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关中地区宏观经济及水资源优化配置决策支持系统研究

时间:2006-11-03 来源: 作者:

 

一、关中地区社会经济和水资源利用现状及趋势概述
 (一)概况
  关中地区,位于陕西中部,总面积5.55万平方公里。包括西安、铜川、宝鸡、咸阳、渭南五个省辖地级市,共54个县(市、区)。除凤县、太白两县基本属长江流域外,其余均属黄河流域。以西安为中心的关中地区,不仅有古代文明的辉煌历史,而且也是现代文明比较发达的地区之一,在全国区域经济格局中具有重要战略意义,被国家确定为全国十六个重点建设地区之一。加快关中经济发展,关系到陕西和全国经济发展。
  然而,关中地区地处内陆,水资源贫乏,生态环境脆弱,尤其近些年,随着工农业的进一步发展和人口增长,需水量急剧增加,加之在水资源开发利用中缺乏统一有效的管理体制和保护意识,水资源开发模式不合理以及水资源的有效利用率低等原因,使区内不少地方水资源供需矛盾日益尖锐,并诱发了一系列环境负效应。水的问题已成为制约关中经济发展的一个重要因素。
  概括讲,该地区自然条件较好,开发历史悠久,但生态环境恶化;经济相对比较发达,但仍落后于东部地区;在全国区域经济格局中,具有重要战略地位;是一个资源性缺水地区。人均水资源占有量不到全国平均水平的六分之一,河川泾流含沙量大,供水工程设施落后,水资源时空分布不均,供需矛盾突出;水源污染严重,影响人类生存与发展;节水意识不强,浪费现象严重;地下水超采,诱发了一系列环境地质问题;建立节水型经济所需要的投入跟不上。
  (二)趋势分析
  随着经济加快发展,人口持续增长,对水的需求总量仍呈增长趋势;旱灾是本区主要自然灾害,而且干旱期间隔缩短,干旱强度增大;节约用水作为一项革命性战略措施将不断得到落实。
二、关中地区宏观经济模型及社会经济发展预测(略)
三、关中地区社会经济发展需水预测
  (一)原则
  1.坚持社会经济可持续发展原则
  2.坚持科学用水、节约用水原则
  3.坚持保证重点、全面兼顾的原则
  4.需水预测分别按行政区、水区进行
  5.以经济建设为中心,为经济社会发展服务
  (二)预测依据
  1.人口
  1995年关中地区总人口为2047.9万人。到2020年的25年平均人口增长率高方案按0.84%进行测算,中方案按0,76%测算,低方案按0.69%测算。城市用水人口1995年为717万人。后25年平均增长率高方案为2.7%、中方案2.47%、低方案2.22%。农村用水人口1995年为1330.68万人。后25年平均增长率高方案为-0.69%、中方案为-0.56%。低方案为-0.45%。
  2.粮食
  1995年关中地区人均粮食占有量为296公斤。后25年按高、中、低三个方案进行预测,2000年高方案317公斤、中方案315公斤、低方案313公斤;2010年高方案386公斤、中方案372公斤、低方案360公斤;2020年高方案418公斤、中方案397公斤、低方案377公斤。
  3.经济
  1995年全区国内生产总值740.03亿元(95年价),人均 3615元。后25年发展速度年均增长率按高方案11.59%、中方案10.23%、低方案8.57%进行预测,如实现中方案,国内生产总值2000年为1151亿元,人均5215元;2010年3428亿元,人均14358元;2020年8446亿元,人均34092元,达到全国平均水平,将可进入低收入中等发达国家经济水平行列。
  (三)需水预测
  1.需水预测部门
  根据用水特点,需水预测的部门主要是:生活需水、工业需水、农业需水、生态环境及其它需水。生活需水分城镇生活、农村生活需水两部分;工业需水分火电工业、一般工业、村及村以下工业需水三部分;农业需水分水田、水浇地、菜田和林牧副渔需水四部分。
  2.需水预测定额
  关中地区需水定额城市人口用水由1995年人均年用水40,47立方提高到2020年的50.32立方,年均增长0.88%,农村人口用水由1995年19.61立方提高到2020年25.65立方,年均增长 1.28%;工业万元产值需水由1995年134.5立方降到2000年114.8立方。2010年80.58立方、2020年 50.87立方,25年降低 62.2%,年均降低3.8l%;农业灌溉用水亩均需水,水田由1995年的 919.5立方降到2020年784立方,年均降低0.66%,水浇地由1995年的333.3立方降到2020年290.3立方,年均降低0.65%,菜田降低到698.83立方,年降低0.46%;生态环境及其它用水保持1.68%的年增长率。
  3.需水量预测与供需平衡分析
