庆阳市水资源利用现状分析能源化工基地建设需水预测及水资源合理利用对策

庆阳市水资源利用现状分析能源化工基地 建设需水预测及水资源合理利用对策 孔繁洲 （甘肃省庆阳市水务局 745000） 中文摘要：立足庆阳市实际，论述庆阳市水资源状况，结合庆阳市经济社会发展规划主要指标，预测生产 生活、工农业发展和第三产业的需水量，分析庆阳市水资源供需平衡及存在的突出问题，提出庆阳市水资 源开发、利用、保护对策，立意针对性强，水资源基础状况清楚，分析方法正确，结论和对策具有较强的 指导意义，可作为制定庆阳市水利发展战略的参考依据。 关键词：水资源；分析；对策 水是生命之源，生产之要，生态之基。水是基础性的自然资源和战略性的经济资源， 是生态环境的控制性要素。对于区域经济社会的发展而言，水的资源属性和对环境的控制 属性，在人们的认识过程中有着不同的表现和阶段性。庆阳市在上世纪 5060 年代，经济 社会发展相对落后，以粗放的种植业和一家一户单干形式的养殖业为主体的农业经济占主 导地位，这一时期水资源对经济社会的影响未能得到应有的重视。上世纪 6070 年代，随 着集体经济的发展，对水资源的开发利用提上了议事日程，但只是单纯地考虑按需要取水 用水，缺乏计划性和合理性。从上世纪 80 年代开始，国家启动了第一次系统性的水资源调 查评价和水利水保区划工作，通过这项工作的实施，庆阳市在定性和定量两个角度对当地 水资源状况有了一个较为明确的认识，人们进一步看到了庆阳市是一个水资源十分缺乏的 地区。当时间进入上世纪 90 年代中后期，庆阳市出现了历史上的干旱期，60 年不遇的干 旱在庆阳市全市范围内普遍发生，北部的环县、庆城、华池、镇原人畜饮水出现困荒，尤 其是环县北部 11 个乡镇居民吃水和牛羊牲畜饮水没有水源，初期解决的主要途径是从邻近 的宁夏境内买水限量供应，维持生计。在大旱和缺水之年，根据庆阳市山区群众历史上采 取打水窖集蓄天上雨水解决吃水问题的经验，在水源短缺的广大农村提出了集蓄利用天然 降水分散解决人畜饮水困难的治水思路。首先在环县推行修建水窖，雨季收集雨水，用以 解决人和牲畜的用水问题。通过试点积累经验，在全市范围内进行推广，取得了较好的效 果。其次，在修建水窖解决人畜饮水问题的基础上进一步拓展雨水集蓄利用的范围，利用 水窖收集的雨水发展节水灌溉，以农户为单元，修建 100m2集流场和一口容积 60m3的水窖， 配套发展 2 亩庄园式的节水灌溉经济园，农户可以种菜或者经营苹果园，当时概括为 “121”工程。再次，把“121”工程的思路进一步拓展，在以董志塬为中心的塬区修建较 大规模的雨水洪水集蓄综合利用工程，增加水资源总量、解决局部缺水问题、减少降雨季 节洪水对塬面造成的冲刷侵蚀、减轻水土流失程度、形成旱塬地区生态水景观、恢复塬区 浅层地下水位，遏制浅层地下水位的持续下降趋势。这一思路的实践之作是西峰区的天湖 工程，该工程于 2006 年建成运行，在集蓄利用天上降水，保护黄土塬面免受汛期径流侵蚀 发挥了很好的作用，取得了显著的成效，得到了国家水利部的高度评价和推广。时值 2005 年以后，庆阳市的石油勘探、开采和石油炼化有了新的进展，到 2010 年末原油年开采量达 到 500 万吨，庆阳炼化厂生产能力达到 500 万吨的总体目标确定，全市煤炭资源勘探取得 喜人的成果， “十三五”末原煤开采 1 亿吨的计划出台，总规模位居全国第三的 3220 万 kw 煤电和千万吨级的煤化工、120 亿 m3的煤制气工业应运而生，一个甘肃省的大型能源化工 基地和甘肃省新的经济增长极定位到了庆阳，庆阳市经济社会发展迎来了历史上的最好时 期。与此同时，这样一个甘肃省经济社会发展“东翼”腾飞的局面也对全市交通、水利等 基础性建设提出了更高的要求和新的挑战，尤其是在水资源的配置和管理方面任务十分艰 巨。 2 1.全市水资源状况及用水需求预测 庆阳市属于黄河流域，处于黄河中上游地区，全市有四大水系，分别是泾河水系、北 洛河水系、苦水河水系和清水河水系。全市比较大的河流有：马莲河、蒲河、四郎河、洪 河和葫芦河。其中，马莲河、蒲河、四郎河、洪河属于泾河水系（泾河在陕西临潼入渭河） ， 葫芦河（葫芦河在陕西富县黄陵东北入北洛河）属于北洛河水系（北洛河在陕西大荔县东 南入渭河） 。 