基于地下水壓采的水資源優(yōu)化配置研究

楊治中 劉 猛

近年來(lái)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，太和縣用水量顯著增長(zhǎng)，區(qū)域內(nèi)水資源供需矛盾突出，長(zhǎng)期超采深層地下水，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展。根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和環(huán)境改善對(duì)水資源的要求，本文結(jié)合安徽省太和縣地下水壓采方案，分行業(yè)進(jìn)行了水資源供需分析，提出了統(tǒng)籌協(xié)調(diào)生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水的水資源合理配置方案。

一、太和縣水資源現(xiàn)狀

太和縣隸屬于阜陽(yáng)市，位于安徽省淮北平原腹地，面積1820km2，現(xiàn)有人口178 萬(wàn)人。按照縣域河流水系的分布狀況，可進(jìn)一步分為潁河流域、黑茨河流域和西淝河流域。根據(jù)1956—2017年系列資料分析，全縣多年平均降水量為15.02 億m3，折合降水深825.2mm。全縣多年平均地表水資源量3.32 億m3，折合徑流深182.4mm。全縣50%、75%和95%頻率地表水資源量分別為2.68 億m3、1.43 億m3、和0.58 億m3。全縣多年平均地下水資源量為3.12 億m3。全縣多年平均水資源總量為5.83 億m3，50%、75%和95%頻率水資源總量分別為5.12 億m3、3.37 億m3和1.90 億m3。太和縣流域分區(qū)水資源總量見表1。

表1 太和縣不同頻率分區(qū)水資源量計(jì)算成果表（萬(wàn)m3）

二、水資源開發(fā)利用情況

1.供水水源工程

2019年，太和縣共有大中型水閘12 座，其中大型水閘2 座，中型水閘10 座；涵閘117 座，其中大型閘2 座，中型閘10 座，小型涵閘105 座；蓄水大中溝76 條；蓄水塘壩1361 座。全縣總蓄水庫(kù)容10493 萬(wàn)m3，其中，河道和溝網(wǎng)涵閘蓄水庫(kù)容9096 萬(wàn)m3，各類塘壩蓄水1397 萬(wàn)m3。共有小型提水泵站7 座，總裝機(jī)容量1743kW，提水規(guī)模25m3/s，主要分布在黑茨河、潁河沿岸區(qū)域，現(xiàn)狀供水能力為5100 萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)供水能力6447 萬(wàn)m3。共有供水機(jī)電井29.6 萬(wàn)眼，大部分為農(nóng)業(yè)灌溉淺井，深層地下水機(jī)電井約210 眼，主要為城鎮(zhèn)生產(chǎn)和居民生活供水。

2.供用水量

2019年太和縣總供水量2.20 億m3，其中地表水源供水量1.20 億m3，占總供水量的54.5%；地下水源供水量0.96 億m3，占總供水量的43.6%。在地下水源供水中，淺層地下水供水量為0.71 億m3，占地下水源供水量的74.0%，深層地下水供水量為0.25 億m3，占地下水源供水量的26.0%；中水回用量0.04 億m3，占總供水量的1.8%。

2019年太和縣總用水量2.20 億m3，其中，農(nóng)田灌溉用水量1.07 億m3，林牧漁畜用水量0.14 億m3，工業(yè)用水量0.46 億m3，城鎮(zhèn)公共和居民生活用水量0.45 億m3，生態(tài)環(huán)境用水量0.08 億m3。

3.現(xiàn)狀用水水平

2019年太和縣綜合人均用水量為151.4m3，低于同時(shí)期全國(guó)平均水平的431m3；萬(wàn)元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（當(dāng)年價(jià)）用水量為48.4m3，低于同時(shí)期全國(guó)平均水平的60.8m3；城鎮(zhèn)人均居民生活用水量（含公共供水）為99.0L/人·d，農(nóng)村居民生活用水指標(biāo)70.0L/人·d。農(nóng)田灌溉畝均用水量115.8m3。

三、開發(fā)利用存在的問題

1.水資源可利用量不足

太和縣地勢(shì)平坦，境內(nèi)河流大多屬于過(guò)境河流，由于當(dāng)?shù)厝狈Υ笾行驼{(diào)蓄工程，河道、湖泊的庫(kù)容不大，蓄水能力差，導(dǎo)致地表水可利用量不足；另外，由于河流上游地區(qū)出于自身用水考慮，多建有河道節(jié)制閘攔蓄，一般在非汛期不向下游放水，汛期泄洪，因此更加劇了來(lái)水年內(nèi)分配的不均勻。以上兩點(diǎn)原因使得太和縣境內(nèi)地表徑流在汛期或豐水年份大多流走，非汛期或干旱年份水量較少，地表水可利用量遠(yuǎn)小于地表水資源量。

