鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)水資源承載力分析

王寶林，何先富，從麗娟

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院，內(nèi)蒙古 烏蘭察布012000;2.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局特種技術(shù)勘探中心，北京100073;3.中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心，北京100083)

鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源豐富，是本世紀(jì)我國(guó)最重要的能源開(kāi)發(fā)基地。而能源開(kāi)發(fā)大都位于氣候干旱、缺水的地區(qū)，可能對(duì)當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活和生態(tài)環(huán)境用水產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致局部地區(qū)水資源承載力中供、需雙方的關(guān)系發(fā)生變化。因此，從能源開(kāi)發(fā)對(duì)水文循環(huán)系統(tǒng)影響出發(fā)，通過(guò)鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域?qū)λY源的需求和該區(qū)域能夠提供的可利用水資源量的“支撐能力”方面加以評(píng)價(jià)，為鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)中水資源的合理利用、高效利用、優(yōu)化配置、全面節(jié)約、有效保護(hù)、科學(xué)管理和水資源利用的可持續(xù)發(fā)展提供可靠的依據(jù)。

1 水資源承載力評(píng)價(jià)方法

水資源承載力指在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平和社會(huì)生產(chǎn)條件下，水資源供給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等用水的最大能力，即水資源的最大開(kāi)發(fā)容量，是度量區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受水資源制約的閥值。

評(píng)價(jià)鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源承載力，不能單純地“就水論水”，而應(yīng)該在一定的經(jīng)濟(jì)條件下，把能源開(kāi)發(fā)、水資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境結(jié)合起來(lái)，能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源承載力受開(kāi)發(fā)區(qū)域內(nèi)水量供、需雙方的影響，運(yùn)用供水、需水預(yù)測(cè)平衡法對(duì)鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)水資源承載力進(jìn)行定性的綜合分析。水循環(huán)與水資源供需關(guān)系如圖1所示。

水資源承載力的量度與計(jì)算方法(供水、需水預(yù)測(cè)平衡法)主要過(guò)程概述如下:

1.1 水資源總量(W)的計(jì)算

水資源總量(W)指流域水循環(huán)過(guò)程中可更新恢復(fù)的地表水與地下水資源總量(WL)。流域水循環(huán)受自然變化和人類(lèi)活動(dòng)的影響，地表水和地下水資源量隨著時(shí)間也在不斷變化，另外，人工跨流域調(diào)水(WT)可以增加本流域或地區(qū)的水資源總量。由于流域水循環(huán)降水和徑流形成的不確定性，對(duì)于不同保證率的水資源量，流域水資源總量為:

1.2 生態(tài)需水量(We)的計(jì)算

生態(tài)需水量(We)是維系生態(tài)系統(tǒng)生物群落基本生存和河流、湖泊一定生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求的最小水資源需求量。其內(nèi)涵是維持現(xiàn)狀或恢復(fù)某個(gè)生態(tài)建設(shè)指標(biāo)的天然生態(tài)保護(hù)與人工生態(tài)建設(shè)需水，其外延包括地帶性植被所用降水和非地帶性植被所用的徑流。它通常由河道外生態(tài)需水量的估算和河道內(nèi)生態(tài)需水量估算扣除其重復(fù)的水量。

圖1 水資源承載力的系統(tǒng)關(guān)系示意

1.3 可利用水資源量(Ws)的計(jì)算

流域可利用水資源量是指在經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行和生態(tài)環(huán)境容許前提下，通過(guò)技術(shù)措施可以利用的一次性水資源量。概念上需要扣除維系生態(tài)環(huán)境最小的需水量，以保證生態(tài)環(huán)境容許的前提條件。因此。原則上來(lái)講，可利用水資源可以通過(guò)流域水資源總量加上境外調(diào)水扣除生態(tài)需水量。即

式中:a為反映工程技術(shù)措施的開(kāi)發(fā)利用系數(shù)。

1.4 水資源需求總量(Wp)的計(jì)算

水資源需求總量是指在滿(mǎn)足一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模水平所需要的水資源總量，包括:人口需水、工業(yè)需水、農(nóng)業(yè)需水、環(huán)境和其它需水等。

