后引漢濟渭時期關中受水區水資源供需分析

王冬雪，馬永勝，慕鵬飛，韓彩波，史 娟

（陜西省水利電力勘測設計研究院,陜西 西安 710001）

1 關中受水區概況

引漢濟渭工程是從陜南漢江流域調水至渭河流域的關中地區,緩解關中地區水資源供需矛盾,促進陜西省內水資源優化配置,改善渭河流域生態環境,促進關中地區可持續發展的大型跨流域調水工程[1]。工程由調水工程和輸配水工程兩大部分組成,調水工程包括三河口水利樞紐、黃金峽水利樞紐和秦嶺輸水隧洞三部分。輸配水工程作為引漢濟渭工程的重要組成部分,從黃池溝配水樞紐起,西到楊凌,東到華州,北到富平,南到鄠邑,供水總面積約1.45 萬km2。工程由黃池溝配水樞紐、南干線、北干線及21 條輸水支線組成。

引漢濟渭受水區21 個供水對象分別為：西安市、咸陽市、渭南市、楊凌區、興平市、武功縣、周至縣、鄠邑區、長安區、臨潼區、三原縣、高陵區、閻良區、華州區、富平縣、渭北工業園區（高陵、臨潼、閻良3 個組團）,共計21 個直接受水對象,見圖1。

圖1 引漢濟渭受水區21 個對象分布示意圖

“十四五”時期是推動關中平原城市群高質量發展的關鍵期。依據《關中平原城市群發展規劃》（2018 年）、《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》及《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》等一系列區域發展規劃及關中地區總體發展布局,未來一個時期內,關中城市群質量得到實質性提升,建成經濟充滿活力、生活品質優良、生態環境優美、彰顯中華文化、具有國際影響力的國家級城市群。作為國家水網主要輸排水通道,以及關中地區未來一個時期骨干水源工程,事關關中水安全保障的關鍵工程。

引漢濟渭工程設計水平年為2030 年,預期調水規模為秦嶺隧洞入口處多年平均調水量15 億m3。隨著社會經濟穩步發展,到2035 年,關中地區水資源需求可能進一步加大,引漢濟渭工程或無法充分滿足關中需水要求。有必要分析論證引漢濟渭設計水平年之后,即后引漢濟渭時期,關中受水區供需關系[2]。

2 受水區需水量預測

2.1 社會經濟發展指標

統籌各城市總體規劃,綜合考慮價格因素等實際情況,預測2035 年各城市人口規模,GDP 增長率及不同水平年的產業結構,計算受水區供水范圍不同行業2035年社會經濟指標。

2.2 行業用水定額

城市居民生活：結合不同受水對象城鎮規模、居住條件、生活水平、生活習慣和用水特點,按照節水規劃要求,確定城市居民生活需水定額2035 年為115 L/（p·d）。

生產：按設計水平年產業結構調整的方向,并參照先進地區的用水水平,在充分考慮節水措施后,擬定2035 年一般工業萬元增加值需水定額為14 m3/萬元,建筑業和三產需水定額為4.5 m3/萬元、2.6 m3/萬元。

河道外生態：主要考慮人均綠地面積及河湖補水指標。設計2035 年人均綠地面積分別為24.2 m2/人；人均河湖補水量為14.5 m3/人。

2.3 需水量預測成果

經測算,設計水平年2035年,供水范圍總需水量為29.13億m3。其中,生活需水量7.49 億m3,生產需水量18.14 億m3,生態需水3.49 億m3。2035 年關中受水區范圍對象需水量預測成果見圖2。

圖2 2035 年關中受水區主要城市測算需水量

2.4 需水合理性分析

受人口增長、城市化水平提高以及經濟社會快速發展的驅動,關中受水區需水總體呈現逐步增長趨勢。

生活需水：據統計分析,2016 年～2020 年生活用水年增長率2%,2020 年～2035 年生活需水由3.91 億m3增加到7.49 億m3,年均增長率4.9%。隨著關中平原城市群、西安都市圈建設進程逐步加快,區域農村人口減少,城市人口迅速增加,居民生活水平不斷提高,生活需水量增加是必然趨勢。

