倪 炯,黃仲慰,陸志波,張 蓮,鄧慧萍

(1.上虞市自來水公司,浙江上虞 312300;2.同濟大學環(huán)境科學與工程學院,上海 200092)

1 引 言

水資源是一種有限的不可替代的自然資源,而不像有些人認為的天上降水,地下儲水,水取之不盡,用之不竭。我國水資源量為 2.8萬億 m3,居世界第 6位[1]。以人均而論,我國是世界上的“缺水大國”,占有量 2250m3/年,僅為世界平均值的 1/4,排世界第 121位,被聯(lián)合國列為 13個貧水國之一。由于我國水資源短缺,水資源的時空分布與社會經(jīng)濟系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)對水資源的需求不一致,水資源已經(jīng)成了我國社會經(jīng)濟發(fā)展的嚴重制約因素。研究表明[2]：我國行政區(qū)劃 30%以上地區(qū)區(qū)域發(fā)展與當?shù)厮Y源量極不匹配,在我國實施水資源合理配置尤為重要。隨著工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人們生活水平的提高,工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水排放量急劇增加,由于受經(jīng)濟技術(shù)實力的限制,大量未經(jīng)處理的污廢水任意排放,造成了地表水甚至地下水的嚴重污染,進一步加劇了水資源的短缺。2003年度我國湖泊、水庫水環(huán)境質(zhì)量狀況的總體評價為：普遍受到有機型污染,TN、TP超標,富營養(yǎng)化現(xiàn)象嚴重,水質(zhì)惡化。監(jiān)測的 28個重點湖庫中,滿足Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、V類和劣 V類水質(zhì)的湖庫各占 3.6%、21.4%、25.0%、14.3%和 35.7%[3]。

當前,在我國水資源開發(fā)利用中存在著水資源數(shù)量匱乏、水質(zhì)污染和水環(huán)境破壞嚴重以及洪災威脅仍然存在等主要問題的情況下,如何盡量避免和減少各種負效應、對水資源合理規(guī)劃與管理、實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用是今后長期工作研究的重要任務。供水工程是城市基礎設施的重要組成部分。預測城市規(guī)劃年限的用水量,確定合理的供水工程規(guī)模,使城市供水工程與上虞市的發(fā)展總規(guī)模適應;選擇可靠的城市供水水源,達到水源水的供需平衡,設置城市供水安全保障體系,對實現(xiàn)城市經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和人民群眾生活質(zhì)量的提高非常必要[4]。

隨著杭州灣跨海大橋的建成,區(qū)位條件的改善,上虞市已納入上海市 2小時交通圈,成為連接杭甬,貫通嘉興、上海、臺州、溫州的陸域交通樞紐,也使得上虞市直接融入長江三角洲的核心范圍。上虞市優(yōu)越的區(qū)位和交通條件、相對低廉的低價和工資,都將極大地增加上虞市對國內(nèi)外投資者的吸引力,推動各種產(chǎn)業(yè)向上虞市集聚[5～8]。2009年 6月,在國家“十一五”科技重大專項——水體污染控制與治理“典型村鎮(zhèn)飲用水安全保障適用技術(shù)研究與示范”項目“華東河網(wǎng)地區(qū)縣鎮(zhèn)飲用水安全保障技術(shù)研究與示范”課題(2008ZX07425-007)的支持下,同濟大學與上虞市自來水公司在上虞市上源閘自來水廠 (第二自來水廠)建立了研究示范基地,并開展了長期的水源地水質(zhì)監(jiān)測與評估工作,取得了階段性的進展,填補了當?shù)卦谒吹厮?、水質(zhì)現(xiàn)狀資料掌握上的不足,為當?shù)刂贫ㄐ乱惠喌某青l(xiāng)一體化水源地建設規(guī)劃及供水規(guī)劃提供了科學依據(jù)。

2 城市概況及用水需求分析

上虞市地處長江三角洲的南部,位于寧紹平原中部,曹娥江下游。市域位于東經(jīng) 120°36′23″～12°10′69″,北緯 29°43′38″～30°16′17″之間,市域總面積 1427.5km2。其中：海域面積 212.3km2[9,10]。

2008年上虞市地區(qū)生產(chǎn)總值達到 348.34億元,按可比價計算,比上年增長 8.6%。其中第一產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)增加值 24.35億元,增長 3.2%;第二產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)增加值 212.36億元,增長 8.5%,其中工業(yè)增加值 186.28億元,增長 9.3%;第三產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)增加值 111.63億元,增長 10.2%。按戶籍人口計算,人均生產(chǎn)總值達 45067元 (按年平均匯率折算為 6489美元)。

