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河海大学工程硕士论文 华能德州电厂供水分析研究 摘要 本文所研究的华能德州电厂供用水分析，以国家法律法规和地方文件为基础，以当 前国内外专家学者理论研究成果为依据，根据建设项目研究范围内自然地理条件与社会 经济发展状况，进行了水资源开发利用调查评价和供需水分析预测，阐明了德州市引黄 供水工程建设运行状况，对黄河来水和引黄供水工程可供水量进行了分析调算，对黄河 水水质进行了调查评价，分析了建设项目取用水的合理性及其取水、退水的影响。 本文在深入调查收集资料的基础上，对黄河来水量、潘庄引黄工程可引水量、丁庄 丁东水库可供水量、水质进行了全面分析。水库调算方面，根据丁庄、丁东水库的功能 不同，首先对电厂专用水库丁庄水库进行调算，剩余水量作为丁东水库的充库水量对综 合利用水库丁东水库进行调算，兴利调节计算采用典型年时历法，计算结果表明，黄河 来水频率9 7 条件下，黄河来水量4 5 3 5 亿m 3 a ，潘庄引黄闸典型年引水量5 1 5 亿m 3 a ， 丁庄、丁东水库可引水量2 1 1 亿一a ，规划年丁庄水库充库水量4 0 0 7 万m 3 ，丁东水库 2 0 1 0 年充库水量1 0 3 4 7 万m 3 ，2 0 2 0 年充库水量1 3 8 9 6 万3 ；两水库联合供水调算方案， 在满足设计供水目标条件下，满足华能德州电厂四期扩建工程年需水量2 0 0 0 万m 3 的需求。 水质分析依据国家地表水环境质量评价标准，对黄河潘庄段及丁庄丁东水库水质进行 评价，综合评价为类水，符合华能德州电厂四期扩建工程用水水质要求。 【关键词】供水水量：供水水质；水库调算；华能德州电厂 河海大学工程硕士论文 华能德州电厂供水分析研究 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h eg e o g r a p h i c a le o n d i t i o n sa n ds o e i o - e e o n o m yd e v e l o p m e n ts t a t u so ft h e s t u d ya r e a , t h ep a p e rc o n d u c t e ds u r v e ya n de v a l u a t i o no fw a t e ri - c s o u r c e sd e v e l o p m e n ta n d u 矗l i z a t i o n , m a d et h ep r e d i c t i o no fw a t e rs u p p l ya n dd e m a n d , e l i c i t e do p e r a t i o n a ls t a t e so ft h e c o n s t r u c t i o no fh u a n g h ew a t e rt r a n s f e rw a t e rs u p p l yp r o j e c ta td e z h o u , a n a l y z e da n d c a l c u l a t e dw a t e rr e s o u r c e sf i o mh u a n g h ea n da v a i l a b l ew a t e rs u p p l ya m o u n t , c o n d u c t e d s u r v e ya n da s s e s s m e n to fw a t e rq u a l i t yo fh u a n g h e , a n a l y z e dt h er e a s o n a b i l i t yo fw a t e r w i t h d r a w a l a n d u s a g e o f t h ec o n s t r u e t e d p r o j e c ta n d t h e i n f l u e n c e o f w a t e r w i t h d r a w a la n d b a c k w a t e r ， o nt h eb a s i so fi n - d e p t hd a t ac o l l e c t i o n , t h ep a p e rm a d eac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so nt h e h u a n g h e w a t e ra m o u n t ，a v a i l a b l ea m o u n to fw a t e rw i t h d r a w a lo fp a n z h u a n g h u a n 曲e - w a t e r - t r a n s f e rp r o j e c t ，a v a i l a b l ew a t e rs u p p l yo fd i n g z h u a n gd i n g d o n gr e s o