  根据社会经济发展指标高、中、低方案预测成果进行需水预测,按75%的保证率测算,中方案2000年需水总量84.25亿立方较1995年的需水预测值74.8亿立方年均增长2.38%,2010年需水111亿立方较2000年年均增长2.84%,2020年需水134亿立方,较2010年年均增长1.87%,25年平均增长率为2.36%;低方案,2000年需水量82.7亿立方,2010年101.6亿立方,2020年111.2亿立方。关中地区自产水按75%保证率计算,多年平均降水量为364亿立方,水资源总量为76.9亿立方。可供水量经过努力,按75%保证率计算,2000年可供70亿立方、2010年97亿立方、2020年116亿立方。若实现经济发展中方案,2000年缺水13.5亿立方、2010年缺水14.4亿立方、2020年缺水17.8亿立方;实现低方案2000年缺水12亿立方、2010年缺水4.6亿立方、2020年余水4.8亿立方。实现低方案较中方案减少国内生产总值31%左右。
  4.结果分析
  从需水结构分析来看,农业需水量前15年呈缓慢上升趋势,后10年又有所下降,2020年的需水量同1995年的实际用水相比,虽有显著增加,25年平均增长2.01%,但同1995年的测算值相比,则无明显增长,年均增长仅为0.02%;由于城镇生活需水以每年3.37%的速度在递增,农村生活需水也以0.51%的速度在增长,整个生活需水到2020年有较快增加;工业需水则由于工业经济的快速增长而呈现出大幅增长趋势,电力工业、一般工业、村及村以下工业的需水都保持了较高的增长速度。预测结果符合世界用水趋势,这表明预测结果是合理的和可靠的,可以做为关中地区水资源优化配置方案研究及水资源供需平衡分析的依据。
四、关中地区各种水源优化利用模式
 
(一)关中地区水源类型与开发利用原则
  1.关中地区水源类型
  水源类型可分为地表水(含过境水)、地下水、回用水和外调水源四种类型。其中地下水按埋藏深度分为浅层水(埋深浅于300m)和深层水(埋深大于300m);按含水介质类型又分为孔隙水、孔隙一裂隙水、岩溶水和裂隙水。
  2.水源的开发利用原则
  关中地区属于资源性缺水地区,水资源的利用模式是充分利用各种水源,以满足国民经济各用水部门日益增长的需水要求。因此,在水源的开发利用上要本着“地表水地下水相结合,因地制宜,开源节流,合理开发,综合利用”的原则。
  (二)关中地区各种水源优化利用模式
  本研究在吸取国内外先进经验的基础上,通过深入研究分析关中地区水资源的开发利用的实际状况和客观条件,根据水资源在地域上的分布特点,从水源的开发利用与社会经济环境协调发展的角度出发,提出了关中地区水源优化利用十种模式。

1.秦岭山前地下水库式开发利用模式
  即利用源于秦岭北坡“七十二峪”流水量变化大和山前具有大厚度的第四纪冲洪积物蓄水条件好的特点,在河流的上、中、下游分级修建高出河床1-2米滞洪坝,以增加地下水补给量,采用群井强采、枯采丰补、以丰补欠的调蓄方式,更加有效地开发利用秦岭北坡的水资源。这一区域具有调蓄条件的地段面积约有1040平方公里,若给水度以0.3计,调蓄深度5米时,年调蓄量估算可达15.6亿立方。如成功开展引渗,发挥地下水库的调蓄功能,不仅可充分利用水资源,还可避免大量引地表水,使水资源搬家而引起调出水区的生态恶化。
  2.渭河、黄河干流近岸开发模式
  进一步开发利用渭河及黄河过境水,对关中沿渭、黄地区的城乡生活用水和经济建设具有重要意义。建议利用在渭河及黄河近岸河滩地兴建傍河地下水水源地十分有利的条件,加强傍河水源地建设,加大傍河取水强度,以激发河流补给,增加可供水量。这是地表水、地下水联合开发的一种模式,也是多泥沙河流水资源利用的有效方式。目前,沿渭、黄地带已建成一批水源地,成为宝鸡、咸阳、西安、渭南和韩城等城市生活和生产的主要水源。有的水源地由于超采引起局部地下水位下降,应限量开采,重新评可采资源量。对具有供水前的地带和已探明的水源地,应抓紧进行勘探和开发。黄河干流近岸水源地基本尚未开发、潜力较大。根据有关部门勘查和已有水源地开采实践证明,在渭河、黄河近岸兴建水源地,每公里长度的产水能力为l-2万立方左右,若考虑其补给量保证程度,沿黄、渭河滩地和一级阶地区建设产水量2-30万m3/d的中一大型水源地是可能的。现今傍渭河水源地的开采量为6.17亿立方/年,加上新预测的开采量6.99亿立方/年,其总开采量为13.16亿立方/年。傍河水源地补给量50-80%来自河水的激化补给,平均按70%计算,水源地采取地表水量为9.21亿立方/年。渭河自产地表水量以75%频率计为39.42亿立方/年,95%的频率为27.14亿立方/年。在保证率95%的地表水保证量的前提下,渭河除去补给傍河水源地水量外,其地表水还剩17.93亿立方/年。加之水源地含水层的储存调节作用的发挥,预测的水源地是基本有保证的。但应指出的是,渭河流量及引渭灌溉对渭河下游傍河水源地补给量的影响是很明显的。傍河取水将随着引渭水量及引渭范围内灌溉技术和渭河泾流的变化而变化。
  3.渭北黄土台源及渭河冲积平原井渠结合模式
  在渭河北岸泾河以西的黄土台源区和泾河以东的冲积平原区的农灌区,实行井渠结合模式,可以起到井渠互补,余缺相剂和采补结合的作用,同时可以提高灌溉保证程度和水的利用率,也是调控潜水位、防治灌区土壤盐渍化和改善农业生态环境的有效途径。建议:在泾河以西宝鸡峡和冯家山两大灌区,对于地下水位埋深5-10米的地区,实行井渠双灌模式;10-20米的地区,应以防为主,实行渠井结合灌溉模式;大于20米的地区,仍可以渠灌为主,但严禁大水漫灌。在泾河以东泾惠、洛惠、交口抽渭三大灌区,由于地下水位埋深浅,灌溉制度不合理,地下水位上升,造成水质变坏,环境恶化,应实行井渠结合,地表水、地下水互补的模式。
