天津市大港區(qū)中水利用探析

李志暉 滕懷東 王志寬 滕吉瑞

摘要闡述了天津市大港區(qū)污水處理及中水利用情況,分析了該區(qū)用水存在的問題,并提出了解決水資源短缺的對(duì)策及中水利用的具體方案。

關(guān)鍵詞中水利用;利用情況;存在問題;對(duì)策;利用方案;天津大港區(qū)

中圖分類號(hào)X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2009)21-0248-03

大港區(qū)地處天津市東南部,總面積1 113.83km2,是東部沿海發(fā)展帶的重要節(jié)點(diǎn),重點(diǎn)發(fā)展石油化工產(chǎn)業(yè),已建設(shè)成為現(xiàn)代化石油化工基地和原油、成品油集散中心。新修編的天津市城市空間發(fā)展規(guī)劃中,確定了“雙城、雙港”總體戰(zhàn)略,其中“雙港”就是以現(xiàn)有天津港作為北港區(qū),在大港區(qū)新建一座綜合性港口作為南港區(qū)。規(guī)劃建設(shè)中的南港區(qū)就位于南港工業(yè)區(qū)內(nèi)。這一規(guī)劃將開辟大港區(qū)的海上通道,使濱海新區(qū)形成以南北兩大主力港區(qū)為核心的一港多區(qū)港口布局體系。目前南港工業(yè)區(qū)已由最初的地區(qū)戰(zhàn)略上升為全市戰(zhàn)略,列為濱海新區(qū)乃至全市的重要功能區(qū),總規(guī)劃填海造陸220km2,其中路域163km2。最終建成以世界級(jí)重工業(yè)及化工業(yè)為核心持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)的工業(yè)復(fù)合體工業(yè)區(qū)。目前大港區(qū)水資源大致分為6個(gè)方面:一是地表水,即利用河道、水庫(kù)、坑塘攔蓄地表水;二是地下水;三是天津石化公司水源地供水;四是引灤水;五是海水淡化;六是正在建設(shè)的市自來水管道。大港區(qū)屬缺水地區(qū),其自身可利用的淡水資源不足,隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展,用水量逐年增加,水源不足已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。因此,中水回用是解決水資源的有效途徑。

1大港區(qū)污水處理及中水利用情況

目前區(qū)內(nèi)有6處具有一定規(guī)模的污水處理廠或設(shè)施。其中,天津市大港區(qū)環(huán)科藍(lán)天污水處理有限公司是屬于大港區(qū)管理,由天津環(huán)科水務(wù)開發(fā)有限公司運(yùn)營(yíng),主要處理城市生活污水,2008年又投資增加了深處理設(shè)備,處理后的污水達(dá)到了國(guó)家《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T18921-2002)中的觀賞性景觀環(huán)境用水—水景類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求,可用于農(nóng)田灌溉,環(huán)境景觀用水補(bǔ)水及城市園林綠化。但其處理合格后的中水未利用,白白放入大海。其他5個(gè)污水處理廠或設(shè)施均為企業(yè)自己投資、自行運(yùn)營(yíng),處理的污水主要用于企業(yè)內(nèi)部工業(yè)用水,屬于工業(yè)節(jié)水范疇,以提高企業(yè)用水重復(fù)率。天津市大港區(qū)環(huán)科藍(lán)天污水處理廠污水處理能力為1 000萬立方米/年,6個(gè)工業(yè)企業(yè)污水處理廠或設(shè)施處理能力累計(jì)為3 760萬立方米/年。

2大港區(qū)用水存在的問題

2.1水資源短缺,供需矛盾日益突出

大港區(qū)人均占有水資源量不足240m3,長(zhǎng)期以來水資源一直制約該區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。各級(jí)政府和部門充分重視,實(shí)施了引灤入港、引寶坻地下水等外調(diào)水工程,有效地緩解了大港區(qū)居民生活用水的供需矛盾。目前,城區(qū)供水以外調(diào)水及當(dāng)?shù)厣顚拥疄橹?以海水利用作為補(bǔ)充;農(nóng)村以地表水及當(dāng)?shù)厣顚拥疄橹?農(nóng)業(yè)灌溉基本上是靠天吃飯。隨著大港區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,重大項(xiàng)目多,水需求有較大的增長(zhǎng)。區(qū)內(nèi)唯一一座大型水庫(kù)北大港水庫(kù)沒有外來水源,蓄水量嚴(yán)重不足,在引黃濟(jì)津期間的蓄水向天津市城區(qū)供水,其余2座小型水庫(kù)蓄水能力較少,限制蓄水量為1 337萬立方米,也沒有外來水源,而且其蓄水量主要用于養(yǎng)葦、養(yǎng)魚等養(yǎng)殖生產(chǎn)用水。過去曾是農(nóng)田灌溉重要水源的河道蓄水,由于連年干旱、上游用水量大增,導(dǎo)致入境水量逐年減小,加之工業(yè)、城市廢污水排放,這些大部分河道蓄水已完全喪失了其水源功能。地下水已嚴(yán)重超采,加劇地面沉降和地下水位下降。因此,大港區(qū)屬于嚴(yán)重的資源型和水質(zhì)型雙重缺水性地區(qū)。

