城市供水一體化案例研究

萬 楓 朱金峰 吳 畏

城市供水一體化案例研究

萬 楓 朱金峰 吳 畏

一、概述

臺(tái)州市位于浙江省沿海中部，河流主要有椒江水系和金清水系，地區(qū)氣候溫和，雨量充沛，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量1467mm，蒸發(fā)量1335mm，降水量集中于6～9月，占全年雨量的57%，年均氣溫16.9℃。境內(nèi)長潭水庫是一座以防洪、灌溉、供水為主，結(jié)合發(fā)電等效益的多年調(diào)節(jié)的大（2）型水庫，設(shè)計(jì)正常蓄水位36m，總庫容 7.32億 m3，多年（1957～1999年）平均入流56500萬m3，徑流量17.91m3/s。

二、現(xiàn)狀供水工程

供水一期工程設(shè)計(jì)取水規(guī)模為56萬m3/d，水源取用于長潭水庫。1996年建成通水，取水量28萬m3/d，水廠供水能力為24萬m3/d，2003年（枯水年）高峰供水量（原水）達(dá)30.1萬m3/d。臺(tái)州市水資源匱乏，且空間分布不均，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的南部區(qū)域（溫嶺和玉環(huán)縣）人均可利用水資源遠(yuǎn)低于臺(tái)州市人均水平。由于新城區(qū)的不斷增加，供水區(qū)域不斷擴(kuò)大，最高日供水量超過設(shè)計(jì)規(guī)模；與原有規(guī)劃相比，城市和經(jīng)濟(jì)環(huán)境發(fā)生了很大變化，需水量在繼續(xù)增加，2003年起興建了供水二期工程。二期供水工程總設(shè)計(jì)規(guī)模為日供水49萬m3/d（進(jìn)水廠原水量，包括4%廠用水量）：向椒江、路橋、溫嶺、玉環(huán)沿線集中供水規(guī)模38萬m3/d，向黃巖供原水規(guī)模11萬m3/d。隨著浙江城鄉(xiāng)一體化的推進(jìn)，供水一體化和供水安全的分析研究日益重要。

三、供水管理

我國政策將生活用水作為優(yōu)先考慮，而缺水形勢(shì)日益嚴(yán)重，為滿足供水量，一方面要實(shí)施水源多樣化并擴(kuò)大水源；另一方面，在可用水源已經(jīng)分配完畢的情況下，新增的飲用水只能通過調(diào)用其他部門而獲得，即各部門間供水一體化的要求。

（1）水庫水

地下水下降很容易引起許多環(huán)境生態(tài)問題，利用地表水資源作為供水水源是符合可持續(xù)發(fā)展的要求。從1996年開始，長潭水庫通過浙江城市發(fā)展集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱公司）向臺(tái)州市供水，多年平均供水量為1.053億m3，且公司從長潭水庫引水量逐年遞增（見圖1），表明臺(tái)州社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致需水量增加的必然，也導(dǎo)致這樣單一水源取水對(duì)水質(zhì)及運(yùn)行安全等提出很高的要求。

由圖1可知，長潭水庫向城鎮(zhèn)供水量在2011年首次超過農(nóng)業(yè)灌溉及發(fā)電用水量，表明臺(tái)州的社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水在長潭水庫的可用水資源量中成為重要部分，同時(shí)也使得目前供水越來越依賴于長潭水庫。通過16年從長潭水庫引水量的趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)，年引水量以每年1013萬m3的速度增加（擬合度R2達(dá)到0.91），據(jù)此可以作為未來年份取水量預(yù)測(cè)的依據(jù)，為未來新建取水口、三期工程建設(shè)及水庫聯(lián)合供水調(diào)度提供指導(dǎo)。

圖1 長潭水庫入流及供水趨勢(shì)

圖2 長潭水庫多年灌溉及發(fā)電水量

隨著興建新的水利工程難度加大，地表供水水源十分困難，水資源保護(hù)和重復(fù)利用就很重要了。

（2）農(nóng)業(yè)節(jié)水

農(nóng)業(yè)灌溉仍是整個(gè)地區(qū)的主要用水部門，從長潭水庫運(yùn)行至今，水庫大部分蓄水被用于農(nóng)業(yè)灌溉，只是近些年城市供水的重要性才開始顯現(xiàn)。根據(jù)1963～2011年長系列水文及社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水資料統(tǒng)計(jì)，長潭水庫多年平均水資源量為5.674億m3，其中向自流灌溉、發(fā)電灌溉及生態(tài)環(huán)境用水約4.707億m3，占地表可用水資源量的83%；但是，近些年城市供水的增加使得這一比例有所降低（圖2）。

通過借助政府投資鼓勵(lì)或城市用水補(bǔ)償，改善渠系襯砌等措施減少滲漏損失，推廣噴灌、滴灌等農(nóng)業(yè)節(jié)水方式，提高農(nóng)業(yè)灌溉用水效率，或者將部分回用水和中水供給灌溉，都能夠減小農(nóng)業(yè)供水比例，增加可引水量。因此農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉及水資源的重復(fù)利用會(huì)成為增加城市供水量、提高供水保證率的重要舉措，而這實(shí)際涉及水庫水量使用權(quán)的轉(zhuǎn)換。

水資源作為一種商品具有使用價(jià)值，在不同取用水單位之間可以通過水權(quán)買賣的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，國內(nèi)關(guān)于水權(quán)交易及使用已有了一些成功的經(jīng)驗(yàn)和案例，如2001年浙江義烏市成功地從鄰縣東陽橫錦水庫購買每年5000萬m3的使用水權(quán)，開創(chuàng)了中國水權(quán)制度改革的先河。

