基于新技术的承德市水资源开发利用的研究

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1、基于新技术的承德市水资源开发利用的研究 第1期水利水文自动化2010年2月Automation inWater Resources and HydrologyFeb.,2010基于新技术的承德市水资源开发利用研究王占升,卢全海,单志学(河北省承德水文水资源勘测局,河北承德067000)摘要:承德市水资源时空分布上的严重不均,使水资源短缺成为制约承德市经济社会发展的瓶颈。分析了承德市水资源开发利用的现状,存在的问题,提出采用新技术建立水资源实时监控管理系统,为水资源配置、调度等提供决策支撑;应用风能提水灌溉工程,推广节水灌溉技术,促进山区经济的发展;采取技术措施,增加水资源渠道,缓解城镇水资源短

2、缺局面。这些新技术的研究应用,促进了区域经济的可持续发展.关键词:水资源;开发现状;新技术;实时监控;风能;节水灌溉;研究中图分类号:TV211文献标识码:B文章编号:1672?3279(2010)01?0048?03北平原的过渡地带,是滦河、潮河水系的发源地,是京津水源地的绿色屏障。全市多年平均水资源总量37.013亿m3,人均水资源量969 m3,位J苦河北省生活用水1.1 0亿m 3,占1 1.2%:生态环境用水0.027亿m 3,占0.3%,水资源综合利用率为33.5%。首位,但总最上的丰富弥补不了时窄分布上的严重不降雨量和径流量年内分布不均匀均,且农业用水又占伞市用水总量的70%以上

3、,因此水资源紧缺已成为制约承德市经济社会发展的“瓶颈”。因而,实施节水灌溉工程,优化水资源配置与管理,能更好地支撑全市经济社会可持续发展。承德市的降雨量和年径流量受地形地貌等因素的影响,地区上分布很不均匀,总的趋势是从北向南、从上游向下游递增,北部围场、丰宁地区的年降雨量不足500mm,径流深70mm以下,兴隆、宽城南部沿长城一线多年平均降雨量在750 mill以上,1承德市水资源开发利用现状水资源开发利用现状径流深170270 mm。全年降雨量的80%左右集中在汛期(69月),整个非汛期8个月的降雨量仅占全年降雨黾的20%左右。降雨量的年内分配不全市现有大型水库l座、中犁水库7座、小型水库8

4、3座,塘坝324座,水池水窖13 582个,截满流90处、机电井21 346眼、扬水点484处,其中蓄水工程总库容约4亿m3,由于泥沙淤积、年久失修等原因,目前所有蓄水上程的总蓄水能力约2亿m 3,地表水资源实际控制率仪占水资源总量的5.4%。据调查,2007年伞市工农业及生活用水量9.84亿m 3,其中蓄水工程供水量占4%,引水工程供水量占36%,提水工程供水量占2%,地F水工程供水帚58%。按用水行业分,农业用水量7.19亿m3,占73.2%,主要为农田灌溉用水;工业用水量1.5l亿m3,占15.3%:均导致径流量在年内分配不均,全年径流量近70%集中在汛期,整个非汛期的径流量仅占全年径流

5、量的30%,特别足丰水年汛期径流量占全年径流量的比例达到80%以上,南部平泉、宽城、兴隆的部分地区甚至达到90%以上;但在农业大量需水的4、5月份径流量最小,仅占年径流量的8%左右,甚至经常出现河流断流的情况。降雨量和径流量年内分布不均匀给水资源的利用带来了很大困难,汛期的洪水很难利用,枯季又没水可用。承德市水资源区域分布是南部较多,北部、中部相对较少。据2007年水资源公报资料显示,收稿门期:2009-06-10作者简介:王占升(1973一),男(满族),河北承德人,高级工程师,主要从事水文水资源分析、管理与评价工作。 万方数据第l期王占升等:基于新技术的承德市水资源开发利用研究49南部地区

