干旱條件下應急供水標準研究

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東北地區在大陸暖高壓的控制下，這種暖高壓屬副熱帶大陸高壓，大多從新疆東移而來，少數由青藏高壓分裂而成，也有的是西太平洋副熱帶高壓發展深入內陸分裂而成的單體。這時的副熱帶高壓西伸脊點在140°E附近，脊線在22.5°N附近，副高主體偏東，偏南，強度弱，面積小。在雅庫茨克～鄂霍次克一帶常有低壓活動，同時印巴低壓也比較強，高空鋒區偏北，中緯度環流較平直。由于東北地區被正距平區占據，阻擋了冷空氣的入侵，使北方地區冷空氣活動少，在暖高壓的下沉氣流作用下，東北地區天氣晴朗，形成高溫少雨天氣，造成較大范圍的干旱。本型極渦偏弱，極地冷空氣常沿東亞沿海一帶擴散南下，侵入到東亞中緯度地區，這里暖空氣勢力遠不如冷空氣勢力強，因此造成東亞高度場普遍偏低，西太平洋副熱帶高壓異常弱小，副熱帶高壓脊線位于22°N附近，西伸脊點位于145°E左右。這樣東亞高空鋒區偏南，西風急流也常常偏南活動，從而造成東北區夏季降水偏少。當遭遇干旱時，隨著降雨持續減少，區域可利用的水資源量也在逐漸減少，水資源的供給與經濟社會和生態環境用水之間的矛盾突出，特別是人口集中地區、產業聚集地區和生態敏感區。確定不同干旱等級下的供水保障目標，是基于干旱程度、區域水資源承載狀況、水資源開發利用水平、人口分布、產業布局等多因素、復雜背景下，結合抗旱減災應急管理方向和手段，以保障干旱期城鄉生活生產有序穩定、水生態系統可持續健康發展為目標，合理科學地制定干旱期供水保障對象。從用水對象來說，東北地區不僅是我國重要的工業基地，也是我國主要的糧食主產區和牧業生產區，同時，林、草、濕地等重要的生態屏障和資源較我國其他地區也有獨特優勢。用水對象多而復雜，水資源的分布與用水對象的分布不匹配，因此，需根據各用水對象的重要性，確定干旱期有限的水資源的保障重點。目前，東北地區的用水對象主要有農村人飲、農業生產、城鎮居民、工業生產、第三產業、生態等，各用水對象的正常供水保證率不一樣，在遭遇不同等級干旱時，用水短缺程度也不一樣。

東北地區農村飲水安全工程的現狀供水保障率一般在90%～95%，也就是說只有在發生嚴重及以上干旱時，農村人飲才會出現較大面積的供水困難；農業灌溉一般的供水保證率在75%左右，也就是在超過中度干旱時，逐步出現灌溉供水無法保障的現象；城鎮居民供水保證率一般都是在95%以上，個別重要城市甚至達到了97%以上，只有在出現特大干旱時，城鎮居民供水才會面臨威脅；工業生產根據產業要求的不同，供水保證率一般在90%以上，對于一些特殊的工業（如核電廠）等，為保證安全，供水保證率幾乎接近100%，當出現嚴重以上干旱時，工業生產開始受到影響；第三產業的供水一般由城市公共水廠供水，供水保證率和城市居民用水一樣，但是隨著城市的快速發展，供水基礎設施建設的滯后，當干旱缺水時，常常是首先保證居民用水，對第三產業用水進行限制，其供水保證率雖然是95%及其以上，但實際上常常是在嚴重干旱的時候就已經開始影響到第三產業的用水；生態基本上和天然降水、徑流等息息相關，一般在中度干旱時，由于降雨和徑流的減少，就開始對影響生態環境。根據用水對象的現狀供水保障程度來看，在發生中度干旱時，城鎮和農村人飲供水不會受到威脅，此時的保障目標主要是保障農業生產用水和生態敏感區的補水，主要是位于遼河平原、松嫩平原、三江平原和扎龍、向海等國家級重要生態核心區；在發生嚴重干旱時，區域水資源可供量進一步減少，農村人飲、部分工業和部分第三產業的用水開始受到威脅，根據用水對象的重要性，此時，優先保障農村人飲的供水，對高耗水的工業和第三產業進行適度限制供水，為保障糧食安全和社會穩定，應保障商品糧基地和口糧田基地作物生長關鍵期的供水，農村人飲困難地區主要集中在內蒙古的興安盟東部、赤峰、通遼和吉林的中西部地區；當發生特大干旱時，區域內的各用水對象基本上都出現了供水困難，此時針對一些供水目標要適度的舍棄，如鋼鐵、水泥等高耗水工業的限產停產，洗浴、洗車等高用水服務業的停業，生態和一般農業等，根據用水對象的重要性，首先是城鄉居民的基本用水，其次是重點單位、部門和企業等工業和第三產業的用水，最后是盡可能的保障東北地區重要商品糧基地和口糧田基地作物生長關鍵期的用水，保障國家糧食安全。干旱期的供水是以供定需，根據干旱期可利用水資源數量，通過制定不同干旱等級下各用水對象的保障供水標準，最大限度地利用好干旱期有限的水資源，保障干旱期的供水安全。干旱期供水標準的確定應該根據不同用水對象的用水特性有區別性的研究。因旱農村人飲一直是我國抗旱部門的重點，目前，國內外相關研究機構通過研究不同環境下人體的基本用水需求以測算人的生存最基本用水量，在我國，除了制定正常用水情況下的農村生活用水定額外，還針對農村飲用水安全等問題提出了一些規定。其中，水利部和衛生部聯合頒發的《農村飲用水安全衛生評價指標體系》將農村飲用水安全分為安全和基本安全兩個檔次，每人每天可獲得的水量不低于40～60L的為安全，不低于20～40L的為基本安全。在《全國抗旱規劃》對農村人飲的抗旱應急供水標準確定在20～40L/（人•天）。從理論上來說，任何地區的人的基本需水量應該差距不大的，但實際上，不同地區、不同供水設施水平、不同干旱等級的情況下，供水能力是存在差異的，結合我國東北地區的的實際情況，本文從山區因旱農村人飲、丘陵區因旱農村人飲、平原因旱農村人飲和牧區因旱農村人飲等4種類型進行分析。隨著干旱的發展，農村人飲的保障供水標準在逐漸壓縮，同時，平原地區的保障標準最高，山區保障水平最低。不同干旱情形下農村人飲應急供水標準如表1所示。

