缺水地區水資源開發利用保護和優化配置研究

何永平，張永紅，耿婷婷，李悅思

(中國城市發展規劃設計咨詢有限公司，北京 100120)

水資源優化配置是指遵循可持續開發、高效、公平、節約等原則，在有效保護水資源、合理增加供水及抑制需求的情況下，采取非工程和工程措施統籌調配特定區域范圍內的水資源，以滿足經濟、環境、人口與資源協調發展對水資源在質量、數量、空間、時間上的要求，實現水資源的永續利用及其效益最大化[1-2]。商都縣存在水資源嚴重短缺問題，且已成為制約商都縣經濟社會發展的主要因素，如何緩解水資源短缺現象迫在眉睫。同時，習近平總書記提出，要建立水資源剛性約束制度，嚴格用水總量控制，統籌生產、生活、生態用水，大力推進農業、工業、城鎮等領域節水。由此，開展商都縣水資源合理開發利用與優化配置研究，確保經濟社會發展與水資源承載能力相協調，保障商都縣水資源可持續利用和國民經濟健康持續發展。

1 商都縣水資源開發利用現狀

1.1 水資源現狀

根據商都縣“水資源第三次調查評價”，商都縣水資源總量為8402萬m3，其中，多年平均地表水資源量為2741萬m3，多年平均地下水資源量為6087萬m3，重復計算量為426萬m3。水資源實際可利用量為6069萬m3，均為可開采利用地下水。

根據水資源總量和人口規模，得出商都縣人均水資源占有量為483.15m3。國際上比較認可的水資源量衡量標準為聯合國教科文組織制定的參考標準，即以“人均水資源量”來衡量，見表1。根據此參考標準，商都縣為極度缺水地區。

表1 聯合國教科文組織制定的水資源量參考標準

1.2 用水結構分析

根據《2019年烏蘭察布市水資源公報》，商都縣總用水量為5706萬m3。對其用水結構進行分析：一產用水量最大，為4340萬m3，占總用水量的76.06%。其中農田灌溉用水量為4040萬m3，占總用水量的70.80%；居民生活用水量次之，為920萬m3，占總用水量的16.12%；二、三產業和生態用水量較小，3項總用水量為446萬m3，占總用水量的7.82%。2019年商都縣用水量情況見表2。

圖1 2019年商都縣用水量和用水結構圖

表2 2019年商都縣用水量統計表

1.3 水資源開發利用程度

商都縣水資源開發主要為地下水資源。根據GB/T 34968—2017《地下水超采區評價導則》[3]，地下水資源開發利用程度以地下水開采系數K(即地下水的多年平均開采量與當地地下水可開采量的比值)表示，具體地下水資源開發利用程度評判標準劃分見表3。

表3 地下水資源開發利用程度評判標準

根據《烏蘭察布市水資源公報(2015—2019年)》，商都縣多年地下水資源實際開采量為6079萬m3，地下水開采系數達到1.002，屬于一般超采區，計算結果見表4。

表4 2015—2019年商都縣地下水開采系數

2 水資源開發利用問題總結

由以上分析可知，商都縣水資源開發利用存在的主要問題為：①在極度缺水的客觀條件下，為滿足用水需求，商都縣不斷提高用水效率，但仍存在地下水超采現象，水資源實際無法滿足用水需求，需進一步減少地下水開采；②商都縣屬于農業大縣，導致農業用水占比較大。聯合國環境署將影響淡水資源供應的各個因素進行了比較，最后將農業過度用水的影響排在第一位[4]。同時，內蒙古農業用水占總用水量比重大，這是黃河流域水資源利用與經濟耦合協調發展的主要障礙因素[5]。這一問題，可通過制定更好的農業計劃來解決；③商都縣唯一穩定、可靠的水源為地下水，使得某些不必要使用地下水的用戶也采用地下水，造成地下水資源的大量開采。根據商都縣實際情況，應加大再生水的利用，尤其在工業和生態環境用水方面，不僅提高其用水效率，還應加大再生水的使用比重。

3 水資源優化配置方案

3.1 總體思路

水資源優化配置首先以水資源供需平衡分析為基礎，在滿足供水量大于需水量的前提下，將可利用的水資源按照一定原則，分配到各用水行業，實現水資源的合理配置。

3.2 水資源供需平衡分析

(1)供水量預測

包括地表水資源量、地下水資源量和非傳統水資源量。其中，地表水資源量涵蓋蓄水工程、引水工程、提水工程和外調水工程。地下水資源量指地下水控制開采量。非傳統水資源量指再生水產量和雨水收集回用量，特殊地區如礦區，還包括礦井排水量，將非常規水源納入統一配置體系，為水源配置提供保障[6]。

商都縣本地地表水實際可利用量為0，也無外調水工程。根據GB 50400—2006《建筑與小區雨水控制及利用工程技術規范》[7]，收集回用系統宜用于年均降雨量大于400mm的地區。商都縣多年平均降水量為350mm，因此，商都縣雨水資源不予考慮。綜上，商都縣供水水源仍以地下水為主，再生水為輔。

商都縣多年平均地下水資源量為6087萬m3，地下水實際可利用量為6069萬m3。根據商都縣相關文件，商都縣地下水控制開采量為4855萬m3，農業用水控制開采量為3374萬m3。根據《烏蘭察布市商都縣七臺鎮再生水工程專項規劃》，2035年再生水產量按1095萬m3考慮。因此，2035年商都縣總供水量可達5950萬m3。其中，地下水資源可供水量為4855萬m3，再生水供水量為1095萬m3。

