沧州水资源短缺解决途径的对比分析
1 沧州市水资源供需现状
1.1 供水量
沧州市多年平均地表水资源量为5.9614亿m3,多年平均地下水资源量6.9239亿m3,微咸水资源量为5.7551亿m3,最近20年因为地下水位降低,沧州市地表水资源量下降趋势明显。最近20年年平均地表水资源量只有2.5亿m3,平均地下淡水总补给量为6.3亿m3。本地水资源供给量为8.2亿m3。[1]
1.2 用水量
沧州市用水量常年超过水资源总量。1987~2007年,用水量平均13.59亿m3,是水资源总量(8.2亿m3)的166%,最高年份(2002年)高达230%,最低年分(2003年)也为120%。这就是说,沧州市经济建设和人民生活所需的水资源量已经远远超过自然界能够提供的水资源量,只有动用深层地下水存储的水量或外区域调水才能维持社会经济系统的运转。[1]
2 水资源开发利用面临的主要问题
地下水位埋深逐年增加。由于深层地下水的连年超采造成地下水位埋深大幅度增大。第Ⅲ含水组地下水开发利用的初始阶段(1975年),埋深最大的井点只有10.96m。经过三十多年的开采后,大部分井的埋深均超过60m,年平均增幅大都在2m/a以上。
地下水漏斗不断扩展。1975年沧州市地下水漏斗中心埋深为50.28m,至今漏斗中心最大埋深已达100.88m,二十多年内埋深增加了50多米,到2002年漏斗50m埋深等值线的面积已达6862km2,占全市总面积的49%。27年内面积增加了6786 km2,平均年增长速率为242 km2。
地面沉降。由于沧州市地下水位的的大幅下降引发了沧州市大幅度的地面沉降。我国4个地面沉降超过2米的城市中,沧州名列其中,其沉降中心累计沉降量已达2236mm,平均每年下降100.4 mm。地面的大幅度沉降给沧州带来了一系列的社会和环境危害。
3 解决水资源短缺的几种途径
3.1 节水
目前在沧州市,农业就直接吞噬大量水资源。农业灌溉用水占沧州市总用水量的78%,有的县(市)小麦要灌四水,有的甚至灌五、六水。如果采用喷灌来代替目前的沟溪灌溉,用水量可以下降一半;采用更先进的滴灌技术,则可下降七成。但喷灌和滴灌的设备成本高昂,都不是传统的农业利润可以承受的,这就需要国家对推广这些农业节水措施进行补贴。加大农业种植结构调整力度,大力推广和扶植耗水量小的农作物种植。工业节水的重点是提高水的重复利用率。
3.2 治理污染
排污造成了最大的潜在水耗。子牙新河、漳卫新河等河道每年入境水量3.8亿立方米,但大部分是污水,不能用,也不敢用。沧州是地下水高氟区,青少年氟中毒发病率高达85%以上。1993年,引黄试输水,沧州引水8100万立方米,却是无法饮用的污水;1994年,引黄在即,上游2000万立方米污水再次使黄河水不能饮用;1996年,沧州市投资3.8亿元建成的大浪淀水库在引黄前夕,1000多立方米污水又对黄河水质造成严重威胁。
2006、2007两次引黄河水解决白洋淀干渴问题,每次光用于稀释原来河道污染污的黄河水都有几百万立方米,这些水全部弃掉用于灌溉。
3.2.1 加强地表水源地保护工程建设
为保证城乡饮水安全,要结合衡水西湖建设、大浪淀扩容改造、南大港和杨埕水库水源地建设,全面加强水源地保护,建立健全3级水源保护体制和运行机制,确保水体达到和保持饮用水质标准;严格按国家南水北调工程建设和管理对水质保护的要求,加强调水干支线地区的点面源污染治理,确保调水水源不受污染;对黑龙港地区闸涵蓄水、坑塘蓄水和水窖蓄水工程建设,要做到水污染防治工程与蓄水工程建设同步设计、同步施工、同步投产,并严格加强汇水区河流的水污染治理和保护。
3.2.2 加强重点河道污染治理工程建设
对黑龙港地区内滹沱河、滏阳河、子牙河、卫运河、南运河、宣惠河、小白河等河流的重污染河段,要制定综合治理专项规划,进一步加大污染综合治理力度。要加强与南运河、卫运河上游山东和河南省的协调,将入境客水控制在功能区要求的水平;完善重污染河段排污口登记制度,逐步实行主要污染物的总量控制,按河系统一核发排污许可证,本着“谁污染谁治理”的原则,抓好重点污染源治理。为避免发生重大水污染事故,保证沿河地区居民饮水安全,要建立严格的监测制度,加密监测段面,增加监测次数,在事故多发的重污染河段建立自动监测体系。
即使将来南水北调通水后,污染治理也是首先考虑的问题。治理过程中要避免“利润挂帅”继续压制“可持续发展”现象发生,不让少数人将环境破坏的代价扔给平民百姓,逃脱惩处。否则无法指望排污能真正降下来。
3.3 跨流域调水
既然困局源于水资源不足,从域外调水就是顺理成章的思路。最近20年,沧州各级水利部门,在调水方面作了大量工作。引黄入淀每年进行、引大入港、引岳济淀、王快水库入沧也都先后进行。从山东滨州引水入杨埕水库的设计工作已经完成,已开工建设。
