粤港澳大湾区发展背景下珠海市水资源保障战略研究

2020-08-03黄本胜李深林黄锋华雷洪成

广东水利水电 2020年7期

胡培，黄本胜，邱静，李深林，黄锋华，雷洪成

(1.广东省水利水电科学研究院，广东广州 510635；2.河口水利技术国家地方联合实验室，广东广州 510635)

粤港澳大湾区是国家建设世界级城市群及参与全球竞争的重要空间载体[1]，由香港、澳门两个特别行政区和广东省广州、深圳、珠海、佛山、惠州、东莞、中山、江门、肇庆9个珠三角城市组成，总面积为5.6万km2[2]，2018年末总人口已达7 000万人，建设粤港澳大湾区是国家新时代推动形成全面开放新格局的新尝试，也是推动“一国两制”事业发展的新实践。

珠海市是粤港澳大湾区的重要一极，战略定位为珠江西岸的核心城市、粤港澳大湾区创新高地。为了配合粤港澳大湾区建设，珠海市提出了到2035年人口达到500万、GDP增长到2万亿元的发展目标。珠海市位于珠江出海口，一方面，受上游来水与下游咸潮上溯的双重影响，水资源禀赋及承载能力较为复杂；另一方面，珠海市肩负着澳门用水与自身发展用水的重要供水任务，水资源安全保障要求较高[3-4]。因此，本文结合珠海市在粤港澳大湾区下的发展背景下，评价珠海市水资源承载状况，提出支撑珠海市城市发展目标的水资源保障建设体系。

1 研究区域概况

珠海市位于广东省南部、西江入海口，与澳门相邻，主要取水水源包括磨刀门水源、黄杨河水源、虎跳门水源，以及市域内的各水库，已形成“江水为主、库水为辅、江库连动、江水补库、库水调咸”的原水系统[5](见图1所示)。

图1 珠海市及主要供水水源示意

2 水资源承载状况分析

2.1 评价分析方法

目前，关于水资源承载状况计算分析的方法较多，主要包括经验公式法、综合评价法和系统分析法三大类[6-7]，不同方法的适用性也有所差异，本次从水资源管理及战略研究的角度出发，重点关注珠海市现状及规划的水资源承载状况，采用《建立全国水资源承载能力监测预警机制技术大纲(修订稿)》中推荐的方法进行评价分析[8-10]。

1) 评价要素及指标

水资源承载能力评价要素包括水量要素和水质要素，其中，水量要素包括用水总量W和平原区地下水开采量G2个指标，水质要素包括水功能区水质达标率Q和污染物入河量P2个指标，评价标准见表1。

表1 水资源承载状况评价标准

2) 水资源承载状况综合评价

水量、水质要素任一要素为严重超载，则综合评价为严重超载；水量、水质要素任一要素为超载，则综合评价为超载；水量、水质要素任一要素为临界状态，则综合评价为临界状态；水量、水质要素均不超载，则综合评价为不超载。

2.2 方案及数据

水资源承载能力分析时，设计了S1、S2、S3、S44个情景方案(见表2)，方案设计时考虑以下边界条件：

表2 承载能力情景方案设置标准

1) 水平年，采用了现状2018年和规划2035年2个水平年。

2) 社会经济指标，2018年珠海市常住人口为189万人，全市GDP为2 914亿元；2035年根据珠海市的规划，全市人口增加到500万人，GDP增加到2万亿元[11]。

3) 用水效率指标，2018年珠海市管网漏失率为11.3%，万元工业增加值用水量为12 m3，万元GDP用水量为19 m3。

2035年分3种不同的用水效率方案： ① 采用珠海市现状用水指标；② 采用与珠海市2035年经济发展水平相似、用水水平较高的深圳市、天津市现状用水指标；③ 进一步分析珠海市节水潜力，采用强化节水后的用水指标[11]。

4) 污水处理指标，2018年珠海市城镇污水处理率为96.4%，各污水处理厂已完成提标改造。

2035年分3种不同的污水处理方案：① 珠海市现状污水处理水平; ② 根据珠海市污水管网建设及污水收集规划，城镇污水处理率提高至99%；③ 进一步对污水处理厂出水进行深度处理，达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)V类水体标准[11]。

2.3 评价结果及分析

在4个情景方案的边界条件下，计算得到不同方案的需水量及污染物入河量(见表3)。其中，需水量按定额法进行计算；地下水用水量按现状值考虑；污染物入河量采用排污系数法计算；水功能区达标率通过污染物入河量与纳污能力对比判断得到。

表3 各情景方案需水及污染预测结果

水资源承载状况评价中，需要考虑各评价指标的承载能力基线。用水总量承载能力基线为用水总量指标W0，根据《广东省人民政府办公厅关于印发广东省实行最严格水资源管理制度考核办法的通知》(粤办函〔2016〕89号)，珠海市W0为6.84亿m3；平原区地下水开采量承载能力基线为平原区地下水开采量指标G0，根据《广东省地下水保护与利用规划》，珠海市G0为200万m3；水功能区水质达标率承载能力基线为水功能区水质达标要求Q0，根据广东省及珠海市考核要求，2018年目标值为82%，2035年目标值为95%；污染物入河量承载能力基线为污染物限排量P0，根据《广东省水功能区纳污能力核定和分阶段限制排污总量控制方案》成果，珠海市COD、氨氮限排量分别为15 971.9 t/a、1 215.3 t/a。对比各评价指标与承载能力基线，并进行归一化处理(见图2)，利用水资源承载状况评价方法，评价不同方案珠海市水资源承载状况，评价结果见表4。

