广饶县城市水资源利用现状分析与对策

于士淼

(中铁十局集团有限公司济南勘察设计院，山东济南 250000)

提高城市水资源利用率和利用效率，是实行最严格水资源管理和保障社会经济可持续发展的要求。东营市广饶县，位于山东省中部偏北，是黄河三角洲高效生态经济区和山东半岛蓝色经济区的核心区域，2018年全国百强县排名第38位，县域总人口约48.2万。

广饶地处暖温带，属季风型气候，寒暑交替，四季分明。当地降水量多集中在6月—9月，全年主导风向为东南风。受地质构造格局影响，全县分为3个沉积环境—地貌—水文地质单元。以石村经颜徐至周庄村为分界线，以南为泰沂山以北麓山前淄河冲积扇的中尾部；以北至小清河为山前冲击、黄河淤积和海潮侵袭交替作用形成的海陆相沉积。地下水由浅至深为咸—淡或淡—咸—淡水分布。小清河以北为黄河淤积平原末端，由浅至中等深度均含咸水，当地最大冻土深度为60 cm。

近年来，广饶县经济总量保持高速度增长态势，其综合竞争力在山东省91个县市区中位于前30位，在东营市更是具有经济次中心的地位，经济总量拥有绝对优势。2018年，全县实现地区生产总值932.1亿元，较上年增幅达3.6%；全县人均生产总值为16.42万元，居民人均可支配收入达33 250元；当地全年粮食总产量为51.9万t，拥有年末规模以上工业企业263家。

广饶县多年平均降水量为563.7 mm，仅为全省平均水平的83%。当地多年平均水资源总量为15 712万m3。其中，地表水资源量为5 998万m3；地下水资源量为10 733万m3，主要集中在小清河以南；地表水与地下水重复水量为1 019万m3。县人均占有当地水资源量为326 m3，仅为全国的14.8%，属于人均占有量<500 m3的严重缺水地区[1]。2018年，广饶县城市辖区地表水环境质量达到相应功能水体要求的比例为100%。水资源开发利用率为75.2%，其中，地表水开发利用率为80.2%，地下水开发利用率为67.6%。县域生活用水及大部分工业用水均以地下水源为主，水资源短缺、工业用水结构不合理等严重困扰了城市的发展，值得深入分析和思考。

1 水资源概况

1.1 水资源总量与用水结构

广饶县多年平均水资源总量为15 712万m3。客水资源主要有入境河流、引黄和引江(南水北调)。其中，入境河流主要包括小清河、支脉河和淄河。淄河多年干枯，除汛期尚有短时间泄洪外，入境径流量极少，不再计入。小清河分配给广饶县的水量指标为8 400万m3[2]；根据支脉河来水系列进行频率分析，保证率50%、75%、95%的可供水量分别为1 800万、954万m3和498万m3；广饶县分配的黄河水量指标为5 600万m3[3]；长江水量指标为3 500万m3[3]。

2018年，广饶县仍实行最严格的水资源管理制度，县域用水总量控制指标为29 415万m3[3]，如表1所示。

表1 广饶县2018年用水量控制指标Tab.1 Controlling Targets for Water Utilization of Guangrao County in 2018

广饶县域2018年实际用水总量为26 176万m3。其中，地表水提水18 915万m3(其中，当地及过境地表水抽提12 515万m3，引黄5 600万m3；引江800万m3)；地下水提水7 261万m3(其中，浅层地下水5 240万m3，深层承压水2 021万m3)；各项用水量均在控制指标范围内，计划用水率为89%。2015年—2017年，广饶县实际用水量分别为25 175万、25 275万m3和24 948万m3，平均用水量为25 133万m3；农田灌溉水平均有效利用系数为0.66(控制指标在2017年最严格，为0.626 8)；国控和省控河流断面达标控制率均>90%(要求国控>66.7%，省控>60%)，3项指标均满足水资源管理控制目标要求。

用水结构组成方面，以2018年为例，全县农业用水量为17 370万m3，工业用水量为5 042万m3，生活用水量为1 295万m3，生态用水量为2 469万m3，分别占县总用水量的66.36%、19.26%、4.95%和9.43%，如图1所示。

图1 广饶县2018年用水结构Fig.1 Water Consumption Structure of Guangrao County in 2018

同期，全国的上述数据分别为61.40%、21.00%、14.30%和3.30%。由横向比较可知，广饶县的农业用水量明显高于国家和省平均用水水平；工业用水量虽低于国家平均水平，但高于省值约2.5个百分点。这主要是因为广饶县拥有黄三角农高区(始建于1950年，是华东地区第1个、也是规模最大的机械化国营农场，规划面积为350 km2)和大王镇(山东经济第一镇，拥有规模以上企业106家，2018年全国千强镇综合实力排名中位列第58位，全省第1位)、稻庄镇(山东轮胎产业第一镇，2018年生产总值为128亿元，财政收入为3.78亿元)等工业强镇，存在大量刚性用水需求。广饶县生活用水量低于省和全国平均用水水平，一定程度上反映了当地居民良好的用水习惯和节水意识。生态用水比重较高，是由于广饶县河流水系丰富，存在较大的季节性补水需求。

