CN111996980A - 一种区域水资源均衡集约利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区域水资源均衡集约利用的方法。属于水资源、水环境、水生态、水景观以及水管理领域；具体包括以下步骤：(1)、对区域进行现状调查；(2)、对区域的现状情况进行分析；(3)、提出该区域水资源均衡集约利用的方法；本发明充分考虑了区域内的水资源利用情况，按照“水资源—水环境—水生态—水景观—水管理”五位一体的综合治理责任体系，综合治水和用水。把水资源作为最大的刚性约束，实施节水行动，加快完善水资源配置格局，使区域内污水变清、清水变丰、丰水变活、活水变美，形成多源并济、丰枯调剂、循环通畅、生态良好的河湖水系。

Description

一种区域水资源均衡集约利用的方法

技术领域

本发明涉及水资源、水环境、水生态、水景观以及水管理领域，具体涉及一种区域水资源均衡集约利用的方法。

背景技术

我国是一个水资源严重短缺的国家，并且地区分布极其不均匀，大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的四分之一。

水资源是基础性自然资源和战略性经济资源，是生态环境的重要控制因素， 水资源的可持续利用直接关系到国民经济和社会发展目标的实现。早在2013年， 水利部印发关于加快推进江河湖库水系连通工作的指导意见，就指出在水资源承 载能力和调配能力不足的区域，应进一步完善水资源配置格局，充分利用和合理 分配水资源，改善水生态环境，对保障区域水安全，支撑经济社会可持续发展具 有重要意义。

因此本发明提出一种区域水资源均衡集约利用的方法，以提高区域水资源调控水平、合理分配水量、改善水环境质量、推进水景观建设和水文化传承与繁荣、提升科学管理能力。确保整个区域的水资源达到最佳的利用价值。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于从水资源、水环境、水生态、水景观以及水管理角度出发为区域水资源提供一种区域水资源均衡集约利用的方法。

本发明的技术方案是：一种区域水资源均衡集约利用的方法，包括以下步骤：

步骤(1.1)、对区域进行现状调查；

步骤(1.2)、对区域的现状情况进行分析；

步骤(1.3)、提出水资源均衡集约利用的方法。

进一步的，在步骤(1.1)中，所述现状调查具体包括：1)、上位涉水规划解读、三条红线控制指标；2)、区域供、用、耗、排水结构情况；3)区域水系现状、水利工程情况；4)、区域污水处理系统情况；5)、区域水生态景观情况； 6)、区域水管理的体制情况。

进一步的，在步骤(1.2)中，对区域的现状情况进行分析的具体步骤：1)、计算区域水资源供、用、耗、排平衡关系；2)、分析现状引水工程、水系连通性存在的问题；3)、从区域污水系统的收集、输送、提升、处理、回用五个方面分析存在的问题；4)、分析区域水景观水环境存在的问题；5)、分析水治理体制机制存在的问题；

其中，根据用水结构分别进行计算(供、排水量数据可通过调查收集资料获得)：

a.农业灌溉用水量的计算：

农作物毛灌溉用水量计算公式如下：

式中：M_毛为农作物毛灌溉用水量，m³；m为作物综合灌溉定额，m³/亩；ω为作物灌溉面积，亩；

为灌溉水利用系数；

b.生活用水量的计算：

式中：Q为综合生活需水量，m³；N为人口数，人；q为人均综合生活用水量定额标准，L/人·d；

c.工业用水量的计算：

S₀＝pq (3)

Si＝S₀(1+d)ⁿ (4)

式中：Si为某一年所预测的工业需水量，m³；S₀为起始年的工业用水量，m³； p为工业增加值，万元；q为万元工业增加值用水量m³/万元；d为工业用水量年平均增长率，％；n为从起始年份到预测年份所间隔的时间，a；

d.生态用水量的计算：

Q₀＝q₀s₀n (5)

Q₁＝q₁s₁ (6)

式中：Q₀为道路浇洒用水量，m³；Q₁为绿化用水量，m³；q₀为道路浇洒用水定额，L/(m²/次)；s₀为道路规划用地面积，m²；n为日浇洒道路次数；s₁为绿地规划用地面积，m²；q₁为绿化用水量定额，L/(m²/d)。