3.3.1 南水北调东线工程
最引人注目,让群众无限遐想的还是南水北调工程。广大科技工作者持续进行了50年的南水北调工作,做了大量的野外勘查和测量,在分析比较50多种方案的基础上,形成了南水北调东线、中线和西线调水的基本方案。涉及沧州市的东线工程从长江下游扬州抽引长江水,利用京杭大运河及与其平行的河道逐级提水北送,并连接起调蓄作用的洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖。出东平湖后分两路输水:一路向北,在位山附近经隧洞穿过黄河,过衡水后到达沧州,扣除输水损失后每年到达沧州的净水量0.83亿立方米;另一路向东,通过胶东地区输水干线经济南输水到烟台、威海。
3.3.2 南水北调中线工程
中线工程:从加坝扩容后的丹江口水库陶岔渠首闸引水,沿唐白河流域西侧过长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口后,经黄淮海平原西部边缘,在郑州以西孤柏嘴处穿过黄河,继续沿京广铁路西侧北上,一条线从总干渠入衡水,沿南运河进入沧州为沧州市区、黄骅等东部地区供水。另外一条线从总干渠保定境内中管头口门向任丘、献县等西五县(市)供水,年净供水量3.12亿立方米。
不远万里调来的水水质应该是有保证的,但是水价较高也是肯定的。如何充分利用平原区的河道和河网,地下水与地表水联合调度,实现雨洪水资源化,把本地与外来水资源进行合理配置,妥善处理开源与节流的关系是带有根本性的大问题。对调水后的水资源调配、优化的技术发方法和政策措施进行了长达3年的研究,已经有了一套完备方案。但是仍然在不断完善之中。
3.4 咸水淡化
咸水淡化包括苦咸水淡化(对分布广泛的浅层地下苦咸水淡化)和海水淡化两种。沧州发展咸水淡化有很好的可操作性和可行性。
3.4.1 咸水资源丰富,区位优势明显
沧州市东临渤海,海岸线 89km ,渤海海域约有 9万km 2,平均水深 25m ,渤海的总容量17300亿m3,且由于大陆河川大量的淡水注入,使渤海海水中的盐度较低。海水通过北排河、南排河、宣惠河等河道,海水可以进入沧州运东腹地。地下苦咸水分布海水资源十分丰富,且水质相对稳定,给咸水淡化提供了较理想的水源。
3.4.2 技术力量雄厚,咸水淡化初具规模
目前国内单台规模最大、技术最先进的海水淡化设备,在渤海湾畔黄骅港——河北国华沧东发电有限责任公司制水成功。一、二期海水淡化规模达到10万m3/d,按照规划建设三期机组的项目实施,日制水可达100万m3/d以上,同时预留规模扩大能力。作为目前国内较大的“水电联产,低温多效”的海水淡化项目,不仅满足自身的淡水需求,还具备向周边地区供应高品质淡水的能力,2015年三期项目顺利实施,沧州渤海新区除农业与环境用水外的其他用水,基本可以靠海水淡化解决。
3.4.3 低能耗及低成本制水
海水淡化成本高是制约海水淡化产业化的最主要因素。海水淡化成本的高低与淡化技术和工艺、生产规模、海水水质等多种因素有关。一般单纯海水淡化成本高达15~17元/m3,这一价格显然不能得到市场的认可。水电联产与低温多效海水淡化模式,有效解决了海水淡化高成本的难题。它是利用电厂自备电和充足的蒸汽,降低淡化成本,淡化水除电厂自用外,可以进入城市供水管网。是目前国内外比较流行的海水淡化工程的主要建设模式。沧州渤海新区依托国华沧东发电,实现水电联产与低温多效技术集成模式,使海水淡化成本从一般的15~17元/m3降低至4~5元/m3。其海水淡化单位成本与当地逐步纳入正规的自来水市场的水价相比,具有很强竞争力。
目前沧州市黄骅、海兴、沧县、吴桥等有138个村安装了苦咸水淡化设备,解决了饮用高氟水的历史。购置一套小型咸水淡化设备只用4万元左右,加浅机井,蓄水池等总投资12万元,能解决1500人全村的饮水问题。其成本在每立方米成本2.8元左右。
2007年5月,河北国华沧东发电有限责任公司制水成功。一期海水淡化规模达到日产2万吨,二期三期工程正在加紧实施。海水淡化具有不受时空和气候影响,并且具有水质好、供水稳定的特点。随着技术进步,海水淡化的成本正在不断降低。开发利用海水,既能解决工业缺水问题,又能保护水生态环境,利国利民,同时,还可利用海水集中发展化工业及其它行业,已经成为沧州沿海企业发展的一种趋势。
4 结语
以上几种解决水资源短缺的途径,可以为内陆地区节省下更多可以利用的淡水资源,实际上等于增加了中国淡水资源的总量,不仅如此,还有利于解决沿海地区地下水超采所造成的海水倒灌、地面下沉等环境问题,其可持续发展尤为重要,在水利可持续发展中作用巨大。
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