營口市主城區水平衡測試技術方法及分析

張春潔;金 鑫;李旭春

(1.遼寧省水文水資源勘測局營口分局，遼寧 營口115000;2.遼寧省水文水資源勘測局，遼寧 沈陽110003)

1 城市水平衡測試的目的和意義

營口市位于渤海遼東灣東北岸，大遼河入海口處，是全國重點沿海開發城市之一。營口市水資源總量為10.55億m3，人均占有水資源量463m3，是省內水資源嚴重貧乏地區，水資源短缺已成為制約社會經濟發展的重要因素。為了節約用水，合理調配水資源，減少廢污水排放，制訂合理的生活用水定額和工業用水定額，使城市用水更加合理，以期達到社會經濟穩定、高速發展，因而，必須摸清城市的用水現狀結構，充分開發城市的節水潛力，科學地規劃城市用水。

在城市用水方面，準確確定用水量、耗水量、廢污水排放量和污染物排放量數據，對于城市水資源配置、城市節水和供水工程規劃建設、城市污水處理與污水處理廠規劃建設、城市污水對流域或區域水資源環境的影響分析等諸多方面密切相關，十分重要。因此，開展城市水平衡測試極其重要。

2 水平衡測試的目標

(1)通過城市的生活用水的水平衡測試，確定城市生活用水的現狀用水量、耗水量、排水量和污染物排放量及用水量、耗水量、排水量之間的比例關系。

(2)根據供水人口統計確定城市的人均用水量、耗水量、排水量和污染物排放量之間的比例系數。

(3)通過城市水平衡測試，為其他同類城市生活用水情況的確定提供比例系數。

(4)根據排水口情況，在其他條件具備的情況下，對城市內工業用水排污量和污染物排放量進行監測，為企業排污達標狀況提供基本監測數據。

(5)在其他條件具備的情況下，在城市排水管網的生活用水和工業用水匯合點處建立排水量和水質長期觀測點，用于今后水資源規劃、創建節水型社會提供基本數據[1]。

3 技術路線

在用水現狀比較穩定的條件下，根據城市生活用水數據的年際變化，我們能夠利用一個年度的城市生活用水水平衡測試，來確定當前條件城市生活的用水量、耗水量、污水和污染物排放量及之間的比例系數。在隨后的年份，只要當地的氣候條件、基礎設施狀況、第三產業發展水平以及居民生活水平和生活習慣等沒有發生明顯變化，就可根據人口變化和供水數據來確定用水量，并沿用水平衡測試的比例系數來確定耗水量、污水和污染物排放量。

通過研究主城區域取水、用水、排水等方面存在的問題，經過分析計算，可以解決城市現狀用水結構存在的不合理的現象，為營口市水資源合理規劃、創建節水型社會打好基礎。

4 水平衡測試工作步驟和方法

4.1 測試步驟

水平衡大致可分為準備階段、實施測試、數據匯總分析和評價四個階段[2]，其中準備階段主要包括:企業用排水情況詳勘，制定測試方案，儀器設備配置以及技術準備;測試階段主要包括:測試數據收集和技術審核，實時數據分析反饋;數據分析階段主要包括:數據整理、匯總和分析，并編寫《水平衡測試報告書》;評價段主要包括對用水單元進行合理用水評價，找出不合理用水量的產生的原因，并提出合理化建議。

4.2 測試方法

水平衡測試的方法主要有兩種:逐級平衡法和一次平衡法。

4.2.1 一次平衡法

一次平衡法是在每天同一時段內，對全廠所有的生產用水設備、輔助生產設備、附屬生產設施及全廠生活設施的供水、排水、耗水等情況進行測試[3]。此方法只適用于用水系統比較簡單、用水過程較為穩定的企業[4]。此方法作為瞬時測試，精度較高，測試結果比較理想。但是，對生產周期大于二十四小時的不均勻用水設備其誤差較大，不能反映這類設備的實際用水情況。而且，由于所有測試任務是在二十四小時內完成，需要的測試人員數較大，一般適用于中小企業或用水比較簡單的企業[5]。

4.2.2 逐級平衡法

逐級平衡法是建立在用水點的基礎上，能夠較好地反映出各個不同用水設施的用水情況[6]。逐級平衡法是先進行設備水平衡測試，然后進行車間的水平衡測試，最后是全廠的水平衡測試。此方法能較好地反映出各個不同用水設施的用水狀況，尤其是一些生產周期長、用水量不均勻的設備或設施更為適用。但是，在設備運行工況不穩定以及企業職工流動性較大情況下，企業內的各種水量之間難以平衡。

本此測試因為是針對整個主城區的，測試范圍大，采用二者兼并的方法。供水數據來源于自來水公司和用水數據;排水量來自現場監測;那么，耗水量等于供水量減去排水量;污染物排放量來源于對污水排放的監測。

5 水平衡測試

營口市是較早開放的沿海城市之一，經濟發達，近年來營口依托港口發展重化工業的戰略取得明顯的成效。尤其在冶金、石化產業和裝備制造業上的發展極其迅速，現已形成冶金、裝備制造、石化、鎂質材料、新型建材、紡織服裝六大支柱產業，其規模以上工業增加值共占比達80%，全市輕重工業比為21.3:78.7，現營口的三產產業結構比為7:60:33，由原來的以輕紡工業為主的輕工業城市轉變成以冶金、石化為主的重工業城市。市政供水面積66.3km2，供水人口42.17萬人。