6、兴隆县人口占全市的8.7%,耕地占全市的4.2%,工业建筑业占全市的9.I%,商饮服务业水、地下水、水源工程、输供水工程,以及生活、生产和生态环境用水需求等各个方面,是一项复杂占全市的8.9%,人均水资源量为2280 m3,属人口的系统工程。因此,水资源配置和管理的手段必须较少,耕地较少,经济发达,而水资源量最为丰富的地区;中部地区的承德市双滦区和双桥区人口占全市的15.7%,耕地占全市的1.9%,工业建筑业占全市的51.2%,商饮服务业占全市的26.4%,人均水资源量为152 m3,属于人多、地少,经济发达但水资源量最缺乏的地区;其它地区虽然人均水资源量都在680 m3以上,但北部的围场、丰

7、宁、隆化及中部的平泉县人均水资源量却在500 m3以下,4县的耕地面积占全市的71.7%,属于严重缺水干旱地区。承德市现有水利基础设施大部分是20世纪六七十年代修建的,存在着先天不足、老化欠修、多病险隐患等问题,由于泥沙淤积等原凶,部分工程的调节作用大大降低,对地表水的实际控制能力下降。从灌溉设施看,一些水库未设主干渠,依靠河道输水;而一些灌渠只有干渠,干渠以下渠系配套不健全,配套率为40%,农业灌溉用水方式落后,水资源利用率低,以水稻种植为例,2006年全是现代化的,应当利用和集成计算机、现代通信、遥感、地理信息系统及自动控制等现代技术,建立水资源实时监控管理系统。承德市于2007年被水利部

8、列入“城市水资源监控与管理系统”建设试点城市,以科学计量和水资源实时监控管理为建设重点,对年取水量在万吨以上的用水单位和企业全部安装lC卡计量设施及远程监控系统,建成覆盖双桥区、双滦区、营子区的地表水和地下水资源监测、供取水的水资源实时监控与管理系统。搭建起以GIS、计算机网络、通信及自动化监测等技术为基础的城市水资源一体化信息管理平台,对水源、取水、输水、供水、用水、耗水及地下水超采区进行实时监测,大大改进了水资源监测手段,有利于水资源管理部门及时掌握水资源动态变化及各单位、各取水口的取水情况,使水资源管理开始步入信息化轨道,为水资源配置、调度、节约和保护提供全方位的决策支撑。市水稻种植面积

9、为17万hm29大部分采用传统的承德是典型的燕山山区,许多分散的小片农“大水漫灌”,灌溉定额约为18000m3/hm29灌田、果园、养殖场、食用菌及蔬菜大棚、水保生态溉水利用系数不足0.5,远远低于国家节水灌溉技术规程要求。工业用水方面,万元产值用水率较低,治理工程一般分布在山坡或平坡上。承德市5级以上风年平均1 OO次,7级以上风年平均l 5次,年2004年全市工业用水重复利用率为6l%,市区部分m/s风速全年累计3000 h以为75%,邻近的天津、唐山等城市工业用水莺复率已达80%。从各行业用水情况看,机械、食品品行业用水重复率为15%26%,而全国先进地区为50%以上。城区雨污分流工程不

10、配套,雨水资源未得到有效利用,城市餐饮、洗车、沈浴业浪费水现象较为普遍,城市建筑工地过度抽取地下水情况也比较严霞。生活用水方面,人们的日常生活节水习惯还未形成,城市供水管网漏失率较高,全市节水器具普及率较低,全民节水意识不强,生活用水设施有待进一步完善。承德市区和承德县虽已建成污水处理厂,但污水资源化利用程度较低。上。根据承德山区的实际情况,丰宁、围场、平泉等县结合当地自然气候、水资源、地质特点设计风能提水工程。风能提水设备不用油,不用电,环保节能,能够充分利用小水源,低水扬程,与蓄水池相结合,做到贮用配套,是山区或丘陵地区综合考虑集雨节灌、农村饮水安全、扬水配套、水保生态等工程的合理布局与农

