2002年西安市水资源分析

2002年西安市水资源分析

水资源是环境的一个组成部分，也是一个国家利益的有机组成部分。随着经济建设全方位、大规模快速发展,我国工农业和城镇居民生活对水资源的需求量日益增加,水资源短缺和水环境恶化等问题越来越突出,并已成为我国经济和社会可持续发展的严重制约因素。水资源供需平衡也成为目前研究的一个重点和热点问题。1水资源的利用和现有的问题1.1合肥在线6所西安市的地理位置介于107°40′～107°49′E,33°39′～34°45′N。位于关中盆地。西安市属暖温带半湿润季风气候,四季分明。年平均气温13℃,1月平均气温-0.4～0.9℃,7月平均气温25.6～26.6℃,极端最低气温-20.6℃,极端最高气温43.4℃。年降水量558～750mm,多集中在7～9月,占年降水量的60%～70%。西安市辖4县9区,总面积9983km2,2002年全市总人口7.03×106人。境内水资源丰富,有渭河、泾河、黑河、沣河、灞河、石川河等(除泾河外),均属于渭河水系。除渭河、泾河、石川河外,均发源于秦岭山脉,秦岭山区的地表径流量占到全市总量的82%。1.2用水年用水量根据陕西省水利局资料,2002年全市总用水量17.12×108m3,比2001年减少1.06%,其中农业用水量8.46×108m3,占总用水量的29.89%,比2001年增加1.18%;生活用水3.54×108m3,占总用水量的20.7%,比2001年增加了8.44%(表1)。2002年全市总供水量17.12×108m3,其中地表水占总供水量的30.3%,地下水占总供水量的69.6%(表2)。2002年全市水资源总量为22.32×108m3,比多年平均水资源量减少4.34×108m3(表3)。1.3供水系统供应中存在的主要问题1.3.1水资源分布相对平衡西安市水资源总量少,人均水资源占有量不足380m3/a,仅为全国人均占有量的1/6,世界人均占有量的1/24,低于国际公认的维持一个地区社会经济持续发展人均水资源占有量(不低于1000m3/a的临界值),水资源先天不足。同时,水资源在时空分布上极不平衡,降水高度集中,地表径流变率大,有效控制的水资源少。地域分布差异也很大,南部多于北部。水资源可供给量较少,且季节性缺水突出。1.3.2污染源多、生态环境恶化,水资源短缺,污染严重西安市污水排放量约7.0×105t/d,除了邓家村、北石桥2个污水处理厂外,其余污水都未经处理而就近排入河道。近3a以来,西安市工业废水排放量平均达9.11×107t/a,其中未达标排放量平均2.12×107t/a(表4)。流经本市的6条河流都有不同程度的污染,渭河西安段、灞河水质均劣于V级,水质严重恶化,既不能饮用,也不能作工业用水。另外废渣和垃圾随处堆放,使地表水和地下水均遭污染,水体质量下降,导致了水资源短缺。另一方面,由于乱垦滥伐以及不合理的开发,使水源地环境受到很大破坏。2002年调查显示,环境污染方面:一是山区居民和企事业单位的生活污水和生活垃圾的排放所造成的生活污染;二是矿产开采中采矿的废水、废石直接倾倒和排放所造成的环境污染;三是旅游区的宾馆、饭店、度假山庄等产生的废水和废弃物的直接排放和倾倒。生态破坏方面:一是矿产资源和旅游资源的不合理开发造成植被的破坏,且得不到及时恢复;二是对生态保护法律法规执行不力,盗伐滥伐林木现象依然存在;三是退耕还林和水土流失治理进展缓慢;四是山区群众的生产生活对环境造成的破坏。1.3.3污水治理情况从工农业用水效率方面看,农业上仍以传统的大水漫灌为主,浪费严重。用水效率仅为30%左右。工业生产中水资源重复利用率低,不超过50%,万元产值用水量近200m3,发达国家工业万元产值耗水量不足30m3。市区污水集中处理率仅为16%;城市洗车业(西安约有800家洗车店)用水浪费很大,每年用于洗车的水约105×104m3,没有重复利用。生活用水方面,市民普遍缺乏节水意识,家庭很少重复用水;水利工程调蓄能力低,每年仅有很少一部分地表径流得到利用,大量的地表水在汛期白白流失,使水资源供需矛盾进一步突出。