滨海缺水城市水资源优化利用研究——以青岛市为例

摘要

随着经济的持续发展和人民生活水平的提高，社会对水资源的需求量越来越大，对水质的要求越来越高，而水资源的严重污染，使本来紧张的水资源的供需矛盾更加尖锐化。沿海地区是我国人口相对较多、经济发展水平相对较高的区域，水资源的供需矛盾尤其突出，而滨海城市又是沿海地区的焦点所在，是我国对外开放的前沿和窗口，因此，对滨海城市的水资源优化利用的研究具有重要的理论意义和实用价值。
　　 本文以青岛市为研究对象，将青岛市辖区划分为9个计算单元，在分析各个计算单元水资源利用现状的基础上，探讨了引起水资源紧缺的主要因素，进行了水资源需求预测、合理配置和投入产出评价方面的研究，主要得到以下成果：
　　 1、青岛市当地水资源开发潜力有限，城市用水挤占农业用水的水量不断加大，枯水年农业用水难以保障；另一方面随着全市用水量的增长，污水排放量不断增加，加剧了水环境污染风险。由于青岛市各计算单元水资源分割管理，难以做到对多水源的统一规划、科学调度、合理配置和有效保护，影响了资源的互济互配，降低了水的利用率。要提高青岛市辖区的水资源利用效率和满足各用户的水资源需求，必须加大计算单元之间的水资源合理配置，加大回用中水、雨水和淡化海水的利用力度。
　　 2、通过对需水预测方法及影响因素的分析，修正了青岛市人口增长预测的Logistic增长模型、工业发展预测的GM(1，1)模型；根据农业发展现状及未来发展趋势，确定了农业发展规划指标；根据用水定额法，分别预测生活、工业和农业用水量；同时分别预测了河道内和河道外生态需水量。在推荐方案(即最优化方案)条件下，青岛市2010年生活、工业、农业(P=75％)和生态需水量分别为20060.62×104m3、4717094×104m3、211490.3×104m3和9755×104m3；2020年生活、工业、农业(P=75％)和生态需水量分别为28809.24×104m3、34765714×104m3、205272.8×104m3和12430×104m3；2030年生活、工业、农业(P=75％)和生态需水量分别为38290.56×104m3、428466623×104m3、199181.2×104m3、15175×104m3。将生活、工业、农业和生态进行分类预测和模型系数修正，提高了预测结果的精度。分析结果显示，工业用水量增长迅速，是青岛市中长期发展中的用水大户；生活用水和生态用水呈平稳增长趋势；而农业用水将会随着工业化进程呈现递减趋势。
　　 3、分析了青岛市水资源优化利用的途径，通过对地表水、地下水、中水、雨水、客水和淡化海水等供水水源及生活、工业、农业和生态等用户用水优先级的确定，利用水资源系统分析的方法，修正了青岛市水资源优化利用数学模型及相关参数。研究得知，青岛市各计算单元的用水经济效益在不断增大；2010年，平度的用水经济效益最大，崂山最小；2020年和2030年，市内四区的用水效益均最大，效益最小的计算单元分别是崂山和莱西。社会效益主要是指各计算单元的缺水程度，通过提高污水回用系数、增加雨水收集措施、增强海水利用力度，并结合客水调剂，青岛市各计算单元在3个水平年的水资源供给都能满足社会经济发展对水资源的需求。环境效益在不断增大；2010年，平度的用水环境效益最大，崂山最小；2020年和2030年，市内四区的用水环境效益均最大，环境效益最小的计算单元分别是崂山和黄岛。
　　 4、从水资源-生态环境-社会经济复合系统的角度，建立了包含生活、工业、农业和生态4个部门的青岛市水资源利用投入产出模型，分析青岛市的用水效率和用水效益，弥补了青岛市在该方面的技术空白。综合分析用水效率和用水效益之后发现，2010年的高用水部门为市内四区的工业部门、崂山的工业和农业部门、城阳的工业和农业部门、黄岛的工业部门，以及胶州、胶南、即墨、平度和莱西的农业部门，潜在高用水部门为生态用水部门。2020年的高用水部门为市内四区、崂山、城阳、黄岛的工业部门，即墨的工业和农业部门，胶州、胶南、平度和莱西的农业部门，潜在高用水部门为生态用水部门。2030年的高用水部门为市内四区、崂山、城阳、黄岛的工业部门，胶州、胶南、即墨和莱西的工业和农业部门，平度的农业部门，潜在高用水部门为生态用水部门。