西北典型地区再生水利用专项规划探讨.pdf

第9 期2023年9 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0(2 0 2 3)0 9-0 0 2 9-0 3陕西水利Shaanxi WaterResources西北典型地区再生水利用专项规划探讨No.9September,2023王攀（陕西省西咸新区开发建设管理委员会，陕西西咸新区7 12 0 44）【摘要开展再生水利用配置试点，将城市再生水纳入水资源统一配置，是优化供水结构，缓解水源供需矛盾的重大举措。西安市西成新区作为再生水利用配置试点地区典型代表性强，在充分的现状调查分析基础上，以工业利用、景观环境、城市杂用、绿地灌溉作为主要利用方向，规划至2 0 2 5 年配置再生水量18 6 3.8 45 万m，再生水利用率可达到32.2 0%，工程总投资约为118 5 2 6.8 7 万元。以期为西北典型地区再生水利用规划管理工作提供有益借鉴。【关键词节水与水资源；再生水利用规划；需求分析；配水方案中图分类号TV213.4【文献标识码B表1西西咸新区水资源量统计表1基本情况分区西咸新区深处内陆，气候干旱，降水稀少，全区自产水洋东新城（含能源办）沣西新城（含文教园）资源总量为1.6 5 亿m，人均水资源占有量2 2 5 m，只有全省秦汉新城和全国人均占有量的2 0%和10%，水资源供需矛盾突出，已空港新城经成为制约西咸新区经济社会发展的重要因素之一。西咸新泾河新城区属资源性严重缺水区域，且水环境较敏感、水生态较脆弱，合计典型代表性强，再生水利用配置基础好，具备作为再生水利1.2.2水资源利用调查用配置试点的内在动力和外部条件。水资源可利用量为地表水资源可利用量和地下水资源可1.1相关政策利用量的总和，其值为地表水可利用量和浅层地下水可开采量相加再扣除两者之间的重复计算量。重复计算量主要是平化解水资源供需矛盾的根本出路在于节水，关键措施是原区浅层地下水的渠系渗漏和田间人渗补给量的开采利用部开发利用非常规水源。西咸新区根据2 0 2 1年以来，中共中央、分，计算公式为：国务院及国家有关部委相继出台的污水资源化利用相关政策W可利用总量=W地表水可利用量+W地下水可利用量一W重复量文件，及省市再生水利用相关政策文件，以2 0 2 0 年为现状水W重复量=p(W巢渗+W田渗)平年，相继出台了陕西省西咸新区再生水利用配置试点实通过计算可得到西咸新区各新城水资源可利用量，其结施方案西咸新区再生水利用“十四五”规划等一系列果见表2。政策文件，旨在引导和推进污水资源化利用工作，开展再生表2西咸新区水资源可利用量一览表水利用配置试点，将城市再生水纳入水资源统一配置，大力地表水可地下水可各新城重复量提高再生水利用率，优化供水结构，缓解供需矛盾。利用量开采量1.2现状调查洋东新城（含能源办）1.2.1水资源状况洋西新城（含文教园）西咸新区年自产地表水资源量为35 6 5.8 8 万m，地下水资源秦汉新城量为16 2 2 0.5 8 万m，地表与地下重复水资源量3312.33万m，自空港新城产水资源总量为16 47 4.13万m。西咸新区各新城自产水资泾河新城源量见表1。合计单位：万m3地表水地下水重复量水资源总量919.154101.40652.353445.06858.334064.411010.84647.512144.27488.542465.44471.783565.8816220.583312.33单位：万m3水资源可利用总量331.473363.15285.142824.95502.413170.24227.081672.53223.661923.041569.7612953.91611.59608.24609.88273.13232.88359.25201.56187.741254.5613269.114408.963489.173911.92181.92482.216474.133421.492877.213313.41698.051958.96收稿日期2 0 2 3-0 2-17【作者简介王攀（19 8 6-），男，陕西西安人，工程师，主要从事环保项目建设、污水处理行业监管、推进再生水利用等工作。29第9 期2023年9 月新区水资源可利用总量为132 6 9.11万m，而全区总用水量为19 5 0 0 万m，水资源缺口为6 2 30.8 9 m，各新城除沣西新城外均有不同程度的水资源缺口，见表3。表3西咸新区水资源缺口一览表各新城总用水量水资源可利用量水资源缺口洋东新城（含能源办）4365沣西新城（含文教园）2115秦汉新城6597空港新城3795泾河新城2628合计195001.2.3污水处理现状调查至2 0 2 0 年底，西咸新区范围内已建成城镇污水处理厂11座，设计处理能力43万t/d。