工業需水量：2016 年～2020 年工業實際用水年均增長率為2.29%,2020 年～2035 年工業需水由6.78 億m3增至12.29 億m,增長率4.3%,而對應的工業增加值由2020 年的2522.51 億元增加到2035 年的9067.95 億元,同比增長率為9.6%。隨著關-天經濟區、關中平原城市群的快速發展、西安國家中心城市及西咸新區的建設,高新技術廣泛運用,工業產業不斷優化調整,工業用水定額逐步達到國內領先水平,符合未來受水區工業產業發展趨勢。

河道外生態環境需水量：基準年需水量3.08 億m3,規劃水平年需水量為3.49 億m3,年均增長率1.0%,呈上升趨勢,是加快實施黃河流域高質量發展及關中地區渭河流域水生態修復工程,構建關中水生態綠色環境體系,建設沿渭河生態帶的客觀需求。

需水結構分析：至2035 年,受水區的用水結構將發生較大變化,生活、生產和河道外生態環境等部門需水占總需水量的比重持續上升,分別達到25%、62%、13%。受水區需水變化趨勢與經濟社會發展進程、產業結構特點和生產力水平的提高相協調,符合本地區社會經濟發展態勢。

3 受水區可供水量預測

3.1 地表水可供水量預測

引漢濟渭調水工程建成生效后,主要配置給渭河沿岸以西安、咸陽、渭南、楊凌為主的重點城鎮和工業區用水。屆時,石頭河供水系統將不再向關中中部的西安、咸陽（含興平、武功）兩市及楊凌示范區供水,轉向關中西部。涇河東莊水庫建成后,向銅川市新區、富平縣城及工業區和西咸新區渭北的3 個新城供水,其供水用戶較多、而供水能力有限可考慮聯合引漢濟渭共同供水、分質供水。富平縣城、三原縣城、西咸新區的空港、秦漢、涇河新城同為引漢濟渭工程受水對象,東莊水庫供水量約0.96 億m3。

采用單元分割方式,受水區主要水源工程按照黑河供水系統、李家河供水系統、澗峪供水系統等,核算主要水庫工程2035 年可供水量。面對“生態優先,綠色發展”的新形勢,目前對已成水源工程地表水可供水量進行重新核算,根據形勢要求著重對現狀供水中不合理的開發水量進行調整。在調算過程中,重點考慮退還擠占的河道內生態與農業灌溉用水[3-4]。

按照現行的生態流量要求,優先保障下游河道生態用水,對已批復確定的生態流量,遵照批復生態流量予以保障；對未有批復生態流量的水庫,按照非汛期、汛期分別占比多年平均徑流量10%、20%較嚴格約束滿足[5]。

基于新形勢農田灌溉要求,應從水庫可供水量中退還該部分農業用水,盡可能維持灌區灌溉面積,保障灌溉供水量,并滿足灌溉保證率要求。

本文采用長系列調節,主要地表水供水系統調節計算成果見表1。

表1 關中受水區主要地表水供水系統調節計算成果表 單位：萬m3

由表1 可見,受水區主要水源工程設計水平年可供水量合計3.52 億m3,東莊水庫供給受水區水量約0.96 億m3,2035 年受水區地表水水源工程合計4.48 億m3。與現狀供水對比分析可知,設計水平年城市供水量減小1.49 億m3；農業灌溉相應增加0.78 億m3；河道內生態相應增加0.77 億m3。符合當前生態優先,新增河道內生態用水,退還擠占農業用水要求。