11、业种植结构调整有机结合,解决了农民种地靠天收和山区饮水困难等问题。1台风能提水设备的出水量一般为l3 m3/h,扬程30 m左右,可根据水源水量的大小和工程特点,采用单台和多台并联或串联的形式提水,这样既可增大扬水流量,也可提高扬水高程【2】。2004年承德2新技术在水资源管理中的应用水资源监测管理的信息化与自动化市引进风能提水技术,全市累计已安装风能提水设备450多套,广泛应用在农村饮水、蔬菜大棚、养鸡场、果园等工程,效果非常明显。实现水资源的优化配置是水利现代化的主要目标,而水资源的优化配置和科学管理,涉及地表 万方数据节水离不开先进技术的支撑,在农业方面,从50水利水文自动化2010,(

12、1)种植业结构入手,调整粮食种植面积,大力实施农业产业化。在农村积极推广集雨和截流工程,扩大节水灌溉面积,提高灌溉水利用系数。根据灌溉资料调杏统计,以承德市滦平县潮河主干流一级阶地和主要支流二级阶地的农田为例,原该区域有机井950多眼,主要开采地下水灌溉,灌溉面积5.133万hm 2j,平均每眼机井灌溉53 hm 2左右,由于地形和土壤质地等原因,加之灌水技术粗放,无序灌水,大水漫灌,井区灌水定额一般在675 m3/hm 2灌溉水利用系数在0.5左右。在实施2l世纪初期首都水资源可持续利用规划项目后,因地制宜,对地形坡度较陡、田块间高度差较大的阶地耕作区,采用喷灌、管灌等较为先进的灌溉技术,在

13、管灌区改变传统的粗放型灌溉方式,平整土地,由大畦漫灌变小畦适灌,使田间水利用系数提高到0.85。发展节水型灌溉农业,多年平均节约灌溉水资源最l 980万m3。加大病险水库的除险加固力度,在确保防汛安全的情况下,充分利用现有小水库、小塘坝、水池拦蓄雨水,提高它们的调蓄能力【3】。在山区缺水地区大力发展水窖集雨工程,在适沟、适坡修建蓄水池、小塘坝,开挖拦洪沟、引蓄地表水,回补地下水,高效利用汛期雨洪资源,解决干旱年份农田用水和人畜饮水问题。这种集雨节灌工程模式在我国北方石质山区具有较高推广和应用价值,承德市双桥区崔梨沟和承德县王麻子沟等典型样板区就是很好的印证。随着城镇化进程的加快,用水量在不断增

14、大,要充分利用硬化路面和小区住宅屋顶,建设雨水收集利用系统,用于水景、绿地、洗车和冲厕等,还需不断扩大城镇绿化面积,使绿地或绿化地段的地面标高尽量低于路面高程,以利于地F水回灌补源,提高地下水补给能力,既可减缓城市防洪压力,又可缓解城镇水资源短缺局面451。和保护,切实改变过去“重建设、轻管理”的做法,取得了些成效,获得了一定效益。对取水量大的用水单位和企业安装IC卡计量设施及远程监控系统,为实施水资源统一管理、强化水资源权属管理、建设节水防污型社会,提供了技术支撑平台。节水灌溉工程与集雨工程相结合,合理开发利用雨洪资源,由控制洪水向管理洪水转变,有效缓解了农业、工业、生活用水之间的矛盾。通过

15、调节集蓄天然降雨解决水资源时空分布不均问题,实现了雨水资源化,化解了降雨与作物需水在时间上供需错位的矛盾。同时集雨工程有效拦蓄地面径流,可减少输水沟道的洪水泥沙,减少水土流失和土地侵蚀,提高当地林草覆盖率,调节小气候,有效抑制干旱、洪涝等自然灾害的发生。风能提水工程和喷、管灌工程建成后,改变了山区耕地单一的种植模式,可培育经济价值高的经济作物,发展高效经济,解决作物需水与降雨不同步的问题,解决山区春秋2季干旱无法灌溉的困扰,实现了“受灾不减产,遇旱不减收”,促进了山区经济的发展。承德作为北京和天津的重要水源地,还要考虑下游的水资源需求问题。实施的21世纪首都水资源规划项目和京津风沙源治理工程,