u r v o i r , a n dw a t e rq u a l i t y t h ep a p e ra d o p t e dt y p i c a l y e a rt i m e d u r a t i o nm e t h o dt oc a l t yo u tc a l c u l a t i o n o fb e n i f i c i a lr e g u l a t i o n , t h em e t h o dw a sr e a s o n a b l e t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a ta t9 7 o f h u a n g h ew a t e ra v a i l a b i l i t y , t h e2 0m i l l i o no d e m a n do ft h ef o u r t he x p a n d e dp r o j e e to f h u a n e n gd e z h o up o w e rp l a n tw i l lb em e tv i ad i n g d o n gr e s o u r v o i ra td i n g z h u a n gw h i c h u p t a k eh u a n g h ew a t e rt h r o u g hp a n z h u a n gh u a n g h e w a t e r - u p t a k ec a l l a l t h ew a t e l q u a l i t yi s c l a s s a tb o t hp a n z h u a n g h u a n g h ea n dd i n g d o n gr e s o u r v o i r , w h i c hm e tt h ew a t e rq u a l i t y d e m a n do f t h ep r o j e c t t h ed e s i g nw a t e rs u p p l yc r i t e r i ao ft h ep a p e rm e tt h ew a t e rs t a n d a r do fn a t i o n a la n d s h a n g d o n gp r o v i n c e ，m e tt h er e q u i r e m e n to fd l t 7 8 3 - 2 0 0 1 t h ep a p e rs u g g e s t e dt h a ta l lt h e w a s t e w a t e rw a sr e u s e d , t or e a c ht h ed e m a n do fz e r o - d r a i n a g e ，t oa v o i dt h ei n f l u e n c et ow a t e r e n v i r o n m e n t w a t e rs u p p l yd e m a n d ，w a t e rq u a l i t y ,r e s o u r v o i rc a l c u l t i o n , h u a n e n gd e z h o up o w e rp l a n t 2 河海大学工程硕士论文 华能德州电厂供水分析研究 前言 华能国际电力股份有限公司德州电厂( 简称华能德州电厂，下同) 为燃煤火力发电 厂，是山东电网的主力发电厂之一，德州市工业用水大户，现装机总容量2 6 5 0 m w ，年总 用水量4 2 0 0 万m 3 。电厂为了满足山东省、德州市国民经济发展对电力的需求，规划利用 现有的扩建预留场地，建设四期2 x 6 6 0 m w 超超临界燃煤机组工程。 华能德州电厂四期工程规划2 0 0 7 年6 月开工，2 0 1 0 年8 月全部竣工，年用水量2 0 0 0 万m 3 。供水水源拟利用现有水源条件，采用丁庄水库、丁东水库联合调度供水。 为最大限度地发挥两水库的效益，根据当地水资源现状，为科学合理地配置当地水 资源，应对华能德州电厂四期工程取用水进行水资源供水分析研究，确定出两水库引水 供水联合调度方案，从而保证华能德州电厂四期工程的合理用水需求。 本文黄河来水量分析采用数理统计法，用水量及用水合理性分析采用分项计算、水 文类比法，来水用水过程分析采用典型年法，水库调算采用计入损失的时历列表法，水 质分析采用单指标法和综合指数法，论文参考了国内外大量的有关水资源可持续发展利 用的研究成果，分析结论已应用于建设项目施工设计中。 河海大学工程硕士论文华能德州电厂供水分析研究 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负 全部责任。 