1.5 水資源承載力平衡指數(shù)(F)的計(jì)算

為描述水資源承載力，首先定義水資源承載力平衡指數(shù)(F)，

即F=Wp/Ws

當(dāng)水資源承載力平衡指數(shù)F大于1時(shí)，表示該地區(qū)水資源需求量大于當(dāng)?shù)厮Y源可利用量，說(shuō)明當(dāng)?shù)厮Y源承載力不滿(mǎn)足能源開(kāi)發(fā)的需要，水資源對(duì)應(yīng)得人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模是不可承載的。當(dāng)水資源承載力平衡指數(shù)F小于1時(shí)，表示該地區(qū)水資源需求量小于當(dāng)?shù)厮Y源可利用量，說(shuō)明當(dāng)?shù)厮Y源承載力能滿(mǎn)足能源開(kāi)發(fā)的需要，水資源對(duì)應(yīng)得人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模是可承載的。當(dāng)平衡指數(shù)F等于1時(shí)，表示當(dāng)?shù)卦摰貐^(qū)水資源需求量等于水資源可利用量，說(shuō)明當(dāng)?shù)厮Y源承載力可以滿(mǎn)足能源開(kāi)發(fā)的需要。通過(guò)計(jì)算水資源承載力平衡指數(shù)可以判斷鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))水資源承載力是否滿(mǎn)足能源開(kāi)發(fā)的需要。

2 水資源承載力分析

以2012年為現(xiàn)狀年，2015年、2020年為預(yù)測(cè)年，展望2030年，對(duì)鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)水資源承載力進(jìn)行分析計(jì)算。

2.1 鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源總量(W)分析

通過(guò)對(duì)鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源量的分析，該地區(qū)多年平均水資源總量(W)為28.80×108m3。

2.2 鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域生態(tài)需水量(We)分析

生態(tài)環(huán)境需水量包括河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量和河道外生態(tài)環(huán)境需水兩。河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水一般分為維持河道基本功能和河口生態(tài)環(huán)境的用水，包括維持珍稀魚(yú)類(lèi)等水生生物的用水需求。生態(tài)環(huán)境需水為生態(tài)系統(tǒng)處于一定狀態(tài)所需要的水量。河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水利用Tennant法和生態(tài)基流倍比法，取兩者的較大值。河道外生態(tài)環(huán)境用水分為美化城市景觀用水、生態(tài)環(huán)境建設(shè)所需要的人工補(bǔ)給水量。通過(guò)計(jì)算求得鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古)河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水為6×108m3;河道外生態(tài)需水量在2012年、2015年、2020年和2030年分別為0.210 ×108m3、0.206 × 108m3、0.201 × 108m3、0.197 × 108m3。因此，2012年、2015年、2020年和2030年生態(tài)需水量分別為 6.210 ×108m3、6.206 × 108m3、6.201 ×108m3、6.197 ×108m3。總的來(lái)看，從2012年到2030年鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域生態(tài)需水量變化不大。

2.3 鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源可利用量(Ws)分析

通過(guò)對(duì)鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源量的分析，2012年鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源可利用量108.51×108m3。對(duì)鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源可利用量未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖2 鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源承載力預(yù)測(cè)

如圖2所示，2015年水資源可利用量為121.98×108m3，2020 年水資源可利用量為 129.98 ×108m3，2030 年水資源可利用量為139.12×108m3。綜上所述，鄂爾多斯能源開(kāi)發(fā)區(qū)域未來(lái)的2015年、2020年和2030年的水資源可利用量均高于現(xiàn)狀年，并在未來(lái)近20 a呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。

2.4 鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源需求總量(WP)分析

鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源需求量的現(xiàn)狀年和未來(lái)年進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，如圖2所示，2012年的水資源需求量為61.02×108m3，2015年水資源需求量為61.20×108m3，2020 年水資源需求量為 63.22 ×108m3，2030年水資源需求量為68.15×108m3。與現(xiàn)狀年相比，未來(lái)年的水資源需求量明顯增加，同時(shí)，從2015～2030年，未來(lái)年的水資源需求量也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。

2.5 鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源承載力分析

鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源可利用總量為 108.51 ×108m3，水資源總需求量 61.02 ×108m3。利用上述的供水、需水預(yù)測(cè)平衡法，計(jì)算出鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源承載力平衡指數(shù)(F)為0.56，表示當(dāng)?shù)厮Y源可利用量大于該地區(qū)水資源需求量，這說(shuō)明當(dāng)?shù)厮Y源承載力能滿(mǎn)足能源開(kāi)發(fā)的需要。