目前设备调试，在建城镇污水处理厂2 座，设计处理能力10 万t/d；扩建水厂1座，设计处理能力2.5 万t/d；规划新建污水处理厂3座，设计处理能力10 万t/d。预计到2 0 2 5 年末，新区城镇污水处理厂的总处理能力可达到6 6 万t/d。1.2.4再生水现状调查新区各新城/园办再生水利用基础不同导致数据表现差异较大，秦汉新城因工业利用量大而实现33.12%的利用率，洋西新城和空港新城再生水主要用于河湖景观和机场利用，利用率分别为16.46%、11.7 9%,其他区域均未开展再生水利用，见表4。表4西咸新区再生水利用现状一览表各新城/园办再生水利用量再生水再生水管网1万m3利用率洋东新城0洋西新城728.95秦汉新城330空港新城17泾河新城0园办（能源金融贸易区0国际文化教育园）1.2.5调查分析通过对水资源利用状况、污水处理设施和再生水现状调查分析，新区再生水利用具有以下特点：（1）再生水水源充足。持续增加的污水处理能力为再生水利用提供丰富的水源，再生水可利用空间非常大。2 0 2 0 年，西咸新区现状年污水处理量为2 5 5 1.33万m，再生水利用量为46 7 万m，西咸新区再生水利用率约为18.3%。（2）污水处理厂工艺先进，出水水质好。目前新区范围内所有污水处理厂均已完成提标改造，出水水质标准从城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准提至陕西省黄河流域污水综合排放标准A标准，处理后出水均能持续达标排放，稳定高标准的出水水质可减小再生水处理程序、大大降低了再利用难度和成本。30陕西水利Shaanxi WaterResources（3）再生水潜在用户多，实际用户少。目前西咸新区内拥有工业用水企业5 家，道路与交通设施用地46 6.7 3hm，绿地与广场用地5 0 1.5 7 hm，冲洗车辆5.5 8 万辆，河湖湿地公园单位：万m6个，均可使用再生水水源进行代替。（4）再生水利用管网配套少。目前已铺设再生水管网共计2 8.2 km，实际投入使用的再生水管网里程数可能更少。3421.49943.512877.21-762.213313.43283.61698.052096.951958.96669.0413269.116230.89/km0%016.46%14.7633.12%1.4411.79%120%00%0No.9September,2023（5）再生水利用宣传不够，主动利用意识不强。相关政策制度不健全、再生水利用配套设施不完善以及民众心理上接受的程度，各种因素叠加致使污水实际再生利用进展缓慢。2发展思路与目标基于可持续发展、安全利用、系统协调、经济有效、循序渐进的利用原则，根据西咸新区各新城发展战略、总体规划、产业规划、给排水规划、水系规划等，考虑各利用方向特点、兼顾生态环境效益等综合分析确定，再生水利用方向宜优先选择用水量大、水质要求不高、技术稳定可靠、成本低、综合效益显著的用水方向，可以归纳为以下几类：（1）工业利用；（2）景观环境；（3）城市杂用，其中包括城市绿化、道路浇洒、车辆冲洗、冲厕、施工用水等；（4）绿地灌溉；（5）农业灌溉。出于再生水使用安全及管网总体规划的考虑，本次新区再生水利用方向选择时，暂不考虑城市杂用水中的入户（冲厕）、地下水回灌和农业灌溉等用途。本次规划的总体目标确定为：到2 0 2 5 年，西咸新区再生水使用率达到30%。3再生水需求及可利用量预测3.1再生水需求量分析到规划水平年2 0 2 5 年，按日最高需水量计算，西咸新区各行业再生水总需求量为5.5 万m/d,其中各工业行业1.442万m/d，道路与交通设施0.9 33万m/d，绿地和广场1.003万m/d，冲洗车辆0.0 19 万m/d,河湖景观补水1.148 万m/d，管网漏损水量和未预见水量均取10%，计算水量分别为0.455万m/d、0.5 0 0 万m/d，日变化系数均取1.2，需求量统计表见表5。表5 西咸新区再生水需求量统计表行业最高日需水量平均日需水量工业利用1.442道路与交通设施0.933绿地与广场1.003冲洗车辆0.019河湖景观补水1.148管网漏损0.455未预见0.500合计5.5003.1.1工业利用西咸新区正处于快速发展阶段，产业结构也在持续进行单位：万m/d备注1.4420.7780.8360.0161.1480.4220.4645.106日变化系数1.2日变化系数1.2日变化系数1.2第9 期2023年9 月优化调整，本次规划将区内已经建成的热电、高用水工业企业列人统计范围，对于潜在用水工业企业预留管道出口，本次规划对一般工业不进行单独考虑。