1.3.4总用电:212m3西安市地下水超量开采,1995年达99.73%。在水资源利用总量中,地下水利用量2001年12.10×108m3,占总用水量的70%。长期严重超采使地下水位显著下降,已形成250km2的下降漏斗,漏斗中心水位埋深已达140m,引起和加剧了地面沉降和地裂缝。据省地矿部门资料,西安市地面最大沉降量已达2300mm,累计暴露地裂缝长度64.6km,使2000多座建筑物遭到了不同程度的破坏。1.3.5城市供热发展现状近年来,西安城市建设发展速度很快,城市规模不断扩大,生产和生活用水量大幅度增长,而供水设施建设,新水源的开发没有跟上,城市供水缺口越来越大。2生活用水、环境与绿化用水西安市需水量包括工业用水、城郊农业用水、城市生活用水、环境与绿化用水4个部分。预测模型的选择是由1997-2003年资料所得散点图确定为多项式,然后利用多项式回归的方法确定其系数。2.1回归系数的计算根据图1,2010年的农业用水量用二次多项式回归模型来计算。y=b0+b1x+b2x2⎧⎩⎨⎪⎪b0+5b1+25b2=8.9782①b0+6b2+36b2=8.4586②b0+7b1+49b2=8.2200③{b0+5b1+25b2=8.9782①b0+6b2+36b2=8.4586②b0+7b1+49b2=8.2200③根据上面的方程求出回归系数:b0=15.7912b1=-2.0651b2=0.1405y=b0+b1x+b22式中,x为要预测的年份距1997年的年数,y为农业用水量的预测值,单位为108m3。2010年农业用水量的预测(x=14):y=15.7912-2.0651+14+0.1405×142y=14.4(108m3)根据上面的方程求出的回归系数,随时间的推移,假定仍按此方程的规律变化,则2010年的农业用水量的预测值为14.4×108m3。2.2工业用电预测值2010年的工业用水量由三次多项式的模型来计算(图2)。y=b0+b1x+b2x2+b3x3⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪b0+4b1+16b2+64b3=5.3156①b0+5b1+25b2+125b3=5.0571②b0+6b1+36b2+216b3=5.1169③b0+7b1+49b2+343b3=5.4300④y=b0+b1x+b2x2+b3x3{b0+4b1+16b2+64b3=5.3156①b0+5b1+25b2+125b3=5.0571②b0+6b1+36b2+216b3=5.1169③b0+7b1+49b2+343b3=5.4300④根据方程求出回归系数:b0=10.8292b1=-2.49b2=0.3211b3=-0.0108y=b0+b1x+b2x2+b3x3y=10.8292-2.49×14+0.3211×142-0.0108×143y=9.3(108m3)根据上面的方程求出的回归系数,随时间的推移,假定仍按此方程的规律变化,则2010年的工业用水量预测值为9.3×108m3。2.3生活用电的预测2010年的生活用水量也可以用二次多项式计算(图3)。b0=0.349b1=1.0953b2=-0.0745y=b0+b1x+b2x2y=-0.349+1.0958×14-0.0745×142y=3.9(108m3)根据上面的方程求出的回归系数,随时间的推移,假定仍按此方程的规律变化,则2010年的生活用水量的预测值是3.9×108m3。2.4水利部门咨询信息库城市环境与生态用水量主要包括绿化工程、大型建筑施工工程、公共卫生设施等用水。通过水利部门咨询信息库进行估算。通过计算得到西安市2010年用水总量(表5)。3地下水预测系统城市供水包括蓄水工程、引水工程、提水工程、跨流域调水工程。供水预测指不同规划水平年新增水源工程后达到的供水能力可提供的供水量,其中新增水源工程,包括现有工程的挖潜配套、新建水源工程、污水处理再利用等。