秦皇岛市水资源供需分析

赵云峰

(唐秦水文水资源勘测局，河北唐山063000)

水资源供需分析就是要弄清区域或流域的供水、用水状况和发展前景，从而提出保证水资源安全供应的方案和措施，确保水资源供需平衡［1］。本文以秦皇岛市为研究对象，运用科学的方法对2010年、2020年秦皇岛市各行业的需水量、各供水工程供水量进行了预测，并计算出秦皇岛市各县区的缺水率。根据经济社会可持续发展和生态环境保护对水资源的要求，提出区域水资源合理开发、高效利用、有效节约、优化配置和综合治理的总体思路，为秦皇岛市水资源的可持续利用提供规划基础，促进秦皇岛市人口、资源和经济的协调发展。

1 需水量预测

1.1 预测原则

需水预测遵循以下原则:

1)以各规划水平年社会经济发展指标为依据，贯彻可持续发展的原则，统筹兼顾社会、经济、生态、环境等各部门发展对水的需求。

2)考虑水资源紧缺对需水量增长的制约作用，全面贯彻节水的方针。

3)考虑社会主义市场经济体制、经济结构调整和科技进步对未来需水的影响。

4)重视现状基础调查资料，结合历史情况进行规律分析和趋势分析，力求需水预测符合各区域特点。

5)合理配置水资源，统筹安排生活、生产、生态环境用水量。

1.2 生活需水预测

随着经济的快速发展，居民的生活质量也将大大的提高。采用用水定额法对秦皇岛市各水平年城镇、农村居民生活需水量进行预测，2010年、2020年秦皇岛市城镇农村居民生活总需水量将分别达到1.0139亿m3、1.2305亿m3。

1.3 第二产业需水预测

第二产业中工业的需水预测是一项比较复杂的工作，因行业繁多，需水情况差异大，给分析计算工作带来了很多不便。估算一个城市或者地区工业用水量通常采用的方法是:研究工业用水的发展史，分析工业用水的现状，考察未来工业发展的趋向和用水水平的变化，从中得出规律并进行预测。现采用趋势法对秦皇岛市的第二产业需水量进行预测。

用历年工业用水增长率来推算不同水平年工业需水量。预测不同水平年的需水量计算式为:

式中:Si为某一水平年工业需水量的预测值;S0为起始年份工业用水量;d为工业用水年平均增长率;n为起始年份至预测水平年之间的年数。

合理确定未来不同水平年的用水增长率是趋势法预测的关键。一般来说，随着用水水平的提高，单位产值用水量的降低，重复利用率的提高，工业用水增长率呈下降趋势。趋势法计算工业用水量简单易行。但从历年调查资料中分析用水增长率时，必须选取工业发展稳定阶段，该阶段是相当长的一个时段和具有较高准确度的用水量数值，以便于观察历年用水增长率趋向。对异常点要作合理性检查，才能消除偶然因素的影响。

通过分析秦皇岛市第二产业用水影响因子，结合历史用水趋势，运用趋势法对秦皇岛市第二产业需水进行预测，得到秦皇岛市第二产业总需水，2010年为1.418亿m3，2020年为1.8351亿m3。

1.4 第三产业需水预测

经分析计算，秦皇岛市第三产业总需水 2010年为0.4197亿m3，2020年为0.8623亿m3。2010年秦皇岛市三产用水定额为12.3m3/万元，2020年为9.7m3/万元。

1.5 农业需水预测

农业灌溉净定额主要取决于作物的种植结构。在现状有效灌溉面积中，水田占 15.9%，水浇地 43.7%，菜田20.4%。在此种植结构中，根据秦皇岛市各种类型的农作物的需水特性，确定其净灌溉定额;并利用对应播种面积加权即可得到不同行政分区水田、水浇地和菜田以及林果的灌溉净定额和农田灌溉综合净定额;然后通过分析灌溉水利用系数，就可以根据“净灌溉定额除以灌溉水利用系数”得到毛灌溉定额。规划年的农田灌溉定额的确定是在总结实际耕作制度、未来种植结构的调整趋势和节水灌溉发展的规划，农业种植结构调整、新型节水灌溉方式的实施等基础上可确定出不同降水保证率下的净灌溉定额以及多年平均净定额。随着节水灌溉技术的实施，灌溉水利用系数增大，不同规划水平年的毛定额有所下降。