3.1.2景观环境目前西咸新区存在补水需求的，涉及5 个新城园办的6个河湖景观项目，总需求量约为1.148 万m/d。3.1.3城市杂用及绿地灌溉根据国土空间规划及统计调查数据，规划年的道路与交通设施用地、绿地与广场用地面积指标，以及车辆规模数值，分别与相对应的用水指标合计得出用水需求量。本次规划对道路用地用水指标按0.2 万m/（k m d），绿地与广场用地用水指标按0.2 万m/（k md）计算，冲洗车辆用水量取20L/（车次），洗车频率按每周一次考虑。3.2再生水可利用量预测新区再生水利用规划再生水水源均为污水处理厂出水，为保证再生水的安全性、稳定性和可靠性，再生水可利用量一般不应超过污水处理规模的8 0%。统计分析新区近两年实际污水处理量数据，得出实际处理量按照逐年8%递增的趋势，因此2 0 2 5 年污水处理厂实际处理量按照污水厂建成年逐年8%递增进行预测,2 0 2 5 年年底建成不考虑实际处理量，2 0 2 4年底建成的按照2 0 2 5 年投运量计算，新区实际污水处理能力19.7 9 7 万m/d，再生水可利用量15.8 38 m/d。4再生水配水原则及方案4.1再生水配水原则目前新区所有污水处理厂均执行陕西省黄河流域污水综合排放标准A标准，且出水长期稳定达标。通过用水水质要求对比分析（见表6）可知，当前新区范围污水厂出水水质可以满足工业用水以及城市杂用水中的绿化、浇洒道路及景观用水和农业用水水质要求，所以再生水利用时不再对污水厂尾水进行再次处理。表6 再生水主要水质指标对比表指标/(mg/L)项目BODCODcrNNH,-NTN浊度TP陕西黄河流域A标准6301.53)15绿化灌溉用水20城市杂用水（绿化与广场，道路10浇酒）景观用水工业用水农业用水注：黄河流域A标准中指标为悬浮物，根据经验值1NTU=2mg/L,因此对黄河流域A标准中悬浮物指标进行折算。根据各行业用水指标要求和实际用水情况，用水顺序按以下次序优先满足：协议工业供水（含火电行业用水）；陕西水利Shaanxi Water Resources城市杂用水（绿化广场、道路浇洒、车辆冲洗）；湖泊（景观）补水。4.2再生水配置方案到2 0 2 5 年西咸新区再生水年可利用量为5 7 8 1.2 35 万m，年配置水量18 6 3.8 45 万m，西咸新区再生水利用率可达到32.20%，满足西咸总规要求的再生水使用率达到30%以上，见表7。表7 再生水主要水质指标对比表序号新城再生水可利用量再生水配置量1洋东新城2洋西新城3秦汉新城4空港新城5泾河新城6园办总计5再生水利用工程布局及投资估算西咸新区再生水利用工程规划主要为再生水水源工程、再生水管网工程以及再生水用水设施体系建设。其中，水泵扬程以及主管道管径以远期规划综合考虑，避免后期重复建设。本次规划满足远期水泵扬程及管径的基础上，仅考虑近期水量和铺设长度，之后扩建扩容时只需增设水泵和延长管网。5.1再生水工程布局再生水水源工程结合各新城现状和规划污水处理厂位置进行规划布置，本次规划在原有再生水规模基础上共规划新建扩建再生水水厂12 座，总规模10.7 万m/d。所有再生水水厂均规划蓄水池及加压泵站，蓄水池按照连续出流设计，调节容积按照泵站规模的15%设计，加压泵站的流量、扬程，均根据平差结果设计。再生水管网工程结合新区总体规划及产业规划，在利用现有再生水管网的情况下，根据水源位置、水量及地形情况，合理布置再生水管网。本次规划仅泾河新城和秦汉新城有供水互通，其他新城和园办均为内部独立系统，与其他区域50.3205631550.310601040100No.9September,2023单位：万m/d量再生水余量338.72226.3351298.67619.2121668.05371.156108.77100.4191613.665407.481753.36139.2425781.2351863.85没有互通。本次规划管网总长度139.12 km，其中球磨铸铁管93.86km,PE100级管材45.2 6 km。5.2再生水工程投资估算本次投资估算根据指标估算法进行总投资估算，水厂指10标按照430 0 元/m5300元/m估算，PE管道根据不同管径按照18 0 万元/km260万元/km进行估算；球磨铸铁管根据51112.39679.461296.898.351206.18614.123917.39不同管径按照2 0 5 万元/km350万元/km进行估算。西咸新区城市再生水规划，内容包括12 座再生水厂（空港新城1座，沣东新城3座，秦汉新城1座，沣西新城3座，泾河新城2 座，园办2 座）以及再生水管网139.12 km。