萬家寨引黃入晉工程北干線引水規(guī)模分析

孟 杰，張 旺

（1.山西省萬家寨引黃工程管理局，030012，太原；2.水利部發(fā)展研究中心，100038，北京）

萬家寨引黃入晉工程北干線引水規(guī)模分析

孟 杰1，張 旺2

（1.山西省萬家寨引黃工程管理局，030012，太原；2.水利部發(fā)展研究中心，100038，北京）

在對萬家寨引黃入晉工程北干線供水區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀進行分析的基礎(chǔ)上，對供水區(qū)需水和可供水量進行分析預(yù)測，通過供需平衡分析確定2015年和2020年萬家寨引黃入晉工程北干線引水規(guī)模。

萬家寨引黃入晉工程；北干線；引水規(guī)模

萬家寨引黃入晉工程是解決山西省水資源緊缺的大型跨流域調(diào)水工程。工程由總干線、南干線、聯(lián)接段和北干線四部分組成，從黃河干流萬家寨水利樞紐取水，分別向太原、大同和朔州供水。北干線供水區(qū)包括大同和隸屬于朔州的平朔 （主要包括平魯區(qū)和朔城區(qū)）、山陰和懷仁，是我國重要的煤電基地，供水區(qū)總面積5 295 km2，當(dāng)?shù)厝司晁Y源量僅為177m3，含過境水資源量時人均年水資源量為239m3，遠低于國際上公認(rèn)的絕對缺水線，屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)。由于地表水資源極其匱乏，地下水持續(xù)大量超采導(dǎo)致區(qū)域地下水水位大幅度下降，水位降落漏斗面積逐年擴大，水資源短缺已成為經(jīng)濟社會發(fā)展的重要制約因素。根據(jù)已有調(diào)水工程經(jīng)驗，合理確定調(diào)水規(guī)模是影響調(diào)水工程建成后良性運行和效益發(fā)揮的重要因素。通過北干線引水規(guī)模分析，可以為北干線建成通水后水價制訂和運行管理提供決策依據(jù)。

一、供水區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

以2008年為現(xiàn)狀年，北干線供水區(qū)供水量29 671萬m3，按取水水源劃分，地表水供水量8 774萬m3；地下水供水量19 597萬m3；污水處理回用量1 300萬m3。按用水戶劃分，城鎮(zhèn)生活用水量7 429萬m3；工業(yè)用水量22 242萬m3（包括污水處理回用量1 300萬m3），其中電力工業(yè)用水量10 944萬m3，占工業(yè)用水量的49.2%。

北干線供水區(qū)城鎮(zhèn)居民生活用水量123 L/d，相當(dāng)于全國平均水平219 L/d的56.2%，低于全省142 L/d平均水平；萬元工業(yè)增加值用水量87.9m3/萬元 （含電力工業(yè)），高于全國、全省平均水平，主要是因供水區(qū)以煤、電為主的高耗水型工業(yè)結(jié)構(gòu)造成，供水區(qū)經(jīng)電廠舊機組改造后尚有一定節(jié)水潛力。依據(jù)《21世紀(jì)中國城市節(jié)水發(fā)展規(guī)劃》和《海河流域水資源綜合規(guī)劃》等有關(guān)研究成果，按目前國內(nèi)中等城市用水水平來確定現(xiàn)狀城鎮(zhèn)生活需水定額，北干線供水區(qū)城鎮(zhèn)居民生活用水定額平均值132 L/d，考慮現(xiàn)狀條件下城市供水管網(wǎng)輸水損失（管網(wǎng)漏失率24%）后，供水區(qū)城鎮(zhèn)生活毛需水量為1.04億m3。供水區(qū)除提高工業(yè)水重復(fù)利用率，城市工業(yè)實際需水量為2.93億m3。

