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北京用水状况几乎所有河湖都在盼着水来热点

2018-12-03 14:38:55

北京用水状况:几乎所有河湖都在盼着水来,热点资讯,

为利用好中线新水源,北京对供水体系的重构涉及方方面面。但因人均水资源增加有限,其发展所面临的风险,仍然是水资源

苇子河、西坝河、陶然湖、积水潭、前海、后海、海淀、清淀……一个个因水得名的地点背后,北京曾是个盛产“京西稻”的水乡。

而南水北调中线工程通水,对现今已俨然成为中国干渴城市、人均水资源量不足国际标准十分之一的北京来说,将意味着什么?

按用水格局来看,在北京近年来年均用水量的36亿立方米中,主力地表水源密云水库只能供给不足6亿立方米,其次由再生水供给4亿-6亿立方米。剩下的25亿立方米左右,则主要依靠开采地下水及外调水源。

受连续超采多年影响,到2010年时,北京已产生了2650平方公里的沉降区。而同期北京的建成区面积,也只有1000多平方公里。

即使付出这种代价,与平均水平的20%-30%相比,北京市区总供水能力的富余量,也只有6%。

“我们就是熬,” 在描述近年来北京用水状况时,北京市水务局原副总工程师朱晨东表示,“北京几乎所有的河湖,都在盼着水来,能给死水中增添点活水。”

倘不出意外,到今年10月中线通水后,将每年向北京输水10.5亿立方米,占其总用水量的比例超过四分之一。凭此,北京城市建成区及新城的供水水源保证率能得以提高,也才有条件考虑实现本地水的休养生息,以及稍微缓解超限压缩生态环境供水的局面。

但这远非一劳永逸。因人均水资源只增加了不到50立方米(现状不足100立方米),加之人口不断增加等因素,北京发展面临的风险之一,仍然将是水。

北京一直在千方百计找水。在其“十二五”规划中,已将外调水、海水淡化、岩溶水、北引黄河水、雨洪综合利用等多重可行手段,统统纳入自身供水保障的“大棋局”。

这也将意味着,北京突破本区域自然循环,靠额外输血维持“摊大饼”的发展局面,也仍会继续。所以才有多位学者表示,北京早已突破了生态安全点,发展的代价极高,成本巨大,不可能建成真正意义上的宜居城市。

“现在北京市已经2000多万人了,以后还要发展多少人不知道。”北京师范大学水科院院长许新宜表示,“如果达到2500万人,会怎么办,到3500万人了,又该怎么办?”

在因南水北调通水发生改变的所有受水区中,北京的选择和面临的挑战,实为个案。

供水新局

伴随城市发展需要逐步形成的北京市原有供用水体系,其主要建设思路为:地表水由北向南调用、地下水就地开采。

中线来水后,这一体系如继续沿用,会无法满足将水资源合理配置到各区域及产业的需水要求。

例如,作为北京中心城主要供水厂的第九水厂,其原先供水水源为密云水库,自北向南由管线供水。为利用中线调水,需建设自西向东的第九水厂输水系统。

此外,南城原先主要依靠北部水厂配水及地下水,导致了供水管水压不均及地下水位下降、水质恶化等问题。中线来水后,亦需构建覆盖南城的输水、净水和配水体系。

未雨绸缪。以中线提供新的水资源条件为助推,结合城市发展向郊区拓展的新格局,北京的水资源供应体系,在包括工程建设及管理架构等方面的战略性调整,已悄然进行了十余年。

奠定北京今后一段时期内供水格局调整和供水系统优化主要思路的,是2005年时由国务院批复的《北京城市总体规划》。按其规划:北京供水体系的发展重点,将是为东西部次区域发展提供可靠水资源支撑条件,为解决其安全供水问题创造良好的基础设施条件,以及可能地为城市发展提供支撑和保障。

为实现上述目标,北京将改变以往主要使用地下水的格局,将南水北调水作为除北部地区(仍由密云水库供应部分水源)之外的主力水源。在中线输送的10.5亿立方米水当中,将为中心城和新城20座自来水厂提供水源,占城市生活、工业用水比例将达50%以上。

