崇信县水资源供需预测及保护规划设计

边 疆

(甘肃煤田地质局一四六队，甘肃 平凉 744000)

1 水资源概述

1.1 水资源条件

按照崇信县境内河流分布特征及自然地理条件，划分为汭河干流区间、左营沟、关河沟、等共21个地表水资源分区。崇信县境内主要河系为汭河、黑河、达溪河。其多年平均降水量为553.4mm，折合水量为4.6984亿m3。多年平均降雨量是全国平均降雨量的的85.4%，是全省平均降水量(277.0mm)的2.0倍。崇信县20cm口径蒸发器观测的多年水面蒸发量为1475.7mm，按换算系数0.65换算为E-601型蒸发器，多年平均水面蒸发量为959.2mm，多年平均陆面蒸发量为494.0mm，干旱指数为1.7。根据干旱区的划分标准，崇信县为半湿润区。

1.2水资源总量

采用1956—2016年径流系列评价，崇信县自产地表水资源量为6100万m3，主要分布于汭河流域，占全县水资源总量的53.2%；黑河流域占全县水资源总量的35.7%；达溪河上游区间占全县水资源总量的4.8%；泾河干流区间占全县水资源总量的6.3%。崇信县不重复地下水资源量477.59万m3。经计算得到其平均水资源可利用总量为3383.89万m3。

2 需水预测

2.1 需水分析预测

2.1.1生活需水预测

生活需水量预测采用人均日用水量的定额法进行预测，计算公式如下[1-5]：

(1)

2.1.2工业需水预测

一般工业需水预测采用万元工业增加值需水量法进行预测，采用以下公式[6-10]。

WIt=IGDPt×IWGt

(2)

式中，WIt—一般工业需水量，万m3；IGDPt—第t年的一般工业增加值规模，亿元；IWG—第t年的一般工业增加值用水量，m3/万元。

预测基准年能源工业需水量为620万m3；到2025和2035年，崇信县能源工业需水量为3679万m3，见表1。

表1 崇信县工业需水量汇总 单位：万m3

2.1.3建筑业和第三产业需水预测

在该县我们选择采用万元增加值用水量法进行预测建筑业需水量。得到基准、2025和2035年的需水量分别为11万、15万、20万m3。采用万元增加值用水量法预测第三产业需水量[5]，得到基准、2025和2035年的需水量分别为71万、125万和206万m3。

2.1.4农业灌溉需水预测

根据预测节水分析与规划，2025和2035年多年平均农田灌溉用水定额为310m3/亩、277m3/亩；2025和2035年多年平均农田灌溉需水量为996m3和889万m3。

崇信县园林草发展较快，因缺少灌溉条件，果品品质和产量不能提高，规划水平年适当增加园林草灌溉，增加农民收入。崇信县现状园林草灌溉水利用系数为0.55，预计到2025年和2035年灌溉水利用系数分别提高到0.8，园林草灌溉用水定额为113m3/亩。经预测，2025年和2035年园林草灌溉需水量为353万m3。

预测基准年崇信县农业灌溉总需水量1309万m3，农田灌溉需水量为1284万m3，园林草灌溉需水量为25万m3；预测2025年农业灌溉总需水量1349万m3，其中农田灌溉需水量为996万m3，园林草灌溉需水量为353万m3；预测到2035年农业灌溉总需水量1242万m3，其中农田灌溉需水量为889万m3，园林草灌溉需水量为353万m3。崇信县农业灌溉需水量总体见表2。

表2 崇信县农业灌溉需水量汇总 单位：万m3

2.2 需水总量预测

结合崇信县生活、生产和生态环境需水量，崇信县当地经济社会发展需水量预测成果见表3。基准年崇信县经济社会发展需水总量为2398万m3，2025年崇信县经济社会发展需水总量为5764万m3， 2035年崇信县经济社会发展需水总量为5907万m3。各水平年各行业需水构成如图1所示。

图1 各规划水平年经济社会发展需水结构(单位：%)

3 水资源供需分析

本次规划水资源供需平衡分析主要是在充分发挥现状供水工程的潜力下，依据供水预测规划新增的各类水源供水工程，计算各规划水平年的可供水量，然后结合需水预测进行水资源供需平衡分析[11]。

3.1 现状水资源供需分析

现状2017年全县可供水量为各类水工程的现状供水能力，用水量是居民生活、国民经济发展和生态环境的实际用水。现状用水量为1196万m3，供水能力大于用水量，因此满足需水要求。

3.2 规划水平年水资源供需平衡分析

2025、2035年总需水量分别为5764万和5907万m3，由于当地地表水、地下水量受“三条红线”指标控制，规划水平年还不能达到供需平衡，通过非常规水源增加供水量。通过预测得到2025年总供水量4532万m3，缺水量占总需水量的21.4%；2035年总供水量5907万m3，缺水0万m3。

3.3 水资源合理配置

根据需水量预测及崇信县2025、2035年用水总量指标红线，为不突破用水总量红线，水资源配置原则为保持生活、工业、生态等行业预测定额及需水量不变，主要措施为通过加大灌区节水改造力度，结合相应工程措施对农业挖潜节水，通过中水回用和矿井水利用增加供水量，形成崇信县规划水平年水资源配置见表4。

