缺水地區(qū)水資源開發(fā)利用保護(hù)和優(yōu)化配置研究

何永平，張永紅，耿婷婷，李悅思

(中國(guó)城市發(fā)展規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京 100120)

水資源優(yōu)化配置是指遵循可持續(xù)開發(fā)、高效、公平、節(jié)約等原則，在有效保護(hù)水資源、合理增加供水及抑制需求的情況下，采取非工程和工程措施統(tǒng)籌調(diào)配特定區(qū)域范圍內(nèi)的水資源，以滿足經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、人口與資源協(xié)調(diào)發(fā)展對(duì)水資源在質(zhì)量、數(shù)量、空間、時(shí)間上的要求，實(shí)現(xiàn)水資源的永續(xù)利用及其效益最大化[1-2]。商都縣存在水資源嚴(yán)重短缺問題，且已成為制約商都縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要因素，如何緩解水資源短缺現(xiàn)象迫在眉睫。同時(shí)，習(xí)近平總書記提出，要建立水資源剛性約束制度，嚴(yán)格用水總量控制，統(tǒng)籌生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水，大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城鎮(zhèn)等領(lǐng)域節(jié)水。由此，開展商都縣水資源合理開發(fā)利用與優(yōu)化配置研究，確保經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與水資源承載能力相協(xié)調(diào)，保障商都縣水資源可持續(xù)利用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康持續(xù)發(fā)展。

1 商都縣水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1 水資源現(xiàn)狀

根據(jù)商都縣“水資源第三次調(diào)查評(píng)價(jià)”，商都縣水資源總量為8402萬(wàn)m3，其中，多年平均地表水資源量為2741萬(wàn)m3，多年平均地下水資源量為6087萬(wàn)m3，重復(fù)計(jì)算量為426萬(wàn)m3。水資源實(shí)際可利用量為6069萬(wàn)m3，均為可開采利用地下水。

根據(jù)水資源總量和人口規(guī)模，得出商都縣人均水資源占有量為483.15m3。國(guó)際上比較認(rèn)可的水資源量衡量標(biāo)準(zhǔn)為聯(lián)合國(guó)教科文組織制定的參考標(biāo)準(zhǔn)，即以“人均水資源量”來衡量，見表1。根據(jù)此參考標(biāo)準(zhǔn)，商都縣為極度缺水地區(qū)。

表1 聯(lián)合國(guó)教科文組織制定的水資源量參考標(biāo)準(zhǔn)

1.2 用水結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)《2019年烏蘭察布市水資源公報(bào)》，商都縣總用水量為5706萬(wàn)m3。對(duì)其用水結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：一產(chǎn)用水量最大，為4340萬(wàn)m3，占總用水量的76.06%。其中農(nóng)田灌溉用水量為4040萬(wàn)m3，占總用水量的70.80%；居民生活用水量次之，為920萬(wàn)m3，占總用水量的16.12%；二、三產(chǎn)業(yè)和生態(tài)用水量較小，3項(xiàng)總用水量為446萬(wàn)m3，占總用水量的7.82%。2019年商都縣用水量情況見表2。

圖1 2019年商都縣用水量和用水結(jié)構(gòu)圖

表2 2019年商都縣用水量統(tǒng)計(jì)表

1.3 水資源開發(fā)利用程度

商都縣水資源開發(fā)主要為地下水資源。根據(jù)GB/T 34968—2017《地下水超采區(qū)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》[3]，地下水資源開發(fā)利用程度以地下水開采系數(shù)K(即地下水的多年平均開采量與當(dāng)?shù)氐叵滤砷_采量的比值)表示，具體地下水資源開發(fā)利用程度評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)劃分見表3。

表3 地下水資源開發(fā)利用程度評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《烏蘭察布市水資源公報(bào)(2015—2019年)》，商都縣多年地下水資源實(shí)際開采量為6079萬(wàn)m3，地下水開采系數(shù)達(dá)到1.002，屬于一般超采區(qū)，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 2015—2019年商都縣地下水開采系數(shù)

