不大于可利用水资源量。研究区现状水平年可供水量包括东武仕水库滏阳河供水、岳城水库管道供水、羊角铺水源地管道供水、中水及自产地表地下水资源供水。研究区现状年可供水量计算成果如表1。
表1 现状年可供水量计算成果 单位:万m3
3.2.2 需水量分析
需水量包括工业、农业、生活等河道外需水,并考虑了现状年河湖生态用水和绿地绿化用水。工业需水量按万元工业增加值取水量值计算;生活需水采用现状年用水定额进行计算,农村生活需水按河北省用水定额计算;农业需水包括粮经、林果用水两部分,农业需水量按近几年平均灌溉定额,并参照河北省《用水定额》计算[7];河湖生态需水量主要考虑水面蒸发水量、湖水渗漏水量和湖泊为维持其景观功能所需的换水量,绿地绿化需水量主要采用现状年绿化面积与定额之积求得。研究区现状年总需水量计算成果如表2。
表2 现状年总需水量计算成果 单位:万m3
3.2.3 供需水量分析
经分析,研究区现状年50%保证率可供水量29993万m3,需水量27613万m3,余水2380万m3;75%保证率可供水量27914万m3,需水量为28454万m3,缺水554万m3。研究区现状年供需平衡分析成果如表3。
表3 现状年供需水量平衡分析成果 单位:万m3
4 规划水平年水资源开发利用及供需分析
4.1 经济社会发展指标预测
依据《邯郸市“十三五”规划》、《邯郸市城市总体规划纲要(2004~2020年)》和《河北省邯郸市区南水北调城市水资源规划报告》[8-9],结合近5年研究区经济社会实际发展状况,通过预测人口增长率、地区生产总值、工业增加值和有效灌溉面积等关键参数,进而预测人口、工业、农业等经济社会发展指标。研究区规划水平年分区指标预测成果如表4。
表4 规划水平年分区指标预测成果
4.2 规划水平年水资源供需分析
4.2.1 可供水量预测
规划水平年可供水量在现状年供水条件的基础上还考虑了南水北调水供水和同西部山区的水源置换情况,但羊角铺水源供水不再考虑,只做为备用水源。经分析,邯郸市城区2020规划水平年50%保证率可供水量43185万m3,75%保证率可供水量41106万m3,2030规划水平年50%保证率可供水量46576万m3,75%保证率可供水量44497万m3。研究区规划水平年可供水量预测成果如表5。
表5 规划水平年可供水量预测成果 单位:万m3
4.2.2 需水量预测
生活需水量采用趋势外推法,建立时间序列模型预测生活用水标准,结合人口预测值求得;工业需水量参照《邯郸市最严格水资源管理制度》和《河北省邯郸市区南水北调城市水资源规划报告》预测万元增加值取水量,结合工业增加预测值求得;农业需水量参照《邯郸市农业发展“十三五”规划》预测农业用水定额和灌溉渠系利用系数,结合有效灌溉面积预测值求得;生态环境需水量依照《邯郸市“十三五”规划》和《河北省邯郸市区南水北调城市水资源规划报告》并结合《城市给水工程规划规范》求得[10]。研究区规划水平年总需水量预测成果如表6。
表6 规划水平年总需水量预测成果 单位:万m3
4.2.3 供需水量预测分析
经分析,研究区2020规划水平年50%保证率可供水量43185万m3,需水量40194万m3,余水2991万m3;75%保证率可供水量41106万m3,需水量41222万m3,缺水116万m3。2030规划水平年50%保证率可供水量46576万m3,需水量44746万m3,余水1830万m3;75%保证率可供水量44497万m3,需水量45738万m3,缺水1241万m3。研究区规划水平年供需平衡分析成果如表7。
5 结语
(1)邯郸市主城区在50%保证率下,2014,2020,2030年富水,余水量分别为2380万,2991万,1830万m3;在75%保证率下,2014,2020,2030年贫水,缺水量分别为554万,116万,1241万m3。即邯郸市主城区在50%保证率时不同水平年的可供水量大于需水量,完全满足用水需求;当保证率提高到75%时不同水平年的可供水量小于需水量,无法满足用水需求。
(2)在不同保证率下,可供水量和需水量的增长趋势大致相同,但需水量的增长速率略大于可供水量的增长速率。
(3)根据以上成果可以看出,随着城市化的快速发展,为进一步提升邯郸市主城区的供水安全保障能力,建议在控制需水量的同时应重点考虑可供水量的增加,尤其是加大南水北调和引黄入邯等外调水量。