为构建这一体系,北京的主要建设任务,包括全长80公里的中线干线北京段工程(起自房山北拒马河,终点团城湖),以及市内配套工程。两者交叉并进,分三个阶段逐步实施:

阶段,建设南水北调中线京石段应急调水工程,具备每年接纳外调水4亿立方米的能力。该工程于2008年9月通水运行,至2013年12月已累计输水15亿立方米,极大缓解了北京的供水紧张局面。

第二阶段,在2014年建成每年接纳10亿立方米外调水的水利设施。目前,市内配套工程建设已基本如期完成。

第三阶段,到2020年时,全面完成北京南水北调配套工程建设任务,具备接纳年调水14亿-17亿立方米的能力。大型自来水厂双水源的供水能力和供水质量将得到完善。届时将逐步关停城市自备井,遏制地下水超采情况。

按照《北京市南水北调配套工程总体规划》:这三个阶段的任务完成后,北京将实现地表水源(密云水库、官厅水库)、地下水源与外调水源“三水联调”的水源保障格局。形成以两大动脉、六大水厂、两个枢纽、一条环路和三大应急水源地构成的供水格局,这套体系,将被称之为“26213”供水格局(详见附文)。

在这一格局中,中线北京段供水范围,将主要包括大清河、永定河平原和潮白河、北运河部分平原地区。其通过与官厅、密云水库供水系统联合调度,总供水范围5876平方公里,覆盖平原区90%以上的面积。

“北京未来的供水系统,将是一个多水源、灵活调度、安全可靠的供水系统。南水北调水通过它,东可至通州新城,北可至首都机场和回龙观地区,西可及门头沟新城,中心城和南部地区全部覆盖。”上述规划如此描述。

除工程项目建设之外,为实现中线工程与当地供水系统的有机集合,外调水供水系统还需与本地水供水系统实现联合调度。

根据北京市对南水北调中线来水的配置要求,上述联合调度模式成功与否的检验标准将分为三部分:

一、全面提高水资源承载能力,水资源的可持续利用支持首都社会经济的可持续发展;

二、全面提高外调水与本地水、地表水与地下水、常规水源与应急水源联合调度能力,实现水资源的高效利用、有效保护,安全供水;

三、全面提高大型自来水厂双水源的供水能力和供水质量,完善生活生产供水条件,逐步关停城市自备井,遏制地下水超采、改善生态环境。

具体说来,按照这套标准,北京市的供水次序将在中线通水后按照水源、用户及空间分为三个优先序列:

从水源角度来说,优先使用南水北调来水,减轻密云水库供水压力,发挥其多年调节库的作用;当南水北调来水不足或停水时,启用地表调蓄水库;当供水量仍有缺口时,启用地下水源。

从用水对象来说,南水北调来水优先供生活、工业,适当解决环境供水。

从空间上来说,顺应来水方向,密云水库适合给北部供水,南水北调来水主要解决北京西部、南部、东部的用水需求。

在理想状态下,以上整体调度及配套设施联合工作,将为北京实现正常调度期供水保证率95%以内供水满足率100%,供水保证率95%-100%范围供水满足率70%。

稳定多途

在为水资源供给增添生力军的同时,中线来水,也将让北京现在就不简单的供水格局,变得愈加复杂。

从现状来看,密云水库、官厅水库的水源为潮白河及永定河,其原本大部分流量都在河北境内。在修建这两座水库时,京冀两地曾约定,用水量各分一半,即河北拥有密云水库6亿立方米、官厅水库3亿立方米的使用权。终,由于首都缺水,为服从大局,河北放弃了这两座水库的水权。

随后,因北京用水格局日趋紧张,岗南、黄壁庄、王快、安格庄四座水库,又以紧急调水的名义,被归入到北京供水体系。在北京水务局的“十二五”规划中,这四座原属河北的水库,将每年调水进京4亿-6亿立方米。

若再算上即将来水的中线10.5亿立方米,以及规划中的引黄的3亿立方米,仅在“十二五”期间,北京的半数用水,就将来自境外调配。

在现实中,因汉江来水条件不一,按中线工程目前的设计方案,在向下游调水95亿立方米的总规划中,每年的保证率也并非100%,可达50%。除此之外,一旦遇到枯水年出现下游争抢用水的现象,则供水的保证率还会进一步降低。

