榆林市榆神矿区疏干水外排量与用水规模分析

白进文

（榆林市水利信息与水文勘测中心,陕西 榆林 719000 ）

榆林市榆神矿区共有生产、在建、规划煤矿38 座,矿区疏干水外排和缺水并存的矛盾十分突出。为解决疏干水外排出路和矿区生产用水需求,需对矿区用水进行探析。

1 概况

榆神矿区处于陕北黄土高原与毛乌素沙漠接壤地带,近年来,随着煤炭资源的大规模开发,榆神矿区疏干水外排和缺水并存的矛盾十分突出。一方面,随着煤炭资源的大量开采,矿区缺水现象日趋严重。据统计,已建和在建矿井设计年涌水量达到1.1 亿m3,外排 9669 万m3/a,致使地下含水层结构破坏和水位下降,水源涵养能力严重不足,造成部分地表径流断流,地面植被枯死,生态环境破坏严重。另一方面,榆神矿区大部分煤矿处于水源或自然保护区等环境敏感区域周边,由于矿井涌水量大,自身利用率低,许多煤矿就近外排形成大小不等的“湖泊”,在浪费水资源的同时也产生了环境污染隐患,成为环保督查的重点。

2 疏干水排水量规模分析

2.1 涉及煤矿

榆神矿区主要分布在金鸡滩、牛家梁、麻黄梁、大河塔四个乡镇。本次涉及榆树湾井田、双山井田、柳巷井田、薛庙滩井田、二墩井田、金鸡滩井田、杭来湾井田、曹家滩井田、郝家梁井田、郭家滩井田、尚合井田、半坡山、韩界井田、小壕兔一号井田14 座煤矿。

2.2 疏干水水质分析

对停电、设施故障等因素导致疏干水处理站停运,每座煤矿都建有不小于 7日的事故应急蓄水池。

据调查,现阶段榆阳区煤矿企业利用疏干水主要用于自身消防、除尘、洗煤、道路 洒水、绿化、配套企业用水以及周边村镇农灌。根据煤矿自检水质报告资料,结合煤矿外排疏干水水质监测资料分析,榆神矿区大多数煤矿疏干水的pH、COD、悬浮物 等的检测结果均符合相关国家标准。根据各家煤矿疏干水水质报告数据显示,煤矿疏干水外排水质整体满足《地表水 环境质量标》（GB 3838-2002）III～V 类水质标准,完全可以满足综合利用和退水水质要求。

2.3 疏干水水量总体情况

据调查,矿井涌水量的大小与采煤方式、大气 降水等因素有关,外排量与配套企业用水量和季节等因素有关,主要表现为：扁担式采 煤涌水量稳定、外排较少,综合采煤涌水量较大；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,外排量较大。此外,各煤矿周边农田灌溉受季节、降水和干旱程 度等因素的影响,也会造成用水量和外排量不稳定。据数据统计,榆林目前运行的煤矿年排水量超过 1 亿 m3,其中煤矿自身利用占 20% 左右,配套项目20% 左右,其余水量大多直接外排或排入自建调蓄池自然蒸发。

2.4 疏干水水量总体利用现状

据调查,除去煤矿自用水外,对外排放疏干水通过煤矿企业点到点的利用,建设管线,煤企一体化等方式,截止 2018年,疏干水工业企业配套项目年综合利用水量约 2500 余万m3。现状统计见表1。

表1 榆林市榆阳区现状疏干水利用项目统计表(年均综合)

2.5 煤矿疏干水外排量统计

经资料收集和现场调研,会同水务等部门获得的各项资料,各煤矿外排水量（2019年 7月）统计结果见表2。

表2 本期工程各煤矿外排疏干水统计表

片区内另有 4 座煤矿,预计开采批准生产年限在本项目实施期外,各矿排水量占本期水量比例为 7%,由于后期本系统同样有二墩煤矿退出,小壕兔采用煤电一体化实施,基本为内部消耗。因此即使远期纳入综合占比也不超 4.6%,对工程影响微乎其微,因此为工程经济型,不在本工程范围内考虑,只在工程设计实 施上考虑预留接口阀门或远期另行实施,见表3。