因為用水水平因季節的不同而不同，所以開展水平衡測試，首先需要分季度分別進行測試，然后對測試結果進行綜合分析，提出用水定額和節水建議。本測試以春季為例。

5.1 水平衡測試范圍及分區的劃分

根據營口市主城區的供排水特點，本次測試分區按排水管網所控制的區域進行劃分。依照代表性強、工業影響小、供排水清晰的原則，我們在主城區選取四個典型區域進行測試。四個典型區域分別為:二泵站區、三泵站區、八泵站區和銀珠化紡測試區，總供水面積8.789km2，供水人口17.6154萬人。

5.2 供水量監測

本次城市水平衡測試劃定區域的供水數據可根據用水數據及自來水公司提供的管網漏失率進行計算。

5.3 排水量監測

在四個典型區中的三個測試區的排水水泵站和污水處理廠分別進行二十四小時監測進口和出口水量。嚴格記錄泵站開泵數量及所開泵的開啟時間，通過水泵的額定功率、水泵效率和水泵的開啟時間計算測試區的排水量，并且，在每個泵站的蓄水池設立水尺觀測水位，根據蓄水池的水位變化，確定排水的日變化規律及復核排水量。在銀珠化紡測試區設立兩個監測斷面，下斷面監測的排水量與上斷面監測的排水量之差即為該區域的排水量。

5.4 污染物排放量監測

根據《典型城市水平衡測試技術大綱》和《水環境監測規范》(SL219－98)，并結合考慮營口市的排水管網實際情況，對水質與水量大部分同步監測，監測項目[7]即:化學需氧量(COD)、氨氮、總氮和總磷。

5.5 水平衡測試成果分析

根據營口水務有限公司2008～2010年供水資料統計，工業取水占總供水量的55%，生活取水占總供水量的45%來分析計算，得出營口市主城區的排水率、耗水率、人均生活用水定額統計表如表1所示。

表1 營口市區主城區排水率、耗水率、人均生活用水定額統計表

在本次水平衡測試期內(一個星期)，營口市主城區污水收集范圍內居民生活總供水量為54.67萬m3，日平均供水量7.81萬m3，供水人口42.17萬人，人均用水定額185升/人·日。總排水量為99.18萬m3，日平均排水量14.17萬m3，排水率77.13%。耗水量為供水量與排水量之差，得出該主城區的日均耗水量為4.20萬m3，耗水率22.9%。

營口市主城區經污水處理廠處理后人均日污染物排放量為0.0360 kg，接近純居民生活區人均日污染物排放量。

6 存在的問題及節水建議

6.1 存在的問題

(1)水平衡測試的測試范圍較大，研究對象為整個主城區，具體監測對象分散，分為幾大典型測試區，并沒有對本地區的各個工廠、企業等用水部門進行單獨的用水、耗水和排水監測，從而在監測過程中容易造成誤差，增加計算的累計誤差。

(2)供水數據來源于自來水供公司，由于營口市自來水公司供水方式為環狀供水，各水廠的供水管線互通，錯綜復雜，整個城市管道供水過程中的跑、冒、滴、漏造成水量的損失量計算復雜且沒有計算進來，缺少相應的技術支持，從而對供水量和用水量的精度造成影響。

(3)測試儀器的儀器誤差和系統誤差以及操作技術的熟練準確度對結果會造成影響。

(4)由于水平衡測試范圍較大，而進行測試的人員安排有限，以及測試工作時間較短，容易造成測試結果的年際代表性不強而使其時段性、階段性特點突出。

6.2 建議及節水措施

(1)增加水平衡測試工作資金的投入，改進城市水平衡測試方法，提高測試效率;

(2)建立用水檔案[8]。各行業的用水檔案須健全，實測試工作中，數據記錄和處理須按照有關要求嚴格進行，形成一套完整的技術方案。

(3)選擇代表性強的水平衡測試時間段和測試周期，這是水平衡測試技術難點[9]，做好這一點，可以更好地摸清用水單元的運行周期，以便使測試的水量最大限度地接近真實值。為下一步的節水工作提供更真實可靠的依據。

(4)選定合適的測試儀器，嚴格按照操作步驟、方法進行，并且熟練掌握各種測量器具的使用方法，準確讀數。加大創新力度，直接改進測量方法。

(5)加大節水宣傳力度，鼓勵各大用水單位積極采取節水措施。

(6)引進節水新設備、新方法，改進新工藝，提高節約用水效率。

(7)加強城市節水工作的領導機構，做好用水定額的編制工作，研究制定用水定額的配套政策。

7 結語

以整個城市為研究單位，開展整體的水平衡測試，能夠全面了解城市供水、耗水及排水狀況和區域的用水現狀，以此分析水量平衡關系和合理供、用水程度，為水行政主管部門制定科學合理的用水定額提供可靠的數據，為城市制定系統的供水、節水及污水處理規范提供可靠依據，以保證城市水資源可持續利用和社會經濟的健康發展。

[1]遼寧省水文水資源勘測局營口分局.營口市城市水平衡測試技術報告[R].2011.

[2]林洪孝，王國新.用水管理理論與實踐[M].北京.中國水利水電出版社.2003.

[3]廖承彬.水平衡測試技術及其實踐[J].浙江水利.2000，(6):5.

[4]孫恩福，鄭東春.企業水平衡測試是建立節水型社會的重要措施[J].東北水利水電.2005，(7):53.

[5]俞芳琴，狄昌盛.淺談水平衡測試及應用[J].南京.江蘇水利.2010(9).

[6]張可義.滄州市企業水平衡測試分析[J].陜西水利.2011(2).

[7]水環境監測規范.(SL219－98).

[8]魏鳳麗.水平衡測試及工作中應注意的問題[J].有色冶金節能.2009，(5).

[9]張偉，梁志成，黎建余.東莞市水平衡測試問題探討[J].中國計量.2011－07.