  4.关中北部山区岩溶水开发模式
  加强渭北岩溶水的勘查和开发,对于缓解关中地区特别是渭北地区十分缺水的状况具有现实和战略意义。地质研究工作证明,关中北部西自陇县、千阳,经彬县、长武、铜川,东至白水、韩城一带,蕴藏有较为丰富的岩溶水。初步统计和预测,其天然补给量为109.95万立方/日,可开采资源量,耀县嵯峨山以东地区,即约为 63万立方/日。
  建议:第一,应加快“西北找水计划”进度,抓紧渭北岩溶水特别是渭北西部岩溶水勘查,为开发利用提供科学依据;第二,开发利用岩溶水,应从岩溶水系统的类型和蓄水构造型式的特点出发,在水理丰富的碳酸岩浅埋区的岩溶水排泄带,以打井开采为主,建立集中供水水源地,或以引泉方式加以利用,也可依靠地形自然落差,通过管道以自流方式输给渭北城镇用水;在富水性中等的碳酸岩中埋区,可作为面上零散开采;韩城桑树坪地段,岩溶水与黄河水密切相关,在岩溶水强采的情况下,可夺取黄河水的补给,宜以激化开采的方式扩大开采;第三,调整供水结构,实行分质供水;第四,积极开展人工调蓄,增加岩溶水的补给,减少资源流失;第五,建立渭北岩溶水水位、水质、水量动态监测网点,研究建立科学的岩溶水资源管理模型,指导岩溶水合理开发利用。
  5.深层地下水开发利用模式
  关中盆地目前开采的地下水,基本上是埋深300米以浅的冷水和大于1500m米以深的热水。其间400米一1500米尤其是500-1500米的深层水,具有良好的储水储温条件,该层粗略估计储水量可达20亿立方以上。除渭河以北泾河以东的泾阳、三原、富平、蒲城等县属咸水外,其余地区水质良好。应进一步对其开发利用方式和强度开展科学研究。尽管开发该层地下水需特别慎重,但仍是关中的一种水源,在条件适宜的地方还可以采取分散开发的方式,加以综合开发与利用,这对解决西安及关中用水急需具有重要意义,但这部分量不宜参与供需平衡。
  6.地下热水、矿泉水及肥水开发利用模式
  关中地区蕴藏着较为丰富的地下热水、矿泉水及肥水资源。应作为水资源的重要组成部分,有计划有步骤地合理开发利用。
  7.地表水蓄引提模式
  关中地区地表水开发利用,历史悠久,贡献巨大。但随着社会经济的发展已越来越不能适应人民生活和生产的需要。应进一步加强地表水的开发利用。采用“挖潜改造,以蓄为主,蓄引提相结合,高水高用,西水东调,南水北调,黄河北干流四调”的方略,抓紧旨在增强水利后劲龙头工程的建设,并尽早实施区域联网工程,以更加有效地提高地表水的利用率。
  8.雨水集流模式
  直接利用雨水,在许多地方已积累了成功经验。关中渭北旱源区,不少地方极度缺乏水资源,人畜饮水也十分困难。在这些地方,除充分利用地表水和地下水源外,采用雨水集流模式,直接利用雨水,是一项实用、经济、见效快的水资源开发利用模式。实施雨水集流,应以小工程、大群体的方式,利用田边、地头的集水坑、塘、窖等拦蓄降水,存留使用,形成人畜饮水、节水灌溉一体化。这不失为当前解决渭北旱源地区缺水的一项比较好的途径。
  9.污水回供利用模式
  关中地区目前年污水排放总量达到6.5亿立方米,其中工业废水排放量约3亿立方米。今后仍将呈增加趋势。为了保护环境,防止水体污染,增加水资源量,建议关中地区实施污水资源化战略。在提高废水处理率、达标率的同时,强化废水资源化量化指标,不断提高工业用水的循环利用率和废水处理后回用率。如果将关中地区排放的污水其中80%经过处理达到资源化的程度,并加以回用,就相当于增加年可供水量5.2亿立方米。具有巨大的社会经济效益和生态环境效益。
  10.外调水源开发利用模式
  在未来的二十多年,无论采取什么样的节水措施,境内自产水都很难解决水资源短缺的问题。必须考虑采取从外流域调水的措施。其中“调引陕南的水接济关中”已成为水利专家和经济学家们的共识。这项省内南水北调工程,已作了许多前期工作。包括引红济石工程(将秦岭南城褒河上游红岩河的水引到秦岭北坡石头河)、引嘉济渭工程(将嘉陵江的水调入宝鸡峡引渭总干渠)、引子济黑工程(将子午河的水调入黑河)、引询济涝工程(将询河水调入涝河),第一批调水工程,已程度不同的分别进行现场勘查和规划设计。尽管其技术经济论证尚在深化进行中,但从战略上考察应当说是十分必要的。它已成为与调引黄河水同样重要的一种水源开发利用模式。应继续抓紧进行有关工程的前期工作。
五、关中地区水资源优化配置决策支持系统
 (一)关中水资源优化配置决策支持系统的组成
  1.系统目标
  系统的开发目标是研制一个包括人机交互界面、数据库及其管理系统、模型库及其管理系统的决策辅助工具,从而为关中地区水资源合理配置方案的制定和决策提供有效手段和辅助工具。
  2.结构设计
  根据系统的开发目标,将关中水资源优化配置决策支持系统划分为人机交互界面、数据库管理系统和模型库管理系统三个部分。

(二)关中地区水资源优化配置决策支持系统模型结构体系