论文作者( 签名) ： 筮：撞i 兰刎年争月加日 ( 注：手写亲笔签名) 学位论文使用授权说明 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光 盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文 的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文 全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ：堑：盘建i 兰哕年俨月日 ( 注：手写亲笔签名) 河海大学工程硕士论文华能德州电厂供水分析研究 第一章绪论 1 1 问题提出 水是生命的源泉，是工农业生产和城市发展不可替代的重要资源；水，作为生命之 液哺育着人类和天地间万千生物。但是，进入2 1 世纪以来，随着国民经济的发展，人口 的增长，以及人民生活水平的提高，地球生命之液已向人类亮出黄牌n 】 人类社会发展的过程，从某种意义上说，是一部认识水、探索水、改造水的过程。 人类开发利用水资源大体经过三个阶段，表现出三个主要特征：( 1 ) 以解决人类生存问 题为主要手段的原始水利阶段，人与水的关系以人适应水的自然状况为主要特征。( 2 ) 以建设水利工程为主要手段的工程水利阶段，人与水的关系以人改造和利用水资源和水 环境为主要特征。( 3 ) 以水资源优化配置为主要手段的资源水利阶段，人与水的关系以 人改造和适应相结合为主要特征。从水资源开发利用发展阶段及其特征看，不同历史时 期，不同社会经济和科学技术水平，对水资源开发利用要求是不同的。从当前水资源现 状看，中国水资源人均占有量低，水资源时空分配不平衡。洪涝灾害影响严重，水环境 状况日趋恶化，中国水资源面i 瞄着人口、资源、环境和经济发展的巨大压力【2 】。 为了适应社会经济的发展，保障工农业生产、生活用水需求，新建、扩建项耳应进 行建设项目水资源供水分析研究。建设项目利用水资源，必须遵循合理开发、节约使用、 有效保护的原则3 1 建设项目水资源供水分析研究对加强当地水资源优化配置、合理开 发利用水资源、促进水资源的可持续发展将起到重要作用，其目的是在区域水资源开发 利用现状和综合规划的基础上，统筹兼顾其他用水户的权益和生态环境的保护，为建设 工程提供可靠的供水方案，满足建设项目用水的需要。 开发、利用、节约、保护水资源和防治水害，应当全面规划、统筹兼顾、标本兼治、 综合利用、讲求效益，发挥水资源的多种功能，协调好生活、生产经营和生态环境用水。 国民经济和社会发展规划以及城市总体规划的编制、重大建设项目的布局，应当与当地 水资源条件和防洪要求相适应，并进行科学论证【4 】。 华能国际电力股份有限公司德州电厂( 简称华能德州电厂，下同) 为燃煤火力发电 厂，是德州市工业用水大户，位于德州市德城区西郊，现装机总容量2 6 5 0 唧，其中一期 # l 、# 2 机组原装机容量2 3 0 0 m w ，分别于1 9 9 1 年7 月、1 9 9 1 年1 2 月投产发电，目前经 增容扩大为# 1 机组3 3 0m w 、# 2 机组3 2 0 唧；二期# 3 、# 4 机组装机容量2 3 0 0 i 佣，分别 于1 9 9 3 年1 2 月、1 9 9 4 年1 1 月建成投产；三期# 5 、# 6 机组装机容量2 x 7 0 0 i 唧，分别于 1 河海大学工程硕士论文华能德州电厂供水分析研究 2 0 0 2 年6 月和l o 月建成投产【5 1 。目前德州电厂一、二、三期工程年总用水量4 2 0 0 万m 3 。 2 0 0 3 年6 月，山东省委、省政府提出“提前全面建成小康社会，提前3 0 年基本实现 现代化的奋斗目标；到2 0 1 0 年国内生产总值超过2 1 0 0 0 亿元，到2 0 2 0 年国内生产总值 超过4 2 0 0 0 亿元，人均超过5 0 0 0 美元。”随着山东经济的发展，山东电力供应不足的矛 盾越来越突出，预计“十一五”末，山东省电力缺口量1 3 5 6 0 m w 。因此，为满足山东省、 德州市国民经济发展对电力的需求，华能德州电厂利用原有的扩建预留场地，建设四期2 6 6 0 m w 超超临界燃煤机组工程，对于实现德州市和山东省的经济快速增长与社会发展是 非常必要的。 目前华能德州电厂、二、三期工程供水水源为黄河水，一、二期工程年用水量1 6 4 5 万矿，由丁庄水库供水，三期工程年用水量2 5 5 5 万寸，由丁东水库供水；四期2 6 6 0 唧 超超临界燃煤机组工程计划2 0 0 7 年6 月开工，2 0 1 0 年8 月全部竣工，年用水量2 0 0 0 万 酽，供水水源拟采用黄河水，由丁庄水库、丁东水库联合调度供水。 为保障华能德州电厂四期工程的合理用水要求，根据建设项目水资源论证管理办 法和建设项目水资源论证导则( 试行) 【6 】的要求，对华能德州电厂取用水进行水 资源供水分析研究是非常必要的。 1 2 国内外研究动态 水资源通常指易于供人们直接用于生产和生活的地表水和地下水源。地球上水的总 储量约有1 4 亿k m 3 。其中约9 7 为咸水，不能直接为人类利用。地球上的淡水资源总量仅 为0 3 5 亿k m 3 ，还不足地球总水量的3 ，而且有近7 0 是以冰川和永久积雪形式存在于 极地和高山上，难以为人类利用；3 0 的地下淡水中2 3 深埋于在地下深处。地球上能直 接取用的江河、湖泊淡水资源仅占淡水总量的0 2 7 ，还不到全球水总量的万分之一，可 见，地球上可供人类直接利用的淡水资源是非常有限的。