工程受水区水量分析论文

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第一节受水区经济社会概况

中线工程受水区指规划由中线工程补水，进行水资源供需分析的计算范围。根据自然条件、行政区划并考虑与南水北调东线和安徽省引江济淮线规划的补水范围衔接。规划的中线工程受水区为唐白河平原及黄淮海平原的西中部，构成南北向逾1000km、东西向局部超过300km的条带状范围，包括北京市和天津市的全部，以及河北省、河南省的部分地区，总面积15.1万km2。

此次修订规划，将已建并自成体系的湖北省清泉沟灌区，作为水源区现有设施不再列入中线工程受水区。河南省刁河灌区也属于水源地区已建工程，在供水和投资政策上应与清泉沟灌区相同，但该灌区属引汉总干渠供水的组成部分，规划中仍列入中线工程受水区。

中线工程受水区位居全国中心地带，其范围内的首都北京，既是全国政治、经济和科学文化中心，又是全国交通的总枢纽；直辖市天津是北方海陆交通枢纽、重要工业基地和首都的出海门户；此外，还有河北省石家庄、邯郸、邢台、保定、沧州、衡水、廊坊7个省辖市及其范围内的92个县(市)，河南省郑州、南阳、平顶山、漯河、驻马店、周口、许昌、开封、商丘、焦作、新乡、鹤壁、安阳、濮阳14个大中城市和60个县(市)，是河北、河南两省的主要经济区。

受水区资源丰富，经济发达，是我国重要的工业基地和粮棉油的重要产区；城市化进程快，交通发达，重要的铁路干线纵横区内：南北向有京广、京九、焦枝等铁路线，东西向有京津、石德、陇海等铁路线；以城市为中心的公路网四通八达。

中线工程受水区是我国人口、耕地、工农业生产较集中、经济基础较好的地区，已成为北方重要的经济区，在全国经济发展中占有重要地位。据1997年资料统计，受水区总人口约10759万人，占全国总人口的8.7%，其中城镇人口3066万人，城市化率为28.5%；国内生产总值8029亿元(黄河以北占77%)，工业总产值10936亿元(黄河以北占81%)分别占全国的10.7%和9.6%；耕地面积12189万亩(黄河以北占64%)，有效灌溉面积9003万亩，粮食产量5013万t，分别占全国的8.6%、11.7%、10.1%。受水区主要经济社会指标见表2－1。

第二节受水区水资源

一、水文气象特性

受水区位于北纬320～400，东经1110～1180之间，地跨长江唐白河流域及淮河流域上中游地区，海河流域的漳卫南、大清河、子牙河、永定河等支流水系横贯其中。

受水区从南到北为湿润、半湿润的亚热带和半湿润、半干旱的暖温带两个气候带，总的属大陆性季风气候，四季分明。夏季受太平洋副热带高压控制，多东南风，炎热多雨；冬春受西伯利亚和蒙古高压控制，盛行西北风，气候干燥少雨。

受水区多年平均降水总量959亿m3，相应降水深624mm。降水量主要集中在汛期，约占全年降水量的70％左右。降水的年际变化较大，年降水量最丰值与最枯值之比为2.3～3.5；年降水量Cv值0.2～0.4；1月月平均降水在13mm以下；7月月平均降水在130mm以上。年平均气温11.5～14.9℃，1月平均气温不到1℃，7月平均气温25.8～27.6℃。极端最高气温一般在40℃以上，极端最低气温-27.4℃。区内春季升温快，4月月平均气温均在13℃以上；10月气温明显下降。水面蒸发能力平均为1150.6mm。

受水区多年平均降水量自南向北递减，南部唐白河区785mm，淮河区760mm，海河区550mm。降水量在汛期6～9月的集中程度自南向北递增，唐白河区约占年降水量的60%，淮河区60～70%，海河区70～85%。年降水量极值比，河南最小为2.3，北京最大为3.5，单站甚至可达5～7倍，并经常出现连续枯水年。