  关中地区水资源决策支持系统模型结构体系如图5-2所示。按此结构建立的模型体系具有预测、优化、模拟和评价的多种功能。
(三)关中地区可供水资源的优化配置
  1.优化配置的目标与原则
  (1)模型目标
  模型是以区域发展、生态环境和保护水资源可持续利用为依据,目标是协调地区之间的水资源配置。具体有四个方面;①满足工业和生活需水,达到规划工业产值;②保证农业、林牧副渔等用水的基本需要;③保证生态环境用水的需要;④在满足需水情况下,要求开发水资源投资最少。

 (2)优化原则
  ①根据关中地区水资源不足的具体情况,拟订在满足人民生活用水和工业用水的前提下,安排农业用水。
  ②选择75%代表年进行水量分配。
  ③贯彻科学用水、节约用水的原则。
  2.优化配置方案集的生成
  根据关中地区2000年、2010年和2020年社会经济各部门的发展指标、用水指标及可供水量的预测结果,利用决策支持系统中多目标优化配置模型,对五个地级行政区各部门用水进行分配。水量优化分配按三个基本方案进行:方案Ⅰ为在满足生活用水(城镇生活和农村生活用水)、工业用水(火电工业、一般工业和村及村以下工业用水)、农业用水(水田、水浇地、菜田以及林牧副渔用水)的基础上,再考虑生态环境用水,并使菜田、水浇地、水田和林牧副渔用水按1:1:1:1的权重比参优化;方案Ⅱ为在方案Ⅰ的基础上,使菜田、水浇地、水田。林牧副渔用水按4:3:2:1权重比优化;方案Ⅲ是在满足生活用水和工业用水情况下,优先满足生态用水和菜田用水后,适当安排农业中水浇地、水田和林牧副渔用水,并使水浇地、水田和林牧副渔用水按权重比1:1:1进行优化。水资源优化配置模型中模型变量共有20组。约束条件包括地表水、地下水、外调水、回用水用水量都不能超过其的可供水量。寻优目标包括城乡生活用水、工业用水、农业用水、生态环境用水、工农业产值、开发水资源投资等。
  3.优化配置模型结果分析运行结果,可以得到各市各个部门的水量分配。
  方案Ⅱ和方案Ⅰ相比,农业缺水量虽相同,但内部分配不同。方案Ⅰ主要是菜田缺水,方案Ⅱ主要是水田和水浇地缺水。西安市两方案缺水总量相同,方案Ⅰ2000年菜田缺水2.13亿m3,林牧副渔缺水0.90亿m3,水浇地缺水0.64亿 m3,水田不缺水:方案Ⅱ2000年菜田不缺水,林牧副渔缺水0.90亿m3,水浇地缺水1.26亿m3,水田缺水1.50亿m3。其它各市与此相似。
  三种方案由于首先保证城乡生活和工业用水,所以工业产值能完成规划指标,但农业用水有较大的缺口,2000年农业产值比规划产值减少量方案Ⅰ和方案Ⅱ是34.58亿元,方案Ⅲ是 35.63亿元,2020年方案Ⅰ和方案Ⅱ是49.94亿元,方案Ⅲ是53.98亿元。尽管方案Ⅲ农业损失较大,但生态环境用水能够保证,如果农业节水措施得力,缺水损失将会降低。方案Ⅲ符合可持续发展原则。方案Ⅲ结果如表2所示,优点体现在保证人民生活用水,发展工业,保证菜田用水,同时满足生态环境用水的要求,有利于社会经济发展和生态环境保护,污水回用作为灌溉用水。
  各个地区的水量分配的比例2000年到2020年西安市比例增大,而其它各地区下降,同期西安市国内生产总值比例增高,宝鸡、铜川基本不变,咸阳、渭南有所下降,从各部门用水量分析,2000年到2020年预测西安市工业用水增加2.76倍,而同期工业产值增加7.54倍,农业用水下降25%左右,说明西安市应该重视工业和城镇生活用水。
  西安市三种方案农业缺水损失呈增长趋势,2000年为10~12亿元,2010年为14.5~1.75亿元,2020年为16.5-20亿元。农业的缺水损失是满足城乡生活用水和工业用水而作出的牺牲,因而必需采取一切手段,从资金和物质上支援农业节水。工程的投资,方案Ⅰ、方案Ⅱ和方案Ⅲ虽皆未超过供水工程的投资指标,但考虑工程的投资巨大,关键是是否能按规划到位。

4.各地市水资源优化配置方案与解决水资源紧缺的对策与措施
  (1)西安市优化分配方案与对策
  西安属资源型缺水地区。由以上分析可见,在保证率P=75%下,无论是2000年还是2010年和2020年西安可供水资源缺口均较大。为了实现2000年、2010年和2020年工农业发展规划,解决西安水资源紧缺问题,成为保证社会经济稳定发展的关键所在。从社会经济环境协调发展的角度,综合上述三种方案优化分配结果,推荐方案Ⅲ计算结果,该结果体现了在保证人民生活、发展工业、保证菜田供水的同时,还能满足生态环境用水的需求,有利于社会经济发展和生态环境保护的统一。
  根据上述结果,我们建议在解决西安水资源供需矛盾的问题上要采取如下对策和措施:
