煤炭矿区总体规划环评水资源承载力分析

麦方代 刘文荣

摘要：水资源承载力分析是矿区总体规划环评的工作重点之一。目前开展的矿区总体规划环评水资源承载力分析中，由于矿区内部水资源不足需从区外调水时，往往忽略了外部调水工程的环境影响及需要保证的下游生态用水量。本文以新疆三塘湖矿区总体规划环评为例，介绍了在该规划环评的水资源承载力分析中，外部调水工程下游生态需水量的计算分析方法，并提出了在确保调水工程下游生态需水量的前提下，矿区实际可取用的水资源量。

关键词：煤炭；矿区总体规划；环境影响评价；水资源；承载力分析；生态

DOI： 10.14068/j.ceia.2015.05.003

中图分类号：X821 文献标识码：A 文章编号：2095-6444（2015）05-0010-04

煤炭是重要的基础能源和工业原料。为保障我国经济社会快速健康发展，国家规划了14个大型煤炭基地，共134个规划矿区。矿区开发通常会形成以煤炭资源开采为基础的煤、电、化一体化的产业发展模式。随着我国煤炭开采重点区域逐步西移，水资源能否满足矿区规划项目的用水需求成为矿区开发中需重点关注的问题之一。水资源承载力直接决定了矿区煤炭开发和就地转化产业规模的合理性。因此，在西部缺水地区的矿区总体规划环评中，水资源承载力分析是评价最终规划方案、提出优化调整建议的重要依據。

本文以新疆三塘湖矿区总体规划环评为例，介绍了煤炭矿区总体规划环评中外部调水工程生态需水量及调水工程实际可利用水量的计算分析过程，对煤炭矿区总体规划环评中水资源承载力分析的方法和思路进行了探讨。

1 矿区总体规划环评水资源承载力分析方法

1.1 水资源承载力研究方法

目前，国内外针对水资源承载力的研究方法可大致分为两类：一类为水资源供需平衡分析法；另一类是从社会-经济-生态三大系统出发，构建水资源承载力评价指标体系的分析方法。其中，前者由于重在对客观存在的水资源数量关系进行分析，反映的问题直观明了、贴近实际、实用性强，在矿区总体规划环评中运用较多；后者因采用众多主观性较强的间接指标，只能定性判断水资源承载能力的相对变化，实用性较弱，一般仅用于学术探讨[1]。

1.2 水资源承载力分析存在问题

在采用供需平衡分析法进行矿区水资源承载力分析时，一般需要分析区域水资源总量、跨流域调水量、生态用水量、工业用水量、农业用水量、居民生活用水量等各种供需数量关系。在目前的矿区总体规划环评水资源承载力分析中，涉及矿区内部水资源不足需调用矿区外部水资源时，往往忽略了外部调水工程的环境影响及需保证的下游生态用水量，导致矿区水资源承载力分析结果出现较大误差。其原因主要是矿区外部调水工程通常为另行规划或立项的工程，并不直接包含在矿区总体规划中，不直接属于矿区总体规划环评的内容，容易被忽略。

虽然矿区外部调水工程通常另行规划或立项，但却是矿区开发的依托工程，调水工程带来的环境影响属于矿区开发间接影响。根据《规划环境影响评价技术导则 煤炭工业矿区总体规划》（HJ 463—2009），矿区规划实施环境影响预测内容应包括直接影响、间接影响和累积影响。因此，在矿区总体规划环评中需充分考虑外部调水工程的环境影响和调水工程影响区的生态用水量，否则可能导致可调水量偏大。

2 矿区总体规划环评水资源承载力分析案例

2.1 矿区概况

三塘湖矿区是新疆大型煤炭基地吐哈煤田的主力矿区之一，是新疆 “西煤东运”、“疆电外送”的煤炭生产基地。矿区位于新疆哈密三塘湖盆地中央坳陷带西部，东西长195.51 km，南北宽32.9 km，面积为5 050.62 km2，含煤面积为3 926 km2。规划方案内容包括：19个井（矿）田，煤炭生产总规模12 200万t/a，各煤矿配套建设同等规模选煤厂；建设燃煤电厂2座，总装机规模8 000 MW，低热值煤综合利用电厂7座，总装机规模3 070 MW；产量为6亿块/年的矸石/粉煤灰砖厂和总规模120万m3/a的砌块厂。

上述规划方案呈报国家发改委后，考虑到三塘湖矿区水资源条件、煤电外送通道和基础设施建设现状、内地市场对煤炭资源的需求等综合因素，国家发改委仅批复了5个矿井（总规模为3 800万t/a），矿区内其他资源作为国家战略储备，近期暂不开发。

