南阳市南水北调水资源供需预测计算研究

任晓蕾 任泽垠 任士博

(1.南阳市水利建筑勘测设计院,河南 南阳 473003；2.河南灵捷水利勘测设计研究有限公司,河南 南阳 473003；3.南阳市卧龙区水利局水土保持监督站,河南 南阳 473007)

南水北调中线工程是一项跨流域、跨省市的国家级特大调水工程，是优化我国水资源配置的战略性基础设施。南水北调中线工程南阳渠段长185.872km，途经南阳市淅川县、邓州市、镇平县、方城县及卧龙区、宛城区6个县市区。目前，南阳市受水区利用率较低，本文通过南阳市南水北调受水区水资源现状、需水和供水研究分析，提出了改善措施和建议。

1 南水北调受水区基本情况

1.1 受水区范围和供水目标

南阳市南水北调受水范围包括南阳市城区、新野县、镇平县、社旗县、唐河县、方城县。核定分配水量为3.994亿m3/a(不含省直管邓州市，下同)。其中南阳市城区年分配水量19490万m3，新野县年分配水量6000万m3，镇平县年分配水量2000万m3，社旗县年分配水量2840万m3，唐河县年分配水量6000万m3，方城县年分配水量3610万m3。

另外，拟新增内乡县、官庄工区作为受水区，通过调整内部水量指标增加供水，列入供水范围。内乡县规划引水量2000万m3/a，官庄工区规划引水量2000万m3/a。

南水北调中线工程水资源供水原则：首先保障城市生活用水，然后是扩大供水乡镇生活用水、工业用水及城市生态环境用水。因此，南水北调供水目标是城市生活用水、乡镇生活用水、工业用水及城镇生态环境用水(不包括农业用水)。受水城市水厂及管网工程是南水北调工程供水的终端用户。

1.2 水资源状况

1.2.1 南阳市水资源量

南阳市多年平均水资源总量68.44亿m3，多年平均地表水水资源总量61.68亿m3，地下水水资源总量24.94亿m3，地下水与地表水重复计算量18.18亿m3，产水模数25.8万m3/km2，产水系数0.31，水资源总量从山区、丘陵向平原、盆地递减。各受水区不同系列水资源量见表1。

表1 南阳市受水区多年平均水资源量

1.2.2 供用水量

2013—2017年全市各类供水工程总供水量均值为17.60亿m3，其中地表水源供水量5.15亿m3，占总供水量的29.26%；地下水源供水量12.42亿m3，占总供水量的70.57%，中水利用量0.03亿m3，占总供水量的0.17%。

1.2.3 水资源利用程度分析

根据水资源量和供用水量计算，并考虑出入境水量、水库蓄水变量和地下水储存变量等因素影响，全市2017年地表水控制利用率为25.2%、水资源总量利用消耗率为33.1%，平原区浅层地下水开采率为74.3%。

2 需水量预测计算

2.1 城市生活需水量预测

首先进行受水区人口预测。现状年数据来自《南阳统计年鉴》(2018)，近期和远期人口数据根据《南阳市城市总体规划(2011—2020年)》及各县区城市总体规划由增长趋势进行内插或外延得到。南阳市是一个人口众多的农业大市，人口从农村向城市集中率较高，所以从统计年鉴及城市总体规划中可以看出，城市人口增长率较高。受水区城市人口预测见表2。

续表

城市生活需水量采用人均日用水量方法进行预测。根据南阳市水资源公报数据，对近十年城镇居民综合生活用水指标进行分析，结果表明属于小幅波动变化，呈趋稳态势。受水区历年城镇居民综合生活用水指标见表3、图1。

表3 受水区历年城镇生活用水指标统计 单位：L/(人·d)

图1 受水区历年城镇综合生活用水指标

城市生活节水的工程措施主要包括供水管网改造、节水器具改造、建筑中水利用、雨洪资源利用等工程建设，随着节水措施的应用、节水潜力的挖掘，城市生活节水潜力尚有较大空间。

在详细分析各县区近十年城镇居民综合生活用水量调查统计资料的基础上，综合考虑社会经济发展和居民生活消费水平提高、节水技术的推广和应用、水资源管理水平的不断提高、水价政策的调整和暂住人口的变化等，分析确定不同水平年的城镇居民综合生活需水定额，见表4。

表4 规划水平年城市人均综合生活用水定额预测 单位：L/(人·d)

