城市水資源配置中退水問題研究初探*

李析男趙先進韓元元

（1.貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州　　貴陽 550002；2.武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，湖北　　武漢 430072）

城市水資源配置中退水問題研究初探*

李析男1，2趙先進1，2韓元元1

（1.貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州貴陽 550002；
2.武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，湖北武漢 430072）

本文以供水分析、需水預測和供需平衡分析為基礎，提出城市水資源配置的基本框架，進而對城市退水結構進行分析，針對目前城市退水問題研究的現狀，初步建立城市退水機制，通過城市退水機制的研究促進城市水資源高效利用，加強城市和區域用水安全。

城市水資源；配置；退水問題

水是人類生存的基本保證，是社會發展必不可少的重要基礎性資源、戰略性經濟資源和公共性社會資源［1］。隨著社會經濟的發展，人類對水的需求不斷加大。由于水資源的競爭和矛盾日漸突出，為有效解決這些問題，水資源配置理論被提出并得到了廣泛應用。

水資源配置是指在流域或特定的區域范圍內，遵循有效性、公平性和可持續性的原則，利用各種工程與非工程措施，按照市場經濟規律和資源配置準則，通過合理抑制需求、保障有效供給、維護和改善生態環境質量等手段和措施，對多種可利用水源在區域間和各用水部門間進行的調配［2］。城市作為人類生存和發展的聚集地，是水資源配置的主要研究對象，對于城市的水資源配置理論已經成熟并取得了良好的應用。但針對城市水資源配置下城市退水問題的研究較少。本文以水資源配置框架為基礎，研究城市退水結構，并構建城市退水機制，為城市水資源配置下退水問題的研究提供理論參考。

1城市水資源配置基本框架

水資源配置實際上是供水主體與需水主體之間的矛盾解決過程，其主要環節包括供水分析、需水預測和供需平衡分析。對于城市，城市水資源配置系統是城市水資源配置的研究對象，指以水資源調配活動為主題的水資源工程系統與生態環境、社會經濟系統相耦合而成的復合系統［3］，在此基礎上建立水資源配置基本框架，如圖1所示。

圖1 城市水資源配置框架

1.1供水分析

供水分析是對城市可供水量的分析，針對不同水平年、不同保證率考慮供水能力。根據水循環模式［4］可以將城市供水分為常規水源和循環水源，如圖1左側所示。

常規水源主要包括蓄水工程、引水工程、提水工程和地下水工程等。蓄水工程主要指水庫和塘壩（不含專為引水、提水工程修建的調節水庫）；引水工程主要指從河道、湖泊等地表水體自流引水的工程（不含從蓄水、提水工程中引水的工程）；提水工程主要指利用揚水泵站從河道、湖泊等地表水源提水的工程；地下水工程是指對地表以下水資源進行開發利用的所有工程，包括泉水、深井等工程措施。

循環水源主要包括調水工程、雨水工程、污水回用工程、聯合調度工程和其他工程。調水工程也叫外調水工程，主要指水資源一級區或獨立流域之間的跨流域調水工程（蓄水、引水、提水工程不包括調水工程的配套工程）；雨水工程主要指城市雨洪開發利用配套工程；污水回用工程指污水處理廠及其配套工程、中水回用工程和生態凈化工程等；聯合調度主要針對具有水庫群的城市，對城市防洪、排澇以及優化配置起到積極作用。

根據城市所在地域、氣候和城市功能等特點的不同，城市供水水源分析的側重點有所不同，常規水源是各類城市較為常見的供水水源，為自然地表水和地下水水源，是大部分城市所共有的水源形式。循環水源是在城市化發展過程中，隨著城市基礎建設的提升和人類對水資源高效利用科學技術水平的提高而提出的，主要針對用水矛盾較大的城市。因此，在城市水源分析中，常規水源是必須考慮的，而循環水源則是城市發展過程中已建或規劃建設的水源。