農業是受干旱影響最大、最直接的，干旱缺水常常導致農業生產大面積減少，甚至絕收。東北地區是我國重要的糧食主產區，保障東北地區的農業干旱期生產有序，對國家糧食安全具有重要的意義。干旱期的水資源短缺和農業生產的用水總量之間矛盾突出，在不同干旱等級情形下，必須突出重點，特別是國家商品糧基地和基本口糧田基地。目前，對于農作物的需水量，國內外做了大量的實驗，基本上都是從作物的生長機理方向分析其在生長過程中各生長關鍵期的基本用水量，不同地區、不同作物的需水是不一樣的。東北地區的農作物主要是水稻、玉米、春小麥和大豆，根據調查，水稻生長期總需水量約500m3/畝，春小麥生長期總需水量約200～360m3/畝，玉米生長期總需水量約260～400m3/畝，大豆生長期總需水量約350～400m3/畝。根據調研，要保障農作物的最基本的生長，至少需保障農作物各生長期正常需水的20%～30%，這樣東北地區主要農作物干旱期最基本需水量如表2所示。近年來，城鎮化進程加快，干旱開始向城鎮地區蔓延，特別是在發生嚴重干旱和特大干旱時，城鎮地區供水緊張時常出現。城鎮地區用水對象復雜而多樣，在日常用水管理中，應采取更嚴格的節水措施，將供水定額進一步壓縮。干旱發生時應制定嚴格的用水定額標準，對城鎮供水實行最嚴格的計劃管理、定額管理。首先應該保證城鎮居民和重點部門、單位和企業（如學校、醫院、火核電等）的供水，對一些高耗水的行業，要求其加強技術改造，提高工業用水的重復利用率，嚴格限制高耗水工業企業用水，必要時實行限時、減量、分區供水。參照國內外一些城市的做法，在旱災發生、出現供水危機時，應對正常情況的生產需水量進行壓縮。城鎮供水總量的壓縮幅度與城鎮的產業結構相關，壓縮水量主要是集中的高耗水的一些行業，經調查分析，在中等干旱時，東北地區城鎮地區的供水體系保障程度較高，基本不會出現應急供水的狀況；在嚴重干旱時，城鎮居民保證正常供水定額，工業和第三產業開始對高耗水行業進行限制；在特大干旱時，城鎮的總供水量持續減少，城鎮居民用水最低保障需達到30～40L/（人•天），加大高耗水行業的節水限水力度。東北地區干旱期城鎮所在地保障目標應急供水標準如表3所示。東北地區干旱期的主要保障對象有農村人飲、農業生產、城鎮居民、工業生產、第三產業、生態等，根據各用水對象的現狀供水保證程度，在發生中度干旱時，保障目標主要是農業生產和生態；在發生嚴重干旱時，干旱缺水影響從農業、生態擴展到農村人飲、部分工業和部分第三產業，此時應優先保障農村人飲的供水；當發生特大干旱時，所有用水對象均出現不同程度的缺水，此時應根據用水對象的重要性，確保城鄉居民的基本用水，保障經濟社會平穩發展。由于干旱期水資源可利用量遠遠不能滿足經濟社會正常的用水需求，根據干旱程度和用水對象的不同，干旱期的應急供水標準也不同，農村人飲最低供水標準在20～35L/（人•天）；農業灌溉至少需保障農作物正常需水的20%～30%；城鎮居民用水最低供水標準在30～40L/（人•天）；工業和第三產業應根據干旱程度，實施用水總量控制，削減供水量，特別是高耗水工業和行業。

本文作者：張海濱屈艷萍蘇志誠工作單位：中國水利水電科學研究院