蘭州市水資源利用分析與優(yōu)化配置方案研究

陸寶龍，陳發(fā)斌

（甘肅省蘭州水文水資源勘測局，甘肅 蘭州 730000）

蘭州市水資源利用分析與優(yōu)化配置方案研究

陸寶龍，陳發(fā)斌

（甘肅省蘭州水文水資源勘測局，甘肅 蘭州 730000）

水資源的短缺將嚴(yán)重影響蘭州市的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。通過收集整理蘭州市相關(guān)文獻資料，在現(xiàn)有的相關(guān)研究成果基礎(chǔ)上，以2012年為現(xiàn)狀年，對2020年和2030年蘭州市水資源供需情況進行分析預(yù)測，預(yù)測了蘭州市2020年和2030年水資源供需關(guān)系，提出相應(yīng)的水資源優(yōu)化配置方案，為未來蘭州市社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源的需求，實施最嚴(yán)格水資源管理制度提供科學(xué)的技術(shù)支撐。

水資源；控制指標(biāo)；配置方案；蘭州市

隨著甘肅省蘭州市經(jīng)濟發(fā)展、人口增長和生活水平的提高，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水量呈現(xiàn)出增長趨勢。排放的廢水、污水量也在不斷增加，水資源的開發(fā)利用與社會經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護之間的不協(xié)調(diào)關(guān)系表現(xiàn)的十分突出。同時水資源可利用量受國家黃河流域“87”分水指標(biāo)限制，現(xiàn)狀允許新增取水量十分有限。水資源的緊缺已成為制約蘭州經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一。因此，對蘭州市水資源利用分析與優(yōu)化配置方案研究，對蘭州市未來的經(jīng)濟社會發(fā)展和全市人民物質(zhì)生活水平的提高具有重要意義。

1 經(jīng)濟現(xiàn)狀與水資源分布概況

蘭州市是中國西北區(qū)域中心城市，位于甘肅省中部，地處黃河兩岸，是甘肅省省會城市，下轄9個縣級行政區(qū)。全市總土地面積13085.6km2，約占甘肅省總面積的3.0%。2012年全市實現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）1564.41億元，其中第一產(chǎn)業(yè)45.14億元，第二產(chǎn)業(yè)744.70億元，第三產(chǎn)業(yè)774.57億元，相比2011年年均有所增長。

蘭州市屬黃河流域，流域內(nèi)河流網(wǎng)絡(luò)發(fā)達，境內(nèi)河流水系分黃河干流水系和湟水水系。湟水、莊浪河、宛川河為黃河干流較大的一級支流，大通河是湟水的最大支流，另外還有小河、溝谷數(shù)十條分別匯入黃河干流及其支流，共同組成了蘭州市的河流水系網(wǎng)。根據(jù)2016年6月《甘肅省縣級水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析報告》顯示，全市1956～2000年系列多年平均自產(chǎn)地表水資源量為2.233億 m3，其中黃河干流區(qū)1.148億m3，宛川河0.38億m3，莊浪河 0.202億 m3，大通河 0.387億 m3，湟水為0.116億 m3。多年平均入境水資源量為317.6億m3，其中黃河干流272.4億 m3，湟水16.2億 m3，大通河27.2億m3，莊浪河1.821億m3。多年平均出境水量為310.9億m3。全市地下水總資源量為2.743億 m3，與地表水不重復(fù)的地下水資源量0.401億m3。因此，全市自產(chǎn)水資源總量為2.634億 m3。 見表1。

表1 蘭州市流域分區(qū)地表水資源量表

2 水資源可利用量估算

水資源可利用量是指在可預(yù)見期內(nèi)，在統(tǒng)籌考慮生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水的基礎(chǔ)上，通過經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的措施，在流域水資源總量中可一次性被消耗利用的最大水量。