1.2需水預測

需水預測一直是城市水資源優化配置中的難點和重點，尤其是近十幾年來，我國用水情況變化較大，因此，合理預測未來水資源需求，對實現水資源優化配置，促進我國經濟社會長期、穩定、快速發展具有現實的指導意義［5］。目前，現有水資源需求預測主要基于分產業預測方法（見圖1右側），主要分為生活、生產（一產、二產、三產）、生態幾個方面。各個產業又可以細化為不同的用水戶類別，生活主要包括農村、城鎮和牲畜；生產主要包括種植業、工業、建筑業及流通服務業等；生態主要包括河道外（道路澆灑、城市綠地）、河道內（水庫湖泊、河流水系）和生態濕地等。

需水預測的常用方法一般是根據用水增長趨勢或定額變化趨勢來對未來進行預測，主要包括以下幾類［5］：指標分析法（分類用水定額法）、趨勢分析法（線性/非線性回歸預測）、時間序列法、數學模型推算法。然而對于現在城市的發展狀況，尤其是國家新建的一些經濟開發區來說，這些方法顯然存在自身的不足，因此需要更多的需水預測方法或方案對城市需水預測進行補充和完善。

1.3供需平衡分析

供需平衡分析在傳統觀念上是指供水與需水之間在不同規劃時期的平衡計算與分析，即供水主體與需水主體之間矛盾的解決過程。隨著人們認識的不斷提高，水資源配置供需平衡分析經歷了從簡單到復雜的過程，即從簡單配置、合理配置直至優化配置的過程，從單區域角度到多區域宏觀角度的過程，從單目標到多目標（社會、經濟、環境、生態等目標）的過程。因此，針對供需平衡建立的模型也越來越多。

水資源配置是一個高度復雜的多階段、多層次、多目標、多決策的系統工程，在城市水資源配置中，城市退水問題多是被忽略的，而這正是制約城市水資源開發和區域用水安全的主要問題之一。因此，在城市水資源配置框架中建立合理的退水機制就顯得十分必要和緊迫，這不僅對城市合理開發利用水資源具有促進作用，而且對城市和區域用水安全具有重要的指導意義。

2城市退水結構分析

城市退水是指城市各個產業在發展過程中排除的污水或液態廢物。城市退水對城市及城市下游區域均有較大影響，主要表現在城市及下游區域環境污染、水體污染、生物污染等，不僅對城市自身的水資源開發利用造成影響，而且對城市和區域用水安全造成嚴重威脅。

城市退水形式主要包括污水排放、中水排放、灌溉退水、道口路澆灑退水、城市雨洪和其他退水形式等，上述退水形式共同組成了城市退水結構（見圖2）。

圖2 退水結構

污水排放主要指居民生活污水和牲畜養殖污水的排放；中水，即再生水，是介于給水和排水之間的水，指廢水或雨水經處理后達到一定水質標準，滿足某種使用要求，可以進行再使用的水；灌溉退水，主要指農業退水，是農業生產中農作物栽培、牲畜飼養、食品加工等過程排出的污水和液態廢物；道路澆灑退水，主要指用灑水車對城鎮道路進行保養、清洗、降溫和消塵等用水的排放，是城市面源污染的主要來源之一；城市雨洪退水，主要指城市區域降雨和由此造成的雨洪排放，亦是城市面源污染的主要來源之一。

3城市退水機制研究

構建城市水資源配置下的退水機制，需要以水資源配置框架為基礎。?要結合水資源配置基本框架中的供水分析和需水預測兩個部分，對城市的供水結構和需水結構進行分析（見圖1）；?將供水結構與需水結構進行對比，結合城市特點，分析城市退水結構（見圖2）；?建立退水機制（見圖3）。本文提出5點措施來構建城市水資源配置框架下的退水機制，并結合各個措施的具體功能對城市退水機制進行研究。

圖3 退水機制研究

3.1需水控制

需水控制即總量控制和用水效率控制，以市場為導向進行水資源綜合管理，對不同需水用戶進行不同條件的用水量控制和效率控制，尤其對污染較高用戶和低效高損用戶進行用水量約束。