2 水資源開發(fā)利用問題總結(jié)

由以上分析可知，商都縣水資源開發(fā)利用存在的主要問題為：①在極度缺水的客觀條件下，為滿足用水需求，商都縣不斷提高用水效率，但仍存在地下水超采現(xiàn)象，水資源實(shí)際無法滿足用水需求，需進(jìn)一步減少地下水開采；②商都縣屬于農(nóng)業(yè)大縣，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水占比較大。聯(lián)合國(guó)環(huán)境署將影響淡水資源供應(yīng)的各個(gè)因素進(jìn)行了比較，最后將農(nóng)業(yè)過度用水的影響排在第一位[4]。同時(shí)，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)用水占總用水量比重大，這是黃河流域水資源利用與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的主要障礙因素[5]。這一問題，可通過制定更好的農(nóng)業(yè)計(jì)劃來解決；③商都縣唯一穩(wěn)定、可靠的水源為地下水，使得某些不必要使用地下水的用戶也采用地下水，造成地下水資源的大量開采。根據(jù)商都縣實(shí)際情況，應(yīng)加大再生水的利用，尤其在工業(yè)和生態(tài)環(huán)境用水方面，不僅提高其用水效率，還應(yīng)加大再生水的使用比重。

3 水資源優(yōu)化配置方案

3.1 總體思路

水資源優(yōu)化配置首先以水資源供需平衡分析為基礎(chǔ)，在滿足供水量大于需水量的前提下，將可利用的水資源按照一定原則，分配到各用水行業(yè)，實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置。

3.2 水資源供需平衡分析

(1)供水量預(yù)測(cè)

包括地表水資源量、地下水資源量和非傳統(tǒng)水資源量。其中，地表水資源量涵蓋蓄水工程、引水工程、提水工程和外調(diào)水工程。地下水資源量指地下水控制開采量。非傳統(tǒng)水資源量指再生水產(chǎn)量和雨水收集回用量，特殊地區(qū)如礦區(qū)，還包括礦井排水量，將非常規(guī)水源納入統(tǒng)一配置體系，為水源配置提供保障[6]。

商都縣本地地表水實(shí)際可利用量為0，也無外調(diào)水工程。根據(jù)GB 50400—2006《建筑與小區(qū)雨水控制及利用工程技術(shù)規(guī)范》[7]，收集回用系統(tǒng)宜用于年均降雨量大于400mm的地區(qū)。商都縣多年平均降水量為350mm，因此，商都縣雨水資源不予考慮。綜上，商都縣供水水源仍以地下水為主，再生水為輔。

商都縣多年平均地下水資源量為6087萬(wàn)m3，地下水實(shí)際可利用量為6069萬(wàn)m3。根據(jù)商都縣相關(guān)文件，商都縣地下水控制開采量為4855萬(wàn)m3，農(nóng)業(yè)用水控制開采量為3374萬(wàn)m3。根據(jù)《烏蘭察布市商都縣七臺(tái)鎮(zhèn)再生水工程專項(xiàng)規(guī)劃》，2035年再生水產(chǎn)量按1095萬(wàn)m3考慮。因此，2035年商都縣總供水量可達(dá)5950萬(wàn)m3。其中，地下水資源可供水量為4855萬(wàn)m3，再生水供水量為1095萬(wàn)m3。

(2)需水量預(yù)測(cè)

需水量預(yù)測(cè)包括一產(chǎn)(農(nóng)業(yè)、林業(yè)和畜牧業(yè))、二產(chǎn)、三產(chǎn)、居民生活和河道外生態(tài)環(huán)境需水量預(yù)測(cè)。需水量預(yù)測(cè)計(jì)算中，需注意兩個(gè)問題：一是兩個(gè)主要參數(shù)的取值，各行業(yè)用水定額和各行業(yè)發(fā)展規(guī)模；二是不能超過用水總量控制目標(biāo)。

