北干线供水区水资源供需分析

北干线供水区水资源供需分析

万家寨入晋工程是解决山西省水资源短缺的大型流域供水工程。工程由总干线、南干线、联接段和北干线四部分组成,从黄河干流万家寨水利枢纽取水,分别向太原、大同和朔州供水。北干线供水区包括大同和隶属于朔州的平朔(主要包括平鲁区和朔城区)、山阴和怀仁,是我国重要的煤电基地,供水区总面积5295km2,当地人均年水资源量仅为177m3,含过境水资源量时人均年水资源量为239m3,远低于国际上公认的绝对缺水线,属于严重缺水地区。由于地表水资源极其匮乏,地下水持续大量超采导致区域地下水水位大幅度下降,水位降落漏斗面积逐年扩大,水资源短缺已成为经济社会发展的重要制约因素。根据已有调水工程经验,合理确定调水规模是影响调水工程建成后良性运行和效益发挥的重要因素。通过北干线引水规模分析,可以为北干线建成通水后水价制订和运行管理提供决策依据。一、北骨干供水区城镇生活需水量以2008年为现状年,北干线供水区供水量29671万m3,按取水水源划分,地表水供水量8774万m3;地下水供水量19597万m3;污水处理回用量1300万m3。按用水户划分,城镇生活用水量7429万m3;工业用水量22242万m3(包括污水处理回用量1300万m3),其中电力工业用水量10944万m3,占工业用水量的49.2%。北干线供水区城镇居民生活用水量123L/d,相当于全国平均水平219L/d的56.2%,低于全省142L/d平均水平;万元工业增加值用水量87.9m3/万元(含电力工业),高于全国、全省平均水平,主要是因供水区以煤、电为主的高耗水型工业结构造成,供水区经电厂旧机组改造后尚有一定节水潜力。依据《21世纪中国城市节水发展规划》和《海河流域水资源综合规划》等有关研究成果,按目前国内中等城市用水水平来确定现状城镇生活需水定额,北干线供水区城镇居民生活用水定额平均值132L/d,考虑现状条件下城市供水管网输水损失(管网漏失率24%)后,供水区城镇生活毛需水量为1.04亿m3。供水区除提高工业水重复利用率,城市工业实际需水量为2.93亿m3。二、地下水需水量确定水资源现状供需平衡分析是指在现状水利工程条件下,按照满足现状正常用水需求和维持良好生态用水标准,来反映供水区现状经济社会的缺水状况。供水区现状可供水量包括地表水、地下水、区外引水和城市污水处理厂的再生水。地表水可供水量依据现有水源工程供水能力分析;地下水可开采量依据大同、朔州第二次水资源评价成果,考虑现有水井工程条件,按现状实际开采量分析;区外引水为册田水库供水,因用水管网尚未完善,可供水量按现状实际供水量计算;城市污水处理厂处理后的再生水可利用量,根据全省第二次水资源评价及综合规划技术细则,为处理后的回用量,未处理的污水不作为可利用量考虑。由于区域水资源短缺,致使城市区域地下水严重超采,需水量主要考虑朔城区和大同城区及郊区地下水超采量0.98亿m3。考虑现有水源工程供水能力,在维持现状地下水超采状况的条件下,供水区城镇生活及工业需水量为3.97亿m3,本区可供水量为2.97亿m3,综合分析供水区城镇生活及工业缺水量约1亿m3,缺水率达25.29%。三、供水区的供水量1.城镇化率:84根据区域经济社会发展规划,预计2015年供水区总人口约281.31万人,城镇化率68.1%;2020年达到285.56万人,城镇化率71.3%。根据《山西省用水定额(试行)》和《21世纪中国城市节水技术进步发展规划》等有关资料综合分析,按不同地域的调整系数,确定不同水平年供水区城市大生活用水定额。2015年预测供水区城镇生活需水量约1.02亿m3,比现状年新增2792万m3;2020年城镇生活需水量约1.31亿m3,比现状年新增5670万m3。2.水电池的定额以万元增加值用水量和一般工业增加值为指标,对一般工业需水量进行预测。现状年一般工业用水定额为53.7m3/万元,未来年在此基础上进行强化节水,预计到2015年一般工业的用水定额为40.3m3/万元;2020年用水定额为30.9m3/万元。