基于新技術(shù)的承德市水資源開發(fā)利用研究

王占升，盧全海，單志學

（河北省承德水文水資源勘測局，河北 承德 067000）

承德市地處河北省東北部，位于內(nèi)蒙高原與華北平原的過渡地帶，是灤河、潮河水系的發(fā)源地，是京津水源地的綠色屏障。全市多年平均水資源總量 37.013 億 m3，人均水資源量 969 m3，位居河北省首位，但總量上的豐富彌補不了時空分布上的嚴重不均，且農(nóng)業(yè)用水又占全市用水總量的 70 % 以上，因此水資源緊缺已成為制約承德市經(jīng)濟社會發(fā)展的“瓶頸”。因而，實施節(jié)水灌溉工程，優(yōu)化水資源配置與管理，能更好地支撐全市經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。

1 承德市水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

全市現(xiàn)有大型水庫 1 座、中型水庫 7 座、小型水庫 83 座，塘壩 324 座，水池水窖 13582 個，截潛流 90 處、機電井 21346 眼、揚水點 484 處，其中蓄水工程總庫容約 4 億 m3，由于泥沙淤積、年久失修等原因，目前所有蓄水工程的總蓄水能力約 2 億 m3，地表水資源實際控制率僅占水資源總量的 5.4 %[1]。據(jù)調(diào)查，2007 年全市工農(nóng)業(yè)及生活用水量 9.84 億 m3，其中蓄水工程供水量占 4 %，引水工程供水量占 36 %，提水工程供水量占 2 %，地下水工程供水量 58 %。按用水行業(yè)分，農(nóng)業(yè)用水量 7.19 億 m3，占 73.2 %，主要為農(nóng)田灌溉用水；工業(yè)用水量 1.51 億 m3，占 15.3 %；生活用水 1.10 億 m3，占11.2 %；生態(tài)環(huán)境用水 0.027 億 m3，占 0.3 %，水資源綜合利用率為 33.5 %。

1.2 水資源開發(fā)利用存在的主要問題

1.2.1 降雨量和徑流量年內(nèi)分布不均勻

承德市的降雨量和年徑流量受地形地貌等因素的影響，地區(qū)上分布很不均勻，總的趨勢是從北向南、從上游向下游遞增，北部圍場、豐寧地區(qū)的年降雨量不足 500 mm，徑流深 70 mm 以下，興隆、寬城南部沿長城一線多年平均降雨量在 750 mm 以上，徑流深 170～270 mm。全年降雨量的 80 % 左右集中在汛期（6～9 月），整個非汛期 8 個月的降雨量僅占全年降雨量的 20 % 左右。降雨量的年內(nèi)分配不均導致徑流量在年內(nèi)分配不均，全年徑流量近 70 %集中在汛期，整個非汛期的徑流量僅占全年徑流量的 30 %，特別是豐水年汛期徑流量占全年徑流量的比例達到 80 % 以上，南部平泉、寬城、興隆的部分地區(qū)甚至達到 90 % 以上；但在農(nóng)業(yè)大量需水的 4、5月份徑流量最小，僅占年徑流量的 8 % 左右，甚至經(jīng)常出現(xiàn)河流斷流的情況。降雨量和徑流量年內(nèi)分布不均勻給水資源的利用帶來了很大困難，汛期的洪水很難利用，枯季又沒水可用。

