后引漢濟(jì)渭時(shí)期關(guān)中受水區(qū)水資源供需分析

王冬雪，馬永勝，慕鵬飛，韓彩波，史 娟

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,陜西 西安 710001）

1 關(guān)中受水區(qū)概況

引漢濟(jì)渭工程是從陜南漢江流域調(diào)水至渭河流域的關(guān)中地區(qū),緩解關(guān)中地區(qū)水資源供需矛盾,促進(jìn)陜西省內(nèi)水資源優(yōu)化配置,改善渭河流域生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)關(guān)中地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的大型跨流域調(diào)水工程[1]。工程由調(diào)水工程和輸配水工程兩大部分組成,調(diào)水工程包括三河口水利樞紐、黃金峽水利樞紐和秦嶺輸水隧洞三部分。輸配水工程作為引漢濟(jì)渭工程的重要組成部分,從黃池溝配水樞紐起,西到楊凌,東到華州,北到富平,南到鄠邑,供水總面積約1.45 萬km2。工程由黃池溝配水樞紐、南干線、北干線及21 條輸水支線組成。

引漢濟(jì)渭受水區(qū)21 個(gè)供水對(duì)象分別為：西安市、咸陽(yáng)市、渭南市、楊凌區(qū)、興平市、武功縣、周至縣、鄠邑區(qū)、長(zhǎng)安區(qū)、臨潼區(qū)、三原縣、高陵區(qū)、閻良區(qū)、華州區(qū)、富平縣、渭北工業(yè)園區(qū)（高陵、臨潼、閻良3 個(gè)組團(tuán)）,共計(jì)21 個(gè)直接受水對(duì)象,見圖1。

圖1 引漢濟(jì)渭受水區(qū)21 個(gè)對(duì)象分布示意圖

“十四五”時(shí)期是推動(dòng)關(guān)中平原城市群高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵期。依據(jù)《關(guān)中平原城市群發(fā)展規(guī)劃》（2018 年）、《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》及《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》等一系列區(qū)域發(fā)展規(guī)劃及關(guān)中地區(qū)總體發(fā)展布局,未來一個(gè)時(shí)期內(nèi),關(guān)中城市群質(zhì)量得到實(shí)質(zhì)性提升,建成經(jīng)濟(jì)充滿活力、生活品質(zhì)優(yōu)良、生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、彰顯中華文化、具有國(guó)際影響力的國(guó)家級(jí)城市群。作為國(guó)家水網(wǎng)主要輸排水通道,以及關(guān)中地區(qū)未來一個(gè)時(shí)期骨干水源工程,事關(guān)關(guān)中水安全保障的關(guān)鍵工程。

引漢濟(jì)渭工程設(shè)計(jì)水平年為2030 年,預(yù)期調(diào)水規(guī)模為秦嶺隧洞入口處多年平均調(diào)水量15 億m3。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展,到2035 年,關(guān)中地區(qū)水資源需求可能進(jìn)一步加大,引漢濟(jì)渭工程或無法充分滿足關(guān)中需水要求。有必要分析論證引漢濟(jì)渭設(shè)計(jì)水平年之后,即后引漢濟(jì)渭時(shí)期,關(guān)中受水區(qū)供需關(guān)系[2]。

2 受水區(qū)需水量預(yù)測(cè)

2.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)

統(tǒng)籌各城市總體規(guī)劃,綜合考慮價(jià)格因素等實(shí)際情況,預(yù)測(cè)2035 年各城市人口規(guī)模,GDP 增長(zhǎng)率及不同水平年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),計(jì)算受水區(qū)供水范圍不同行業(yè)2035年社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

2.2 行業(yè)用水定額

城市居民生活：結(jié)合不同受水對(duì)象城鎮(zhèn)規(guī)模、居住條件、生活水平、生活習(xí)慣和用水特點(diǎn),按照節(jié)水規(guī)劃要求,確定城市居民生活需水定額2035 年為115 L/（p·d）。

生產(chǎn)：按設(shè)計(jì)水平年產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向,并參照先進(jìn)地區(qū)的用水水平,在充分考慮節(jié)水措施后,擬定2035 年一般工業(yè)萬元增加值需水定額為14 m3/萬元,建筑業(yè)和三產(chǎn)需水定額為4.5 m3/萬元、2.6 m3/萬元。

