【关键词】地下水资源;开发利用;保护;对策??
【abstract】theanalysisandthedevelopmentandutilizationofgroundwaterresourcesinxinjiangthestatusquo,xinjiangaveragetotalgroundwaterrechargecapacityof33.66billionm?3,thestatusquoforthedevelopmentandutilizationofgroundwaterresourcesinxinjiang,thereisamajorissue,utilizationandprotectionofgroundwaterinxinjiangresponse.
【keywords】groundwaterresources;developmentandutilization;protection;countermeasures
地下水具有水量稳定、水质一般较好、调蓄能力强、不易受到污染等特点,是工业、生活、城镇供水的重要水源。开发、利用、有效保护地下水资源对新疆干旱缺水地区具有战略意义。?
1.新疆地下水资源量及开发利用现状?
1.1地下水资源量。
据新疆水资源综合规划成果,新疆地下水年平均总补给量336.6亿m?3,其中:降水入渗补给量13.2亿m?3;山前侧向补给量31.9亿m?3;河道渗漏补给量123.6亿m?3;灌区转化补给量168亿m?3。?
1.2开发利用现状。
近期地下水可开采量151.9亿m?3,中期地下水可开采量111.2亿m?3。2005年全疆机电井总数达到51439眼,其中配套机电井数49633眼(地方39096眼、兵团10537眼),年开采量68.45亿m?3(地方51.45亿m?3、兵团17.00亿m?3),继河北、河南、黑龙江、山东、内蒙之后,在全国排名第六。?
2.存在的主要问题?
2.1基础工作薄弱。近几十年来,全疆各地州陆续做了一些水文地质勘察和地下水资源评价工作,但是由于前期工作经费投入少,勘探试验工作薄弱,取得的成果往往不全面、不系统,难以为地下水资源的开发利用提供科学准确的依据。原地矿系统仅完成了绿洲区1/20万水文地质普查和山区1/50万水文地质普查。水利厅从1997年开始部署开展了地下水资源开发利用规划工作,到目前为止,已审查通过7个地州、42个县市的地下水资源开发利用规划报告。?
2.2缺乏地表水与地下水的统一规划。以往水资源评价、规划工作中,对地下水资源不够重视,缺乏地表水与地下水的统一规划。一些地区地下水开发利用布局不合理,地下水开采对生态环境产生了负面影响。一些地区地下水开采存在一定程度的盲目性,使得机电井利用效率不高。地下水开发利用没有同农业节水、盐碱地改良很好地结合,地下水开发利用的综合效益难以发挥。?
2.3地下水开发利用不均衡。地下水超采区主要分布在经济较发达或水资源紧缺的哈密盆地、吐鲁番盆地、天北经济带、塔城盆地,年超采量17.2亿m?3。而塔里木盆地地下水开发利用程度较低,灌区地下水埋深小于3m的面积占44%,土壤盐渍化较为严重。全疆灌区盐碱地面积1919万亩,其中塔里木盆地1175万亩,占全疆盐碱地面积的61%,占南疆耕地面积的45%。现状地下水开采量16亿m?3占可开采量的21%,增加地下水开采量即可缓解供需水矛盾又有利于治理土壤盐碱化。?
2.4地下水管理工作薄弱。在实际工作当中,很难执行“两水”统管、统调、统价,尤其是统调、统价方面,很难做到,未能充分发挥地下水的调节作用。重建设轻管理的现象比较普遍。有很多机电井和水源地建成以后,由于疏于管理,配套不全,再加上电力供应不足、运行费用较高、维护费用难以落实等原因,难以达到设计水平。地下水资源管理力度不够。由于机电井的所有权、使用权比较复杂,管理难度较大。没有施行一井一表计量,地下水实际开采量的统计不准确,难以做到对地下水资源的有效管理。?
2.5监测网不健全,缺乏动态监测资料。由于历史原因,地下水监测工作一直没有固定经费来源,使得新疆至今没有建立起较为完善的地下水监测站网,个别地区开展的一些零星监测工作也难以维持。新疆现有的监测井多是生产井、报废井或者简易民井,专用监测井很少,符合《地下水监测站建设规范》(sl360-2006)要求的监测井更少。目前,能收集到监测数据的地下水监测312眼。现行地下水监测手段落后,主要是人工监测,监测设备就电线、万用表、卷尺、记录本,不仅耗费大量人力物力,监测质量也难以提高。?
2.6用水结构不合理。农业开采量比重过大,全疆农业、工业、农村生活和城镇生活地下水开采量分别占总量的85.8%、5.7%、2.9%和5.6%,有些地区甚至盲目开采深层地下水用于农业灌溉,不但造成巨大的浪费,而且难以持续。地下水占总供水量的比例不合理,南疆地下水供水量占总供水量的比例过低,吐鲁番地区、哈密地区、昌吉州等地下水超采区又过高。?
3.地下水资源保护对策?
针对以上新疆地下水资源现状开发利用存在的问题,提出新疆地下水资源利用与保护的对策与措施如下:?
3.1定期的地下水资源调查与评价。
新疆地下水补给量中有86%是地表水转化形成的,地下水补给量与地表水的用水量、用水结构、用水效率等关系十分密切,地下水补给量、可开采量以及开发利用中存在的问题等都是动态变化的。随着经济社会高速发展、水利工程建设的快速发展和地表水利用效率的提高,这种变化更加剧烈。因此,应定期开展地下水资源调查与评价工作,及时调整地下水资源补给量及可开采量,发现利用中存在的问题,为合理利用、有效保护,为政府部门科学决策提供科学依据。地下水资源调查与评价工作要统一部署、规范技术要求、严把质量关,使评价工作真正落到实处、达到预期目的。
3.2严格控制地下水超采的措施。
超采区地下水位持续下降已造成严重危害。塔城盆地地下水超采,造成库鲁斯台草原生态环境不断恶化。天北经济带地下水超采引起地下水位持续下降,造成机井出水量减少,报废率大大提高,地下水质有恶化趋势。吐哈盆地地下水超采使得坎儿井大量干涸、报废。鄯善县南盆地地下水位以每年2m的速度下降,地下水源有面临枯竭的危险。哈密盆地南部含水层厚度较薄,地下水位持续下降,有可能造成含水层疏干。地下水超采问题如不及时解决,不仅对当前经济社会发展和生态环境造成很大危害,而且将对今后水资源可持续利用和经济社会可持续发展构成严重威胁。地下水超采是国民经济发展对水资源的需求,远远超出了水资源承载能力的表现形式之一,要站在流域水资源可持续利用的高度,采取综合措施进行治理。(1)是加强水资源的统一管理,特别是超采区范围内的地下水资源管理,严格施行取水许可制度,严格控制地下水的开采;(2)(是建设节水型社会,大力推行节水措施,提高水资源的利用效率和效益。对地下水的开采施行一井一表计量制,严格控制地下水的开采量;(3)是进一步加强对地下水资源的动态监测工作,提高监测资料的精度,为今后对地下水超采区的治理提供依据;(4)是积极寻找替代水源。如污水处理回用、中水利用、咸水利用、雨洪水利用以及跨流域调水等。?
关键词:天津滨海地区;浅层地下水抽灌;地层竖向位移
中图分类号:TD325.2文献标识码:A
1引言
当前,社会经济发展迅猛,能源需求日益紧张,为了缓减发展带来的能源紧张局面,对浅层地下水储能方式的利用日渐盛行。但由于地下水的抽取可能引起地下水位下降,造成地面沉降等地质环境的变化。因此采用了抽灌结合的方式进行,以求在最大程度上减缓地面沉降带来的负面影响。对于浅层地下水的抽灌循环利用及其带来的地面沉降问题许多学者了也都进行了这一方面的研究。
吴建中等人[1]通过开展试验研究,改进了地下水人工回灌工艺流程,通过同步地面形变监测分析了浅层地下水人工回灌对控制地面沉降的作用效果,评价了浅层地下水人工回灌技术在防治工程型地面沉降中推广应用的可行性及适用性。王翠玲[2]等人从粘土层压缩变形的微观效应角度,揭示了回灌对沉降控制的机理,介绍了控沉中人工回灌方式,并对地下水回灌过程中存在的一些问题进行了论述,提出了相应的地面沉降控制措施,为实践提供有益的指导。张云[3]等人在抽灌水条件下根据上海砂土层的水位、变形观测资料,研究了上海含水砂层变形特征及其与地下水位变化的关系。根据实测的土层变形和水位数据,得到砂土层的变形参数,为地面沉降的计算提供依据。杨天亮[4]等人通过浅层地下水压力回灌对比试验研究,证实采用变压力、变流量地下水人工回灌可有效实现地下水位和地面沉降的双重控制,效果显著。
通过以上分析可知,抽灌循环利用地下水的方式已日渐普遍。天津滨海地区浅层地下水以往很少开采利用,几乎处于封闭状态,满足储能利用的基本条件,存在利用的潜在价值。本次研究以试验为基础,采取了抽灌结合的方式进行,利用特殊工艺将利用完毕的地下水全部循环灌入地下,填补由于采取地下水而形成的降水漏斗,增加由于抽水减小的孔隙压力,研究了在此基础上的地层变形特征。
2研究区域简介
2.1研究区水文地质条件
研究区域位于天津滨海新区,区内分布的浅层地下水主要为第四系全新统及上更新统,该含水系统受多次海侵及后期改造形成,为孔隙型潜水。试点位于滨海新区于家堡金融区内,地质特征如图1。
2.2研究区试验条件
试验研究区建设一间地下水循环利用室,可将浅层地下水抽取进行储能利用;建有水井3口,运行模式为一抽两灌,其平面示意图如图2;建有地层分层沉降标6组,埋设深度分别为3.7m、9.0m、14.5m、18.0m、24.0m、27.0m。可分别监测井深范围内不同地层竖向变形,详情如图1、图2。
3研究方法
本次浅层地下水抽灌综合利用根据场区水文地质条件,结合区域地质特征,分别进行了水井建设及地面沉降监测系统的建设。研究方法如下:浅层地下水在综合利用过程中,利用其中一口井进行较深地下水抽取->将抽取的地下水进行冷热能综合利用->利用完毕后的地下水进行浅层排放回灌。整个循环过程中,进行地面竖向位移的监测,研究抽灌结合情况下地面竖向位移的变化特征。
根据表1,可知本次浅层地下水利用过程中发生沉降的地层主要有⑥1粉质粘土,⑥2淤泥质粘土,⑨2、⑩粉细砂。其中⑨2、⑩粉砂、细砂为咸水主要含水层,监测数据显示其竖向变形最大。⑥2淤泥质粘土层为软土层,监测数据显示竖向变形小于含水层。⑥1粉质粘土为表层天然沉积土层,排水后有一定程度的压缩。其余各土层监测显示竖向位移均较小,对地面沉降影响甚微。
另外,从图3中可以看出,随着地下水的回灌,各地层单次固结变形曲线出现波动,说明地下水的回灌在一定程度上能使地层恢复变厚,减缓由抽水带来的地面沉降。
4.3地层竖向位移原因
本次浅层地下水利用过程中,涉及到的地层竖向变形有沉降及回弹两种情况。地层的沉降表现为地层压缩变薄,地层的回弹表现为地层的膨胀变厚。
地层的压缩变薄主要为浅层地下水利用所导致。根据有效应力原理,土的总应力(σ)等于由水承担的孔隙水应力(u)与土骨架承担的有效应力(σ’)之和,抽水使土体的孔隙水压力降低,上覆土层的总应力不变,因而有效应力增加,使土体颗粒重新排列,固结压密,进而表现为宏观上的地层压缩变薄。该有效应力原理可以很好的解释含水层粉细砂(⑨2、⑩)的沉降变形;地层压缩变薄的另一个方面就是欠固结软土的固结,欠固结软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性大、强度低的特点,由于土的自重应力下尚未达到完全固结,在正常情况下也发生一定的压缩变形,加之排水的措施,软土的固结变形程度将更大。地层的膨胀变厚可解释为地下水抽取过程中,含水层首先排水,固结压缩,在应力向上传导过程中,由于含水层压缩变薄,对上层土约束减弱而导致上层土体回弹。
5结语
浅层地下水利用过程中,产生了35.86mm的累积沉降,主要沉降层位为粉细砂含水层、欠固结软土、上部未很好固结的天然沉积土层,部分层位略有回弹。
地层的压缩变薄主要为浅层地下水利用所导致,有效应力原理可以很好的解释含水层粉细砂(⑨2、⑩)的沉降变形;地层压缩变薄的另一个方面就是欠固结软土的固结;地层的膨胀变厚可解释为地下水抽取过程中,含水层首先排水,固结压缩,在应力向上传导过程中,由于含水层压缩变薄,对上层土约束减弱而导致上层土体回弹。
监测资料显示,随着地下水的回灌,各地层单次固结变形曲线出现波动,说明地下水的回灌在一定程度上能使地层恢复变厚,减缓由抽水带来的地面沉降。
参考文献:
[1]吴建中,王寒梅,杨天亮,浅层地下水人工回灌应用于上海市工程性地面沉降防治的试验研究[J].现代地质,2009,23(6):27~28.