二、供水區(qū)現(xiàn)狀供需平衡分析

水資源現(xiàn)狀供需平衡分析是指在現(xiàn)狀水利工程條件下，按照滿足現(xiàn)狀正常用水需求和維持良好生態(tài)用水標(biāo)準(zhǔn)，來反映供水區(qū)現(xiàn)狀經(jīng)濟社會的缺水狀況。供水區(qū)現(xiàn)狀可供水量包括地表水、地下水、區(qū)外引水和城市污水處理廠的再生水。地表水可供水量依據(jù)現(xiàn)有水源工程供水能力分析；地下水可開采量依據(jù)大同、朔州第二次水資源評價成果，考慮現(xiàn)有水井工程條件，按現(xiàn)狀實際開采量分析；區(qū)外引水為冊田水庫供水，因用水管網(wǎng)尚未完善，可供水量按現(xiàn)狀實際供水量計算；城市污水處理廠處理后的再生水可利用量，根據(jù)全省第二次水資源評價及綜合規(guī)劃技術(shù)細則，為處理后的回用量，未處理的污水不作為可利用量考慮。由于區(qū)域水資源短缺，致使城市區(qū)域地下水嚴(yán)重超采，需水量主要考慮朔城區(qū)和大同城區(qū)及郊區(qū)地下水超采量0.98億m3。考慮現(xiàn)有水源工程供水能力，在維持現(xiàn)狀地下水超采狀況的條件下，供水區(qū)城鎮(zhèn)生活及工業(yè)需水量為3.97億m3，本區(qū)可供水量為2.97億m3，綜合分析供水區(qū)城鎮(zhèn)生活及工業(yè)缺水量約1億m3，缺水率達25.29%。

三、供水區(qū)需水量預(yù)測

1.城市生活需水量

根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計2015年供水區(qū)總?cè)丝诩s281.31萬人，城鎮(zhèn)化率 68.1%；2020年達到285.56萬人，城鎮(zhèn)化率71.3%。根據(jù)《山西省用水定額（試行）》和《21世紀(jì)中國城市節(jié)水技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃》等有關(guān)資料綜合分析，按不同地域的調(diào)整系數(shù)，確定不同水平年供水區(qū)城市大生活用水定額。2015年預(yù)測供水區(qū)城鎮(zhèn)生活需水量約1.02億m3，比現(xiàn)狀年新增 2 792萬 m3；2020年城鎮(zhèn)生活需水量約1.31億m3，比現(xiàn)狀年新增5 670 萬 m3。

2.城市工業(yè)需水量

以萬元增加值用水量和一般工業(yè)增加值為指標(biāo)，對一般工業(yè)需水量進行預(yù)測?，F(xiàn)狀年一般工業(yè)用水定額為53.7m3/萬元，未來年在此基礎(chǔ)上進行強化節(jié)水，預(yù)計到2015年一般工業(yè)的用水定額為40.3m3/萬元；2020年用水定額為30.9m3/萬元。火電工業(yè)需水量根據(jù) 《山西省用水定額 （試行）》等有關(guān)規(guī)定，采用單位裝機容量取水量法進行預(yù)測，并采用發(fā)電量單位取水量法進行復(fù)核 （電廠機組平均年運行小時按照6 000 h計算），供水區(qū)2008年火電工業(yè)裝機容量為 704.6萬 kW，在 2008—2020年之間電力裝機呈遞增態(tài)勢，2015年火電裝機達到1 899.6萬kW，新增火電裝機608萬kW；2020年火電裝機達到2 453.6萬kW，新增火電裝機554萬kW。在對一般工業(yè)和火電工業(yè)需水量預(yù)測的基礎(chǔ)上，對供水區(qū)的全部工業(yè)用水定額和需水量進行預(yù)測。

3.地下水超采涵養(yǎng)水源需水量

地下水超采區(qū)采補平衡恢復(fù)將主要通過替代水源工程供水來實現(xiàn)。對供水區(qū)而言，超采區(qū)恢復(fù)的替代水源將主要依靠引黃工程供水，通過與本地水源的合理調(diào)配與置換，使地下水超采得到逐步恢復(fù)，達到涵養(yǎng)水源、良性循環(huán)的目標(biāo)。引黃工程北干線通水后到2020年，采取壓采、限采等各項措施,全面實現(xiàn)采補平衡，徹底解決超采現(xiàn)象，使地下水水位逐漸回升，實現(xiàn)涵養(yǎng)水源、地下水良性循環(huán)。預(yù)計供水區(qū)地下水超采區(qū)涵養(yǎng)水源需水量需1 300萬m3。其中大同供水區(qū)地下水超采區(qū)涵養(yǎng)水源需水量按1 000萬m3,朔州供水區(qū)地下水超采區(qū)涵養(yǎng)水源需水量按300萬m3考慮。

4.供水區(qū)需水量

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，供水區(qū)經(jīng)濟社會需水量呈不斷增長態(tài)勢。在采取強化節(jié)水措施的條件下，考慮區(qū)域地下水超采涵養(yǎng)水源需水量，預(yù)測2015年和2020年需水量分別約為5.00億m3和6.26億m3。

四、供水區(qū)可供水量預(yù)測

1.地表水可供水量

供水區(qū)已建的神頭泉引水工程和冊田引水工程可向城市工業(yè)和城鎮(zhèn)生活提供可供水量1.26億m3/a，規(guī)劃建設(shè)的孤山水庫工程和太平窯二庫工程可向城市工業(yè)和城鎮(zhèn)生活提供可供水量1 943萬m3/a。預(yù)計地表水可供水量為1.46億m3/a。