河南省城镇人均综合生活用水量75m3/(人·a)，调节系数为0.8～1.5，换算成城镇居民综合生活用水定额为164.4～308.2L/(人·d)，可以看出现状各城市生活用水定额均低于省定额的下限，规划水平年各城市人均生活用水定额均在省定额范围内，除南阳市城区外各县区定额基本都在省定额下限附近。

根据规划人口和用水定额，可得不同水平年城市生活用水量，预测2025年受水区城市生活需水总量2.615亿m3，2030年受水区城市生活需水总量3.39亿m3，见表5。

表5 受水区城市生活用水量预测 单位：万m3

2.2 扩大供水乡镇生活需水量预测

按照优水优用原则和节水优先与总量控制的原则，考虑到各县区城乡一体化供水需求，将有条件实施南水北调的乡镇及农村区域纳入受水区，主要供居民生活用水。农村生活需水定额2025年取70L/(人·d)，随着节水措施的实施和逐步完善，2030年取75L/

(人·d)，计算扩大供水乡镇生活需水量为：2025年0.61亿m3，2030年0.80亿m3；考虑城镇化因素，2035年供水范围不扩大，需水量采用2030年数值。扩大供水的乡镇需水量预测见表6。

表6 扩大供水的乡镇需水量预测

2.3 工业需水量预测

现状工业增加值依据南阳市统计年鉴及各受水县区统计年鉴分乡镇数据统计得到，各县区的城市工业发展主要依据现状工业增加值、产业结构及最近5年增速情况，结合各县区总体发展规划、产业集聚区规划和国民经济发展“十三五”规划综合确定合理的增速，据此预测不同水平年的工业增加值，见表7。

表7 受水城市工业增加值预测 单位：亿元

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工业产业分为火电工业和一般工业，一般工业需水预测采用综合万元增加值取水量定额预测法，火电工业采用单位发电量定额预测法。根据南阳市水资源公报近十年数据分析，万元工业增加值用水量呈逐年下降趋势。

工业节水主要是通过提高工业用水重复利用率来进行节水改造，节水潜力较大。通过提高冷却技术、工艺改造等措施来实施节水改造。

随着科技进步、企业改革和创新，在不断优化产业结构和调整工业布局的基础上，大力发展低能耗、低耗水和低污染的产业，工业万元增加值用水量将会随之下降。历年万元工业增加值用水量见表8、图2。

表8 受水区历年万元工业增加值用水量统计 单位：m3

图2 受水区历年万元工业增加值用水量指标

根据规划水平年工业增加值和用水定额，可得不同水平年城市工业需水量，预测2025年受水区工业需水总量1.89亿m3，2030年受水区工业需水总量1.90亿m3，见表9。

表9 受水城市工业用水量预测 单位：万m3

2.4 城镇生态环境需水量预测

城镇生态环境需水主要为内河湖水补给及公共绿地、道路浇洒用水。公共绿地、道路浇洒需水用单位面积用水量法进行预测，环境绿化用水定额采用0.9m3/(m2·a)，道路浇洒定额取0.15m3/(m2·a)。内河湖水

根据河湖面积及改善水环境的要求，采用城区主要水体体积乘以换水次数的简化方法计算，按年换水次数3～4次计算，扣除河道自产水量可利用部分，即为需补充的水量。经计算，预测2025年城市生态环境需水总量1.30亿m3，2030年生态环境需水总量1.51亿m3，见表10。

2.5 需水量预测合理性分析

本预测需水量与南阳市南水北调中线办公室2001年编制的《南水北调中线工程河南省供水区南阳市城市水资源规划报告》(以下简称原规划)进行了对比分析，见表11。由于受水区增加、经济社会发展指标的变化以及节水要求的不断提高，本预测需水量较原规划有一定变化，尤其是工业用水相差较多，生活和环境需水相差较小，数值均在合理范围。

表11 本次规划需水量与原规划对比(2030水平年) 单位：万m3

3 可供水量计算分析

3.1 地表水可供水量

受水区可供利用的本地地表水源是大中型水库水，主要水库有鸭河口水库、赵湾水库、陡坡水库、高丘水库、望花亭水库、虎山水库、倪河水库、山头水库、斩龙岗水库、北湾水库以及规划的汉山水库、响水台水库、老龙潭水库等，另外唐河县水源考虑通过牛沟干渠从泌阳河引水、新野县水源考虑通过水系连通工程从白河引水。社旗县、官庄工区没有当地地表水源。各水源的供水能力根据水库或灌区设计的工程任务、水资源规划、城乡规划，并结合实际供水情况计算后得出城市乡镇生活、工业、城市生态环境用水的可供水量(不包括农业用水)，见表12、表13。