河道外生態(tài)：主要考慮人均綠地面積及河湖補(bǔ)水指標(biāo)。設(shè)計(jì)2035 年人均綠地面積分別為24.2 m2/人；人均河湖補(bǔ)水量為14.5 m3/人。

2.3 需水量預(yù)測(cè)成果

經(jīng)測(cè)算,設(shè)計(jì)水平年2035年,供水范圍總需水量為29.13億m3。其中,生活需水量7.49 億m3,生產(chǎn)需水量18.14 億m3,生態(tài)需水3.49 億m3。2035 年關(guān)中受水區(qū)范圍對(duì)象需水量預(yù)測(cè)成果見圖2。

圖2 2035 年關(guān)中受水區(qū)主要城市測(cè)算需水量

2.4 需水合理性分析

受人口增長(zhǎng)、城市化水平提高以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的驅(qū)動(dòng),關(guān)中受水區(qū)需水總體呈現(xiàn)逐步增長(zhǎng)趨勢(shì)。

生活需水：據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,2016 年～2020 年生活用水年增長(zhǎng)率2%,2020 年～2035 年生活需水由3.91 億m3增加到7.49 億m3,年均增長(zhǎng)率4.9%。隨著關(guān)中平原城市群、西安都市圈建設(shè)進(jìn)程逐步加快,區(qū)域農(nóng)村人口減少,城市人口迅速增加,居民生活水平不斷提高,生活需水量增加是必然趨勢(shì)。

工業(yè)需水量：2016 年～2020 年工業(yè)實(shí)際用水年均增長(zhǎng)率為2.29%,2020 年～2035 年工業(yè)需水由6.78 億m3增至12.29 億m,增長(zhǎng)率4.3%,而對(duì)應(yīng)的工業(yè)增加值由2020 年的2522.51 億元增加到2035 年的9067.95 億元,同比增長(zhǎng)率為9.6%。隨著關(guān)-天經(jīng)濟(jì)區(qū)、關(guān)中平原城市群的快速發(fā)展、西安國(guó)家中心城市及西咸新區(qū)的建設(shè),高新技術(shù)廣泛運(yùn)用,工業(yè)產(chǎn)業(yè)不斷優(yōu)化調(diào)整,工業(yè)用水定額逐步達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,符合未來受水區(qū)工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

河道外生態(tài)環(huán)境需水量：基準(zhǔn)年需水量3.08 億m3,規(guī)劃水平年需水量為3.49 億m3,年均增長(zhǎng)率1.0%,呈上升趨勢(shì),是加快實(shí)施黃河流域高質(zhì)量發(fā)展及關(guān)中地區(qū)渭河流域水生態(tài)修復(fù)工程,構(gòu)建關(guān)中水生態(tài)綠色環(huán)境體系,建設(shè)沿渭河生態(tài)帶的客觀需求。

需水結(jié)構(gòu)分析：至2035 年,受水區(qū)的用水結(jié)構(gòu)將發(fā)生較大變化,生活、生產(chǎn)和河道外生態(tài)環(huán)境等部門需水占總需水量的比重持續(xù)上升,分別達(dá)到25%、62%、13%。受水區(qū)需水變化趨勢(shì)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)力水平的提高相協(xié)調(diào),符合本地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)。

3 受水區(qū)可供水量預(yù)測(cè)

3.1 地表水可供水量預(yù)測(cè)

引漢濟(jì)渭調(diào)水工程建成生效后,主要配置給渭河沿岸以西安、咸陽(yáng)、渭南、楊凌為主的重點(diǎn)城鎮(zhèn)和工業(yè)區(qū)用水。屆時(shí),石頭河供水系統(tǒng)將不再向關(guān)中中部的西安、咸陽(yáng)（含興平、武功）兩市及楊凌示范區(qū)供水,轉(zhuǎn)向關(guān)中西部。涇河?xùn)|莊水庫(kù)建成后,向銅川市新區(qū)、富平縣城及工業(yè)區(qū)和西咸新區(qū)渭北的3 個(gè)新城供水,其供水用戶較多、而供水能力有限可考慮聯(lián)合引漢濟(jì)渭共同供水、分質(zhì)供水。富平縣城、三原縣城、西咸新區(qū)的空港、秦漢、涇河新城同為引漢濟(jì)渭工程受水對(duì)象,東莊水庫(kù)供水量約0.96 億m3。