2.水資源有效利用率不高

太和縣水資源開發(fā)利用總體水平不高、利用效率較低。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要表現(xiàn)為灌溉方式落后，灌溉水有效利用系數(shù)小，現(xiàn)狀為0.608，水分生產(chǎn)率低，單方水糧食生產(chǎn)量在1.0～1.2kg 左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家相差近一倍。工業(yè)生產(chǎn)中，2019年度太和縣萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為46m3，高于全國(guó)38.4m3的平均水平，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，用水效率仍有提升的空間。在居民生活用水方面，公眾節(jié)水觀念淡薄，管網(wǎng)漏失率較大，生活用水節(jié)水空間較大。

3.地下水超采問題突出

太和縣地表水資源匱乏，城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水水源以深層地下水為主，而長(zhǎng)期大量開采深層地下水已形成了較大范圍的地下水超采區(qū)，造成區(qū)域地下水位大幅下降，太和縣地下水降落漏斗面積已超過(guò)197km2。如果繼續(xù)擴(kuò)大開采，一方面會(huì)造成深層地下水含水層疏干、資源枯竭，存在供水安全風(fēng)險(xiǎn)；另一方面可能會(huì)引發(fā)地面沉降等環(huán)境地質(zhì)問題。隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，未來(lái)太和縣城鎮(zhèn)水資源供需矛盾勢(shì)必將愈加突出，缺水形勢(shì)趨于嚴(yán)峻。

4.水資源供需不夠平衡

以2019年為現(xiàn)狀年，通過(guò)對(duì)不同來(lái)水頻率的供水、用水情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明：在現(xiàn)狀工程供水能力和供水格局下，在多年平均和50%保證率平水年份，太和縣基本可維持現(xiàn)有的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水需求，而在75%保證率中等枯水年份及95%保證率特殊枯水年份，太和縣各流域均出現(xiàn)了不同程度的缺水現(xiàn)象，其中在特殊枯水年份，全縣缺水情況較為嚴(yán)重，總?cè)彼窟_(dá)1.30 億m3，缺水率達(dá)44.9%。

四、水資源優(yōu)化配置方案

1.水資源配置原則

（1）供水安全原則

水資源配置要考慮城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活供水安全，即在應(yīng)急狀態(tài)下，首先保證人民群眾的最基本生活用水需求。

（2）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)原則

統(tǒng)籌協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求，合理安排生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水，統(tǒng)籌調(diào)配地表水與地下水、當(dāng)?shù)厮c外調(diào)水、常規(guī)水源與非常規(guī)水源等多種水源。

（3）地下水保護(hù)原則

在當(dāng)?shù)氐乇硭屯庹{(diào)水供水可覆蓋的區(qū)域，應(yīng)逐步關(guān)停地下水取水工程，除為保證供水安全必須轉(zhuǎn)為應(yīng)急備用水源和對(duì)水質(zhì)有特殊要求必須保留的，其余地下水取水工程必須限期封閉。

（4）污水回用優(yōu)先原則

城市污水處理廠和鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理站按不同的用途分級(jí)處理污水，優(yōu)先將其用于熱電、化工等工業(yè)企業(yè)，其次用于景觀綠化、生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水。

2.水資源配置格局

為解決太和縣水資源不足、供需矛盾突出的問題，太和縣提出“依托皖江水，限采深層水，用足地表水，蓄補(bǔ)淺層水，鼓勵(lì)再生水”的水資源總體配置格局，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有地表水源工程挖潛配套、新建以縣域外調(diào)水（引江濟(jì)淮潁河線路）為依托的骨干工程、增設(shè)地表輸水管網(wǎng)工程建設(shè)等工程措施進(jìn)一步挖掘當(dāng)?shù)厮Y源潛力；通過(guò)調(diào)整機(jī)電井布局、壓采深層地下水等措施，實(shí)現(xiàn)合理利用地下水資源；加大污水處理回用、雨水集蓄利用系統(tǒng)等非常規(guī)水源工程建設(shè)力度；在充分發(fā)揮現(xiàn)有工程效益的基礎(chǔ)上，以供水骨干工程來(lái)增強(qiáng)和提高地區(qū)水資源開發(fā)利用程度與調(diào)控能力。同時(shí)，要制定和完善應(yīng)急供水預(yù)案，提高特枯水年以及突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)能力，保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常秩序。