各行業(yè)用水定額參照該地《行業(yè)用水定額標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行取值，各行業(yè)發(fā)展規(guī)模，如人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)規(guī)模需根據(jù)相關(guān)規(guī)劃進(jìn)行取值。用水總量控制目標(biāo)是國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》中3個(gè)主要目標(biāo)之一，即明確水資源開發(fā)利用紅線，嚴(yán)格實(shí)行用水總量控制。因此，在需水量計(jì)算中，參數(shù)的取值不僅要依據(jù)地方標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)劃，還需以用水總量控制目標(biāo)對(duì)兩項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行校核糾正，使需水量計(jì)算結(jié)果滿足用水量總量控制目標(biāo)，并將各行業(yè)發(fā)展規(guī)模意見反饋給相關(guān)政府部門和規(guī)劃設(shè)計(jì)單位進(jìn)行修正，即按照“以供定需”原則，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源承載能力相適應(yīng)。

根據(jù)商都縣相關(guān)文件，商都縣地下水控制開采量為4855萬(wàn)m3，農(nóng)業(yè)用水控制開采量為3374萬(wàn)m3。商都縣水資源開發(fā)利用量需進(jìn)一步壓減。面對(duì)水資源的嚴(yán)重短缺，地下水的超采，用水紅線的限制和城市發(fā)展的供需矛盾，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展保穩(wěn)增效的前提下，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將成為商都縣水資源支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段。

結(jié)合商都縣現(xiàn)狀用水問題，商都縣農(nóng)業(yè)用水量最大，相應(yīng)用水壓減量空間也最大，因此農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整首當(dāng)其沖：如實(shí)施“水改旱”，減少高耗水農(nóng)作物種植面積，即減少水澆地面積，改為種植低耗水耐旱農(nóng)作物，實(shí)行旱作雨養(yǎng)；積極發(fā)展高效節(jié)水灌溉，實(shí)行微、滴灌和小型自走式噴灌灌溉，降低農(nóng)田灌溉用水定額，提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。其次是工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整：如進(jìn)一步降低萬(wàn)元工業(yè)增加值用水定額，如嚴(yán)控高耗水產(chǎn)業(yè)發(fā)展，堅(jiān)決關(guān)停取締不符合產(chǎn)業(yè)政策的高耗水企業(yè)；采取先進(jìn)的技術(shù)工藝，提高工業(yè)用水重復(fù)利用率；加大再生水利用，充分發(fā)揮再生水在工業(yè)水源補(bǔ)水、高品質(zhì)工業(yè)直供水方面的作用。最后是畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整：如實(shí)施“減羊增?！睉?zhàn)略，遏制草場(chǎng)退化，涵養(yǎng)地下水源。

通過以上措施，確定商都縣各行業(yè)的用水定額和發(fā)展規(guī)模，進(jìn)一步得出需水量。經(jīng)計(jì)算，2035年商都縣總需水量為5177萬(wàn)m3，其中，一產(chǎn)需水量為3483萬(wàn)m3(農(nóng)業(yè)用水量為3000萬(wàn)m3)，二產(chǎn)需水量為360萬(wàn)m3，三產(chǎn)需水量為250萬(wàn)m3，城鎮(zhèn)居民生活需水量為748萬(wàn)m3，農(nóng)村生活需水量為199萬(wàn)m3，生態(tài)需水量為137萬(wàn)m3。各行業(yè)用水量和占比見表5。

圖2 2035年商都縣用水量和用水結(jié)構(gòu)圖

表5 2035年商都縣用水量預(yù)測(cè)表

(3)供需平衡分析

根據(jù)表6可得，商都縣2035年缺水量為0，水資源可滿足商都縣的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