16、有效地涵养了水源,保护了河流的水质,每年多为下游地区输出水量12.8亿m3,同时通过实施喷、滴、管灌等节水技术和渠道防渗,可灌溉水的利用率提高益,为下游京津多供水,对促进区域经济的可持续发展,提供了必备水资源。参考文献工程技术,2008,(6):56.3结语【2】王孟民,吕铁峰.承德市水资源合理开发与优化配置【J】.河北水利,2008,(8):1718.按照水利部提出“工程水利”向“资源水利”转变、“传统水利”向“现代水利、可持续发展水利”转变的总要求,承德市在水资源管理中采用新技术,将水资源开发利用与国民经济发展、生态环境保护等结合起来统筹规划,在重视水资源开发、利用、治理的同时,更加注重水

17、资源的配置、节约【3】邢东华,田树朋.风能提水设备在平泉抗旱中的应用【J】.河北水利,2008,(7):3434.的研究【J】.海河水利,2007,(5):l4.【5】何俊仕,焦姣.沈阳市雨洪资源综合利用研究【J】.南水北调与水利科技,2008,(3):5759.(下转第68页) 万方数据水利水文自动化2010,(1)基础信息。水文信息化的发展推动了在线监测站点不断建设,但与之对应的是自动监测仪器的购买成本及维护成本的攀升。利用堰闸等水工建筑物,通过施测较易获得的水文要素(如开关闸时间,闸内、外水位,闸门开启度等),推算不易得到的水文要素,可以降低硬件成本,作为水文信息化建设有益的补充。参考文

18、献查成果报告网.上海:上海科学技术文献出版社,2002,4.【2】河海大学.水力学M】.南京:河海大学出版社,1995,12.【3】河海人学.中长期水文预报M】.南京:河海大学出版社,1997,8.MethodResearch011Water Discharge and Quantity CalibrationZHOUQuan 1,WU Wei?hua2YANG Xiao-bin 1,WANG Hui(1.Hydrology&Water Resources Administration Department of Pudong District,Shanghai 200 1 29,China;

19、2.General Hydrology Station of Shanghai,Shanghai 200232,China)A由?删:Because Shanghaiis liable to be affected by natural phenomenon suchasriver channel tiding and flatterrain,stable relationcurvecannotbe obtained by adopting traditional discharge calibration method.The paperapproachesasubject about ca

20、libration method for water discharge and quantity through Pudong district of Shanghai,and placesanemphasisoncalibration analysis about water quantity by combining hydraulic weir&sluice overflowingformula with hydrological statistics multiple regressionquantitythrough Sanjiaharbour gate is alsocalcul

21、ated according to the calibrationmethod appears much more practical.actual application verifies that water quantity calculation by theK掣words:sluice;waterdischarge through sluice;water quantity;calibration;weir&sluice overflowing formula;multiple regression(上接第50页)WANG Zhan?sheng,LU Quan?hai,SHAN Zh

22、i?xue(Chengde Branch of Hebei Provincial Survey Bureau of Hydrology&Water Resources,Chengde 067000,China)Alncna:Waterresourcesdistribution variesonspaceandtime in Chengde,making shortage of waterresourcesbecome bottleneck for Chengde social and economicauthoranalyzespresent situation and existingpro

23、blems of waterresourcesexploitation and utilization of Chengde,puts forwardawaterresourcesreal?timemonitoring systemtoprovide decision-making support for waterresourcesallocation&dispatching:using wind powerlift irrigationprojectand water saving irrigationtechnologytopromote economic development of

24、mountain areas;adopting technical measures to increase water resources channels to relieve the situation ofurbanwatersourceshortage.Researches and application of all these newtechnologiespromote sustainable development of regional economy.K眄words:waterresources;present exploitation situation;new technologies:real?time monitoring;windpower;water saving irrigation;research 万方数据