表4 崇信县规划水平年水资源配置 单位：万m3

3.4 水资源配置评价

崇信县水资源总量为6577.59万m3，水资源可利用量为2905.4万m3。从各规划水平年供需分析和水资源配置结果看，全县水资源可利用量能满足2035年经济社会发展的供需水量。2025—2035年社会经济发展需水量增长幅度较大，由2025年的5764万m3增长到2035年的5907万m3，其中能源化工产业的需水量剧增，由2025年的3717万m3增长到2035年的3736万m3，分别达到总需水量的64.48%和63.25%。因此，崇信县应考虑统筹做好工业节水和水利工程规划(特别是白龙江引水等外流域调水工程)，以满足2035年经济社会发展的需水要求。

4 水资源保护规划

4.1 水功能区划及保护目标

4.1.1水功能区划

根据崇信县水资源自然条件、开发利用和保护要求，崇信县境内共划分了3个一级分区，均为开发利用区，涉及河流包括汭河、黑河、达溪河。根据崇信县河流具体情况，在3个开发利用区内共划分出3个二级区划功能区段。

4.1.2保护目标

结合崇信县实际情况，参考平凉市水资源现状，确定水资源保护规划目标。规划2025、2035水平年的饮用水源地水质达标率100%，且污水处理率分别达到85%、95%，工业污水的排放达标率分别达到95%、100%，水功能区水质目标分别达到75%、90%以上。

4.2 水功能区现状纳污能力

我们采用一维水质模型来计算该区的纳污能力。河流的纳污能力计算公式为[12-14]：

(3)

式中，W—单元纳污能力，g/s；Q—设计流量，m3/s；Cs—水质目标值，mg/L；C0—污染物浓度，mg/L；qi—旁侧入流量，m3/s；K—污染物综合降解系数，1/d；x1、x2—旁侧入流概化口至上、下游对照断面的距离，km；μ—流速，m/s。

根据崇信县主要河流的实际情况，将河流概化成顺直河道，只考虑排污口对计算河道水环境的影响，并将入河排污口位置概化为河段中部。

上一个水功能区的水质目标值是下一个功能区的初始浓度值Co。初步确定为化学需氧量为5mg/L，氨氮为0.20mg/L。水质目标为Ⅱ类的水功能区，化学需氧量为15mg/L，氨氮为0.50mg/L；水质目标为Ⅲ类的水功能区，化学需氧量为20mg/L，氨氮为1.00mg/L。

4.3 污染物质量与消减量

4.3.1污染水及污染物排放量的预测

利用上述预测方法和参数进行预测的结果显示崇信县各规划水平年的废污水产生量、入河量及污染物产生量都呈逐年上升趋势，在对废污水进行处理，达到规划中城镇生活污水处理率和工业污水排放达标率后，未来污染物的入河量呈现逐渐下降的趋势，污染物入河量均低于现状污染物入河量。

4.3.2水功能区纳污能力计算结果

结果表明崇信县水功能区CODcr产生量上升了近1.1倍，氨氮产生量上升了1.2倍多，见表5。经济社会发展使水资源开发利用程度不断提高，该县河道内径流量下降，由此将导致水功能区纳污能力减少。水功能区排污总量的不断增加与纳污能力的降低，使得今后污染物削减任务非常艰巨。实施水资源保护措施，实现规划污废水处理率及达标率，能够使污染物的排放量逐渐下降，水功能区达标率逐年增加。

表5 水平年水功能区纳污能力 单位：t

4.4 水源地保护范围划分

崇信县城区水源地：一级保护区范围分别以1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#为中心，半径为50m圆的外接多边形，面积为0.0686km2。不设二级保护区。

4.5 水资源保护措施

4.5.1水资源供水工程

规划实施关河、孙家峡、枣林沟、后河沟、庙台、赤城、野雀水库等7项水资源开发利用项目，计划库容达到1800万m3，可以显著提高崇信水资源配置能力。

4.5.2工农业节水工程方案

逐步提高工业用水重复利用，2025和2035年计划达到85%和95%。崇信县将大力发展输水管道和喷灌、微灌等节水农业灌溉。2025年，计划投资3000万元实施汭河灌区维修及节水改造工程，改善灌区工程现状提高灌溉效率。2035年计划投资15亿元实现灌溉并网，灌溉设施田间配套一体化。

4.5.3生态河湖治理工程

围绕断面考核，对城区河流进行综合整治和重点污染源治理工作；完成水生态功能区划分、标志设及隔离防护工程，对不同功能区分门别类采取治理与修复，完成全域水生态保护与修复治理，确保水质达到地表水III类。

5 结语

崇信县规划水平年以2017年为基准年，以2025、2035年为规划水平年，对该县生活需水、工业需水、农业需水等各项需水的预测得到2025年需水总量为5764万m3，2035年为5907万m3，但受限于“三条红线”要求，供需达不到平衡。因此为保证供需平衡必须对该县的水资源做好规划设计。崇信县水功能区纳污能力计算结果表明河道内径流量下降，水功能区纳污能力减少，废污水达到规划中污水排放标准后排放。水资源保护治理要以节水理念为指导，工程方案为核心手段，该县水资源供需分析可为类似分析提供借鉴。同时为确保供需预测精度关于预测的计算公式还需要进一步的优化。