榆林市榆神礦區(qū)疏干水外排量與用水規(guī)模分析

白進(jìn)文

（榆林市水利信息與水文勘測(cè)中心,陜西 榆林 719000 ）

榆林市榆神礦區(qū)共有生產(chǎn)、在建、規(guī)劃煤礦38 座,礦區(qū)疏干水外排和缺水并存的矛盾十分突出。為解決疏干水外排出路和礦區(qū)生產(chǎn)用水需求,需對(duì)礦區(qū)用水進(jìn)行探析。

1 概況

榆神礦區(qū)處于陜北黃土高原與毛烏素沙漠接壤地帶,近年來(lái),隨著煤炭資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā),榆神礦區(qū)疏干水外排和缺水并存的矛盾十分突出。一方面,隨著煤炭資源的大量開(kāi)采,礦區(qū)缺水現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),已建和在建礦井設(shè)計(jì)年涌水量達(dá)到1.1 億m3,外排 9669 萬(wàn)m3/a,致使地下含水層結(jié)構(gòu)破壞和水位下降,水源涵養(yǎng)能力嚴(yán)重不足,造成部分地表徑流斷流,地面植被枯死,生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重。另一方面,榆神礦區(qū)大部分煤礦處于水源或自然保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)域周邊,由于礦井涌水量大,自身利用率低,許多煤礦就近外排形成大小不等的“湖泊”,在浪費(fèi)水資源的同時(shí)也產(chǎn)生了環(huán)境污染隱患,成為環(huán)保督查的重點(diǎn)。

2 疏干水排水量規(guī)模分析

2.1 涉及煤礦

榆神礦區(qū)主要分布在金雞灘、牛家梁、麻黃梁、大河塔四個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。本次涉及榆樹(shù)灣井田、雙山井田、柳巷井田、薛廟灘井田、二墩井田、金雞灘井田、杭來(lái)灣井田、曹家灘井田、郝家梁井田、郭家灘井田、尚合井田、半坡山、韓界井田、小壕兔一號(hào)井田14 座煤礦。

2.2 疏干水水質(zhì)分析

對(duì)停電、設(shè)施故障等因素導(dǎo)致疏干水處理站停運(yùn),每座煤礦都建有不小于 7日的事故應(yīng)急蓄水池。

據(jù)調(diào)查,現(xiàn)階段榆陽(yáng)區(qū)煤礦企業(yè)利用疏干水主要用于自身消防、除塵、洗煤、道路 灑水、綠化、配套企業(yè)用水以及周邊村鎮(zhèn)農(nóng)灌。根據(jù)煤礦自檢水質(zhì)報(bào)告資料,結(jié)合煤礦外排疏干水水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料分析,榆神礦區(qū)大多數(shù)煤礦疏干水的pH、COD、懸浮物 等的檢測(cè)結(jié)果均符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)各家煤礦疏干水水質(zhì)報(bào)告數(shù)據(jù)顯示,煤礦疏干水外排水質(zhì)整體滿足《地表水 環(huán)境質(zhì)量標(biāo)》（GB 3838-2002）III～V 類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),完全可以滿足綜合利用和退水水質(zhì)要求。

2.3 疏干水水量總體情況

據(jù)調(diào)查,礦井涌水量的大小與采煤方式、大氣 降水等因素有關(guān),外排量與配套企業(yè)用水量和季節(jié)等因素有關(guān),主要表現(xiàn)為：扁擔(dān)式采 煤涌水量穩(wěn)定、外排較少,綜合采煤涌水量較大；夏秋季涌水量大,用水量大,外排少；冬春季涌水量小,用水量小,外排量較大。此外,各煤礦周邊農(nóng)田灌溉受季節(jié)、降水和干旱程 度等因素的影響,也會(huì)造成用水量和外排量不穩(wěn)定。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),榆林目前運(yùn)行的煤礦年排水量超過(guò) 1 億 m3,其中煤礦自身利用占 20% 左右,配套項(xiàng)目20% 左右,其余水量大多直接外排或排入自建調(diào)蓄池自然蒸發(fā)。