表6 2035年商都縣水資源供需平衡分析表 單位：萬(wàn)m3

3.3 水資源優(yōu)化配置方案

結(jié)合商都縣水源實(shí)際情況，水資源配置原則為：①優(yōu)先配置再生水，其次配置地下水；②優(yōu)先保障生活用水，其次滿足生產(chǎn)、河道外生態(tài)環(huán)境用水；③按“總量控制、優(yōu)水優(yōu)用、近水近用、高水高用”，生活以地下水為主，工業(yè)以再生水為主，農(nóng)業(yè)以地下水為主，生態(tài)以再生水為主。

具體配置方案。以商都縣水資源環(huán)境承載能力為約束，在用水總量控制紅線范圍內(nèi)，按照上述原則，根據(jù)水資源的需水量及可供水量，對(duì)商都縣總供水進(jìn)行水源配置。經(jīng)過優(yōu)化配置后：2035年商都縣地下水供水量為4788萬(wàn)m3，未超過用水總量控制紅線4855萬(wàn)m3。農(nóng)業(yè)供水量為3000萬(wàn)m3，未超過農(nóng)業(yè)用水控制開采量3374萬(wàn)m3；地下水開采系數(shù)為0.79，地下水資源開發(fā)利用程度由一般超采區(qū)優(yōu)化為尚有潛力區(qū)；再生水供水量為389萬(wàn)m3，多余再生水可作河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境補(bǔ)充用水。具體配置方案見表7。

表7 2035年商都縣水資源優(yōu)化配置表 單位：萬(wàn)m3

4 水資源開發(fā)利用保護(hù)措施

水資源的優(yōu)化配置需通過工程措施和非工程措施實(shí)現(xiàn)，包括以下幾方面：①加強(qiáng)地表水、地下水資源的水環(huán)境治理和保護(hù)力度。如完善污水收集與再生處理系統(tǒng)，實(shí)施農(nóng)村生活垃圾和畜禽糞便治理工程，開展河湖綜合整治行動(dòng)，嚴(yán)格按照《地下水管理?xiàng)l例》取用、保護(hù)地下水，有計(jì)劃地關(guān)閉自來水管網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的自備井；②加大節(jié)水力度，全面建設(shè)節(jié)水社會(huì)。通過采取先進(jìn)的技術(shù)、工藝、設(shè)備、器具，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活各個(gè)領(lǐng)域的各個(gè)環(huán)節(jié)，堅(jiān)持做到節(jié)水優(yōu)先，節(jié)水有我；③強(qiáng)化供水設(shè)施建設(shè)。完善給水廠和供水管網(wǎng)布局，實(shí)施農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)和抗旱應(yīng)急水源工程建設(shè)；④推進(jìn)商都縣農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革，建立健全農(nóng)業(yè)水價(jià)形成機(jī)制。⑤推進(jìn)用水權(quán)改革，是發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制作用促進(jìn)水資源優(yōu)化配置和集約節(jié)約安全利用的重要手段，是強(qiáng)化水資源剛性約束的重要舉措[8]。因此，需完善水資源統(tǒng)一管理體制，實(shí)行用水與排污總量控制，明確初始權(quán)，進(jìn)行初始水權(quán)分配。⑥推進(jìn)水利信息化建設(shè)，提高對(duì)水資源統(tǒng)一配置，統(tǒng)一調(diào)度，統(tǒng)一管理的能力和自動(dòng)化程度。

5 結(jié)論

(1)用水方面，注重產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，尤其減少一產(chǎn)、二產(chǎn)發(fā)展對(duì)水資源的大量消耗，積極發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)和節(jié)水型工業(yè)。

(2)水源方面，加大非傳統(tǒng)水源的利用，不僅可有效緩解水資源短缺現(xiàn)象，還可有效促進(jìn)區(qū)域水資源的保護(hù)和循環(huán)利用，改善和保護(hù)水生態(tài)與環(huán)境；同時(shí)，根據(jù)自身用水需求，結(jié)合水源條件、經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件等，積極探尋外調(diào)水源，提高水源保障能力，降低后續(xù)城市發(fā)展受水資源限制的可能。