阜新市水資源優(yōu)化配置研究

趙雁紅

(遼寧省阜新市水文局，遼寧 阜新123000)

1 研究區(qū)概況

阜新市位于為遼寧省西北部地區(qū)的中心城市，下轄五區(qū)二縣，總面積1.0445km2。地形地貌以低山丘陵為主，研究區(qū)為大陸季風(fēng)氣候，氣候特點(diǎn)為冬長(zhǎng)夏暖、春秋季短、光照偏少、雨量集中、平原風(fēng)大，年均降水量565.6mm，7月下旬降雨明顯較多，6月降水較少比較干旱。降水量自西南向東北呈遞減趨勢(shì)，年均氣溫8.6℃，年日照時(shí)數(shù)2630h。2018年阜新市總?cè)丝?85.0萬(wàn)人，全年生產(chǎn)總值446.0億元，較上一年增長(zhǎng)6.3%，三產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為14∶52∶34，人均生產(chǎn)總值2.534萬(wàn)元，略低于遼寧省平均水平。阜新市境內(nèi)河流主要有饒陽(yáng)河、牤牛河、細(xì)河、養(yǎng)息牧河、柳河等支流，境內(nèi)各河段長(zhǎng)依次為41、86、17、114、77、188km。大多數(shù)河流呈現(xiàn)出比降陡、流程短、面積小等山區(qū)型河流特征，河段的水質(zhì)較好，局部河段水質(zhì)呈退化趨勢(shì)，隨著產(chǎn)業(yè)的快速積聚和人口數(shù)量的增多，河流水污染負(fù)荷將不斷增加。阜新市總水資源5.8億m3，其中地下、地表水為3.96億m3和2.62億m3，阜新市2018年水資源量情況見(jiàn)表1，2018年水資源利用情況見(jiàn)表2。

表1 阜新市2018年水資源量

表2 阜新市2018年水資源利用狀況

阜新市水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到充分的發(fā)展，在支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障沿河防洪安全方面具有重大作用，同時(shí)也存在巨大的挑戰(zhàn)。由于不合理的開(kāi)發(fā)利用和氣候變化，河道斷流、水環(huán)境污染等事件頻發(fā)，部分河段的水污染程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)河流的極限納污能力，對(duì)阜新市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和水生態(tài)文明建設(shè)造成不利的影響，為實(shí)現(xiàn)人水和諧相處和水生態(tài)保護(hù)必須實(shí)施水生態(tài)文明建設(shè)，水資源空間分布狀況與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的不匹配性已成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。從水質(zhì)的角度分析，各河段水質(zhì)持續(xù)下降，且不同年份和斷面的水質(zhì)狀況存在一定差異；從水量的角度，隨著城市化和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，該地區(qū)各行業(yè)用水量和污廢水排放量快速增加。因此，為加快推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)步伐以及解決建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，必須結(jié)合阜新市資源環(huán)境特點(diǎn)探索適用于該地區(qū)的發(fā)展模式[1-7]。

2 水資源配置方案

2.1 基本理論

水資源系統(tǒng)主要由水系統(tǒng)環(huán)境和各類生物群落構(gòu)成，生境因子有氣象、水流態(tài)、水量、水質(zhì)、河道形態(tài)和結(jié)構(gòu)等，而水環(huán)境的質(zhì)量狀況直接決定的水系統(tǒng)健康發(fā)展。通過(guò)定量分析生態(tài)用水、經(jīng)濟(jì)耗水和地區(qū)水資源系統(tǒng)，結(jié)合適宜生態(tài)水量確定各自相對(duì)應(yīng)的發(fā)展模式可水資源可持續(xù)利用配置方案。區(qū)域水生態(tài)平衡和水土平衡為水資源開(kāi)發(fā)利用的基本要求，采取各種有效的工程措施提升生態(tài)、生產(chǎn)和生活用水的利用程度。過(guò)境水量合理分配，綜合考慮各行業(yè)用水間的影響作用，增加用水人群、用水戶、地區(qū)之間平等享有利用水資源的權(quán)利，切實(shí)提升農(nóng)村安全飲水保障度。傳統(tǒng)的水資源配置和考慮水生態(tài)文明建設(shè)的水資源配置的主要區(qū)別，結(jié)合河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境功能要求將河道生態(tài)用水?dāng)[在首要位置，按照“非常好”和“好”兩種情況配置計(jì)算生態(tài)用水，分別按20%、30%的河道天然流量考慮適宜生態(tài)水量。

