南陽市南水北調水資源供需預測計算研究

任曉蕾 任澤垠 任士博

(1.南陽市水利建筑勘測設計院,河南 南陽 473003；2.河南靈捷水利勘測設計研究有限公司,河南 南陽 473003；3.南陽市臥龍區水利局水土保持監督站,河南 南陽 473007)

南水北調中線工程是一項跨流域、跨省市的國家級特大調水工程，是優化我國水資源配置的戰略性基礎設施。南水北調中線工程南陽渠段長185.872km，途經南陽市淅川縣、鄧州市、鎮平縣、方城縣及臥龍區、宛城區6個縣市區。目前，南陽市受水區利用率較低，本文通過南陽市南水北調受水區水資源現狀、需水和供水研究分析，提出了改善措施和建議。

1 南水北調受水區基本情況

1.1 受水區范圍和供水目標

南陽市南水北調受水范圍包括南陽市城區、新野縣、鎮平縣、社旗縣、唐河縣、方城縣。核定分配水量為3.994億m3/a(不含省直管鄧州市，下同)。其中南陽市城區年分配水量19490萬m3，新野縣年分配水量6000萬m3，鎮平縣年分配水量2000萬m3，社旗縣年分配水量2840萬m3，唐河縣年分配水量6000萬m3，方城縣年分配水量3610萬m3。

另外，擬新增內鄉縣、官莊工區作為受水區，通過調整內部水量指標增加供水，列入供水范圍。內鄉縣規劃引水量2000萬m3/a，官莊工區規劃引水量2000萬m3/a。

南水北調中線工程水資源供水原則：首先保障城市生活用水，然后是擴大供水鄉鎮生活用水、工業用水及城市生態環境用水。因此，南水北調供水目標是城市生活用水、鄉鎮生活用水、工業用水及城鎮生態環境用水(不包括農業用水)。受水城市水廠及管網工程是南水北調工程供水的終端用戶。

1.2 水資源狀況

1.2.1 南陽市水資源量

南陽市多年平均水資源總量68.44億m3，多年平均地表水水資源總量61.68億m3，地下水水資源總量24.94億m3，地下水與地表水重復計算量18.18億m3，產水模數25.8萬m3/km2，產水系數0.31，水資源總量從山區、丘陵向平原、盆地遞減。各受水區不同系列水資源量見表1。

表1 南陽市受水區多年平均水資源量

1.2.2 供用水量

2013—2017年全市各類供水工程總供水量均值為17.60億m3，其中地表水源供水量5.15億m3，占總供水量的29.26%；地下水源供水量12.42億m3，占總供水量的70.57%，中水利用量0.03億m3，占總供水量的0.17%。

1.2.3 水資源利用程度分析

根據水資源量和供用水量計算，并考慮出入境水量、水庫蓄水變量和地下水儲存變量等因素影響，全市2017年地表水控制利用率為25.2%、水資源總量利用消耗率為33.1%，平原區淺層地下水開采率為74.3%。

2 需水量預測計算

2.1 城市生活需水量預測

首先進行受水區人口預測。現狀年數據來自《南陽統計年鑒》(2018)，近期和遠期人口數據根據《南陽市城市總體規劃(2011—2020年)》及各縣區城市總體規劃由增長趨勢進行內插或外延得到。南陽市是一個人口眾多的農業大市，人口從農村向城市集中率較高，所以從統計年鑒及城市總體規劃中可以看出，城市人口增長率較高。受水區城市人口預測見表2。

續表

城市生活需水量采用人均日用水量方法進行預測。根據南陽市水資源公報數據，對近十年城鎮居民綜合生活用水指標進行分析，結果表明屬于小幅波動變化，呈趨穩態勢。受水區歷年城鎮居民綜合生活用水指標見表3、圖1。

表3 受水區歷年城鎮生活用水指標統計 單位：L/(人·d)

圖1 受水區歷年城鎮綜合生活用水指標

城市生活節水的工程措施主要包括供水管網改造、節水器具改造、建筑中水利用、雨洪資源利用等工程建設，隨著節水措施的應用、節水潛力的挖掘，城市生活節水潛力尚有較大空間。

在詳細分析各縣區近十年城鎮居民綜合生活用水量調查統計資料的基礎上，綜合考慮社會經濟發展和居民生活消費水平提高、節水技術的推廣和應用、水資源管理水平的不斷提高、水價政策的調整和暫住人口的變化等，分析確定不同水平年的城鎮居民綜合生活需水定額，見表4。

表4 規劃水平年城市人均綜合生活用水定額預測 單位：L/(人·d)