面临如此复杂的水资源供给格局,北京要实现多年近乎100%的供水保证率要求,其反调节和配水任务,并不轻松。

为对来水年内、年际进行调节,以丰补歉;同时为应对总干渠检修、突发事故和自然灾害等造成的断水缺水,北京为保证供水环路范围内水厂供水的主要做法,是构建主要由三部分组成的调蓄系统:

部分为地表调蓄库,由两部分构成。其一为现有密云水库、官厅水库、怀柔水库及白河堡水库等,作为间接补偿调节库。

这些水库原先的作用大多仅为“单向供水”,即水能够通过团城湖流向各水厂。为实现增加北京水资源战略储备目的,南水北调在京段向北延伸建设了“南水北调来水调入密云水库调蓄工程”,将南水北调来水输送到怀柔水库、密云水库,并为密怀顺水源地补水。

为构成地表调蓄库的第二部分,北京还在新建或改建南水北调“”的调蓄库。其主要工程包括大宁调蓄库(原为永定河滞洪水库、库容3753万立方米)、张坊水库等。

但这些工程均为平原水库,多采用库区内开挖取土的建库形式,其不利之处是难以自流出库、渗漏及蒸发严重,且占地面积大、投资高。

与之相比,地下水源能较快地进行补偿供水,更好地满足供水环路较高的供水保证率要求。因此,北京调蓄系统的第二部分由地下水源地构成。其主要组成部分为城市地下水自来水厂、城市自备井等。

此外,南水北调办投资计划处处长王建宾近期还透露:6月4日,北京市委常委会审议通过的《北京市南水北调配套工程后续规划建议》,已明确提出将在“密怀顺”、平谷、西郊、昌平、房山五处实施地下水储备。

除上述两部分外,北京调蓄系统的第三个组成部分,是团结湖调节池及亦庄调节池。中线水进京后,将先进入这两大调节池。它们均具备分水、调蓄和水量匹配功能,在向周边水厂供水的同时,承担水源切换任务,将成为北京城市供水的调度枢纽。

当中线总干渠出现突发事故断水,或来水量与水厂用水量不吻合时,团城湖调节池可紧急切换到密云水库,保证正常供水。与此同时,它还承担着反向供水的重任:如果密云水库的水不够,中线水进京后可通过它进行反向补充,使其不用再“靠天吃饭”。

除保障水量外,调节池还兼具严格的保障水质功能。水质如有超标,都将无法进入供水管。

据天津大学教授傅长锋计算:北京这三部分调蓄工程的总投资共花费约10亿元,调蓄总库容约4000万立方米,能保证北京城区安全供水15天-20天。

维稳地下

利用 “地下水库”进行调蓄,亦即上述的第二个组成部分,是不少学者眼中的方案,因它可起到调蓄及涵养地下水的双重作用。

除为满足华北缺水地区社会经济提供水源支撑外,这也是学界目前公认的中线主要目标之一。

与地表水相比,地下水含水层分布面积广泛,许多地段还具有相当大的厚度,可以构成巨大的地下库容,储存水的能力比前者大得多。利用这一特点,地下水含水层可以把极不均匀的降雨入渗补给,调节成多年、比较均匀的给水水源。

正是因为如此,北京市区和郊区的大部分自来水水厂,都把地下水作为水源。为了保障城市供水,北京2003年时在怀柔启动了个备用应急水源地。随后,它又启用了房山、平谷和昌平四个应急水源地,它们全部都是地下水水源。

如此强度使用之下,与同样身为国际超大都市东京的仅占0.2%相比,北京地下水占水资源使用总量的数字,已达72%。1999年-2010年,北京降雨形成的地下水总量为年均17.2亿立方米。而同期每年超采的地下水总量,则将近8亿立方米。而这一数字,只是相关数据中为保守的。

北京水务局对外公布的数字则是:近十余年来,北京超采的地下水超过56亿立方米。受此影响,近12年来,平原区地下水平均埋深已从11.9米下降到24.9米,年均下降1.1米。