從圖2可以看出，鄂爾多斯能源開(kāi)發(fā)區(qū)域2012年、2015年、2020 年和 2030 年水資源承載力分別為 0.56、0.50、0.49 和0.49。由此可見(jiàn)，整個(gè)能源開(kāi)發(fā)過(guò)程中所有年份承載力平衡指數(shù)均小于1，說(shuō)明在當(dāng)?shù)厮Y源承載力可以滿(mǎn)足能源開(kāi)發(fā)的需要。盡管如此，由于鄂爾多斯能源開(kāi)發(fā)區(qū)域當(dāng)?shù)厮Y源量以及從境外調(diào)入的水量均是有限的;在一定經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，該地區(qū)水資源利用效率是有限的。因此，在鄂爾多斯盆地(內(nèi)蒙古地區(qū))能源開(kāi)發(fā)過(guò)程中仍需采取節(jié)水、高效用水的措施。

3 合理利用水資源的對(duì)策建議

3.1 積極推行計(jì)劃、節(jié)約用水

首先要加強(qiáng)地下水總量控制。根據(jù)超采區(qū)治理目標(biāo)和下年度水資源預(yù)測(cè)，制定年度開(kāi)采計(jì)劃。年度用水計(jì)劃指標(biāo)不得超過(guò)年度開(kāi)采計(jì)劃。地下水取水許可證應(yīng)根據(jù)不同地下水開(kāi)采區(qū)的要求，合理安排井點(diǎn)整體布局和取水層位。其次要大力開(kāi)展節(jié)水工作。在有條件的地區(qū)，采用新技術(shù)、新工藝，降低萬(wàn)元產(chǎn)值用水率，提高水的重復(fù)利用率。

3.2 科學(xué)合理的開(kāi)采地下水

合理制定地下水保護(hù)計(jì)劃，通過(guò)有效保護(hù)和涵養(yǎng)地下水資源，實(shí)行總量控制，防止地下水污染，減少地下水超采。嚴(yán)格劃分地下水超采區(qū)，并控制不同的管理辦法。依據(jù)地下水超采量，將超采區(qū)劃分為超采區(qū)和嚴(yán)重超采區(qū)。在嚴(yán)重超采區(qū)內(nèi)，根據(jù)地下水分布、開(kāi)采狀況和當(dāng)?shù)厮Y源條件，再分為禁采區(qū)、過(guò)渡禁采區(qū)、嚴(yán)格限采區(qū)和限采區(qū)。在禁采區(qū)內(nèi)，要嚴(yán)格禁止取用地下水，已建的地下水取水工程限期封停。

3.3 綜合開(kāi)發(fā)利用地表水和地下水資源

積極推行地表水與地下水資源統(tǒng)一管理，提高水資源的利用效率。可在河谷平原區(qū)進(jìn)行地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度，以豐補(bǔ)歉。

3.4 保護(hù)供水水源水質(zhì)

加強(qiáng)水資源保護(hù)，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境生態(tài)平衡，是緩解水資源緊缺狀況的重要途徑。遭受污染的水不僅失去了水資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更加劇了本區(qū)水資源的短缺局面，而且造成了嚴(yán)重的社會(huì)公害。

3.5 加強(qiáng)立法和政府宏觀調(diào)控

開(kāi)發(fā)利用地下水是本區(qū)能源開(kāi)發(fā)和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的根本性戰(zhàn)略任務(wù)，必須把解決研究區(qū)對(duì)水的需求問(wèn)題和水資源可持續(xù)發(fā)展結(jié)合起來(lái)。建立健全地下水資源管理機(jī)構(gòu)、制定地下水開(kāi)采的地方性法規(guī)和政策。加強(qiáng)地下水資源開(kāi)發(fā)利用統(tǒng)一管理，控制局部地區(qū)地下水的過(guò)渡開(kāi)采，保證水資源合理開(kāi)發(fā)利用。全面系統(tǒng)的規(guī)劃水資源，是當(dāng)?shù)匕l(fā)展經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用的根本戰(zhàn)略性任務(wù)。

3.6 建立建全地下水動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)

加強(qiáng)地下水資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作。通過(guò)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)掌握地下水水質(zhì)、水位、水量的變化，為研究區(qū)地下水資源的科學(xué)規(guī)劃和合理開(kāi)發(fā)利用提供可靠依據(jù)。