[2]王翠玲,王飞.地下水人工回灌对地面沉降控制的探讨[J].山西建筑,2007(33):135~141.
关键词:水资源;保护;合理利用
中图分类号:F205
随着社会发展及水资源供求状况的变化,水资源问题成为经济可持续发展的重要制约因素。近几十年来,中国经济飞速发展,人们生活们在得到极大提高的同时也产生了很多生态环境问题,其中水资源过度开发、地下水超采、污水排放等造成了环境不同程度的破坏。对此,水资源的保护与合理利用受到人们的广泛关注。在现阶段,水资源保护与合理利用的重要举措如下:
1.水资源的保护措施
针对当前城镇发展中存在的问题,采用生态的方法保护小城镇水环境,主要规划有:铺设生态地面,涵养地下水;修建生态河道和亲水堤岸;建设活水公园。
1.1饮用水源地保护
小城镇水资源保护,首先应加强饮用水源地的保护,在集中式饮用水源地建立饮用水水源保护区。饮用水水源保护区分为地表水饮用水源保护区和地下水饮用水源保护区。地表水饮用水源保护区包括一定面积的水域和陆域。集中式饮用水水源地应分级划分保护区,兼顾城市发展要求、水域的水质现状和发展趋势,以及各地区对水量、水质的近期和远期需求。集中饮用水源地的保护措施主要包括:饮用水源一级保护区内禁止新建、改建、扩建与供水设施和保护水源无关的建设项目。
1.2铺设生态地面涵养地下水
在城镇建成区大面积铺设硬化地面,不利于雨水和雪水渗透入地,阻断了雨水对地下水资源的补充,增加热岛效应;破坏地面生态。在居民小区、公园、广场和人行道路铺透气透水的生态地面,可以减少城镇燥热,下雨后经透水路面保存下来的雨水可以慢慢蒸发出来,增加湿度和舒适感,也能滋养各种绿色植物,从而大大减少绿化用水。铺设生态地面的具体方法有以下几种:用透水性地砖铺路;用细碎石或细鹅卵石铺路;用孔型砖加碎石来铺路。
1.3修建生态河道和亲水堤岸
一直以来很多城镇在进行河流改造的同时硬化了河床和河岸,从资源和生态的角度来看,存在的问题很严重。
(1)硬化的河底没有了泥层,具有净水作用的植物、微生物和鱼类都难以繁殖和生长,这会使河水水质下降。硬化的岸边不能生长天然的植物,河两岸的生态系统受到破坏,观赏价值也会降低。
(2)硬化的河底阻止河水渗入地下去补充地下水。
(3)硬化河道还不利于阻挡两岸的泥土进人河水,造成河水中泥沙含量高的问题。
2.水资源合理利用
在水资源缺乏的城镇,水资源可持续开发利用的战略要综合考虑分析各种水资源,包括当地的和外来的,已有的和潜在的,低质的和优质的,尽量做到现有资源的合理调度与库存,以及保护开发和节约利用。为此,要逐步做到以下几点。
(1)全面实行清污分流,充分利用有限的径流。要恢复河流功能,并使其免受进一步污染而造成水资源损失。倘将地表水资源供应和利用恢复到较高水平,每年可向城市多提供洁净的地表水,同时可削减乃至完全控制对地下水的超采,同时控制地面下沉。
(2)逐步实行水资源多级管理,做到优质优用。要将以高价获得的优质外调水和地下水供给关系人民健康的生活用水、淡水养殖用水、蔬菜用水及工业优质用水,将一般地产水、再生水、微咸水等供应农业灌溉、市政杂用、工业低质用水和某些环境用水(如绿化造林,改造盐碱土,恢复湿地等)。
2.1分质供水与梯级利用
在小城镇可采用水的分质供水与梯级利用的水资源利用方式,以海水、微咸水、再生水、淡化海水、雨水等非常规水资源作为地表水、地下水资源的补充水源。对生态用水和农业用水可采取低水质供水,以处理后的低水质水作为水源,但所供水必须经过处理达到业用水和相关生态用水的标准。采用分质供水生活用水必须达到国家饮用水水质标准,此外工业用水标准的再生水绿化、消防用水、冲洗马路、居民冲厕等用水,均可使用经处理后达回用。
污水是小城镇最稳定的潜在淡水资源,在建设污水处理厂的同时考虑深度处理水的回用问题,可以较好地补充小城镇水资源的不足。若能将污水处理厂的建设与再生水回用、水资源的梯级利用等联系起来进行统筹考虑,将有效地改善水资源短缺、水环境质量较差的局面。因此小城镇应立足长远,形成两套独立的供水系统:自来水系统和再生水系统。自来水系统主要提供饮用水和食品医药等直接和人体相关行业的生产工艺用水,而再生水系统则主要提供非饮用水。自来水系统管理应着重于提高水质,逐步达到直饮水的标准,中水系统管理重点应在于保持水质和水量的稳定性。
2.2水资源节约
节水是在水资源利用过程中加强循环经济理念,遵循循环经济的3R原则,建立循环经济型社会,形成循环型水利用模式,以实现节水和减少排放或零排放以至于负排放的目标。节水可以通过一下几方面的措施来实现。
(1)生活节水。小城镇生活节水首先要增加小城镇居民用水普及率,逐步减少依靠井泵水、河水和库塘水的饮水习惯。其次由于城镇生活用水供给量集中,水质要求高,随着小城镇人口的不断增长,生活需水量也不断增长,小城镇的生活节水需通过宣传教育增强全社会节水意识。同时应加快节水器具改造,推广节水设备,杜绝跑、冒、滴、漏现象;新建民用建筑普及节水器具,有条件的地区可在城镇公共建筑或居民小区铺设再生水回用管道,将再生水作为共建保洁用水及冲厕用水。
(2)农业节水。农业节水在城镇用水中所占比例较大,具有较大节水潜力。在农业生产中推广科学灌溉制度和先进农业灌溉技术,研究农作物的用水定额,探索农业灌溉定额控制的节水灌溉方式,调整农业种植种类结构,推进适应性种植,在缺水地区改种低耗水作物等,完善农田水利设施,减少田间蒸发和输水过程蒸发、渗漏,提高渠系水利用系数,减少农业灌溉水的浪费。
(3)工业节水。在城镇整体来看,要制定合理的产业规划,调整工业结构,确定产业发展方向,优化工业发展方式,限制规模小、污染大、浪费水资源多的企业的发展,同时加强工业用水管理,避免浪费。在水资源紧缺的地区,应限制水资源消耗量大的工业行业发展,鼓励低耗水行业发展。对于企业自身,应依靠技改推动企业节约用水,大力提倡清洁生产技术,改造落后的工艺和设备,积极推广和引进节水型工艺和设备,提高工业用水重复利用率,在工艺中以再生水替代新鲜水,达到降低万元产值耗水量,提高水的利用效率的目的。
(4)市政设施节水。市政设施的用水主要包括道路冲洗、公共设施用水等。城镇污水处理厂处理后的污水可以作为市政设施用水的来源;建设雨水贮集设施,充分利用自然降水。
参考文献
关键词:绿色建筑;雨水利用;规划
水资源关乎着人们的生存发展,而随着经济的不断发展,人们的用水量不断增多,水资源随之减少,导致我国目前的水资源十分匮乏。雨水作为一种非传统水资源,具有水质较好、处理工艺简单等优势,因此,我国加强了基于绿色建筑的雨水利用规划等方面的严重,但是由于这项研究正处于起步阶段,因此,还需要相关人员不断在实践中积累经验予以完善,以期尽快实现预期效益。
1绿色建筑中雨水利用的意义
现阶段,制约我国城市发展的因素主要有三种:干旱、洪涝和水环境的恶化。而这三种问题无一不与水资源有关。随着经济的不断发展,人们的用水量不断增多,再加上多方因素造成的水污染等问题,导致我国城市水体受到了严重的影响,水资源十分匮乏。现阶段,受热岛效应的影响,城市气温相对较高,局部天气异常,对水生态造成了一定影响,同时随着城市化进程的不断加快,地面透水面积也在不断减少,再加上人类毫无限制的对地下水进行开采,使地下水位不断下降,不仅出现了很多地面塌陷的情况,同时也造成了地下水枯竭,给人类的生存发展带来了巨大的威胁。基于绿色建筑中的雨水利用,能够有效地解决这一问题。通过对雨水的回收,使雨水中的污染物也同时被回收,减少了水体的面源污染,并能够对地下水进行补充,有效改善地面塌陷的情况。另外,现今暴雨等恶劣天气频繁,由于城市地面透水面积较少,因此常常会出现洪涝灾害等情况,不仅为生活在城市的人们带来了生活上的困扰,同时也对人们的生命财产安全造成了严重威胁,而绿色建筑中的雨水利用能够有效缓解这一问题,保障人们的正常生活。
2绿色建筑中雨水利用的优势
绿色建筑中的雨水利用具有成本低的优势。雨水回收利用所需的费用都较低,具有一定的经济性,例如在某农村绿色建筑雨水利用工程中,其建设投资每立方米不超过30元,运行费每立方米不超过0.3元,与传统的污水处理投资每立方米0.13~0.28万元、运行费每立方米0.5~0.9元相比,成本大大减少。同时,绿色建筑中的雨水利用也具有处理工艺简单的优势。回收的雨水主要由雨水基本物质和一些杂质组成,因此,在处理过程中,仅需要利用过滤、沉淀等工艺,便可以再次利用。
3绿色建筑中雨水利用的规划
3.1雨水的回收
雨水的回收主要分为收集、处理、供应三个环节。首先通过雨漏管将雨水进行回收,经过过滤处理后再送至蓄水池,通过水泵对需要用水的地点进行供应。雨水的收集方式众多,包括截水网、地面径流集水等,其收集效率受日照、温度、降水时间等因素的影响。其中,屋面水是雨水回收中最好收集、水质最好的一种,且具有较高的利用价值,应最先得到回收利用。另外,不同途径回收的雨水和不同用途的雨水都要需要经过不同的方式进行处理,在符合国家相应标准后才能够正式投入使用。
3.2雨水的利用
雨水利用技术可以分为直接利用和间接利用。其中,直接利用是指由输水管道、净水设备、汇水面等构成,主要分为屋面雨水利用、绿地雨水利用以及道路雨水利用三种形式。屋面雨水利用是指将建筑物的屋顶作为集雨面的雨水收集利用系统。通过屋面雨水利用所收集到的雨水相对来说水质更好,硬度较低,能够用于洗车、浇灌绿地等。屋面雨水收集能够采用单体建筑分散式、小区或建筑群集中式的系统。主要过程是在屋面雨水收集后,通过污水管道进行初期雨水弃流,剩下的雨水经过调节池、滤池的处理,最终流至蓄水池等待再次利用。在运用这一雨水利用技术时,工作人员应需注意选取金属、混凝土等材料的屋顶,避免采用含铅屋顶和石棉屋顶,初期雨水弃流时应根据屋面雨水收集系统的类型,合理采用自控式和渗透式的弃流装置。道路雨水利用可以用于道路、广场的雨水收集利用,其所收集的雨水水质相对较差,收集效率受路面材料、降雨量里面卫生情况等因素的影响。绿地雨水利用主要是利用绿地植物的吸收和绿地的渗透能力进行雨水收集,所收集的水量较少,但是能够对雨水起到净化作用,因此,收集的雨水水质往往较好。雨水间接利用技术可以利用屋顶花园绿化、下凹路面、透水路面、渗透管沟、深水池等进行雨水的收集利用。屋顶花园就是在建筑物的屋顶上进行种植各种花卉、植物的统称。这一技术的运用能够从源头上对于雨水径流污染进行控制,并有效利用屋顶空间,改善城市生态环境。经过屋顶花园的雨水在植物的吸收作用和土壤渗透作用下,水质有所改善,并能够避免出现气味大、色度大、雨水SS高等情况,同时屋顶花园的绿化作用会对局部气温进行调节,并能够缓解城市噪音污染。在实际运用中,工作人员应考虑到当地的气候环境因素,选择耐旱、适应屋顶土壤类型的植物,在植物种植方面,可以种植单层的草坪、双层种植草类和灌木、或是在加上乔木类植物进行复层种植。由于屋顶承重能力有限,因此,种植层在规划时,应具有自重轻、保水保肥、经济环保等特点。下凹绿地主要是采用降低绿地高程的方式,使绿地与四周地面相比具有一定深度,在下雨时,雨水能够自动流至绿地中,通过植物和土壤的作用,实现对雨水的净化,减少地表径流,补充地下水。透水路面则是利用透水沥青、透水砖等代替传统的釉面砖等材料,提升路面的渗水度。渗透管沟是将雨水管改成渗透管,使雨水能够通过渗透管沟进入石层、土壤中渗透吸收后,再通过排水管道排出多余的雨水,这一技术渗透量大,但是一旦于水中存在大量杂质,就会造成管沟堵塞。渗水池是一种适用范围较广的雨水利用方式,主要利用植被进行雨水净化,设施相对简单,便于管理,且需要成本较少,但是在实际运用中需要注意选择适合的植物,并保持渗水池中的水量,保证其净化效果。
4结束语
节约水资源是我国可持续发展的必然要求,与人们的生存发展有着密切的关系。绿色建筑中的雨水利用能够有效降低人们对自来水的需求,提升雨水利用率,在实现了资源有效利用的同时,也对生态环境产生了积极的影响,因此,相关人员应加强对基于绿色建筑中的雨水利用规划的研究,积极运用雨水回收利用技术,进一步推进我国走上可持续发展道路。
参考文献:
[1]石恩承.绿色建筑中雨水利用体系研究[D].河北农业大学,2014.
