城市水資源配置中退水問(wèn)題研究初探*

李析男趙先進(jìn)韓元元

（1.貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州　　貴陽(yáng) 550002；2.武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北　　武漢 430072）

城市水資源配置中退水問(wèn)題研究初探*

李析男1，2趙先進(jìn)1，2韓元元1

（1.貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州貴陽(yáng) 550002；
2.武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430072）

本文以供水分析、需水預(yù)測(cè)和供需平衡分析為基礎(chǔ)，提出城市水資源配置的基本框架，進(jìn)而對(duì)城市退水結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，針對(duì)目前城市退水問(wèn)題研究的現(xiàn)狀，初步建立城市退水機(jī)制，通過(guò)城市退水機(jī)制的研究促進(jìn)城市水資源高效利用，加強(qiáng)城市和區(qū)域用水安全。

城市水資源；配置；退水問(wèn)題

水是人類生存的基本保證，是社會(huì)發(fā)展必不可少的重要基礎(chǔ)性資源、戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源和公共性社會(huì)資源［1］。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)水的需求不斷加大。由于水資源的競(jìng)爭(zhēng)和矛盾日漸突出，為有效解決這些問(wèn)題，水資源配置理論被提出并得到了廣泛應(yīng)用。

水資源配置是指在流域或特定的區(qū)域范圍內(nèi)，遵循有效性、公平性和可持續(xù)性的原則，利用各種工程與非工程措施，按照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律和資源配置準(zhǔn)則，通過(guò)合理抑制需求、保障有效供給、維護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等手段和措施，對(duì)多種可利用水源在區(qū)域間和各用水部門間進(jìn)行的調(diào)配［2］。城市作為人類生存和發(fā)展的聚集地，是水資源配置的主要研究對(duì)象，對(duì)于城市的水資源配置理論已經(jīng)成熟并取得了良好的應(yīng)用。但針對(duì)城市水資源配置下城市退水問(wèn)題的研究較少。本文以水資源配置框架為基礎(chǔ)，研究城市退水結(jié)構(gòu)，并構(gòu)建城市退水機(jī)制，為城市水資源配置下退水問(wèn)題的研究提供理論參考。

1城市水資源配置基本框架

水資源配置實(shí)際上是供水主體與需水主體之間的矛盾解決過(guò)程，其主要環(huán)節(jié)包括供水分析、需水預(yù)測(cè)和供需平衡分析。對(duì)于城市，城市水資源配置系統(tǒng)是城市水資源配置的研究對(duì)象，指以水資源調(diào)配活動(dòng)為主題的水資源工程系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相耦合而成的復(fù)合系統(tǒng)［3］，在此基礎(chǔ)上建立水資源配置基本框架，如圖1所示。

圖1 城市水資源配置框架

1.1供水分析

供水分析是對(duì)城市可供水量的分析，針對(duì)不同水平年、不同保證率考慮供水能力。根據(jù)水循環(huán)模式［4］可以將城市供水分為常規(guī)水源和循環(huán)水源，如圖1左側(cè)所示。

常規(guī)水源主要包括蓄水工程、引水工程、提水工程和地下水工程等。蓄水工程主要指水庫(kù)和塘壩（不含專為引水、提水工程修建的調(diào)節(jié)水庫(kù)）；引水工程主要指從河道、湖泊等地表水體自流引水的工程（不含從蓄水、提水工程中引水的工程）；提水工程主要指利用揚(yáng)水泵站從河道、湖泊等地表水源提水的工程；地下水工程是指對(duì)地表以下水資源進(jìn)行開發(fā)利用的所有工程，包括泉水、深井等工程措施。

循環(huán)水源主要包括調(diào)水工程、雨水工程、污水回用工程、聯(lián)合調(diào)度工程和其他工程。調(diào)水工程也叫外調(diào)水工程，主要指水資源一級(jí)區(qū)或獨(dú)立流域之間的跨流域調(diào)水工程（蓄水、引水、提水工程不包括調(diào)水工程的配套工程）；雨水工程主要指城市雨洪開發(fā)利用配套工程；污水回用工程指污水處理廠及其配套工程、中水回用工程和生態(tài)凈化工程等；聯(lián)合調(diào)度主要針對(duì)具有水庫(kù)群的城市，對(duì)城市防洪、排澇以及優(yōu)化配置起到積極作用。