地球上水资源的分布见表1 1 ， 地球上的水体组成如图1 1 m 。 世界上的水资源存在时空分布不均的特点，各国水资源丰缺程度相差很大。一般夏 秋季节多，冬春季节少，并且存在着丰枯年际变化。全球除欧洲因地理环境优越、水资 源较为丰富以外，其他各洲都不同程度地存在一些严重缺水地区，最为明显的是非洲撒 哈拉以南的内陆国家，那里几乎没有一个国家不存在严重缺水的问题：在亚洲也存在类 似问题，阿拉伯联合酋长国被迫从1 9 8 4 年起每年从日本进口雨水2 0 0 0 万m 3 。1 9 9 2 年1 2 月2 2 日，联合国大会通过4 7 1 9 3 号决议，1 9 9 3 年开始将3 月2 2 日定为世界水日，提醒 公众重视水资源问题。 o 河海大学工程硕士论文华能德州电厂供水分析研究 表1 1 地球上水资源的分布 总水量淡水量体积 水资源存在状态占总水量 体积( 1 0 4 k m 3 )占总水量 ( 1 0 4 k m 3 ) 1 海洋水1 3 3 8 0 09 6 5 4 2 地下水 2 3 4 0 1 6 9 其中：地下咸水 1 2 8 70 9 4 地下淡水1 0 5 3o 7 51 0 5 33 0 0 6 4 3 。土壤水 1 7 0 0 0 11 70 0 4 9 4 冰川与永久积雪 2 4 0 61 7 42 4 0 66 8 6 9 4 5 。永冻土底水3 00 0 2 23 00 8 5 g 6 湖泊水 1 7 1 0 0 1 3 其中：咸水 8 5 0 0 0 6 淡水 9 10 0 0 79 10 2 6 7 沼泽水 1 1 0 0 0 0 81 1o 0 3 1 8 河川水 o 2 0 0 0 0 2 o 2 0 0 0 6 9 生物水 0 10 0 0 0 1 o 10 0 0 3 l o 大气水 1 30 0 0 11 30 0 3 7 总计 1 3 8 5 9 7 5l o o3 5 0 2 51 0 0 图1 1地球上的水体组成 中国多年平均降水量为6 1 8 8 9 亿m 3 ，平均降水深度为6 4 8 m m ，中国的水资源总量为 2 6 8 6 8 亿m 3 ，居世界第6 位，但人均水资源2 2 0 0 m 3 ，只相当于全世界人均占有量1 0 8 0 0 m 3 的1 4 ，居世界各国中的第1 2 8 位，是世界上1 2 个贫水国家之一。北方黄淮海三河流域 人均水资源仅为全国人均水平的1 5 ，有1 1 个省、市、区的人均水资源拥有量低于1 7 0 0m 3 。 - 3 河海大学工程硕士论文华能德州电厂供水分析研究 随着经济的发展，用水消耗量越来越太，人均占有量将更少，预计到本世纪中叶，按1 6 亿人口计，我国人均占有量将比现在降低1 4 ，我国未来水资源形势是很严峻的【羽。 山东省是我国水资源比较缺乏的省份之一，据统计，全省多年平均地表水资源量为 2 2 6 亿m 3 ，地下水资源量( 淡水) 为1 5 2 亿m ，重复计算水量为7 0 5 亿m 3 ，故全省多 年平均水资源总量为3 0 8 亿m 3 ，而全省水资源可利用总量为1 5 9 2 亿m 3 。山东省的水资 源量无论是按人口平均还是按面积平均，都低于全国平均水平，仅为全国人均占有量的 l 6 ，世界人均占有量的1 2 4 。山东省的水资源状况已经制约了山东省国民经济的发展， 引黄、引江等客水资源目前已成为山东省国民经济发展的重要资源1 9 1 。华能德州电厂所 在的德州市多年平均水资源总量为1 3 4 1 亿m 3 ，人均占有量2 1 4 m 3 ，是全国人均占有量的 1 l o ，山东省人均占有量的6 1 4 ，更是水资源极为缺乏的城市之一。 水是关系到人类生存和社会发展的基本物质条件，是一种有限的、无可替代的宝贵 资源，也是实现经济社会可持续发展的重要保证，全球淡水资源的短缺已引起国内外许 多专家学者的关注。在水资源利用、评价及水资源系统评价方面，冯尚友、刘国权提出 了水资源可持续利用的框架 1 0 j ，夏军对可持续水资源系统管理进行了研究与展望f 1 1 l 。陈 家琦对水资源可持续利用的原理、定义、内涵进行了理论分析【1 2 i ，刘恒f 1 3 1 、左宗启【1 4 1 、 洪阳等1 司提出了区域水资源可持续利用评价方法，国外学者b r u c ejp 【1 嘲、j o r d a a n 们、 s i m n o v i cap 【1 弼等在水资源可持续发展及管理方面亦具有独到的见解。在区域水资源承 载能力研究方面，冯耀龙等提出了区域水资源承载能力计算方澍徊，王顺久等提出流域 水资源承载能力的综合评价方法刚，郦建强等提出流域水资源承载能力综合评价模型囝l ， 国外f a i k e n m a 水阉、k u y i e n s t i e m a 吲等学者的研究亦涉及到水资源的承载能力领域， 美国的u r s 公司更具体地研究了佛罗里达f l o d d ak e y s 流域的承载能力【2 4 】，内容包括承 载力的概念研究方法和模型量化手段等方面。 