进一步的，所述的计算供水、用水、耗水、排水四个过程的水量平衡关系： 1)、供水：从该区域地表水、地下水、外调水等供水水源角度计算可供水量；2)、用水：从农业、生活、工业、生态角度计算需水总量；3)、排水、耗水：从生活、工业两方面计算排水量，从而得到耗水量；根据供用水量平衡情况，进行优化配置水资源。

进一步的，在步骤(1.3)中，所述提出水资源均衡集约利用的方法具体包括：1)、水资源优化配置工程；2)、水系连通工程；3)、截污减排工程，4)、水生态文明建设工程，5)、水管理保障工程。

本发明的有益效果是：本发明充分考虑了区域内的水资源利用情况，通过水资源-水环境-水生态-水景观-水管理五位一体耦合模型，综合治水和用水。把水资源作为最大的刚性约束，实施节水行动，加快完善水资源配置格局，使区域内污水变清、清水变丰、丰水变活、活水变美，形成多源并济、丰枯调剂、循环通畅、生态良好的河湖水系。

附图说明

图1是本发明的结构流程图；

图2是本发明实施例中供用水量结构图；

图3是本发明实施例中供用水量平衡图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图所述；：一种区域水资源均衡集约利用的方法，包括以下步骤：

步骤(1.1)、对区域进行现状调查；

步骤(1.2)、对区域的现状情况进行分析；

步骤(1.3)、提出水资源均衡集约利用的方法。

进一步的，在步骤(1.1)中，所述现状调查具体包括：1)、上位涉水规划解读、三条红线控制指标；2)、区域供、用、耗、排水结构情况；3)区域水系现状、水利工程情况；4)、区域污水处理系统情况；5)、区域水生态景观情况； 6)、区域水管理的体制情况。

进一步的，在步骤(1.2)中，对区域的现状情况进行分析的具体步骤：1)、计算区域水资源供、用、耗、排平衡关系；2)、分析现状引水工程、水系连通性存在的问题；3)、从区域污水系统的收集、输送、提升、处理、回用五个方面分析存在的问题；4)、分析区域水景观水环境存在的问题；5)、分析水治理体制机制存在的问题；

其中，根据用水结构分别进行计算(供、排水量数据可通过调查收集资料获得)：

a.农业灌溉用水量的计算：

农作物毛灌溉用水量计算公式如下：

式中：M_毛为农作物毛灌溉用水量，m³；m为作物综合灌溉定额，m³/亩；ω为作物灌溉面积，亩；

为灌溉水利用系数；

b.生活用水量的计算：

式中：Q为综合生活需水量，m³；N为人口数，人；q为人均综合生活用水量定额标准，L/人·d；

c.工业用水量的计算：

S₀＝pq (3)

Si＝S₀(1+d)ⁿ (4)

式中：Si为某一年所预测的工业需水量，m³；S₀为起始年的工业用水量，m³； p为工业增加值，万元；q为万元工业增加值用水量m³/万元；d为工业用水量年平均增长率，％；n为从起始年份到预测年份所间隔的时间，a；

d.生态用水量的计算：

Q₀＝q₀s₀n (5)

Q₁＝q₁s₁ (6)

式中：Q₀为道路浇洒用水量，m³；Q₁为绿化用水量，m³；q₀为道路浇洒用水定额，L/(m²/次)；s₀为道路规划用地面积，m²；n为日浇洒道路次数；s₁为绿地规划用地面积，m²；q₁为绿化用水量定额，L/(m²/d)。

进一步的，所述的计算供水、用水、耗水、排水四个过程的水量平衡关系： 1)、供水：从该区域地表水、地下水、外调水等供水水源角度计算可供水量；2)、用水：从农业、生活、工业、生态角度计算需水总量；3)、排水、耗水：从生活、工业两方面计算排水量，从而得到耗水量；根据供用水量平衡情况，进行优化配置水资源。

所述的分析现状引水工程、水系连通性中存在的问题，根据步骤(1.2)中的水资源配置方案，有效联通水系，修复河道环境，提高区域引配水能力，涉及到一些涵闸建设、坑塘治理、引水枢纽建设、河道疏浚、河道开挖、管道铺设等措施，以此完善现有河渠沟通结构，提高水资源保障水平、实现多水联合运用。