根據(jù)城市所在地域、氣候和城市功能等特點(diǎn)的不同，城市供水水源分析的側(cè)重點(diǎn)有所不同，常規(guī)水源是各類城市較為常見的供水水源，為自然地表水和地下水水源，是大部分城市所共有的水源形式。循環(huán)水源是在城市化發(fā)展過(guò)程中，隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)的提升和人類對(duì)水資源高效利用科學(xué)技術(shù)水平的提高而提出的，主要針對(duì)用水矛盾較大的城市。因此，在城市水源分析中，常規(guī)水源是必須考慮的，而循環(huán)水源則是城市發(fā)展過(guò)程中已建或規(guī)劃建設(shè)的水源。

1.2需水預(yù)測(cè)

需水預(yù)測(cè)一直是城市水資源優(yōu)化配置中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，尤其是近十幾年來(lái)，我國(guó)用水情況變化較大，因此，合理預(yù)測(cè)未來(lái)水資源需求，對(duì)實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、快速發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義［5］。目前，現(xiàn)有水資源需求預(yù)測(cè)主要基于分產(chǎn)業(yè)預(yù)測(cè)方法（見圖1右側(cè)），主要分為生活、生產(chǎn)（一產(chǎn)、二產(chǎn)、三產(chǎn)）、生態(tài)幾個(gè)方面。各個(gè)產(chǎn)業(yè)又可以細(xì)化為不同的用水戶類別，生活主要包括農(nóng)村、城鎮(zhèn)和牲畜；生產(chǎn)主要包括種植業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)及流通服務(wù)業(yè)等；生態(tài)主要包括河道外（道路澆灑、城市綠地）、河道內(nèi)（水庫(kù)湖泊、河流水系）和生態(tài)濕地等。

需水預(yù)測(cè)的常用方法一般是根據(jù)用水增長(zhǎng)趨勢(shì)或定額變化趨勢(shì)來(lái)對(duì)未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，主要包括以下幾類［5］：指標(biāo)分析法（分類用水定額法）、趨勢(shì)分析法（線性/非線性回歸預(yù)測(cè)）、時(shí)間序列法、數(shù)學(xué)模型推算法。然而對(duì)于現(xiàn)在城市的發(fā)展?fàn)顩r，尤其是國(guó)家新建的一些經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)來(lái)說(shuō)，這些方法顯然存在自身的不足，因此需要更多的需水預(yù)測(cè)方法或方案對(duì)城市需水預(yù)測(cè)進(jìn)行補(bǔ)充和完善。

1.3供需平衡分析

供需平衡分析在傳統(tǒng)觀念上是指供水與需水之間在不同規(guī)劃時(shí)期的平衡計(jì)算與分析，即供水主體與需水主體之間矛盾的解決過(guò)程。隨著人們認(rèn)識(shí)的不斷提高，水資源配置供需平衡分析經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程，即從簡(jiǎn)單配置、合理配置直至優(yōu)化配置的過(guò)程，從單區(qū)域角度到多區(qū)域宏觀角度的過(guò)程，從單目標(biāo)到多目標(biāo)（社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、生態(tài)等目標(biāo)）的過(guò)程。因此，針對(duì)供需平衡建立的模型也越來(lái)越多。

水資源配置是一個(gè)高度復(fù)雜的多階段、多層次、多目標(biāo)、多決策的系統(tǒng)工程，在城市水資源配置中，城市退水問(wèn)題多是被忽略的，而這正是制約城市水資源開發(fā)和區(qū)域用水安全的主要問(wèn)題之一。因此，在城市水資源配置框架中建立合理的退水機(jī)制就顯得十分必要和緊迫，這不僅對(duì)城市合理開發(fā)利用水資源具有促進(jìn)作用，而且對(duì)城市和區(qū)域用水安全具有重要的指導(dǎo)意義。