受水区年均陆面蒸发深度：唐白河区622.6mm；淮河区645.0mm；海河区503.4mm。水面蒸发能力呈现由南向北递增趋势：唐白河区1073.0mm，淮河区1106.4mm，海河区1190.1mm。

二、水资源

(一)径流

受水区多年平均天然径流量112亿m3，相应径流深72.9mm，其中海河区最小，仅50.7mm；唐白河区最大，为167.8mm；淮河区为96.0mm。径流年际变化较降水年际变化更大，如河北省的最大与最小值之比达5.3。径流的年内分配很不均匀，6～7月径流量占全年的60～90％，海河流域大部分地区高达90％以上。

(二)地下水资源

受水区多年平均地下水资源量182.1亿m3，相应模数11.8万m3/km2。

(三)当地水资源总量

受水区地表水资源量l12亿m3，地下水资源量l82.1亿m3，扣去二者的重复量42.8亿m3，水资源总量为251.3亿m3，现状人均水资源量仅为234m3。

(四)入境水量

自受水区外部入境的水量年均约153.5亿m3，相应径流深100mm。随着各河流上游工农业的发展，用水量增加，入境水量呈逐渐减少趋势。

(五)水资源总量

加上入境水量，受水区水资源总量为404.8亿m3，现状人均水资源量为376m3，表明受水区范围水资源贫乏，属于资源性缺水地区。

第三节受水区水资源供需分析

按照“先节水后调水，先治污后通水，先环保后用水”的原则，根据各省市国民经济和社会发展“十五”计划及远景规划，以1997年为现状水平年，在各省市规划成果基础上，参照《海河流域水资源规划(2001年)》，预测规划水平年(2010年和2030年)经济社会主要发展指标，进行水资源供需分析。

一、原则与依据

贯彻水资源优化配置方针，遵循水资源可持续利用原则，既要考虑对水量与水质的需求，也要考虑水资源条件的约束；充分考虑污水处理回用；坚持开源节流并举，节水优先的原则，保障经济社会的可持续发展。

二、社会经济发展指标预测

(一)人口增长

预计中线工程受水区范围，1997～2010年人口年均增长率为8.5‰，北京、天津两大都市年均增长率分别为11.7‰和16.4‰，黄河以北年均增长率为9.4‰。2010～2030年，人口年均增长率为5.7‰，其中天津为8.4‰，北京为3.3‰，黄河以北为5.3‰。

据此测算，2010年中线工程受水区内总人口将达到12015万人，其中黄河以北达7766万人；2030年总人口将达到13460万人，其中黄河以北达到8639万人。受水区城镇人口将由现状的3066万增长到2010水平年的5587万，城市化率由现状的29%提高到47%，其中黄河以北的城市化率达到53%。2030水平年城镇人口增加到7885万，城市化率为59%，黄河以北的城市化率达到63%。

(二)国内生产总值(GDP)

预测2010水平年受水区GDP将达到21142亿元，年均增长率7.7%，其中黄河以北为16622亿元；2030水平年GDP进一步增加到59757亿元，年均增长率5.3%，其中黄河以北为45056亿元。

(三)工业总产值

预测到2010水平年，工业总产值为31232亿元，年均增长率8.4%，其中黄河以北为25937亿元。2030水平年，工业总产值将上升到96047亿元，年均增长率5.8%，其中黄河以北为83267亿元。

(四)有效灌溉面积

中线受水区现状耕地面积12189万亩(黄河以南4364万亩，黄河以北7825万亩)，有效灌溉面积为9003万亩，占总耕地面积的74%。2010水平年，有效灌溉面积达到9709万亩，年增长率0.58%；2030水平年达到9820万亩，年均增长率0.06%。

各省市不同水平年社会经济发展状况见表2－1和图2－1。

表2－1

三、用水定额分析

现状水平年，受水区城镇生活用水定额为226升/人?日，农村生活用水定额74升/人?日；工业用水重复利用率65%～85%，基本接近发达国家水平(75%～85%)，用水定额54m3/万元；农业灌溉毛定额为265m3/亩。