2.2 配置原則

水資源的合理配置應(yīng)尊姓系統(tǒng)層次性和系統(tǒng)性原則，將經(jīng)濟(jì)發(fā)展耗水量和水循環(huán)演變過(guò)程建立聯(lián)系確定地區(qū)水資源配置，對(duì)水資源配置運(yùn)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)給予科學(xué)指導(dǎo)。

根據(jù)區(qū)域缺水程度、水資源分布和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況合理確定供水區(qū)間，科學(xué)配置水資源時(shí)空分布。通過(guò)采取跨流域調(diào)水工程解決區(qū)域性水資源承載能力較低問(wèn)題，在更大尺度上提升生態(tài)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源利用間的協(xié)調(diào)關(guān)系。實(shí)施地下含水層、湖泊、水庫(kù)等調(diào)節(jié)措施，結(jié)合水資源年際、年內(nèi)變化規(guī)律滿足時(shí)間上的需水要求。合理配置用水戶間的水資源關(guān)系，根據(jù)特定的限制條件和經(jīng)濟(jì)分析解決用水戶之間的需水競(jìng)爭(zhēng)協(xié)調(diào)問(wèn)題，確定優(yōu)先供水次序，實(shí)行統(tǒng)一配置生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)和生活的“三生”用水，為逐步改善生態(tài)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)水功能區(qū)劃水質(zhì)治理目標(biāo)，對(duì)生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水進(jìn)行科學(xué)合理的安排[8]。

2.3 擬定方案

文章結(jié)合傳統(tǒng)的水資源配置方法和水生態(tài)文明建設(shè)要求，根據(jù)阜新市水資源實(shí)際情況擬定了3種不同的配置方案，具體如下：

方案一：按照10%的天然來(lái)水量?jī)?yōu)先考慮河道內(nèi)生態(tài)基流量，依據(jù)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活供水次序合理配置河道外需水。

方案二：考慮生態(tài)基流和水生態(tài)文明建設(shè)要求，從河流生態(tài)修復(fù)和保護(hù)的角度確定河道內(nèi)需水量，適宜生態(tài)水量應(yīng)最先滿足河道內(nèi)動(dòng)植物、水生生物和水質(zhì)用水需求。因此，適宜生態(tài)需水量為水資源配置計(jì)算的基本條件，然后對(duì)河道外用水按照農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水次序合理配置，最后考慮的需水量配置為生態(tài)基流外的用水。

方案三：優(yōu)先考慮河道內(nèi)適宜生態(tài)水量要求進(jìn)一步加強(qiáng)河道內(nèi)需水量配置，以方案二為基礎(chǔ)依次考慮河道外農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活等用水需求。

2.4 配置成果

綜合考慮阜新市各行政區(qū)劃范圍、各區(qū)水系特點(diǎn)、水源工程建設(shè)條件和水資源狀況，以行政區(qū)為輔、以水資源分區(qū)為主，根據(jù)以上擬定的方案和原則建立阜新市水資源供需平衡模型，然后采用長(zhǎng)時(shí)間序列逐級(jí)分層調(diào)算大型、中型、小(1)型、小(2)型水庫(kù)和塘堰。

根據(jù)河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況和國(guó)外最新研究成果，將適宜生態(tài)需水量按“非常好”和“好”兩個(gè)層次考慮，利用供需平衡模型配置區(qū)域水資源。在河道內(nèi)生態(tài)狀況為“非常好”、“好”兩種情況下，分別按30%、20%的天然河道流量作為適宜生態(tài)水量。擬定的水資源配置方案見(jiàn)表3。

