天津市大港区中水利用探析

李志晖 滕怀东 王志宽 滕吉瑞

摘要阐述了天津市大港区污水处理及中水利用情况,分析了该区用水存在的问题,并提出了解决水资源短缺的对策及中水利用的具体方案。

关键词中水利用;利用情况;存在问题;对策;利用方案;天津大港区

中图分类号X703.1文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)21-0248-03

大港区地处天津市东南部,总面积1 113.83km2,是东部沿海发展带的重要节点,重点发展石油化工产业,已建设成为现代化石油化工基地和原油、成品油集散中心。新修编的天津市城市空间发展规划中,确定了“双城、双港”总体战略,其中“双港”就是以现有天津港作为北港区,在大港区新建一座综合性港口作为南港区。规划建设中的南港区就位于南港工业区内。这一规划将开辟大港区的海上通道,使滨海新区形成以南北两大主力港区为核心的一港多区港口布局体系。目前南港工业区已由最初的地区战略上升为全市战略,列为滨海新区乃至全市的重要功能区,总规划填海造陆220km2,其中路域163km2。最终建成以世界级重工业及化工业为核心持续竞争的工业复合体工业区。目前大港区水资源大致分为6个方面:一是地表水,即利用河道、水库、坑塘拦蓄地表水;二是地下水;三是天津石化公司水源地供水;四是引滦水;五是海水淡化;六是正在建设的市自来水管道。大港区属缺水地区,其自身可利用的淡水资源不足,随着经济进一步发展,用水量逐年增加,水源不足已经成为制约经济发展的主要因素。因此,中水回用是解决水资源的有效途径。

1大港区污水处理及中水利用情况

目前区内有6处具有一定规模的污水处理厂或设施。其中,天津市大港区环科蓝天污水处理有限公司是属于大港区管理,由天津环科水务开发有限公司运营,主要处理城市生活污水,2008年又投资增加了深处理设备,处理后的污水达到了国家《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)中的观赏性景观环境用水—水景类水质标准要求,可用于农田灌溉,环境景观用水补水及城市园林绿化。但其处理合格后的中水未利用,白白放入大海。其他5个污水处理厂或设施均为企业自己投资、自行运营,处理的污水主要用于企业内部工业用水,属于工业节水范畴,以提高企业用水重复率。天津市大港区环科蓝天污水处理厂污水处理能力为1 000万立方米/年,6个工业企业污水处理厂或设施处理能力累计为3 760万立方米/年。

2大港区用水存在的问题

2.1水资源短缺,供需矛盾日益突出

大港区人均占有水资源量不足240m3,长期以来水资源一直制约该区社会经济发展。各级政府和部门充分重视,实施了引滦入港、引宝坻地下水等外调水工程,有效地缓解了大港区居民生活用水的供需矛盾。目前,城区供水以外调水及当地深层淡水为主,以海水利用作为补充;农村以地表水及当地深层淡水为主,农业灌溉基本上是靠天吃饭。随着大港区经济快速发展,重大项目多,水需求有较大的增长。区内唯一一座大型水库北大港水库没有外来水源,蓄水量严重不足,在引黄济津期间的蓄水向天津市城区供水,其余2座小型水库蓄水能力较少,限制蓄水量为1 337万立方米,也没有外来水源,而且其蓄水量主要用于养苇、养鱼等养殖生产用水。过去曾是农田灌溉重要水源的河道蓄水,由于连年干旱、上游用水量大增,导致入境水量逐年减小,加之工业、城市废污水排放,这些大部分河道蓄水已完全丧失了其水源功能。地下水已严重超采,加剧地面沉降和地下水位下降。因此,大港区属于严重的资源型和水质型双重缺水性地区。

2.2生态环境恶化

由于大港区地表水、浅层地下水因水质问题无法开发利用,外调水存在较大缺口,人们不得不开发利用深层地下水。随着工农业和城区经济的发展,地下水的开采量逐年增加,造成地下水疏干式过度开采,过量开采地下水出现了水位下降、地面沉降、水质污染和水文地质条件恶化(如海水入侵)等问题。大港区地下水静水位最大值已超过110m,降落漏斗逐年扩张,20世纪80年代初期,漏斗中心在大港油田指挥部附近,呈北东方向发展,面积约40km2,中心水位埋深达52.11m,到1987年,漏斗面积达130km2,地下水埋深为73.26m。近几年来,大港区水务部门严格控制地下水开采,地下水埋深的下降幅度呈减缓趋势,年平均下降幅度小于0.60m。2007年平均地面沉降量32mm,大港北部中塘镇地区是沉降量较大的地区,地面沉降量在50mm以上,属于西青区王稳庄沉降漏斗的一部分,管港湖及周边地区平均地面沉降44mm。污水处理设施的不足,加剧了水环境的恶化。由于污水排入,各河系水质污染严重、水质恶化。