1.2.2 水資源區(qū)域分布與生產(chǎn)力布局不合理

承德市水資源區(qū)域分布是南部較多，北部、中部相對較少。據(jù) 2007 年水資源公報資料顯示，南部地區(qū)興隆縣人口占全市的 8.7 % ，耕地占全市的 4.2 %，工業(yè)建筑業(yè)占全市的 9.1 %，商飲服務(wù)業(yè)占全市的 8.9 %，人均水資源量為 2280 m3，屬人口較少，耕地較少，經(jīng)濟發(fā)達，而水資源量最為豐富的地區(qū)；中部地區(qū)的承德市雙灤區(qū)和雙橋區(qū)人口占全市的 15.7 %，耕地占全市的 1.9 %，工業(yè)建筑業(yè)占全市的 51.2 %，商飲服務(wù)業(yè)占全市的 26.4 %，人均水資源量為 152 m3，屬于人多、地少，經(jīng)濟發(fā)達但水資源量最缺乏的地區(qū)；其它地區(qū)雖然人均水資源量都在 680 m3以上，但北部的圍場、豐寧、隆化及中部的平泉縣人均水資源量卻在 500 m3以下，4 縣的耕地面積占全市的 71.7 %，屬于嚴重缺水干旱地區(qū)。

1.2.3 水資源利用率總體水平不高

承德市現(xiàn)有水利基礎(chǔ)設(shè)施大部分是 20 世紀六七十年代修建的，存在著先天不足、老化失修、多病險隱患等問題，由于泥沙淤積等原因，部分工程的調(diào)節(jié)作用大大降低，對地表水的實際控制能力下降。從灌溉設(shè)施看，一些水庫未設(shè)主干渠，依靠河道輸水；而一些灌渠只有干渠，干渠以下渠系配套不健全，配套率為 40 %，農(nóng)業(yè)灌溉用水方式落后，水資源利用率低，以水稻種植為例，2006 年全市水稻種植面積為 17 萬 hm2，大部分采用傳統(tǒng)的“大水漫灌”，灌溉定額約為 18000 m3/ hm2，灌溉水利用系數(shù)不足 0.5，遠遠低于國家節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)程要求。工業(yè)用水方面，萬元產(chǎn)值用水率較低，2004 年全市工業(yè)用水重復(fù)利用率為 61 %，市區(qū)部分為 75 %，鄰近的天津、唐山等城市工業(yè)用水重復(fù)率已達 80 %。從各行業(yè)用水情況看，機械、食品品行業(yè)用水重復(fù)率為 15 % ～26 %，而全國先進地區(qū)為 50 % 以上。城區(qū)雨污分流工程不配套，雨水資源未得到有效利用，城市餐飲、洗車、洗浴業(yè)浪費水現(xiàn)象較為普遍，城市建筑工地過度抽取地下水情況也比較嚴重。生活用水方面，人們的日常生活節(jié)水習慣還未形成，城市供水管網(wǎng)漏失率較高，全市節(jié)水器具普及率較低，全民節(jié)水意識不強，生活用水設(shè)施有待進一步完善。承德市區(qū)和承德縣雖已建成污水處理廠，但污水資源化利用程度較低。

2 新技術(shù)在水資源管理中的應(yīng)用

2.1 水資源監(jiān)測管理的信息化與自動化

實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置是水利現(xiàn)代化的主要目標，而水資源的優(yōu)化配置和科學管理，涉及地表水、地下水、水源工程、輸供水工程，以及生活、生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境用水需求等各個方面，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。因此，水資源配置和管理的手段必須是現(xiàn)代化的，應(yīng)當利用和集成計算機、現(xiàn)代通信、遙感、地理信息系統(tǒng)及自動控制等現(xiàn)代技術(shù)，建立水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)。承德市于 2007 年被水利部列入“城市水資源監(jiān)控與管理系統(tǒng)”建設(shè)試點城市，以科學計量和水資源實時監(jiān)控管理為建設(shè)重點，對年取水量在萬噸以上的用水單位和企業(yè)全部安裝 IC 卡計量設(shè)施及遠程監(jiān)控系統(tǒng)，建成覆蓋雙橋區(qū)、雙灤區(qū)、營子區(qū)的地表水和地下水資源監(jiān)測、供取水的水資源實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)。搭建起以 GIS、計算機網(wǎng)絡(luò)、通信及自動化監(jiān)測等技術(shù)為基礎(chǔ)的城市水資源一體化信息管理平臺，對水源、取水、輸水、供水、用水、耗水及地下水超采區(qū)進行實時監(jiān)測，大大改進了水資源監(jiān)測手段，有利于水資源管理部門及時掌握水資源動態(tài)變化及各單位、各取水口的取水情況，使水資源管理開始步入信息化軌道，為水資源配置、調(diào)度、節(jié)約和保護提供全方位的決策支撐。