采用單元分割方式,受水區(qū)主要水源工程按照黑河供水系統(tǒng)、李家河供水系統(tǒng)、澗峪供水系統(tǒng)等,核算主要水庫(kù)工程2035 年可供水量。面對(duì)“生態(tài)優(yōu)先,綠色發(fā)展”的新形勢(shì),目前對(duì)已成水源工程地表水可供水量進(jìn)行重新核算,根據(jù)形勢(shì)要求著重對(duì)現(xiàn)狀供水中不合理的開發(fā)水量進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)算過程中,重點(diǎn)考慮退還擠占的河道內(nèi)生態(tài)與農(nóng)業(yè)灌溉用水[3-4]。

按照現(xiàn)行的生態(tài)流量要求,優(yōu)先保障下游河道生態(tài)用水,對(duì)已批復(fù)確定的生態(tài)流量,遵照批復(fù)生態(tài)流量予以保障；對(duì)未有批復(fù)生態(tài)流量的水庫(kù),按照非汛期、汛期分別占比多年平均徑流量10%、20%較嚴(yán)格約束滿足[5]。

基于新形勢(shì)農(nóng)田灌溉要求,應(yīng)從水庫(kù)可供水量中退還該部分農(nóng)業(yè)用水,盡可能維持灌區(qū)灌溉面積,保障灌溉供水量,并滿足灌溉保證率要求。

本文采用長(zhǎng)系列調(diào)節(jié),主要地表水供水系統(tǒng)調(diào)節(jié)計(jì)算成果見表1。

表1 關(guān)中受水區(qū)主要地表水供水系統(tǒng)調(diào)節(jié)計(jì)算成果表 單位：萬m3

由表1 可見,受水區(qū)主要水源工程設(shè)計(jì)水平年可供水量合計(jì)3.52 億m3,東莊水庫(kù)供給受水區(qū)水量約0.96 億m3,2035 年受水區(qū)地表水水源工程合計(jì)4.48 億m3。與現(xiàn)狀供水對(duì)比分析可知,設(shè)計(jì)水平年城市供水量減小1.49 億m3；農(nóng)業(yè)灌溉相應(yīng)增加0.78 億m3；河道內(nèi)生態(tài)相應(yīng)增加0.77 億m3。符合當(dāng)前生態(tài)優(yōu)先,新增河道內(nèi)生態(tài)用水,退還擠占農(nóng)業(yè)用水要求。

3.2 地下水可供水量預(yù)測(cè)

為遏制陜西省黃河流域地下水超采（載）、導(dǎo)致局部區(qū)域水位急劇下降的局面,水利部、流域委以及陜西省近年開展了一系列地下水治理、保護(hù)、管理等相關(guān)工作。2021 年陜西省在《陜西省地下水管控指標(biāo)確定》（2021.8）中結(jié)合超載區(qū)治理方案,同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和地下水賦存特性,復(fù)核陜西省地下水超載縣區(qū),引漢濟(jì)渭受水區(qū)超載縣區(qū)14 個(gè)。依據(jù)《陜西省第三次水資源調(diào)查評(píng)價(jià)》中地下水資源量和可開采量成果,考慮《陜西省地下水超采區(qū)劃定與保護(hù)方案》中控制開采量的成果,按照《陜西省地下水管控指標(biāo)確定》中對(duì)地下水的管控要求,對(duì)超采（載）區(qū),即平原區(qū)現(xiàn)狀開采量超其可開采量的縣區(qū),2035 年以可開采量的80%為控制指標(biāo)；平原區(qū)部分區(qū)域現(xiàn)狀開采量超其可開采量的,但縣區(qū)開采總量未超的,2035 年壓采部分區(qū)域的超采量,以現(xiàn)狀開采量作為2035 年的控制指標(biāo)。結(jié)合超載區(qū)治理方案,同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和地下水賦存特性,提出地下水管控流程,見圖3。

圖3 地下水管控流程圖

第一,過程管控。通過地下水年際最大值和最小值,以及年內(nèi)旬最大值和最小值約束實(shí)現(xiàn)地下水過程管控。第二,水量管控。參照《地下水管理?xiàng)l例》以及《陜西省地下水管控指標(biāo)確定》要求,同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和地下水賦存特性,復(fù)核陜西省地下水超載縣區(qū)。