中线工程受水区属资源性缺水地区，在水资源供需规划中节约用水应放在首要地位。

北京市规划到2010年，电力工业和一般工业的用水重复利用率分别达到94%和88%，居民节水器具普及率达到80%，灌溉实现高标准节水化；到2030年，电力工业和一般工业用水重复利用率均达到95%，城市空调冷却水循环率达到96%以上，农业节水达到节水先进国家的水平。

天津市规划到2010年，将城市供水损失率由现状的19%降低到15%，城市居民节水器具普及率为70%；到2030年，节水器具普及率达到80%。

河北省规划到2010年，城市管网漏失率力争减低到8～10%，城市生活节水器具普及率达到70%～80%，工业用水重复利用率达到70%～80%；到2030年，城市管网漏失率减小到8%，生活节水器具普及率达到100%，工业用水重复利用率大于80%。

河南省规划2010年节水型卫生器具普及率达到70%，用水器具改造率达到80%，公共生活冷却水循环利用率96%，电力工业和一般工业用水重复利用率分别为97%和76%；2030年节水型卫生器具普及率达到80%，用水器具改造率达到90%，公共生活冷却水循环利用率96%以上，电力工业和一般工业用水重复利用率分别达到98%和81%。

按上述规划测算2010与2030水平年用水定额如下：

(一)城镇生活用水定额

随着人民生活质量的提高，城镇生活用水定额将有所提高，2010水平年受水区生活用水定额平均为248升/人?日；2030水平年生活用水定额平均为287升/人?日。

(二)工业用水定额

随着工艺水平提高和节水措施的增加，工业用水定额将大幅下降，2010水平年平均为26m3/万元，2030水平年进一步降低到12m3/万元。

(三)农业灌溉毛定额

随着节水灌溉面积的增多，农业灌溉定额呈下降趋势，年均综合灌溉毛定额(不包括菜田灌溉)P=50%：现状为260m3/亩，2010水平年为232m3/亩，2030水平年为210m3/亩。

受水区不同水平年主要用水定额见表2－2。

四、规划水平年需水

按上述指标预测，2010水平年受水区总需水量为460亿m3(P=50%)，其中黄河以北为322亿m3。城镇生活需水占11%，工业占17%，环境占11%，农业灌溉占47%，农村生活、林牧副渔等占14%。

表2－2南水北调中线工程受水区不同水平年用水定额表

省市

水平年

生活用水定额

工业用水定额

农业灌溉毛定额

城镇

农村

P=50%

P=75%

(升/人•日)

(m3/万元)

(m3/亩)

河南

现状

175

55

80

285

332

2010

217

80

47

241

274

2030

263

100

28

209

242

河北

现状

177

45

46

229

294

2010

193

55

27

218

266

2030

249

70

13

202

244

北京

现状

347

128

59

296

312

2010

360

148

16

251

280

2030

401

152

6

245

276

天津

现状

231

91

30

326

392

2010

311

130

11

275

300

2030

334

150

4

260

280

受水区

现状

226

74

54

260

315

2010

248

106

26

232

272

2030

287

143

12

210

246

2030水平年需水量为520亿m3(P=50%)，其中黄河以北为360亿m3。城镇生活需水占16%，工业占22%，环境占10%，农业灌溉占37%，农村生活、林牧副渔等占15%。

各水平年各省市需水量详见表2－3。

不同水平年人均需水量见图2－2。

五、可供水量预测

受水区可供水主要来自水库供水、河道引提水、地下水、外流域引水(不含规划的南水北调)、污水处理回用、海水利用等。另外，参照国家环保局有关全国100多座城市用水回归的分析，将河南、河北两省城镇生活60%的需水作为回归水，可用于农业灌溉。