1.2 水质概况

(1)地下水水质

由上述可知，广饶县以小清河为界，小清河以南为淡水区，以北为咸水区。根据当地自来水公司水质评价报告，小清河以南10个地下水样品中，有4个达II类水标准，6个达III类水标准，满足集中式生活饮用水水源及工农业用水要求；小清河以北地下水检测样品中，陈官镇和丁庄街道的全部村庄地下水含氟量超标(最高值超标1.4倍)，当地群众对优质水源的呼声强烈。目前，广饶县正积极实施城乡供水一体化工程，以提升北部地区居民饮用水口感。

(2)地表水水质

2018年，广饶县城市辖区地表水环境质量达到相应功能水体要求的比例为100%。各水功能区水质基本稳定，小清河王道闸断面、阳河南郭、支脉河陈桥、支脉河辛沙路桥桥断面为V类水质，阳河苏庙、织女河广饶湿地出口断面为IV类水质，符合水功能区要求。主要河流断面水质情况如表2所示。

表2 广饶县主要河流断面水质指标(2018年)Tab.2 Water Quality Indicators of Main River Sections of Guangrao County in 2018

1.3 水资源开发利用

经计算，2015年—2018年，当地地表水开发利用率均值为72.8%，地下水开采率均值为70.0%，水资源综合开发利用率达71.7%，如表3所示。

表3 广饶县水资源开发利用率Tab.3 Utilization Rate of Water Resources in Guangrao County

1.4 地下水超采状况分析

根据《山东省地下水超采区评价》成果，广饶县大部分地区被划入超采区，其超采分为浅层孔隙水超采和深层承压水超采2种类型。广饶县浅层孔隙水超采区主要分布于小清河以南，属于淄博-潍坊孔隙浅层地下水超采区，总面积为455.2 km2，其中一般超采区为 285.6 km2，严重超采区为169.6 km2；根据深层承压水“开采即为超采”的划定原则，把整个深层承压水开采范围划定为深层承压水超采区范围。广饶县深层承压水超采区主要分布于小清河以北，总面积 为640 km2，如图2所示。

图2 广饶县地下水超采区分布Fig.2 Distribution of Groundwater Overdraft Area in Guangrao County

广饶县地下水资源总量为10 733万m3，可开采量为9 660万m3(其中，浅层地下水可开采量为7 769万m3；中、深层地下水可开采量为1 891万m3)，目前控制指标为7 280万m3。为有效保护当地地下水资源，广饶市按照每年度的地下水超采综合治理项目实施方案要求，严格执行地下水压采计划。2018年，广饶县地下水年超采量为1 020.65万m3，地下水位埋深(16.88 m)较2017年(17.13 m)回升明显。

2 用水现状及存在问题

2.1 农业用水现状

广饶县北部为引黄灌区，由麻湾引黄闸提引黄河水，经麻湾总干渠至庞家闸，由庞家闸向南进入广饶境内，经闫家泵站进入麻湾三干渠、二干渠；中部为引河灌区，通过提引小清河、预备河水灌溉；南部为井灌区，通过机井提引地下水灌溉。

2018年，广饶县耕地面积为79.2万亩(1亩=0.67×10-3km2)，有效灌溉面积为74.1万亩，地下水灌溉量约占总灌溉量的20%，农田灌溉水有效利用系数为0.67。全县拥有机井量7 900余眼，拥有总干、二干、三干、预备河、十二支、大寨沟6条引黄骨干渠道，全长为125.3 km，衬砌率为84.6%；全县保有水库5座，其中中型水库2座，小型水库3座；河道拦河闸坝23座；泵站48座，累计提水能力为179.79 m3/s；境内设计总蓄水能力为6 000万m3，建成各类节水灌溉面积为56.06万亩。

2.2 生活用水现状

广饶县施行城乡供水一体化模式，由第一、第二水厂联合供水，以地下水为水源，供水能力达5.5万m3/d，配套供水管网总长度为269 km，按标准修正后，漏损率约14%[4]；2018年，城区、农村居民生活用水指标分别为86 L/[人·d]和46.4 L/(人·d)，处于省标准较低值水平[5]。人均综合用水量为132 L/(人·d)，城区一户一表安装率为100%，新建小区、公建节水器具普及率为100%，采用阶梯水价收费制度[6]。