所述的从区域污水系统的收集、输送、提升、处理、回用五个方面分析存在的问题，根据步骤(1.2)中计算得到的用、耗、排水平衡关系，从污水的收集系统、管网输送系统、污水提升系统、污水厂站处理系统、尾水回用系统五个方面分析整个污水系统存在问题，以此综合整治城市黑臭水体，全面实施控源截污，强化排水口、管道和检查井的系统治理，科学开展水体清淤，恢复和保持河湖水系的自然连通和流动性；因地制宜改造渠化河道，恢复自然岸线、滩涂和滨水植被群落，增强水体自净能力。

所述的分析区域水景观水环境存在的问题，考虑区域水景观-水文化-水旅游建设情况，以水资源、水环境为基础，结合步骤(1.2)中的河道修复改造，通过建设湿地、生态廊道等健全水生态系统结构和功能，提升滨水景观，改善生态人居环境，从而强化生态系统的自然净化、自然调节和自然修复。

所述的分析水治理体制机制情况，从部门间、部门内部以及工程管理层面分析水管理保障中的问题，成立从区域统筹、系统统筹、工程统筹的协调统筹机制。

进一步的，在步骤(1.3)中，所述提出水资源均衡集约利用的方法具体包括：1)、水资源优化配置工程；2)、水系连通工程；3)、截污减排工程，4)、水生态文明建设工程，5)、水管理保障工程；

所述步骤(1.3)中的提出水资源均衡集约利用的方法，是基于步骤(1.1) 与步骤(1.2)的基础上，在分析区域供用耗排水结构情况、水系现状及水利工程情况、城镇污水系统情况、城市生态景观情况，计算得出区域供、用、耗、排水量后再提出水资源均衡集约利用的方案：如何合理分水、优化配置水资源；如何完善现有河渠沟通结构，提高水资源保障水平、实现多水联合运用；如何综合整治城市黑臭水体，全面实施控源截污；如何提升生态环境、构建生态空间、建设生态人居以及如何优化水治理体制机制。

具体实施例：下面以某一北方缺水型城市为例，说明本发明实施例方法的处理过程：

(1)、对区域进行现状调查：

1)、区域供水水源分地表水、地下水、非常规水、南水北调水以及引黄入冀水；用水结构分为农业、生活、工业、生态，式中农业用水主要为地表水、地下水和引黄入冀水，生活用水为南水北调水，工业用水为南水北调水和地下水，生态用水为非常规水；排水分为城镇居民生活排水、第二产业排水、第三产业排水；

2)、区域主河道3条，主干渠15条，支渠127条，只有24％的渠道有水，区域外调引水口有四个：①、留府引水闸，已废弃；②、叶园闸引水口，因为高程问题不能正常引水；③、玉泉庄闸引水口，正常引水；④、小朱往驿闸引水口，正常引水；多数涵闸需要维修或新建，区域57％河道淤积严重，蓄水能力为引水量的38％，且引黄入冀水利用率约50％；河道蓄水能力如下：

3)、污水收集：城镇生活污水管网覆盖率低于75％，部分街道未开展雨污分流工程；

污水输送：个别道路管网管径不一致，存在“大管套小管”，管道未连通，污水单向流动现象；

污水提升：忽视污水的中途接力提升，管道越埋越深，污水厂前管道埋深达较大；个别泵站提升大量雨水和供暖水，在雨季和供暖季泵站提升水量增加60％以上，造成资源浪费；

污水厂站：区域一座污水处理厂，排污口溢流现象显著，污水厂的进水混入供暖水和雨水，导致污水厂满负荷运行，管网高水位运行；

尾水回用：污水处理厂中水回用率偏低，约为10％；

4)、水生态资源禀赋优良，具有良好的生态环境，但局部生态修复需巩固；水生态服务功能多样，具有较高的生态价值，但水源生态涵养需强化；水景观文化底蕴丰厚，具有较高的开发潜力，但品质休闲场所需提升。

(2)、对区域的现状情况进行分析；

1)、根据收集的基础资料计算供、用、耗、排水量：

由计算可分析：该区域年用水总量23491万方，超过用水总量控制红线18181 万方，由图2、图3可见，供水结构中地下水超采5668万方，供需矛盾突出，式中农业需水量占比较大，万元工业增加值用水量为17.7方/万元，城镇管网漏损率约为20％，可见该区域在农业、工业及生活用水方面节水潜力仍需深度挖掘；