  ①开源。要有计划地兴建一批新的水源工程,除了抓紧计划建设和正在建设的黑河引水工程、石头河水库向西安供水、石砭峪水库向西安供水、周户地下水水源地、邓家村和北石桥污水处理厂等外,还应积极抓紧秦岭北坡地下水库调蓄工程以及傍渭河及其支流的水源地建设。根据水文地质条件分析,在郊县的周至、户县及临潼渭河沿岸地带及秦岭山前太平峪、田峪、甘河冲洪积扇区都蕴藏着较丰富的优质地下水源尚未进行勘探及开发。秦岭山前较大峪口洪积扇区若实施地下水库式开发模式,至少可建立2-3个中型集中供水水源地获取开采量 10-15万m3/d是有可能的。另外,根据西安市渭河沿岸地带已建的大型集中供水水源地开采实践证明,沿渭河两岸每公里长度的产水能力为0.8-2万m3,若考虑渭河的保证程度在这些地段完全可以建设开采量20-30万m/d的大型水源地,这样可避免直接开发含泥砂量大的地表水的困难,又可实现地表水地下水的联合开发。对闫良区及高陵等县区城镇供水,可以考虑开发优质渭北岩溶地下水。
  ②加强地表水、地下水互相调剂与人工补给,充分利用洪水资源。西安市已有的六个集中供水水源地,大多是五、六十年代开发的老水源地,具有20-30余年的开采历史,这些水源地普遍具有含水层厚度大,颗粒粗的特点,且由于多年的开采形成了巨大的地下干库容,是进行人工回补地下水的有利地段。尤其洋河水源地、灞河水源地人工回补条件最佳,建议在洋河水源地和灞河水源地分布地段的沣河和灞河河床上、中、下部位各修建三个高出河床1-2m的滚水坝,抬高河水位,平整河道,增大河床的湿周面积,同时还可引河水在水源地范围内进行农业灌溉,这些措施不仅对老水源地进行了改造挖潜工作,而且可达到控制地下水位,扩大开采的目的。若上述措施得以实现,可增大开采量2-5m/d。西北郊水源地可直接利用井群分布地段的人工采砂坑,进行人工回灌。秦岭北坡水源地,除了在河床上修建滚水坝外,也可利用洪积扇上游的废弃砂坑,利用洪水进行人工回灌,增加地下水资源。这些都是增加可供水资源,充分利用多余洪水的有效措施。
  ③加强节水
  区内天然水资源不甚丰富,今后可供开发的水源越来越少,工程难度也愈来愈大。因此,节流对西安乃至关中具有重要的作用。
  农田灌溉是用水大户,而且节水的潜力也比较大。第一在农田灌溉上,要进一步加快抓好农田供水工程配套改善、渠道补砌,建设渠道防护林,减少跑水、漏水以及蒸发损失。稻田灌溉区要推广杂交稻的“浅、湿、干”灌溉制度和计划晒田。第二,高陵等地渭河冲积平原区,要实行井渠双灌模式,根据利用均衡计算得知,地下水配水比例50.65~53.24%比较适宜。
  第三,积极发展喷灌、滴灌、微灌等先进的灌溉技术,降低灌溉定额,若能将水浇地的灌溉定额控制在250m3亩以下,菜田灌溉定额控制在600m3亩以下,水田在700m3亩以下,在保证农业种植面积不变的情况下,2000年农田灌溉需水量为10.6735亿方,比原预测需水量减少3.0006亿方;2010年农田灌溉需水量将为10.5985亿方,比原预测需水量可减少1.59353亿方。
  工业用水是今后西安用水大户。目前由于企业设备落后,用水工艺不高,用水定额偏高,水的重复利用率只有56.9%。这个比例还赶不上国内的北京、青岛、大连等城市。由此可见,工业节水仍有潜力可挖,若将工业用水重复利用率由目前56.9%提高至80%,2010年西安工业需水量将减少4.7531亿方,而2020年工业需水量将减少7.23068亿方,足见节水潜力很大。
  在生活用水方面要推广各种节水器具,逐步实行“分质供水,优质优用,一水多用”。例如,可将洗菜,洗衣和洗脸的污水用于冲厕所等,可达到节约用水的目的。
  ④实行污水资源化
  目前污水回用仅限于农业和生态环境上。据统计,1993年西安排入河道污水为49570万立方米,污水处理回用量仅为1707万立方米,处理回用量占污水总量的3.4%,如果其中60%得到处理,使得污水转变为再生的可利用资源,全市就可增加用水量3.00亿方左右,这个数字相当于西安总水资源的九分之一,可见污水资源化,对扩大水资源,防止水质污染,保护生态环境,具有重要的作用,其社会,经济和生态环境效益明显。
  ⑤调整产业结构,合理布局生产力,减轻城市供水压力。工业用水的迅速增长是造成水资源供需矛盾加剧的主要原因之一。因此,在抓紧开源、节流的同时,还要注重产业结构的调整和合理布局生产力,把“以水定工业”作为调整产业结构与生产力布局的一个基本原则。产业结构调整在遵循国家产业政策的同时,紧紧把握西安作为西北地区最大工业城市的作用和人才、技术优势,重点发展机械、电子、食品、通讯、信息等低耗水的产业,限制大耗水和容易造成污染的产业。在工业生产力布局上,要充分考虑水资源条件,把一些用水大户可布置在水资源丰富的户县、周至、长安、临潼和蓝田河谷区等地段,使之成为西安的卫星城市,做到就地开发,就地使用,这既可减轻城区供水的压力,还可以避免由于城市工业过于集中,需水量不断增长,地下水的开采量远远超过允许开采量而引起的环境负效应,同时也减少了长途输水的费用。经过调整后的西安市工业,应该是一个充分考虑水资源、环境等制约因素,又符合国家总体布局要求,结构合理,经济效益高的地区产业综合体。农业经济要树立大农业、大经济的观点,由单纯追求产品数量转移到依靠科技、讲求效益上来,走高产、优质。高效的路子。针对西安的气候特点,在增加农业投入和农田基本建设的前提下,要依托城市,重点发展副食品生产和生态农业,推广抗旱优良品种,对耗水量大的农作物根据水源条件可进行适当压缩。
  ⑤适当外流域调水。为防止2020年西安再次出现较严重的缺水问题,必须考虑从汉江调水,因此,应抓紧论证工作。