雨水利用意识淡薄、雨水利用规划滞后相关部门对雨水资源利用认识淡薄,重视雨水在农业生产中的应用,轻视雨水在城市发展中的重要作用,城市雨水利用技术落后,最终导致市区夏季内涝严重。对此,政府加大城市排水管网的改造力度,增加投资。同时,把解决呼和浩特市缺水问题寄托于外部调水(引黄入呼)或超采地下水,没有从战略高度认识雨水资源的重要性,在城市规划、改造、建设时没有考虑集蓄利用雨水资源。市区地表拦蓄能力低,雨水集蓄空间小呼和浩特城区缺乏地表拦蓄工程,蓄水能力较差,除部分绿地可滞留少量雨水资源外,硬化路面及屋顶降雨形成的径流均通过排水管网排泄到境外,不仅浪费大量雨水资源,而且加大了城市排水管网的排水压力。供水管理落后,未实施分质供水目前,呼和浩特市供水均为一管化优质水源,没有考虑工业、绿化与居民对不同水质需求的用水结构,缺乏不同水质分别应用的战略。存在优质水用于工业、绿化等浪费现象。追根求源,在于没有分质供水、水价均一,导致用户在对水质要求不高的部门大量耗用优质水源的现象。不合理的供水模式阻碍雨水资源的有效利用。
沥青路面集雨近年来,呼和浩特发展迅速,市政道路里程快速增长,不透水路面面积急剧增加。呼和浩特市不透水路面主要为沥青路面,具有径流系数大、暴雨汇流迅速的特点,因此,收集路面雨水集蓄利用具有可行性。道路雨水利用主要为直接利用和间接利用两种方式,直接利用即在路边修建蓄水池,蓄水池置于绿地下,雨天集存,晴天用,收集的雨水经过简单处理作为绿化、洗车、消防、冷却等非生活用水水源。间接利用即把雨引入路边绿化带或使用各种透水性铺装,使雨水直渗入地下,通过植被与土壤对雨水的天然净化作用对地下水做有利补充。透水铺装地面雨水下渗利用呼和浩特市道路硬化面积大,将不透水硬化面雨水引入路边绿化带或使用各种透水性铺装,使雨水直接渗入地下,通过植被与土壤对雨水的天然净化作用对地下水做有利补充,可以起到涵养水源、缓解地面沉降、减少水涝等多种作用,是一种间接的雨水利用技术。可分为分散渗透技术和集中回灌技术两大类。分散式渗透技术可应用于城市生活小区、道路、公园、厂区等条件下的不同规模的区域,但受地下水位、雨水水质、土壤渗透系数等条件限制。集中回灌是直接向地下深层回灌雨水,若雨水水质较差,易污染地下水。结合呼和浩特实际情况,适合用分散渗透技术进行雨水渗透利用。屋顶雨水集蓄利用利用屋顶进行雨水集蓄可用于冲厕、公共、绿化、工业等非饮用水。
在降雨初期的短时间内,雨水径流污染性程度较高,因此,在安装屋顶集雨系统时需要设置分流并弃置初期雨水径流的装置,其污染指标随着降雨延续而迅速降低,后期径流水质一般都比较好。屋顶集雨利用系统分为单体建筑物分散式系统和建筑群或小区集中式系统。由雨水汇集区、输水管系、截污弃流装置、储存(地下水池或水箱)、净化系统(如过滤、消毒等)和配水系统等几部分组成。有时设有渗透设施,与储水池溢流管相连,当集雨量较多或降雨频繁时,使超过储存容量的部分溢流雨水渗透。增加城市水体面积呼和浩特市主要河流有大黑河、小黑河、东河、西河,全市河流总长度1075.8km。在不同河段上规划建设橡胶坝、扩大水面,形成多功能的人文生态观赏带和风光旅游带。城市规划建设中,加大雨水集蓄用地的预留面积,如公园的河湖等。充分利用汛期洪水、雨季排水合理集蓄,补充地下水,实行地表水、地下水的联合调度。
呼和浩特雨水资源集蓄利用存在较大潜力,目前雨水资源利用率低,主要原因是缺乏雨水利用规划,城区雨水集蓄空间小,供水管理落后。适合呼和浩特市雨水集蓄利用的技术主要有沥青路面的集雨利用技术、透水铺装地面雨水下渗利用技术、屋顶雨水集蓄利用技术、增加城市水体面积。同时,将雨水利用纳入城市规划,兴修蓄水工程,提高蓄水能力,积极引导小区雨水集蓄利用,增加城市水体面积,提高雨水利用率。
【关键词】水资源开发利用:存在问题,开发利用的几点建议
1水资源概况
乌鲁木齐市的地表水资源量为10.77亿m3,地下水资源量为4.67亿m3,扣除两者之间互相转化的重复计算量4.26亿m3,乌鲁木齐市的水资源总量为11.18亿m3。
2水资源开发利用存在的主要问题
乌鲁木齐市的水利建设事业虽然取得了较大的成绩,水资源的保障能力得到了明显改善,但与乌鲁木齐市经济发展的要求和新时期国家发展要求还存在很大的差距,主要表现在以下几方面:
(1)水资源量严重不足,时空分布不均,调蓄能力不足,城市供用水矛盾突出
乌鲁木齐市水资源总量11.20亿m3,人均占有水资源量仅有340m3,不足全国人均水资源量的1/4和全疆水资源量的1/10,属国际上公认的严重缺水型城市。目前乌鲁木齐全市用水量为10.89亿m3,已超过了水资源的可利用量。
乌鲁木齐市水资源的特点是:年际变化小,年内变化显著,夏季6~8月的径流量约占全年径流量的70%,春季的3~5月仅占全年径流量的15%,水资源时空上的不均匀性和干流缺乏控制性调蓄工程,造成现有水资源得不到充分有效控制和利用,加剧了乌鲁木齐市的供需矛盾。
(2)地下水超采,生态恶化,部分地区存在水源污染和水质安全问题
为保障城市生产、生活用水,在加大地表水开发利用的同时大量开采地下水,致使乌鲁木齐河河谷、北部倾斜平原及柴窝堡地区现已成为地下水严重超采区。目前地下水供水量已占总供水量的44%,超采量1.205亿m3,超采区总面积431.1km2。
由于过量开采地下水,乌鲁木齐市天然草场、林地面积出现不同程度的退化,减少了19.8%。随着柴窝堡水源地的开采,柴窝堡乡及天山牧场15万亩植被退化严重,2.5万亩草场基本枯死,生产、生活机井出现了大范围不同程度的掉泵现象。
目前,由于地下水的不合理开采,造成乌鲁木齐市次生盐碱化面积达999.48km2,较1989年增加246.52km2,主要集中在乌鲁木齐河下游米东区的三道坝、羊毛工等地及柴窝堡湖周围地区。
(3)用水结构不合理,水价偏低、农业用水量大、效益低
乌鲁木齐农业生产用水,一直是用水大户,多年来年用水量一直占总用水量的60%以上,而其产值仅占国民生产总值的1.4%,效益较低,用水结构极不合理,而且水价偏低。据初步调研分析,农业灌溉用水水价一般为成本价的三分之一,乌鲁木齐市农业用水的地下水水价目前为0.06元/m3,地表水为0.1~0.14元/m3。水价长期偏低,水的商品属性不能充分体现,极大地淡化了节水的利益驱动机制,阻碍了农业节水建管体制改革的进程。加之水费征收困难,灌溉管理单位收取的水费入不敷出,导致水利工程难以维修更新,工程老化失修,效益日趋下降。
(4)水利基础设施建设滞后,水资源利用效率不高
乌鲁木齐市的水利事业经过50年发展,前后经历了两个高峰期,分别是60~70年代和90年代后期,目前乌鲁木齐市水利格局虽已基本形成,但耕地较为分散、且分成相对独立的6大块,点多线长,加之水利投入长期不足等问题,造成乌鲁木齐市水利设施存在标准低、配套设施不完善、工程老化、供水效益低等现象,加之农区水价低,征收的水费不能满足工程的正常维护管理,致使乌鲁木齐市农业用水效率较低,灌溉水利用系数仅为0.50,大量的水资源白白浪费,农业用水占乌鲁木齐市的总用水量长期维持在较高的水平,这与乌鲁木齐市社会经济发展格局极不相称,也制约了农区水利事业的进一步发展。
(5)污水处理能力低,再生水未得到充分有效的利用
据《乌鲁木齐市水资源公报》中的数据:乌鲁木齐废污水排放总量2.15亿m3(含八钢、石化等区域),进入城市市政排水管线末端废污水处理量1.43亿m3,占排放总量的64.8%。城市污水集中处理后用于农灌、绿化及工业5276万m3(其中完全接纳2263万m3),占总处理量37.0%,占废污水总量24.5%,约有8987万m3达标排放的中水直接入河、库及渗入地下补给地下水。
乌鲁木齐市近年来虽然加大了污水处理厂的建设速度,但由于排水管网不完善和再生水回用管网建设严重滞后,致使废污水得不到有效利用,造成城市下游土壤环境和地下水环境遭到污染,水质恶化的趋势日益加剧。同时城市下游的工业却大量使用新鲜水(地表水或地下水),不仅造成有限的水资源“变相”浪费,而且再生水资源也未被充分有效利用。
(6)城市规划新区供水水源不落实,制约了城市发展。
随着乌鲁木齐市社会经济的发展,生产、生活和生态需水量将会持续增加,根据《乌鲁木齐市城市总体规划(2012-2022年)》,以推动乌鲁木齐跨越式发展和全面建设小康社会发展为总体目标,以市域资源和生态承载能力为前提,启动城市新区(高铁新区、城北新区、甘泉堡工业区、西山新区)的开发建设,预测需水量将达到12.23亿m3,远远超过乌鲁木齐市的水资源承载能力。因此增加城市规划新区的供水来源,加大节水型社会建设力度和再生水利用率,实施最严格的水资源管理力度,是提高乌鲁木齐市水资源保障能力、确保乌鲁木齐市“十二五”经济快速平稳发展的唯一行之有效的措施,否则水资源短缺将成为制约乌鲁木齐市社会经济发展的主要因素和“瓶颈”。
3区域水资源开发利用的几点建议
(1)白杨河水系地跨乌鲁木齐市和托克逊县两个行政区域,其水资源的开发利用状况直接影响着乌鲁木齐市的供水,建议尽快成立流域管理机构,并尽早编制白杨河流域规划,以明确两个行政区域的水量分配方案以及工程布局。
(2)为支撑乌鲁木齐城市发展建设规模,从根本上解决其2015~2022年城市发展需水要求,只有依靠“500”水库供水来解决,建议乌鲁木齐市政府及早下决心开展“500”水库供水工程建设。
(3)根据《“500”水库受水区水资源利用及工程规划报告》,2010年“500”水库给受水区配置的外调水量为4.2亿m3,2022年配置的外调水量为6.4亿m3。据调查,目前“500”水库给受水区配置的4.2亿m3尚未充分利用,且2022年新增加的2.2亿m3亦未明确用水户。面对乌鲁木齐市未来极大的需水缺口,建议增加“500”水库给乌鲁木齐市的配水量。
(4)规划水平年仅考虑退出地方单位的部分农业用地,保持农十二师现状农业用地不变,但是对于极度缺水的乌鲁木齐市来说,应优先保证城市发展及居民生活用水,建议统筹考虑兵团农十二师和地方农业用地的退地规模,以优化用水结构。
关键词:地表水资源;可利用量;相关分析
1、概述
水资源是重要的自然资源和经济资源,对水资源的开发利用应有一定的程度。因此,在水资源评价工作中,不仅要评价地表水资源的数量,还要搞清地表水资源的可利用量,为合理形利用地表水资源提供科学依据。
对地表水资源可利用量的计算,通常采用的方法:一是扣损法,即选定某一频率的代表年,在已知该年的自产水量(指当地降水产生的径流量)、入境水量基础上,扣除蒸发渗漏等损失,以及出境入海等不可利用的水量,求得该频率的地表水资源可利用量。二是根据现状中大中型水利工程设施,对各河的径流过程以时历法或代表年法进行调节计算,以求得某一频率的地表水资源可利用量。上述两种方法中,选择代表年具有一定的任意性,而时历法的调节计算不仅需要大量的相关资料,而且工作量繁杂。笔者结合我省地表水资源开发利用现状,提出适合我省情况,并具有一定精度较为简便的地表水资源可利用量计算方法。
2、地表水资源可利用量的有关因素与河道内用水量的估算