在林果定额的计算中以经济林为主，结合实地调查，根据林果业灌溉现状确定出林果的不同降水条件下的灌溉定额。对于淡水补水鱼塘的灌溉水定额根据对近几年鱼塘面积的统计，采用亩均补水定额法计算求得。规划年其定额保持不变。牲畜用水定额直接采用现状调查值。不同水平年畜牧业的定额保持不变，大牲畜为30.0 L/头·d，小牲畜为20.0 L/只·d。

秦皇岛市不同降水保证率下的毛定额预测结果见表1。

表1 毛定额预测表 m3/666.7 m2

根据《河北省市级水资源评价细则》的要求，对秦皇岛市农业需水的预测以近7年的平均情况为基础，综合考虑历史实际情况，以2007年基准年，将2010年作为近期规划水平年，2020年为中期和远期规划水平年，分别对其不同降水保证率50%、75%和95%条件进行基准年和规划年的农业需水预测。

2010年、2020年50%的平水年，秦皇岛市农业需水分别达到6.2192亿m3、5.7697亿m3;75%的中等干旱年，秦皇岛市农业需水分别达到6.7397亿m3、6.2323亿m3;95%的特枯年，秦皇岛市农业需水分别达到7.2716亿m3、6.6992亿m3。

1.6 生态环境需水预测

生态环境需水量主要包括城镇绿地建设需水量、城镇河湖需水量和城镇环境卫生需水量;湖泊、沼泽、湿地补水量，林草植被建设需水量，地下水回灌量。

根据秦皇岛市经济发展水平及水资源状况，参考《秦皇岛市城市水资源专向规划报告》。经预测，秦皇岛市2010年、2020年生态环境需水量分别为1.4097亿m3、1.4496亿m3。

1.7 总需水预测

秦皇岛市不同水平年不同保证率总需水量:当P50%、P75%和P95%时基准年的总供水量分别为9.7851亿m3、10.3047亿m3、10.7956亿m3;2010年分别为10.4804亿m3、11.0009亿m3、11.5328亿m3;2020年分别为11.1472亿m3、11.6098亿m3、12.0766亿m3。秦皇岛市各行政区不同水平年总需水量，见表2。

表2 秦皇岛市总需水量表 108m3

2 可供水量预测

2.1 预测原则

1)重视流域内水资源的合理配置。依据水资源的不同调配性和各水平年规划工程情况确定地表水可供水量。

2)充分考虑各水平年污水处理回用量和再生水利用量。但不同水平年未能处理的污水暂不计入可供水量。

3)地下水可供水量不包括超采量。浅层地下水可供水量按已有地下水总补给量及可开采量分析成果综合确定。滨海平原区深层地下水现状利用量不大，在现状基础上开采量较大地区适当减少其可供水量，主要作为应急及后备水源考虑。

4)非常规水源按规划指标确定可供水量。

5)按照优先满足居民生活用水，保证重点工业用水，统筹考虑一般工业和农业用水以及生态环境用水的原则，逐级进行水量供需分析。

2.2 地表水可供水量

地表水可供水量预测以各河系供水工程及供水系统为调算主体，进行自上游到下游，先支流后干流逐级调算，对桃林口、洋河两座大型水库采用长系列时历年法进行调节计算，得出不同水平年、不同保证率的可供水量，并将其分解到相应的计算分区［2］。其它现有中型水库、小型水库、塘坝工程及引提水工程的可供水量，以1984～2007年地表水实际供水量为基础，对秦皇岛市的降水量及来水量情况进行分析，分别选出来水频率为50%、75%和95%的代表年，代表年的选择原则是其来水时程分配对用水偏不利中型水库采用典型年法，小型水库、塘坝工程及引提水工程则以代表年的实际供水量作为它们的不同保证率的可供水量。

经计算和预测，秦皇岛市不同水平年不同保证率地表水可供水量:当P50%、P75%和 P95%时基准年的供水量分别为5.7695亿m3、4.044亿m3、1.8771亿m3;2010年分别为5.801亿m3、4.0621亿m3、1.9081亿m3;2020年分别为5.954亿m3、4.147亿m3、1.9668亿m3。