3.水資源配置方案

（1）行業(yè)水量配置

規(guī)劃到2025年，太和縣多年平均配置生活、工業(yè)（含建筑業(yè)，下同）、農(nóng)業(yè)（含林牧漁業(yè)，下同）和河道外生態(tài)環(huán)境用水量分別為0.54 億m3、0.59 億m3、1.14 億m3和0.084 億m3，配置比例調(diào)整為22.9%、25.2%、48.3%和3.6%；規(guī)劃到2030年，太和縣配置生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和河道外生態(tài)環(huán)境用水量分別為0.55 億m3、0.62 億m3、1.13 億m3和0.094 億m3，配置比例進(jìn)一步調(diào)整為23.0%、25.9%、47.2%和3.9%。

根據(jù)分行業(yè)水資源配置成果可知，規(guī)劃期隨著城鎮(zhèn)化率提高和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，太和縣生活和工業(yè)配置水量所占比例不斷增加，農(nóng)業(yè)配置水量占比將隨著農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣和進(jìn)步逐步減少。

（2）供水水源配置

規(guī)劃至2025年，太和縣多年平均配置供水量為2.36 億m3，其中當(dāng)?shù)氐乇硭┧?.77 億m3，耿樓閘上地表水供水量0.15 億m3，淺層地下水供水量0.64 億m3，深層承壓水供水量0.15 億m3，引江濟(jì)淮工程外調(diào)水供水量為0.46 億m3，再生水及雨洪水供水量0.18 億m3；規(guī)劃至2030年，太和縣配置供水量為2.40 億m3，其中當(dāng)?shù)氐乇硭┧?.75 億m3，耿樓閘上地表水供水量0.15 億m3，淺層地下水供水量0.67 億m3，引江濟(jì)淮工程外調(diào)水供水量0.58 億m3，再生水等其他水源配置供水量0.26 億m3。

根據(jù)不同供水水源配置成果可知，隨著引江濟(jì)淮、引淮濟(jì)阜等外調(diào)水工程的建設(shè)、再生水利用率的提高和地表水資源開發(fā)利用程度的加大，太和縣規(guī)劃期對(duì)地下水、尤其是深層承壓水的依賴程度將逐漸降低。

（3）中心城區(qū)水量配置

針對(duì)中心城區(qū)缺水情況，在引江濟(jì)淮工程未正式通水前，考慮通過(guò)新水源工程建設(shè)和再生水回用等手段，進(jìn)一步挖掘縣域內(nèi)供水潛力。同時(shí)，加強(qiáng)當(dāng)?shù)氐乇硭?、地下水、再生水的多水源利用、調(diào)度和水資源監(jiān)管，強(qiáng)化節(jié)水措施，實(shí)現(xiàn)中心城區(qū)多水源供水。待引江濟(jì)淮工程建成通水后，隨即調(diào)整供水結(jié)構(gòu)，將外調(diào)水作為城區(qū)生活及工業(yè)用水的主要水源，深層地下水作為應(yīng)急備用水源及少量對(duì)水質(zhì)有特別要求的工業(yè)用水，逐步改變依賴深層地下水的用水格局。規(guī)劃至2025年和2030年，太和縣中心城區(qū)配置水量分別為0.71 億m3和0.80 億m3。

五、結(jié)語(yǔ)

太和縣水資源優(yōu)化配置方案，符合國(guó)家宏觀政策和法律法規(guī)要求，規(guī)劃實(shí)施后，通過(guò)優(yōu)化水源，地表水與地下水、本地水和外調(diào)水、常規(guī)水源和非常規(guī)水源得到合理配置，解決了深層地下水過(guò)度開采問題，保證了規(guī)劃期城鎮(zhèn)生活、工農(nóng)業(yè)發(fā)展用水，有利于太和縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。生態(tài)環(huán)境用水量的配置，可以緩解近年來(lái)河湖干涸、水質(zhì)污染等環(huán)境問題，提高人民群眾生活質(zhì)量，社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著