2008年末全市總戶數(shù) 29.2萬戶,戶籍總?cè)丝?7.31萬人,比上年末增加 219人,全市戶籍人口中非農(nóng)業(yè)人口 24.18萬人,農(nóng)業(yè)人口 53.13萬人;男性人口 38.47萬人,女性人口 38.84萬人。按戶籍人口計算的人口密度為 551人/km2。全年出生4749人,人口出生率為 6.14‰;死亡 5458人,人口死亡率為 7.06‰,人口自然增長率為 -0.92‰[11]。

2008年自來水供應量達 6887萬m3,其中生活用水量 2002萬m3,日供水綜合生產(chǎn)能力達31萬m3。

根據(jù)《上虞市域供水工程專項規(guī)劃》 (2008年)[4],將城市用水需求量和生活飲用水 (優(yōu)質(zhì)水)可供總水量進行比較,2010年生活飲用水可供水量能基本滿足城市用水需求,至 2020年生活飲用水可供水量將缺少 9.21萬m3/d,這一缺水量中,尚未考慮因水源的地理位置、可供水量和用水地區(qū)的差異;也未考慮水廠自用水量及管網(wǎng)漏損水。否則,2020年城市供水水源優(yōu)質(zhì)水量的缺口將更大。據(jù)以上對城市供水水源的分析,為滿足城市的可持續(xù)發(fā)展,為滿足城市的用水需求,必須加強開源節(jié)流、優(yōu)水優(yōu)用基本國策的實施,進行城鄉(xiāng)統(tǒng)籌一體化規(guī)劃,積極保護城市現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)水源地,合理開發(fā)利用縣鎮(zhèn)其他中小水源地,科學規(guī)劃備用水源地,保證城市用水安全。

3 上虞市水資源概況及現(xiàn)有水源地空間分布

3.1 自然氣候及水文特征

上虞市為亞熱帶季風氣候,四季分明,氣候溫和雨量充沛,日照豐富。因地形復雜,光、溫、水地域差別明顯,災害性天氣較多,洪澇多于干旱。多年平均溫度為 16.7℃,最冷一月,極端最低氣溫 -10.5℃ (1977年 1月 31日),最熱七月份,極端最高氣溫 40.2℃ (1988年)。全年無霜期 248天。多年平均降水量為 1477.4mm,最大降水量2046.7mm(1989年),最小年降水量 976.3mm (1978年)。多年平均蒸發(fā)量 1462.9mm。常年主導風向為南風,夏季主導風向南風,冬季主導風向西北風。多年平均風速 2.8m/s,實測最大風速23.0m/s。

上虞市平均年入境水量約為 27.95億 m3,是水資源總量的 3.33倍。地表水分屬曹娥江、姚江兩大水系,曹娥江水系境內(nèi)全長 70km,流域面積649km2,姚江水系境內(nèi)全長 8.8km。境內(nèi)湖泊分布較廣,主要分布在東關(guān)地區(qū)和虞北平原。全市地下水天然資源量 1.05億m3,主要分布于曹娥江中游的河谷地帶[12,13]。

市區(qū)所在地曹娥江段為感潮河段,最高潮平均水位 8.65m (黃海標高,下同),最低水位為2.61m,最大平均潮差 2.51m。曹娥江歷年平均水位 3.55m,最低水位為 1.61m,百年一遇最高洪水位為 9.87m,50年一遇最高洪水位為 9.36m,20年一遇最高洪水位為 8.68m。

3.2 地下水資源概況

上虞市域地下水基本為淺層地下水,藏量不豐,根據(jù)上虞市人民政府編制的《上虞市水資源綜合規(guī)劃》[14],全市淺層地下多年平均水資源為1.9054億m3。每年可開采量約 3896萬m3。

淺層地下水水質(zhì)采用國家標準《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848-93)評價,地下水水質(zhì)屬Ⅲ～劣Ⅴ類水。淺層地下水水量、水質(zhì)見表 1。

表1 淺層地下水水量水質(zhì)Tab.1 Quantity and quality of shallow groundwater

3.3 地表水資源概況

上虞市江河溪湖分屬曹娥江和姚江兩大水系。

曹娥江水系除曹娥江干流外,包括南部低山丘陵和東關(guān)平原地區(qū)的溪澗河湖。山溪性河流主要有隱潭溪、下管溪、范洋江、小舜江。平原河道有蕭曹運河以及整個關(guān)東河網(wǎng)。湖泊有前灶湖、斷江湖、竹衕湖、菱湖、水滄湖、江湖、謝憩湖、漳汀湖、康家湖、賀家池等。