2.3水资源浪费现象严重

由于在城市绿化、汽车冲洗、厕所冲洗、路面喷洒和消防等方面的用水均采用自来水或地下水,造成水资源的严重浪费。而大港环科蓝天污水处理厂所产的中水,白白流入大海。

2.4城市生态用水严重缺乏

环港河主要有4条河流即十米河、八米河、板桥河、长青河。城区湖泊有临潮湖、官港湖、湿地公园、溪谷公园(溪谷公园指为港东新城规划的溪谷公园中的大面积水域)。这些河道、湖泊没有外来水和生态用水的补足,并且各自孤立,形成死水。

3解决水资源短缺的对策

解决大港区水资源短缺的对策主要集中在2个方面,一是“开源”,即通过修建引水工程、海水淡化等方法增加水资源的供应量。二是“节流”,即通过各种方法提高水资源的利用效率。各种“开源”措施在满足城市供水需求的同时也造成了很大的副作用,修建引水工程不仅耗资巨大,耗日持久,而大规模开采地下水更是导致地下水位降低,形成地质漏斗、地面沉降、地裂缝等严重的地质灾难;海水淡化成本较高。相比较而言,解决城市缺水问题“开源”应立足长远,科学规划、合理布局,以解决居民饮用水、工业用水为主;城市生态用水通过“节流”完全可以解决。在各种“节流”措施中,推行中水利用是一个极其重要的方面,是解决水资源短缺的最有效途径,是势在必行的重大决策。

污水处理和中水利用不仅是城市基础设施的重要部分,而且是水资源综合利用和节水的重要措施。随着城市化的加快和经济建设的发展,城市污水排放量迅速增长,大量未经处理的城市污水任意排放,不仅造成水环境的污染,更加剧了水资源的紧张,同时制约了经济社会的发展,危害人民身体健康。而经过净化的污水可以作为一种再生的水资源,具有量大、集中、水质和水量都较稳定的特点,能够用于农业灌溉、工业生产、城市景观、市政绿化、生活杂用、地下水回灌和补充地表水等,有效合理的运作可提高水资源综合利用率,缓解水资源短缺矛盾,减轻水体污染,有效实现水资源的社会效益、环境效益、经济效益及资源效益。中水利用是水资源短缺的需要,是可持续发展的需要,是改善环境的需要,中水是稳定可靠、保证率高的水资源。中水的综合利用,不仅可以缓解我国水资源紧缺的现状,还可以逐渐改善水环境污染的状况。因此,城市污水的再生利用,即中水回用是节约及合理利用水资源的有效途径;同时城市作为一个特殊的“人类社会系统”,从“清洁生产”的角度看,城市污水的再生利用也是防治水环境污染及促进人类可持续发展的一个重要方面,城市污水处理和中水利用是水资源良性社会循环的重要保障措施。

充分利用环科蓝天污水处理厂的中水,开辟“第二水源”。即将排放的中水通过现有河道,引入环港河、官港湖、湿地公园、临潮湖,满足生态用水要求。该项目涉及城市生态水系所面临的水资源配置、水污染防治、河道生态修复、堤岸治理、水体循环、水生态构建、雨水利用、中水回用、亲水景观、水工建筑物、运行管理系统等各个因素,达到河湖交相辉映、人水和谐共生的目标。

4中水利用方案

4.1生态需水量预测

经测算,官港湖每年需生态水600万立方米;环港河、临潮湖年需生态水235万立方米;城区及各企业每年园林、景观需生态水约300万立方米,合计每年需生态水1 135万立方米左右。大港环科蓝天污水处理厂每年中水回用1 000万立方米,可利用河道、湖泊存储雨水约341万立方米,即每年可提供生态用水1 341万立方米。

4.2中水输水线路方案比较

经现场勘查,在利用现有河道和尽量减少占地的情况下,结合环港河规划、高教园区规划和东部城区的发展需要,考虑5条输水线路,分述如下。

4.2.1西线方案。全长23.34km,中水经城排明渠,入长青河、十米河、八米河,再经西排干输送至官港湖。沿线城排明渠已进行治理,长青河已治理1.39km,十米河已全部进行治理,需治理河道15.19km;沿线需新建涵洞、节制闸、橡胶坝各1座,维修涵闸2座。该方案投资9 867.26万元。其优点是输水渠道全部利用已有河道,投资小,拆迁、占地等协调工作少,若分步实施,现在只需做迎宾街路口的涵桥即可达到通水的目的。缺点一是不能与临潮湖连接;二是在八米河段有小站开发区的污水混入,影响水质。