2.2生態(tài)環(huán)境惡化

由于大港區(qū)地表水、淺層地下水因水質(zhì)問題無法開發(fā)利用,外調(diào)水存在較大缺口,人們不得不開發(fā)利用深層地下水。隨著工農(nóng)業(yè)和城區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,地下水的開采量逐年增加,造成地下水疏干式過度開采,過量開采地下水出現(xiàn)了水位下降、地面沉降、水質(zhì)污染和水文地質(zhì)條件惡化(如海水入侵)等問題。大港區(qū)地下水靜水位最大值已超過110m,降落漏斗逐年擴(kuò)張,20世紀(jì)80年代初期,漏斗中心在大港油田指揮部附近,呈北東方向發(fā)展,面積約40km2,中心水位埋深達(dá)52.11m,到1987年,漏斗面積達(dá)130km2,地下水埋深為73.26m。近幾年來,大港區(qū)水務(wù)部門嚴(yán)格控制地下水開采,地下水埋深的下降幅度呈減緩趨勢(shì),年平均下降幅度小于0.60m。2007年平均地面沉降量32mm,大港北部中塘鎮(zhèn)地區(qū)是沉降量較大的地區(qū),地面沉降量在50mm以上,屬于西青區(qū)王穩(wěn)莊沉降漏斗的一部分,管港湖及周邊地區(qū)平均地面沉降44mm。污水處理設(shè)施的不足,加劇了水環(huán)境的惡化。由于污水排入,各河系水質(zhì)污染嚴(yán)重、水質(zhì)惡化。

2.3水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重

由于在城市綠化、汽車沖洗、廁所沖洗、路面噴灑和消防等方面的用水均采用自來水或地下水,造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。而大港環(huán)科藍(lán)天污水處理廠所產(chǎn)的中水,白白流入大海。

2.4城市生態(tài)用水嚴(yán)重缺乏

環(huán)港河主要有4條河流即十米河、八米河、板橋河、長(zhǎng)青河。城區(qū)湖泊有臨潮湖、官港湖、濕地公園、溪谷公園(溪谷公園指為港東新城規(guī)劃的溪谷公園中的大面積水域)。這些河道、湖泊沒有外來水和生態(tài)用水的補(bǔ)足,并且各自孤立,形成死水。

3解決水資源短缺的對(duì)策

解決大港區(qū)水資源短缺的對(duì)策主要集中在2個(gè)方面,一是“開源”,即通過修建引水工程、海水淡化等方法增加水資源的供應(yīng)量。二是“節(jié)流”,即通過各種方法提高水資源的利用效率。各種“開源”措施在滿足城市供水需求的同時(shí)也造成了很大的副作用,修建引水工程不僅耗資巨大,耗日持久,而大規(guī)模開采地下水更是導(dǎo)致地下水位降低,形成地質(zhì)漏斗、地面沉降、地裂縫等嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)難;海水淡化成本較高。相比較而言,解決城市缺水問題“開源”應(yīng)立足長(zhǎng)遠(yuǎn),科學(xué)規(guī)劃、合理布局,以解決居民飲用水、工業(yè)用水為主;城市生態(tài)用水通過“節(jié)流”完全可以解決。在各種“節(jié)流”措施中,推行中水利用是一個(gè)極其重要的方面,是解決水資源短缺的最有效途徑,是勢(shì)在必行的重大決策。

污水處理和中水利用不僅是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要部分,而且是水資源綜合利用和節(jié)水的重要措施。隨著城市化的加快和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,城市污水排放量迅速增長(zhǎng),大量未經(jīng)處理的城市污水任意排放,不僅造成水環(huán)境的污染,更加劇了水資源的緊張,同時(shí)制約了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,危害人民身體健康。而經(jīng)過凈化的污水可以作為一種再生的水資源,具有量大、集中、水質(zhì)和水量都較穩(wěn)定的特點(diǎn),能夠用于農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、城市景觀、市政綠化、生活雜用、地下水回灌和補(bǔ)充地表水等,有效合理的運(yùn)作可提高水資源綜合利用率,緩解水資源短缺矛盾,減輕水體污染,有效實(shí)現(xiàn)水資源的社會(huì)效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益及資源效益。中水利用是水資源短缺的需要,是可持續(xù)發(fā)展的需要,是改善環(huán)境的需要,中水是穩(wěn)定可靠、保證率高的水資源。中水的綜合利用,不僅可以緩解我國(guó)水資源緊缺的現(xiàn)狀,還可以逐漸改善水環(huán)境污染的狀況。因此,城市污水的再生利用,即中水回用是節(jié)約及合理利用水資源的有效途徑;同時(shí)城市作為一個(gè)特殊的“人類社會(huì)系統(tǒng)”,從“清潔生產(chǎn)”的角度看,城市污水的再生利用也是防治水環(huán)境污染及促進(jìn)人類可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方面,城市污水處理和中水利用是水資源良性社會(huì)循環(huán)的重要保障措施。