所以,除尽可能减少开采之外,尽可能大规模地涵养地下水,北京早已不得不为。

作为北京市利用南水北调为权威的指导规划,《北京市南水北调配套工程总体规划》却指出,因时间紧张等原因,“目前北京市的地下水超采严重,城市自来水及自备井水存在水质不合格问题。南水北调来水后,北京的地下水如何涵养?地下水位能否恢复?又怎样恢复?水质又如何?在逐步涵养地下水的过程中,究竟应该如何合理开采地下水?这些问题未能开展深入工作。”

北京南水北调办对此含糊规划:“在北京市的南水北调利用规划中,将利用南水北调已建输水线路,计划改建70余座分水口,适时向城市河湖补水,以及向水源地补水。”

除此之外,据《财经》了解,北京设想中的措施可分为两类,即考虑利用天然地表坑储备雨水回灌,以及利用中线管道维护水回灌。而永定河、潮白河冲洪积扇中上部地区,则被选定为北京进行地下水回灌的主要地区。

这两个地区的地理位置优越:作为北京城区的主要地下水水源地分布区,分布有北京市面积、库容量的两个地下水库,拥有河道、砂石坑、渠道等众多地下水回灌方式。

可这些看似简单且的设想,想要真正实现,并不容易。

地下水水位的恢复不是几年的停采就能完成,某些地区甚至需要几十年上百年。因为地下含水层有难以改变的缺陷,即传导水的能力很差。

所以,纵然含水层有很大的“肚子”,却只有细小的“喉咙”,只能接受“和风细雨”式的入渗补给,无法在短期内接受大量洪水的补给,大部分洪水只能被拒之门外。

永定河冲积扇曾是北京的主要供水水源地。其巨大含水层库容曾帮助北京渡过多个缺水年。但上世纪70年代进行的可行性论证发现:永定河每年行洪期只有十来天,短期内即使每天回灌冲积扇100万立方米,相对于目前几十亿立方米的欠账,也是杯水车薪。

因此,除大洪水这种模式之外,要完成这一任务,还需建设庞大的回灌工程。《北京市南水北调配套工程总体规划》中指出:永定河地下水库调蓄模式中可建设南旱河、永定河引水渠地下水回灌工程。潮白河地下水库调蓄模式中可建设怀柔应急、小东河地下水回灌工程。

到目前为止,除上述设想,与回灌工程相关的一系列措施和步骤,仍处于尚在研究、并未明确阶段。

不仅如此,即使回灌工程现在已经建完,拿什么水来涵养地下水,也仍是一个未知数。

北京其实早就有当中线来水后涵养地下水的想法,但具体到实际操作层面之时,往往仍然只能顾得上保障生活及工业供水。

“人工回灌的前提是进入北京的水量稳定有保证。这种情况下,雨水并没有其他用途。但如南水北调的来水量并不足够,还是要优先满足城市居民生活用水需求。”2012年时,北京水务局水资源处处长戴育华已如此表示。

早在上世纪90年代,北京就曾搞过人工回灌,但因遭遇干旱,终被迫终止。

为寻找回灌水源,中科院院士刘昌明曾计算:按中线调水的规模,将来废污水的排放量估计大约可以达到80亿-90亿立方米之间。这一可观数量废污水可以作为再生水加以利用,其中一部分可用作回灌地下水,恢复地下水位与修复地下水。

这种方法在国外的确有实施的案例,但前提是将再生水处理得非常纯净且安全。且一般只能补给地下表层水。

也有学者指出,“如果再生水企业将再生水处理得非常好,可能就卖掉了,舍不得用来回灌。”

杯水车薪

再生水回灌是否成真尚为未知之局的条件下,北京继续超采地下水的局面,事实上可能也无法得到有效缓解。

掣肘之一,是难以关停的自备井,即一些单位、机关、院校、小区等开凿的、供自身生产生活用水的水源井。截至2005年底,北京市中心城区共有城市自备井已达2374口(全市范围内约1万口),分属于1355个单位。自备井供水量13966万立方米,约1.4亿立方米。