姚江水系包括豐惠盆地的虞北平原的溪澗河湖。平原河道有四十里河、十里河、十八里河、姚江、虞甬運河、百瀝河、百松河、蓋謝河、海涂各丘中心河、沿塘河以及整個虞北河網(wǎng)。湖泊有皂李湖、大泊、西溪湖、唇子湖、白馬湖、小越湖、東泊西泊、破岡湖、孔家岙泊等。

(1)曹娥江

曹娥江是錢塘江下游主要支流之一。干流長197km,主河道平均坡降 3.0‰,流域面積6080km2(其中曹娥以上 4418 km2)。曹娥江東沙埠以上屬山溪性河流,主流澄潭江發(fā)源于磐安市尚湖鎮(zhèn)城塘坪長塢,流經(jīng)新昌市鏡嶺、澄潭、嵊州市蒼巖,至嵊州市區(qū)的下南田右納新昌江后稱曹娥江;再下行左納長樂江,向北流約 4km后右納黃澤江,流經(jīng)三界,在上虞市龍浦進入上虞市,至章鎮(zhèn)右納隱潭溪和下管溪,至上浦左納小舜江,流經(jīng)蒿壩,至百官以北折向西北,在新三江閘下游15km處注入錢塘江。上虞市境內(nèi)的曹娥江主要支流有隱潭溪、下管溪、小舜江等。

(2)隱潭溪

隱潭溪流域位于上虞南部山崗丘陵區(qū)的四明山余脈。隱溪潭發(fā)源于余姚市鵓鴣巖南坡,經(jīng)嶺南鄉(xiāng)白龍?zhí)洞迦刖?于章鎮(zhèn)鎮(zhèn)南匯入曹娥江,屬曹娥江水系,河道全長 34.6km,流域面積 97 km2,河道平均比降 25.3‰,隱潭溪市域內(nèi)自嶺南鄉(xiāng)白龍?zhí)洞?至曹娥江匯入口,干流河道總長 23.4km,河道比降 13.6‰,流域面積 71.7 km2。市域內(nèi)隱潭溪有杳坑溪、煮煉溪,朱村溪、章山溪、許岙溪、丁興溪等支流。

(3)下管溪

下管溪屬曹娥江下游支流。下管溪流域位于上虞南部山崗丘陵區(qū)的四明山余脈。下管溪位于上虞市東南,處于上虞、余姚交界處,緊靠四明山,發(fā)源于余姚市鵓鴣巖西坡,總流域面積 234.9km2,主流長 38.3km,天然河道比降 21.8‰。流域上游部分為四明山區(qū),多年平均降水量超過 2000mm,為浙東南暴雨中心。下管溪自陳溪鄉(xiāng)深彎橋村,至曹娥江匯入口在上虞市域內(nèi),干流河道總長29.69km,河道比降 4.35‰,流域面積 193.9km2。流域內(nèi)主要支流為浪撞溪 (又稱蟹坑溪)、生溪、背向溪 (又稱陳溪)、干溪、雙溪、東里村支流、沙墩村支流、齊岙溪、大溪 (又稱前溪)、下大溪、張溪、巴弄溪。其中,齊岙溪、沙墩村支流及東里村支流兩側(cè)基本為山區(qū)林地,沿河道兩側(cè)有村莊分布。

(4)小舜江

小舜江源于嵊州竹溪鄉(xiāng),經(jīng)浦川下村入境,于上浦鎮(zhèn)小江口匯入曹娥江,江流全長 69.3km,流域面積 547.9km2。小舜江上現(xiàn)建有湯浦水庫,自湯浦水庫壩址至小江村 (曹娥江匯入口),河道長度 8.18km,河流比降 3.4‰,集雨面積 90 km2,占全流域面積的 16.4%,屬常年性溪流。

小舜江主要支流有會湖溪、蔣村溪、長山溪、達郭溪、下漳溪等。其中會湖溪屬蔣村溪支流河段,于長塘鎮(zhèn)會湖村匯入蔣村溪;下漳、達郭兩溪分別發(fā)源于紹興龍?zhí)秿徍蜏宙?zhèn)羅家尖于下漳村附近合并成長山溪,在長山頭匯入蔣村溪,流入小舜江內(nèi)。