  上述措施若能实现,可基本缓解西安地区水资源的供需矛盾,保证工农业经济持续稳定发展。
  (2)铜川市优化分配方案与对策
  综合上述结果,从社会经济环境协调发展的角度,推荐方案Ⅲ的优化结果,该方案仅对水浇地和林牧副渔的发展受到限制,但农业节水潜力比较大,只要采用先进的灌溉技术,积极开源,供水紧张的局面可得到缓和。为此,针对铜川水资源情况以及优化方案,特提出如下对策和措施:
  铜川地区是典型的资源型缺水地区,在缺少大型调水工程的情况下,工业和农业都应限制在一定水平上,不宜盲目扩大。面对这一情况,首先要狠抓节水工作,在工业生产力布局上要慎重地限制大耗水工业的发展速度,在煤炭、建材、陶瓷工业的基础上,重点发展冶金、机械、电子、食品等低耗水工业。同时要改进用水工艺,提高水的重复利用率,降低万元产值耗水量;农业在增加农田水利基本建设投资的基础上,积极推广先进灌溉技术,提高水利用率,并适当调整农作物种植比例,重点推广抗旱优良品种,积极发展农副产品深加工。第二,挖掘水源潜力,兴建供水工程。根据铜川的水源条件,要有计划地增加一批地表水、地下水和污水回用工程,增加可供水量。近期供水可由桃曲坡水库、马栏河跨流域引水,雷家沟水库、王家河水厂扩建增加可供水量,同时积极抓紧渭北岩溶水勘探与开发工作,使之成为新市区的重要供水水源;远期则应考虑东庄水库泾高干渠向城市供水。第三,控制污水排放量,实行污水资源化,抓紧污水处理扩建工程,使污水回用能力由0.6万方/天提高到3万方/天。第四,在2010年一些骨干工程还难以实现的情况下,应积极发展小型集雨工程,蓄集雨水,形成人饮节灌一体化工程,这对解决人畜用水及减缓小面积作物的旱情具有重要的作用。
  (3)宝鸡市优化分配方案的确定与对策
  方案Ⅰ和Ⅱ基本上是在满足生活用水、工业用水和农业用水的基础上,再考虑生态环境用水为出发点,因此其优化结果虽然可基本满足各行业用水需要,但该结果是以牺牲生态环境用水为代价的,还不能很好地解决社会经济环境协调发展。为此,建议采用方案Ⅲ优化结果作为宝鸡地区可供水量最优分配方案。
  宝鸡地区水源条件相对较好,属工程型缺水。只要有一批骨干供水工程,节约用水和合理对工农业生产进行布局,即可满足工农业生产的需要。但必须看到这里的水资源远不能说是充足的。因此,针对宝鸡供水问题,结合优化分配的方案,特提出如下对策:
  ①抓好工农业节约用水这一环节,限制大耗水工业和易造成污染工业发展速度,以便留有充足的余地。目前宝鸡工业用水重复利用率只有 34.5%,若工业用水重复利用率程度达到90%,则可节约大量水。农业用水要严禁大水漫灌,并要根据地质水文地质条件以及水利工程配套情况,选择合理灌溉方式,对于冯家山、宝鸡峡灌区要根据水文地质条件选择合适的灌溉方式。例如对于地下水位埋深5-12m的地区,可按优化的地表水、地下水最优配水比例实行井渠双灌模式;12-20m的地区,应以防为主,实行渠井结合灌溉模式;大于20m 地区,仍以渠灌为主,但要实行“按亩配水”,逐步在灌区推广喷灌,滴灌和微灌等先进的灌溉技术。
  ②积极开源,有计划地兴建一批洪水工程
  除了计划新增冯家山水库向市区和宝鸡二电厂供水,石头河白云峡水库供水,清姜河银铜峡水库供水,以及八鱼地下水源地、蟠溪河地下水水源地外,在虢镇、蔡家坡、眉县、绛帐等渭河干流近岸地段仍有建立中型供水水源地的可能性。同时渭北西部岩溶水在该区内基本上尚未开发,据地矿部门提供的资料,山前一些断裂带富水性较强,水质好,具有建立中一大型供水水源地的条件,现正在勘探之中,这部分水源可以依靠地形自然落差,通过管道以自流方式输送到歧山、凤翔、扶风等县城、镇和厂矿作为生产和生活用水。秦岭山前一些中小型冲洪积扇地带也都具备地下水地表水联合开发的条件。同时,应抓紧兴建和扩建污水处理厂,加快污水资源化进程。
  ③合理调整生产力布局
  宝鸡市城市供水地下水所占比例较大,现有的8个水源地中已有4个水源地超采,由于工业过度集中于城区,对城市供水压力较大,而郊区及邻县仍可找到新的水源地,所以建议,要调整和优化城区地下水开采布局,根据水资源条件,建立分散的供水系统或建立卫星城市,对工业布局进行合理调整,这是缓解宝鸡地区工农业用水紧张状况,防止城区地下水过量开采而诱发负效应的一种重要的措施。
  (4)咸阳市优化方案的确定与对策
  综合方案Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的优化分配结果,结合区内水资源条件,推荐方案Ⅲ作为该区水量优化分配方案。咸阳地区水资源供需形势比较严峻,总的来讲,水资源不十分丰富,其水资源总量仅有5.397亿方,比渭南还少3.466亿方,在五个地市中排行第四,人均水资源占有量仅为全国平均水平的10%,属复合型缺水区(既缺水源又缺工程),从长远看要彻底解决咸阳水资源供需矛盾问题必须从区外大量调水,否则很难满足2010年和2020年工农业发展的需要。