全市多年平均径流总量 14.5 亿 m3，其中本区自产水 7.8 亿 m3，外区流入本市 6.7 亿 m3，如果把保证率的概念考虑进去，按照 95%的保证率计算，全市径流总量为 7.42 亿 m3， 其中本区自产水 4.08 亿 m3，外区流入本市 3.34 亿 m3。外区流入本市水量中占到 83%的是 泾河干流的水量，如果把即将实施完成的扬黄续建工程调入本市的黄河水量 2466 万 m3加 进去，全市理论水资源总量应该为 7.67 亿 m3。全市径流总量 7.67 亿 m3是个理论上算账 得出的数据，这一水资源总量中未计入枯水期，时有时无的难以利用的水量 1500 万 m3（保证率 95%的水量中未包括这 1500 万 m3） ，还应该扣除用于维持河道生态的用水量 （占自产水量的 15%）6120 万 m3，实际理论水资源总量为 7.06 亿 m3。另外，7.06 亿 m3水 量都是河流出口断面或控制断面的水量，事实上由于用水产业的布局和水资源分布在时间 和空间上存在较大的不一致性，要想能够很好的利用这些水资源必须要有相应的蓄水、提 水、引水工程作保障。 目前，庆阳市对水资源的开发利用现状是：现状城镇人口 62 万，农村人口 198 万，城 镇和广大农村，以较大或集中供水工程作为主要水源的城乡生活用水量 5239 万 m3；农业 灌溉实灌面积 41 万亩，以河道引水枢纽和水库作为主要水源的农业生产用水量 9430 万 m3；工业用水量 6670 万 m3；第三产业用水量 1088 万 m3。总用水量 2.24 亿 m3。 全市经济社会发展需水量预测和供需平衡分析结论： 全市现状城镇人口 62 万，农村人口 198 万，到“十二五”末城镇人口发展到 106 万， 农村人口为 154 万；到“十三五”末城镇人口发展到 125 万，农村人口为 135 万。 到“十二五”末，农业灌溉实灌面积达到 45 万亩，到“十三五”末农业灌溉实灌面积 达到 47 万亩。 到“十二五”末，庆阳市能源化工基地产业规划和布局是：煤炭开采 6000 万吨，煤电 总装机 1220 万 kw，煤化工产能 500 万吨，原油开采 500 万吨，石油炼化 500 万吨，煤制 气产能 40 亿 m3，到“十三五”末，庆阳市能源化工基地产业规划和布局是：煤炭开采 1 亿吨，煤电总装机 3220 万 kw，煤化工产能 1216 万吨，原油开采 1000 万吨，石油炼化 800 万吨，煤制气 120 亿 m3。 到“十二五”末，第三产业总产值达到 50 亿元，到“十三五”末，第三产业总产值达 到 215 亿元。 根据以上发展规划，按照行业用水定额分析计算得到： 到“十一五”末（2010 年） ，全市城乡生活需水量 5239 万 m3，农业生产需水量 9430 万 m3，工业需水量 6718 万 m3，第三产业需水量 1088 万 m3，累计需水量 2.25 亿 m3，与理 论水资源量 7.06 亿 m3相比，富余水量 4.8 亿 m3。 到“十二五”末（2015 年） ，全市城乡生活需水量 1.8 亿 m3，农业生产需水量 1.04 亿 m3，工业需水量 2.13 亿 m3，第三产业需水量 1088 万 m3，累计需水量 5.08 亿 m3，与理 论水资源量 7.06 亿 m3相比，富余水量 1.98 亿 m3。 到“十三五”末（2020 年） ，全市城乡生活需水量 2.04 亿 m3，农业生产需水量 1.08 亿 m3，工业需水量 4.43 亿 m3，第三产业需水量 4770 万 m3，累计需水量 8.02 亿 m3，与理 论水资源量 7.06 亿 m3相比，缺水量 9600 万 m3。 3 以上需水预测和供需平衡分析可以看出，今后 10 年全市城乡生活需水从 0.52 亿 m3增 加到 2.04 亿 m3，增加了 3.9 倍，农业生产需水量从 0.94 亿 m3增加到 1.08 亿 m3，增加了 15%，增幅不算太大，工业需水量从 0.67 亿 m3增加到了 4.43 亿 m3，增加了 6.6 倍，增加 速度非常迅速。到了 2020 年全市水资源总量缺口为 9600 万 m31 亿 m3。