2)、现状引水工程、水系连通性中存在的问题：

①、水不够：区域内24％的渠道有水，灌溉用水多为地下水，并且由1)计算可知全域缺水率达58％；②、引不进：全域4个引水口仅有两个可以正常使用，引水分配的不均匀，目前引水口难以覆盖全域；③、走不通：河道长期缺水，淤积较为严重，河道的阻滞点比较多，受高程地质条件的限制，河道的连通性很差，难以实现水资源配置空间均衡；④、蓄不住：引黄入冀引水期与农作物灌溉用水期不完全一致，同时河道的蓄水量仅为来水量的38％，境内无大型调蓄设施，河道调蓄难以实现水资源在时间上均衡配置；⑤用不精：南水北调水溢流直入河道，而目前大部分农村生活饮用水仍采用地下水，溢流的南水北调水未有效的利用，农田灌溉方式粗放，水资源浪费严重，亟需提高水资源利用效率；

3)、污水系统的收集、输送、提升、处理、回用存在的问题：

由用排水量计算可见，耗水率约为25％。污水收集系统中，管网覆盖率较低，同时雨污分流工作不够完善，仍需完善截污纳管系统；管网输送系统中，管网的实际运输能力不足，系统受损严重，未能有效发挥输送能力；泵站提升系统中，泵站规模达到要求，但存在个别泵站资源浪费，缺乏泵网联调提升的效果；污水厂满负荷运行，管网高水位运行，污水厂资源浪费；尾水回用系统中，中水的回用效率不足，回用效益低，水资源利用缺乏合理配置；

4)、区域水景观文化建设：

区域内的河流生态性较差，不具有亲水性，造成缺乏河流美观性，亟需进行综合整治，进行滨水空间的提升，健全水生态系统结构和功能，构筑健康河湖体系；该区域内含有大运河段，缺乏运河文化景观带建设；区域乡村小镇可进行美丽乡村建设示范区；对提升系统的水质净化能力可进行湿地建设；

5)、水治理体制机制：

在部门之间的层面，几大部门存在交叉和盲区，供用耗排水负责部门不同；部门内部，污水管网建设存在多头管理、多头建设、无人维护的情况，如住建局、污水处理厂、环保局、水利局)等，管网泵站建设过程中，，造成资源浪费。未组建排水管理处或排水公司来实行建设和维护的统一管理。只管建设，不管养护，多处管道被垃圾、泥浆堵塞；工程管理层面，管网、泵站、污水厂可一体化管理；

(3)、水资源均衡集约利用方案：

区域内的水资源供需矛盾突出，利用效率低，节水潜力挖掘不深，渠系结构完整但维护不足，大部分河道淤积严重，河道连通性差，难以实现水资源配置空间均衡，排水管网系统不够完善，其河道的生态性、亲水性、美观性不足，缺乏滨水空间的建设；并且在水治理体制方面，各部门之间及部门内部存在交叉和盲区，缺乏协调统筹机制；可通过水资源-水环境-水生态-水景观-水管理五位一体耦合模型，结合工程措施，对区域的水资源进行均衡集约利用：