充分利用環(huán)科藍(lán)天污水處理廠的中水,開辟“第二水源”。即將排放的中水通過現(xiàn)有河道,引入環(huán)港河、官港湖、濕地公園、臨潮湖,滿足生態(tài)用水要求。該項(xiàng)目涉及城市生態(tài)水系所面臨的水資源配置、水污染防治、河道生態(tài)修復(fù)、堤岸治理、水體循環(huán)、水生態(tài)構(gòu)建、雨水利用、中水回用、親水景觀、水工建筑物、運(yùn)行管理系統(tǒng)等各個(gè)因素,達(dá)到河湖交相輝映、人水和諧共生的目標(biāo)。

4中水利用方案

4.1生態(tài)需水量預(yù)測(cè)

經(jīng)測(cè)算,官港湖每年需生態(tài)水600萬立方米;環(huán)港河、臨潮湖年需生態(tài)水235萬立方米;城區(qū)及各企業(yè)每年園林、景觀需生態(tài)水約300萬立方米,合計(jì)每年需生態(tài)水1 135萬立方米左右。大港環(huán)科藍(lán)天污水處理廠每年中水回用1 000萬立方米,可利用河道、湖泊存儲(chǔ)雨水約341萬立方米,即每年可提供生態(tài)用水1 341萬立方米。

4.2中水輸水線路方案比較

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查,在利用現(xiàn)有河道和盡量減少占地的情況下,結(jié)合環(huán)港河規(guī)劃、高教園區(qū)規(guī)劃和東部城區(qū)的發(fā)展需要,考慮5條輸水線路,分述如下。

4.2.1西線方案。全長(zhǎng)23.34km,中水經(jīng)城排明渠,入長(zhǎng)青河、十米河、八米河,再經(jīng)西排干輸送至官港湖。沿線城排明渠已進(jìn)行治理,長(zhǎng)青河已治理1.39km,十米河已全部進(jìn)行治理,需治理河道15.19km;沿線需新建涵洞、節(jié)制閘、橡膠壩各1座,維修涵閘2座。該方案投資9 867.26萬元。其優(yōu)點(diǎn)是輸水渠道全部利用已有河道,投資小,拆遷、占地等協(xié)調(diào)工作少,若分步實(shí)施,現(xiàn)在只需做迎賓街路口的涵橋即可達(dá)到通水的目的。缺點(diǎn)一是不能與臨潮湖連接;二是在八米河段有小站開發(fā)區(qū)的污水混入,影響水質(zhì)。

4.2.2東線方案。全長(zhǎng)22.22km,中水經(jīng)城排明渠,入長(zhǎng)青河、入南環(huán)河(上高路段)、板橋河,再經(jīng)西排干輸送至官港湖。沿線城排明渠已進(jìn)行治理,長(zhǎng)青河已治理0.55km,需治理河道18.25km;需新挖河道2.73km;需疏通河道4.4km;沿線需新建涵洞5座、節(jié)制閘1座、排水泵站1座,新建交通橋2座;管道加固23處。該方案投資26 850.37萬元。其優(yōu)點(diǎn)是輸水渠道大部分利用已有河道,缺點(diǎn)一是不能與臨潮湖連接;二是投資大,拆遷、占地等協(xié)調(diào)工作量大,管道切改、加固難度大;三是板橋河段與開發(fā)區(qū)的污水混合;四是分步實(shí)施難度大。

4.2.3中線方案Ⅰ。全長(zhǎng)23.88km,中水經(jīng)城排明渠,入長(zhǎng)青河、十米河、八米河,經(jīng)法官學(xué)院北側(cè)新開挖明渠(鋪設(shè)管道)聯(lián)通南開學(xué)院湖、入臨朝湖,再經(jīng)臨床醫(yī)學(xué)院北側(cè)新開挖明渠,入八米河后,經(jīng)西排干輸送至官港湖。沿線城排明渠已進(jìn)行治理,長(zhǎng)青河已治理1.39km,十米河已全部進(jìn)行治理,需治理河道12.03km;沿線需新建涵洞7座、節(jié)制閘3座、橡膠壩1座,維修涵閘2座;新挖河道2.9km;鋪設(shè)管道0.8km。該方案投資11 920.21萬元。其優(yōu)點(diǎn)是輸水渠道大部分利用已有河道,并且與臨潮湖連接,水系在大學(xué)城內(nèi)穿過,整體景觀效果好。缺點(diǎn)一是有一定的協(xié)調(diào)難度,需在八米河建2處節(jié)制閘,該河是與津南區(qū)的界河;二是區(qū)規(guī)劃局在大學(xué)城的詳規(guī)中應(yīng)留出河道的位置。

