營口市主城區(qū)水平衡測試技術(shù)方法及分析

張春潔;金 鑫;李旭春

(1.遼寧省水文水資源勘測局營口分局，遼寧 營口115000;2.遼寧省水文水資源勘測局，遼寧 沈陽110003)

1 城市水平衡測試的目的和意義

營口市位于渤海遼東灣東北岸，大遼河入?？谔帲侨珖攸c沿海開發(fā)城市之一。營口市水資源總量為10.55億m3，人均占有水資源量463m3，是省內(nèi)水資源嚴重貧乏地區(qū)，水資源短缺已成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。為了節(jié)約用水，合理調(diào)配水資源，減少廢污水排放，制訂合理的生活用水定額和工業(yè)用水定額，使城市用水更加合理，以期達到社會經(jīng)濟穩(wěn)定、高速發(fā)展，因而，必須摸清城市的用水現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)，充分開發(fā)城市的節(jié)水潛力，科學(xué)地規(guī)劃城市用水。

在城市用水方面，準確確定用水量、耗水量、廢污水排放量和污染物排放量數(shù)據(jù)，對于城市水資源配置、城市節(jié)水和供水工程規(guī)劃建設(shè)、城市污水處理與污水處理廠規(guī)劃建設(shè)、城市污水對流域或區(qū)域水資源環(huán)境的影響分析等諸多方面密切相關(guān)，十分重要。因此，開展城市水平衡測試極其重要。

2 水平衡測試的目標(biāo)

(1)通過城市的生活用水的水平衡測試，確定城市生活用水的現(xiàn)狀用水量、耗水量、排水量和污染物排放量及用水量、耗水量、排水量之間的比例關(guān)系。

(2)根據(jù)供水人口統(tǒng)計確定城市的人均用水量、耗水量、排水量和污染物排放量之間的比例系數(shù)。

(3)通過城市水平衡測試，為其他同類城市生活用水情況的確定提供比例系數(shù)。

(4)根據(jù)排水口情況，在其他條件具備的情況下，對城市內(nèi)工業(yè)用水排污量和污染物排放量進行監(jiān)測，為企業(yè)排污達標(biāo)狀況提供基本監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(5)在其他條件具備的情況下，在城市排水管網(wǎng)的生活用水和工業(yè)用水匯合點處建立排水量和水質(zhì)長期觀測點，用于今后水資源規(guī)劃、創(chuàng)建節(jié)水型社會提供基本數(shù)據(jù)[1]。

3 技術(shù)路線

在用水現(xiàn)狀比較穩(wěn)定的條件下，根據(jù)城市生活用水?dāng)?shù)據(jù)的年際變化，我們能夠利用一個年度的城市生活用水水平衡測試，來確定當(dāng)前條件城市生活的用水量、耗水量、污水和污染物排放量及之間的比例系數(shù)。在隨后的年份，只要當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、基礎(chǔ)設(shè)施狀況、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平以及居民生活水平和生活習(xí)慣等沒有發(fā)生明顯變化，就可根據(jù)人口變化和供水?dāng)?shù)據(jù)來確定用水量，并沿用水平衡測試的比例系數(shù)來確定耗水量、污水和污染物排放量。

通過研究主城區(qū)域取水、用水、排水等方面存在的問題，經(jīng)過分析計算，可以解決城市現(xiàn)狀用水結(jié)構(gòu)存在的不合理的現(xiàn)象，為營口市水資源合理規(guī)劃、創(chuàng)建節(jié)水型社會打好基礎(chǔ)。

4 水平衡測試工作步驟和方法

4.1 測試步驟

水平衡大致可分為準備階段、實施測試、數(shù)據(jù)匯總分析和評價四個階段[2]，其中準備階段主要包括:企業(yè)用排水情況詳勘，制定測試方案，儀器設(shè)備配置以及技術(shù)準備;測試階段主要包括:測試數(shù)據(jù)收集和技術(shù)審核，實時數(shù)據(jù)分析反饋;數(shù)據(jù)分析階段主要包括:數(shù)據(jù)整理、匯總和分析，并編寫《水平衡測試報告書》;評價段主要包括對用水單元進行合理用水評價，找出不合理用水量的產(chǎn)生的原因，并提出合理化建議。

4.2 測試方法

水平衡測試的方法主要有兩種:逐級平衡法和一次平衡法。

4.2.1 一次平衡法

一次平衡法是在每天同一時段內(nèi)，對全廠所有的生產(chǎn)用水設(shè)備、輔助生產(chǎn)設(shè)備、附屬生產(chǎn)設(shè)施及全廠生活設(shè)施的供水、排水、耗水等情況進行測試[3]。此方法只適用于用水系統(tǒng)比較簡單、用水過程較為穩(wěn)定的企業(yè)[4]。此方法作為瞬時測試，精度較高，測試結(jié)果比較理想。但是，對生產(chǎn)周期大于二十四小時的不均勻用水設(shè)備其誤差較大，不能反映這類設(shè)備的實際用水情況。而且，由于所有測試任務(wù)是在二十四小時內(nèi)完成，需要的測試人員數(shù)較大，一般適用于中小企業(yè)或用水比較簡單的企業(yè)[5]。