2.3 工业用水现状

广饶县工业企业用水过度依赖地下水(地下水用水量占总工业用水量的71%，多数采用自备井形式)，不符合水资源开发利用原则，应以地表水、再生水为主。用水大户多分布在乐安街道、稻庄镇和大王镇，以石化、造纸、纺织、橡胶制品产业为主，如表2所示。

2018年，城区工业企业年用水量为1 100万m3，工业水循环重复利用率达95.9%，水平衡测试开展率达71.5%，节水型工业企业覆盖率达21%[7]。自备井水资源费实行阶梯收费制度。

2.4 其他用水现状

城市绿化、道路浇洒、消防用水应以再生水、雨水利用为主，不应利用地下水、自来水等水源。目前来看，城区还不具备成型的再生水和雨水利用设施，城市杂用水多以传统的自来水水源为主。其中，城区绿化浇灌面积为275万m2，年用水量为20万m3，其中40%采用自来水，60%采用地表水；道路浇洒采用机械作业，覆盖面积达231.94万m2，年用水量约20.48万m3，采用水源为自来水；消防年用水量约100 020 m3，水源为自来水；特种行业年用水量约5万m3，全部采用自来水，水费采用单独定价、阶梯收费制度；无再生水集中回用设施，降水几乎无调蓄设施，直排预备河。

2.5 存在问题

(1)地下水过度开发利用，工业水源亟需转换

据上述分析，近年来，广饶县地下水资源开发利用率达70%，导致近年来咸水入侵面积逐年扩大，且亦有加速之趋势[8]。据统计，1992年—2017年广饶县咸水累计入侵面积增加41 km2，咸水入侵速度达1.6 km2/a。同时，开采区土壤含水率降低，地下水盐分积累，造成天然植被衰退，生态环境恶化，给居民生活和工业生产造成严重影响。

(2)非常规水资源利用率低

目前，广饶县尚未建成再生水集中回用设施，仅个别企业有分散式再生水回用装置，全县非常规水资源利用率<8%[7]。污水厂达标排放的尾水，直排入河道，造成水资源流失；城区内大型绿地普遍缺少雨水调蓄设施。零星分散的雨水调蓄设施，如乐安公园、乐安大厦周边及西苑植物园、月河公园，面积较小，部分设施还进行了防水处理，不利于雨水下渗，同时易造成水体污染。

表4 广饶县重点企业用水情况(2018年)Tab.4 Current Situation of Water Consumption of Major Industrial Enterprises of Guangrao County in 2018

(3)管网漏损率大，存在未计量水量

广饶县城区管网漏损率高达14%，主要是部分管网老化造成的漏损和绿化用水、浇洒道路、消防用水和施工用水等未计量的水量。“水十条”明确指出，到2020年，全国公共管网漏损率控制在10%以内，这对广饶县的公共供水事业防治“滴、冒、跑、漏”工作提出了更高要求。

3 应对措施

(1)加快工业水源转换，同步进行自备井封填。主要包括调水管线工程、工业水厂工程和供水管线工程。调水管线由高店水库向拟建工业水厂和淄河水库输水，敷设2×DN1600球墨铸铁管道，输水距离为19 km；在稻庄镇建立工业水厂，近期设计供水规模为15万m3/d，常规水处理工艺；自工业水厂至全县各重点工业园区敷设供水管线，通水企业同步实现自备井封填和部分回灌，使当地地下水资源得到充分涵养。

(2)加快再生水厂建设。再生水水源稳定可靠，受季节性影响小，环境效益明显，可实现水生态的良性循环[9]。结合当地，再生水利用工程包括污水处理厂提标改造工程、再生水厂工程和再生水管网系统建设。广饶县污水厂提标改造后，出水水质可达到准IV类水标准(CODCr≤30 mg/L，NH3-N≤1.5 mg/L)，以该污水厂尾水作为再生水厂水源，根据回用水水质需求进行处理后，加压送至用水点。再生水厂规模近期达到3万m3/d，主要用于市政绿化、浇洒道路、公厕冲洗、消防及生态补水；水厂远期规模达6万m3/d，全面向工业企业生产供水。

(3)提高雨水资源化利用率，加快环城水系建设。采用低影响开发措施控制雨水径流，加大雨水资源化利用，比率近期达到20%。下沉式绿地率≥30%，透水铺装率≥40%，雨水应优先考虑下渗补给，渗蓄池容积可按10～30 m3/(1 000 m2)硬化面积标准考虑。环城水系通过8.8 km河道及景观的综合整治，打造广饶县城“海绵体”，实现城区部分降水的拦截、储蓄和调节，既美化了景观，又为城市留住了宝贵的水资源，同时也提高了城市防洪排涝能力。