1)、水资源优化配置工程：

①、外调水利用工程：建设小型蓄水提灌设施，增加调蓄能力，引足用好外调水；对农村生活用水进行水源置换，由地下水置换为南水北调水；

②、非常规水资源利用工程：进行多元中水利用，提高中水回用率，加强对区域雨洪资源的利用；

③、节水工程

a.农业节水：通过建设高标准农田，实施冬小麦季节性休耕，调整农业种植结构，采用高效节水灌溉工程等措施进行农业节水；

b.生活节水：通过严控高耗水服务业用水，推进节水型小区建设，实施合同节水等措施进行生活节水；

c.工业节水：通过推进工业高耗水生产工艺节水改造，加强废水深度处理和达标再利用，推进水循环梯级利用等措施进行生活节水；

2)、水系连通工程：

①、开拓引水源：现状提升基础上充分挖掘新引水源，形成多源共济水系格局；

②、引水口改造工程：增加引水口，形成多源共济的引水格局，保障区域供水；

③、河渠连通工程：对域内河渠进行结构性连通和功能性连通，增加河道引蓄水能力，实现水系连通，丰水变活；

④、坑塘利用工程：积极利用区域内的坑塘，增加区域蓄水能力，农业灌溉用坑塘分散在全域各部；

3)、截污减排工程：

①、管网新建工程：完善污水管网收集区域范围，进行雨污分流改造工程；

②、管网检测、清淤、修复工程；对管网进行CCTV检测，远程采集图像，通过有线传输方式，进行显示和记录的集成系统，将管网的日常维护和有序维修纳入工程体系；

③、中水回用工程；中水用于市政杂用、城市二级河道景观用水、地下含水层的存储及恢复等；

4)、水生态文明建设工程：

①、河湖生态修复工程；在水资源利用的依托下进行绕城水系和坑塘利用工程中，对河道和坑塘进行同步生态修复，生态修复与水质提升，做到活水保质；

②、运河文化景观带建设；

③、湿地建设工程：针对污水厂出水水质有待提高及出水可进行回用，可在污水厂周边等地建设湿地，使水源得到涵养、净化后实现再利用，亦可作为应急水源备用；

5)、水管理保障工程：

①、成立协调统筹机制：

区域统筹——城乡统筹、上下级统筹

系统统筹——管网、泵站、污水厂一体化运营

工程统筹——统一规划设计、统一建设施工、统一管理维护。

最后，应当理解的是，本发明中所述实施例仅用以说明本发明实施例的原则；其他的变形也可能属于本发明的范围；因此，作为示例而非限制，本发明实施例的替代配置可视为与本发明的教导一致；相应地，本发明的实施例不限于本发明明确介绍和描述的实施例。

Claims (5)

1.一种区域水资源均衡集约利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1.1)、对区域进行现状调查；

步骤(1.2)、对区域的现状情况进行分析；

步骤(1.3)、提出水资源均衡集约利用的方法。

2.根据权利要求1所述的一种区域水资源均衡集约利用的方法，其特征在于，在步骤(1.1)中，所述现状调查具体包括：1)、上位涉水规划解读、三条红线控制指标；2)、区域供、用、耗、排水结构情况；3)区域水系现状、水利工程情况；4)、区域污水处理系统情况；5)、区域水生态景观情况；6)、区域水管理的体制情况。

3.根据权利要求1所述的一种区域水资源均衡集约利用的方法，其特征在于，在步骤(1.2)中，对区域的现状情况进行分析的具体步骤：1)、计算区域水资源供、用、耗、排平衡关系；2)、分析现状引水工程、水系连通性存在的问题；3)、从区域污水系统的收集、输送、提升、处理、回用五个方面分析存在的问题；4)、分析区域水景观水环境存在的问题；5)、分析水治理体制机制存在的问题；

其中，可根据用水结构分别进行计算：

a.农业灌溉用水量的计算：

农作物毛灌溉用水量计算公式如下：

式中：M_毛为农作物毛灌溉用水量，m³；m为作物综合灌溉定额，m³/亩；ω为作物灌溉面积，亩；

为灌溉水利用系数；

b.生活用水量的计算：

式中：Q为综合生活需水量，m³；N为人口数，人；q为人均综合生活用水量定额标准，L/人·d；

c.工业用水量的计算：

S₀＝pq (3)

Si＝S₀(1+d)ⁿ (4)

式中：Si为某一年所预测的工业需水量，m³；S₀为起始年的工业用水量，m³；p为工业增加值，万元；q为万元工业增加值用水量m³/万元；d为工业用水量年平均增长率，％；n为从起始年份到预测年份所间隔的时间，a；

d.生态用水量的计算：

Q₀＝q₀s₀n (5)

Q₁＝q₁s₁ (6)

式中：Q₀为道路浇洒用水量，m³；Q₁为绿化用水量，m³；q₀为道路浇洒用水定额，L/(m²/次)；s₀为道路规划用地面积，m²；n为日浇洒道路次数；s₁为绿地规划用地面积，m²；q₁为绿化用水量定额，L/(m²/d)。

4.根据权利要求3所述的一种区域水资源均衡集约利用的方法，其特征在于，所述的计算供水、用水、耗水、排水四个过程的水量平衡关系：1)、供水：从该区域地表水、地下水、外调水等供水水源角度计算可供水量；2)、用水：从农业、生活、工业、生态角度计算需水总量；3)、排水、耗水：从生活、工业两方面计算排水量，从而得到耗水量；根据供用水量平衡情况，进行优化配置水资源。

5.根据权利要求1所述的一种区域水资源均衡集约利用的方法，其特征在于，在步骤(1.3)中，所述提出水资源均衡集约利用的方法具体包括：1)、水资源优化配置工程；2)、水系连通工程；3)、截污减排工程，4)、水生态文明建设工程，5)、水管理保障工程。

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