2.1频率
地表水资源可利用量具有频率的概念。区域地表水资源可利用量是在区域自产水量和区外流入水量的基础上分析计算的,而不同频率的区域自产水量和区外流入水量是不相同的。因此,地表水资源可利用量也必与频率有关。
2.2水平年
地表水资源可利用量具有水平年的概念。不同水平年地表水的蓄、引、提等工程措施有所不同,其管理水平、调度运行方案也会有差异,因而在相同的区域自产水量和区外流入水量的条件下,地表水资源的可利用量也是不同的。
此外,河道内用水、下游地区用水以及地表水水质污染程度等因素,也将影响地表水资源的可利用量。
2.3河道内用水
河道内用水包括生产(如航运、水力发电等)和生态用水。我省水资源十分匮乏,水资源的供需矛盾非常突出。因此,对于河道内的生产用水暂不考虑,本文仅估算了河道内的生态用水。
河北省河流枯季断流主要发生在平原地区,平原区分布的河流大多属于大清河水系及子牙河水系,现阶段改善河道内生态环境的具体目标是:大清河水系保证白洋淀不干淀,平水年白洋淀的蓄水量保持20世纪70年代平水年的水平。子牙河水系下游主要控制站——献县水文站平水年枯季平均流量,不小于20世纪70年代平水年的枯季平均流量。由于滦河、潮白蓟运河及永定河山区的大型水库及主要控制工程分属水利部、北京市和天津市管理,南运河水系的两大支流中,漳河出山口大型水库——岳城水库由水利部管理,卫河山区均位于河南省境内。上述河流我省均没有调度运用权和控制能力,因此,这些河流的河道内生态用水问题难以确定。至于大清河、子牙河水系的水质污染问题,应当依靠排污企业及城市通过污水处理达标排放来解决,在目前水资源十分紧缺的情况下,不宜采用增加清水流量进行稀释的途径来改善水质。
通过资料分析,白洋淀20世纪70年代平水年年平均蓄水量0.69亿m3,全年水面蒸发量0.94亿m3,周边的侧向渗漏量0.22亿m3.由此可知,要保持70年代平水年的平均蓄水量,需要入淀水量1.85亿m3.因此,在最不利的情况下(如1984~1986年入淀水量为零)要使白洋淀年平均蓄水量保持0.69亿m3,则需要山区水库补水3.19亿m3(沿途输水损失按0.42考虑)。
子牙河系献县水文站,20世纪70年代平水年枯季平均流量为5.56m3/s,90年代为零,要维持70年代枯季平均流量需补水5.56m3/s,枯季按270d计,需要山区水库补水2.36亿m3(沿途输水损失按0.45计)。
为了实现现阶段大清河系及子牙河系河道内生态环境目标,河道内生态用水量共需5.55亿m3.
3、地表水资源可利用量计算方法
我省地表水资源开发利用程度很高,现状平水年地表水的供水量达到自产水量的55%左右;偏枯年可以达到70%左右。因而目前供水水平扣除回归水的重复量,基本上反映了现状地表水工程措施可能控制利用的河道外一次性最大水量。
为了能代表现状条件下的自产水量、入境水量、出境水量及地表水的供水量,本次采用1990~2000年资料进行分析,为了顾及北京和天津两市的用水量,我们的入境水量中扣除了引滦入津及潮白河、蓟运河、永定河山区的出境水量,具体步骤如下:
(1)搜集1990~2000年自产水量、入境水量,滦河(引滦入津)、潮白、蓟运和永定河山区的出境水量,以及本省地表水供水量。并分析自产水量的相应频率,计算自产水量+(入境水量——四河山区的出境水量)和地表供水量占该水量的比率(β,即地表水利用系数),见表1.其中1990~1997年自产水量、入境和出境水量采用《河北省水资源状况分析报告》中的数据,该数据基本上代表了现状水利工程状况下地表水的最大供水量,扣除重复利用水量,即为地表水的可利用量。1998~2000年采用《河北省水资源公报》中数据,1990~2000年地表水供水量采用《河北省水资源公报》中的数据。1990~2000年自产水量的相应频率是根据修正为现状下垫面条件下的产流量(1956~1997年系列)计算的统计参数求得。
(2)通过资料分析,建立自产水量~“入境水量”相关图。
(3)建立自产水量相应频率与β相关图。
4、平水年和偏枯水年地表水资源可利用量
1乌鲁木齐市水资源与水环境概况
1.1乌鲁木齐市水资源概况
水资源是地处内陆干旱区的乌鲁木齐市最宝贵的资源。乌鲁木齐市多年平均降水量256mm,蒸发量2800mm,地表水资源总量约为10.290×108m3,地下水资源量为4.883×108m3,地表水、地下水重复计算量约为4.491×108m3。乌鲁木齐生产生活用水,以冰川融水、地表径流和地下径流等三种来源为主,其补给来源以降水为主,降水的变化直接影响水资源总量的变化。乌鲁木齐市河流均系内陆河,共有河流46条,分别属于乌鲁木齐河、头屯河、白杨河、阿拉沟、柴窝堡湖5个水系。区内河流特点明显,河道短而分散,源于山区,以冰雪融水补给为主,水量季节变化大,散失于绿洲或平原水库中;区内冰川资源十分可观,主要分布在乌鲁木齐河、头屯河上游的天格尔山以及东部的博格达山,永久性积雪面积164km2,冰川储量73.9×108m3,年均消融量1.23×108m;地下水资源比较丰富,按水文地质单元可划分为达坂城—柴窝堡洼地、乌鲁木齐河谷和北部倾斜平原3个区,形成地下水储存的良好环境。
1.2乌鲁木齐市水环境概况
根据水域的不同使用功能,乌鲁木齐市划分出了不同的水环境功能区:特殊保护区、饮用水源保护区、准水源保护区、工业用水区、农业用水区和渔业养殖水域,其地面水环境质量考核指标执行相应的标准。乌鲁木齐水环境总体情况良好,只是作为饮用水水源的水磨河源头区,渔业养殖用水的柴窝堡湖,以及水磨河下游农业用水区域部分指标达不到相应的标准,造成局部功能区水质尚不能完全达标。
2乌鲁木齐市水资源存在的问题
2.1水资源量短缺
乌鲁木齐市水资源存在“先天匮乏,后天超采”现象。乌鲁木齐市的水源主要有冰川融水、地表径流和地下径流等不同形态。2013年全市水资源总量为10.682×108m3,其中地表水资源量约为10.290×108m3、地下水资源量约为4.883×108m3,地下水重复计算量约为4.491×108m3。按乌鲁木齐市335×104常住人口计算(据第六次人口普查和2012年公安人口年报资料测算),乌鲁木齐市人均水资源量约为319m3,不足全国人均水资源量的七分之一,远低于全国人均水平,更低于国际公认的人均1000m3的水平,属于极度缺水地区,是典型的资源性缺水城市。随着城市社会经济发展、人口数量增加、气候等因素的影响,水资源缺乏的情况还在日益加重。1958年以来,乌鲁木齐河源头一号冰川消融速度加快,面积大幅缩减,雪线每年以4~8m的速度退缩。乌鲁木齐河来水整体呈现减少趋势,2012年和2001年相比,来水量由2.398×108m3,减少至1.880×108m3,10年间来水量减少21.6%。
2.2河流缩短、湖泊干涸、水质盐化
多年以来,为保障各行各业需水要求,在加大对地表水开发利用的同时,大量超采利用地下水,已引发了河道断流、湖面萎缩、地下水位下降、水质劣变等问题,导致水生态环境恶化,局部地区生态平衡已开始遭到破坏。昔日流经乌鲁木齐市区的河道已干涸,河床已建成河滩公路;东道海子现已干涸;柴窝堡湖水位下降,含盐量也逐年递增,矿化度、硬度呈上升趋势,照此下去,柴窝堡湖将会变成小盐湖。
2.3水资源开发利用程度高,利用率趋于极值
据统计,2013年乌鲁木齐可利用水资源总量为10.682×108m3,当年实际用水总量已达12.08×108m3,其中,工业用水2.55×108m3,城市用水2.19×108m3,农业用水7.34×108m3。据测算,该市水资源开发利用率(区域用水量占水资源可利用总量的比率)为113%。国际上一般认为,对一条河流的开发利用不能超过其水资源量的40%,该市的水资源开发利用率已远远超过国际公认的40%的合理限度。
2.4水资源利用率低
水资源利用率低的问题广泛存在于乌鲁木齐市的各行各业。乌鲁木齐市的农业灌溉量占全年用水的60%有余,而农业用水的利用系数就全国而言也只有0.4左右,发达国家的利用系数一般在0.7左右。乌鲁木齐市工业用水水平较低,该市用水量较大的行业主要有:火电、钢铁、化工、建材、纺织、食品等。根据调查,规模较大的工业企业,工业设备较先进,对节水工作比较重视,但是一些中小企业和老企业生产规模较小,生产设备和技术工艺落后,用水管理不完善,造成水资源浪费。2013年全市工业用水为2.55×108m3,工业用水重复率约为40%,而发达国家为75%~80%,万元工业产值用水约为31.7m3,是发达国家的5倍左右。居民生活用水总量增加,节水意识缺乏。随着城市的发展、人口的增长,该市生活用水量也逐年增加,国际上平均一个家庭一年综合用水在150~180m3之间。依据乌鲁木齐市2012年用水情况分析,该市每个家庭每年平均用水170m3,此项指标与该市资源性缺水城市情况极不相符,造成水资源浪费。
2.5地下水超采严重
乌鲁木齐市地下水超采严重。根据2012年对乌鲁木齐市1800km2地下水位监测区实测,地下水总体呈负均衡状态,柴窝堡盆地广大地区及北部砾质平原米泉大部分地区约1302.48km2范围内,地下水位较2011年平均下降1.18m和1.68m。2012年年末地下水位与1980年年末相比,监测区地下水水位以下降为主,柴窝堡盆地柴北水源地、柴西水源地周围40km2范围内、北部砾质平原米泉地区累计降幅分别为9.10m、6.63m、8.72m。至2010年,柴窝堡水源地已经形成87.68km2的漏斗区,柴窝堡湖面面积减少了近10km2。乌拉泊水源地五道沟泉水输入乌拉泊水库的总水量2012年减少到3600×104m3。2012年该市城市用水中,近45%来源于地下水,引用地下水量较2002年增加了4339×104m3,增幅达45%。目前乌鲁木齐市超采地下水资源量为1.2×108m3左右。由于对地下水的超量开采,形成了区域性的水位降落漏斗,改变了地下水的水动力条件,加大了水力坡度,从而诱导区域严重污染的地下水补给至开采区,使开采区地下水硬度、NO-3-N、SO42-、Cl-升高,地下水水质恶化。
2.6水资源调节能力不足,缺乏山区水量调蓄工程
乌拉泊水库和红雁池水库是乌鲁木齐的主要水库工程,这两个水库均位于乌鲁木齐河中上游出山口以下,其防洪、调蓄能力有限,汛期须控制在防洪限制水位以下运行,造成汛期不能蓄水,汛后又无水可蓄局面,使原本就紧缺的水资源供需矛盾变得更加尖锐。
2.7用水结构不合理,农业用水效率和效益不高
大农业用水在国民经济各行业中所占比例过高,但是产出回报效益低,且大部分灌溉水利用系数不高,水资源利用效率较低。乌鲁木齐市部分地区农田建设不配套,渠系老化破损利用率低,使得农业田间灌溉技术推广难度大。乌鲁木齐市农业主要集中在青年渠灌区与和平渠灌区,灌溉方式以大水漫灌为主,水资源利用系数仅为45%。该市2013年农业用水为7.34×108m3,达全市用水60%以上,现在大部分农田灌溉仍然采用大水漫灌的方式,这种方式导致水资源大量浪费,据统计2013年农田灌溉耗水量为4.46×108m3,耗水率为77.9%。乌鲁木齐流域水资源缺乏统一管理机构,呈现“多龙管水”的局面。地表水、地下水、自来水、废污水等都有各自的管理部门与机构,既有水利部门负责,又有城市建设部门管理,还有环保监测等部门。各部门各自为政、管理混乱,不仅无法适应现代化科学管理的要求,而且还加剧了水资源供需平衡之间的矛盾以及区域、流域上下游之间的矛盾。
