廣饒縣城市水資源利用現(xiàn)狀分析與對策

于士淼

(中鐵十局集團有限公司濟南勘察設計院，山東濟南 250000)

提高城市水資源利用率和利用效率，是實行最嚴格水資源管理和保障社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求。東營市廣饒縣，位于山東省中部偏北，是黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)和山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)的核心區(qū)域，2018年全國百強縣排名第38位，縣域總人口約48.2萬。

廣饒地處暖溫帶，屬季風型氣候，寒暑交替，四季分明。當?shù)亟邓慷嗉性?月—9月，全年主導風向為東南風。受地質構造格局影響，全縣分為3個沉積環(huán)境—地貌—水文地質單元。以石村經(jīng)顏徐至周莊村為分界線，以南為泰沂山以北麓山前淄河沖積扇的中尾部；以北至小清河為山前沖擊、黃河淤積和海潮侵襲交替作用形成的海陸相沉積。地下水由淺至深為咸—淡或淡—咸—淡水分布。小清河以北為黃河淤積平原末端，由淺至中等深度均含咸水，當?shù)刈畲髢鐾辽疃葹?0 cm。

近年來，廣饒縣經(jīng)濟總量保持高速度增長態(tài)勢，其綜合競爭力在山東省91個縣市區(qū)中位于前30位，在東營市更是具有經(jīng)濟次中心的地位，經(jīng)濟總量擁有絕對優(yōu)勢。2018年，全縣實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值932.1億元，較上年增幅達3.6%；全縣人均生產(chǎn)總值為16.42萬元，居民人均可支配收入達33 250元；當?shù)厝昙Z食總產(chǎn)量為51.9萬t，擁有年末規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)263家。

廣饒縣多年平均降水量為563.7 mm，僅為全省平均水平的83%。當?shù)囟嗄昶骄Y源總量為15 712萬m3。其中，地表水資源量為5 998萬m3；地下水資源量為10 733萬m3，主要集中在小清河以南；地表水與地下水重復水量為1 019萬m3?？h人均占有當?shù)厮Y源量為326 m3，僅為全國的14.8%，屬于人均占有量<500 m3的嚴重缺水地區(qū)[1]。2018年，廣饒縣城市轄區(qū)地表水環(huán)境質量達到相應功能水體要求的比例為100%。水資源開發(fā)利用率為75.2%，其中，地表水開發(fā)利用率為80.2%，地下水開發(fā)利用率為67.6%?？h域生活用水及大部分工業(yè)用水均以地下水源為主，水資源短缺、工業(yè)用水結構不合理等嚴重困擾了城市的發(fā)展，值得深入分析和思考。

1 水資源概況

1.1 水資源總量與用水結構

廣饒縣多年平均水資源總量為15 712萬m3?？退Y源主要有入境河流、引黃和引江(南水北調)。其中，入境河流主要包括小清河、支脈河和淄河。淄河多年干枯，除汛期尚有短時間泄洪外，入境徑流量極少，不再計入。小清河分配給廣饒縣的水量指標為8 400萬m3[2]；根據(jù)支脈河來水系列進行頻率分析，保證率50%、75%、95%的可供水量分別為1 800萬、954萬m3和498萬m3；廣饒縣分配的黃河水量指標為5 600萬m3[3]；長江水量指標為3 500萬m3[3]。

2018年，廣饒縣仍實行最嚴格的水資源管理制度，縣域用水總量控制指標為29 415萬m3[3]，如表1所示。

表1 廣饒縣2018年用水量控制指標Tab.1 Controlling Targets for Water Utilization of Guangrao County in 2018

廣饒縣域2018年實際用水總量為26 176萬m3。其中，地表水提水18 915萬m3(其中，當?shù)丶斑^境地表水抽提12 515萬m3，引黃5 600萬m3；引江800萬m3)；地下水提水7 261萬m3(其中，淺層地下水5 240萬m3，深層承壓水2 021萬m3)；各項用水量均在控制指標范圍內，計劃用水率為89%。2015年—2017年，廣饒縣實際用水量分別為25 175萬、25 275萬m3和24 948萬m3，平均用水量為25 133萬m3；農田灌溉水平均有效利用系數(shù)為0.66(控制指標在2017年最嚴格，為0.626 8)；國控和省控河流斷面達標控制率均>90%(要求國控>66.7%，省控>60%)，3項指標均滿足水資源管理控制目標要求。

用水結構組成方面，以2018年為例，全縣農業(yè)用水量為17 370萬m3，工業(yè)用水量為5 042萬m3，生活用水量為1 295萬m3，生態(tài)用水量為2 469萬m3，分別占縣總用水量的66.36%、19.26%、4.95%和9.43%，如圖1所示。