矿区所在三塘湖盆地水资源极为匮乏，矿区开发需从外部调水。为保障三塘湖矿区开发建设用水，地方政府编制了《哈密三塘湖煤炭综合生产基地供水工程规划》，成立了水利工程建设领导小组并组建了供水工程法人机构，规划在矿区东南部的天山支脉莫钦乌拉山北坡七条沟流域建设4座水库（头道沟水库、二道沟水库、头道白杨沟水库、二道白杨沟水库）和3处截潜引水工程（三道沟截潜引水工程、四道沟截潜引水工程、三道白杨沟截潜引水工程），即“四库三引”工程，为矿区供水。

2.2 水资源承载力分析原则和思路

（1）结合矿区批复情况，本评价分近期（2013—2020年）和远期（2021年以后）两个时期进行水资源承载力分析。按照“近细远粗”的原则，近期重点对国家发改委批复的5个矿井及其配套项目（煤炭开发3 800万t/a、火电装机4 000 MW）进行分析。

（2）矿区生产用水优先采用处理后的矿井水和生活污水，不足部分采用外调水。

（3）矿区开发主要依托莫钦乌拉山北坡“四库三引”工程作为供水水源。该工程建设可能导致的下游生态环境影响属于矿区开发的间接环境影响，本评价将重点分析“四库三引”截流取水工程设施可能对其下游重要环境保护目标——绿洲生态、三塘湖水库、坎儿井的影响。

（4）根据截流取水工程对下游绿洲生态等敏感目标的影响分析，提出在保证截流取水工程影响区生态用水的情况下矿区实际可取水量，以该水量作为水资源承载力分析的基础。采用水资源供需平衡法分析三塘湖矿区的水资源承载能力。

2.3 矿区可利用水资源分析

2.3.1 矿区供水水源

（1）矿区内部水源

矿区内无地表水体，优先考虑将井下排水、生活污水等处理后作为生产水源，不足部分取用“四库三引”工程水源。矿区生活用水取用“四库三引”工程水源。

根据矿区水文地质资料，本矿区井下排水水质较差，矿化度较高，须经脱盐处理后才能作为生产用水水源，同时考虑到丰、枯水矿井水量的不稳定性和管路损失等，矿井水作为水源计算时按50%进行折减，矿井水可利用水量为1 422.41万m3/a，一般性生产、生活污废水可利用量为96.96万m3/a，矿区近期达产时内部水源可供水量合计为1 519.37万m3/a。

（2）矿区外部水源

根据调水工程规划，莫钦乌拉山北坡“四库三引”工程规划可供水量为1 666万m3/a（来水保证率P=97%）。

2.3.2 莫钦乌拉山北坡下游生态需水量

莫钦乌拉山北坡七条沟流域面积约4 844 km2，流域下游分布着绿洲、三塘湖水库、三塘湖乡居民点及坎儿井等保护目标。七条沟下游绿洲是该区域居民生存之本，如果绿洲消失，居民生存的基本条件将不复存在。因此，维持下游绿洲生态的稳定非常重要。

判断矿区开发截流莫钦乌拉山北坡七条沟地表径流是否会对下游绿洲生态造成影响，需要估算矿区取水是否会影响到莫钦乌拉山下游绿洲及过渡带内生态环境需水量。本评价参考中国科学院新疆生态与地理研究所《新疆哈密地区生态环境调查及需水量》专题研究报告的研究成果[2]，对莫钦乌拉山北坡七条沟流域的生态用/需水量进行了计算与分析。根据该流域1990年、2000年、2013年TM遥感数据，参考有关研究并结合哈密地区实际情况，确定各景观类型的单位生态用/需水定额，计算得出，该流域最低需配置485万m3/a的生态需水量，才能基本保证下游绿洲生态的相对稳定（因篇幅关系，详细计算过程略，仅给出流域生态需水总量），如表1所示。

2.3.3 莫钦乌拉山北坡下游居民用水量

取水工程下游居民点为三塘湖乡，根据调查，该区域各行业现状需水量为348.1万m3/a，其中，农业、生活、牲畜、工业分别为236.5万m3/a、3.1万m3/a、2万m3/a、106.5万m3/a。现状取水源为地下水，地下水补给来源为莫钦乌拉山积雪融水。

2.3.4 莫钦乌拉山北坡下游坎儿井保护需水量

坎儿井是新疆特有的文化景观，是根据本地自然条件、水文地质特点创造出来的一种特殊的地下水利工程设施，主要用于居民饮用和农业灌溉。取水工程下游坎儿井主要分布在矿区南边界外岔哈泉村，目前正常使用的坎儿井有7处，主要接受三道白杨沟的积雪融水及山区暴雨洪流的入渗补给，也是周边绿洲和岔哈泉村赖以生存的基础。为充分保证这些坎儿井的补给水源不受影响，维持下游绿洲生态不退化，不影响居民正常生产生活用水，根据《新疆维吾尔自治区坎儿井保护条例》，本评价提出不宜建设三道白杨沟截潜工程。因此，供水工程规划可供水量需扣除三道白杨沟截潜工程供水量209万m3/a。