河南省城鎮人均綜合生活用水量75m3/(人·a)，調節系數為0.8～1.5，換算成城鎮居民綜合生活用水定額為164.4～308.2L/(人·d)，可以看出現狀各城市生活用水定額均低于省定額的下限，規劃水平年各城市人均生活用水定額均在省定額范圍內，除南陽市城區外各縣區定額基本都在省定額下限附近。

根據規劃人口和用水定額，可得不同水平年城市生活用水量，預測2025年受水區城市生活需水總量2.615億m3，2030年受水區城市生活需水總量3.39億m3，見表5。

表5 受水區城市生活用水量預測 單位：萬m3

2.2 擴大供水鄉鎮生活需水量預測

按照優水優用原則和節水優先與總量控制的原則，考慮到各縣區城鄉一體化供水需求，將有條件實施南水北調的鄉鎮及農村區域納入受水區，主要供居民生活用水。農村生活需水定額2025年取70L/(人·d)，隨著節水措施的實施和逐步完善，2030年取75L/

(人·d)，計算擴大供水鄉鎮生活需水量為：2025年0.61億m3，2030年0.80億m3；考慮城鎮化因素，2035年供水范圍不擴大，需水量采用2030年數值。擴大供水的鄉鎮需水量預測見表6。

表6 擴大供水的鄉鎮需水量預測

2.3 工業需水量預測

現狀工業增加值依據南陽市統計年鑒及各受水縣區統計年鑒分鄉鎮數據統計得到，各縣區的城市工業發展主要依據現狀工業增加值、產業結構及最近5年增速情況，結合各縣區總體發展規劃、產業集聚區規劃和國民經濟發展“十三五”規劃綜合確定合理的增速，據此預測不同水平年的工業增加值，見表7。

表7 受水城市工業增加值預測 單位：億元

續表

工業產業分為火電工業和一般工業，一般工業需水預測采用綜合萬元增加值取水量定額預測法，火電工業采用單位發電量定額預測法。根據南陽市水資源公報近十年數據分析，萬元工業增加值用水量呈逐年下降趨勢。

工業節水主要是通過提高工業用水重復利用率來進行節水改造，節水潛力較大。通過提高冷卻技術、工藝改造等措施來實施節水改造。

隨著科技進步、企業改革和創新，在不斷優化產業結構和調整工業布局的基礎上，大力發展低能耗、低耗水和低污染的產業，工業萬元增加值用水量將會隨之下降。歷年萬元工業增加值用水量見表8、圖2。

表8 受水區歷年萬元工業增加值用水量統計 單位：m3

圖2 受水區歷年萬元工業增加值用水量指標

根據規劃水平年工業增加值和用水定額，可得不同水平年城市工業需水量，預測2025年受水區工業需水總量1.89億m3，2030年受水區工業需水總量1.90億m3，見表9。

表9 受水城市工業用水量預測 單位：萬m3

2.4 城鎮生態環境需水量預測

城鎮生態環境需水主要為內河湖水補給及公共綠地、道路澆灑用水。公共綠地、道路澆灑需水用單位面積用水量法進行預測，環境綠化用水定額采用0.9m3/(m2·a)，道路澆灑定額取0.15m3/(m2·a)。內河湖水

根據河湖面積及改善水環境的要求，采用城區主要水體體積乘以換水次數的簡化方法計算，按年換水次數3～4次計算，扣除河道自產水量可利用部分，即為需補充的水量。經計算，預測2025年城市生態環境需水總量1.30億m3，2030年生態環境需水總量1.51億m3，見表10。

2.5 需水量預測合理性分析

本預測需水量與南陽市南水北調中線辦公室2001年編制的《南水北調中線工程河南省供水區南陽市城市水資源規劃報告》(以下簡稱原規劃)進行了對比分析，見表11。由于受水區增加、經濟社會發展指標的變化以及節水要求的不斷提高，本預測需水量較原規劃有一定變化，尤其是工業用水相差較多，生活和環境需水相差較小，數值均在合理范圍。

表11 本次規劃需水量與原規劃對比(2030水平年) 單位：萬m3

3 可供水量計算分析

3.1 地表水可供水量

受水區可供利用的本地地表水源是大中型水庫水，主要水庫有鴨河口水庫、趙灣水庫、陡坡水庫、高丘水庫、望花亭水庫、虎山水庫、倪河水庫、山頭水庫、斬龍崗水庫、北灣水庫以及規劃的漢山水庫、響水臺水庫、老龍潭水庫等，另外唐河縣水源考慮通過牛溝干渠從泌陽河引水、新野縣水源考慮通過水系連通工程從白河引水。社旗縣、官莊工區沒有當地地表水源。各水源的供水能力根據水庫或灌區設計的工程任務、水資源規劃、城鄉規劃，并結合實際供水情況計算后得出城市鄉鎮生活、工業、城市生態環境用水的可供水量(不包括農業用水)，見表12、表13。