4.2.2 逐級平衡法

逐級平衡法是建立在用水點的基礎(chǔ)上，能夠較好地反映出各個不同用水設(shè)施的用水情況[6]。逐級平衡法是先進行設(shè)備水平衡測試，然后進行車間的水平衡測試，最后是全廠的水平衡測試。此方法能較好地反映出各個不同用水設(shè)施的用水狀況，尤其是一些生產(chǎn)周期長、用水量不均勻的設(shè)備或設(shè)施更為適用。但是，在設(shè)備運行工況不穩(wěn)定以及企業(yè)職工流動性較大情況下，企業(yè)內(nèi)的各種水量之間難以平衡。

本此測試因為是針對整個主城區(qū)的，測試范圍大，采用二者兼并的方法。供水?dāng)?shù)據(jù)來源于自來水公司和用水?dāng)?shù)據(jù);排水量來自現(xiàn)場監(jiān)測;那么，耗水量等于供水量減去排水量;污染物排放量來源于對污水排放的監(jiān)測。

5 水平衡測試

營口市是較早開放的沿海城市之一，經(jīng)濟發(fā)達，近年來營口依托港口發(fā)展重化工業(yè)的戰(zhàn)略取得明顯的成效。尤其在冶金、石化產(chǎn)業(yè)和裝備制造業(yè)上的發(fā)展極其迅速，現(xiàn)已形成冶金、裝備制造、石化、鎂質(zhì)材料、新型建材、紡織服裝六大支柱產(chǎn)業(yè)，其規(guī)模以上工業(yè)增加值共占比達80%，全市輕重工業(yè)比為21.3:78.7，現(xiàn)營口的三產(chǎn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為7:60:33，由原來的以輕紡工業(yè)為主的輕工業(yè)城市轉(zhuǎn)變成以冶金、石化為主的重工業(yè)城市。市政供水面積66.3km2，供水人口42.17萬人。

因為用水水平因季節(jié)的不同而不同，所以開展水平衡測試，首先需要分季度分別進行測試，然后對測試結(jié)果進行綜合分析，提出用水定額和節(jié)水建議。本測試以春季為例。

5.1 水平衡測試范圍及分區(qū)的劃分

根據(jù)營口市主城區(qū)的供排水特點，本次測試分區(qū)按排水管網(wǎng)所控制的區(qū)域進行劃分。依照代表性強、工業(yè)影響小、供排水清晰的原則，我們在主城區(qū)選取四個典型區(qū)域進行測試。四個典型區(qū)域分別為:二泵站區(qū)、三泵站區(qū)、八泵站區(qū)和銀珠化紡測試區(qū)，總供水面積8.789km2，供水人口17.6154萬人。

5.2 供水量監(jiān)測

本次城市水平衡測試劃定區(qū)域的供水?dāng)?shù)據(jù)可根據(jù)用水?dāng)?shù)據(jù)及自來水公司提供的管網(wǎng)漏失率進行計算。

5.3 排水量監(jiān)測

在四個典型區(qū)中的三個測試區(qū)的排水水泵站和污水處理廠分別進行二十四小時監(jiān)測進口和出口水量。嚴格記錄泵站開泵數(shù)量及所開泵的開啟時間，通過水泵的額定功率、水泵效率和水泵的開啟時間計算測試區(qū)的排水量，并且，在每個泵站的蓄水池設(shè)立水尺觀測水位，根據(jù)蓄水池的水位變化，確定排水的日變化規(guī)律及復(fù)核排水量。在銀珠化紡測試區(qū)設(shè)立兩個監(jiān)測斷面，下斷面監(jiān)測的排水量與上斷面監(jiān)測的排水量之差即為該區(qū)域的排水量。

5.4 污染物排放量監(jiān)測

根據(jù)《典型城市水平衡測試技術(shù)大綱》和《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》(SL219－98)，并結(jié)合考慮營口市的排水管網(wǎng)實際情況，對水質(zhì)與水量大部分同步監(jiān)測，監(jiān)測項目[7]即:化學(xué)需氧量(COD)、氨氮、總氮和總磷。

5.5 水平衡測試成果分析

根據(jù)營口水務(wù)有限公司2008～2010年供水資料統(tǒng)計，工業(yè)取水占總供水量的55%，生活取水占總供水量的45%來分析計算，得出營口市主城區(qū)的排水率、耗水率、人均生活用水定額統(tǒng)計表如表1所示。