（1）地表水可分配水量。按照國家“87”分水方案指標(biāo)，在2020年南水北調(diào)西線工程實施以前，正常來水年份，甘肅省黃河流域地表水允許最大耗水量為30.4億m3。根據(jù)《甘肅省黃河取水許可總量控制指標(biāo)細化方案》，蘭州市耗水控制指標(biāo)為9.01億m3（含引洮一期工程及引大入秦工程引水量），以《2012年甘肅省水資源公報》中蘭州市耗水率53%估算，蘭州市地表水可分配量為17.00億m3。依據(jù)8個縣級行政區(qū)的取水許可量數(shù)據(jù)，將全市地表水可分配量分配至各縣區(qū)，城關(guān)區(qū)為2.226億m3、七里河區(qū)為1.740億 m3、西固區(qū)為4.415億m3、安寧區(qū)為0.995億 m3、紅古區(qū)為2.291億m3、永登縣為2.999億m3、皋蘭縣為1.090億m3、榆中縣為1.244億m3。

（2）地下水允許開采量。地下水資源允許開采量是指在可預(yù)見的時期內(nèi)，通過經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的措施，在不致引起生態(tài)環(huán)境惡化條件下允許從含水層中獲取的最大水量。全市地下水允許可開采量1.593億 m3，其中：城關(guān)區(qū)0.012億 m3、七里河區(qū) 0.334億 m3、西固區(qū) 0.020億 m3、安寧區(qū)0.196億m3、紅古區(qū)0.037億m3、永登縣0.482億m3、皋蘭縣0.030億 m3、榆中縣0.482億 m3。

（3）水資源可利用量。用地表水可分配水量和地下水允許開采量估算水資源可利用量，全市水資源可利用量為18.59億m3，其中：城關(guān)區(qū)2.238億m3、七里河區(qū) 2.074億 m3、西固區(qū) 4.435億 m3、安寧區(qū)1.191億 m3、紅古區(qū)2.328億 m3、永登縣3.481億m3、皋蘭縣1.120億m3、榆中縣1.726億m3。 見表 2。

表2 蘭州市及其縣級行政區(qū)水資源可利用量表

3 水資源量變化趨勢分析

3.1 降水量變化

根據(jù)蘭州市歷次水資源評價成果，蘭州市1997年多年平均降水量為329.6mm，2000年為322.1mm。計算全市2001～2012年多年平均降水量，發(fā)現(xiàn)降水存在減少趨勢，見圖1。

圖1 蘭州市2000～2012年多年平均降水量演變圖

3.2 地表水資源量變化

1997年全市多年平均自產(chǎn)地表水資源量為2.386億 m3，2000年為 2.233億 m3。計算全市2001～2012年多年平均自產(chǎn)地表水資源量，發(fā)現(xiàn)水資源量也存在減少趨勢，見圖2。

圖2 蘭州市2000～2012年地表水資源量演變圖

4 水資源需求與供需平衡分析

4.1 水資源需求指標(biāo)分析

（1）根據(jù)《甘肅省水資源綜合規(guī)劃》，并參照《蘭州市城市總體規(guī)劃（2010～2020）》、《蘭州新區(qū)總體規(guī)劃（2011～2030）》預(yù)測分析。全市2020年總?cè)丝跀?shù)為438.03萬人，其中城鎮(zhèn)人口329.08萬人，工業(yè)增加值1710億元；2030年總?cè)丝跀?shù)為497.96萬人，其中城鎮(zhèn)人口383.26萬人，工業(yè)增加值4890億元。2020年大、小牲畜數(shù)量分別為15.43萬頭（只）、175.56萬頭（只），2030年大、小牲畜數(shù)量分別為25.14萬頭（只）、200.95萬頭（只）。

受土地資源和水資源條件限制，農(nóng)田灌溉面積不可能持續(xù)增長。本文以2015年全市農(nóng)田有效灌溉面積8.97萬hm2、林地、果園灌溉面積1.56萬hm2，作為2020、2030年的農(nóng)田有效灌溉面積和林地、果園灌溉面積進行預(yù)測。