2.4 疏干水水量總體利用現(xiàn)狀

據(jù)調(diào)查,除去煤礦自用水外,對(duì)外排放疏干水通過(guò)煤礦企業(yè)點(diǎn)到點(diǎn)的利用,建設(shè)管線,煤企一體化等方式,截止 2018年,疏干水工業(yè)企業(yè)配套項(xiàng)目年綜合利用水量約 2500 余萬(wàn)m3?，F(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 榆林市榆陽(yáng)區(qū)現(xiàn)狀疏干水利用項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表(年均綜合)

2.5 煤礦疏干水外排量統(tǒng)計(jì)

經(jīng)資料收集和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,會(huì)同水務(wù)等部門(mén)獲得的各項(xiàng)資料,各煤礦外排水量（2019年 7月）統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 本期工程各煤礦外排疏干水統(tǒng)計(jì)表

片區(qū)內(nèi)另有 4 座煤礦,預(yù)計(jì)開(kāi)采批準(zhǔn)生產(chǎn)年限在本項(xiàng)目實(shí)施期外,各礦排水量占本期水量比例為 7%,由于后期本系統(tǒng)同樣有二墩煤礦退出,小壕兔采用煤電一體化實(shí)施,基本為內(nèi)部消耗。因此即使遠(yuǎn)期納入綜合占比也不超 4.6%,對(duì)工程影響微乎其微,因此為工程經(jīng)濟(jì)型,不在本工程范圍內(nèi)考慮,只在工程設(shè)計(jì)實(shí) 施上考慮預(yù)留接口閥門(mén)或遠(yuǎn)期另行實(shí)施,見(jiàn)表3。

表3 本系統(tǒng)預(yù)留遠(yuǎn)期區(qū)域內(nèi)煤礦外排疏干水統(tǒng)計(jì)表

3 疏干水用水規(guī)模分析

本次評(píng)價(jià)水平年為 2020年。工程技術(shù)措施服務(wù)年為2030年。

3.1 受用水分析

由于工程疏干水收集及供水,國(guó)家無(wú)統(tǒng)一規(guī)定；項(xiàng)目用戶有生態(tài)退水、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水等,用戶要求保證率各不一致；工程供水屬于第二水源或者 置換水源,所有用戶原有第一水源及設(shè)施繼續(xù)保留；工程來(lái)水為多家煤礦疏干水,受到煤礦生產(chǎn)規(guī)模、市場(chǎng)調(diào)節(jié)等因素影響。因此本工程綜合供水保證率擬定為 90%。受水點(diǎn)主要為：生態(tài)補(bǔ)水、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)企業(yè)富余退水。

3.2 主要工業(yè)、生態(tài)園區(qū)需水量

3.2.1 規(guī)劃用水量分析

根據(jù)相關(guān)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃和現(xiàn)狀調(diào)研,主要用水工業(yè)園區(qū)和工業(yè)項(xiàng)目如下：金雞灘循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園（大河塔煤化工產(chǎn)業(yè)園）、榆神工業(yè)園區(qū)、麻黃梁工業(yè)集中區(qū)、榆林汽車產(chǎn)業(yè)園區(qū)、陜西銀河發(fā)電有限公司上河電廠、農(nóng)業(yè)科技示范區(qū)、榆陽(yáng)區(qū)西紅墩化工產(chǎn)業(yè)園。依據(jù)工業(yè)園區(qū)規(guī)劃及榆陽(yáng)區(qū)水務(wù)局調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果,2020年、2025年、2030年榆陽(yáng)區(qū)主要工業(yè)園區(qū)和工業(yè)項(xiàng)目需水量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 榆神 礦區(qū)工業(yè)園用水量調(diào)整表

3.2.2 調(diào)整用水分析

由于工業(yè)園是集中性質(zhì)園區(qū),大多是先規(guī)劃、后招商、再建設(shè),但是隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,環(huán)保循環(huán)理念以及科技水平的增強(qiáng),新工藝的引入,現(xiàn)實(shí)層面工業(yè)園用水也有調(diào)整。具體見(jiàn)表5。