到规划水平年2 0 2 5 年，工程总投资约为118 5 2 6.8 7 万元，其中（下转第34页）31第9 期2023年9 月见图4。图中功率谱正负相位揭示了径流处于丰水、枯水状态，相位差则为径流变化周期，土壤实线则为显著性震荡特征。依图可知，不同时间尺度上的小波功率谱强度存在差异，其在19 5 8 年 19 7 6 年功率谱信号最强，揭示了存在3a的显著变化周期，这反映了该阶段降水年际波动性强烈，可能是受到频繁气候扰动影响；而这一周期尺度在19 7 6 年 19 9 6 年间也有体现，并且达到显著性。另外发现该地区径流量具有8a16a的周期成分，其周期功率谱峰值位于8 a、13a 位置处（见图4），并且达到统计显著性（P0.05），表明其是该地径流演替次周期。综上，该地径流特征存在3个变化周期性，其共同组成了径流量“丰枯”循环过程。由于该地径流演替次周期效应明显，因此，应加到水资源调节力度，兴建水库等储水设施，在丰水期储备水资源，以便于枯水期能够保障工业及农业生产。16842195619661976图4径流量序列特征3结论渭河是关中平原经济发展提供了重要的水资源支持，为了解水资源变化规律，便余采取合理的措施提高水资源利用效率，最大限度平衡水资源利用与降级发展的关系。本文利陕西水利Shaanxi WaterResources用MK和小波分析等时频域信号处理方法，探究了渭河流域时变规律。经线性回归和MK趋势检验均表明，渭河流域近60年来径流量呈显著减少趋势，该趋势具有持续性，这将不利于该地水资源供需形势趋紧和生态环境恢复。同时，小波功率谱信息反映了不同时段内径流量变化周期的强弱，渭河流域径流量多重周期意味着径流特征可能不均衡，径流序列处于不易预测阶段，也增加了径流模拟困难。MK检验和小波分析方法应用于渭河径流变化效果较好，具有一定的推广价值。径流量是地表水循环过程重要环节之一，与降雨、产流、蒸散等要素紧密相关，为更深刻揭示流域径流演替规律，未来可引人陆地过程模型从多维生态圈层角度进行模拟分析。1田晋华，李正勤，柯浩成，等.近6 0 年来渭河甘肃段径流演变及2.80驱动因素 J.水土保持研究,2 0 2 3,30（0 1）：18 3-18 9.0.302张哗，侯精明，龚佳辉，等.19 8 0-2 0 2 0 年渭河中上游流域土地利0.15用演变及其对径流的影响 .水土保持通报，2 0 2 2,42（0 5）：2 31-237+246.3刘引鸽，黄雪，慕建利，等.基于CMIP5模式数据渭河流域近0.02200年来径流变化 J.地球环境学报,2 0 2 2,13（0 2）:19 6-2 0 7.04梁浩.基于混合模型的渭河流域水文干旱预测研究 D.西安理198619962006年份No.9September,2023参考文献2016工大学,2 0 2 1.5孟军令：土地利用和气候变化对渭河流域径流的影响 D.郑州大学,2 0 2 1.6谢富明.基于小波分析的玛纳斯河流域径流量年内变化对气温的响应 J.西北水电,2 0 2 1（0 1）：8-10+15.7朱哲.基于maan-Kendall检验和信息熵的19 8 0 年2 0 16 年昌吉州降水时空分布研究 J.陕西水利,2 0 19（0 5）：2 0-2 2.（上接第31页）建设费用8 8 0 17.41万元，其他费用110 0 2.18 万元，预备费14852.94万元，建设期贷款利息46 5 4.35 万元。资金筹措方式为：项目总投资的30%拟申请银行贷款，项目总投资的40%由省财政资金及新城地方配套资金，其余30%由当地企业解决。6再生水利用工程实施效果分析项目实施后直接经济效益主要为替换自来水产生的效益，到2 0 2 5 年每年可替换自来水18 6 3.8 5 万m，单方水价按4.6元/m计算，可产生直接经济效益8 5 7 3.7 1万元。污水再生利用后可作为西咸新区“第二水源”，为西咸新区进一步发展提水资源保障。项目实施后每年可为生态河湖景观补水419 万m，有效增加了各新城周边绿化用地的水源供给，有利于进一步改善34西咸新区生态环境，促进各项事业的可持续发展。7结论与建议推广再生水利用是缓解水资源短缺，尤其是缺水地区水资源供需矛盾的战略性举措，是需要长期坚持并稳定发展的公益事业。城市建设者应充分认识再生水利用在城市可持续发展过程中的作用，发挥再生水规划的引导和支持作用，全面推动再生水利用事业高质量发展，为此，作以下建议：建立并完善再生水利用法规政策，细化主体责任和监管职责；健全激励政策体系，明确定价标准；加大资金支持力度，优化水资源市场成本结构；加大宣传力度，建立公众参与渠道；建立规划执行考核机制，对执行效果进行动态评估和监督管理。