3乌鲁木齐市水环境存在的问题
3.1水体污染严重
水体污染是乌鲁木齐市水环境中最严重的问题,这也是可利用水资源量的减少和水生态环境恶化的原因。乌鲁木齐市水环境的主要污染源是生活污水和农业面源污染,其次是工业废水。污染物主要是粪大肠菌群、总氮、化学需氧量、石油类、总磷和硫酸盐等。污染特点是:农业施用化肥、农药的残留量超标;污水直接灌排,城镇、乡村雨水、污水合流,污染循环累积加剧,从而削弱河网、水体自净和纳污能力;污水处理能力有限,污水直接排放,对周围环境造成污染。2013年乌鲁木齐市污水排放总量1.896×108t,约40%未经任何处理直接排入地下或湖库。乌鲁木齐河、水磨河、乌拉泊水库、红雁池水库及柴窝堡湖等主要的河湖水质均受不同程度的污染。监测的30座湖库中,Ⅳ类水质以上的湖库占到了56.7%;地下水监测区水质多数属Ⅳ类以上水质。
3.2污水处理能力低,再生水未得到充分有效的利用
污水处理是为了使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求而对污水进行净化的过程。污水处理能力,很大程度上影响着一个城市的水资源利用效率,而乌鲁木齐市由于污水处理工艺技术较落后和经济等方面的原因,一些污水处理厂处理后的污水还不能保证持续达标排放,还有一些企业只顾眼前利益对污水处理和排放工作不够重视,使得该市目前污水处理工作效果并不理想。此外,再生水利用效率低,也是当前急需解决的问题,资料显示2012年乌鲁木齐市再生水资源为1.7×108m3,而全市再生水利用量为7000×104m3,仅占再生水资源的41.2%。
3.3乌鲁木齐河发源地一号冰川存在的问题
天山一号冰川距离乌鲁木齐市区西南约120km,海拔3800~4000m,属于天格尔山北乌鲁木齐河的河源区,是乌鲁木齐河的源头。其周围分布着大小76条现代冰川。近年来,受地球气候变暖影响,一号冰川一直处于退缩状态,据观测资料显示,在1962-2014年的53年间,其面积从1.95km2减少至1.62km2,减少了16.9%。冰川末端退缩加剧,自1960年观测数据以来,平均每年退缩4.5m;1993年,天山一号冰川分裂为两条各自独立的冰川,这之前其末端共退缩近137m,平均每年退缩近4.5m;分裂后的10年内,西支又退缩近60m,东支退缩约35m,西支退缩速度达到历史最高纪录,损失总量约为1838×104m3。从1959~2010年,冰川厚度减薄,共计减薄约15m。冰川融水在地势平缓地段形成湿地,且有升高趋势。20世纪80年代以来的快速升温,使一号冰川退缩加剧。升温引起冰川消融对水资源的影响具有不可持续性。在冰川加速消融的前期,河川径流量增加,而在冰川储量下降到一定规模后,河川径流反而减少。除了全球气候变暖,人为因素也冰川融化加剧的主要因素。近30年来,一号冰川附近的区域人为活动日趋频繁。工矿企业和运输车辆排放的温室气体和污染物气溶胶与该区频繁发生的沙尘结合在一起,在冰川表面大量沉降,降低了冰面的反照率,提高了冰川对辐射能量的吸收率,从而加剧了冰川的消融。
4乌鲁木齐市水资源与水环境问题的对策
(1)完善流域管理与行政区域管理相结合的水资源管理体制,明确规定流域管理机构和区域水行政主管部门之间在流域用水总量控制、水资源调度、地下水管理与保护等方面的责权划分。
(2)全面贯彻落实《乌鲁木齐水资源管理条例》,建立健全水资源管理法规标准体系,做到依法管水、治水,同时加强执法力度,做到执法必严,违法必究。
(3)重视中水资源的利用,鼓励优先使用中水资源。中水利用是再生利用水的主要形式,是缓解城市水资源紧缺的有效途径,是开源节流的重要措施。中水利用在城市水资源规划中占有非常重要的地位,并且具有非常可观的经济价值。在对健康无影响的情况下,中水利用可以为我们提供新的水源,于此同时,中水利用减少了新鲜自来水用量,节约了净水资源,并且减少污水排放量,对水环境保护十分有利。
(4)全面推进节水型社会建设。加大宣传力度,提高全民节水意识。在生活上,通过节水宣传教育,改变以往的生活用水习惯,实现生活节水;在工业上,通过改善生产设备和技术工艺,提高用水管理水平以及工业用水的重复利用率,实现城市工业节水;在农业上,大力推行先进节水灌溉技术,以减少在灌溉过程中水的流失以及田间渗漏,实现农业节水。同时建立以经济手段为主的节水机制,不断提高水资源的利用效率。
(5)建立和完善水价及水费制度。研究表明,水价提高10%,将使家庭用水降低3%~7%。通过推进水价改革,建立乌鲁木齐市水资源状况联系更加紧密的水价体制,按经济规律核定供水价格,实行新水新价,超用水加价,水费保值等办法,逐步提高城市各类用水价格,发挥水价对水资源优化配置和可持续利用的经济杠杆作用,来促进水资源的节约利用,高效利用,用经济手段促进节水。
(6)建立水权制度。积极开展水权及其分配、转让、出售等水权问题及配套制度的研究,按照水源地优先、用水效率和用水效益优先、投资能力优先、用水现状优先的原则,合理分配各类用水的水权、流域内与区域内的水权。
(7)压缩农业用水,建设节水农业。首先,在水资源总量稀缺的情况下,合理发展灌溉农业,在提高和稳定产量的前提下,必须控制开垦农田面积,逐步适度地压缩灌溉农田面积。其次改善农业灌溉方式,采取节水灌溉模式如滴灌、喷灌等,提高灌溉水利用系数;最后,加快灌区续建配套与节水改造工程的建设,提高渠道的防渗率。同时调整农业用水水价,促进建设节水灌溉模式的形成。
(8)合理开发利用区域内地下水资源,调整地下水开采布局,可持续利用地下水。采取限采、禁采措施,尽快使地下水采补平衡。对地下水超采严重的地区要禁采或者逐步对区域内地下水严重超采的地区以及柴窝堡水源地实行限采和停采等措施,并调整工业自备井、农业自备井的开采。完善地下水监测站网,及时准确掌握地下水水质、水位动态变化,以及地下水开发引起的环境地质问题。
(9)实施排污审查制度,加强入河排污口的监督管理。建立保护水资源和恢复生态环境补偿机制,按照“谁污染、谁付费”,“谁破坏、谁补偿”的原则,对造成严重污染的企业不仅要负责治理,承担治理费用,还应交纳保护水资源和恢复生态环境的补偿费。
雨水利用意识淡薄、雨水利用规划滞后相关部门对雨水资源利用认识淡薄,重视雨水在农业生产中的应用,轻视雨水在城市发展中的重要作用,城市雨水利用技术落后,最终导致市区夏季内涝严重。对此,政府加大城市排水管网的改造力度,增加投资。同时,把解决洛阳市缺水问题寄托于外部调水(引陆浑水入洛)或超采地下水,没有从战略高度认识雨水资源的重要性,在城市规划、改造、建设时没有考虑集蓄利用雨水资源。市区地表拦蓄能力低,雨水集蓄空间小洛阳市城区缺乏地表拦蓄工程,蓄水能力较差,除部分绿地可滞留少量雨水资源外,硬化路面及屋顶降雨形成的径流均通过排水管网排泄到境外,不仅浪费大量雨水资源,而且加大了城市排水管网的排水压力。供水管理落后,未实施分质供水目前,洛阳市供水均为一管化优质水源,没有考虑工业、绿化与居民对不同水质需求的用水结构,缺乏不同水质分别应用的战略。存在优质水用于工业、绿化等浪费现象。追根求源,在于没有分质供水、水价均一,导致用户在对水质要求不高的部门大量耗用优质水源的现象。不合理的供水模式阻碍雨水资源的有效利用。
沥青路面集雨近年来,洛阳发展迅速,市政道路里程快速增长,不透水路面面积急剧增加。洛阳市不透水路面主要为沥青路面,具有径流系数大、暴雨汇流迅速的特点,因此,收集路面雨水集蓄利用具有可行性。道路雨水利用主要为直接利用和间接利用两种方式,直接利用即在路边修建蓄水池,蓄水池置于绿地下,雨天集存,晴天用,收集的雨水经过简单处理作为绿化、洗车、消防、冷却等非生活用水水源。间接利用即把雨引入路边绿化带或使用各种透水性铺装,使雨水直渗入地下,通过植被与土壤对雨水的天然净化作用对地下水做有利补充。透水铺装地面雨水下渗利用呼和浩特市道路硬化面积大,将不透水硬化面雨水引入路边绿化带或使用各种透水性铺装,使雨水直接渗入地下,通过植被与土壤对雨水的天然净化作用对地下水做有利补充,可以起到涵养水源、缓解地面沉降、减少水涝等多种作用,是一种间接的雨水利用技术。可分为分散渗透技术和集中回灌技术两大类。分散式渗透技术可应用于城市生活小区、道路、公园、厂区等条件下的不同规模的区域,但受地下水位、雨水水质、土壤渗透系数等条件限制。集中回灌是直接向地下深层回灌雨水,若雨水水质较差,易污染地下水。结合呼和浩特实际情况,适合用分散渗透技术进行雨水渗透利用。屋顶雨水集蓄利用利用屋顶进行雨水集蓄可用于冲厕、公共、绿化、工业等非饮用水。
在降雨初期的短时间内,雨水径流污染性程度较高,因此,在安装屋顶集雨系统时需要设置分流并弃置初期雨水径流的装置,其污染指标随着降雨延续而迅速降低,后期径流水质一般都比较好。屋顶集雨利用系统分为单体建筑物分散式系统和建筑群或小区集中式系统。由雨水汇集区、输水管系、截污弃流装置、储存(地下水池或水箱)、净化系统(如过滤、消毒等)和配水系统等几部分组成。有时设有渗透设施,与储水池溢流管相连,当集雨量较多或降雨频繁时,使超过储存容量的部分溢流雨水渗透。增加城市水体面积洛阳市主要河流有洛河、伊河、涧河,全市河流总长度八百多公里。在不同河段上规划建设橡胶坝、扩大水面,形成多功能的人文生态观赏带和风光旅游带。城市规划建设中,加大雨水集蓄用地的预留面积,如公园的河湖等。充分利用汛期洪水、雨季排水合理集蓄,补充地下水,实行地表水、地下水的联合调度。
洛阳雨水资源集蓄利用存在较大潜力,目前雨水资源利用率低,主要原因是缺乏雨水利用规划,城区雨水集蓄空间小,供水管理落后。适合洛阳市雨水集蓄利用的技术主要有沥青路面的集雨利用技术、透水铺装地面雨水下渗利用技术、屋顶雨水集蓄利用技术、增加城市水体面积。同时,将雨水利用纳入城市规划,兴修蓄水工程,提高蓄水能力,积极引导小区雨水集蓄利用,增加城市水体面积,提高雨水利用率。
[关键词]中水利用
中图分类号:TV7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120229-01
一、中水定义
“中水”一词最早起源于日本,它是不同于给水、排水的一种供水方法。由于其水质介于自来水(上水)与排水管道内污水(下水)之间,故合为“中水”。中水是把水质较好的生活污水经过简单的技术处理后,作为非饮用水使用。中水在不同的场合有不同的解释,在污水处理工程方面称为“再生水”,工厂方面称为“利用水”,由于中水是介于上水(自来水)和下水(污水)之间水体,其还应该包括自然状态下未经人工处理的河流、湖泊、水库滩等,没有污染且不能被直接饮用的水体,其范围十分广阔。
二、中水在生活中的利用