表12 受水区主要地表水源工程可供水量统计

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表13 受水区主要地表水源工程可供水量统计 单位：万m3

3.2 地下水可供水量

地下水可供水量以现状年实际供水量为基础，不再增加开采量，属于超采区的或开采中深层地下水的扣除其开采量。规划水平年地下水开采量不高于现状年开采量，在有条件的情况下尽可能少开采或不开采地下水。

3.3 再生水可供水量

南阳市城区及各县区现状再生水利用工程较少，再生水利用不足，根据国家及省市再生水政策要求以及各县区城市总体规划、水资源规划确定的再生水利用率和再生水利用规模，南阳市城区2030年再生水利用率达到30%以上，其余各县区不低于20%。目前南阳市再生水利用占总供水量的0.17%，利用率很低，再生水利用潜力较大。结合需水预测结果，确定各县区不同水平年再生水可利用量，结果见表14。

表14 受水区再生水可供水量统计 单位：万m3

4 供需平衡分析

根据各受水区需水量及可供水量进行供需平衡分析，在南水北调按原分配水量不调整的条件下，2022年、2025年市辖区和新野县水量指标有一定富余，而内乡县和官庄工区水量缺口较大，因此需进行水量指标的内部调配；2030年和2035年除新野县基本供需平衡外，各受水区均有不同程度缺水，需增大供水，建议根据南水北调中线二期工程进展情况进一步争取水量指标。供需平衡结果见表15～表18。

表15 受水区供需水平衡(2022年) 单位：万m3

表16 受水区供需水平衡(2025年) 单位：万m3

表17 受水区供需水平衡(2030年) 单位：万m3

表18 受水区供需水平衡(2035年) 单位：万m3

5 水资源优化配置及建议水量分配方案

水资源配置应遵循的基本原则：一是总量控制原则，以最严格水资源管理总量控制红线及各县区水资源可利用量为水资源配置的基础，通过节水、技术改造和合理确定发展指标等措施确定用水需求，进行水资源配置。二是保障生活用水、合理安排工业和农业用水的原则。三是优先利用地表水、尽量少用地下水的原则，南阳市整体地下水开采过多，地下水位普遍下降，今后供水水源尽量选择地表水资源。四是多种水源联合调配、鼓励非常规水源利用的原则，水源分配次序为先配地表水，再配外调水，后配地下水，城市绿化及生态环境用水优先配置再生水。五是优水优用、城乡供水一体化原则。

根据南阳市最严格水资源管理制度实施方案，南阳市水资源规划及各县区水资源规划拟定的水资源优化配置方案，结合南水北调供水工程配套水厂建设现状及规划，经反复优化调算，拟定各受水城市不同水平年水资源优化配置方案(多年平均)，见表19。

表19 南阳市受水区水资源优化配置方案汇总 单位：万m3

根据水资源优化配置结果，2022年南水北调分配水量消纳比例达到88.0%，2025年南水北调分配水量可全部消纳，即目前和近期满足用水总量控制的要求。远期2030年及以后在增加水源工程及强化节水后仍存在供水缺口，需扩大南水北调供水，在增加南水北调供水后各县区供需平衡，水资源得到优化利用。

根据供需平衡及优化配置分析，南阳市南水北调受水区不同水平年建议水量分配情况见表20，2025年水平年通过指标内部调整满足新增受水区用水需求，2030年及以后建议再争取1.05亿m3南水北调水量指标，以满足不断增长的用水需求。

表20 南阳市南水北调受水区水量分配指标建议值 单位：万m3

6 结 语

南水北调中线工程水资源丰富，分配给南阳市的用水指标目前没有得到充分利用，利用率不高。本文通过南阳市南水北调受水区需水量预测、可供水量计算分析、供需平衡分析，得出结论：南阳市南水北调受水区近期2025年水平年通过指标内部调整满足新增受水区用水需求，远期2030年及以后出现缺水情况。建议再争取1.05亿m3南水北调水量指标，以满足不断增长的用水需求。文中结果供有关主管部门参考应用，也可供其他相关单位计算分析参考。