（2）根據(jù)《蘭州市南北兩山生態(tài)建設(shè)規(guī)劃及重點地段控制性規(guī)劃（2015～2030）》、《蘭州市城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃（2011～2020）》和《甘肅省城鎮(zhèn)體系規(guī)劃（2003～2020年）》資料顯示，2014年南北兩山灌溉造林面積為1.57萬hm2，2030年增加到4.34萬hm2。2020年人均綠地面積城關(guān)區(qū)、七里河區(qū)、西固區(qū)、安寧區(qū)不低于12m2，紅古區(qū)、永登縣、皋蘭縣、榆中縣和新區(qū)分別為15.22、9、13.24、13.8m2和12.5m2。2020年及2030年全市城鎮(zhèn)環(huán)境衛(wèi)生清潔面積分別為0.25萬hm2、0.32萬hm2。

表3 蘭州市各行業(yè)2020、2030年需水定額分析表

4.2 目標(biāo)水平年用水定額分析

根據(jù)《甘肅省行業(yè)用水定額（修訂本）》和蘭州市用水效率紅線指標(biāo)分別分析確定2020年、2030年蘭州市各行業(yè)需水定額。見表3。

4.3 目標(biāo)水平年經(jīng)濟社會需水分析預(yù)測

根據(jù)《甘肅省行業(yè)用水定額（修訂本）》和蘭州市用水效率紅線指標(biāo)分別分析預(yù)測2020、2030年蘭州市各行業(yè)需水量。

（1）根據(jù)行業(yè)用水定額對全市不同規(guī)劃水平年各行業(yè)需水量進行分析匯總，2020年全市經(jīng)濟社會需水總量為25.52億m3，2030年為57.70億m3，見表4。

（2）根據(jù)紅線指標(biāo)對全市不同規(guī)劃水平年各行業(yè)需水量進行匯總，得出蘭州市2020年經(jīng)濟社會需水總量為16.43億m3，2030年為23.33億m3。

4.4 供用水預(yù)測

4.4.1 現(xiàn)狀年水利工程可供水量及供需平衡分析

（1）現(xiàn)狀年水利工程可供水量

在現(xiàn)狀不同水源工程供水能力調(diào)查的基礎(chǔ)上，按照各縣區(qū)水資源開發(fā)程度，以不超量使用地表水資源、不超采地下水資源為原則，確定現(xiàn)狀年全市及各縣（區(qū)）可供水量。

全市現(xiàn)狀年水利工程可供水量為16.43億m3，其中，地表水工程可供水量為15.32億 m3、地下水工程可供水量為1.06萬m3，其他水源工程可供水量為0.05萬m3，詳見表5。

表4 蘭州市各行業(yè)2020、2030年需水預(yù)測分析表

表5 蘭州市現(xiàn)狀年水利工程可供水量預(yù)測表

（2）供需平衡分析

以目標(biāo)水平年的需水量與現(xiàn)狀年的可供水量比較，作平衡分析。

根據(jù)甘肅省行業(yè)用水定額，2020年全市經(jīng)濟社會需水總量為25.52億m3，現(xiàn)狀可供水量16.43億m3，缺水量 9.09億 m3，缺水率為 35.62%。2030年需水總量為57.70億m3，缺水量41.27億m3，缺水率為71.53%。

根據(jù)用水效率紅線指標(biāo)預(yù)測，2020年全市經(jīng)濟社會需水總量為16.43億 m3，現(xiàn)狀可供水量16.43億m3，供需平衡。2030年需水總量為23.33億m3，缺水量6.9億m3，缺水率為29.58%。

4.4.2 2020年可供水量分析

由于現(xiàn)狀年水利工程可供水量（16.43億 m3）大于2020年水資源管理控制指標(biāo)（14.71億 m3），原則上不能再規(guī)劃建設(shè)新的供水水源工程（在建的供水工程如蘭州第二水源工程、引洮供水工程等只能是現(xiàn)有水源工程的替換或備用工程）。