(5)姚江水系

姚江是甬江的南源,主流四明山發(fā)源于余姚眠崗山,流經(jīng)梁弄,出四明湖水庫與通明江匯合(新江口),匯合后的江段稱姚江。流經(jīng)余姚后直抵寧波匯入甬江,全長 107km。通明江發(fā)源于本市梁岙山,流經(jīng)豐惠通明閘,在新江口與四明江匯合,全長 19.2km。四十里河是通明江支流。位于上虞北部平原的虞甬運河上虞段、百瀝河、百崧河、夏蓋河等均為姚江支流,經(jīng)余姚馬渚、斗門匯入姚江。屬于姚江水系的還有北部海涂圍區(qū)內(nèi)河道24條。沿塘河的底高程大多為 0.1～0.6m,邊坡1∶3,河底寬度為 16～20m。排澇主干河道的寬度可達 25～36m。海涂圍墾區(qū)各類河道總長度為180.9km。

3.4 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及飲用水水源地空間分布

從表 2中可見,現(xiàn)狀條件上虞市多年平均水資源可利用總量為 38985萬m3,可利用量占河川徑流量的 42.7%[15]。

表2 上虞市多年平均水資源可利用總量Tab.2 An average quantity of available water resource formany years in Shangyu (萬 m3)

浙江省上虞市南部地區(qū)作為上虞、紹興乃至浙東重要的水源地之一,水資源應該在保護的基礎上進行合理開發(fā)。其中,小舜江水源保護區(qū) (含湯浦水庫)為紹興市越城區(qū)和上虞市區(qū)重要的集中飲用水源地保護區(qū),水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅱ類標準[16];下管溪上虞保留區(qū)、上浦閘總干渠上虞市飲用水源區(qū)、隱潭溪上虞飲用和農(nóng)業(yè)水源區(qū)、四十里河上虞飲用水源區(qū),水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅲ類標準。上虞市現(xiàn)有水源地的空間分布如圖 1所示。

4 飲用水水源地水質(zhì)現(xiàn)狀評估

圖1 上虞市現(xiàn)有水源地空間分布Fig.1 Spatial distribution of existing water head sites in Shangyu

自 2009年 6月起,對上虞市城鄉(xiāng)各水源地展開了定期連續(xù)監(jiān)測,監(jiān)測斷面包括湯浦水庫 (分上層、中層、下層 )、四明湖水庫 (分上層、下層)、隱潭溪章鎮(zhèn)水廠取水口斷面、下管溪水廠取水口斷面、下管溪連心橋村斷面、總干渠上浦閘取水口閘內(nèi)斷面及總干渠上浦閘取水口閘外斷面,飲用水水源地水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查表明,上浦閘取水口水質(zhì)呈現(xiàn)微污染,主要超標指標為高錳酸鹽指數(shù)和濁度,湯浦水庫、四明湖水庫水質(zhì)較好,隱潭溪、下管溪基本符合飲用水水源水質(zhì)要求,各水源地典型水質(zhì)指標變化趨勢分析如下。

4.1 上虞市各水源地高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢

2009年6月至 2009年10月的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明,所有監(jiān)測斷面的高錳酸鹽指數(shù)平均值為 4.39 mg/L,基本達到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)中的Ⅱ類水體標準,高錳酸鹽指數(shù)最低值為 1.24mg/L(下管溪水廠取水口斷面,8月 13日),最高值為 9.82 mg/L(上浦閘閘內(nèi)斷面,7月 1日),各水源地水質(zhì)按照高錳酸鹽指數(shù)平均值由優(yōu)到劣排序依次為湯浦水庫、四明湖水庫、下管溪、隱潭溪及總干渠,其中總干渠平均值為 6.2 mg/L,高于國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)中的Ⅲ類水體標準,呈微污染特征 (見圖2)。

圖2 水源地高錳酸鹽指數(shù)變化趨勢Fig.2 The changing trends of per manganate index atwater head sites

4.2 上虞市各水源地氨氮濃度變化趨勢

2009年6月至 2009年10月的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明,所有監(jiān)測斷面的氨氮濃度平均值為 0.12mg/L,總體達到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準 (GB3838-2002)中的Ⅰ類水體標準,氨氮最低值為0.01mg/L(湯浦水庫中層斷面,9月 11日),最高值為 0.72mg/L (上浦閘閘內(nèi)斷面,7月 16日),各水源地水質(zhì)按照氨氮濃度平均值由優(yōu)到劣排序依次為湯浦水庫、四明湖水庫、下管溪、隱潭溪及總干渠,其中總干渠平均值為 0.29 mg/L,基本達到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準 (GB3838-2002)中的Ⅱ類水體標準,夏季 7月份水質(zhì)僅達到Ⅲ類水體標準 (見圖 3)。

