营口市主城区水平衡测试技术方法及分析

张春洁;金 鑫;李旭春

(1.辽宁省水文水资源勘测局营口分局，辽宁 营口115000;2.辽宁省水文水资源勘测局，辽宁 沈阳110003)

1 城市水平衡测试的目的和意义

营口市位于渤海辽东湾东北岸，大辽河入海口处，是全国重点沿海开发城市之一。营口市水资源总量为10.55亿m3，人均占有水资源量463m3，是省内水资源严重贫乏地区，水资源短缺已成为制约社会经济发展的重要因素。为了节约用水，合理调配水资源，减少废污水排放，制订合理的生活用水定额和工业用水定额，使城市用水更加合理，以期达到社会经济稳定、高速发展，因而，必须摸清城市的用水现状结构，充分开发城市的节水潜力，科学地规划城市用水。

在城市用水方面，准确确定用水量、耗水量、废污水排放量和污染物排放量数据，对于城市水资源配置、城市节水和供水工程规划建设、城市污水处理与污水处理厂规划建设、城市污水对流域或区域水资源环境的影响分析等诸多方面密切相关，十分重要。因此，开展城市水平衡测试极其重要。

2 水平衡测试的目标

(1)通过城市的生活用水的水平衡测试，确定城市生活用水的现状用水量、耗水量、排水量和污染物排放量及用水量、耗水量、排水量之间的比例关系。

(2)根据供水人口统计确定城市的人均用水量、耗水量、排水量和污染物排放量之间的比例系数。

(3)通过城市水平衡测试，为其他同类城市生活用水情况的确定提供比例系数。

(4)根据排水口情况，在其他条件具备的情况下，对城市内工业用水排污量和污染物排放量进行监测，为企业排污达标状况提供基本监测数据。

(5)在其他条件具备的情况下，在城市排水管网的生活用水和工业用水汇合点处建立排水量和水质长期观测点，用于今后水资源规划、创建节水型社会提供基本数据[1]。

3 技术路线

在用水现状比较稳定的条件下，根据城市生活用水数据的年际变化，我们能够利用一个年度的城市生活用水水平衡测试，来确定当前条件城市生活的用水量、耗水量、污水和污染物排放量及之间的比例系数。在随后的年份，只要当地的气候条件、基础设施状况、第三产业发展水平以及居民生活水平和生活习惯等没有发生明显变化，就可根据人口变化和供水数据来确定用水量，并沿用水平衡测试的比例系数来确定耗水量、污水和污染物排放量。

通过研究主城区域取水、用水、排水等方面存在的问题，经过分析计算，可以解决城市现状用水结构存在的不合理的现象，为营口市水资源合理规划、创建节水型社会打好基础。

4 水平衡测试工作步骤和方法

4.1 测试步骤

水平衡大致可分为准备阶段、实施测试、数据汇总分析和评价四个阶段[2]，其中准备阶段主要包括:企业用排水情况详勘，制定测试方案，仪器设备配置以及技术准备;测试阶段主要包括:测试数据收集和技术审核，实时数据分析反馈;数据分析阶段主要包括:数据整理、汇总和分析，并编写《水平衡测试报告书》;评价段主要包括对用水单元进行合理用水评价，找出不合理用水量的产生的原因，并提出合理化建议。

4.2 测试方法

水平衡测试的方法主要有两种:逐级平衡法和一次平衡法。

4.2.1 一次平衡法

一次平衡法是在每天同一时段内，对全厂所有的生产用水设备、辅助生产设备、附属生产设施及全厂生活设施的供水、排水、耗水等情况进行测试[3]。此方法只适用于用水系统比较简单、用水过程较为稳定的企业[4]。此方法作为瞬时测试，精度较高，测试结果比较理想。但是，对生产周期大于二十四小时的不均匀用水设备其误差较大，不能反映这类设备的实际用水情况。而且，由于所有测试任务是在二十四小时内完成，需要的测试人员数较大，一般适用于中小企业或用水比较简单的企业[5]。

4.2.2 逐级平衡法

逐级平衡法是建立在用水点的基础上，能够较好地反映出各个不同用水设施的用水情况[6]。逐级平衡法是先进行设备水平衡测试，然后进行车间的水平衡测试，最后是全厂的水平衡测试。此方法能较好地反映出各个不同用水设施的用水状况，尤其是一些生产周期长、用水量不均匀的设备或设施更为适用。但是，在设备运行工况不稳定以及企业职工流动性较大情况下，企业内的各种水量之间难以平衡。

本此测试因为是针对整个主城区的，测试范围大，采用二者兼并的方法。供水数据来源于自来水公司和用水数据;排水量来自现场监测;那么，耗水量等于供水量减去排水量;污染物排放量来源于对污水排放的监测。

5 水平衡测试

营口市是较早开放的沿海城市之一，经济发达，近年来营口依托港口发展重化工业的战略取得明显的成效。尤其在冶金、石化产业和装备制造业上的发展极其迅速，现已形成冶金、装备制造、石化、镁质材料、新型建材、纺织服装六大支柱产业，其规模以上工业增加值共占比达80%，全市轻重工业比为21.3:78.7，现营口的三产产业结构比为7:60:33，由原来的以轻纺工业为主的轻工业城市转变成以冶金、石化为主的重工业城市。市政供水面积66.3km2，供水人口42.17万人。

