交口縣水資源優化配置研究

王 鑫

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 概況

交口縣位于山西省中部西側、呂梁市南端，境內河流除昕水河主要河段和大麥郊河局部地段是不透水的基巖外，其他河谷由于組成溝谷河道的巖石是強透水的碳酸鹽巖，均屬時令小河，雨季洪水，旱季干涸，只有強度較大的降水才會形成地表洪水徑流，而且地表徑流延續時間較短，一般只有2～3 d。交口縣水資源總量為11 622萬m3，其中，河川徑流量3 004萬m3，地下水資源量9 595萬m3，重復計算量978萬m3。全縣水資源可利用總量為3 061萬m3。

2005年交口縣用水量為1 186.8萬m3，其中地表水供水量39萬m3，占地表水可利用量的6%，地表水開發利用程度極低；地下水供水量1 147.8萬m3，占地下水可開采量的43%，地下水開發尚有潛力。按行業用水量分析，2005年全縣總用水量1 186.8萬m3，其中城鎮生活用水量為68萬m3，占總用水量的5.7%；農村人畜用水量219.6萬m3，菜田灌溉用水量30萬m3，分別占總用水量的18.5%和2.53%；工業企業為境內用水大戶，用水量869.2萬m3，占總用水量的73.2%。2005年全縣人均用水量109 m3，其中城鎮大生活用水指標為 103 L/人·d，小生活用水指標為55 L/人·d；全縣萬元工業增加值取水量59 m3，復用率79%，工業用水水平一般。

目前，水資源開發利用存在的主要問題有：地表水開發利用程度低，地下水開采量大；水利工程老化，供水能力下降；采煤、采礦對水資源的影響加劇；現行供水價格不合理，水資源浪費現象嚴重；水資源開發利用缺乏統一規劃、統一管理；水資源監測信息網絡系統尚需完善。

2 水資源供需預測

根據《山西省用水定額（試行）》及有關規程規范，結合交口縣實際情況，確定不同水平年的用水凈定額，對各規劃分區城鎮生活和農村生活需水量進行預測，得出2020年和2030年毛需水量分別為164.1萬m3和207.7萬m3；2020年和2030年交口縣農村生活用水毛需水量分別為147.1萬m3和138.1萬m3。交口縣受自然條件的制約，農業灌溉面積較少，現狀年用水量不多。預測交口縣水澆地用水定額2020年為2 175 m3/hm2，2030年為2 025 m3/hm2；菜田用水定額2020 年為 2 850 m3/hm2，2030 年為 2 700 m3/hm2。兩個水平年水利用系數均取0.65。各水平年農業灌溉總的毛需水量分別為49.6萬m3和56.1萬m3。預測交口縣大牲畜用水 2020年為 35 L/頭·d，2030年為 30 L/頭·d；小牲畜用水定額 2020年為 15 L/頭·d，2030年為15 L/頭·d，水利用系數均取0.93。各水平年大、小牲畜總的毛需水量分別為93.6萬m3和109.5萬m3。交口縣工業需水預測按煤炭、冶金和一般工業分類。高用水工業主要是冶金和煤炭中的焦化業，本次需水預測均采用萬元增加值用水量法進行。預測2020年和2030年兩個水平年冶金行業用水定額分別為30 m3/萬元和26 m3/萬元，利用系數分別取0.92和0.93；煤炭用水定額分別為29 m3/萬元和23 m3/萬元，利用系數分別取0.92和0.93；一般工業用水定額分別為24 m3/萬元和18 m3/萬元，利用系數分別取0.92和0.93。經計算，各水平年工業總的毛需水量分別為1 958.4萬m3和1 932.8萬m3。第三產業需水量采用萬元增加值用水量法進行預測，兩個水平年取水定額分別為18 m3/萬元和16 m3/萬元，利用系數分別取0.92和0.93，第三產業總的毛需水量分別為350.4萬m3和606.1萬m3，年生態環境需水量分別為35.9萬m3和 52.4 萬 m3。

經分析，2020年和2030年全縣總毛需水量分別為 2 799.2 萬 m3，3 102.6 萬 m3。

交口縣未來規劃新水源工程供水量將達到240萬m3。根據呂梁市第二次水資源評價結果，交口縣多年平均地下水資源量為9 595萬m3，可開采量為2 656萬m3，即地下水的最大供水能力為2 656萬m3。現狀年地下水開采量為1 147.8萬m3，占地下水可供水量的43.22%，開發利用程度相對較低，尚有較大的開發利用潛力。2020年地下水開采量按地下水可開采量的78%計算，規劃開采量為2 071.7萬m3，2030年地下水開采量控制在可開采量的85%以內，則規劃開采量為2 257.6萬m3。經計算，交口縣污水排放量到2020年和2030年分別將達到91.6萬m3和115萬m3。以中水回用率為70%計，到2020年和2030年，中水可利用量將分別達到64.2萬m3和78.0萬m3。集雨工程是山區解決干旱時段人畜飲水和發展特色農業補充灌溉用水的另一途徑，根據各規劃區預測的2020年和2030年集雨工程供水量可達到16萬m3。

2020年全縣總供水量為2 551.7萬m3；2030年全縣總供水量為2 751.6萬m3。

3 水資源優化配置

交口縣共有4個規劃分區，其中雙池河規劃區又分為3個亞區，每個規劃分區為1個單元，共有6個單元。每個單元參與優化的需水行業有城鎮生活用水、農村生活用水、工業用水、農業用水（包括灌溉用水和牲畜用水）、第三產業用水和生態環境用水6個行業，鑒于區內地下水源具有穩定、質優的特點，所以本次優化配置過程中假定農村生活和城鎮生活用水主要依靠地下水供給，生態環境用水對水質的要求較低，主要使用中水和地表水源；農業生產（包括灌溉、牲畜用水）主要供水水源為地表水，其次為集雨工程，再次為地下水；工業用水以地表水、地下水為主，中水為輔；第三產業主要使用地表水和地下水。這種假定符合當前及近一個時期內交口縣的用水實際。

水資源優化配置目標見圖1。第一目標：盡量滿足規劃區各部門各水平年需水量，必須優先滿足生活用水。第二目標：規劃區各水平年各水源供水盡量大于取水量。第三目標：滿足各水平年的經濟目標。

模型需滿足需水約束和供水約束，并要求滿足各單元工農業產值完成規劃的工農業總產值。根據構建的模型求解，即可得到交口縣規劃水平年各分區的水資源優化配置方案。

圖1 交口縣水資源優化配置系統目標圖

經計算可得，交口縣2020年缺水量247.5萬m3，缺水率為8.84%；2030年缺水量351.2萬m3，缺水率11.3%。方案在水資源開發方面重點考慮西山水庫、田莊水庫和巖溶地下水的合理開采，遵循盡可能充分利用地表水、合理開采地下水的原則；在水資源規劃配置時本著“以人為本”的思路，確保城鎮及農村生活用水的優質高效；充分考慮各類供水水源的特點，統籌配置生活、農林牧業、工業、三產、生態環境等用水，根據國家現行環保政策的要求，使生活、生產污水得到充分利用。水資源優化配置方案科學、合理，但水資源短缺制約當地經濟社會發展的客觀實際將逐年凸現并日趨嚴重，因此必須尋求合理的解決途徑。