(2)需水量預測

需水量預測包括一產(農業、林業和畜牧業)、二產、三產、居民生活和河道外生態環境需水量預測。需水量預測計算中，需注意兩個問題：一是兩個主要參數的取值，各行業用水定額和各行業發展規模；二是不能超過用水總量控制目標。

各行業用水定額參照該地《行業用水定額標準》進行取值，各行業發展規模，如人口規模、產業規模需根據相關規劃進行取值。用水總量控制目標是國務院發布《關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》中3個主要目標之一，即明確水資源開發利用紅線，嚴格實行用水總量控制。因此，在需水量計算中，參數的取值不僅要依據地方標準和相關規劃，還需以用水總量控制目標對兩項參數進行校核糾正，使需水量計算結果滿足用水量總量控制目標，并將各行業發展規模意見反饋給相關政府部門和規劃設計單位進行修正，即按照“以供定需”原則，推動社會經濟發展與水資源承載能力相適應。

根據商都縣相關文件，商都縣地下水控制開采量為4855萬m3，農業用水控制開采量為3374萬m3。商都縣水資源開發利用量需進一步壓減。面對水資源的嚴重短缺，地下水的超采，用水紅線的限制和城市發展的供需矛盾，在社會經濟發展保穩增效的前提下，調整產業結構將成為商都縣水資源支撐社會經濟發展的重要手段。

結合商都縣現狀用水問題，商都縣農業用水量最大，相應用水壓減量空間也最大，因此農業結構調整首當其沖：如實施“水改旱”，減少高耗水農作物種植面積，即減少水澆地面積，改為種植低耗水耐旱農作物，實行旱作雨養；積極發展高效節水灌溉，實行微、滴灌和小型自走式噴灌灌溉，降低農田灌溉用水定額，提高農田灌溉水有效利用系數。其次是工業結構調整：如進一步降低萬元工業增加值用水定額，如嚴控高耗水產業發展，堅決關停取締不符合產業政策的高耗水企業；采取先進的技術工藝，提高工業用水重復利用率；加大再生水利用，充分發揮再生水在工業水源補水、高品質工業直供水方面的作用。最后是畜牧業結構調整：如實施“減羊增牛”戰略，遏制草場退化，涵養地下水源。

通過以上措施，確定商都縣各行業的用水定額和發展規模，進一步得出需水量。經計算，2035年商都縣總需水量為5177萬m3，其中，一產需水量為3483萬m3(農業用水量為3000萬m3)，二產需水量為360萬m3，三產需水量為250萬m3，城鎮居民生活需水量為748萬m3，農村生活需水量為199萬m3，生態需水量為137萬m3。各行業用水量和占比見表5。

圖2 2035年商都縣用水量和用水結構圖

表5 2035年商都縣用水量預測表

(3)供需平衡分析

根據表6可得，商都縣2035年缺水量為0，水資源可滿足商都縣的社會經濟發展。

表6 2035年商都縣水資源供需平衡分析表 單位：萬m3

3.3 水資源優化配置方案

結合商都縣水源實際情況，水資源配置原則為：①優先配置再生水，其次配置地下水；②優先保障生活用水，其次滿足生產、河道外生態環境用水；③按“總量控制、優水優用、近水近用、高水高用”，生活以地下水為主，工業以再生水為主，農業以地下水為主，生態以再生水為主。

具體配置方案。以商都縣水資源環境承載能力為約束，在用水總量控制紅線范圍內，按照上述原則，根據水資源的需水量及可供水量，對商都縣總供水進行水源配置。經過優化配置后：2035年商都縣地下水供水量為4788萬m3，未超過用水總量控制紅線4855萬m3。農業供水量為3000萬m3，未超過農業用水控制開采量3374萬m3；地下水開采系數為0.79，地下水資源開發利用程度由一般超采區優化為尚有潛力區；再生水供水量為389萬m3，多余再生水可作河道內生態環境補充用水。具體配置方案見表7。

表7 2035年商都縣水資源優化配置表 單位：萬m3

4 水資源開發利用保護措施

水資源的優化配置需通過工程措施和非工程措施實現，包括以下幾方面：①加強地表水、地下水資源的水環境治理和保護力度。如完善污水收集與再生處理系統，實施農村生活垃圾和畜禽糞便治理工程，開展河湖綜合整治行動，嚴格按照《地下水管理條例》取用、保護地下水，有計劃地關閉自來水管網覆蓋區域內的自備井；②加大節水力度，全面建設節水社會。通過采取先進的技術、工藝、設備、器具，在農業、工業和生活各個領域的各個環節，堅持做到節水優先，節水有我；③強化供水設施建設。完善給水廠和供水管網布局，實施農村飲水安全工程建設和抗旱應急水源工程建設；④推進商都縣農業水價綜合改革，建立健全農業水價形成機制。⑤推進用水權改革，是發揮市場機制作用促進水資源優化配置和集約節約安全利用的重要手段，是強化水資源剛性約束的重要舉措[8]。因此，需完善水資源統一管理體制，實行用水與排污總量控制，明確初始權，進行初始水權分配。⑥推進水利信息化建設，提高對水資源統一配置，統一調度，統一管理的能力和自動化程度。

5 結論

(1)用水方面，注重產業結構調整，尤其減少一產、二產發展對水資源的大量消耗，積極發展節水型農業和節水型工業。

(2)水源方面，加大非傳統水源的利用，不僅可有效緩解水資源短缺現象，還可有效促進區域水資源的保護和循環利用，改善和保護水生態與環境；同時，根據自身用水需求，結合水源條件、經濟社會條件等，積極探尋外調水源，提高水源保障能力，降低后續城市發展受水資源限制的可能。