2 0 世纪5 0 年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的 需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食了大量可供消费的水资源。 据联合国统计，全球淡水消耗量自2 0 世纪初以来增加了约6 7 倍，比人口增长速度高2 倍。2 0 0 2 年世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有2 0 0 吨 垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8 升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被 污染；美国4 0 的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲5 5 条河 流中仅有5 条水质差强人意。 近年来，随着工业化进程的加快和经济的迅猛发展，自然资源的不合理开发利用问 题越来越突出，造成了环境的污染，破坏了生态平衡，并且已经开始给人类造成了一些 4 河海大学工程硕士论文华能德州电厂供水分析研究 意想不到的灾难。水环境污染的日趋加重，使本来就十分短缺的世界淡水资源更加紧张； 加上水的利用不合理与用水的浪费，使世界正面临着水的危机，并威胁着人类的生存和 发展。目前，全世界约有1 6 的人口、1 0 多亿人缺水。专家估计，到2 0 2 5 年水危机将 蔓延到4 8 个国家，世界缺水人口将超过2 5 亿。水资源危机既阻碍世界可持续发展，也 威胁着世界和平。过去5 0 年中，由水引发的冲突共5 0 7 起，其中3 7 起有暴力性质，2 1 起演变为军事冲突。专家警告说，随着水资源日益紧缺，水的争夺战将愈演愈烈。2 0 0 0 年3 月2 2 日在荷兰海牙举行的第二届世界水论坛及部长级会议上通过了 海牙宣言， 已向世界发出呼吁，要求各国尽快采取行动，合理开发利用和保护水资源，节约用水。 我国水资源开发利用，一方面随着工农业生产的发展和人口的增加，全国总用水量 不断增加。1 9 8 0 年全国用水4 4 3 7 亿m 3 ，2 0 0 4 年增长到5 5 4 8 亿m 3 。目前我国年总用 水量已经占到了世界年总用水量的1 2 ，是用水最多的国家之一，大约是l o 条黄河 的水量。另一方面，用水结构发生了变化。农业用水所占的比重下降，工业和生活用水 比重增大。1 9 8 0 年全国工业用水4 5 7 亿m 3 ，2 0 0 4 年增加到1 2 2 9 亿3 ，增加了1 7 倍。城镇生活用水1 9 8 0 年为6 8 亿m 3 ，2 0 0 4 年增加到3 6 1 亿m 3 ，增加了5 3 倍。 中国农业用水在经过了大规模的增长后，基本上维持在4 0 0 0 多亿m 3 的用水规模， 占总用水量的比重由1 9 8 0 年的8 5 下降到2 0 0 4 年的6 5 。 目前，我国水资源供需矛盾比较严重。据统计，我国正常年份缺水量约3 6 0 亿矿， 其中农业缺水约3 0 0 亿m 3 ，城市缺水约6 0 亿m 3 ，“十五”期间，农田受早面积年均 达3 8 5 亿亩，平均每年因旱减产粮食3 5 0 亿k g ；全国农村有3 2 亿入饮水不安全； 全国6 6 3 个建制市中，有4 0 0 多个城市缺水，其中严重缺水城市1 1 0 个，影响工业产值 2 0 0 0 多亿元，而且9 0 以上的城市受到水环境污染的严重困扰。进入2 1 世纪，我国水资 源供需矛盾将进一步加剧。据预测，2 0 1 0 年全国总供水量为6 2 0 0 亿6 5 0 0 亿m 3 ，相应 的总需水量将达7 3 0 0 亿m 3 ，供需缺口近1 0 0 0 亿3 ；2 0 3 0 年全国总需水量将达1 0 0 0 0 亿 m 3 ，全国将缺水4 0 0 0 亿4 5 0 0 亿一；到2 0 5 0 年全国将缺水6 0 0 0 亿7 0 0 0 亿m 3 。由此可 见，2 1 世纪我国水资源供需面临非常严峻的形势，如果在水资源开发利用上没有大的突 破，在管理上不能适应新的要求，水资源很难支持国民经济迅速的发展，水资源危机将 成为所有资源问题中最为严重的问题， 由于水资源的紧缺，中国北方一些地区已经开始大量挤占生态和环境用水，实 际上这是靠牺牲生态和环境用水来维持着经济社会发展的用水需求全国以城市 和农村井灌区为中心形成的地下水超采区数量已从8 0 年代初的5 6 个发展到目前 的1 6 4 个，超采区面积从8 7 万k m 2 扩展到1 8 万k 舻。 5 河海大学工程硕士论文 华能德州电厂供水分析研究 一方面，我国的水资源严重不足，另一方面，长期以来还存在着水资源利用方式租 放，用水效率不高，用水浪费严重的现象。农业用水方面，全国平均单方灌溉水粮食产 量约为l k g ，而世界先进水平国家( 如以色列) 平均单方灌溉水粮食产量达到2 5 3 o k g 。 目前我国农业节水灌溉面积占有效灌溉面积的3 5 ，灌溉水有效利用系数仅为o 4 5 左右， 而一些发达国家，节水灌溉面积比例达到了8 0 d a 上，以色列的灌溉面积全部采用微灌和 喷灌，灌溉水有效利用系数在0 7 0 8 之间。工业用水方面，我国工业用水重复利用和 再生利用程度较低，用水工艺比较落后，用水效率较低。