（3）雨污水利用

除了修水庫、打井和外流域調(diào)水外，由于本地區(qū)雨量充沛而供水相對(duì)不足的特征，未來可以通過收集雨水進(jìn)行利用，實(shí)施雨水利用工程。近20年來德國、日本等發(fā)達(dá)國家城市雨水利用取得很大進(jìn)展，尤其德國在城市雨水調(diào)蓄利用方面的成就倍受關(guān)注。在發(fā)展中國家，孟加拉國在達(dá)卡也建立了雨水收集系統(tǒng)。雨水利用可減輕防洪壓力，并能夠大大降低對(duì)傳統(tǒng)水源的需求，且發(fā)生大暴雨時(shí)部分徑流用于地下水誘導(dǎo)補(bǔ)給；雨水水質(zhì)也相對(duì)易于處理，可考慮作為聯(lián)合供水的一種水源，減小對(duì)水庫供水的依賴性。

另外，供水與污水管理相結(jié)合，通過技術(shù)開發(fā)提高水的可獲得性。在未來缺水更嚴(yán)重情況下，通過城市收集并處理雨污水、海水脫鹽等獲得多樣化水源，用于特定用途（農(nóng)業(yè)、工業(yè)和商業(yè)），從而增加高水質(zhì)的生活供水量及可靠性。這要求不同水質(zhì)的管道分離，在一些國家已形成很大規(guī)模，如新加坡興建了獨(dú)立的污、廢水排放與收集系統(tǒng)，再生水主要用于工商業(yè)用途；墨西哥城建有深層污水系統(tǒng)儲(chǔ)存污水和雨水，對(duì)污水和雨水進(jìn)行處理使用。通過污水管理，提高水的循環(huán)利用率和污水回用比例，未來更多使用再生水已經(jīng)成為趨勢(shì)。

綜上可知，在進(jìn)行供水管理中，要盡可能獲得更多的供水水源或從其他部門、流域調(diào)水，以提高供水安全及可靠性，未來可根據(jù)實(shí)際情況比較分析各種水源取水利用的成本，兼顧人類與自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)各部門的用水效率與公平，采取相應(yīng)的策略和工程措施增加供水，適應(yīng)未來社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

四、需水管理

城市供水的目標(biāo)是要達(dá)到供需平衡，因此在供水管理研究中有必要結(jié)合需水管理進(jìn)行分析和探討，通過需水分析可為未來供水部門的供水目標(biāo)和運(yùn)行提供一定支持。供水與用水信息的分析對(duì)實(shí)現(xiàn)供需平衡十分重要，利用需水預(yù)測(cè)模型可以對(duì)現(xiàn)狀及未來城市的需水進(jìn)行預(yù)測(cè)，將下游需水信息反饋給供水部門。由于供水較為分散，各地均有自己的供水部門，其供水情況也直接影響到水量的合理調(diào)度，使得供需平衡分析具有更多不確定性，對(duì)供水的優(yōu)化調(diào)度帶來困難。只有將需水量預(yù)測(cè)成果與水資源量評(píng)價(jià)相結(jié)合，才可為未來的供水工程建設(shè)、水庫的聯(lián)合調(diào)度提供指導(dǎo)依據(jù)。

另一方面，需水管理通常以懲罰性水費(fèi)單或減少用水的形式出現(xiàn)，合理制定各部門的分段水價(jià)，實(shí)行綜合的需水管理政策，對(duì)用戶的用水行為進(jìn)行適當(dāng)規(guī)范，可提高用水效率和效益，有利于提高用水的可靠程度。隨著水價(jià)機(jī)制的完善，供水部門通過與水庫及下游用水戶協(xié)調(diào)確定更合理的彈性水價(jià)，能夠提高供水的供水效益。

五、城市水資源綜合管理

未來的城市供水發(fā)展，綜合考慮水資源需求，能更有效地維持供水和需水之間的平衡，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和城市綜合水資源管理。但是，受到現(xiàn)有管理體制和政策的約束，還應(yīng)通過技術(shù)創(chuàng)新、市場(chǎng)體制改革等措施滿足現(xiàn)代水資源管理的需求。

從城市水資源綜合管理的角度，如果將水質(zhì)和水量作為發(fā)展保護(hù)并重的目標(biāo)，水源保護(hù)、雨污水處理和城市管網(wǎng)建設(shè)也不能視為相互獨(dú)立的。因此，供水的一體化要從整體的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)水資源進(jìn)行合理配置和優(yōu)化布局，一方面指地區(qū)綜合，包括不同市縣之間管轄權(quán)之間的關(guān)系，另一方面指各部門之間、社會(huì)與生態(tài)環(huán)境之間的綜合，成立類似土耳其的ISKI這樣的城市水務(wù)機(jī)構(gòu)有助于水事有效管理。從管理的角度，涉及供水管理、需水管理、雨污水與節(jié)水管理的綜合協(xié)調(diào)，這些在實(shí)際中都會(huì)面臨巨大挑戰(zhàn)，但應(yīng)是未來發(fā)展的趨勢(shì)。

六、結(jié)語

水資源的許多問題之所以長期未得到解決，包括城市供水行業(yè)，除了認(rèn)識(shí)問題外，很重要的原因是在水資源的管理體制、投資體制和水價(jià)政策等方面存在問題，因此水資源管理體制與機(jī)制的改革必將成為未來水資源管理的關(guān)鍵

淮河水利委員會(huì)規(guī)劃計(jì)劃處 233001 清華大學(xué)水利水電工程系 100084 淮河水利委員會(huì)水土保持處 233001）