2.3.5 取水工程實际可利用水资源量

根据上述分析，“四库三引”工程可提供水资源总量为1 666万m3/a，在扣除维持流域下游绿洲不退化最低需配置的生态需水量485万m3/a、取水工程下游地方各行业需水量348.1万m3/a、为保护下游坎儿井及绿洲需要而不实施三道白杨沟截潜工程可供的水量209万m3/a后，外部调水工程实际可利用水资源量仅有623.9万m3/a。

2.3.6 矿区实际可利用水资源总量

根据上述分析，矿区近期达产时实际可利用水资源总量为2 143.27万m3/a，其中外部调水工程实际可利用水量623.9万m3/a、矿井水回用量1 422.41万m3/a、生产生活污水回用量96.96万m3/a。

2.4 矿区水资源承载力分析

2.4.1 规划近期水资源承载力分析

矿区近期（2013—2020年）规划项目总需水量为1 450.66万m3/a，如表2所示。根据上述结果，对矿区水资源供需平衡进行分析，结果表明，矿区内部水源不能承载近期规划项目实施需求，需外部调水工程补充，外部调水量为238.08万m3/a，占矿区外部取水工程实际可取水量的38.2%。

2.4.2 规划远期矿区水资源承载力分析

矿区规划远期（2021年以后）达产时需水总量为5 117.22万m3/a，由于三塘湖区域目前可取用水资源总量为2 143.27万m3/a（包括“四库三引”工程水源、矿井水回用、生产生活污水回用），因此矿区现有水资源不足以承载矿区远期规划项目规模。调水工程稍有不慎，轻则挤占三塘湖区域绿洲生态环境用水，导致生态环境恶化，重则导致生活用水、生态用水为工业用水让路，三塘湖区域绿洲不复存在。

2.5 水资源承载力分析结论与建议

2.5.1 分析结论

“四库三引”工程可提供的水资源总量为1 666万m3/a（来水保证率P=97%），扣除取水工程下游最低需配置生态环境需水量485万m3/a、下游各行业现状需水量348.1万m3/a、为保护坎儿井而禁止建设的三道白杨沟截潜工程可供水量209万m3/a后，外部调水工程实际可利用水资源量仅有623.9万m3/a。

矿区近期规划项目实施需水量为1 450.66万m3/a，在矿井水、生产生活污水回用后，需“四库三引”工程供水238.08万m3/a，占矿区外部调水工程可供水量的38.2%。从矿区可取用水源水资源承载的角度来看，矿区水源可承载规划近期项目用水需求。

矿区远期规划（2021年以后）达产时需水总量为5 117.22万m3/a，而三塘湖区域目前可取用水资源总量为2 143.27万m3/a，因此矿区现有水资源不足以承载矿区远期规划项目规模。

2.5.2 相关建议

对于矿区远期项目建设规模，应在近期建设项目投运的基础上总结经验，充分评估其生态风险，严格按照“以水定产、以水定电、以资源环境承载能力定规模”的原则确定煤炭产能、煤炭转化电力规模。矿区规划建设应分区、分期实施，控制资源开发与利用过程中的生态破坏，科学合理地有效利用和保护自然资源、矿产资源。

虽然矿区近期规划项目取用外部水资源量仅占外部调水工程实际可取水量的38.2%，但实际生产过程中用水量可能有一定的浮动，因此建议矿区近期（2013—2020年）开发规模严格控制在煤炭开发3 800万t/a、火电装机4 000 MW，并严格控制项目水耗，同时采取措施加强外部调水工程的调度管理，保证下泄流量，确保下游绿洲植被生态需水、居民生产生活用水及坎儿井不受影响。

3 结语

矿区开发的根本目的在于促进地方经济、环境和社会的持续发展。因此，在矿区总体规划环评水资源承载力分析中，当矿区内部水资源不足需从区外调水时，应综合分析调水工程可能对其下游生态需水量和特定敏感保护目标需水量的影响，本着有效、公平和可持续的原则，对有限的、不同形式的水资源通过工程与非工程措施在各用水户之间进行科学合理的分配，在此基础上，提出可行的规划方案优化调整建议。

参考文献（References）：

[1] 耿海清， 刘杰， 安祥华， 等. 煤炭矿区总体规划环评中的水资源承载力评价探讨 [EB/OL]. （2012-03-29） [2015-04-07].http：//wenku.baidu.com/link？url=0ctOD8tdSbG3dPoG6PSyAxWwfPaqSuTIMzVloXIAGTK2XGPlioLjhrRVa0yXKaCJwh_wINaq15JOqlDUMEDyos4SGCaFgjaXM_G2LmUxrfO.

[2] 尹小君， 周可法， 包安明， 等. 基于RS的新疆哈密地区生态环境需水分析[J]. 干旱区地理， 2007， 30（3）： 357-363.