这些已经稍显陈旧的数字,意味着曾是北京供水系统建设不健全时留下的老传统,现在却成了北京地下水资源的大隐患。

据北京市水务局供水处处长胡波公开透露:从2015年起,北京将利用四年到五年的时间,用中线水替换城区的自备井。

不少相关人士并不看好这一设想。首先,因为相较自来水价格具备优势,所以自备井虽存在水质恶化、出水量降低等问题,但利用率为70%-100%。

其次,由于北京市水资源严重短缺及工程资金筹措困难,中心城区自来水置换自备井工作一直处于停滞状态。

即使上述掣肘全部消除,每年替换下多少,“还要看长江水的来水量”。胡波表示。

事实上,根据北京的规划,假设南水北调2020年如期调14亿立方米,到2020年后,也只能减采地下水4亿立方米,地下水仍是支大于收。

情况实属无奈。根据《北京城市总体规划》,到2020年时,北京规划总人口才为1800万人。而在现实当中,因集聚了中国多的各类资源与机会,即使诸般设限甚至驱赶,北京常住人口总数,还是提前十余年跨越了2000万门槛。

即使按2000万人口计算,到2020年时,北京的缺水量,也仍将达到11亿-18亿立方米。

北京一直在寻找对策。2011年末,《北京市“十二五”时期重大基础设施发展规划》发布时,供水系统作为重大基础设施之一,水保障、水储备这两个概念已被屡次强调。

为解决难题,北京规划了多种措施,比如节水、开源、外调水等等。在规划中,就设想了要建立外调水多源保障方案,结合南水北调东中西三条调水线路,新辟本市外部调水通道。初步考虑南水北调中线扩大调水规模、南水北调东线北延、南水北调西线引水、引滦入京和海水淡化五种解决方案。

即使如此,已被逼到角落里的北京用水格局,其闪转腾挪的空间,仍然极其有限。

于是,各种非常规水源,正在一一被北京开采使用。

其一为再生水,亦即污水经过处理后的达标水。一般可用于厕所中水系统、城市绿化以及河流生态用水等。受缺水现实逼迫,北京于2003年开始建设再生水厂,至2011年再生水利用量已达6.8亿立方米。到2015年时,北京计划将再生水年利用量扩至10亿立方米。

除此之外,地表的水不能用,便只能往更深的地下——在1000米以下的可溶性岩层的溶蚀裂隙,往往深藏着未受污染、水质优良的“岩溶水”。

尽管北京市规划称,在“十二五”期间才进行岩溶地下水开发的前期工作。但事实上,2003年北京以应急水源地的名义在郊区打下岩溶水水井,以解决当地饮水燃眉之急,而“应急”的期限是“南水北调”的水进入北京,在此之前,这些应急水源地均允许超采。

北京市岩溶水开发总量已达2.5亿立方米,市第三水厂、石景山水厂等都使用岩溶水作为主要水源。

“开采岩溶水有一定风险,因为很难确定会不会因为岩溶水抽走发生塌陷,地下水超采导致的沉降是慢性的,但岩溶水的开采塌陷往往是突发性的。” 中国地质科学院岩溶地质研究所研究员雷明堂说。

假如学界建议的节约用水、分流北京各类中心等建议无法见效,连这种补给困难重重的“子孙水”都被用完之后,北京又该如何?

还没有人给出答案。

资料

“26213”式供水系统

北京市未来的城市供水系统格局是:按照水源系统、输水系统和制配水系统的层次,以两大动脉、六大水厂、两个枢纽、一条环路和三大应急水源地构成城市供水络体系,简称“26213”式供水系统。

两大动脉是指南水北调中线总干渠和密云水库至第九水厂输水干线。南水北调中线总干渠末端是团城湖调节池。在总干渠上可向房山新城、长辛店地区供水。过永定河后,沿西四环北上,可为中心城区及门头沟新城、海淀山后地区、首都机场地区和温榆河生态走廊地区供水。沿南五环东输,可为中心城区及大兴新城、亦庄经济开发区、通州新城供水。密云水库至第九水厂输水干线,在水源上已经与密云水库、怀柔水库、怀柔应急水源地、平谷应急水源地联通,在用户上已经与第九水厂、第八水厂联通;还具备与第十水厂联通条件。