我国2 0 0 4 年万元g d p 用水量为 3 9 9 m 3 ，约为世界平均水平的4 倍，是美国等先进国家的8 倍。我国2 0 0 4 年万元工业增加 值用水量为1 9 6 m 3 ，工业用水重复利用率约为6 0 6 5 。国外发达国家万元工业增加值用 水量一般在5 0 m 3 以下，工业用水重复利用率一般在8 0 8 5 以上。生活用水方面，我国 公众亦存在节水意识不高，节水器具使用率普遍偏低等问题。要从根本上解决这些问题， 必须大力提倡节约用水，不断提高水资源利用效率和效益，建设节水型社会，实现人水 和谐发展，这是保障我国经济社会可持续发展的必然选择。未来1 5 年我国节水型社会建 设的主要目标是：到2 0 1 0 年，水资源利用效率和效益明显提高，万元用水量年均降低6 以上；全国农业灌溉水有效利用系数从0 4 5 提高到0 5 ，全国农业灌溉用水基本实现零 增长；工业万元增加值用水量从1 7 3 m 3 降到1 2 0 m 3 以下：服务业用水效率接近同期国际先 进水平。到2 0 2 0 年，初步建成与小康社会相适应的节水型社会，力争实现经济社会发展 用水零增长，在维系良好生态系统的基础上实现水资源的供需平衡嘲。 我国在新世纪能否实现经济、社会和环境良性循环的可持续发展，与水资源的可持 续利用和水环境的有效治理有着非常密切的关系。为了优化配置水资源，节约使用水资 源，在水资源的利用上，必须通过对各用水单位的取用水分析研究，科学调节水资源供 需关系，切实加强城市工业、生活用水的管理，大力发展节水农业，调动全社会节水意 识：只有科学规划、合理使用水资源，才能提高水的利用效率，把我国建设成节水型社 会，实现我国社会经济和水资源利用和谐发展。 2 0 0 2 年3 月2 4 日，水利部、国家计委联合发布建设项目水资源论证管理办法， 办法第二条规定：“对于直接从江河、湖泊或地下取水并需申请取水许可证的新建、 改建、扩建的建设项目，建设项目业主单位应当按照本办法的规定进行建设项目水资源 论证，编制建设项目水资源论证报告书”。2 0 0 2 年8 月2 9 日第九届全国人民代表大会常 务委员会第二十九次会议通过中华人民共和国水法，新水法第二十三条规定：“国 民经济和社会发展规划以及城市总体规划的编制、重大建设项目的布局，应当与当地水 资源条件和防洪要求相适应，并进行科学论证”。2 0 0 6 年2 月2 1 臼国务院令第4 6 0 号颁 & 河海大学工程硕士论文华能德州电厂供水分析研究 布取水许可和水资源费征收管理条例，第十一条规定：“建设项目需要取水的，申请 人还应当提交由具备建设项目水资源论证资质的单位编制的建设项目水资源论证报告 书。论证报告书应当包括取水水源、用水合理性以及对生态与环境的影响等内容”。这些 法律条文均明确要求建设项目取用水要进行水资源论证根据当地水资源条件，科学分 析建设项目取用水的合理性，一方面，可优化当地水资源配置，使区域水资源得到充分 利用，实现当地水资源的可持续利用与发展；另一方面，可保障建设单位的用水安全， 促进计划用水和节约用水，改变过去“以需定供”粗放式的用水方式，实现向“以供定 需”节约式的用水方式转变，奠定了入水和谐相处的基础嘲1 。 1 3 主要研究内容 本文结合生产实际，对华能德州电厂取水水源可行性、可靠性进行分析研究，主要 内容有： ( 1 ) 分析建设项目所在区域水资源状况及其开发利用现状，指出水资源开发利用中 存在的主要问题。 ( 2 ) 分析华能德州电厂四期工程取用水合理性，提出节水潜力和节水措施。 ( 3 ) 对引黄河水入丁庄水库、丁东水库向华能德州电厂供水的可供水量，供水水源 的可行性和可靠性进行分析。 ( 4 ) 研究丁庄水库、丁东水库联合供水调水调算调度方案，确定丁庄水库、丁东水 库规划水平年月调控水位，研究丁庄水库、丁东水库联合向华能德州电厂供水的可行性 与可靠性。 ( 5 ) 对黄河水及丁庄水库、丁东水库水水质进行检测分析，分析其作为建设项目用 水的适应性和稳定性。 ， ：( 6 ) 分析研究建设项目取退水对区域水资源、其他用水户和当地水环境的影响，提 出水资源保护措施。 河海大学工程硕士论文华能德州电厂供水分析研究 第二章研究区域概况 2 1 自然地理 德州市位于鲁北中部，是山东省的北大门，南部紧靠黄河与济南市隔河相望， 西北部及北部以卫运河、漳卫新河为界与河北省毗邻，东部与滨州市、东南部与 济南市、西南部与聊城市接壤，地理坐标东经1 1 5 。4 5 2 4 ”1 1 7 。3 6 0 2 ”、 北纬3 6 。2 4 2 5 ”3 8 。o o 4 1 ”之间，总面积1 0 3 5 6 k m 2 。 2 1 1 气候 德州市属暖温带季风性气候，具有温度适宜、光照充足，四季分明的特点。多年平 均气温1 2 9 ，7 月份气温最高，有记录以来最高气温4 3 4 ( 1 9 5 5 年7 月2 3 日) ；1 月份最低，有记录以来最低气温一2 7 ( 1 9 5 8 年1 月1 5 日) 。多年平均干燥度1 2 9 ，太 阳辐射1 2 5 5 千卡c m 2 ，日照2 6 6 0 。6 小时，湿度6 5 3 8 ，无霜期2 0 4 天，平均风速3 3 m s 。 