圖1 廣饒縣2018年用水結構Fig.1 Water Consumption Structure of Guangrao County in 2018

同期，全國的上述數(shù)據(jù)分別為61.40%、21.00%、14.30%和3.30%。由橫向比較可知，廣饒縣的農業(yè)用水量明顯高于國家和省平均用水水平；工業(yè)用水量雖低于國家平均水平，但高于省值約2.5個百分點。這主要是因為廣饒縣擁有黃三角農高區(qū)(始建于1950年，是華東地區(qū)第1個、也是規(guī)模最大的機械化國營農場，規(guī)劃面積為350 km2)和大王鎮(zhèn)(山東經(jīng)濟第一鎮(zhèn)，擁有規(guī)模以上企業(yè)106家，2018年全國千強鎮(zhèn)綜合實力排名中位列第58位，全省第1位)、稻莊鎮(zhèn)(山東輪胎產(chǎn)業(yè)第一鎮(zhèn)，2018年生產(chǎn)總值為128億元，財政收入為3.78億元)等工業(yè)強鎮(zhèn)，存在大量剛性用水需求。廣饒縣生活用水量低于省和全國平均用水水平，一定程度上反映了當?shù)鼐用窳己玫挠盟晳T和節(jié)水意識。生態(tài)用水比重較高，是由于廣饒縣河流水系豐富，存在較大的季節(jié)性補水需求。

1.2 水質概況

(1)地下水水質

由上述可知，廣饒縣以小清河為界，小清河以南為淡水區(qū)，以北為咸水區(qū)。根據(jù)當?shù)刈詠硭舅|評價報告，小清河以南10個地下水樣品中，有4個達II類水標準，6個達III類水標準，滿足集中式生活飲用水水源及工農業(yè)用水要求；小清河以北地下水檢測樣品中，陳官鎮(zhèn)和丁莊街道的全部村莊地下水含氟量超標(最高值超標1.4倍)，當?shù)厝罕妼?yōu)質水源的呼聲強烈。目前，廣饒縣正積極實施城鄉(xiāng)供水一體化工程，以提升北部地區(qū)居民飲用水口感。

(2)地表水水質

2018年，廣饒縣城市轄區(qū)地表水環(huán)境質量達到相應功能水體要求的比例為100%。各水功能區(qū)水質基本穩(wěn)定，小清河王道閘斷面、陽河南郭、支脈河陳橋、支脈河辛沙路橋橋斷面為V類水質，陽河蘇廟、織女河廣饒濕地出口斷面為IV類水質，符合水功能區(qū)要求。主要河流斷面水質情況如表2所示。

表2 廣饒縣主要河流斷面水質指標(2018年)Tab.2 Water Quality Indicators of Main River Sections of Guangrao County in 2018

1.3 水資源開發(fā)利用

經(jīng)計算，2015年—2018年，當?shù)氐乇硭_發(fā)利用率均值為72.8%，地下水開采率均值為70.0%，水資源綜合開發(fā)利用率達71.7%，如表3所示。

表3 廣饒縣水資源開發(fā)利用率Tab.3 Utilization Rate of Water Resources in Guangrao County

1.4 地下水超采狀況分析

根據(jù)《山東省地下水超采區(qū)評價》成果，廣饒縣大部分地區(qū)被劃入超采區(qū)，其超采分為淺層孔隙水超采和深層承壓水超采2種類型。廣饒縣淺層孔隙水超采區(qū)主要分布于小清河以南，屬于淄博-濰坊孔隙淺層地下水超采區(qū)，總面積為455.2 km2，其中一般超采區(qū)為 285.6 km2，嚴重超采區(qū)為169.6 km2；根據(jù)深層承壓水“開采即為超采”的劃定原則，把整個深層承壓水開采范圍劃定為深層承壓水超采區(qū)范圍。廣饒縣深層承壓水超采區(qū)主要分布于小清河以北，總面積 為640 km2，如圖2所示。

圖2 廣饒縣地下水超采區(qū)分布Fig.2 Distribution of Groundwater Overdraft Area in Guangrao County

廣饒縣地下水資源總量為10 733萬m3，可開采量為9 660萬m3(其中，淺層地下水可開采量為7 769萬m3；中、深層地下水可開采量為1 891萬m3)，目前控制指標為7 280萬m3。為有效保護當?shù)氐叵滤Y源，廣饒市按照每年度的地下水超采綜合治理項目實施方案要求，嚴格執(zhí)行地下水壓采計劃。2018年，廣饒縣地下水年超采量為1 020.65萬m3，地下水位埋深(16.88 m)較2017年(17.13 m)回升明顯。