表12 受水區主要地表水源工程可供水量統計

續表

表13 受水區主要地表水源工程可供水量統計 單位：萬m3

3.2 地下水可供水量

地下水可供水量以現狀年實際供水量為基礎，不再增加開采量，屬于超采區的或開采中深層地下水的扣除其開采量。規劃水平年地下水開采量不高于現狀年開采量，在有條件的情況下盡可能少開采或不開采地下水。

3.3 再生水可供水量

南陽市城區及各縣區現狀再生水利用工程較少，再生水利用不足，根據國家及省市再生水政策要求以及各縣區城市總體規劃、水資源規劃確定的再生水利用率和再生水利用規模，南陽市城區2030年再生水利用率達到30%以上，其余各縣區不低于20%。目前南陽市再生水利用占總供水量的0.17%，利用率很低，再生水利用潛力較大。結合需水預測結果，確定各縣區不同水平年再生水可利用量，結果見表14。

表14 受水區再生水可供水量統計 單位：萬m3

4 供需平衡分析

根據各受水區需水量及可供水量進行供需平衡分析，在南水北調按原分配水量不調整的條件下，2022年、2025年市轄區和新野縣水量指標有一定富余，而內鄉縣和官莊工區水量缺口較大，因此需進行水量指標的內部調配；2030年和2035年除新野縣基本供需平衡外，各受水區均有不同程度缺水，需增大供水，建議根據南水北調中線二期工程進展情況進一步爭取水量指標。供需平衡結果見表15～表18。

表15 受水區供需水平衡(2022年) 單位：萬m3

表16 受水區供需水平衡(2025年) 單位：萬m3

表17 受水區供需水平衡(2030年) 單位：萬m3

表18 受水區供需水平衡(2035年) 單位：萬m3

5 水資源優化配置及建議水量分配方案

水資源配置應遵循的基本原則：一是總量控制原則，以最嚴格水資源管理總量控制紅線及各縣區水資源可利用量為水資源配置的基礎，通過節水、技術改造和合理確定發展指標等措施確定用水需求，進行水資源配置。二是保障生活用水、合理安排工業和農業用水的原則。三是優先利用地表水、盡量少用地下水的原則，南陽市整體地下水開采過多，地下水位普遍下降，今后供水水源盡量選擇地表水資源。四是多種水源聯合調配、鼓勵非常規水源利用的原則，水源分配次序為先配地表水，再配外調水，后配地下水，城市綠化及生態環境用水優先配置再生水。五是優水優用、城鄉供水一體化原則。

根據南陽市最嚴格水資源管理制度實施方案，南陽市水資源規劃及各縣區水資源規劃擬定的水資源優化配置方案，結合南水北調供水工程配套水廠建設現狀及規劃，經反復優化調算，擬定各受水城市不同水平年水資源優化配置方案(多年平均)，見表19。

表19 南陽市受水區水資源優化配置方案匯總 單位：萬m3

根據水資源優化配置結果，2022年南水北調分配水量消納比例達到88.0%，2025年南水北調分配水量可全部消納，即目前和近期滿足用水總量控制的要求。遠期2030年及以后在增加水源工程及強化節水后仍存在供水缺口，需擴大南水北調供水，在增加南水北調供水后各縣區供需平衡，水資源得到優化利用。

根據供需平衡及優化配置分析，南陽市南水北調受水區不同水平年建議水量分配情況見表20，2025年水平年通過指標內部調整滿足新增受水區用水需求，2030年及以后建議再爭取1.05億m3南水北調水量指標，以滿足不斷增長的用水需求。

表20 南陽市南水北調受水區水量分配指標建議值 單位：萬m3

6 結 語

南水北調中線工程水資源豐富，分配給南陽市的用水指標目前沒有得到充分利用，利用率不高。本文通過南陽市南水北調受水區需水量預測、可供水量計算分析、供需平衡分析，得出結論：南陽市南水北調受水區近期2025年水平年通過指標內部調整滿足新增受水區用水需求，遠期2030年及以后出現缺水情況。建議再爭取1.05億m3南水北調水量指標，以滿足不斷增長的用水需求。文中結果供有關主管部門參考應用，也可供其他相關單位計算分析參考。