水資源管理控制指標(biāo)只是對取自地表地下的天然水資源的定量控制，對集雨工程收集的雨水和城鎮(zhèn)污水再生利用量沒有限制。

蓄集的雨水除了可解決部分人畜用水外，還可以補充灌溉。根據(jù)現(xiàn)狀年雨水收集能力，2020年全市尚有0.05萬m3的雨水可供使用。

城鎮(zhèn)生活、工業(yè)污水經(jīng)處理達標(biāo)后（即再生水，或稱中水）可用作城市綠化、道路噴灑、汽車清洗、居民沖廁及施工用水。以現(xiàn)狀年城鎮(zhèn)綜合用水耗水率（81.5%）、工業(yè)用水耗水率（29.2%）計算各縣區(qū)城鎮(zhèn)生活和工業(yè)廢污水排放量，污水收集處理率按照100%（硬性指標(biāo)）計算，再生水利用率采用18%（省級分解指標(biāo)下限），可估算出2020年各縣區(qū)再生水可利用量，見表6。

由此可計算2020年全市可用水量為15.55億m3，其中含用水控制量14.71億 m3、雨水0.05億m3、再生水0.79億m3。各縣級行政區(qū)可用水量詳見表7。

表6 蘭州市2020、2030水平年水資源配置表

表7 蘭州市2020水平年可用水量預(yù)測表

4.4.3 2030年可供水量分析

現(xiàn)狀年水利工程可供水量（16.43億 m3）也大于2030年水資源管理控制指標(biāo)（16.20億 m3），因此，2030年全市水利工程可供水量不能大于16.43億m3。

根據(jù)現(xiàn)狀年雨水收集能力，2030年全市也有0.05萬m3的雨水可供使用。以現(xiàn)狀年城鎮(zhèn)綜合用水耗水率和工業(yè)用水耗水率計算各縣區(qū)城鎮(zhèn)生活和工業(yè)廢污水排放量，污水收集處理率按照100%（硬性指標(biāo)）計算，再生水利用率采用30%（省級分解指標(biāo)下限），可估算出2030年各縣區(qū)再生水可利用量，見表6。

2030年全市可用水量為18.95億 m3，其中含用水控制量16.20億m3、雨水0.05億m3、再生水2.70億 m3，詳見表8。

5 水資源優(yōu)化配置方案

5.1 水資源配置原則

（1）堅持總量控制與定額管理原則。實施最嚴(yán)格水資源管理制度，落實用水總量控制、用水效率控制指標(biāo)。

（2）堅持效率優(yōu)先原則。“減少農(nóng)業(yè)用水，保證生活用水，節(jié)約工業(yè)用水，增加生態(tài)用水”，優(yōu)先保障重點行業(yè)和高效產(chǎn)業(yè)用水，促進水權(quán)流轉(zhuǎn)。

（3）堅

持生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟社會發(fā)展相結(jié)合原則。以水定經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、以水定發(fā)展規(guī)模、以水定產(chǎn)業(yè)布局，加快經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，保障生態(tài)安全，促進人與自然和諧相處，兼顧經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，協(xié)調(diào)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)用水需求。

表8 蘭州市2030水平年可用水量預(yù)測表

5.2 水資源配置

根據(jù)蘭州市經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)模與格局，以及水資源供求態(tài)勢，按照用水總量控制要求，制定農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活等用水配置方案。配置的優(yōu)先次序是充分滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，增加生態(tài)環(huán)境用水，保證工業(yè)用水，公平保障農(nóng)業(yè)基本用水，協(xié)調(diào)配置其他用水。