随现代经济的快速发展,水资源的供需矛盾越来越突出,水资源的不足已严重阻碍了经济发展的步伐,这就使我们迫切地开发更多地水体来供应生产生活需要。但是由于地下水的过度开采造成地面的大面积沉降且地下水资源量有限,地表水基本全部开发,这就迫使我们往开发难度较小,成本较低的中水上要水源。中水在目前一些国家已陆续应用,应用情况较好的是日本、以色列、加拿大、美国等,但是中水利用所占比重还很小,并没有被广泛地应用,而对我国来说水资源匮乏情况更为严重,中水利用仅是在一些技术水平较高的厂矿企业被应用,而经过污水处理后产生的中水,绝大部分被排泄掉了。现在在北京、上海等几座大城市已经开始注意到中水发展的必然趋势,已成立有数个中水相关企业,下一步如何减少水资源的浪费,提高优质水的利用率以及如何开发利用中水是势在必行的。根据各行业对水资源的要求不同,中水可以应用在以下几方面:
(一)补充观赏用水。随着城市基础设施建设的发展,相应的环卫、绿化、景观等市政用水量也随之相应增加,对于用水便捷性和供水形式多样性提出了更高要求。目前,我们对观赏用水的补充还主要是新鲜干净的水源,如果我们利用中水替代,在水质要求上完全满足要求,在成本上中水也相应便宜,这样我们可节约可观的资金以及大量的优质水。
(二)洗车、冲厕以及绿地喷洒。目前,我们的洗车、冲厕以及绿地喷洒的用水每年消耗大量的优质水,在现代水资源供需矛盾严重的情况下显得那么刺眼,一方面是对水的渴求,一方面是对水的大量浪费。虽然我们采取多种节水措施,以减少水的浪费,但是在其所用水上还是采用优质的上水,虽然一些国家和城市已开始采取方法使用海水等具有腐蚀性较强的水替代优质的水,但这就造成了我们必须再重新布设相关设施,势必造成更大的耗费,而对中水来说,其水质基本满足我们的要求,而对其相关设施并没有苛刻要求,不会在成本上给我们增加多少投资,且中水是经过人工处理的利用水相对于上水来说,其处理成本小的多,因此,在洗车、冲厕、绿地喷洒这些对水质要求并不是很高的且用量较大的项目上,使用中水替代则对缓解现在水的供需矛盾起着巨大的作用。
(三)地下水补给。目前,由于地下水开采的速度已在很多地区出现地下水“漏斗”现象,造成地面的沉降以及一些著名景点泉不喷、河流断流的情况,破坏了自然环境,破坏了生态平衡。为此我们可以将中水经过土层等自然的过滤以及自然微生物的处理补给地下水,减缓土体的下沉,恢复原有的自然风景,维持自然生态平衡。在对地下水回洗我们有些地区做了相关的工作,取得了不错的效果。
(四)为保护和恢复湿地提供大量水源的补给。湿地是与海洋森林并称为全球三大生态系统之一,是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最主要的生存环境之一,湿地是全球价值最高的生态系统。
三、目前中水利用存在主要问题
首先,中水价格偏高,利用率偏低。虽然中水是利用的水质较好的生活污水,但是要将生活污水形成能使用的中水,还是需要通过一定的技术手段才能够实现,目前由于技术和规模问题使得中水的成本偏高,对于一些规模偏小的中水利用工程中水的成本甚至超过了自来水的价格。对于水资源价格较高,并且缺水严重的地区,政府、企业和居民已经有了中水利用的意识,相应中水利用偏高。但是在水资源相对丰富、水价相对较低的地区,中水利用的意识十分淡薄,公众对中水的认识也十分缺乏,习惯上难以接受。
其次,中水应用范围窄,仅仅局限在浇花、冲洗厕所等方面。虽然中水的水质较生活污水有很大改善,但是和自来水相比水质上还是有很大的差距,中水对使用管道的影响到底有多少,人们心里无底,同时中水的外观与自来水相比,无论从颜色、气味上相比,都存在一定的差距,造成人们使用中水时心里上的不安,使得从思想上对中水的利用产生抵触心理,这也照成了中水不能中生产生活中的广泛应用。
再次,重视程度不够,存在“重建轻管”现象,设施老化失修严重。目前中水的利用主要集中在少数几个水资源紧缺严重的城市,并且大多数中水工程是由政府强制安装,社会团体自主采用的很少。加上工程建设完成后,运行管理设施跟不上,造成的中水工程多年的闲置,致使相应设施自然老化情况严重,造成严重浪费。没有真正的利用起来
第四,中水利用工程规模小,运行不稳定,成本偏高。由于中水利用系统独立于自来水供应系统,因此开展中水利用必然要求建设另一套给排水系统,所以中水利用系统只能在新建筑中使用;目前中水利用的主要模式是“自给自足”,即小区、酒店内部独立建设一座的中水利用工程,水源极不稳定、利用规模较小,致使设施不能充分利用,中水供给不稳定,成本偏高。
四、如何提高中水利用
随着我国工业的迅速发展和城市人口的大量集中,排放的工业和生活污水大量增加,以及对湿地的过度开发已使自然湿地面积锐减,湿地生态功能明显下降,生物多样性降低,出现生态环境恶化现象,危及人类的生存环境。根据中水与湿地特点可以将中水利用与湿地建设结合起来,一则可减少污水的污染,二则可为湿地提供大量的水源补给,有利于湿地自然特性和生态特性的恢复。然而从目前来看,我们中水事业的发展还受到严重的制约,存在明显的不足,如何增强中水利用意识,提高中水利用可主要从以下几方面考虑:(1)加强中水利用宣称,政策倾斜制定相应鼓励措施;(2)完善水价格体系,加强供排水管理体制;(3)增加投入,使用先进技术设备,完善质量指标体系;(4)扩大应用领域;(5)发展科学技术,降低中水利用成本等。
论文关键词:洪水资源利用法律制度建设
洪水资源利用是指按照风险分担、利益共享的原则.通过建设和完善滞、蓄、调、引、灌等工程设施,综合采用规划、预报、调度、应急预案等非工程措施,实施洪水风险管理,对特定规模洪水的公益性增值利用,具有综合、风险、公益、增值等特征。在洪水资源利用过程中,涉及洪水风险管理、洪水资源利用规划、河湖水库调度、蓄滞洪区优化运用、地下水回灌等多种行为.需要调整多重利益关系,亟须加强相关法律制度建设。
一、洪水资源利用法律制度建设的重要性
1.适应洪水资源利用趋势的内在需要
我阚水资源短缺.随着经济社会发展,用水需求的日益增加,缺水威胁将进一步加剧,适度利用洪水资源将成为解决局部地区水资源短缺的重要途径之一因此,洪水资源利用在规模和总量上都将呈现日益增长趋势存洪水资源利用过程中,包括洪水资源利用规划、洪水风险管理、江河湖泊水库调度、蓄滞洪区优化运用及其补偿、回灌地下水等,需要一系列制度予以支持。这些制度的确立和运作,单纯依靠政策难以完全奏效,需要上升到法律层面上予以规范化、法制化.
2.协调洪水资源利用复杂利益关系的迫切要求
在洪水资源利用过程中,涉及各级政府、各级防总、各级政府部门、水工程管理单位、社会公众等多重主体,各主体利益关系复杂而多元。在我国.虽然这些主体的根本利益具有一致性.但个别时候针对具体事件,也会产生不同程度的利益冲突或矛盾。如果不能及时妥善处理,就会形成新的不安定因素,这就需要以法律的形式协调各方的利益.发挥法律制度的教育和引导作用,有效地开展洪水资源利用活动
3.解决洪水资源利用法律缺位的关键举措
尽管目前我同已确立了“保障安全、充分利用”的洪水资源利用基本政策,要求在保障防洪安全的前提下,充分利用洪水资源。然而前我同存洪水资源利用方面的法律法规却处于缺位状态:除了《天津市防洪抗旱条例》等部分地方性法规明确提出“鼓励对雨洪水资源的开发利用之外.水法、防洪法、防汛条例以及各种涉水部门规章均未规定洪水资源利用问题。洪水资源利用法律缺位,导致洪水资源利用面临着一系列法律瓶颈,严重制约着洪水资源利用的有效开展。为此.在推进洪水资源利用过程中.有必要加强洪水资源利用法律制度建设
二、洪水资源利用法律制度建设的重点
1.确立洪水资源利用的基本原则
洪水资源利用具有利害两重性.其“利”体现在洪水一旦资源化,就可以像其他水资源一样进行兴利:其“害”体现在,除了洪水本身可能存在的危害性之外,还可能因为洪水资源化措施的实施带来各种附加风险.如洪水预报误差风险、调度操作误差风险等。因此,为了充分利用洪水资源.需要适度承受洪水风险,并协调好不同主体之间基于洪水资源利用的利害关系.而这首先需要明确洪水资源利用的基本原则。归纳起来,主要有以下基本原则:
一是保障安全原则.即利用洪水资源必须结合实时的工情、雨情、汛情,科学决策、审慎操作.保证度汛安全。
二是统一规划原则,即通过合理的规划,按照风险分担、利益共享的原则统筹流域上下游、左右岸、干支流、城乡间基于洪水资源利用的利害关系。
三是因地制宜原则,即利用洪水资源时需要注意结合各个流域的工情、雨情、水情,综合考虑该区域的经济社会发展状况,采取适宜的利用措施,实现洪水资源的优化配置。
四是综合利用原则.即从全流域通盘考虑,既要考虑如何科学合理地进行河库洪水错峰调度以发挥防洪减灾效益.还要考虑如何通过科学调度增加水库容纳水量及调蓄滞洪水量来提高水能水量利用率,综合增加发电、灌溉和防洪效益。
2.确立政府主导的洪水资源利用管理体制
洪水资源利用作为一项有风险的公益性事业,需要建立以政府为主导的管理体制,赋予洪水资源利用主管部门较强的行政权力,以满足应急管理决策的紧迫性和复杂性需要。为此,需要明确洪水资源利用主管机构的职责与权限,建立必要的监督制约机制,追究者的法律责任.以避免无序利用、不合理利用引发新的生态与环境问题。
3.确立洪水资源利用规划制度
洪水资源利用与常规水资源开发利用不同,缺乏有效的利益协调与驱动机制.需要在政府主导下编制专业规划,结合具体的雨情、汛情、工情.科学决策,相机实施。为此.需要明确洪水资源利用规划编制的组织形式、编制主体、决策程序、法律地位和有关机构及利益相关者参与的机制.规定洪水资源利用规划的执行与监督等。
4.结合洪水资源利用方式设计不同的法律制度
洪水资源利用主要有四种方式:水库调度.区域内河系联网调度以及跨区域或跨流域水量调度,蓄滞洪区的优化运用,通过工程措施主动回灌地下水。不同的洪水资源利用方式,其法律制度建设重点存在很大区别:
①对于水库调度而言,法律制度建设的重点在于洪水资源调度及风险责任承担。为了充分发挥现有水库等工程的调蓄水功能,最大限度地利用洪水资源,需要改变传统的水库调度模式。建立动态的汛期概念,并在此基础上确定动态的汛限水位、调整具体的水库汛期调度方案。在此过程中,伴随着洪水风险的增加,需要确立相应的风险责任承担主体和承担方式。
②对于区域内河系联网调度、跨区域或跨流域水量调度而言,法律制度建设的重点在于洪水资源在不同区域、流域之间的配置、调度以及不同区域、流域之间在水资源、水环境方面的利益平衡。为了尽可能滞留洪水,可以利用联网的河系或跨流域调水工程等,将本流域、本区域的汛期“弃水”调度到其他流域或区域加以储存或利用,这就需要充分考虑不同区域、流域之间的水资源配置规划.并进行相关的水量调度制度建设。由于洪水往往夹杂着各种污染物.因此,在洪水资源调度过程中,需要有效控制与管理污染物。限制污染灾害在地区间转移,避免造成更为严重的环境污染事故。