另外，这样的供需 平衡分析是在水资源的水质、水量和经济社会发展产业布局理想配置状态下做出的判断， 实际上庆阳市水资源在时间、空间以及水质等方面与经济社会发展产业布局存在着较为突 出的矛盾。 2.水资源在承载全市经济社会发展方面的主要问题 2.1 客观问题归纳起来有四条 一是河流水质较差，开发利用成本高。占全市水资源总量 55%的马莲河（95%保证率情 况下，马莲河径流量 2.245 亿 m3）由南向北沿程总矿化度从 2g/L 到 12g/L，在环县洪德的 罗山川口地表水矿化度高达 20g/L，是典型的苦咸水，主要是硫酸根离子和氯离子严重超 标。例如，罗山川口地表水硫酸根离子 6140mg/L，超出生活饮用水卫生标准的 250mg/L 的 25 倍，氯离子 6900mg/L，超出生活饮用水卫生标准的 250mg/L 的 27 倍。在不做水质处 理的情况下，马莲河全程河水既不能作为人畜饮水的水源，也不能作为农业灌溉的水源。 近年来，环县北部的山城、洪德、耿湾一带新建了几处小规模苦咸水淡化站，尝试处理河 道水质，用作人畜饮水水源，不包括提升引水的成本，每吨水处理费用在 45 元之间。 二是河川径流年内分配不均，常流水小，洪水大。7、8、9 三个月径流量占到全年径 流量的 50%以上，每年的 1 月、12 月有些河流经常出现断流现象，群众形象地称之为季节 性河流。这一问题的存在与用水过程年内均匀性有着较为突出的矛盾，使水资源的利用对 调蓄水工程的依赖性加大。 三是河流汛期含沙量大。由于全市河流产流汇流区域属于黄土高原丘陵区和丘陵沟壑 区，现状植被差，土质疏松，水土流失严重，汛期发生洪水，河流中水的含沙量高达 200500kg/m3，给水的利用带来了技术上的难度。 四是人口相对较多的地区和资源富集的区域与水源地的垂直和水平距离较大，而且地 形复杂，水资源的利用必须借助于高扬程的提升和长距离的引水工程才能满足要求。 2.2 主观问题主要有两条 一是部分河流河段水质污染较为严重。 二是水资源的管理在制度建设和制度落实两方面都还存在不到位和不严格的问题。 3.水资源开发利用的对策 3.1 加强流域治理，恢复植被，减轻水土流失程度，涵养水源 这是水资源利用和管理方面必须长期坚持的战略任务。历史的经验已经证明，对水资 源的利用和保护是治水实践中同等重要的两个方面，二者相辅相成。忽略了保护的水资源 开发利用是短期行为，必将带来水资源的时空分布失调，最终导致整个流域生态恶化，同 样，只注重保护而不善于科学合理地利用水资源也是不符合经济社会发展和人民群众生活 需要的极端行为。因此，必须在熟悉自己水资源状况的前提下，坚持科学合理开发利用与 严格管理保护水资源相结合，做到对水资源的依法有序开发，永续利用，保持水生态环境 越来越好。庆阳市属于黄土高原地区，生态环境脆弱，河流常流量小，汛期洪水频发，而 且携带大量泥沙输入下游，这与流域植被稀少，气候干旱有着十分密切的关系。例如，庆 4 阳市境内的葫芦河，其上游右岸许多支流发源于子午岭林区，由于子午岭森林密度大，植 被条件好，所以，葫芦河径流量年内分配均匀程度比马莲河好得多，而且汛期含沙量较小 （约为马莲河含沙量的 2%） 。一项研究表明，每 hm2森林能够涵蓄 300 m3的水量，相当于 发生 2530mm 降雨流域内不发生地面径流。可见，流域植被的恢复对控制汛期洪水、减少 地面水力侵蚀、减小河流含沙量的作用是十分显著的。近年来庆阳市在流域综合治理方面 积累了许多宝贵的经验，其中，流域内大力推行种草种树、塬面修建集雨水窖水池、坡面 修建鱼鳞坑和梯田、沟头修建防护工程、沟道修建柳谷坊和骨干蓄水坝等综合措施已构成 了流域治理的成功模式，应该坚持不懈地一抓到底，抓出成效。这是一项公益性的工作， 是造福子孙后代的德政工程，政府要在建设资金上给予大力扶持，同时也要探索央企和个 人出资承包治理，效益共享的融资新机制。要拓宽流域治理中的效益渠道和途径，在治理 模式上也要探索适合不同立地条件的新模式，创新治理思路，争取在 1020 年内使全市流 域治理上有新突破，取得新成就，展现水清山绿、人与自然和谐的总目标。 3.2 加大对马莲河水质改造工作的力度 马莲河贯穿庆阳市南北，流域总面积 1.9km2，多年平均径流量 4.75 亿 m3，95%保证率 径流量 2.245 亿 m3，在庆阳市水资源总量中所占的份量很重。