表2－3南水北调中线工程受水区不同水平年需水量表单位：亿m3

省市

水平年

城镇生活

工业

环境

农村生活

农业灌溉

林牧渔副或其它

合计

P=50%

P=75%

P=50%

P=75%

P=50%

P=75%

河南

现状

6.78

23.93

0.22

11.03

98.66

115.03

8.00

10.16

148.63

167.16

2010

15.07

35.42

7.97

14.51

96.99

110.30

12.30

15.16

182.26

198.44

2030

30.46

53.05

11.87

16.47

84.80

98.37

17.42

21.77

214.08

231.99

河北

现状

4.90

17.10

0.00

6.83

98.56

126.54

14.25

14.25

141.65

169.63

2010

13.19

27.30

28.36

7.50

94.95

115.86

14.25

14.25

185.55

206.46

2030

23.55

42.16

28.36

9.63

87.43

105.61

13.69

13.69

204.82

222.99

北京

现状

9.17

9.87

1.01

1.69

13.40

14.10

4.05

4.35

39.19

40.19

2010

12.79

8.41

10.6～9

1.62

10.12

11.28

5.65

6.15

49.18

49.25

2030

16.10

8.35

12.25～11.6

1.39

9.31

10.49

7.18

7.72

54.59

55.65

天津

现状

4.40

7.69

0.50

1.27

14.88

17.90

3.12

3.12

31.86

34.88

2010

9.54

9.24

2.10

1.23

13.75

15.00

7.27

7.27

43.13

44.38

2030

12.43

12.20

1.53

13.00

14.00

7.85

7.86

47.01

48.02

合计

现状

25.25

58.59

1.73

20.82

225.50

273.57

29.43

31.89

361.32

411.85

2010

50.58

80.37

49.03～47.43

24.87

215.80

252.44

39.47

42.83

460.12

498.52

2030

82.55

115.75

52.48～51.83

29.02

194.55

228.47

46.14

51.04

520.50

558.66

备注：1.天津现状为1998年，其它省市为1997年；

2.菜田用水计入“其它”项。

根据预测，2010水平年P=50%的可供水量为332亿m3(含回归水，下同)，P=75%的可供水量为309亿m3。2030水平年P=50%可供水量为358亿m3，P=75%的可供水量为333亿m3。

不同水平年各省市可供水量分类见表2－4。

备注：1.天津地表水中含引滦水；

2.回归水为城镇生活用水乘以0.6而得，可用于农业。

六、水资源供需平衡

受水区水资源供需平衡见表2－5。由表可见，2010水平年，P=50%的缺水量为128亿m3，与现状比，缺水量年增长率为3.1%，黄河以北缺水量占全区的74%。2030水平年，P=50%的缺水量为163亿m3，与2010水平年比，缺水量年增长率为1.2%，黄河以北缺水量占总缺水量的74%。

表2－5受水区不同水平年供需平衡表单位：亿m3

省市

水平年

需水量

可供水量

缺水量

P=50%

P=75%

P=50%

P=75%

P=50%

P=75%

河南

现状

148.63

167.16

112.85

106.04

35.78

61.12

2010

182.26

198.44

137.11

131.64

45.15

66.8

2030

214.08

231.99

158.45

151.05

55.63

80.95

河北

现状

141.65

169.63

91.6

82.42

50.05

87.21

2010

185.55

206.46

115.39

104.77

70.16

101.68

2030

204.82

222.99

121.36

111.75

83.46

111.25

北京

现状

39.19

40.19

42.09

38.35

1.84

2010

49.18

49.25

48.8

44.94

0.38

4.31

2030

54.59

55.65

46.52

41.66

8.07

13.99

天津

现状

31.86

34.88

31.71

0.15

2010

43.13

44.38

30.69

27.38

12.44

17

2030

47.01

48.02

31.55

28.12

15.46

19.9

合计

现状

361.32

411.85

278.25

234.94

83.07

2010

460.12

498.52

331.99

308.73

128.13

189.79

2030

520.50

558.66

357.88

332.58

162.62

226.08

七、缺水量分析

本次规划修订，各省市在进一步加强节水、治污和生态环境保护的基础上，制订了详尽的节水规划、治污及污水处理回用规划，采用的各部门用水定额一般为节水定额，同时还考虑了生活用水的部分回归利用。