德州市多年平均( 1 9 5 6 2 0 0 4 年) 降水量5 5 4 8 m m ，最大年降水量是1 9 6 4 年1 0 3 3 7 m m ， 最小年降水量是1 9 6 8 年的2 8 5 6 咖，最大值是最小值的3 6 倍。由于受季风气候的影响， 降水的年内分配有明显的季节性，汛期( 6 9 月) 降水量占全年的7 7 0 9 6 ，3 5 月占1 1 8 ， 1 0 2 月占1 1 2 。全市多年平均水面蒸发量1 0 3 8 2 m m ，5 月、6 月份较大，分别占全年 1 4 2 、1 5 1 ，1 月、1 2 月份较小，分别占全年2 5 、2 7 ，最大年蒸发量是1 9 7 3 年 1 2 4 8 o m m ，最小年蒸发量是1 9 9 1 年6 5 9 5 m ，最大值是最小值的1 9 倍。 2 1 2 河流水系 德州市边界大河主要有黄河、卫运河、漳卫新河；市内的骨干排涝河道有：徒骇河、 德惠新河和马颊河。以上河流除黄河外，均系海河流域。除上述各大河外，市内流域面 积大于1 0 0 0 k m 2 的较大支流有两条。一是赵牛新河，位于禹城南部、齐河西部，属徒骇河 水系；二是六五河，位于陈公堤西侧，属卫运河水系。流域面积介于3 0 0 1 0 0 0k f f 的支 流有1 2 条，介于1 0 0 3 0 0k m 2 的支流有5 3 条，介于3 0 1 0 0k m 2 的有1 1 4 条。全市基本 形成了干支相通、流域相连、能排能调的河流水利系统。 德州市境内河流均属雨源型河流，受降水年内分配不均的影响，汛期洪水集中，甚 至漫延成灾，但到枯水期，多数河道先后断流、干枯。本市已建成的平原水库：丁东水 库、丁庄水库、严务水库、小店水库、勾盘河水库，设计总库容1 0 5 亿m 3 ，设计调节库 容0 9 0 4 亿m 3 。本市内现有坑塘湖泊面积l l o k m ，总库容约1 o 亿3 。 2 1 3 地形地貌 善 河海大学工程硕士论文 华能德州电厂供水分析研究 德州市属黄河下游冲积平原，浅层沉积物均系长期以来黄河冲积物质，地形变化受 黄河近期迁移泛滥的直接作用，形成了垄岗地形、缓平坡地、洼地及河槽洼地四种地貌 形态。全市地势较为平坦，地形自西南向东北倾斜，坡降约1 7 0 0 0 ，地面标高介于1 8 2 4 m 之间。 2 1 4 水文地质 德州市处于渤海凹陷的偏南部，基底为奥陶纪灰岩，第四系松散沉积物巨厚，5 0 0 m 深度内新生代松散岩类孔隙水，共划分五个主要含水层组，不同含水层组埋深及其水文 地质特性如下： 第一含水层组：埋深o 6 0 m ，含水层底板埋深3 0 6 0 m ，厚l o 2 0 m ，含水岩性为粉 砂、粉细砂、部分中细砂。氟离子含量小于l m g l ，矿化度为l s g l ，分布不均。该层 地下水统称浅层地下潜水。单井出水量2 0 5 0 m 3 h 。 第二含水层组：埋深6 0 2 0 0 m ，含水层氟离子含量3 m g 几左右，矿化度为2 l o g l ， 该层地下水统称中层微承压咸水。单井出水量3 0 5 0 m 3 h 。 第三含水层组：埋深2 0 0 2 6 0 m ，含水层厚度2 0 m 左右，含水岩性为粉细砂、半细砂。 矿化度为l 2 9 几，氟离子含量小于3 m g l ，属c 卜h c 0 3 一n 8 型水。单井出水量3 0 4 0 一h 。 第四含水层组：埋深2 6 0 4 0 0 m ，含水层厚度3 0 4 0 m ，矿化度小于l g l ，氟离子含 量一般为3 5 4 5 m g l ，最高达6m g k ，属h c 0 3 一n a 型水。单井出水量6 0 m 3 h 。 第五含水层组：埋深4 0 0 5 0 0 m ，含水层厚度1 5 m ，矿化度小于l g l ，氟离子含量介 于3 4 m g l ，单井出水量5 0 m 3 h 。 以上第三、四、五层含水层组统称为深层承压淡水。第一层浅部淡水易于补给，主 要为农灌开采层，第二、三、四、五层含水层主要用于城市生活及工业用水开采。 2 1 5 社会经济 德州市现设有1 区2 市8 县，3 4 个乡，8 0 个镇、1 2 个街道办事处。2 0 0 4 年底，全市 总人口5 4 9 3 0 万人，其中农业人口4 1 8 9 7 万人，非农业人口1 3 0 3 3 万人，耕地面积5 4 2 万 i a ，农村人均占有耕地1 9 4 亩。2 0 0 4 年全市实现生产总值( g d p ) 6 8 6 9 亿元，按可 比价格计算，增长1 7 1 ，人均1 2 5 4 2 元。其中：第一产业增加值1 1 8 2 4 亿元，增长7 6 ； 第二产业增加值3 6 0 7 4 亿元，增长1 8 1 ；第三产业增加值2 0 7 9 2 亿元，增长1 2 1 ； 三产比例为1 7 2 ：5 2 5 ：3 0 3 ，产业结构较合理嘲。 2 2 水资源状况及其时空分布特征 2 2 1 当地水资源状况 ， 9 - 河海大学工程硕士论文 华能德州电厂供水分析研究 德州市多年平均径流深4 1 1 啪，径流量4 2 6 亿m 3 ，历年最大径流量为1 9 6 4 年的2 5 4 亿i l l 3 ，其次为1 9 6 1 年的2 5 3 亿m 3 ，最小年径流量为2 0 0 2 年的0 0 8 8 亿m 3 ，最大值为最 小值的2 8 8 倍。