2 用水現(xiàn)狀及存在問題

2.1 農業(yè)用水現(xiàn)狀

廣饒縣北部為引黃灌區(qū)，由麻灣引黃閘提引黃河水，經(jīng)麻灣總干渠至龐家閘，由龐家閘向南進入廣饒境內，經(jīng)閆家泵站進入麻灣三干渠、二干渠；中部為引河灌區(qū)，通過提引小清河、預備河水灌溉；南部為井灌區(qū)，通過機井提引地下水灌溉。

2018年，廣饒縣耕地面積為79.2萬畝(1畝=0.67×10-3km2)，有效灌溉面積為74.1萬畝，地下水灌溉量約占總灌溉量的20%，農田灌溉水有效利用系數(shù)為0.67。全縣擁有機井量7 900余眼，擁有總干、二干、三干、預備河、十二支、大寨溝6條引黃骨干渠道，全長為125.3 km，襯砌率為84.6%；全縣保有水庫5座，其中中型水庫2座，小型水庫3座；河道攔河閘壩23座；泵站48座，累計提水能力為179.79 m3/s；境內設計總蓄水能力為6 000萬m3，建成各類節(jié)水灌溉面積為56.06萬畝。

2.2 生活用水現(xiàn)狀

廣饒縣施行城鄉(xiāng)供水一體化模式，由第一、第二水廠聯(lián)合供水，以地下水為水源，供水能力達5.5萬m3/d，配套供水管網(wǎng)總長度為269 km，按標準修正后，漏損率約14%[4]；2018年，城區(qū)、農村居民生活用水指標分別為86 L/[人·d]和46.4 L/(人·d)，處于省標準較低值水平[5]。人均綜合用水量為132 L/(人·d)，城區(qū)一戶一表安裝率為100%，新建小區(qū)、公建節(jié)水器具普及率為100%，采用階梯水價收費制度[6]。

2.3 工業(yè)用水現(xiàn)狀

廣饒縣工業(yè)企業(yè)用水過度依賴地下水(地下水用水量占總工業(yè)用水量的71%，多數(shù)采用自備井形式)，不符合水資源開發(fā)利用原則，應以地表水、再生水為主。用水大戶多分布在樂安街道、稻莊鎮(zhèn)和大王鎮(zhèn)，以石化、造紙、紡織、橡膠制品產(chǎn)業(yè)為主，如表2所示。

2018年，城區(qū)工業(yè)企業(yè)年用水量為1 100萬m3，工業(yè)水循環(huán)重復利用率達95.9%，水平衡測試開展率達71.5%，節(jié)水型工業(yè)企業(yè)覆蓋率達21%[7]。自備井水資源費實行階梯收費制度。

2.4 其他用水現(xiàn)狀

城市綠化、道路澆灑、消防用水應以再生水、雨水利用為主，不應利用地下水、自來水等水源。目前來看，城區(qū)還不具備成型的再生水和雨水利用設施，城市雜用水多以傳統(tǒng)的自來水水源為主。其中，城區(qū)綠化澆灌面積為275萬m2，年用水量為20萬m3，其中40%采用自來水，60%采用地表水；道路澆灑采用機械作業(yè)，覆蓋面積達231.94萬m2，年用水量約20.48萬m3，采用水源為自來水；消防年用水量約100 020 m3，水源為自來水；特種行業(yè)年用水量約5萬m3，全部采用自來水，水費采用單獨定價、階梯收費制度；無再生水集中回用設施，降水幾乎無調蓄設施，直排預備河。

2.5 存在問題

(1)地下水過度開發(fā)利用，工業(yè)水源亟需轉換

據(jù)上述分析，近年來，廣饒縣地下水資源開發(fā)利用率達70%，導致近年來咸水入侵面積逐年擴大，且亦有加速之趨勢[8]。據(jù)統(tǒng)計，1992年—2017年廣饒縣咸水累計入侵面積增加41 km2，咸水入侵速度達1.6 km2/a。同時，開采區(qū)土壤含水率降低，地下水鹽分積累，造成天然植被衰退，生態(tài)環(huán)境惡化，給居民生活和工業(yè)生產(chǎn)造成嚴重影響。

(2)非常規(guī)水資源利用率低

目前，廣饒縣尚未建成再生水集中回用設施，僅個別企業(yè)有分散式再生水回用裝置，全縣非常規(guī)水資源利用率<8%[7]。污水廠達標排放的尾水，直排入河道，造成水資源流失；城區(qū)內大型綠地普遍缺少雨水調蓄設施。零星分散的雨水調蓄設施，如樂安公園、樂安大廈周邊及西苑植物園、月河公園，面積較小，部分設施還進行了防水處理，不利于雨水下滲，同時易造成水體污染。