2城市退水結(jié)構(gòu)分析

城市退水是指城市各個(gè)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過(guò)程中排除的污水或液態(tài)廢物。城市退水對(duì)城市及城市下游區(qū)域均有較大影響，主要表現(xiàn)在城市及下游區(qū)域環(huán)境污染、水體污染、生物污染等，不僅對(duì)城市自身的水資源開發(fā)利用造成影響，而且對(duì)城市和區(qū)域用水安全造成嚴(yán)重威脅。

城市退水形式主要包括污水排放、中水排放、灌溉退水、道口路澆灑退水、城市雨洪和其他退水形式等，上述退水形式共同組成了城市退水結(jié)構(gòu)（見圖2）。

圖2 退水結(jié)構(gòu)

污水排放主要指居民生活污水和牲畜養(yǎng)殖污水的排放；中水，即再生水，是介于給水和排水之間的水，指廢水或雨水經(jīng)處理后達(dá)到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足某種使用要求，可以進(jìn)行再使用的水；灌溉退水，主要指農(nóng)業(yè)退水，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)作物栽培、牲畜飼養(yǎng)、食品加工等過(guò)程排出的污水和液態(tài)廢物；道路澆灑退水，主要指用灑水車對(duì)城鎮(zhèn)道路進(jìn)行保養(yǎng)、清洗、降溫和消塵等用水的排放，是城市面源污染的主要來(lái)源之一；城市雨洪退水，主要指城市區(qū)域降雨和由此造成的雨洪排放，亦是城市面源污染的主要來(lái)源之一。

3城市退水機(jī)制研究

構(gòu)建城市水資源配置下的退水機(jī)制，需要以水資源配置框架為基礎(chǔ)。?要結(jié)合水資源配置基本框架中的供水分析和需水預(yù)測(cè)兩個(gè)部分，對(duì)城市的供水結(jié)構(gòu)和需水結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析（見圖1）；?將供水結(jié)構(gòu)與需水結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合城市特點(diǎn)，分析城市退水結(jié)構(gòu)（見圖2）；?建立退水機(jī)制（見圖3）。本文提出5點(diǎn)措施來(lái)構(gòu)建城市水資源配置框架下的退水機(jī)制，并結(jié)合各個(gè)措施的具體功能對(duì)城市退水機(jī)制進(jìn)行研究。

圖3 退水機(jī)制研究

3.1需水控制

需水控制即總量控制和用水效率控制，以市場(chǎng)為導(dǎo)向進(jìn)行水資源綜合管理，對(duì)不同需水用戶進(jìn)行不同條件的用水量控制和效率控制，尤其對(duì)污染較高用戶和低效高損用戶進(jìn)行用水量約束。

3.2排水控制

結(jié)合城市和城市下游區(qū)域水功能區(qū)納污能力限制排水量，規(guī)范城市水處理標(biāo)準(zhǔn)與水處理能力，加強(qiáng)城市排水控制能力；建立適宜的城市排水系統(tǒng)；改進(jìn)城市農(nóng)業(yè)灌溉排水系統(tǒng)。

3.3中水控制

強(qiáng)化中水回用，約束中水排放，積極促進(jìn)節(jié)能減排，切實(shí)達(dá)到城市水資源的高效利用。

3.4雨洪控制

開展海綿城市建設(shè)，以“規(guī)劃引領(lǐng)、生態(tài)優(yōu)先、安全為主、因地制宜、統(tǒng)籌建設(shè)”的原則，對(duì)雨水以“吸、蓄、滲、凈”等方式進(jìn)行充分控制和利用，進(jìn)而彈性應(yīng)對(duì)環(huán)境變化與自然災(zāi)害等問(wèn)題。主要措施有：?結(jié)合城市特點(diǎn)，科學(xué)規(guī)劃，具體落實(shí)建設(shè)海綿城市；?以“綠色”措施進(jìn)行排水，以“慢排緩釋”和“源頭分散”為控制理念；?優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)與低影響開發(fā)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)雨洪的自然積存、自然滲透、自然凈化和可持續(xù)水循環(huán)，提高水生態(tài)系統(tǒng)的自然修復(fù)能力，維護(hù)城市良好的生態(tài)功能；?綜合采用工程和非工程措施提高低影響開發(fā)設(shè)施的建設(shè)質(zhì)量和管理水平；?根據(jù)各地的具體情況確定適宜的低影響開發(fā)控制目標(biāo)與指標(biāo)，科學(xué)規(guī)劃低影響開發(fā)設(shè)施及其組合系統(tǒng)。