2.2 風能提水灌溉工程的應(yīng)用

承德是典型的燕山山區(qū)，許多分散的小片農(nóng)田、果園、養(yǎng)殖場、食用菌及蔬菜大棚、水保生態(tài)治理工程一般分布在山坡或平坡上。承德市 5 級以上風年平均 100 次，7 級以上風年平均 15 次，年平均風速 1.3 m/s，2.8 m/s 風速全年累計 3000 h 以上。根據(jù)承德山區(qū)的實際情況，豐寧、圍場、平泉等縣結(jié)合當?shù)刈匀粴夂颉⑺Y源、地質(zhì)特點設(shè)計風能提水工程。風能提水設(shè)備不用油，不用電，環(huán)保節(jié)能，能夠充分利用小水源，低水揚程，與蓄水池相結(jié)合，做到貯用配套，是山區(qū)或丘陵地區(qū)綜合考慮集雨節(jié)灌、農(nóng)村飲水安全、揚水配套、水保生態(tài)等工程的合理布局與農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整有機結(jié)合，解決了農(nóng)民種地靠天收和山區(qū)飲水困難等問題。1 臺風能提水設(shè)備的出水量一般為 1～3 m3/ h，揚程 30 m 左右，可根據(jù)水源水量的大小和工程特點，采用單臺和多臺并聯(lián)或串聯(lián)的形式提水，這樣既可增大揚水流量，也可提高揚水高程[2]。2004 年承德市引進風能提水技術(shù)，全市累計已安裝風能提水設(shè)備 450 多套，廣泛應(yīng)用在農(nóng)村飲水、蔬菜大棚、養(yǎng)雞場、果園等工程，效果非常明顯。

2.3 節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣

節(jié)水離不開先進技術(shù)的支撐，在農(nóng)業(yè)方面，從種植業(yè)結(jié)構(gòu)入手，調(diào)整糧食種植面積，大力實施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化。在農(nóng)村積極推廣集雨和截流工程，擴大節(jié)水灌溉面積，提高灌溉水利用系數(shù)。根據(jù)灌溉資料調(diào)查統(tǒng)計，以承德市灤平縣潮河主干流一級階地和主要支流二級階地的農(nóng)田為例，原該區(qū)域有機井 950 多眼，主要開采地下水灌溉，灌溉面積 5.133 萬 hm2，平均每眼機井灌溉 53 hm2左右，由于地形和土壤質(zhì)地等原因，加之灌水技術(shù)粗放，無序灌水，大水漫灌，井區(qū)灌水定額一般在 675 m3/ hm2，灌溉水利用系數(shù)在 0.5 左右。在實施 21 世紀初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃項目后，因地制宜，對地形坡度較陡、田塊間高度差較大的階地耕作區(qū)，采用噴灌、管灌等較為先進的灌溉技術(shù)，在管灌區(qū)改變傳統(tǒng)的粗放型灌溉方式，平整土地，由大畦漫灌變小畦適灌，使田間水利用系數(shù)提高到 0.85。發(fā)展節(jié)水型灌溉農(nóng)業(yè)，多年平均節(jié)約灌溉水資源量 1980 萬 m3。

2.4 增加水資源渠道的措施

加大病險水庫的除險加固力度，在確保防汛安全的情況下，充分利用現(xiàn)有小水庫、小塘壩、水池攔蓄雨水，提高它們的調(diào)蓄能力[3]。在山區(qū)缺水地區(qū)大力發(fā)展水窖集雨工程，在適溝、適坡修建蓄水池、小塘壩，開挖攔洪溝、引蓄地表水，回補地下水，高效利用汛期雨洪資源，解決干旱年份農(nóng)田用水和人畜飲水問題。這種集雨節(jié)灌工程模式在我國北方石質(zhì)山區(qū)具有較高推廣和應(yīng)用價值，承德市雙橋區(qū)崔梨溝和承德縣王麻子溝等典型樣板區(qū)就是很好的印證。隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，用水量在不斷增大，要充分利用硬化路面和小區(qū)住宅屋頂，建設(shè)雨水收集利用系統(tǒng)，用于水景、綠地、洗車和沖廁等，還需不斷擴大城鎮(zhèn)綠化面積，使綠地或綠化地段的地面標高盡量低于路面高程，以利于地下水回灌補源，提高地下水補給能力，既可減緩城市防洪壓力，又可緩解城鎮(zhèn)水資源短缺局面[4～5]。

