北干線供水區(qū)水資源供需分析

萬家寨入晉工程是解決山西省水資源短缺的大型流域供水工程。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5295km2,當(dāng)?shù)厝司晁Y源量僅為177m3,含過境水資源量時(shí)人均年水資源量為239m3,遠(yuǎn)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(kuò)大,水資源短缺已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要制約因素。根據(jù)已有調(diào)水工程經(jīng)驗(yàn),合理確定調(diào)水規(guī)模是影響調(diào)水工程建成后良性運(yùn)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(jià)制訂和運(yùn)行管理提供決策依據(jù)。一、北骨干供水區(qū)城鎮(zhèn)生活需水量以2008年為現(xiàn)狀年,北干線供水區(qū)供水量29671萬m3,按取水水源劃分,地表水供水量8774萬m3;地下水供水量19597萬m3;污水處理回用量1300萬m3。按用水戶劃分,城鎮(zhèn)生活用水量7429萬m3;工業(yè)用水量22242萬m3(包括污水處理回用量1300萬m3),其中電力工業(yè)用水量10944萬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123L/d,相當(dāng)于全國平均水平219L/d的56.2%,低于全省142L/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(jī)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132L/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(shí)際需水量為2.93億m3。二、地下水需水量確定水資源現(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(jì)社會(huì)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(jià)成果,考慮現(xiàn)有水井工程條件,按現(xiàn)狀實(shí)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(shí)際供水量計(jì)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(jià)及綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)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?？紤]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(dá)25.29%。三、供水區(qū)的供水量1.城鎮(zhèn)化率:84根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃,預(yù)計(jì)2015年供水區(qū)總?cè)丝诩s281.31萬人,城鎮(zhèn)化率68.1%;2020年達(dá)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(jìn)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2792萬m3;2020年城鎮(zhèn)生活需水量約1.31億m3,比現(xiàn)狀年新增5670萬m3。2.水電池的定額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(jìn)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(jìn)行強(qiáng)化節(jié)水,預(yù)計(jì)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?；痣姽I(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(jī)容量取水量法進(jìn)行預(yù)測,并采用發(fā)電量單位取水量法進(jìn)行復(fù)核(電廠機(jī)組平均年運(yùn)行小時(shí)按照6000h計(jì)算),供水區(qū)2008年火電工業(yè)裝機(jī)容量為704.6萬kW,在2008—2020年之間電力裝機(jī)呈遞增態(tài)勢,2015年火電裝機(jī)達(dá)到1899.6萬kW,新增火電裝機(jī)608萬kW;2020年火電裝機(jī)達(dá)到2453.6萬kW,新增火電裝機(jī)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(jìn)行預(yù)測。3.涵養(yǎng)水源、地下水良性循環(huán)地下水超采區(qū)采補(bǔ)平衡恢復(fù)將主要通過替代水源工程供水來實(shí)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(dá)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(xiàng)措施,全面實(shí)現(xiàn)采補(bǔ)平衡,徹底解決超采現(xiàn)象,使地下水水位逐漸回升,實(shí)現(xiàn)涵養(yǎng)水源、地下水良性循環(huán)。預(yù)計(jì)供水區(qū)地下水超采區(qū)涵養(yǎng)水源需水量需1300萬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1000萬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.地下水需水總量預(yù)測隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,供水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)需水量呈不斷增長態(tài)勢。在采取強(qiáng)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)可預(yù)測供水量1.鎮(zhèn)生活提供水量供水區(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1943萬m3/a。預(yù)計(jì)地表水可供水量為1.46億m3/a。2.地下水開采量預(yù)測根據(jù)大同、朔州第二次水資源評價(jià)成果,結(jié)合區(qū)內(nèi)各水源地多年來的開采實(shí)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.城市污水處理廠大同供水區(qū)現(xiàn)有城市污水處理廠5座,2015年處理規(guī)模可達(dá)6661.3萬m3/a;2020年處理規(guī)?？蛇_(dá)10676.3萬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_(dá)3832.5萬m3/a;2020年處理規(guī)模可達(dá)4015萬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(jì)算,供水區(qū)污水處理廠再生水可利用量2015年為8521萬m3,2020年為9990萬m3。4.再生水可利用量在現(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35956萬m3,2020年可供水量為37425萬m3,各分區(qū)可供水量詳見表1。五、北線引水規(guī)模分析1.新增供水量確定在保持地下水采補(bǔ)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(yùn)后,供水區(qū)不同水平年新增可供水量分別為3169萬m3和1469萬m3,到2015年和2020年可供水量分別為35956萬m3和37425萬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49996萬m3和62582萬m3,與同水平年的可供水能力相比,供需缺口分別為14040萬m3和25157萬m3,詳見表2。2.黃河岸供水量及水資源量根據(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(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水資源的需求。六、生命工程