另外，中线工程受水区水资源总量(不含入境水量)251.3亿m3，2010水平年总人口1.2亿人，人均水资源量209m3；加上入境水量153.5亿m3后，人均水资源量为337m3，远远低于2010年全国人均供水450m3的标准。总体上反映了受水区缺水的严重程度。

第四节受水区城市需调水量

中线工程以城市生活、工业供水为主要目标，兼顾生态和农业用水，受水区需调水量根据中线工程供水范围内城市水资源规划成果确定。中线工程沿线的河南、河北、北京、天津按照“三先三后”的原则，分别编制完成了城市水资源规划报告，并已通过了由国家计委、水利部会同建设部、国家环保总局、中国国际工程咨询公司成立的专家组的审查。本报告以此为依据，分析计算中线工程的需调水量。

一、受水城市

北京全市；天津的中心城区、滨海区、新四区、武清区及蓟县、宝坻县、宁河县、静海县四县城及建制镇；河北省的邯郸、邢台、石家庄、保定、衡水、廊坊6个省辖市及其范围内的18个县级市和70个县城；河南省的南阳、平顶山、漯河、周口、许昌、郑州、焦作、新乡、鹤壁、安阳、濮阳11个大中城市及30个县级市和县城。

二、中线工程城市水资源供需平衡

中线工程受水区城市现状人均生活用水量比全国同类城市约少12.8%～29.4%，工业用水重复利用率比全国平均水平高16%。

城市水资源规划是在城市节水规划、治污及污水处理回用规划、地下水控制开采规划的基础上，通过进一步增加节水措施，到2010年，可节水24亿m3，单方节水投资为4.3～11.4元/m3，污水处理率达到77%；2030水平年城市节水达到50.4亿m3，单方节水投资为11.0～15.3元/m3，污水处理率上升到84%。在考虑节水、污水处理回用等条件下，通过供需分析，提出各规划水平年的缺水量。

经预测，中线工程受水区城市2010水平年总需水量为148.8亿m3，其中生活49.04亿m3，工业56.06亿m3，环境22.37亿m3，其它21.33亿m3；2030水平年总需水量202.33亿m3，其中生活79.39亿m3，工业73.06亿m3，环境27.87亿m3，其它22.01亿m3。

2010水平年可供水(P=95%)约71亿m3，2030水平年可供水(P=95%)约74亿m3。

受水区城市水资源供需平衡见表2－6。由于中线工程受水区南北长1000多公里跨四大流域，具有水文情势丰枯互补的客观条件，出现同为保证率95%枯水年的机遇较少，按照P=95%同频率相加，考虑调水规模可偏于安全。据此测算：2010水平年，P=95%缺水78亿m3，缺水率为52%；2030水平年P=95%缺水128亿m3，缺水率为63%。

表2－6各水平年城市水资源供需平衡表(P=95%)单位：亿m3

省市

水平年

需水量

可供水

净缺水量

河南

2010

41.23

11.49

29.73

2030

64.97

15.25

49.72

河北

2010

35.18

6.51

28.67

2030

52.13

9.09

43.04

北京

2010

49.25

42.13

7.12

2030

55.65

38.65

17.00

天津

2010

23.14

10.68

12.46

2030

29.58

11.21

18.37

合计

2010

148.80

70.81

77.98

2030

202.33

74.20

128.12

三、中线工程城市水量配置

根据上述城市净缺水量并经有关部门考虑南水北调各线路间协调，中线工程受水区各省市水量配置(算至陶岔毛水量)见表2－7。

表2－7中线工程调水量配置表单位：亿m3

省市

水平年

毛调水量(陶岔)

备注

北京

2010

12

2030

17

天津

2010

10

2030

10

河北

2010

35

2030

48

河南

2010

38

含现状刁河灌区引水量

2030

55

受水区合计

2010

95

2030

130

按上述水量配置，中线工程实施后，基本可满足受水区城市需水要求，将城市不合理挤占的农业、生态用水归还于农业与生态。另外，受水区还可通过进一步的节水、治污、加强管理、水资源的优化调配等，提高水的利用效率，增加农业与生态供水。