2.地下水可供水量

根據(jù)大同、朔州第二次水資源評價成果，結(jié)合區(qū)內(nèi)各水源地多年來的開采實踐、地下水開發(fā)利用程度和開采能力等，供水區(qū)各分區(qū)地下水可開采總量約為1.29億m3。

3．城市再生水可利用量

大同供水區(qū)現(xiàn)有城市污水處理廠5座，2015年處理規(guī)?？蛇_6 661.3萬m3/a；2020年處理規(guī)?？蛇_10 676.3萬m3/a。朔州供水區(qū)現(xiàn)有城市污水處理廠5座，2015年處理規(guī)?？蛇_3 832.5萬m3/a；2020年處理規(guī)模可達4 015萬m3/a。在充分考慮現(xiàn)狀城市污水再生水可利用量、水行政主管部門批復(fù)城市污水處理廠再生水可利用量及污水處理后的再生水用水戶，確定供水區(qū)2015年再生水可利用量為污水處理能力的60%，2020年為污水處理能力的70%。經(jīng)計算，供水區(qū)污水處理廠再生水可利用量2015年為8 521萬m3，2020年為9 990 萬 m3。

4.供水區(qū)可供水量

在現(xiàn)有供水工程供水的基礎(chǔ)上，充分考慮新增供水工程和城市污水處理再生水可利用量，供水區(qū)2015年可供水量為 35 956萬 m3，2020年可供水量為37 425萬m3，各分區(qū)可供水量詳見表1。

五、北干線引水規(guī)模分析

1.供水區(qū)水資源供需平衡分析

在保持地下水采補平衡、涵養(yǎng)水源的條件下，通過采取新增地表水開發(fā)工程（孤山水庫、太平窯二庫）、城市污水處理廠再生水可利用量回用、節(jié)流和挖潛等綜合措施，規(guī)劃期各類工程興建投運后，供水區(qū)不同水平年新增可供水量分別為3 169萬m3和1 469萬m3，到2015年和2020年可供水量分別為35 956萬m3和37 425萬m3。供水區(qū)供需平衡分析結(jié)果，2015年和2020年城鎮(zhèn)生活和工業(yè)總需水量分別為49 996萬m3和62 582萬m3，與同水平年的可供水能力相比，供需缺口分別為14 040萬m3和25 157 萬 m3，詳見表 2。

表1 供水區(qū)可供水總量 單位：萬m3/a

表2 供水區(qū)水資源供需平衡分析 單位：萬m3

2.北干線引水規(guī)模

根據(jù)水利部天津院（中水北方公司）測算，北干線工程輸配水損失為 15%，計入輸配水損失后，維系當(dāng)?shù)厮Y源環(huán)境和涵養(yǎng)水源的條件下，2015年北干線年需引黃河水 1.652億 m3，2020年北干線年需引黃河水 2.96億 m3，以滿足供水區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源的需求。

六、結(jié) 語

萬家寨引黃入晉工程是從根本上解決山西水資源緊缺的重大戰(zhàn)略工程，是促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展、

改善生態(tài)環(huán)境和提高人民生活水平的生命工程。鑒于引黃一期工程實際引水量與設(shè)計規(guī)模相比偏低，引黃北干線通水后，北干線供水區(qū)地方政府應(yīng)嚴(yán)格地下水的管理，采取關(guān)井壓采、上調(diào)地下水資源費等措施，確保引黃水能夠達到預(yù)期引水規(guī)模，使引黃工程的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益得到充分發(fā)揮。

[1]大同市人民政府.大同市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要[S].2011.

[2]朔州市人民政府.朔州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要[S].2011.

[3]水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院.全國水資源保護綜合規(guī)劃技術(shù)細則[R].2002.

[4]錢易,劉昌明.中國城市水資源可持續(xù)開發(fā)利用 [M].北京:中國水利水電出版社,2002.

Analysis on scale of north mainline of Wanjiazhai Water Division from Yellow River to Shanxi

Meng Jie,Zhang Wang

Water demand in water supply area is analyzed and predicted on the basis of current situation of water resources development and utilization of Wanjiazhai north mainline that diverted water from Yellow River to Shanxi Province.For reaching a balance between water supply and demand,the scale of water diversion in 2015 and 2020 of the north mainline of Wanjiazhai Water Diversion Project is defined.

Wanjiazhai Water Division Project from Yellow River to Shanxi;north mainline;water division scale

TV67

B

1000-1123（2011）14-0026-03

2011-06-02

孟杰，高級工程師。

責(zé)任編輯 李建章