3.1新水源供水预测3.1.1引水从陕南引水,2003-2005年建设“引乾(乾佑河)济石(西安的砭山岩水库年调水量0.54×108m3)。3.1.2水库建设和引陇济黑2005年开工建设“李家河水库”,2006-2010年相继建设曹庙、梨园坪等水库和实施“引渭济黑”工程,新增引水量1.56×108m3。3.2预测地下水供水能力的预测西安市地下水处于严重超采状态,不适宜进一步开发地下水资源,所以基本保持目前水平,不再扩大,如有可能,还应压缩。3.3农田灌草植物的应用从环境保护要求和新增水资源量来看,废污水经过处理后,完全可以作为农业灌溉、城市绿化或环卫用水,也可用于回灌地下水或河道等生态用水。预计到2010年污水日回用量为50×104m3。420总供水量及净缺10.1012m3供水量根据以上供需水量的预测,西安市2010年总需水量为30.14×108m3,总供水量为21.04×108m3(总供水量为目前供水量加新增的供水量),净缺9.10×108m3。应采取各种对策和措施来满足对水资源日益增长的需求。5合理利用水资源的对策5.1加快新水源利用工程的建设5.1.1年建坝前期准备工作在黑河引水工程逐步完成后,开展为2005-2010年供水拟建工程的前期准备工作,如李家河低坝引水、南水北调工程(将秦岭南麓汉江、嘉陵江水调入关中和西安)及田峪、丰峪筑坝蓄水工程等。5.1.2生活污水和饮用水分开①建筑使用后的各种废水,经处理后再用,对夏季用水高峰期,消峰作用显著;②建设城市水道系统,将饮用水和其它生活用水分开。市政工程也要清污分流,工业污水和生活污水分开,以便采取不同的方法处理,这样可以减少处理成本,并提高废水重复利用率;③在原有邓家村、北石桥2个污水处理厂的基础上,再新建3～4个污水处理厂,使西安市污水处理率达到80%。5.1.3调水池布的调水池目前发达国家都很重视雨水资源的利用,在市区建有大小不等,星罗棋布的调蓄水池。西安市平均降雨量为566.6mm,仅市区中心150km2,按径流系数0.60计算,年径流量达500×104m3,相当于日供水14×104m3的水源,是不可忽视的一部分水量。5.1.4水处理项目的成效世界上近100个国家,其中,中国有22个省开展了飞机、高炮和火箭人工增雨作业,取得了很好的效果。西安市空中水资源约2900×108m3。西安的人工增雨除进行大面积农田用水作业外,还可在秦岭山区开展增雨作业,以利于沿山水库蓄水,此方法是解决西安市缺水问题的途径之一。5.2建立节水制度,保证水资源在水资源运用的调节从经济学角度来看,当某种资源比较紧缺时,则应该用经济杠杆来调整缓解。西安市水资源紧缺,应不断加大经济杠杆的力度,充分发挥水价对用水量的调节缓解作用;其次,采取水总量和定额管理相结合的管理制度,把水资源的使用细化到每个流域、每个地区、每个行业、每个单元,实行定额管理,超定额超计划加价等措施,实现层层分解,层层控制,从而奠定节水制度的基础。实现水资源的可持续利用,最大限度地确保国民经济各部门、各行业的可持续协调发展。5.3节水灌溉型节水包括三方面:①城市洗车业改用高效节水循环洗车设备,此种设备已在西安问世。预计每年可为国家节约20×108m3水资源。循环洗车设备在运行过程中污水回收率最高可达97%,同时还自动回收大量泥沙;②努力实现农业节水目标,改大水漫灌为节水灌溉。为确保节水资金的落实,西安市财政每年应拿出一定数量的节水灌溉专项资金,市县(区)和群众按一定配套比例自筹资金,落实建设资金。同时积极利用节水灌溉贷款,建立“政府承诺、财政担保、国家贴息、项目到村、捆绑使用、共同督促、同担风险”的承贷还贷机制,拓宽节水灌溉筹资渠道;③在家庭生活用水中,提高水的重复利用率。卫生间应采用节水型卫生洁具,水量大小控制自如,可节约1/3水量。5.4建立绿色水资源库,增加水资源供给量秦岭山区的地表径流量占到西安市总量的82%,从生态、经济双赢的角度以及从西安市水资源的客观实际