云南省农村饮水安全多项目供需水量预测分析

王永德 陈小洪 马华安

(云南省水利水电科学研究院,云南 昆明 650228)

1 研究背景

水是人类赖以生存的生命之源,解决农村饮水安全问题是一项重大的民生工程,事关国家社会稳定大局,事关农村居民的身体健康和民生福祉[1]。截至2020年年底,云南省建成各类农村供水工程36.82万处,其中城乡一体化工程148处、万人工程323处、千人工程4538处、千人以下工程6.44万处、分散式工程29.88万处,覆盖人口3920.18万,其中农村人口3650.27万[2]。通过16年的集中建设,已初步建立起农村供水工程体系和管理体系,解决了广大农村居民正常年份“有水喝”的问题,农村供水保障能力有了显著提升。然而受水在低处人在高处、山区面积大、山高坡陡谷深、干旱易发性区域性季节性等特殊地形地貌自然条件的限制,加之农村供水工程建设标准低、历史欠账多等因素影响,现状农村供水工程水源调控能力较差,保障水平还不高,抗御自然灾害的能力还不强。近年来受持续干旱的影响,部分区域农村供水工程水源不稳定,存在因旱需应急拉水送水情况,同时利用水窖辅助供水及单纯靠水窖供水情况依旧存在。截至2021年5月,云南省仍有72.92万人单纯靠水窖供水、78.96万人靠水窖辅助供水,同时有141.88万人因旱需应急拉水送水,689.67万人存在水源不稳定现象,农村供水保障水平还比较低,与乡村振兴战略和农村居民对美好生活的向往还有差距。

云南省实施农村饮水安全专项行动项目共3322处,其中规模化集中供水工程380处(城乡一体化工程63处,万人工程317处),小型集中供水工程2636处(千人工程1179处,千人以下工程1457处),更新改造工程306处(千人工程88处,千人以下工程218处)。通过上述项目的实施,至规划水平年,覆盖总人口1468.22万人,其中给现状472.82万人水源不稳定人口提供保障,有效解决109.86万人因旱需应急拉水送水问题和提升79.03万人水窖辅助供水及77.61万人纯水窖供水饮水安全保障水平[2]。为了保证工程项目建成后正常运行、有足够水量供给,切实解决农村居民饮水安全问题,对供需水量状况趋势变化研究十分必要。

2 需水量预测

2.1 人口发展预测

涉及专项行动覆盖范围内的人口,自然增长率按6‰考虑,城镇人口再考虑10‰的机械增长,计算至规划水平年专项行动覆盖人口为1468.22万(城镇人口103.76万,农村人口1364.46万),其中涉及现状水源不稳定人口472.82万,拉水送水人口109.86万,水窖辅助供水人口79.03万,纯水窖供水人口77.61万。

2.2 需水定额

2.2.1 城镇需水定额

城镇生活综合需水定额采用人均日用水量方法进行预测,根据经济社会发展水平、城镇规模、人均收入水平、水价水平、节水器具推广及普及情况,结合气候条件、生活用水习惯,及城镇规模不同分别拟定[3-4]。城镇生活综合需水定额为城镇居民生活需水定额、城镇公共需水定额和城镇生态需水定额之和。城镇生活用水以自来水厂集中供水为主,输水管路普遍较长,需要考虑输水距离和输水损失,所以拟定的定额为净定额。农村饮水安全专项行动所覆盖城镇人口均按小城镇考虑,城镇公共用水主要包括建筑业、商饮业、服务业用水、公共部门等用水。用水定额取值参照城镇居民生活用水定额按城市规模大小确定,城市人口规模越大,用水定额越高。现状年城镇居民生活综合用水定额为130L/(人·d)[5]。结合不同地区城镇生活用水水平,预测2035年城镇居民生活综合用水定额为160L/(人·d)。

2.2.2 农村需水定额

农村生活需水包括农村居民生活需水和农村牲畜需水,经调查农村居民生活需水定额为70L/(人·d)。随着农村生活水平的提高,预计至2035年,农村居民生活需水定额为90/(人·d)。

2.3 需水量预测结果

2.3.1 城镇生活需水量

城镇生活配水管网漏失水量为综合生活水量、浇洒道路和绿地水量之和的10%～12%,当单位管长供水量小或供水压力高时可适当增加[6-7]。经现场调查,现状管网漏损率为30%,农村饮水安全专项行动覆盖范围内城镇居民生活现状需水量约为6100万m3。预测到2035年,城镇供水管网漏损率降低到12%以内,水厂自用水量和未预见水量按10%考虑,至规划水平年约为7200万m3。

2.3.2 农村生活需水量

农村生活需水量为农村居民生活需水量与牲畜需水量之和,其中农村居民生活净需水量=农村居民用水定额×农村人口,牲畜净需水量按农村居民生活净需水量的20%计列[8-10]。现状年及规划水平年农村生活供水管网漏损水量及未预见水量按净需水的15%及10%考虑,农村饮水安全专项行动覆盖范围内农村生活现状需水量约为43800万m3,至规划水平年约为59000万m3。