  ①抓紧地表水源,地下水源工程的建设造成咸阳地区缺水的主要原因除了水资源本身不丰富外,其中一个主要原因是缺少骨干供水工程。近期应抓紧石头河过渭工程及秦岭山区三条支流共同向咸阳市供水(1.491亿m3),淮河水库及宝鸡峡渠道加闸等向咸阳供水1.2亿m3,亭口水库、埝里水库、马拦水库、马家河水库、郭家庄水库、引冯济羊工程,同时积极抓紧渭河电厂西部水源地、沣西陈阳寨水源地、咸阳热电厂水源地、三水厂扩建等勘探与建设;远期应着手建设东庄水库。此外,渭北岩溶水,彬县、长武一带洛河组砂岩中也具有丰富的地下水,可作为咸阳辖县及厂矿的重要供水水源,应抓紧勘探和开发。当前在资金缺乏的情况下,为了解决用水困难问题,在有条件的地方可建设一批雨水集流工程,蓄集雨水,以解决人畜饮水困难问题。
  ②节约用水
  农业用水占咸阳地区用水总量的80%以上,是用水大户,更是浪费大户,突出表现在以下两点:一是由于多年来习惯的大水漫灌。二是水利设施条件的限制,采用土渠输水,渠道水的利用系数仅只有0.55左右,进入田间后长畦、宽畦大水漫灌,又有近一半水量被渗漏、蒸发掉,农作物真正利用的水量只有灌溉水量的三分之一左右,60%以上的水量白白浪费。目前区内亩次用水量在80m3以上,同发达国家节水型灌溉技术亩次用水量10-20m3相比,浪费和损失十分严重。因此,面对咸阳这样一个干旱缺水的农业城市,农业发展的战略选择是节水农业。渠灌区节水灌溉的关键是渠道衬砌和田间配套,渠道衬砌可减少输水损失40-50%,田间耕地经平整,细作以及改大畦漫灌为小畦灌、沟灌、改长畦为短畦后,可减少田间灌水量20-40%;井灌区的重点是推广暗管输水工程,经实际验证,低压暗管节水灌溉工程平均亩投资100元左右,单井控制面积约250-300亩,灌溉用水量为50m3/亩次左右,渠管水利用系数可提高到98%,灌溉保证率达到95%。北部旱塬应积极发展节水渗灌工程,这些地区水土流失严重,可在有利位置打水窑,蓄集地表水和雨水,发展简单易行的渗灌工程,实现丰、缺水年份(季节)互补的窑灌农业,以促进旱作区稳定增产。
  工业节水的重点应放在提高工业用水的重复利用率,降低万元产值耗水量,提高工业用水的利用水平。咸阳市工业用水的重复利用率仅有51.7%,与国内外先进的城市相比差距很大,具有相当节水空间。生活节水的重点放在推广先进节水器具、分质供水,一水多用上。
  ③加速污水资源化步伐
  1996年咸阳市工业废水排放量达5812.0万吨,经处理仅只有52.7%,每年未经处理的工业废水已使渭河和地下水遭受不同程度的污染,市境内渭河水系已达到Ⅳ级污染。因此,应抓紧建设污水处理厂,加快污水资源化步伐,若规划新建的4座污水处理厂总规模17万t/d能够如期完工,并将处理的污水用于农业灌溉和生态环境用水,每年就可节水0.6205亿m3,这不仅防止了环境污染,而且也是缓解水资源紧缺的有效途径。
  ④调整工农业布局和产业结构
  在区内水资源紧缺的条件下,工农业要发展,应面对水资源条件“量入为出”的原则,调整工农业布局和产业结构。在工业方面,在保证支柱产业条件下,优先发展耗水少,污染轻产业,如机械、电子、电力、建材、食品加工等,在进行工业规划时,要从更大的宏观范围咸阳经济协作区来考虑规划经济发展问题,充分发挥经济协作区的互补协调作用,把耗水大的工业本要放在水资源开发利用潜力大的地区。农业则是在粮食、棉花、油料稳定增长的前提下,因地制宜,合理布局。
  (5)渭南市优化分配方案确定及对策措施
  综合方案Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的优化分配结果,结合区内水资源条件,建议方案见优化方案作为该区水量分配最优方案。
  渭南是关中地区缺水比较严重的地区,无论是2000年,还是2010年、2020年可供水量均不能满足工农业各部门用水要求。该区属复合型缺水地区,为了缓解区内水资源的供需矛盾,特提出如下对策与措施。
  ①首先要节约用水。
  ②抓紧开源
  在近一个时期内,大量引黄河水还不能实现的情况下,九五期间要抓紧抓好东雷二期抽黄、泾惠渠渠首加闸、禹门口抽黄、甫沟门水库、灌区改造、农业节水工程等以农田灌溉为主要服务对象的供水工程项目。在城镇生活、工业生产供水工程方面,除了抓紧改建沈河水库、新建清峪水库,西涧峪水库、冯家湾水库外,对具有开发前景的傍河供水水源地应抓紧勘探和开发,沿黄、渭河的渭南、华阴、韩城等市均可以此为源,解决城市和工业供水。同时渭北东部岩溶水除韩城断块超采外,铜一蒲一合岩溶子系统尚有77.6%开采潜力,这部分水源可作为能源基地和渭南辖县如合阳、澄城、富平、大荔、蒲城等地城乡生活及工业用水的供水水源,秦岭山前一些冲洪积扇如柳叶河等,也都具有建立中小型供水水源地的条件,应抓紧勘探和开发。
  加快污水资源化进程。渭南市是以化工有色金属和轻工业为主的新兴工业城市,渭河化肥厂、陕化总厂、渭河炼油厂、陕西铝厂四大骨干企业和一批大中型项目正在建设和筹建之中;韩城市工业以煤炭,电力和重化工为主。这些企业需水量较大,而且将排放大量污水,建议尽快建立污水净化处理厂,并加以回供利用。
  ③优化区域生产力布局,调整产业结构,使有限的水资源发挥更大效益。
  应该把“以水定农业”、“以供定需”做为原则,让工矿企业及农业在节水中求生存、发展,并要合理调整工农业布局和产业结构。