但是由于流域内地质、地下 水露头岩层物理性质等方面的因素所致，整个马莲河为一条苦咸水河流。长期以来，对马 莲河的苦咸水处理未能有突破性的进展，随着全省大型能源化工基地在庆阳的定位，工业 需水量大幅增加，如果不对马莲河的水质进行改造，近期总蓄水量就不能得到保障，因此， 抓紧开展马莲河水质改造工作已经到了实质性的阶段。在马莲河水质改造问题上，应该坚 持上下游统筹兼顾，工程措施与设备改水相结合，支流水质改造与干流水质改造相结合， 源头改造与分段改造相结合，除盐与固废利用相结合的原则，结合实际，探索形式多样的 水质改造模式，采取源头堵截、分段除盐净化和固废循环利用的措施，建设适度规模反渗 透膜苦咸水淡化工程，积极开展苦咸水处理后废固液深层回注研究、培育生物除盐项目， 多项措施并举，达到充分合理利用马莲河水量的目的。在实施马莲河水质改造过程中，一 定要把流域内群众生活生产的环境友好放到首要位置，不能出现上游改造利用，下游河道 苦咸水程度加剧的局部效益局面，要实现整体河流水质改造道标的目标，为全市经济社会 发展提供洁净的水资源保障。 3.3 加快新上一批控制性的调蓄水库工程和提水引水工程，解决水 源分布与用水功能布局不相适应的矛盾 重点应放在马莲河、蒲河、四郎河、葫芦河和泾河干流的水资源利用和配置上。首先 是通过修建具有一定调蓄库容的骨干水库，解决河流年来水不均匀的问题。汛期河流来水 量大，利用水库蓄水，非汛期河流来水量小，水库开闸供水。其次是修建提水引水工程， 解决用水地点与水源地相距较远和水低地高的问题。初步设想可以在马莲河下游建一座大 型水库，在蒲河下游建一座千万方级的中型水库，在葫芦河、四郎河上建几座小型水库， 在泾河干流上建引水枢纽工程，实现全市河流水量的季节性调蓄和科学、合理、有效配置， 解决全市突出的工程性缺水问题。 3.4 严格加强水资源管理，厉行节约用水，提高水资源的利用率 庆阳是一个干旱地区，水资源十分宝贵，在科学合理开发利用水资源的过程中，必须 严格执行水法律法规，切实落实三条红线制度，从严加强水资源管理，要不断完善水资源 管理的各项规章制度，统一配置水资源，严格实行用水许可制度，严格控制用水定额，发 5 挥超定额用水累进加价的经济杠杆作用，在关乎水工程能否立项上马的审批阶段，实行项 目有无节水措施单项负决制度，强制推行节水设备，彻底杜绝浪费水的现象发生。在水工 程建设的环节上，要大力推广和采用先进的节水技术和节水设备，在用水环节上，要加强 制度的建设和落实，严防用水过程的跑、冒、滴、漏现象。工业用水上要通过技术改造和 先进设备的使用提高水的重复利用率。农业上要通过采用高新节水灌溉技术，例如管灌、 滴灌、喷灌等先进的灌水技术，大幅度减少灌溉定额，提高水的利用率。水行政主管部门 对于各行各业的节约用水管理要突出一个严字，保障水资源的可持续利用。另外，要保护 水资源避免污染并加大对水资源污染问题的治理。 3.5 及早谋划实施外流域调水战略规划，解决庆阳市远期水资源总 量不足的问题 通过全市水资源供需平衡分析及预测知道，到“十三五”末，庆阳市水资源总量缺口 为 9600 万 m3，必须通过外流域调水增加水资源总量才能满足发展需水量要求。上世纪 70 年代庆阳市就提出了提引黄河水滋润董志塬的设想，经过 20 多年的艰苦努力，梦想即将变 成现实，到 2010 年 10 月底，扬黄续建工程水通环县县城，黄河水就会滋润马莲河上下沿 岸。然而，这项跨流域调水工程的规模相对较小，引来的黄河只有 2466 万 m3，而且在全 市水资源供需平衡分析时已经计入到了水资源总量当中。为了满足 “十三五”末庆阳市经 济发展目标用水需求，必须新上较大规模的外流域调水工程，对于外调水源地的定位只能 是从黄河取水。 “十三五”末庆阳市水资源总量缺口 9600 万 m3，再往长期考虑，调引黄 河水的水量规模应确定在年调水量 22.5 亿 m3为宜。这一调水设想已在南水北调西线受水 区规划中提出，但南水北调西线工程上还处在适时开展前期论证阶段，依托西线工程的机 会来实现庆阳市的外流域调水设想，显然有许多不确定的因素。因此，必须另行谋划，规 划新的“扬黄三期”和白龙江调水项目。按照目前技术水平和经济能力，实现“扬黄三期” 和白龙江调水项目的可