火电工业需水量根据《山西省用水定额(试行)》等有关规定,采用单位装机容量取水量法进行预测,并采用发电量单位取水量法进行复核(电厂机组平均年运行小时按照6000h计算),供水区2008年火电工业装机容量为704.6万kW,在2008—2020年之间电力装机呈递增态势,2015年火电装机达到1899.6万kW,新增火电装机608万kW;2020年火电装机达到2453.6万kW,新增火电装机554万kW。在对一般工业和火电工业需水量预测的基础上,对供水区的全部工业用水定额和需水量进行预测。3.涵养水源、地下水良性循环地下水超采区采补平衡恢复将主要通过替代水源工程供水来实现。对供水区而言,超采区恢复的替代水源将主要依靠引黄工程供水,通过与本地水源的合理调配与置换,使地下水超采得到逐步恢复,达到涵养水源、良性循环的目标。引黄工程北干线通水后到2020年,采取压采、限采等各项措施,全面实现采补平衡,彻底解决超采现象,使地下水水位逐渐回升,实现涵养水源、地下水良性循环。预计供水区地下水超采区涵养水源需水量需1300万m3。其中大同供水区地下水超采区涵养水源需水量按1000万m3,朔州供水区地下水超采区涵养水源需水量按300万m3考虑。4.地下水需水总量预测随着经济社会发展,供水区经济社会需水量呈不断增长态势。在采取强化节水措施的条件下,考虑区域地下水超采涵养水源需水量,预测2015年和2020年需水量分别约为5.00亿m3和6.26亿m3。四、供水区可预测供水量1.镇生活提供水量供水区已建的神头泉引水工程和册田引水工程可向城市工业和城镇生活提供可供水量1.26亿m3/a,规划建设的孤山水库工程和太平窑二库工程可向城市工业和城镇生活提供可供水量1943万m3/a。预计地表水可供水量为1.46亿m3/a。2.地下水开采量预测根据大同、朔州第二次水资源评价成果,结合区内各水源地多年来的开采实践、地下水开发利用程度和开采能力等,供水区各分区地下水可开采总量约为1.29亿m3。3.城市污水处理厂大同供水区现有城市污水处理厂5座,2015年处理规模可达6661.3万m3/a;2020年处理规模可达10676.3万m3/a。朔州供水区现有城市污水处理厂5座,2015年处理规模可达3832.5万m3/a;2020年处理规模可达4015万m3/a。在充分考虑现状城市污水再生水可利用量、水行政主管部门批复城市污水处理厂再生水可利用量及污水处理后的再生水用水户,确定供水区2015年再生水可利用量为污水处理能力的60%,2020年为污水处理能力的70%。经计算,供水区污水处理厂再生水可利用量2015年为8521万m3,2020年为9990万m3。4.再生水可利用量在现有供水工程供水的基础上,充分考虑新增供水工程和城市污水处理再生水可利用量,供水区2015年可供水量为35956万m3,2020年可供水量为37425万m3,各分区可供水量详见表1。五、北线引水规模分析1.新增供水量确定在保持地下水采补平衡、涵养水源的条件下,通过采取新增地表水开发工程(孤山水库、太平窑二库)、城市污水处理厂再生水可利用量回用、节流和挖潜等综合措施,规划期各类工程兴建投运后,供水区不同水平年新增可供水量分别为3169万m3和1469万m3,到2015年和2020年可供水量分别为35956万m3和37425万m3。供水区供需平衡分析结果,2015年和2020年城镇生活和工业总需水量分别为49996万m3和62582万m3,与同水平年的可供水能力相比,供需缺口分别为14040万m3和25157万m3,详见表2。2.黄河岸供水量及水资源量根据水利部天津院(中水北方公司)测算,北干线工程输配水损失为15%,计入输配水损失后,维系当地水资源环境和涵养水源的条件下,2015年北干线年需引黄河水1.652亿m3,2020年北干线年需引黄河水2.96亿m3,以满足供水区社会经济发展对水资源的需求。六、生命工程