因環(huán)保工程搬遷和“出城入園”的企業(yè)，在其落戶地進行水資源配置，原址不再配置。地下水超采區(qū)地下水配置量以其允許開采量為控制指標(biāo)，由于現(xiàn)狀年地下水開采量均小于其允許開采量，所以就以現(xiàn)狀年地下水開采量為配置量進行配置，不再增加開采量。

2020年全市配置總水量14.81億 m3，其中地表水13.57億 m3、地下水1.06億 m3、雨水0.02億m3、再生水0.16億 m3；2030年全市配置總水量16.39億m3，其中地表水15.09億 m3、地下水1.06億m3、雨水0.05億m3、再生水0.19億m3。各縣區(qū)水量配置情況見表6。

6 結(jié)論

（1）通過調(diào)查分析蘭州市水資源狀況和開發(fā)利用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，采用甘肅省行業(yè)用水定額和蘭州市用水效率紅線指標(biāo)方法，分別分析預(yù)測了2020、2030年全市經(jīng)濟社會需水總量為25.52、57.70億m3（定額值）和 16.43、 23.33 億 m3（紅線值）。

（2）通過統(tǒng)計分析現(xiàn)狀年不同水源工程供水能力，按照各縣（區(qū)）水資源開發(fā)程度，以不超量使用地表水資源、不超采地下水資源為原則，結(jié)合現(xiàn)有水利工程及未來規(guī)劃工程，預(yù)測了目標(biāo)水平年供水能力，進行了供需平衡分析，為水資源優(yōu)化配置提供了依據(jù)。預(yù)測出2020年全市可供水量為15.55億 m3（水控制量14.71億 m3、雨水0.05億 m3、再生水0.79億 m3）；2030年可供水量為 18.95億m3，（用水控制量 16.20億 m3、雨水 0.05億 m3、再生水2.70億 m3）。

（3）按照最嚴(yán)格水資源管理制度和用水總量、用水效率、納污能力控制的要求，充分考慮再生水和雨水資源利用，分析了水資源供求態(tài)勢，對蘭州市各縣（區(qū)）、各行業(yè)用水進行合理配置，并提出相應(yīng)建議和措施。2020年，全市配置水量14.81億m3，其中常規(guī)水源供水14.63億 m3（包括地表水13.57億m3，地下水1.06億 m3），非常規(guī)水源供水0.18億m3（包括雨水0.02億 m3，再生水0.16億m3）；2030年，全市配置水量16.39億 m3，其中常規(guī)水源供水16.15億 m3（包括地表水15.09億m3，地下水1.06億m3），非常規(guī)水源供水0.24億m3（包括雨水0.05億 m3，再生水0.19億 m3）。

（4）通過分析預(yù)測，為未來蘭州市各縣（區(qū)）、各行業(yè)水資源供需關(guān)系提出優(yōu)化配置方案，對大力推進節(jié)水型社會建設(shè)，著力提高省會蘭州的水資源利用效率和效益，提高水資源承載能力，合理抑制需求、保障未來蘭州市社會經(jīng)濟快速發(fā)展對水資源的需求，緩解水資源供求矛盾，維護河流健康，具有重要的借鑒和參考價值。

［1］陳曉宏，陳永勤，賴國友.東江流域水資源優(yōu)化配置研究［J］.自然資源學(xué)報，2002（03）.

［2］甘肅省水利廳.甘肅省水資源綜合規(guī)劃［R］.2005.

［3］甘肅省水利廳.甘肅省地級行政區(qū)用水總量控制指標(biāo)［R］.2013.

［4］蘭州市水務(wù)局，甘肅省水文水資源局.蘭州市縣級行政區(qū)用水用量控制指標(biāo)、用水效率控制指標(biāo)及考核體系［R］.2013.

［5］陳發(fā)斌.蘭州市水資源狀況和開發(fā)利用現(xiàn)狀分析研究［J］.甘肅水利水電技術(shù)，2016（11）.

TV213.9

B

1672-2469（2017）10-0067-06

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.019

2017-03-22

陸寶龍（1988年-），男，助理工程師。