表5 各工業(yè)園區(qū)、生態(tài)園區(qū)規(guī)劃與校正用水量對(duì)比表 單位：萬(wàn) m3/a

3.2.3 校正用水量

根據(jù)規(guī)劃及現(xiàn)狀實(shí)際調(diào)研,對(duì)用水量進(jìn)行分析,得出校正用水量,見(jiàn)表6。

校正后,榆神礦區(qū)2018年需水量為826.25 萬(wàn) m3/a,2025年為8159 萬(wàn) m3/a,2030年為9046 萬(wàn) m3/a

3.2.4 農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)需水量分析

多余疏干水用于季節(jié)性農(nóng)業(yè)灌溉及生態(tài)補(bǔ)水。根據(jù)《榆陽(yáng)區(qū)灌溉發(fā)展總體規(guī)劃》（2011-2020年）,2020年新增灌溉面積 34.2 萬(wàn)畝,灌溉需水量 7554 萬(wàn) m3,規(guī)劃灌溉水源為機(jī)井,新增糧食生產(chǎn)能力 27.36 萬(wàn) t。新增灌溉面積中疏干水輸水管線附近的鄉(xiāng)鎮(zhèn)如下：牛家梁鎮(zhèn) 2.4 萬(wàn)畝、金雞灘鎮(zhèn) 2.7 萬(wàn)畝,合計(jì) 5.1 萬(wàn)畝,灌溉需水量1126 萬(wàn) m3?？紤]管道兩側(cè)自流灌溉輻射范圍以及疏干水用作基本農(nóng)田水源 的可靠性和風(fēng)險(xiǎn)因素等,2025年、2030年疏干水替代農(nóng)灌水量初步按灌溉需水量的 20%、40%考慮,灌溉需水量分別為225 萬(wàn) m3、450 萬(wàn) m3。

3.3 疏干水需水總量

疏干水綜合利用也就是對(duì)各煤礦富余外排水進(jìn)行統(tǒng)一配置,最終用于生態(tài)修復(fù)、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)企業(yè)用水和退水補(bǔ)給。從近遠(yuǎn)期總量來(lái)看,經(jīng)分析校正后,煤礦總體疏干水排水總量與需水總量（工業(yè)、生態(tài)、灌溉）基本持平。但由于區(qū)域 不平衡,個(gè)別片區(qū)需水量不足部分采用塘壩或其他方式來(lái)解決。疏干水需水總量對(duì) 比見(jiàn)表 6。

表6 疏干水需水總量統(tǒng)計(jì)表

到2030年,工業(yè)用水5781 萬(wàn) m3/a,其中,最大用水量5064.156 m3/h,其他用水（含生態(tài)退水,灌溉等）2431 萬(wàn) m3/a,其中,最大用水量2129.556 m3/h。

4 輸配水規(guī)模的確定

按照榆林市礦井疏干水綜合利用指導(dǎo)意見(jiàn),疏干水利用本著“就近利用,生態(tài)優(yōu)先”的原則,礦井疏干水由煤礦處理達(dá)到地表水Ⅲ類水質(zhì)且符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要 求（有特殊要求的以當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)批復(fù)為準(zhǔn)）,自用后剩余部分進(jìn)入疏干水綜合利用 管網(wǎng),作為礦區(qū)生態(tài)用水（采空區(qū)和塌陷區(qū)治理,綠化景觀用水等）周邊農(nóng)灌用水和工 業(yè)用水,剩余部分作為榆陽(yáng)河、禿尾河、佳蘆河、榆溪河等河流的生態(tài)補(bǔ)水（禁排水 體除外）。

綜合排水受水平衡分析可知,遠(yuǎn)期煤礦總體疏干水排水總量與需水總量（生態(tài)、灌溉、工業(yè)）基本持平。按照疏干水外排水量統(tǒng)計(jì),輸配水總量萬(wàn) 9669.7 萬(wàn) m3/年。

5 結(jié)語(yǔ)

為了解決榆陽(yáng)區(qū)煤礦疏干水外排和區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)水資源緊缺局面,通過(guò)分析煤礦疏干水外排水量和水質(zhì),探討區(qū)內(nèi)需水量,經(jīng)過(guò)水量平衡對(duì)比,外排水量與需水量基本持平,水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn),完全可以用于榆神礦區(qū)工業(yè)生產(chǎn)和附近農(nóng)業(yè)灌溉及生態(tài)補(bǔ)水。