(3)对于蓄滞洪区的优化运用而言,法律制度建设的重点在于蓄滞洪区的功能调整和受损者的利益补偿为了合理利用洪水资源.有必要将蓄滞洪区的运用从单一的被动防洪调度转变为主动的蓄洪兴利和错峰防洪等多种形式.为此需要建立有效的社会管理和经济调节机制.建立行之有效的管理法规.制定和实施适宜的人口政策、产业政策,搞好产业结构调整和经济发展布局,促进蓄滞洪区人与自然的和谐,实现区内经济社会的健康、有序发展。同时。应当根据各流域防洪规划、洪水资源利用规划的要求.结合蓄滞洪区的土地利用、产业结构及经济发展水平,以不同淹没水深及淹没时间为参数.划分蓄滞洪区的启用级别.确定相应级别的启用决策机构。实现蓄滞洪区分级运用管理。在此过程中,需要加强蓄滞洪区运用补偿立法.依法界定有关区域地方政府作为补偿主体,明确补偿资金的来源,规定补偿金的支付方式和用途。健全补偿基金的征收、分配和管理运作、资金管理机构的规章制度,规范补偿金的发放、使用和监督等。
(4)对于主动回灌地下水而言,法律制度建设的重点在于回灌设施建设与管理以及洪水水质的管理问题。有效回灌地下水往往需要修建地下截坝、拦水闸,开挖深井、渗沟等工程.为此需要对回灌设施建设与管理制定专门的法规标准。此外,洪水在较短的时间内汇集,水质难以控制,因此在回灌地下水的同时。必须采取必要的监督控制措施,保证水质不被污染,以免污染了地下水源,造成新的自然灾害。需要明确可回灌地下的洪水水体质量标准体系,建立洪水水质检测、报告制度及操作规程,加大利用决策的信息支持力度,完善利用洪水资源回灌地下的决策机制。对无视洪水水质,强行决策致使地下水体污染的,设定相应的法律责任。
5.建立健全应急管理机制
为控制或减轻洪水资源利用过程巾可能遇到的突发性水灾损失.必须建立健全应急管理制度,包括应急预案的编制、应急预案的启动程序、应急预案的演练、相关单位和个人在各级应急响应中的责任义务与协同机制、加强应急反应能力建设的措施、应急决策后的评估制度以及相关责任追究制度等。
6.其他制度
除了建立、完善或落实上述法律制度外,还需要建立洪水资源利用的生态补偿制度、跨区纠纷解决机制、水质监测与控制制度等各种制度措施。
三、政策建议
1构建由法律、法规、规章所构成的洪水资源利用法规保障体系
在今后开展洪水资源利用法律制度建设过程中,需要构建由法律、法规、规章所构成的洪水资源利用法规保障体系。在法律层面.可通过修订防洪法,增加有关洪水资源利用的条款。如将防洪规划扩展为洪水管理规划,确立洪水资源利用规划的地位;明确洪水资源利用的协调机制.加强中央、地方和各行政管理部门之间在洪水资源利用行动中的沟通与协调,扩展国家防汛抗旱总指挥部的职能;将洪水影响评价制度由洪泛区、蓄滞洪区向整个防洪区推广.由建设项目向与土地利用有关的规划推广;在保障措施中,明确洪水资源利用资金的来源,明确中央与地方的洪水资源利用投人原则,明确洪水资源利用基金在洪水管理基金中的比例等。在行政法规层面,需要及时出台“蓄滞洪区管理条例”,合理确定蓄滞洪区的规划管理制度、科学利用制度和损害补偿制度,以促进蓄滞洪区的优化运用:需要在将来出台的“地下水资源管理条例”中建立地下水回灌制度,保障地下水的有效供给,从根本上缓解地下水环境恶化趋势。在部门规章层面,为了具体指导我国洪水资源利用实践,可以在有关水部门规章的制定、修改时加入洪水资源利用的相关制度。比如,在已纳入水利部立法工作安排的“雨洪影响评价分级管理规定”“雨洪影响评价资质管理办法”“丹江口水库管理办法”“尼尔基水利枢纽库区管理办法”“东平湖管理办法”等部门规章中规定与洪水资源利用相关的制度。此外,省、自治区、直辖市人大、政府及相关地方立法机构可以通过制定地方性法规或地方政府规章,结合本地区洪水资源利用的实际需要,将国家确定的洪水资源利用制度予以具体化。
2.采取“自下而上”和“自上而下”相结合的上下联动路径进行推进
在洪水资源利用法律制度建设过程中.可以采取“自下而上”和“自上而下”相结合的上下联动路径进行推进。一方面,洪水资源利用在我国尚处于起步阶段.在这种情况下,开展洪水资源利用法律制度建设适宜“自下而上”,由各地方根据情况先行开展相关法规建设,包括制汀适用于本行政区域的地方性法规或者地方政府规章等。通过地方性立法先行.不仅可以满足缺水地区科学合理利用洪水资源的立法需求,而且可以因地制宜,积累经验。另一方面,伴随着洪水资源利用的实践推进和各种制度建设的探索,适时“自上而下”,由国家推出相关法律法规,引导全国范围内洪水资源利用的开展。从洪水资源利用法律制度建设上看.也只有在法律法规层面引进洪水管理理念并对防洪法进行修改,并出台蓄滞洪区管理条例、地下水资源管理条例等法规之后.才能表明洪水资源利用法规保障体系真正建立。
3.分阶段、分步骤、有计划地推进洪水资源利用法规保障体系建设
在洪水资源利用法规保障体系建没过程中.可以考虑分为三个阶段:2015年前为政策先导与框架确定阶段,重点是由地方出台相关的政策法规.同时尽快推进已经列人水法规体系总体规划的蓄滞洪区管理条例、洪水影响评价管理条例、地下水资源管理条例等水法、防洪法的配套法规:2015-2022年为主要法律制度完善阶段.重点是将防洪法修改完善为洪水管理法:2022年之后为制度进一步健全阶段.重点是进一一步修改完善各项政策法规,从而逐步建立起长期、有效的洪水资源利用法规保障体系。
关键词:灌溉水源改造发展
1水资源紧缺、资源开发进入高成本阶段
1.1中国水资源紧缺状况
水资源不同于一般矿产资源,它是在周而复始的水文循环中随机、流动、可资利用的水。中国年均水资源总量约28124×108m3,其中河川径流总量27115×108m3,地下水资源8288×108m3(含地表水与地下水相互转化重复计算的7279×108m3)。总量居世界第6位,而人均占有量仅2300m3,只相当世界的1/4,居第88位。各地年际间降水可差数倍,年内降水极不均匀;尤其是水资源地域分布差异极大,占全国人口42%、耕地62%的北方干旱、半干旱地区,水资源总量仅占20%,使得北方地区已严重缺水。导致水资源紧缺的另一问题是全国年均废污水排放量达342×108m3,江河、湖泊约82%受到不同程度的污染,严重污染的占30%,城市地表水污染更为普遍,水资源受到极为严重的破坏。农业用水还受到工业及城镇居民用水剧增的竞争,全国灌溉用水量在1988年达到最高值3941×108m3,以后逐年下降,至1997年降为3598×108m3,占全国总用水比重也从1949年的97%下降到了70%左右。目前一般年份全国每年缺水360×108m3,农业缺水占300×108m3。农业因缺水受旱面积每年平均2670万hm2,粮食减产达(600~800)亿kg;全国近半数的大中城镇供水不足,因缺水造成的工业损失每年约2000亿元。缺水还带来生态环境的迅速恶化,黄河近十年来多次断流。长江中、下游1999年初也出现少见的碍航现象。水资源的过度开发,使北方不少中小河流内陆化,河水常年污臭,河道淤积,湖泊萎缩,河口淤塞。北方地下水资源的长期超采,已形成多处大面积地下水漏斗,水井出水量减少,甚至干枯报废;由此带来较大范围的地面沉降,京津以南河北平原,开采井深从20~30m已发展到300~400m,累积地面沉降100mm的面积已达该地区面积的55%,辽宁、山东沿海一带海水入浸已达千余平方公里,甚至南方的苏州、无锡、常州等地也出现地面沉降,面积达3000km2。全国总用水量还会逐年大幅度上扬,而农业用水预计很难增长,灌区水源不足,是灌溉面积萎缩的主要原因之一。我国水资源的紧缺局面,已成定局,并在继续恶化,正成为制约国民经济发展的“瓶颈”。
1.2我国水资源开发已进入高成本阶段
水资源量有天然资源量、可利用资源量和开采利用量之分。前面涉及的都是天然资源总量,表示我国水资源的天然禀赋差。可利用水资源还与国民经济的实力、科技水平和资源开发的边际效益有关,资源开发应满足经济上合理、技术上可行、环境允许等条件。美国的可利用水资源占自然资源的21%左右,日本为27%,我国这一资源量预计为700×108m3,占自然资源的25%。这是一个动态的、相对的资源量,在一定的经济与科技水平下,是有限的,不能认为水资源取之不尽、用之不竭,盲目乐观是没有根据的;但是科技发展是无限的,可供人类开发利用的水资源也应是无限的,人类经济生活总要向前发展,不会停滞,过分悲观也是没有必要的。因而,在水资源开发利用上,发展科技、发展经济才是硬道理。可利用资源在一定的技术经济条件下是有限的,超越一定的经济与环境条件的水平,过分开发就会出现相对成本过大,水资源开发的边际净效益变为负值,得不偿失。
水资源的利用程度可用开发的边际费用来衡量,分为边际成本为零、不变边际成本和递增边际成本阶段。边际成本为零即增加水资源开发量,几乎不增加开发成本,如引洪灌溉,简易无坝引水等。显然,我国早已超过这一阶段。不变边际成本(或低成本)阶段,即资源开发成本与开发量成正比,单位资源开发量的成本不变,我国50、60年展灌溉大致属于这一阶段。递增边际成本(或高成本)阶段是指新增单位资源开发成本越来越大,资源开发越多,单位资源开发成本越高,当达到某种开发规模以后,单位资源开发成本与运行管理成本之和可能大于新增单位资源所产生的效益,出现边际净效益为负的情况,得不偿失;表现为水资源已近枯竭,或经济实力已无力支撑资源的进一步开发。
水利部在1985年曾作过分析,当时就已有部分水资源开发工程出现净效益为负,说明我国水资源开发已进入高成本阶段。日本自己评定已于1975年步入高成本阶段,其主要标志是资源开发成本大致与灌溉系统的年费用(年运行费与折旧费之和)相当;其时,日本的水资源开采量占可利用量的75%。美国水资源开发被认为尚处于等边际成本阶段向边际递增成本阶段过渡,其相应利用量占可开发利用量的69%。我国的平均情况是开采量占可开发利用量的74%,接近于日本水平,高于美国水平,结合经济实力与科技水平,应已进入了高成本阶段。考虑到地域的差别,北方水资源开发成本比南方高,抽水灌区成本比自流的高,所以,北方地区、抽水灌区应早步入高成本阶段。
1.3多元化是我国水资源开发的主要趋势
一般地说,引水较建库便宜,用地表水比地下水便宜,水资源开发进入高成本阶段后,一些原来认为开发成本高的资源或取水方式会变为经济合理,出现水资源开发方式与资源种类的多元化。西北的高扬程抽水灌区,在80年代末还有人认为划不来,现在议论少多了;南方的小型塘堰在大型灌区修建以后,为了少占地,农民平塘、废堰的不少,现在又开始重视与修复起来;被弃之不用的微咸水,不少地方已在扩大利用;北方地区的平原水库曾被盖棺定论为错误的,现在也有些地方开始研究其合理布局。目前几种比较有前途的水资源或水资源开发方式包括:多水源联合运用,降雨资源利用,回归水的开发利用,劣质水的合理利用,以及全流域水资源涵养与综合开发等。实行水资源的多元化开发,是灌区改造与发展的首要任务,以提高灌区水源的供水保证率(例如由现在75%提高到85%以上),为灌区发展奠定了良好的基础。2水资源开发方式的发展
2.1大、中、小水源工程的联合调度