3.2 地下水可供水量預測

為遏制陜西省黃河流域地下水超采（載）、導致局部區域水位急劇下降的局面,水利部、流域委以及陜西省近年開展了一系列地下水治理、保護、管理等相關工作。2021 年陜西省在《陜西省地下水管控指標確定》（2021.8）中結合超載區治理方案,同時考慮經濟社會發展和地下水賦存特性,復核陜西省地下水超載縣區,引漢濟渭受水區超載縣區14 個。依據《陜西省第三次水資源調查評價》中地下水資源量和可開采量成果,考慮《陜西省地下水超采區劃定與保護方案》中控制開采量的成果,按照《陜西省地下水管控指標確定》中對地下水的管控要求,對超采（載）區,即平原區現狀開采量超其可開采量的縣區,2035 年以可開采量的80%為控制指標；平原區部分區域現狀開采量超其可開采量的,但縣區開采總量未超的,2035 年壓采部分區域的超采量,以現狀開采量作為2035 年的控制指標。結合超載區治理方案,同時考慮經濟社會發展和地下水賦存特性,提出地下水管控流程,見圖3。

圖3 地下水管控流程圖

第一,過程管控。通過地下水年際最大值和最小值,以及年內旬最大值和最小值約束實現地下水過程管控。第二,水量管控。參照《地下水管理條例》以及《陜西省地下水管控指標確定》要求,同時考慮經濟社會發展和地下水賦存特性,復核陜西省地下水超載縣區。

綜合考慮以上因素,在受水區1559 眼地下水井,設計能力10.45 億m3的基礎上,通過地下水總量以及年際、年內過程管控后,地下水供水多年平均值3.55 億m3,其中,年最大值為4.62 億m3,年最小值為2.48 億m3；旬最大值為2000 萬m3,旬最小值為50 萬m3。

3.3 再生水可利用量

根據《陜西省“十四五”水利發展規劃》《陜西省水網建設規劃》中提出的要加強再生水、雨水、礦井水等非常規水多元、梯級和安全利用,逐年提高非常規水利用比例。通過逐步加大非常規水源利用力度,再生水回用率達到35%以上,預測2035 年受水區非常規水源可供水量達到4.63 億m3。

4 受水區水資源供需平衡結論

經分析計算2035 年,引漢濟渭受區21 個對象需水量為29.13 億m3,而當地水源工程總供水量為12.66 億m3,考慮引漢濟渭供水2030 年可達調水規模15 億m3,受水區供需平衡計算后,總缺水量為1.47 億m3。

引漢濟渭三期可研（下稱可研）受水區供需平衡結論,是目前確認較新成果,可將本文計算結果與可研成果對比,結果見表2。

表2 受水區供需平衡成果比較表 單位：億m3

需求側分析：可研2030 年需水量較2025 年增長4.54 億m3,本文2035 年需水量較可研2030 年增長3.16 億m3,受水區需水量呈現增長但逐步變緩趨勢,與關中地區產業結構調整與相關發展規劃基本協調,也符合未來我國2030 年前實現“碳達峰”政策,經濟社會趨于穩定發展態勢。

供給側分析：可研可供水量2030 年相較2025 年增長1.35 億m3, 本文2035 年供水量基本與可研2030 年相當（僅增長0.13 億m3）,但其各水源供水量有較為明顯變化。地表水可供水量一方面退還擠占的不合理農業與生態用水有所減少,另一方面石頭河水庫供水西進、新增東莊水庫供水等水源調整,2035 年可供水總量相較于2030 年基本保持不變；由于受地下水管控要求,地下水可供水量由2025 年與2030 年約4.6 億m3,下降至2035 年3.6 億m3,減幅達1 億m3,符合涵養保護關中地下水新要求；為實現逐步加大非常規水源利用力度,再生水回用率2035 年達到35%的目標,其他水源加大供水量占比,2035 年可供水量較2030 年增幅約1 億m3。

通過供需平衡分析,關中受水區2030 年相較于2025 年缺水量為增加3.17 億m3,2035 年較2030 年缺水量增加3.04 億m3,缺口基本相當。

5 結論

基于后引漢濟渭時代關中受水區水資源供需變化,通過2035 水平年測算分析：受水區需水量為29.13 億m3,受水區水源工程總供水量為12.66 億m3,考慮引漢濟渭工程2030 年可達調水規模15 億m3,供需平衡計算后,受水區總缺水量為1.47 億m3。可根據未來關中受水區供水格局,及經濟社會發展趨勢,通過加大受水區節水措施應用,或增大外流域引漢濟渭調水量等方式解決。