由图2和表4可知，珠海市现状(方案S1)水量水质均不超载，但已经非常接近承载基线范围。对比规划2035年的3个方案(S2、S3、S4)，随着用水效率进一步提高、节水潜力进一步挖掘、污水处理力度进一步加强，珠海市水资源承载压力逐步减小，但仍处于严重超载范围内。对其承载要素进行分析，在达到高用水水平、高污水处理标准后，珠海市水质要素的超载现象已经基本消除，因此，水环境状况不是珠海市水资源承载能力的最主要影响要素；珠海市本地水资源量较少，用水很大依赖于过境水资源，考虑未来的发展，如不解决好供水保障的问题，珠海市未来将属于严重超载地区，可见水量要素对于珠海市水资源承载状况有直接的影响，是珠海市水资源承载状况的主要影响要素。

图2 各情景方案不同指标归一化评价雷达示意

表4 各情景方案水资源承载状况评价

3 水资源保障战略对策

结合珠海市水资源承载状况分析结果，重点从工程建设方面提出保障珠海市供水安全的对策措施。

3.1 供水安全保障对策

1) 河库联网挖潜

从自身角度上看，珠海市在江库联网建设方面，仍有一定挖掘潜力。供水网络内几座中型水库可以开展扩容工程研究，如北部水库群的大境山和凤凰山水库，西部水库群的乾务水库(见图3所示)。通过合理手段，扩充现有水库调蓄能力，配合珠海市现有水库联网动态运行机制，可以进一步提高珠海市动态水源储备能力。

2) 珠中江供水一体化

根据《粤港澳大湾区水安全保障规划》，积极推进“珠中江(澳)水源互济”建设。通过规划的珠中江供水东部干线，将中山南部三镇和珠澳东部取水口上移至中山古镇；通过规划的珠中江供水西部干线及已建的竹银水源工程体系，将珠澳西部取水口上移至江门篁边；东西部之间建设南北两条竹洲头至寿围联通管道，实现东西部互联互通互备。工程示意见图3。

图3 珠海市供水安全保障工程示意

3) 建设黄杨河平原水库

为抵御咸潮上溯、充分利用汛期的入境水资源、解决河口区水资源优化配置，珠海市正在开展平原水库建设的论证，初步规划选址意向位于珠海市黄杨河水道区域(见图3)。该水域建设有黄杨河水源保护区，水质较好；上游行洪通道及水道航运功能等主要由两侧水系完成，区域可通过工程手段截流成库。

4) 鸡啼门河口建闸

鸡啼门水道于尖峰山鬼仔角，上接黄杨河，下至红旗小木乃入海，鸡啼门河口建闸(见图3)可以有效阻挡下游咸潮入侵，保证上游黄洋河泵站、平岗泵站在咸潮期顺利取到淡水。而且，通过河口建闸，并结合适当的调度运行方案，可在一定程度上减轻闸上河道淤积，提升沿江两岸防洪、排涝能力，改善水环境、提高水资源利用率。

5) 非常规水资源利用

海水淡化。海水淡化利用可以有效释放用水指标，同时，还可以缓解未来珠海市在咸潮期的水源问题。从长远来看，海水淡化利用应该作为珠海市的一项重要的长远战略逐步推广实行。

污水资源化。基于珠海市水资源的基本情况，结合国家正在实施的污染防治攻坚战，建议珠海市有序推进污水资源化工作，建立企业污水排放差别化收费机制。

3.2 供水保证率分析

1) 分析时段及数据

2011—2012年咸潮期是珠海市近10 a来咸潮影响较严重的时段，在2011年10月—2012年3月间逐时的盐度数据中，广昌泵站、平岗泵站和竹洲头泵站盐度超标(盐度大于250 mg/L)时间分别占到了总时间的78.07%、39.89%和25.64%，该时段各取水泵站逐时盐度数据见图4。选择该时段实测盐度数据作为设计情景，有利于判断水源保障方案在较不利条件下的保障水平。

图4 2011年10月—2012年3月珠海市主要取水泵站逐时盐度数据示意

2) 分析方法

以各泵站盐度数据为判断标准，盐度超标线为250 mg/L，盐度超过标准时泵站停止取水，综合考虑各泵站的取水能力、水库蓄水库容、珠海市用水需求，进行水量平衡分析，计算各供水方案下珠海市的保证率。

设置5种方案(见表5)，其中，现状供水工程中，广昌泵站枯水期主要作为中转泵站，取水主要考虑竹洲头泵站、平岗泵站，合计取水能力224万m3/d；蓄水工程主要考虑竹银水库及主要水库群水库，合计调节库容8 268万m3；各方案的需水量均按预测值12.61亿m3/年考虑。

表5 供水工程情景方案设置

3) 分析结果

按逐时进行水量平衡计算，统计各方案的缺水量和缺水时段，计算水量保证率和时段保证率，计算结果见图5。可以看到，随着河库联网挖潜、珠中江供水一体化、平原水库、河口建闸等工程的建设，珠海市水量保证率、供水时段保证率均有不同程度的提高，其中，珠中江供水一体化工程由于增加了上游的取水口，受咸潮影响较小，供水保障效果较为明显。