3.2排水控制

結合城市和城市下游區域水功能區納污能力限制排水量，規范城市水處理標準與水處理能力，加強城市排水控制能力；建立適宜的城市排水系統；改進城市農業灌溉排水系統。

3.3中水控制

強化中水回用，約束中水排放，積極促進節能減排，切實達到城市水資源的高效利用。

3.4雨洪控制

開展海綿城市建設，以“規劃引領、生態優先、安全為主、因地制宜、統籌建設”的原則，對雨水以“吸、蓄、滲、凈”等方式進行充分控制和利用，進而彈性應對環境變化與自然災害等問題。主要措施有：?結合城市特點，科學規劃，具體落實建設海綿城市；?以“綠色”措施進行排水，以“慢排緩釋”和“源頭分散”為控制理念；?優先利用自然排水系統與低影響開發設施，實現雨洪的自然積存、自然滲透、自然凈化和可持續水循環，提高水生態系統的自然修復能力，維護城市良好的生態功能；?綜合采用工程和非工程措施提高低影響開發設施的建設質量和管理水平；?根據各地的具體情況確定適宜的低影響開發控制目標與指標，科學規劃低影響開發設施及其組合系統。

3.5退水控制

以源頭控制、途徑控制和末端控制將產生的退水最終排放到整個環節進行消減或利用。對于城市退水問題，主要控制其對自身和下游區域的污染，采取有效措施減少城市向下游的退水。

4退水機制優勢分析

本文所構建的退水機制，有如下優勢：?退水機制研究過程中，有利于完善對城市供需水結構的分析，對城市水資源配置起到了積極的促進作用，使其水資源配置方案更加科學合理；?退水機制可以有效促進城市水資源的高效利用，符合城市發展需要；?退水機制的建立，為水利、市政工程項目的審批提供了參考，加強了城市的現代化建設。

5結 語

本文所提出的退水機制是基于水資源配置框下針對城市退水問題而建立的，退水機制的建立有利于減少城市排污、降低城市及區域環境污染、提高污水利用率，有利于實現城市水資源的高效利用，促進水生態文明建設，為城市水資源配置下退水問題的研究提供理論參考，對城市水資源的合理開發利用具有重要的指導意義。■

［1］ 王艷菊，管新建，沈凱，等.新鄭市水資源需求預測研究［J］.水土保持通報，2010，30（6）：208-213.

［2］ 王浩，游進軍.水資源合理配置研究歷程與進展［J］.水利學報，2008，39（10）：1168-1175.

［3］ 梅亞東，馮尚友.水資源復合系統基本特征的探討［J］.水科學進展.1992，3（1）：31-36.

［4］ 石志民，李析男.城市水循環對城市供水量的影響分析［J］.節水灌溉，2012（6）：49-42.

［5］ 王海鋒，賀驥，龐靖鵬，等.需水預測方法及存在問題研究［J］.水利發展研究，2009（3）：19-24.

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L I X i na n1，2，Z H A OX i a nj i n1，2，H A NY ua ny ua n1
（1.G ui z ho u I nv e s t i gat i o n and D e s i gn I ns t i t ut e o f W at e r C o ns e r v anc yand H y dr o p o w e r，G ui y ang 550002，C hi na；
2.N at i o nal K e yLabo f W at e r R e s o ur c e s and H y dr o p o w e r E ngi ne e r i ng，W uhan U ni v e r s i t y，W uhan 430072，C hi na）

T heba s i cf r a m e w o r k o f ur ba n w a t e r r e s o ur c e sa l l o c a t i o n i spr o po s e d i n t hepa pe r o n t heba s i so f w a t e r s uppl y a na l y s i s，w a t e r de m a nd f o r e c a s t a nd ba l a nc ebET w e e n s uppl ya nd de m a nd，a nd t he n t heur ba n w a t e r-br e a k s t r uc t ur ei s a na l y z e d.A i m i nga t t her e s e a r c h s i t ua t i o n o f c ur r e nt ur ba n w a t e r-br e a k pr o bl e m，t heur ba n w a t e r-br e a k m e c ha ni s m i s e s t a bl i s he d f unda m e nt a l l y.T hes t udyo n ur ba n w a t e r-br e a k m e c ha ni s m pr o m o t e se f f i c i e ntut i l i z a t i o n o fur ba n w a t e r r e s o ur c e s，a nd s t r e ng t he ns ur ba n a nd r e g i o na l w a t e r us es a f ET y.

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T V 213

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1005-4774（2015）04-0007-04

10.16616/j.cn ki.10-1326/T V.2015.04.003

*本研究為項目基金：貴州省科技重大專項（黔科合重大專項字［2012］6013號）：黔中水利樞紐工程重大關鍵技術研究與應用。