4.2.4中線方案Ⅱ。全長(zhǎng)22.26km,中水經(jīng)城排明渠,入長(zhǎng)青河、十米河、八米河,經(jīng)法官學(xué)院北側(cè)新開挖明渠(鋪設(shè)管道)聯(lián)通南開學(xué)院湖、入臨朝湖,從臨潮湖東北角開挖明渠至津歧路涵洞,通過津歧路東現(xiàn)有排水渠道與板橋河(東環(huán)河)連接;在板橋河北端開挖明渠與八米河聯(lián)通;利用現(xiàn)有渠道與官港湖聯(lián)通。沿線城排明渠已進(jìn)行治理,長(zhǎng)青河已治理1.39km,十米河已全部進(jìn)行治理;需治理河道6.51km,需疏通河道3.98km,需新挖河道2.74km;鋪設(shè)管道0.8km;沿線需新建維修閘涵19座,新建橡膠壩1座、提水泵站1座。該方案投資10 792.32萬元。其優(yōu)點(diǎn)是輸水渠道大部分利用已有河道,并且與臨潮湖連接,水系在大學(xué)城內(nèi)穿過,位于東部城區(qū)的北側(cè),有利于改善城區(qū)環(huán)境和提高城市的排水能力。缺點(diǎn)是板南路兩側(cè)的環(huán)境較差。

綜上所述,推薦實(shí)施中線方案Ⅱ。

5結(jié)語

大港區(qū)供水水源主要靠外調(diào)水、地下水及部分淡化海水,上游來水基本為污水,水體污染嚴(yán)重,生態(tài)用水缺乏保障。由于蒸發(fā)量遠(yuǎn)高于補(bǔ)水量,淺層地下水鹽度逐步加重,土地鹽漬化加劇,導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)水生態(tài)承載力進(jìn)一步降低。實(shí)施中水回用可達(dá)到以下目標(biāo):一是開辟了新水源,減少了地下水開采量,提高了水資源利用率。大港區(qū)污水處理廠可提供3萬立方米/d的中水,提供了一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)的新水源。減少了由于遠(yuǎn)距離引水引起的數(shù)額巨大的投資和大量開采地下水引起的地面沉降,最大限度地利用了水資源。同時(shí),雨水作為資源加以利用,為沿岸景觀、綠化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。雨水、再生水成為城市的第二水源。二是進(jìn)一步完善了城市生態(tài)水系。該工程實(shí)施后,打通了大港城區(qū)南水北送的一條生態(tài)通道,并且有效聯(lián)通了城區(qū)僅有的2座湖泊(臨潮湖和官港湖),為有效利用雨水、中水資源奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三是保證了湖泊、河道的生態(tài)用水,取得顯著的社會(huì)效益。該工程未實(shí)施前只有臨潮湖采用地下水補(bǔ)充,其余水系靠降雨來補(bǔ)給生態(tài)用水,由于降雨量小于生態(tài)用水量,除臨潮湖以外的湖泊、河道難以保證正常的生態(tài)運(yùn)行,沿岸環(huán)境差。工程實(shí)施后,可有效保證生態(tài)用水量,提高城區(qū)的排蓄能力和城市整體品位、實(shí)現(xiàn)水資源的高效配置,改善水質(zhì),提供親水、休閑空間,達(dá)到“碧水環(huán)繞港城,湖光倒影美景”的效果。四是提高城市防澇能力。工程實(shí)施后,可使環(huán)港河全部聯(lián)通,城區(qū)雨水可由十米河進(jìn)入長(zhǎng)青河,由城排泵站排除,亦可由東部泵站排除或新建泵站排入管港湖、八米河,極大提高了城區(qū)的排澇能力,不必再協(xié)調(diào)津南區(qū)開啟十米河泵站。汛期降暴雨時(shí),三座泵站聯(lián)合運(yùn)用,宜蓄則蓄,宜排則排。推薦方案可分步實(shí)施,在投資較少的情況下,可先打通長(zhǎng)青河,使中水利用西線方案線路,實(shí)現(xiàn)官港湖通水,待條件成熟時(shí)再實(shí)施中線方案Ⅱ。其路由應(yīng)盡快由規(guī)劃部門批準(zhǔn),待下一步實(shí)施時(shí)留足用地,以便于東部城區(qū)、開發(fā)區(qū)建設(shè)的規(guī)劃布局。

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