3.5退水控制

以源頭控制、途徑控制和末端控制將產(chǎn)生的退水最終排放到整個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行消減或利用。對(duì)于城市退水問(wèn)題，主要控制其對(duì)自身和下游區(qū)域的污染，采取有效措施減少城市向下游的退水。

4退水機(jī)制優(yōu)勢(shì)分析

本文所構(gòu)建的退水機(jī)制，有如下優(yōu)勢(shì)：?退水機(jī)制研究過(guò)程中，有利于完善對(duì)城市供需水結(jié)構(gòu)的分析，對(duì)城市水資源配置起到了積極的促進(jìn)作用，使其水資源配置方案更加科學(xué)合理；?退水機(jī)制可以有效促進(jìn)城市水資源的高效利用，符合城市發(fā)展需要；?退水機(jī)制的建立，為水利、市政工程項(xiàng)目的審批提供了參考，加強(qiáng)了城市的現(xiàn)代化建設(shè)。

5結(jié) 語(yǔ)

本文所提出的退水機(jī)制是基于水資源配置框下針對(duì)城市退水問(wèn)題而建立的，退水機(jī)制的建立有利于減少城市排污、降低城市及區(qū)域環(huán)境污染、提高污水利用率，有利于實(shí)現(xiàn)城市水資源的高效利用，促進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)，為城市水資源配置下退水問(wèn)題的研究提供理論參考，對(duì)城市水資源的合理開發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)意義?！?/p>

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［3］ 梅亞?wèn)|，馮尚友.水資源復(fù)合系統(tǒng)基本特征的探討［J］.水科學(xué)進(jìn)展.1992，3（1）：31-36.

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I n i t i al d i s c u s s i ononw at e r-b r e akP r ob l e m i nu r b anw at e rr e s ou r c e s al l oc at i on

L I X i na n1，2，Z H A OX i a nj i n1，2，H A NY ua ny ua n1
（1.G ui z ho u I nv e s t i gat i o n and D e s i gn I ns t i t ut e o f W at e r C o ns e r v anc yand H y dr o p o w e r，G ui y ang 550002，C hi na；
2.N at i o nal K e yLabo f W at e r R e s o ur c e s and H y dr o p o w e r E ngi ne e r i ng，W uhan U ni v e r s i t y，W uhan 430072，C hi na）

T heba s i cf r a m e w o r k o f ur ba n w a t e r r e s o ur c e sa l l o c a t i o n i spr o po s e d i n t hepa pe r o n t heba s i so f w a t e r s uppl y a na l y s i s，w a t e r de m a nd f o r e c a s t a nd ba l a nc ebET w e e n s uppl ya nd de m a nd，a nd t he n t heur ba n w a t e r-br e a k s t r uc t ur ei s a na l y z e d.A i m i nga t t her e s e a r c h s i t ua t i o n o f c ur r e nt ur ba n w a t e r-br e a k pr o bl e m，t heur ba n w a t e r-br e a k m e c ha ni s m i s e s t a bl i s he d f unda m e nt a l l y.T hes t udyo n ur ba n w a t e r-br e a k m e c ha ni s m pr o m o t e se f f i c i e ntut i l i z a t i o n o fur ba n w a t e r r e s o ur c e s，a nd s t r e ng t he ns ur ba n a nd r e g i o na l w a t e r us es a f ET y.

ur ba n w a t e r r e s o ur c e s；a l l o c a t i o n；w a t e r-br e a k pr o bl e m

T V 213

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1005-4774（2015）04-0007-04

10.16616/j.cn ki.10-1326/T V.2015.04.003

*本研究為項(xiàng)目基金：貴州省科技重大專項(xiàng)（黔科合重大專項(xiàng)字［2012］6013號(hào)）：黔中水利樞紐工程重大關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用。