  在工业方面,在保证支持产业的条件下,优先发展耗水少的工业,把耗水大的工业主要放在水资源条件好的华阴以及沿黄河地区,城市中心区重点发展高效益、低消耗、低污染的高新技术产业和第三产业,在近郊区重点发展深加工乡镇企业和高效优质农业,大力建设副食品生产基地;蒲城、韩城、澄城等地在立足本地优势的情况下,要充分发挥渭北丰富的煤炭资源和岩溶水资源优势,发展火电工业等,从而促使全区经济效益和环境效益总体优化。
  农业要在稳定增长的前提下,因地制宜,合理布局,积极推广抗旱作物。黄河滩涂区是渭南乃至全省少有的土地后备资源。在130万亩滩涂中,固定滩涂103万亩,嫩滩16万亩,移动滩涂及沙丘11万亩。该区地势平坦,开阔、易于耕作,尤其是机械作业,光热和水资源丰富,黄河年迳流量334亿立方米,地下水应埋深3~5m,含水层10~72m,单井涌水量可达80~136m3/h,得天独厚的天然资源,有利于发展林牧副渔。因此,该区在开发上应坚持“从黄河滩资源特点出发,坚持以水利为龙头,以林业为屏障,走农林牧渔全面发展之路”的指导思想,具体为:在地势平坦、易于耕作地区应以发展粮、棉、花生、瓜菜为主;黄河岸边重点建设黄河防护林带,以速生丰产用材林为主,结合建立农田防护林网和经济林园;在明水区域、重碱区以渔业为主,可分别在韩城、合阳、大荔、华阴建设渔业基地,同时搞好综合经营,发展牛、羊、猪、鸡养殖业。
  ④供排结合、充分利用水资源
  目前沿渭北东部山区有不少煤矿,据统计,区内矿坑每年排水量约1047.55×104万方,矿山排水中仅有部分做到了供排结合,还有相当一部分白白浪费,建议将矿山排水与当地城市及工业供水有机结合起来。
  ⑤大力发展集雨节灌工作
  渭南北部旱地源区,干旱缺水,以及时令不佳的降雨,给农民的生活及生产造成了极大困难。渭南市于1997年8月开始在韩城、合阳等5个县市的15个乡镇所属的50多个村实施了首批集雨节灌工程建设完成投资1484.57万元,其中群众自筹749.77万元,共在田间地头新建生产蓄水窖5200多眼,蓄水总容量可达26万方,可灌农田1.67万亩,平均一个窑可灌3亩多地,在今年冬季大旱中,这些平时尤其是夏秋季蓄留下雨水的蓄水窖发挥了巨大作用,上万亩农田旱情得到了缓解,群众高兴地称赞“四季雨水一“壶”收,大旱时节显身手”。由此可见,发展集雨节灌工程,对缓解区内供需矛盾有着重要的意义。
  
六、结论和建议
 (一)关中地区是资源性缺水地区,经济和社会的发展应当与水资源承载力和可持续利用程度相适应,合理确定发展速度和规模关中地区1996-2020年的25年,如果实现高方案,人均GDP可超过全国人均的20%,实现中方案则将达到全国人均水平,实现低方案则较全国平均水平可能会低 30%左右。鉴于关中地区在全国区域经济定位十分重要的区情,今后二十年发展不能太慢,但发展速度太高也难实现,建议决策时按中方案考虑和规划关中地区经济发展的速度和规模。
  (二)水资源配置应坚持政府调控与市场调节相结合,合理调整用水结构
  今后的二十多年,关中地区城市化进程将加快,工业将加速发展。到2020年城市化水平将由1995年的25.5%提高到40%以上。解决城镇用水将成为各级政府和水主管部门特别值得关注的一件大事。此外,必须将水资源纳入商品经济的范畴,按照经济规律管理水资源,制定合理的水价政策,废除无偿供水或低价供水,实行“浮动价格,枯水高价,丰水低价,超计划用水加价,按质论价”的政策,努力做到“以水养水”。
  (三)合理开发利用各种水源,充分利用大气降水,合理调节利用河川泾流和地下水,合理调引境外水
  研究分析今后25年,关中地区水资源仍将短缺。为此,必须更加科学合理地开发利用各种水资源,挖掘水资源潜力。建议采用文中提出十种水资源开发利用模式,对区内水资源进行合理开发与利用。
  (四)加强水源保护,防止水体污染
  (五)建立完善的洪水工程体系和服务体系
  (六)加快建设节水高效灌溉农业,积极发展城市节水,不断提高工业用水重复利用率
  (七)加强渭河流域水资源的统一管理与调度
  (八)建立关中地区防御特大旱涝灾害预警预防系统
  1998年我国南方和东北发生的特大洪涝灾害,说明在现今社会经济高速发展的条件下,自然灾害给人类造成的损失更大,危害更严重,更需要做好抗御特大自然灾害的准备。关中地处季风气候区,旱涝灾害频繁。不仅是“十年九旱”的旱灾多发区,而且也有洪涝灾害年。如果今后遇到类似历史上发生过的特大旱涝灾害,会是什么样的情景?该怎么办?应进行专题研究,制定战略方案,分步加以实施,以防患于未然。
  (九)建立和完善关中地区有关水资源管理的区域性地方法规
  (十)提高关中地区水资源开发利用和水资源保护的科技水平
  学习借鉴以色列节约用水的经验,其本质的经验是依靠科学技术和管理水平的提高。建议发挥关中地区科技人才富集的优势,利用国家杨凌农业高科技产业示范区在本区的有利条件,加强对关中地区水资源开发利用中有关科技问题进行研究和攻关,以提高水资源开发利用的水平。

 

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