表1 營口市區(qū)主城區(qū)排水率、耗水率、人均生活用水定額統(tǒng)計表

在本次水平衡測試期內(nèi)(一個星期)，營口市主城區(qū)污水收集范圍內(nèi)居民生活總供水量為54.67萬m3，日平均供水量7.81萬m3，供水人口42.17萬人，人均用水定額185升/人·日?？偱潘繛?9.18萬m3，日平均排水量14.17萬m3，排水率77.13%。耗水量為供水量與排水量之差，得出該主城區(qū)的日均耗水量為4.20萬m3，耗水率22.9%。

營口市主城區(qū)經(jīng)污水處理廠處理后人均日污染物排放量為0.0360 kg，接近純居民生活區(qū)人均日污染物排放量。

6 存在的問題及節(jié)水建議

6.1 存在的問題

(1)水平衡測試的測試范圍較大，研究對象為整個主城區(qū)，具體監(jiān)測對象分散，分為幾大典型測試區(qū)，并沒有對本地區(qū)的各個工廠、企業(yè)等用水部門進行單獨的用水、耗水和排水監(jiān)測，從而在監(jiān)測過程中容易造成誤差，增加計算的累計誤差。

(2)供水?dāng)?shù)據(jù)來源于自來水供公司，由于營口市自來水公司供水方式為環(huán)狀供水，各水廠的供水管線互通，錯綜復(fù)雜，整個城市管道供水過程中的跑、冒、滴、漏造成水量的損失量計算復(fù)雜且沒有計算進來，缺少相應(yīng)的技術(shù)支持，從而對供水量和用水量的精度造成影響。

(3)測試儀器的儀器誤差和系統(tǒng)誤差以及操作技術(shù)的熟練準確度對結(jié)果會造成影響。

(4)由于水平衡測試范圍較大，而進行測試的人員安排有限，以及測試工作時間較短，容易造成測試結(jié)果的年際代表性不強而使其時段性、階段性特點突出。

6.2 建議及節(jié)水措施

(1)增加水平衡測試工作資金的投入，改進城市水平衡測試方法，提高測試效率;

(2)建立用水檔案[8]。各行業(yè)的用水檔案須健全，實測試工作中，數(shù)據(jù)記錄和處理須按照有關(guān)要求嚴格進行，形成一套完整的技術(shù)方案。

(3)選擇代表性強的水平衡測試時間段和測試周期，這是水平衡測試技術(shù)難點[9]，做好這一點，可以更好地摸清用水單元的運行周期，以便使測試的水量最大限度地接近真實值。為下一步的節(jié)水工作提供更真實可靠的依據(jù)。

(4)選定合適的測試儀器，嚴格按照操作步驟、方法進行，并且熟練掌握各種測量器具的使用方法，準確讀數(shù)。加大創(chuàng)新力度，直接改進測量方法。

(5)加大節(jié)水宣傳力度，鼓勵各大用水單位積極采取節(jié)水措施。

(6)引進節(jié)水新設(shè)備、新方法，改進新工藝，提高節(jié)約用水效率。

(7)加強城市節(jié)水工作的領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)，做好用水定額的編制工作，研究制定用水定額的配套政策。

7 結(jié)語

以整個城市為研究單位，開展整體的水平衡測試，能夠全面了解城市供水、耗水及排水狀況和區(qū)域的用水現(xiàn)狀，以此分析水量平衡關(guān)系和合理供、用水程度，為水行政主管部門制定科學(xué)合理的用水定額提供可靠的數(shù)據(jù)，為城市制定系統(tǒng)的供水、節(jié)水及污水處理規(guī)范提供可靠依據(jù)，以保證城市水資源可持續(xù)利用和社會經(jīng)濟的健康發(fā)展。

[1]遼寧省水文水資源勘測局營口分局.營口市城市水平衡測試技術(shù)報告[R].2011.

[2]林洪孝，王國新.用水管理理論與實踐[M].北京.中國水利水電出版社.2003.

[3]廖承彬.水平衡測試技術(shù)及其實踐[J].浙江水利.2000，(6):5.

[4]孫恩福，鄭東春.企業(yè)水平衡測試是建立節(jié)水型社會的重要措施[J].東北水利水電.2005，(7):53.

[5]俞芳琴，狄昌盛.淺談水平衡測試及應(yīng)用[J].南京.江蘇水利.2010(9).

[6]張可義.滄州市企業(yè)水平衡測試分析[J].陜西水利.2011(2).

[7]水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范.(SL219－98).

[8]魏鳳麗.水平衡測試及工作中應(yīng)注意的問題[J].有色冶金節(jié)能.2009，(5).

[9]張偉，梁志成，黎建余.東莞市水平衡測試問題探討[J].中國計量.2011－07.