由以上预测可知:至规划水平年,农村饮水安全专项行动需水量约为66200万m3,其中城镇生活需水量约为7200万m3,农村生活需水量约为59000万m3。

3 可供水量预测

3.1 水源选择

3.1.1 水源选择原则

水源选择原则如下:

a.水质良好、便于卫生防护。地表水水源水质符合《地表水环境质量标准》和《生活饮用水卫生标准》的要求;地下水水源水质符合《地下水质量标准》的要求。

b.水量充沛。优先采取地表水进行供给,水源保证率不低于90%,尽量利用保障率较高的水源,如已建(或在建)的中(小)型水库;水源为河流时,设计枯水期流量年保证率不低于90%;水源为地下水的,设计取水量应小于允许开采量。

c.符合当地水资源统一规划管理的要求,并按优质水源优先保证生活用水的原则,合理处理与其他用水户之间的矛盾。

d.尽量选择能自流供给的水源,如必须提水,应充分论证其必要性及可行性。

e.选择小(1)型及以上水库作为水源的,水源工程部分投资均不在本次专项行动范围内,其中新建小(1)型水库,水源工程投资列入“十四五”兴水润滇工程建设规划统筹实施,同时必须保证列入专项行动中的输配水工程与水源工程同步建成使用;选择小(2)型水库及坝塘作为水源的,其水源工程在本次专项行动实施范围之内,水源与管网也必须同步建成使用。

3.1.2 水源选择类型分析

云南省农村饮水安全专项行动项目共有3322处,其中能自流供给的有2539处,必须提水供给的有783处。水源中利用既有、在建(或改造)的有2176处,其中利用蓄水工程886处,占比40.7%;利用河流278处,占比12.8%;利用龙潭、山泉及地下水1012处,占比46.5%。必须新建水源的有1146处,其中利用蓄水工程301处,占比26.3%;利用河流181处,占比15.8%;利用龙潭、山泉及地下水664处,占比57.9%。专项行动不同类型工程覆盖范围内水源选择及类型见表1和表2。

表1 专项行动不同类型工程水源情况统计

表2 专项行动覆盖范围水源工程类型数量及相关参数

3.2 可供水量分析

a.由表2分析可知,利用小(1)型及以上水库作为水源的工程有595处,占比17.9%,这些水库除部分小(1)型水库要在“十四五”建设(水源工程不在本次专项行动实施范围内)外,大部分都属于既有、在建的水库,并且大部分水库都是综合性利用水库,除生活供水外还有农业灌溉等任务,从供水保障率的角度考虑,供水量满足要求。此外,从供水优先顺序上看,生活用水必须优先保证供给,因此利用小(1)型及以上水库作为水源的工程可供水量是有保障的。

b.由表2分析可知,利用小(2)型水库及坝塘作为水源的工程有599处,占比18.0%,这些水库或坝塘中有321处新建或改造的水源工程在本次专项行动实施范围内,且部分新建水源除农村生活供水外,还有农业灌溉等任务,从而出现兴利库容大于本次设计的农村生活供水量的情况(如玉溪市元江县龙潭乡邓耳邑甲冲安龙它科垤村人饮供水工程,新建小(2)型老白头水库,其兴利库容为27万m3,但其农村生活供水量仅为16万m3)。由于小(2)型水库及坝塘具有一定的调蓄功能,并且生活用水必须优先供给,因此利用小(2)型水库及坝塘作为水源的工程可供水量也是有保障的。

c.由表2分析可知,从河流引水的工程有459处,占比13.8%,其中新建的有181处,占比39.4%。从这些取水口断面以上多年平均径流量看,都是选择水源稳定,径流量大的河流作为水源,供水量可以保证。

d.由表2分析可知,以龙潭、泉水及地下水作为水源的工程有1669处,占比50.2%,其中新建的有664处,占比39.8%。由于龙潭、泉水及地下水出水比较稳定,且大部分供水量较小,供水量可以满足要求。

由以上预测可知,本次农村饮水安全专项行动实施的项目,以水库、河流、龙潭、泉水及地下水作为水源,供水量是有保障的。

4 供需平衡分析

由于本次专项行动涉及工程较多,共计3322处,并且需水量只占云南省生活需水量的一小部分,要进行详细的供需平衡分析计算难度较大,只能基于以需定供,对比分析不同工程所需供水量与其兴利库容、多年平均径流量等的关系,分析供水量与需水量的平衡关系问题,见表3。

表3 专项行动覆盖范围内供需平衡分析

a.通过表3中数据可以看出,对于利用小(1)型及以上水库作为水源的工程,供水量为37658万m3,占整个需水量的56.9%,表明利用小(1)型及以上水库作为水源供水量占大头,且这部分水库的兴利库容达409695万m3,远远大于所需供水量,因此供水量可以满足需求。

b.对于利用小(2)型水库及坝塘作为水源的工程,供水量为11061万m3,占整个需水量的16.7%,这部分水库及坝塘的兴利库容达13233万m3,大于所需供水量,水量可以满足需求。

c.对于利用河流作为水源的工程,供水量为6295万m3,占整个需水量的9.5%,表明利用河流引水供水量较小,且河流取水口断面以上多年平均径流量达250424万m3,远远大于所需供水量,从不同县(市、区)来看,河流取水口断面以上多年平均径流量均大于所需供水量,因此利用河流作为水源的工程供水量可以满足需求。

d.对于利用龙潭、山泉、地下水作为水源的工程,供水量为11257万m3,占整个需水量的17.0%,这部分工程大多属于千人以下工程,由于龙潭、泉水及地下水出水比较稳定,且大部分供水量较小,供水量可以满足需求。

由以上分析可知,本次农村饮水安全专项行动实施的项目,以水库、河道、龙潭、泉水及地下水作为水源,供水量是有保障的。

5 结 论

本文基于以需定供,对比分析不同工程所需供水量与其既有(或在建、改造、新建)水库兴利库容、河道多年平均径流量等的关系,进行供需水量平衡分析。通过分析可知,供水量充沛,满足需水需求。

农村饮水安全专项行动项目,覆盖人口1468.22万,能有效解决现状109.86万人因旱需应急送水及472.82万人水源不稳定的问题,提升79.03万人水窖辅助供水和77.61万人纯水窖供水饮水安全保障水平,是巩固脱贫攻坚成果的有效保障。