綜合考慮以上因素,在受水區(qū)1559 眼地下水井,設(shè)計(jì)能力10.45 億m3的基礎(chǔ)上,通過地下水總量以及年際、年內(nèi)過程管控后,地下水供水多年平均值3.55 億m3,其中,年最大值為4.62 億m3,年最小值為2.48 億m3；旬最大值為2000 萬m3,旬最小值為50 萬m3。

3.3 再生水可利用量

根據(jù)《陜西省“十四五”水利發(fā)展規(guī)劃》《陜西省水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃》中提出的要加強(qiáng)再生水、雨水、礦井水等非常規(guī)水多元、梯級(jí)和安全利用,逐年提高非常規(guī)水利用比例。通過逐步加大非常規(guī)水源利用力度,再生水回用率達(dá)到35%以上,預(yù)測(cè)2035 年受水區(qū)非常規(guī)水源可供水量達(dá)到4.63 億m3。

4 受水區(qū)水資源供需平衡結(jié)論

經(jīng)分析計(jì)算2035 年,引漢濟(jì)渭受區(qū)21 個(gè)對(duì)象需水量為29.13 億m3,而當(dāng)?shù)厮垂こ炭偣┧繛?2.66 億m3,考慮引漢濟(jì)渭供水2030 年可達(dá)調(diào)水規(guī)模15 億m3,受水區(qū)供需平衡計(jì)算后,總?cè)彼繛?.47 億m3。

引漢濟(jì)渭三期可研（下稱可研）受水區(qū)供需平衡結(jié)論,是目前確認(rèn)較新成果,可將本文計(jì)算結(jié)果與可研成果對(duì)比,結(jié)果見表2。

表2 受水區(qū)供需平衡成果比較表 單位：億m3

需求側(cè)分析：可研2030 年需水量較2025 年增長(zhǎng)4.54 億m3,本文2035 年需水量較可研2030 年增長(zhǎng)3.16 億m3,受水區(qū)需水量呈現(xiàn)增長(zhǎng)但逐步變緩趨勢(shì),與關(guān)中地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與相關(guān)發(fā)展規(guī)劃基本協(xié)調(diào),也符合未來我國(guó)2030 年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”政策,經(jīng)濟(jì)社會(huì)趨于穩(wěn)定發(fā)展態(tài)勢(shì)。

供給側(cè)分析：可研可供水量2030 年相較2025 年增長(zhǎng)1.35 億m3, 本文2035 年供水量基本與可研2030 年相當(dāng)（僅增長(zhǎng)0.13 億m3）,但其各水源供水量有較為明顯變化。地表水可供水量一方面退還擠占的不合理農(nóng)業(yè)與生態(tài)用水有所減少,另一方面石頭河水庫(kù)供水西進(jìn)、新增東莊水庫(kù)供水等水源調(diào)整,2035 年可供水總量相較于2030 年基本保持不變；由于受地下水管控要求,地下水可供水量由2025 年與2030 年約4.6 億m3,下降至2035 年3.6 億m3,減幅達(dá)1 億m3,符合涵養(yǎng)保護(hù)關(guān)中地下水新要求；為實(shí)現(xiàn)逐步加大非常規(guī)水源利用力度,再生水回用率2035 年達(dá)到35%的目標(biāo),其他水源加大供水量占比,2035 年可供水量較2030 年增幅約1 億m3。

通過供需平衡分析,關(guān)中受水區(qū)2030 年相較于2025 年缺水量為增加3.17 億m3,2035 年較2030 年缺水量增加3.04 億m3,缺口基本相當(dāng)。

5 結(jié)論

基于后引漢濟(jì)渭時(shí)代關(guān)中受水區(qū)水資源供需變化,通過2035 水平年測(cè)算分析：受水區(qū)需水量為29.13 億m3,受水區(qū)水源工程總供水量為12.66 億m3,考慮引漢濟(jì)渭工程2030 年可達(dá)調(diào)水規(guī)模15 億m3,供需平衡計(jì)算后,受水區(qū)總?cè)彼繛?.47 億m3。可根據(jù)未來關(guān)中受水區(qū)供水格局,及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì),通過加大受水區(qū)節(jié)水措施應(yīng)用,或增大外流域引漢濟(jì)渭調(diào)水量等方式解決。