表3 本系统预留远期区域内煤矿外排疏干水统计表

3 疏干水用水规模分析

本次评价水平年为 2020年。工程技术措施服务年为2030年。

3.1 受用水分析

由于工程疏干水收集及供水,国家无统一规定；项目用户有生态退水、农业灌溉、工业用水等,用户要求保证率各不一致；工程供水属于第二水源或者 置换水源,所有用户原有第一水源及设施继续保留；工程来水为多家煤矿疏干水,受到煤矿生产规模、市场调节等因素影响。因此本工程综合供水保证率拟定为 90%。受水点主要为：生态补水、农业灌溉、工业企业富余退水。

3.2 主要工业、生态园区需水量

3.2.1 规划用水量分析

根据相关工业发展规划和现状调研,主要用水工业园区和工业项目如下：金鸡滩循环经济产业园（大河塔煤化工产业园）、榆神工业园区、麻黄梁工业集中区、榆林汽车产业园区、陕西银河发电有限公司上河电厂、农业科技示范区、榆阳区西红墩化工产业园。依据工业园区规划及榆阳区水务局调查统计结果,2020年、2025年、2030年榆阳区主要工业园区和工业项目需水量统计结果见表4。

表4 榆神 矿区工业园用水量调整表

3.2.2 调整用水分析

由于工业园是集中性质园区,大多是先规划、后招商、再建设,但是随着产业转型,环保循环理念以及科技水平的增强,新工艺的引入,现实层面工业园用水也有调整。具体见表5。

表5 各工业园区、生态园区规划与校正用水量对比表 单位：万 m3/a

3.2.3 校正用水量

根据规划及现状实际调研,对用水量进行分析,得出校正用水量,见表6。

校正后,榆神矿区2018年需水量为826.25 万 m3/a,2025年为8159 万 m3/a,2030年为9046 万 m3/a

3.2.4 农业灌溉区需水量分析

多余疏干水用于季节性农业灌溉及生态补水。根据《榆阳区灌溉发展总体规划》（2011-2020年）,2020年新增灌溉面积 34.2 万亩,灌溉需水量 7554 万 m3,规划灌溉水源为机井,新增粮食生产能力 27.36 万 t。新增灌溉面积中疏干水输水管线附近的乡镇如下：牛家梁镇 2.4 万亩、金鸡滩镇 2.7 万亩,合计 5.1 万亩,灌溉需水量1126 万 m3。考虑管道两侧自流灌溉辐射范围以及疏干水用作基本农田水源 的可靠性和风险因素等,2025年、2030年疏干水替代农灌水量初步按灌溉需水量的 20%、40%考虑,灌溉需水量分别为225 万 m3、450 万 m3。

3.3 疏干水需水总量

疏干水综合利用也就是对各煤矿富余外排水进行统一配置,最终用于生态修复、农业灌溉、工业企业用水和退水补给。从近远期总量来看,经分析校正后,煤矿总体疏干水排水总量与需水总量（工业、生态、灌溉）基本持平。但由于区域 不平衡,个别片区需水量不足部分采用塘坝或其他方式来解决。疏干水需水总量对 比见表 6。

表6 疏干水需水总量统计表

到2030年,工业用水5781 万 m3/a,其中,最大用水量5064.156 m3/h,其他用水（含生态退水,灌溉等）2431 万 m3/a,其中,最大用水量2129.556 m3/h。

4 输配水规模的确定

按照榆林市矿井疏干水综合利用指导意见,疏干水利用本着“就近利用,生态优先”的原则,矿井疏干水由煤矿处理达到地表水Ⅲ类水质且符合农田灌溉水质标准要 求（有特殊要求的以当地环保部门批复为准）,自用后剩余部分进入疏干水综合利用 管网,作为矿区生态用水（采空区和塌陷区治理,绿化景观用水等）周边农灌用水和工 业用水,剩余部分作为榆阳河、秃尾河、佳芦河、榆溪河等河流的生态补水（禁排水 体除外）。

综合排水受水平衡分析可知,远期煤矿总体疏干水排水总量与需水总量（生态、灌溉、工业）基本持平。按照疏干水外排水量统计,输配水总量万 9669.7 万 m3/年。

5 结语

为了解决榆阳区煤矿疏干水外排和区内工农业水资源紧缺局面,通过分析煤矿疏干水外排水量和水质,探讨区内需水量,经过水量平衡对比,外排水量与需水量基本持平,水质符合标准,完全可以用于榆神矿区工业生产和附近农业灌溉及生态补水。