從配置成果可知，僅考慮河道內(nèi)生態(tài)基流的水資源配置方案一可以滿足阜新市各行業(yè)用水需求，然而該方案只是考慮了保護(hù)河道生態(tài)功能的最小需水量，在水量不足的情況下存在破壞河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)；考慮了保護(hù)河道自然環(huán)境所需適宜生態(tài)水量的水資源配置方案二，但以最后一個(gè)層次考慮河道生態(tài)水量，在缺水量較大且無(wú)法保證生態(tài)供水時(shí)，該設(shè)計(jì)方案與阜新市水生態(tài)文明建設(shè)基本要求不符；優(yōu)先考慮河道內(nèi)生態(tài)需水和水生態(tài)文明建設(shè)的水資源配置方案三，通過(guò)對(duì)水資源的合理配置和充分挖掘當(dāng)?shù)厮Y源，阜新市仍存在一定的缺水現(xiàn)象，在維持“非常好”的生態(tài)環(huán)境情況系缺水率達(dá)到1.72%，水資源供給缺口較大。總體而言，河道外供水缺口隨和生態(tài)水量占比的增大而增加，阜新市現(xiàn)狀水資源難以滿足河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的用水需求，對(duì)此可采取外流域引水工程措施。

表3 阜新市水資源配置成果

目前，阜新市已建各類引水、調(diào)水和蓄水工程，其供水量分別達(dá)到3690、1375、3522萬(wàn)m3，在優(yōu)先保證大凌河、遼河中下游水量的情況下過(guò)境河段水量較為緊張，綜合考慮以上情況推薦選用方案一作為配置方案。適當(dāng)加大跨流域水資源配置引水工程和進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，為徹底解決阜新市資源性缺水和供給矛盾緊張的主要方式。

為進(jìn)一步提升區(qū)域水資源優(yōu)化配置程度，結(jié)合以上分析結(jié)果可從如下幾個(gè)方面入手：完善水利管理機(jī)制并加強(qiáng)水利工程建設(shè)，科學(xué)利用水資源提高用水效率；針對(duì)水土流失且地貌發(fā)育的地區(qū)，要重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水土流失治理；鼓勵(lì)第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和水資源的高效利用；大力發(fā)展節(jié)水技術(shù)減少水資源浪費(fèi)，依據(jù)水資源合理利用容量控制經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)模，充分利用遼河、饒陽(yáng)河等流域的水資源；對(duì)存在豐富水資源的區(qū)域加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，盡可能的將高耗水產(chǎn)業(yè)布置在該區(qū)域；加快重點(diǎn)水源工程和區(qū)域性調(diào)水工程建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)水源地的保護(hù)，為緩解水資源壓力重視污水再利用技術(shù)等[9]。

3 結(jié) 論

為全面啟動(dòng)水生態(tài)文明建設(shè)工作和貫徹落實(shí)政府部門提出的戰(zhàn)略部署，僅考慮河道內(nèi)生態(tài)基流的水資源配置可以滿足阜新市各行業(yè)用水需求，但該方案只是考慮了保護(hù)河道生態(tài)功能的最小需水量，在水量不足的情況下該河道存在破壞河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。水資源優(yōu)化配置應(yīng)綜合考慮優(yōu)化技術(shù)、方案、經(jīng)濟(jì)社會(huì)、水環(huán)境狀況和水資源供給矛盾等因素，通過(guò)合理安排經(jīng)濟(jì)布局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加大供給保障能力和水源工程建設(shè)，方可實(shí)現(xiàn)區(qū)域安全可靠的用水。因此，基于目前阜新市的水資源開(kāi)發(fā)利用狀況，在保證大凌河、遼河中下游水量的情況下，優(yōu)先考慮方案一進(jìn)行水資源配置。

在大型水利工程建設(shè)和規(guī)劃編制中建議優(yōu)先考慮河道內(nèi)適宜生態(tài)需水的方案，不斷改善遼河水體環(huán)境。