2.3 地下水可供水量

地下水可供水量包括浅层地下水、深层地下水、微咸水可供水量。地下水资源可开采量是指布井区范围内的浅层地下水资源可开采量。根据地下水资源评价绘制的浅层地下水资源可开采量模数分区图，以及圈定的规划水平年布井区范围，估算在现状条件下，规划水平年供水范围内的地下水资源可开采量。

基准年和各水平年浅层地下水可供水量是以矿化度≤2 g/L地下水可开采量的成果为基础，结合各水平年需水预测及水资源供需分析确定的。地下水可供水量计算公式为:

式中，Hi，Wi，Xi分别为i时段机井提水能力、当地地下水资源可开采量及用户的需水量;t为计算时段。

深层地下水开发利用主要在滨海平原区。该区深层地下水补给困难，且引发的环境地质问题较为严重，考虑目前深层地下水现状开采利用量不大，对其开发利用量作了削减，主要作为后备或应急水源。

经计算和预测，秦皇岛市地下水可供水量基准年、2010年、2020年分别为5.6511亿m3、5.6596亿m3、5.6702亿m3。

2.4 非常规水源可供水量

截至到2007年，秦皇岛市共建有5座污水处理厂，现状总处理能力达到33万m3/d。2009年拟建成山海关、青龙、抚宁和昌黎4座污水处理厂，处理能力8万t/d;2010年拟建设卢龙污水处理厂，处理能力0.75万t/d。

据此计算和预测，秦皇岛市非常规水源可供水量基准年、2010年、2020年分别达到0.075亿m3、0.219亿m3、0.445亿m3。

2.5 总可供水量

秦皇岛市不同水平年不同保证率总可供水量:当P50%、P75%和 P95%时基准年的总供水量分别为11.4956亿m3、9.7701亿m3、7.6032亿m3;2010年分别为11.6796亿m3、9.9407亿m3、7.7867亿m3;2020年分别为12.0692亿m3、10.2622亿m3、8.0820亿m3。秦皇岛市各行政区不同水平年可供水量，见表3。

3 供需分析

经分析计算，秦皇岛市在P=50%的年份不缺水;P= 75%的年份缺水率2010年、2020年分别为9.6%、11.6%;P =95%的年份缺水率 2010年、2020年分别为 32.5%、33.1%。从各县区来看，秦皇岛市三区在保证率为95%的2020年缺水，其它保证率和年份下不缺水;昌黎县、抚宁县经济发展速度较快，农业需水量较大，虽然可供水量较其它两县多，但是也不能够满足其需水要求，因此即使在保证率为50%的年份里2010年缺水率分别为16.0%、17.9%，2020年缺水率分别为12.5%、17.0%。秦皇岛市各行政区不同水平年缺水率，见表4。

表3 秦皇岛市各水平年总可供水量表

表4 秦皇岛市不同水平年缺水率表

4 结论

由以上分析预测结果可见，随着国民经济的快速发展，秦皇岛市的需水在日益增加。从需水组成上看，秦皇岛市的用水大户为农业生产，抓好农业节水意义重大，为此应大力开展节水农业灌溉技术，加强农业基本建设。用于城市生态的水量较少，按照自然与经济协调发展的观点，需要继续调整水资源的供需结构，在一定程度上增加生态需水，以促进生态环境建设。秦皇岛市的地表水资源相对较少，在P= 75%、P=95%的年份供水主要来自于地下水的开采，地表水的总供水量小于地下水的总供水量，属于典型的半干旱干旱地区的用水模式。过度开采地下水资源极易导致地面塌陷、海水入侵等一系列生态环境问题。为此，应控制秦皇岛市的地下水开采量，积极开发新的和可替代的供水水源，如实行外流域调水、污废水的再利用以及循环用水等措施，来满足本市的各项需水要求。实行区域水资源的综合管理使有限的水资源得到充分合理的利用。

［1］ 左其亭，窦明，吴泽宁.水资源规划与管理［M］.北京:中国水利水电出版社，2005.

［2］ 河北省水文水资源勘测局.曹妃甸循环经济示范区产业发展总体规划水资源论证报告［R］.石家庄:河北省水文水资源勘测局，2007.