中长期供求计划的制订方法与步骤

为满足社会经济的发展,一个流域需要编制中长期供求计划。对于一般的理论研究,主要关心长期供水计划,而在实际生产过程中,更需要年度计划。水资源长期供求计划一般包括以下内容:

(一)水资源分析

在制订一个流域或者区域的供水计划之前,必须明确计算这一地区的可供水量。要获得一个地区的可供水量,必须首先知道水资源总量。流域的水量平衡方程是:

式中:P是降水量;R是径流量,也就是水资源总量;E是蒸发量;ΔW是区域内的蓄水变量。其中径流量R包括地表径流和河川基流,ΔW包括水库调蓄变量、地下水储存变量和土壤水储存变量。

对于已经形成的水资源量,有些部分是不能完全开发利用的,如地下潜流、潜水蒸发量等,表示为Ws。此外,由于要维持一个流域的生态环境,必须保证一定的河道生态流量Qs,因此流域的水资源可利用量W可以表达为:

由于各个流域系统之间的联系,各流域的水量之间是可以相互调剂的,设流域向流域外引水量或者调入水量为ΔY,实际流域内的可利用水量修正为:

式中的ΔW和ΔY可正可负,根据当年的水库蓄水状态、土壤水分、地下水开采及流域外调水和引水情况来决定。

长期供水计划一般考虑以下几个要素:水资源量(包括地表水、地下水、境内水、过境水)、不可利用的水资源量、生态环境用水量、流域系统之间的调配水量等,由此可计算出可供水量。对于水资源紧缺地区,需水量往往大于可供水量,水资源供需矛盾明显,一般要考虑边缘水利用量和二次水量平衡。

边缘水是指非常规状态下可以开发利用的其他水资源,如海水淡化、海水的直接开发利用、微咸水的开发、污水回用等。在考虑这些用水后,总的供水量会有所增加,原有的供需平衡将发生相应变化。

以上长期供水计划中,不需考虑流域的蓄水变量,但是对于年度供水,除了考虑以上因素以外,还要考虑当年年初土壤水分状态、深层地下水亏缺状态、水库调蓄能力和实际蓄水状态。

(二)需水预测

需水预测就是要根据受水地区的社会经济状态和不同水平年的社会经济发展指标对需水量进行初步测算。需水量按照用水类别划分为生活用水、生产用水和生态环境用水三类。这些水量的计算必须依靠一些具体的社会经济指标来进行,主要指标有城乡人口、工业规模、农业产值和农作物种类等。(www.xing528.com)

生活用水预测包括城镇生活用水和农村生活用水。城镇生活用水包括城镇居民生活用水、公共用水。农村生活用水主要是农村居民生活用水。过去曾经有把城市地区商品菜田用水计算为城市生活用水的,但是一般也可以计算为城市农业用水。城市河湖补水过去也是城市生活用水的范畴,现在可以另外计入生态环境用水。

生产用水预测分为工业用水预测和农业用水预测两个部分。工业用水预测的主要方法是定额计算的方法。定额分为两种:第一是单位产品的取用水量,第二是单位产值的取用水量。在定额计算中,还要考虑的另外一类指标是工业用水的重复利用率和工业循环水的循环利用率。一般在一个工业企业的用水量中,工业生产工艺流程中使用的水量绝大部分都是进行循环使用的,大部分企业的工业循环水的循环利用率都在90%甚至95%以上,但是由于一个工业企业的用水结构中,工艺流程的直接用水量只是整个企业用水的一个组成部分,其他辅助工业用水、附属生活用水等不可能循环使用。对于一些比较先进的工业企业,企业的污水处理及其回用率很高,工业企业的重复利用率会相应提高。在长期供水计划的制订中,工业取水的定额的变化也很重要,不同的时期考虑不同的生产工艺水平,用水定额是不同的。同时节水措施也有所发展,耗水企业及其行业的发展也会有所调整,所以工业用水预测是一个相当复杂的动态过程。农业用水量的预测主要考虑农田系统的作物类型、灌溉制度、灌溉模式、渠系配套设施水平等。而过去也有将牲畜饮用水量计入农村生活用水量中的,现在一般计入农业用水中。

生态环境用水量是最近几年提出的概念,包括河道内生态用水和河道外生态用水两个部分。河道内生态用水包括城市河湖补水、河流冲沙用水、非汛期生态流量等几个部分。河道外生态用水包括城市绿化、人工生态林草地用水等。对于干旱地区,河道外生态用水主要是已经形成的水资源量对生态系统的补水量。

(三)供水预测

供水预测主要是针对不同的水平年份可能新增的供水能力。这些能力包括已有水源工程的进一步挖潜、新建水源工程、污水回用等。

在对水资源分析后,得到水资源可利用量。在水资源供用耗排过程中,供用水量一部分被消耗,另外一部分被排泄。对于排泄的水量,可以重复利用。对于城市用水和农村灌溉用水,都存在水资源的重复利用问题。

一个区域的可供水量就等于水资源的可利用量与重复利用水量之和。

(四)供需平衡与对策分析

在供水量和需水量之间存在差别,需要进行适当的调整,以满足供需平衡。这里需要采取的应对措施包括节水和开源两个方面。节约用水的方法很多,例如:在生活用水方面可以推广节水的技术措施;对于工业用水,第一个阶段是强化管理、实现节约用水,第二个阶段是通过改进工艺、实现节约用水,第三个阶段可以采用调整生产产业结构、减少高耗水行业的生产来达到目的;在农业节水方面,有节水灌溉、调整农作物结构等方法。此外,适当调整用水水价也能够抑制用水量的增加,缓解供需矛盾。

开源方法是对常规状态下没有开发的水资源进行开发利用,如沿海地区进一步扩大海水利用、替代淡水、紧急调引外流域水量、开发微咸水等。

在开源节流两个方面的基础上,对水资源需求的减少量和供水量的增加值进行重新计算,计算新的缺水量,实现供需分析的二次平衡。

(五)分水计划

经过平衡分析和二次平衡研究以后,对于可供水量,可以形成一个分水计划。中国的黄河流域多年平均径流量为580亿m3,其中考虑输沙等生态环境用水量约210亿m3,实际可以利用的水资源量为370亿m3,1987年国务院制订了一个沿黄各省的分水方案,如表16-1。

表16-1　黄河流域各省市分水方案　单位:亿m3