表4 廣饒縣重點企業(yè)用水情況(2018年)Tab.4 Current Situation of Water Consumption of Major Industrial Enterprises of Guangrao County in 2018

(3)管網(wǎng)漏損率大，存在未計量水量

廣饒縣城區(qū)管網(wǎng)漏損率高達14%，主要是部分管網(wǎng)老化造成的漏損和綠化用水、澆灑道路、消防用水和施工用水等未計量的水量。“水十條”明確指出，到2020年，全國公共管網(wǎng)漏損率控制在10%以內，這對廣饒縣的公共供水事業(yè)防治“滴、冒、跑、漏”工作提出了更高要求。

3 應對措施

(1)加快工業(yè)水源轉換，同步進行自備井封填。主要包括調水管線工程、工業(yè)水廠工程和供水管線工程。調水管線由高店水庫向擬建工業(yè)水廠和淄河水庫輸水，敷設2×DN1600球墨鑄鐵管道，輸水距離為19 km；在稻莊鎮(zhèn)建立工業(yè)水廠，近期設計供水規(guī)模為15萬m3/d，常規(guī)水處理工藝；自工業(yè)水廠至全縣各重點工業(yè)園區(qū)敷設供水管線，通水企業(yè)同步實現(xiàn)自備井封填和部分回灌，使當?shù)氐叵滤Y源得到充分涵養(yǎng)。

(2)加快再生水廠建設。再生水水源穩(wěn)定可靠，受季節(jié)性影響小，環(huán)境效益明顯，可實現(xiàn)水生態(tài)的良性循環(huán)[9]。結合當?shù)?，再生水利用工程包括污水處理廠提標改造工程、再生水廠工程和再生水管網(wǎng)系統(tǒng)建設。廣饒縣污水廠提標改造后，出水水質可達到準IV類水標準(CODCr≤30 mg/L，NH3-N≤1.5 mg/L)，以該污水廠尾水作為再生水廠水源，根據(jù)回用水水質需求進行處理后，加壓送至用水點。再生水廠規(guī)模近期達到3萬m3/d，主要用于市政綠化、澆灑道路、公廁沖洗、消防及生態(tài)補水；水廠遠期規(guī)模達6萬m3/d，全面向工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)供水。

(3)提高雨水資源化利用率，加快環(huán)城水系建設。采用低影響開發(fā)措施控制雨水徑流，加大雨水資源化利用，比率近期達到20%。下沉式綠地率≥30%，透水鋪裝率≥40%，雨水應優(yōu)先考慮下滲補給，滲蓄池容積可按10～30 m3/(1 000 m2)硬化面積標準考慮。環(huán)城水系通過8.8 km河道及景觀的綜合整治，打造廣饒縣城“海綿體”，實現(xiàn)城區(qū)部分降水的攔截、儲蓄和調節(jié)，既美化了景觀，又為城市留住了寶貴的水資源，同時也提高了城市防洪排澇能力。

(4)城區(qū)供水管網(wǎng)持續(xù)改造，加快供水分區(qū)(DMA)管理與建設。對城區(qū)孫武路(汽車站以南)及迎賓路(月河路-孫武路)等路段老舊灰口鑄鐵管、PVC管進行更新改造，采用PE或球墨鑄鐵管材，管長約3.1 km；通過加設水表或使用智能設施，規(guī)范免費用水計量，嚴格監(jiān)管私接水和偷盜水行為；近期實現(xiàn)對城區(qū)生活小區(qū)DMA全覆蓋，通過在線處理技術計算供水管網(wǎng)的漏損量，重點區(qū)域重點分析，實現(xiàn)管網(wǎng)精細管理。

4 節(jié)水潛力展望

從農業(yè)節(jié)水、生活節(jié)水、工業(yè)節(jié)水、再生水利用、雨水利用、輸配水管網(wǎng)節(jié)水這幾個方面分析近期(到2023年)廣饒縣城區(qū)節(jié)水潛力。

4.1 農業(yè)節(jié)水

采用式(1)對農業(yè)節(jié)水潛力進行計算，結果如表5所示。

Wn=A0×[(Qd0-Qdt)×P0]/Pt

(1)