六大水厂是指第九水厂、田村水厂、第八水厂、第三水厂、规划的第十水厂、丰台(郭公庄)水厂。它们是自来水系统的骨干水厂,建设改造完成之后,基本可以覆盖中心城区的核心区和十大边缘集体地区,使中心城区各自来水厂从东(第十水厂)、南(郭公庄水厂)、西(田村水厂)、北(第九水厂)向核心区供水,缩小供水半径,降低自来水厂出厂压力,节省水厂能源消耗和运行费用。六大水厂新建、改建后,可减少地下水厂的运行,涵养地下水,地下水可以作为储备水源,同时为地表水、地下水通过自来水进行联合调度提供了便利条件。

两个枢纽是指团城湖调节池和大宁调节池。前者在南水北调供水系统中是重要的水利枢纽,起着承上启下的作用。南水北调来水汇入团城湖调节池,意味着南水北调供水系统与现有城市供水系统有机结合。团城湖调节池,不仅可接纳密云水库和南水北调来水,还可向八方供水。第九水厂、田村水厂、燕化引水工程、东水西调工程、玉渊潭、城市河湖水系、清河、高水湖养水湖均可从此处取水。它还地处西郊地下水库地区,周边有北坞村西、巨山村等七座砂石坑和南旱河,为今后回灌地下水、恢复历史高水湖养水湖提供了条件。

一条环路是由总干渠西四环段、南干渠、东干渠、团城湖-第九水厂输水管线等形成沿五环路为环带的供水环路系统。

三大应急水源地是指怀柔地下水应急水源地、平谷地下水应急水源地和张坊应急供水系统,目前均已完成。在遇枯水年和突发事件时,可通过供水系统紧急向城市供水2.7亿立方米。

这一系统在南水北调来水后的水资源配置思路为:

其一,结合统筹考虑,合理安排各种水源。根据南水北调来水后全市各种水源的功能定位,调整北京市现有水源的功能和定位,把目前的地下水、密云水库等从重要的城市水源调整为未来南水北调的补充,战略资源储备。

其二,对各种水源要进行统一调配使用,密云水库、南水北调来水和优质的地下水要优先满足生活用水,对水质要求不高的工业和农业,尽量使用再生水。南水北调进京水的主要供水对象是优先通过自来水厂供应城市生活、工业用水,并适当考虑部分生态环境用水需求。

其三,适应新的城市空间布局,当地水资源要优先保障本区域经济社会发展。密云水库供水范围内新城考虑由密云水库解决部分水源,调整密云水库只保障中心城区的局面;中心城区位于顺义的水源地考虑要逐步与顺义共享;中心城区及南水北调供水范围内的新城地区等地下水长期超采区,城市工业、生活用水尽量由南水北调水源解决。

其四,利用以南水北调和密云水库为双水源的水厂,丰枯互济,在南水北调可以多供水时尽可能使用南水北调的水,使密云水库多存水,少放水。用密云水库作为南水北调的间接调蓄库,使密云水库有所储备,确保城市供水安全。

其五,利用南水北调入京的时机,全面推进自来水集中供水替代自备井的工作,提高城市供水水质,逐步关闭自备井,提高城市自来水供水率。减少地下水开采量,涵养地下水,使其有一个较快的恢复期,改善环境,储备资源。

其六,在以上配置思路的指导下,合理分析各种水源的供水可行性、中心城区、新城的用水需求,进行合理配置方案分析,首先进行全市本地水源的可供水量分析,全市工业、农业、生活、生态环境等各项需水的预测,并进行全市需水的初步配置,提出城市工业、生活用水需求的各水源的总量配置,然后结合分区的城市工业、生活用水需求,进行中心城区、各新城、镇区间城市工业、生活用水需求的配置方案分析,并提出南水北调供水范围内分区间的自来水需求量及水源配置,结合水厂建设规划,对南水北调供水范围内自来水厂水源进行配置。

【作者:《财经》 焦建 】

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