3 結(jié)語

按照水利部提出“工程水利”向“資源水利”轉(zhuǎn)變、“傳統(tǒng)水利”向“現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利”轉(zhuǎn)變的總要求，承德市在水資源管理中采用新技術(shù)，將水資源開發(fā)利用與國民經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護等結(jié)合起來統(tǒng)籌規(guī)劃，在重視水資源開發(fā)、利用、治理的同時，更加注重水資源的配置、節(jié)約和保護，切實改變過去“重建設(shè)、輕管理”的做法，取得了一些成效，獲得了一定效益。

對取水量大的用水單位和企業(yè)安裝 IC 卡計量設(shè)施及遠程監(jiān)控系統(tǒng)，為實施水資源統(tǒng)一管理、強化水資源權(quán)屬管理、建設(shè)節(jié)水防污型社會，提供了技術(shù)支撐平臺。

節(jié)水灌溉工程與集雨工程相結(jié)合，合理開發(fā)利用雨洪資源，由控制洪水向管理洪水轉(zhuǎn)變，有效緩解了農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活用水之間的矛盾。通過調(diào)節(jié)集蓄天然降雨解決水資源時空分布不均問題，實現(xiàn)了雨水資源化，化解了降雨與作物需水在時間上供需錯位的矛盾。同時集雨工程有效攔蓄地面徑流，可減少輸水溝道的洪水泥沙，減少水土流失和土地侵蝕，提高當?shù)亓植莞采w率，調(diào)節(jié)小氣候，有效抑制干旱、洪澇等自然災(zāi)害的發(fā)生。

風能提水工程和噴、管灌工程建成后，改變了山區(qū)耕地單一的種植模式，可培育經(jīng)濟價值高的經(jīng)濟作物，發(fā)展高效經(jīng)濟，解決作物需水與降雨不同步的問題，解決山區(qū)春秋 2 季干旱無法灌溉的困擾，實現(xiàn)了“受災(zāi)不減產(chǎn)，遇旱不減收”，促進了山區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。

承德作為北京和天津的重要水源地，還要考慮下游的水資源需求問題。實施的 21 世紀首都水資源規(guī)劃項目和京津風沙源治理工程，有效地涵養(yǎng)了水源，保護了河流的水質(zhì)，每年多為下游地區(qū)輸出水量12.8 億 m3，同時通過實施噴、滴、管灌等節(jié)水技術(shù)和渠道防滲，可灌溉水的利用率提高到 80 %～95 % 以上，實現(xiàn)了年節(jié)水 1.2 億 m3的效益，為下游京津多供水，對促進區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，提供了必備水資源。

[1]何丙能，孫保沭. 水資源可持續(xù)發(fā)展及措施[J]. 水科學與工程技術(shù)，2008，(6)：5～6.

[2]王孟民，呂鐵峰. 承德市水資源合理開發(fā)與優(yōu)化配置[J].河北水利，2008，(8)：17～18.

[3]邢東華，田樹朋. 風能提水設(shè)備在平泉抗旱中的應(yīng)用[J].河北水利，2008，(7)：34～34.

[4]馬文奎，王建剛. 海河流域洪水資源利用能力及調(diào)度方式的研究[J]. 海河水利，2007，(5)：1～4.

[5]何俊仕，焦姣. 沈陽市雨洪資源綜合利用研究[J]. 南水北調(diào)與水利科技，2008，(3)：57～59.