因为用水水平因季节的不同而不同，所以开展水平衡测试，首先需要分季度分别进行测试，然后对测试结果进行综合分析，提出用水定额和节水建议。本测试以春季为例。

5.1 水平衡测试范围及分区的划分

根据营口市主城区的供排水特点，本次测试分区按排水管网所控制的区域进行划分。依照代表性强、工业影响小、供排水清晰的原则，我们在主城区选取四个典型区域进行测试。四个典型区域分别为:二泵站区、三泵站区、八泵站区和银珠化纺测试区，总供水面积8.789km2，供水人口17.6154万人。

5.2 供水量监测

本次城市水平衡测试划定区域的供水数据可根据用水数据及自来水公司提供的管网漏失率进行计算。

5.3 排水量监测

在四个典型区中的三个测试区的排水水泵站和污水处理厂分别进行二十四小时监测进口和出口水量。严格记录泵站开泵数量及所开泵的开启时间，通过水泵的额定功率、水泵效率和水泵的开启时间计算测试区的排水量，并且，在每个泵站的蓄水池设立水尺观测水位，根据蓄水池的水位变化，确定排水的日变化规律及复核排水量。在银珠化纺测试区设立两个监测断面，下断面监测的排水量与上断面监测的排水量之差即为该区域的排水量。

5.4 污染物排放量监测

根据《典型城市水平衡测试技术大纲》和《水环境监测规范》(SL219－98)，并结合考虑营口市的排水管网实际情况，对水质与水量大部分同步监测，监测项目[7]即:化学需氧量(COD)、氨氮、总氮和总磷。

5.5 水平衡测试成果分析

根据营口水务有限公司2008～2010年供水资料统计，工业取水占总供水量的55%，生活取水占总供水量的45%来分析计算，得出营口市主城区的排水率、耗水率、人均生活用水定额统计表如表1所示。

表1 营口市区主城区排水率、耗水率、人均生活用水定额统计表

在本次水平衡测试期内(一个星期)，营口市主城区污水收集范围内居民生活总供水量为54.67万m3，日平均供水量7.81万m3，供水人口42.17万人，人均用水定额185升/人·日。总排水量为99.18万m3，日平均排水量14.17万m3，排水率77.13%。耗水量为供水量与排水量之差，得出该主城区的日均耗水量为4.20万m3，耗水率22.9%。

营口市主城区经污水处理厂处理后人均日污染物排放量为0.0360 kg，接近纯居民生活区人均日污染物排放量。

6 存在的问题及节水建议

6.1 存在的问题

(1)水平衡测试的测试范围较大，研究对象为整个主城区，具体监测对象分散，分为几大典型测试区，并没有对本地区的各个工厂、企业等用水部门进行单独的用水、耗水和排水监测，从而在监测过程中容易造成误差，增加计算的累计误差。

(2)供水数据来源于自来水供公司，由于营口市自来水公司供水方式为环状供水，各水厂的供水管线互通，错综复杂，整个城市管道供水过程中的跑、冒、滴、漏造成水量的损失量计算复杂且没有计算进来，缺少相应的技术支持，从而对供水量和用水量的精度造成影响。

(3)测试仪器的仪器误差和系统误差以及操作技术的熟练准确度对结果会造成影响。

(4)由于水平衡测试范围较大，而进行测试的人员安排有限，以及测试工作时间较短，容易造成测试结果的年际代表性不强而使其时段性、阶段性特点突出。

6.2 建议及节水措施

(1)增加水平衡测试工作资金的投入，改进城市水平衡测试方法，提高测试效率;

(2)建立用水档案[8]。各行业的用水档案须健全，实测试工作中，数据记录和处理须按照有关要求严格进行，形成一套完整的技术方案。

(3)选择代表性强的水平衡测试时间段和测试周期，这是水平衡测试技术难点[9]，做好这一点，可以更好地摸清用水单元的运行周期，以便使测试的水量最大限度地接近真实值。为下一步的节水工作提供更真实可靠的依据。

(4)选定合适的测试仪器，严格按照操作步骤、方法进行，并且熟练掌握各种测量器具的使用方法，准确读数。加大创新力度，直接改进测量方法。

(5)加大节水宣传力度，鼓励各大用水单位积极采取节水措施。

(6)引进节水新设备、新方法，改进新工艺，提高节约用水效率。

(7)加强城市节水工作的领导机构，做好用水定额的编制工作，研究制定用水定额的配套政策。

7 结语

以整个城市为研究单位，开展整体的水平衡测试，能够全面了解城市供水、耗水及排水状况和区域的用水现状，以此分析水量平衡关系和合理供、用水程度，为水行政主管部门制定科学合理的用水定额提供可靠的数据，为城市制定系统的供水、节水及污水处理规范提供可靠依据，以保证城市水资源可持续利用和社会经济的健康发展。

[1]辽宁省水文水资源勘测局营口分局.营口市城市水平衡测试技术报告[R].2011.

[2]林洪孝，王国新.用水管理理论与实践[M].北京.中国水利水电出版社.2003.

[3]廖承彬.水平衡测试技术及其实践[J].浙江水利.2000，(6):5.

[4]孙恩福，郑东春.企业水平衡测试是建立节水型社会的重要措施[J].东北水利水电.2005，(7):53.

[5]俞芳琴，狄昌盛.浅谈水平衡测试及应用[J].南京.江苏水利.2010(9).

[6]张可义.沧州市企业水平衡测试分析[J].陕西水利.2011(2).

[7]水环境监测规范.(SL219－98).

[8]魏凤丽.水平衡测试及工作中应注意的问题[J].有色冶金节能.2009，(5).

[9]张伟，梁志成，黎建余.东莞市水平衡测试问题探讨[J].中国计量.2011－07.