(4)城区供水管网持续改造，加快供水分区(DMA)管理与建设。对城区孙武路(汽车站以南)及迎宾路(月河路-孙武路)等路段老旧灰口铸铁管、PVC管进行更新改造，采用PE或球墨铸铁管材，管长约3.1 km；通过加设水表或使用智能设施，规范免费用水计量，严格监管私接水和偷盗水行为；近期实现对城区生活小区DMA全覆盖，通过在线处理技术计算供水管网的漏损量，重点区域重点分析，实现管网精细管理。

4 节水潜力展望

从农业节水、生活节水、工业节水、再生水利用、雨水利用、输配水管网节水这几个方面分析近期(到2023年)广饶县城区节水潜力。

4.1 农业节水

采用式(1)对农业节水潜力进行计算，结果如表5所示。

Wn=A0×[(Qd0-Qdt)×P0]/Pt

(1)

其中：Wn——农业节水潜力，m3；

A0——节水灌溉面积，亩；

Qdt——近期灌溉需水定额，m3/亩；

Qd0——现状灌溉需水定额，m3/亩；

Pt——近期农田灌溉水有效利用系数；

P0——现状农田灌溉水有效利用系数。

表5 规划近期城市农业用水节水潜力Tab.5 Water-Saving Potential for Agricultural Use in the Near Future

4.2 生活节水

采用式(2)对生活节水潜力进行计算，结果如表6所示。

(2)

其中：Ws——生活节水潜力，m3；

Rt——规划水平年城市人口，人；

Lt——规划水平年城市人均日用水量，L/a；

Jt——近期采用节水型器具的节水贡献率；

Pt——近期采取节水措施后的节水型器具普及率。

表6 规划近期城市生活用水节水潜力Tab.6 Water-Saving Potential of Residential Use in the Near Future.

4.3 工业节水

工业节水潜力的大小与当地水资源条件、经济社会发展状况、科学技术水平、水价等因素有关。采用式(3)进行计算，结果如表7所示。

Wg=Zt×(Q0-Qt)

(3)

其中：Wg——生产节水潜力，m3；

Zt——规划年城市工业用地面积，ha；

Q0，Qt——现状与近期采取相应的节水措施后的工业用水指标，m3/(ha·d)，分别取45 m3/(ha·d)和40 m3/(ha·d)。

表7 规划近期工业用水节水潜力Tab.7 Water-Saving Potential of Industrial Use in the Near Future

4.4 再生水利用

再生水利用潜力采用式(4)计算，结果如表8所示。

Wz=Ww×ηt-W0×η0

(4)

其中：Wz——再生水利用潜力，m3；

W0，Ww——现状与近期城市污水处理量，m3；

η0，ηt——现状与近期再生水回用率，分别为40%和0。

表8 规划近期再生水利用潜力Tab.8 Potential of Recycled Water Use in the Near Future

4.5 雨水利用

雨水利用潜力采用式(5)计算，结果如表9所示。

Wy=A×P×α

(5)

其中：Wy——城市雨水利用潜力，m3；

A——城市建成区面积，km2；

P——地区多年平均降雨量，mm；

α——雨水资源化利用率，近期按20%计算。

表9 规划近期雨水利用潜力Tab.9 Potential of Rainwater Use in the Near Future

4.6 管网节水

管网节水潜力采用式(6)计算，结果如表10所示。

Wp=T0×(L0-Lt)(Lt

(6)

其中：Wp——减少管网漏失所产生的节水潜力，m3；

L0，Lt——现状与改造后的管网漏损率，分别为14%和10%；

T0——城市管网供水总量，m3。

表10 规划近期供水管网节水潜力Tab.10 Potential of Water-Saving of Pipeline Network in the Near Future

4.7 节水总潜力

将式(1)～式(6)累积求和，结果如表11所示。

表11 规划近期节水潜力Tab.11 Water-Saving Potential in the Near Future

由表11可知，广饶县节水潜力巨大，近期节水总潜力可达5.03万m3/d，最大节水率为34.9%，权重最大的2项为再生水利用量和雨水利用量，其次是工业节水量和管网节水量。因此，加快再生水厂建设和如何实现雨水的充分利用、提升工业企业的节水技改和降低管网漏损率，应是下一步广饶县节水工作的重点。

5 结论

(1)加快工业水源转换工程建设，提高自备井封填比率，可实现广饶县工业用水结构优化，有效保护当地地下水资源，防止咸水进一步入侵。

(2)充分利用当地再生水和雨水资源，督促工业企业加快技改，不断完善城区供水管网建设与管理，可实现近期城市节水总量和水资源利用率有效提升。