圖3 水源地氨氮濃度變化趨勢Fig.3 The changing trends of ammonium nitrogen in water head sites

4.3 上虞市各水源地總氮濃度變化趨勢

圖4 水源地總氮濃度變化趨勢Fig.4 The changing trends of TN concentration in water head sites

2009年6月至2009年 10月的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明,所有監(jiān)測斷面的總氮濃度平均值為 1.62mg/L,超過國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準 (GB3838-2002)中的Ⅳ類水體標準,總氮最低值為 0.07mg/L(四明湖水庫上層斷面,8月 27日),最高值為 5.54mg/L (上浦閘閘外斷面,7月 16日),各水源地水質(zhì)按照總氮濃度平均值由優(yōu)到劣排序依次為四明湖水庫、下管溪、隱潭溪、湯浦水庫及總干渠,其中總干渠平均值為 2.59 mg/L,超過國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準 (GB3838-2002)中的Ⅴ類水體標準,呈現(xiàn)明顯有機污染特征 (見圖 4)。

4.4 上虞市各水源地總磷濃度變化趨勢

2009年6月至 2009年10月的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明,湯浦水庫的總磷濃度平均值為 0.06mg/L,超過國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準 (GB3838-2002)中的Ⅲ類水體標準;四明湖水庫的總磷濃度平均值為0.06mg/L,超過國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)中的Ⅲ類水體標準;四明湖水庫的總磷濃度平均值為 0.06mg/L,超過國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準 (GB3838-2002)中的Ⅲ類水體標準;隱潭溪章鎮(zhèn)水廠取水口斷面的總磷濃度平均值為 0.06mg/L,達到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)中的Ⅱ類水體標準;下管溪的總磷濃度平均值為 0.12mg/L,達到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準 (GB3838-2002)中的Ⅲ類水體標準;總干渠的總磷濃度平均值為 0.59mg/L,超過國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準 (GB3838-2002)中的Ⅴ類水體標準。

總磷最低值為 0.01mg/L(湯浦水庫上層斷面, 8月 13日),最高值為 1.71mg/L (上浦閘閘外斷面,7月 16日),各水源地水質(zhì)按照總磷濃度平均值由優(yōu)到劣排序依次為隱潭溪、下管溪、四明湖水庫、湯浦水庫及總干渠,其中總干渠平均值為0.59 mg/L,超過國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)中的Ⅴ類水體標準,呈現(xiàn)明顯有機污染特征。

5 結(jié)論與展望

5.1 上虞市域地下水的水量水質(zhì)均不能滿足城市供水的要求,不宜作為城市的供水水源。

5.2 曹娥江干流由于水質(zhì)問題,可作為工業(yè)用水水源,不宜作城市供水水源。

5.3 上浦閘總干渠上虞市飲用水源區(qū)是上虞市的重要供水備用水源,隱潭溪上虞保留區(qū)和下管溪上虞保留區(qū)是上虞市域的遠期的供水水源,上浦閘總干渠由于水質(zhì)微污染問題,目前僅可作為城市的補充水源和備用水源。

5.4 對于備用水源和遠期供水水源必須及時設立水源保護區(qū),應率先確定合理的污染物排放量、削減量,水源水質(zhì)沒有達到水功能區(qū)水質(zhì)目標的,應在 2010年以前達到水功能區(qū)水質(zhì)目標。按水功能區(qū)劃要求,一級水源保護區(qū)水質(zhì)目標為Ⅱ類水標準,二級水源保護區(qū)水質(zhì)目標為Ⅲ類水標準。

5.5 必須減少水源流域范圍的人類活動影響,生活污水應進行無害化、資源化處理,村莊應按生態(tài)化建設,已有的工業(yè)企業(yè)應按控制污染、清潔生產(chǎn),嚴禁新建有污染的工業(yè)企業(yè)。

5.6 四十里河上虞飲用水源區(qū),水質(zhì)按Ⅲ類水標準予以保護。

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[11] 上虞市統(tǒng)計局 2008年上虞市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報[EB/OL].http：//www.sytjj.gov.cn/gonggao_nei.asp?n_id= 36,2009.02-26.

[12] 紹興縣水電局.紹興縣水利志[Z].紹興,2004.

[13] 上虞市水利局.上虞市水利志[Z].上虞,1997.

[14] 浙江省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院.上虞市水資源綜合規(guī)劃 (2006-2020)[Z].上虞市水利局,2005.

[15] 上虞市水利局.2008年上虞市水資源公報[Z].上虞市水利局,2008.

[16] GB3838-2002,中華人民共和國地表水環(huán)境質(zhì)量標準[S].國家環(huán)境保護總局(現(xiàn)國家環(huán)保部).