德州市年内径流分配极不均匀，有8 4 3 的径流量集中于6 9 月份。 德州市地下浅层淡水多年平均总补给量为1 2 5 2 亿m 3 ，扣除井灌回归补给量。多年 平均地下水淡水资源量为1 2 1 6 亿n 1 3 ；浅层地下水淡水资源全市多年平均可开采量为9 1 6 亿一。 德州市多年平均水资源总量为1 3 4 1 亿m 3 ，人均占有量2 4 4 m 3 ，是全国人均占有量的 1 1 0 ，山东省人均占有量的6 1 4 。 德州市水资源年内年际分配极不均匀，呈明显的“春季水少多干旱，秋季水少多晴 天，夏季水多常有涝，冬季水少多干燥”的季节分配特点。 2 2 2 客水资源 德州市可利用的客水资源主要是黄河水，根据黄河艾山水文站实测资料，多年平均 年径流量为2 7 4 8 亿m 3 ，本市自1 9 6 5 年兴建韩刘引黄闸，七十年代初期，又陆续建成了 李家岸、潘庄、豆腐窝等引黄闸，最大引水能力总计2 5 4 m 3 s ，1 9 7 2 年2 0 0 4 年实际引 黄量5 1 1 8 5 亿m 3 ，年平均1 5 5 1 亿酽，占全市多年平均供水量的7 1 2 ，黄河水已成为 德州市的主要供水水源。 2 2 3 水环境现状 现状年德州市地表水环境污染严重，市内主要河流水质综合评价均为超v 类水；浅 层地下水类水面积占全市面积的1 7 7 ，主要分布在德州市南部的齐河县、禹城市。向 电厂供水的丁庄、丁东水库水质综合评价为类，是水质良好的供水水源地。 2 3 水资源开发利用分析 2 3 1 供水工程现状 ( 1 ) 地表水源工程 到2 0 0 4 年底，全市建成拦河闸( 坝) 2 4 9 座，其中干流1 9 座，支流2 3 0 座，设计总 蓄水量3 9 6 亿m 3 。扬水站1 4 6 5 座，总装机1 1 0 8 万k w ，设计总提水能力2 2 8 7 m 3 s 。共 建成平原水库5 座，总库容1 0 5 亿一，年供水能力1 9 6 亿m 3 。 ( 2 ) 地下水源工程 至2 0 0 4 年底，德州市实有机电井1 0 5 2 3 1 眼，其中配套机电井达8 6 4 0 0 眼，固定排 灌站1 4 6 2 处、总装机2 2 3 万千瓦。 ( 3 ) 污水回用 1 0 河海大学工程硕士论文华能德州电厂供水分析研究 德州市污水处理厂于2 0 0 1 年5 月1 日正式运行，采用双氧化沟工艺，设计污水处理 能力l o 万m 3 d 。目前日处理污水5 6 万m v d ，处理后达二级排放标准，主要用于农业 灌溉。漳卫南运河德州城区污水治理与改排工程于2 0 0 3 年年底建成，设计污水处理能力 l o 万m 3 d 。目前日处理污水3 4 万m 3 d ，处理后达二级排放标准，主要用于农业灌溉。 2 3 2 现状年供用水分析 ( 1 ) 现状年供水量 2 0 0 4 年德州市总供水量1 8 7 8 7 5 万m 3 ，其中，当地地表水供水量1 8 0 3 6 万3 ，占9 6 ； 引黄水供水量9 8 4 4 6 万m 3 ，占5 2 4 ，地下水供水量7 1 3 9 3 万m 3 ，占3 8 0 9 6 。， ( 2 ) 现状年用水量 2 0 0 4 年德州市用水量按农田灌溉、农村生活用水、城市生活用水、工业用水、环境 五类用户统计。根据德州市用水统计现状分析，全市总用水量1 8 7 8 7 5 万m 3 。在总用水量 中，农业灌溉用水量1 5 0 3 0 0 万3 ，占8 0 ；农村生活用水量1 4 2 4 9 万m 3 ，占7 6 ；城市 生活用水量4 5 0 9 万m 3 ，占2 4 ；工业用水量1 8 0 6 6 万m 3 ，占9 6 ；环境用水量7 5 1 万 m 3 ，占0 4 。 ( 3 ) 现状年供用水分析 从全市的供水量和用水量分析，现状年( 2 0 0 4 年) 供水量与用水量平衡。从以上分 析看出，德州市农业灌溉用水量占总用水量的比重较大，占总用水量的8 0 o ；从供水结 构看，引黄水供水量比重较大，占5 2 4 。 ( 4 ) 用水水平分析 2 0 0 4 年全市工业取用水量1 8 0 6 6 万m 3 ，其用水特点是：工业用水效率低。2 0 0 4 年 万元工业增加值取水量约为5 5m 3 ，是日本的2 倍，美国的2 7 倍。全市工业( 不含电力) 用水重复利用率约5 3 5 7 ，远低于发达国家工业用水重复利用率7 5 的水平。非传统 水资源利用量低。目前，德州市工业用水中还没有使用再生水和苦咸水。该市工业用水 中冷却水及其它低质用水占7 0 以上，这部分水是可以用苦咸水、再生水等非传统水资源 替代的。工业废水排放量大。2 0 0 4 年工业废水排放量占全市废水排放总量的4 9 ，工 业废水大量排放，造成德州市干支流河道普遍污染，且呈发展趋势。2 0 0 4 年德州市的高 用水行业主要是火力发电、纺织、造纸、石油石化、食品加工行业。5 个行业总用水量 7 8 7 2 万m 3 ，占全市工业用水量的4 3 6 。 截至2 0 0 4 年底，德州市农业共发展节水灌溉工程面积7 7 0 1 9 万亩，其中：渠道防 渗面积8 5 8 万亩，管道输水面积5 5 7 8 9