4.2.2东线方案。全长22.22km,中水经城排明渠,入长青河、入南环河(上高路段)、板桥河,再经西排干输送至官港湖。沿线城排明渠已进行治理,长青河已治理0.55km,需治理河道18.25km;需新挖河道2.73km;需疏通河道4.4km;沿线需新建涵洞5座、节制闸1座、排水泵站1座,新建交通桥2座;管道加固23处。该方案投资26 850.37万元。其优点是输水渠道大部分利用已有河道,缺点一是不能与临潮湖连接;二是投资大,拆迁、占地等协调工作量大,管道切改、加固难度大;三是板桥河段与开发区的污水混合;四是分步实施难度大。

4.2.3中线方案Ⅰ。全长23.88km,中水经城排明渠,入长青河、十米河、八米河,经法官学院北侧新开挖明渠(铺设管道)联通南开学院湖、入临朝湖,再经临床医学院北侧新开挖明渠,入八米河后,经西排干输送至官港湖。沿线城排明渠已进行治理,长青河已治理1.39km,十米河已全部进行治理,需治理河道12.03km;沿线需新建涵洞7座、节制闸3座、橡胶坝1座,维修涵闸2座;新挖河道2.9km;铺设管道0.8km。该方案投资11 920.21万元。其优点是输水渠道大部分利用已有河道,并且与临潮湖连接,水系在大学城内穿过,整体景观效果好。缺点一是有一定的协调难度,需在八米河建2处节制闸,该河是与津南区的界河;二是区规划局在大学城的详规中应留出河道的位置。

4.2.4中线方案Ⅱ。全长22.26km,中水经城排明渠,入长青河、十米河、八米河,经法官学院北侧新开挖明渠(铺设管道)联通南开学院湖、入临朝湖,从临潮湖东北角开挖明渠至津歧路涵洞,通过津歧路东现有排水渠道与板桥河(东环河)连接;在板桥河北端开挖明渠与八米河联通;利用现有渠道与官港湖联通。沿线城排明渠已进行治理,长青河已治理1.39km,十米河已全部进行治理;需治理河道6.51km,需疏通河道3.98km,需新挖河道2.74km;铺设管道0.8km;沿线需新建维修闸涵19座,新建橡胶坝1座、提水泵站1座。该方案投资10 792.32万元。其优点是输水渠道大部分利用已有河道,并且与临潮湖连接,水系在大学城内穿过,位于东部城区的北侧,有利于改善城区环境和提高城市的排水能力。缺点是板南路两侧的环境较差。

综上所述,推荐实施中线方案Ⅱ。

5结语

大港区供水水源主要靠外调水、地下水及部分淡化海水,上游来水基本为污水,水体污染严重,生态用水缺乏保障。由于蒸发量远高于补水量,浅层地下水盐度逐步加重,土地盐渍化加剧,导致区域内水生态承载力进一步降低。实施中水回用可达到以下目标:一是开辟了新水源,减少了地下水开采量,提高了水资源利用率。大港区污水处理厂可提供3万立方米/d的中水,提供了一个非常经济的新水源。减少了由于远距离引水引起的数额巨大的投资和大量开采地下水引起的地面沉降,最大限度地利用了水资源。同时,雨水作为资源加以利用,为沿岸景观、绿化、农业生产创造了条件。雨水、再生水成为城市的第二水源。二是进一步完善了城市生态水系。该工程实施后,打通了大港城区南水北送的一条生态通道,并且有效联通了城区仅有的2座湖泊(临潮湖和官港湖),为有效利用雨水、中水资源奠定了坚实的基础。三是保证了湖泊、河道的生态用水,取得显著的社会效益。该工程未实施前只有临潮湖采用地下水补充,其余水系靠降雨来补给生态用水,由于降雨量小于生态用水量,除临潮湖以外的湖泊、河道难以保证正常的生态运行,沿岸环境差。工程实施后,可有效保证生态用水量,提高城区的排蓄能力和城市整体品位、实现水资源的高效配置,改善水质,提供亲水、休闲空间,达到“碧水环绕港城,湖光倒影美景”的效果。四是提高城市防涝能力。工程实施后,可使环港河全部联通,城区雨水可由十米河进入长青河,由城排泵站排除,亦可由东部泵站排除或新建泵站排入管港湖、八米河,极大提高了城区的排涝能力,不必再协调津南区开启十米河泵站。汛期降暴雨时,三座泵站联合运用,宜蓄则蓄,宜排则排。推荐方案可分步实施,在投资较少的情况下,可先打通长青河,使中水利用西线方案线路,实现官港湖通水,待条件成熟时再实施中线方案Ⅱ。其路由应尽快由规划部门批准,待下一步实施时留足用地,以便于东部城区、开发区建设的规划布局。

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