其中：Wn——農業(yè)節(jié)水潛力，m3；

A0——節(jié)水灌溉面積，畝；

Qdt——近期灌溉需水定額，m3/畝；

Qd0——現(xiàn)狀灌溉需水定額，m3/畝；

Pt——近期農田灌溉水有效利用系數(shù)；

P0——現(xiàn)狀農田灌溉水有效利用系數(shù)。

表5 規(guī)劃近期城市農業(yè)用水節(jié)水潛力Tab.5 Water-Saving Potential for Agricultural Use in the Near Future

4.2 生活節(jié)水

采用式(2)對生活節(jié)水潛力進行計算，結果如表6所示。

(2)

其中：Ws——生活節(jié)水潛力，m3；

Rt——規(guī)劃水平年城市人口，人；

Lt——規(guī)劃水平年城市人均日用水量，L/a；

Jt——近期采用節(jié)水型器具的節(jié)水貢獻率；

Pt——近期采取節(jié)水措施后的節(jié)水型器具普及率。

表6 規(guī)劃近期城市生活用水節(jié)水潛力Tab.6 Water-Saving Potential of Residential Use in the Near Future.

4.3 工業(yè)節(jié)水

工業(yè)節(jié)水潛力的大小與當?shù)厮Y源條件、經(jīng)濟社會發(fā)展狀況、科學技術水平、水價等因素有關。采用式(3)進行計算，結果如表7所示。

Wg=Zt×(Q0-Qt)

(3)

其中：Wg——生產(chǎn)節(jié)水潛力，m3；

Zt——規(guī)劃年城市工業(yè)用地面積，ha；

Q0，Qt——現(xiàn)狀與近期采取相應的節(jié)水措施后的工業(yè)用水指標，m3/(ha·d)，分別取45 m3/(ha·d)和40 m3/(ha·d)。

表7 規(guī)劃近期工業(yè)用水節(jié)水潛力Tab.7 Water-Saving Potential of Industrial Use in the Near Future

4.4 再生水利用

再生水利用潛力采用式(4)計算，結果如表8所示。

Wz=Ww×ηt-W0×η0

(4)

其中：Wz——再生水利用潛力，m3；

W0，Ww——現(xiàn)狀與近期城市污水處理量，m3；

η0，ηt——現(xiàn)狀與近期再生水回用率，分別為40%和0。

表8 規(guī)劃近期再生水利用潛力Tab.8 Potential of Recycled Water Use in the Near Future

4.5 雨水利用

雨水利用潛力采用式(5)計算，結果如表9所示。

Wy=A×P×α

(5)

其中：Wy——城市雨水利用潛力，m3；

A——城市建成區(qū)面積，km2；

P——地區(qū)多年平均降雨量，mm；

α——雨水資源化利用率，近期按20%計算。

表9 規(guī)劃近期雨水利用潛力Tab.9 Potential of Rainwater Use in the Near Future

4.6 管網(wǎng)節(jié)水

管網(wǎng)節(jié)水潛力采用式(6)計算，結果如表10所示。

Wp=T0×(L0-Lt)(Lt

(6)

其中：Wp——減少管網(wǎng)漏失所產(chǎn)生的節(jié)水潛力，m3；

L0，Lt——現(xiàn)狀與改造后的管網(wǎng)漏損率，分別為14%和10%；

T0——城市管網(wǎng)供水總量，m3。

表10 規(guī)劃近期供水管網(wǎng)節(jié)水潛力Tab.10 Potential of Water-Saving of Pipeline Network in the Near Future

4.7 節(jié)水總潛力

將式(1)～式(6)累積求和，結果如表11所示。

表11 規(guī)劃近期節(jié)水潛力Tab.11 Water-Saving Potential in the Near Future

由表11可知，廣饒縣節(jié)水潛力巨大，近期節(jié)水總潛力可達5.03萬m3/d，最大節(jié)水率為34.9%，權重最大的2項為再生水利用量和雨水利用量，其次是工業(yè)節(jié)水量和管網(wǎng)節(jié)水量。因此，加快再生水廠建設和如何實現(xiàn)雨水的充分利用、提升工業(yè)企業(yè)的節(jié)水技改和降低管網(wǎng)漏損率，應是下一步廣饒縣節(jié)水工作的重點。

5 結論

(1)加快工業(yè)水源轉換工程建設，提高自備井封填比率，可實現(xiàn)廣饒縣工業(yè)用水結構優(yōu)化，有效保護當?shù)氐叵滤Y源，防止咸水進一步入侵。

(2)充分利用當?shù)卦偕陀晁Y源，督促工業(yè)企業(yè)加快技改，不斷完善城區(qū)供水管網(wǎng)建設與管理，可實現(xiàn)近期城市節(jié)水總量和水資源利用率有效提升。