交口县水资源优化配置研究

王 鑫

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 概况

交口县位于山西省中部西侧、吕梁市南端，境内河流除昕水河主要河段和大麦郊河局部地段是不透水的基岩外，其他河谷由于组成沟谷河道的岩石是强透水的碳酸盐岩，均属时令小河，雨季洪水，旱季干涸，只有强度较大的降水才会形成地表洪水径流，而且地表径流延续时间较短，一般只有2～3 d。交口县水资源总量为11 622万m3，其中，河川径流量3 004万m3，地下水资源量9 595万m3，重复计算量978万m3。全县水资源可利用总量为3 061万m3。

2005年交口县用水量为1 186.8万m3，其中地表水供水量39万m3，占地表水可利用量的6%，地表水开发利用程度极低；地下水供水量1 147.8万m3，占地下水可开采量的43%，地下水开发尚有潜力。按行业用水量分析，2005年全县总用水量1 186.8万m3，其中城镇生活用水量为68万m3，占总用水量的5.7%；农村人畜用水量219.6万m3，菜田灌溉用水量30万m3，分别占总用水量的18.5%和2.53%；工业企业为境内用水大户，用水量869.2万m3，占总用水量的73.2%。2005年全县人均用水量109 m3，其中城镇大生活用水指标为 103 L/人·d，小生活用水指标为55 L/人·d；全县万元工业增加值取水量59 m3，复用率79%，工业用水水平一般。

目前，水资源开发利用存在的主要问题有：地表水开发利用程度低，地下水开采量大；水利工程老化，供水能力下降；采煤、采矿对水资源的影响加剧；现行供水价格不合理，水资源浪费现象严重；水资源开发利用缺乏统一规划、统一管理；水资源监测信息网络系统尚需完善。

2 水资源供需预测

根据《山西省用水定额（试行）》及有关规程规范，结合交口县实际情况，确定不同水平年的用水净定额，对各规划分区城镇生活和农村生活需水量进行预测，得出2020年和2030年毛需水量分别为164.1万m3和207.7万m3；2020年和2030年交口县农村生活用水毛需水量分别为147.1万m3和138.1万m3。交口县受自然条件的制约，农业灌溉面积较少，现状年用水量不多。预测交口县水浇地用水定额2020年为2 175 m3/hm2，2030年为2 025 m3/hm2；菜田用水定额2020 年为 2 850 m3/hm2，2030 年为 2 700 m3/hm2。两个水平年水利用系数均取0.65。各水平年农业灌溉总的毛需水量分别为49.6万m3和56.1万m3。预测交口县大牲畜用水 2020年为 35 L/头·d，2030年为 30 L/头·d；小牲畜用水定额 2020年为 15 L/头·d，2030年为15 L/头·d，水利用系数均取0.93。各水平年大、小牲畜总的毛需水量分别为93.6万m3和109.5万m3。交口县工业需水预测按煤炭、冶金和一般工业分类。高用水工业主要是冶金和煤炭中的焦化业，本次需水预测均采用万元增加值用水量法进行。预测2020年和2030年两个水平年冶金行业用水定额分别为30 m3/万元和26 m3/万元，利用系数分别取0.92和0.93；煤炭用水定额分别为29 m3/万元和23 m3/万元，利用系数分别取0.92和0.93；一般工业用水定额分别为24 m3/万元和18 m3/万元，利用系数分别取0.92和0.93。经计算，各水平年工业总的毛需水量分别为1 958.4万m3和1 932.8万m3。第三产业需水量采用万元增加值用水量法进行预测，两个水平年取水定额分别为18 m3/万元和16 m3/万元，利用系数分别取0.92和0.93，第三产业总的毛需水量分别为350.4万m3和606.1万m3，年生态环境需水量分别为35.9万m3和 52.4 万 m3。

经分析，2020年和2030年全县总毛需水量分别为 2 799.2 万 m3，3 102.6 万 m3。

交口县未来规划新水源工程供水量将达到240万m3。根据吕梁市第二次水资源评价结果，交口县多年平均地下水资源量为9 595万m3，可开采量为2 656万m3，即地下水的最大供水能力为2 656万m3。现状年地下水开采量为1 147.8万m3，占地下水可供水量的43.22%，开发利用程度相对较低，尚有较大的开发利用潜力。2020年地下水开采量按地下水可开采量的78%计算，规划开采量为2 071.7万m3，2030年地下水开采量控制在可开采量的85%以内，则规划开采量为2 257.6万m3。经计算，交口县污水排放量到2020年和2030年分别将达到91.6万m3和115万m3。以中水回用率为70%计，到2020年和2030年，中水可利用量将分别达到64.2万m3和78.0万m3。集雨工程是山区解决干旱时段人畜饮水和发展特色农业补充灌溉用水的另一途径，根据各规划区预测的2020年和2030年集雨工程供水量可达到16万m3。

2020年全县总供水量为2 551.7万m3；2030年全县总供水量为2 751.6万m3。

3 水资源优化配置

交口县共有4个规划分区，其中双池河规划区又分为3个亚区，每个规划分区为1个单元，共有6个单元。每个单元参与优化的需水行业有城镇生活用水、农村生活用水、工业用水、农业用水（包括灌溉用水和牲畜用水）、第三产业用水和生态环境用水6个行业，鉴于区内地下水源具有稳定、质优的特点，所以本次优化配置过程中假定农村生活和城镇生活用水主要依靠地下水供给，生态环境用水对水质的要求较低，主要使用中水和地表水源；农业生产（包括灌溉、牲畜用水）主要供水水源为地表水，其次为集雨工程，再次为地下水；工业用水以地表水、地下水为主，中水为辅；第三产业主要使用地表水和地下水。这种假定符合当前及近一个时期内交口县的用水实际。

水资源优化配置目标见图1。第一目标：尽量满足规划区各部门各水平年需水量，必须优先满足生活用水。第二目标：规划区各水平年各水源供水尽量大于取水量。第三目标：满足各水平年的经济目标。

模型需满足需水约束和供水约束，并要求满足各单元工农业产值完成规划的工农业总产值。根据构建的模型求解，即可得到交口县规划水平年各分区的水资源优化配置方案。

图1 交口县水资源优化配置系统目标图

经计算可得，交口县2020年缺水量247.5万m3，缺水率为8.84%；2030年缺水量351.2万m3，缺水率11.3%。方案在水资源开发方面重点考虑西山水库、田庄水库和岩溶地下水的合理开采，遵循尽可能充分利用地表水、合理开采地下水的原则；在水资源规划配置时本着“以人为本”的思路，确保城镇及农村生活用水的优质高效；充分考虑各类供水水源的特点，统筹配置生活、农林牧业、工业、三产、生态环境等用水，根据国家现行环保政策的要求，使生活、生产污水得到充分利用。水资源优化配置方案科学、合理，但水资源短缺制约当地经济社会发展的客观实际将逐年凸现并日趋严重，因此必须寻求合理的解决途径。