我国灌区的水源工程都有一个形成过程,在大型引水枢纽或水库建立以前,都依赖于一些小型引、蓄水工程维持部分灌溉面积或低保证率的农业供水,而在建立大型水源工程后,在一定程度上忽视了小型工程的作用。早在60年代中国提倡的引、蓄、提结合大、中、小联合调度的“长藤结瓜”水资源开发方式,曾经在节约投资、扩大灌溉面积方面,起了很好的作用;在水资源日趋紧张的今天,应该重新审视、评价它的特殊意义。我国北方引水有“1个流量灌667hm2(1万亩)”的经验,这个经验数值在世界上也大致如此。然而,南方水库、水稻灌区在考虑到灌区小型水库、塘堰的作用后,却能“1个流量灌1333hm2(2万亩)”或更多,这就是“长藤结瓜”的作用。这种作用表现为大型骨干工程对河川径流的巨大引蓄功能,灌区内小型水库、塘堰、洼地能拦蓄地表径流,并按引蓄结合、相互补偿、扬长避短组织起来,是一种具有现代资源开发观念、符合水资源开发规律、具有1+1>2的系统效应的现实的系统工程。几十年的实践证明,这是一种成功的开发方式。在新的水资源紧缺形势下,要完善这一水资源开发方式,特别要注意以下几个问题。
(1)骨干引蓄工程除险加固。目前,不少灌区的主要引水渠首老化损坏严重。仅大型灌区的667座渠首中,已报废或失效的占14.8%,严重老化损坏的占39%,安全性降低,功能衰减,有水引不进来。相当数量的骨干水库还是病库、险库,中小型水库病险库更多,有些水库移民问题尚未解决好。水库建好后,不能蓄水或不敢蓄水,不仅汛期隐患极大,也谈不上水资源充分利用。对水库进行除险加固,整修好渠首工程,是缓解资源紧缺的首选方案。
(2)增补灌区内小型蓄、引水工程。灌区内小型引、蓄工程有三大功能。①补充水源,一般南方灌区塘堰供水量可达净灌溉用水量的1/3~2/5。北方可利用旧河床、低洼地、临村池塘等蓄水,如果供水生产率提高到1~2kg/m3,水源紧缺地区能有1/10~1/15的水面,一般年份也可提供1~1.5次灌溉用水,在经济上还是合理的。②配合干支渠引水调蓄,增加复蓄次数等方式,削减渠系用水高峰,增加田间灌水的灵活性;当小型蓄水工程与干支渠合理联结时,可以采用闲时引水蓄积和接纳退水、搜集回归水,增加小型工程的复蓄次数等方式,提高水的利用率。③南方灌区塘堰还可进行综合利用,是停灌期间少量作物供水、生活用水、牲畜饮水的场所。为了发挥小型蓄水工程的拦蓄作用,要为小型蓄水工程扩大承雨面积,开挖集水(雨)沟,以增加其复蓄次数。
(3)改造大中小蓄引工程的联结方式。除单项工程本身的功能外,要注意工程之间的合理联结方式,形成具有调节、反调节、减少提水的系统,充分发挥工程的系统效应。不仅是一个灌区,像南水北调这样的大型工程,都要按系统论的思想,形成大中小联合调度的运用方式;特别从那些丰、枯流量悬殊的河道引水的灌区,更要在大中小工程联合调度上下功夫。当中小型水库承雨面积与灌溉面积不相匹配时,要因地制宜,串并起来,相互调剂。
图1可以大致表达引水灌区小型工程的各项功能,如3月前坑塘蓄水可补充引水的不足,5、6、8月可引蓄部分渠道水流,供后期高峰期用水。
图1小型蓄水工程功能示意图
2.2地面水地下水联合运用
北方水资源开发应实行时间及空间三维的统一开发、工程联合运用,即地表水、地下水联合运用的开发方式。这种开发方式与大中小工程联合调度方式相比,由于可观测性差,故技术上更为复杂一些。我国水利科技工作者认识这一问题并不晚,早在70年代末已有实践,是北方地下水开发过程中的产物。但由于水资源的管理分散,在实施上困难较大,在大面积上的应用不多。实施这种开发方式主要应弄清地面水与地下水流域的叠合情况,叠合流域上要实行流域内统一开发,非叠合流域还要实行资源合理配置,维持两种水资源的统一均衡。
(1)合理规划。灌区的地面水利用包括区内拦蓄与区外引水系统,通过分析可以获得多年的可供水资源过程。灌区地下潜水层可视为一个调节水库,该地下水库的补给量包括降雨补给,渠道、排水沟渗漏补给,区外地下水侧向补给,区内地下水越层补给以及人工回灌等;其消耗量包括蒸发、出流与开采。两种水源统一调度,可按区域均衡法或地下水非稳定流方法进行均衡分析;在一定的开采布局条件下,以确定合理的开采强度,或在一定开采强度下确定地表水对地下水的补给量及相应的补给区域,或根据补给方式和开采强度确定区域内开采布局。在一般的情况下,应该首先利用灌区内的地表径流,水量不足部分或从区外引水,或开采地下水资源。例如山前平原或平原河道上游,如地面水丰富,地下水位又深(如两河冲积扇间地带),当然可以渠灌为主;若地下水不深、下游灌区又缺水,未尝不可实行井渠结合,将一部分地表水留给下游,这样,还可提高用水的机动性,实行渠井双保险。而在冲积平原或河流的中下游,地下水位较高,外引水源可靠性低时,当然要发展井灌,以井补渠;若地下水严重超采,就要减少用水或统一控制上游引水,修建当地蓄水工程,利用河流水源引水存蓄或回灌地下水。即使在一个灌区内,地面水、地下水的动态也不同,或者上游井渠结合,以渠为主,下游井渠结合,以井为主。在一年之内,也可能采用不同的井渠结合供水方式,特别是在引黄灌区,要考虑引水防沙、防止次生盐碱,或在有洪、涝、旱、碱多种灾害的地区,井渠结合将会呈现出特别复杂的运行规律。
(2)注意地面、土壤和地下水相互转换的规律性。地下水资源,实际上只是在一定水文周期(包括丰枯年度)内在一定技术经济条件下可以补给利用的水量。没有补给就没有地下水资源。所以要维持地下水资源的持续开采,就应扩大地下水补给来源,要特别注意三水的转化规律性。例如,增加地表覆盖、减少地表径流,增加土壤入渗,不仅有利于土壤保墒,也是涵养地下水源;如果将地表水与地下水统一考虑,渠道或田间水渗漏就不一定都是损失,而是一种重要补给来源;增加对当地径流的拦蓄不仅直接提高了降雨利用率,减少下游除涝任务,也扩大了上游地下水补给量;在河流上游区适当开展井灌,可以少引外河水源,有利于下游引水,也降低了地下水位,减少了地下水蒸发,提高降雨入渗,下游地下水也不一定减少太多,从总体上看还提高了资源开发效益。上游排水可能成为下游的回归水,上游良好的植被与合理开发,正是对下游地下水源的涵养,而下游缺水或许正是上游水资源过分开发的结果。因此,在北方地下水超采地区要大力开展地下水回灌。当然,如果地下水质不好,问题就要复杂一些。图2大致描述了引黄灌区浅层地下水资源的构成。
图2引黄灌区地下水补给来源
(3)要有良好的监测系统与调度计划。地下水的水位水质状态要有日常定期的井位观测,把握好灌区地下水位的动态与规律,是编制井渠结合、地下回灌计划的基础,是正确制定灌区合理灌溉及水源发展规划的依据,要组织专门小组,长期观测,进行科学分析,把地下水地表水联合运行真正地实施起来。
转贴于3提高降雨及回归水利用率
3.1提高降雨利用率
提高降雨资源利用率包括提高降雨入渗或稻田蓄水(有效降雨量)和增加当地径流拦蓄两种概念,以多年平均降雨深(或作物生育期内降雨深)中被利用水深的百分数表示。一般有效降雨仅局限于大田本身承蓄的水量,与降雨特点、地面覆盖、土壤质地、耕作制度、灌溉制度等有关,稻田浅(湿)灌深蓄,旱作地等高耕作、深翻和采用其他农业、生物化学保墒措施,都可提高有效降雨量(见《中国农村水利水电》1999年第1期P.11);当地径流拦蓄是指增加田间小型蓄水工程以拦蓄地表径流,提供灌溉用水。
我国北方地区增加降雨利用率的潜力很大,各种作物的有效降雨可达总降雨的40%~90%,占作物需水量(E)的30%~40%,见图3、4;南方旱作一般很少灌溉,水稻田有效降雨率(P有效)与灌溉制度关系很大,常规灌溉制度有效降雨仅60%左右,浅湿灌溉可达70%左右,间歇灌溉(薄水层-湿润-短暂落干)高达83.1%。
图3各种作物有效降雨
图4山东陈垓引黄灌区有效降雨量
3.2利用回归水
灌溉回归水是指灌水时渠道退水、弃水、稻田落干排水、灌区出露的渠系渗漏水、地下水等,这些水量大都汇集于各级排水沟或天然河沟中。其量有时相当大,达灌溉用水的20%~30%(《中国农村水利水电》1996年第1、2期,P13),一般水质良好,应加以利用。为了利用灌溉回归水,要设置回归水的收集系统,如排水水质好,下游灌溉渠应与上游排水沟相接,也可利用灌区内小型蓄水工程拦蓄,必要时可建设专门的回归水集水井,以便及时将回归水用于下游灌溉。
4劣质水利用技术
4.1高含沙水利用技术
劣质水包括高含沙水、污水、咸水等。高含沙水灌溉是引黄及其支流灌区发展的重要问题。据多年的实践经验,其主要的技术包括选好引水口,渠首采用取水防沙措施(例如底坎或橡胶坝拦沙),避开高含沙期引水;调整渠线,采用较大渠道纵坡或渠道衬砌,提高输沙能力,实行轮灌集中配水,归并分水口,提高渠道水位,减少渠道中的节制壅水建筑等,以将泥沙输入田间;利用旧河床、低洼地建设沉沙池等。引黄人民胜利渠、陈垓灌区、陕西泾、洛、渭惠渠灌区,都有许多成功的经验与成果,可供借鉴。
4.2污水灌溉技术
在城郊存在大量污废水,可开发利用。中国已发展了污水灌溉面积约300万hm2,绝大部分在北方干旱地区(见《中国农村水利水电》1997年增刊《21世纪农田水利学术研讨会论文集》,P.94)。污水灌水处理费用低,灌溉后还可使污水进一步净化,减少对江河水体的污染。污水灌溉要对污水水质进行仔细分析,有针对性的采用必要的简易处理,如接触曝气、氧化池塘等。不同灌溉作物、土壤,可采用清、污混灌,清、污轮灌,间歇污灌,要减少污水灌水定额,选定合适的灌污时期。注意不污染清洁水源,对被灌土壤进行长期监测,时刻注意是否超过土壤的自净能力。没有科学的污灌方法与技术,特别是长期污灌,会造成作物生理中毒、土壤和地下水污染以及一系列环境卫生问题,要谨慎发展,或增强污水处理力度,降低污染程度。
4.3微咸水灌溉技术
我国华北、河北平原,水矿化度大于2g/L、小于5g/L的地下微咸水分布面积占43%~48%,有微咸水资源56亿m3,整个华北平原浅层咸水资源达75亿m3,合理利用这些劣质水对缓解地区水资源紧缺、抑制环境恶化、支持农业发展,有重大的现实意义。我国利用微咸水进行灌溉从宁夏南部开始,已有40年的历史。实践证明,利用微咸水进行灌溉,除增加水资源、提高农作物产量(相对于不灌旱地可增产1~3倍)外,还有利于抑制地下咸水区发展,有利于盐碱土改良(见《中国农村水利水电》1997年增刊P96和1998年10期P12)。
利用微咸水进行灌溉必须掌握盐分对作物危害的机理。盐分对作物的直接危害与咸水所含盐类有关,不同盐类对作物的危害大致是NaCO3>MgCl2>NaHCO3≥NaCl>CaCl2>MgSO4>Na2SO4,其中钠盐危害性为Na2CO3∶NaHCO3∶NaCl∶Na2SO4=10∶4∶4∶1。一般浅层微咸水多为后两种,其危害性一般。而土壤含盐浓度过高,降低了土壤水渗透势,致使作物吸水困难乃至凋萎是更重要的危害。冬小麦土壤溶液浓度在返青时若低于10g/L,拔节后低于20g/L,可以正常生长,而土壤溶液浓度高,主要是土壤含水率降低的结果,因而用微咸水灌溉,可以降低土壤溶液浓度,有利于作物生长和提高产量。
要科学地利用微咸水灌溉。实践证明,要掌握下述技术要点: