后引汉济渭时期关中受水区水资源供需分析

王冬雪，马永胜，慕鹏飞，韩彩波，史 娟

（陕西省水利电力勘测设计研究院,陕西 西安 710001）

1 关中受水区概况

引汉济渭工程是从陕南汉江流域调水至渭河流域的关中地区,缓解关中地区水资源供需矛盾,促进陕西省内水资源优化配置,改善渭河流域生态环境,促进关中地区可持续发展的大型跨流域调水工程[1]。工程由调水工程和输配水工程两大部分组成,调水工程包括三河口水利枢纽、黄金峡水利枢纽和秦岭输水隧洞三部分。输配水工程作为引汉济渭工程的重要组成部分,从黄池沟配水枢纽起,西到杨凌,东到华州,北到富平,南到鄠邑,供水总面积约1.45 万km2。工程由黄池沟配水枢纽、南干线、北干线及21 条输水支线组成。

引汉济渭受水区21 个供水对象分别为：西安市、咸阳市、渭南市、杨凌区、兴平市、武功县、周至县、鄠邑区、长安区、临潼区、三原县、高陵区、阎良区、华州区、富平县、渭北工业园区（高陵、临潼、阎良3 个组团）,共计21 个直接受水对象,见图1。

图1 引汉济渭受水区21 个对象分布示意图

“十四五”时期是推动关中平原城市群高质量发展的关键期。依据《关中平原城市群发展规划》（2018 年）、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》及《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》等一系列区域发展规划及关中地区总体发展布局,未来一个时期内,关中城市群质量得到实质性提升,建成经济充满活力、生活品质优良、生态环境优美、彰显中华文化、具有国际影响力的国家级城市群。作为国家水网主要输排水通道,以及关中地区未来一个时期骨干水源工程,事关关中水安全保障的关键工程。

引汉济渭工程设计水平年为2030 年,预期调水规模为秦岭隧洞入口处多年平均调水量15 亿m3。随着社会经济稳步发展,到2035 年,关中地区水资源需求可能进一步加大,引汉济渭工程或无法充分满足关中需水要求。有必要分析论证引汉济渭设计水平年之后,即后引汉济渭时期,关中受水区供需关系[2]。

2 受水区需水量预测

2.1 社会经济发展指标

统筹各城市总体规划,综合考虑价格因素等实际情况,预测2035 年各城市人口规模,GDP 增长率及不同水平年的产业结构,计算受水区供水范围不同行业2035年社会经济指标。

2.2 行业用水定额

城市居民生活：结合不同受水对象城镇规模、居住条件、生活水平、生活习惯和用水特点,按照节水规划要求,确定城市居民生活需水定额2035 年为115 L/（p·d）。

生产：按设计水平年产业结构调整的方向,并参照先进地区的用水水平,在充分考虑节水措施后,拟定2035 年一般工业万元增加值需水定额为14 m3/万元,建筑业和三产需水定额为4.5 m3/万元、2.6 m3/万元。

河道外生态：主要考虑人均绿地面积及河湖补水指标。设计2035 年人均绿地面积分别为24.2 m2/人；人均河湖补水量为14.5 m3/人。

2.3 需水量预测成果

经测算,设计水平年2035年,供水范围总需水量为29.13亿m3。其中,生活需水量7.49 亿m3,生产需水量18.14 亿m3,生态需水3.49 亿m3。2035 年关中受水区范围对象需水量预测成果见图2。

图2 2035 年关中受水区主要城市测算需水量

2.4 需水合理性分析

受人口增长、城市化水平提高以及经济社会快速发展的驱动,关中受水区需水总体呈现逐步增长趋势。

生活需水：据统计分析,2016 年～2020 年生活用水年增长率2%,2020 年～2035 年生活需水由3.91 亿m3增加到7.49 亿m3,年均增长率4.9%。随着关中平原城市群、西安都市圈建设进程逐步加快,区域农村人口减少,城市人口迅速增加,居民生活水平不断提高,生活需水量增加是必然趋势。

工业需水量：2016 年～2020 年工业实际用水年均增长率为2.29%,2020 年～2035 年工业需水由6.78 亿m3增至12.29 亿m,增长率4.3%,而对应的工业增加值由2020 年的2522.51 亿元增加到2035 年的9067.95 亿元,同比增长率为9.6%。随着关-天经济区、关中平原城市群的快速发展、西安国家中心城市及西咸新区的建设,高新技术广泛运用,工业产业不断优化调整,工业用水定额逐步达到国内领先水平,符合未来受水区工业产业发展趋势。

河道外生态环境需水量：基准年需水量3.08 亿m3,规划水平年需水量为3.49 亿m3,年均增长率1.0%,呈上升趋势,是加快实施黄河流域高质量发展及关中地区渭河流域水生态修复工程,构建关中水生态绿色环境体系,建设沿渭河生态带的客观需求。

需水结构分析：至2035 年,受水区的用水结构将发生较大变化,生活、生产和河道外生态环境等部门需水占总需水量的比重持续上升,分别达到25%、62%、13%。受水区需水变化趋势与经济社会发展进程、产业结构特点和生产力水平的提高相协调,符合本地区社会经济发展态势。

3 受水区可供水量预测

3.1 地表水可供水量预测

引汉济渭调水工程建成生效后,主要配置给渭河沿岸以西安、咸阳、渭南、杨凌为主的重点城镇和工业区用水。届时,石头河供水系统将不再向关中中部的西安、咸阳（含兴平、武功）两市及杨凌示范区供水,转向关中西部。泾河东庄水库建成后,向铜川市新区、富平县城及工业区和西咸新区渭北的3 个新城供水,其供水用户较多、而供水能力有限可考虑联合引汉济渭共同供水、分质供水。富平县城、三原县城、西咸新区的空港、秦汉、泾河新城同为引汉济渭工程受水对象,东庄水库供水量约0.96 亿m3。

采用单元分割方式,受水区主要水源工程按照黑河供水系统、李家河供水系统、涧峪供水系统等,核算主要水库工程2035 年可供水量。面对“生态优先,绿色发展”的新形势,目前对已成水源工程地表水可供水量进行重新核算,根据形势要求着重对现状供水中不合理的开发水量进行调整。在调算过程中,重点考虑退还挤占的河道内生态与农业灌溉用水[3-4]。

按照现行的生态流量要求,优先保障下游河道生态用水,对已批复确定的生态流量,遵照批复生态流量予以保障；对未有批复生态流量的水库,按照非汛期、汛期分别占比多年平均径流量10%、20%较严格约束满足[5]。

基于新形势农田灌溉要求,应从水库可供水量中退还该部分农业用水,尽可能维持灌区灌溉面积,保障灌溉供水量,并满足灌溉保证率要求。

本文采用长系列调节,主要地表水供水系统调节计算成果见表1。

表1 关中受水区主要地表水供水系统调节计算成果表 单位：万m3

由表1 可见,受水区主要水源工程设计水平年可供水量合计3.52 亿m3,东庄水库供给受水区水量约0.96 亿m3,2035 年受水区地表水水源工程合计4.48 亿m3。与现状供水对比分析可知,设计水平年城市供水量减小1.49 亿m3；农业灌溉相应增加0.78 亿m3；河道内生态相应增加0.77 亿m3。符合当前生态优先,新增河道内生态用水,退还挤占农业用水要求。

3.2 地下水可供水量预测

为遏制陕西省黄河流域地下水超采（载）、导致局部区域水位急剧下降的局面,水利部、流域委以及陕西省近年开展了一系列地下水治理、保护、管理等相关工作。2021 年陕西省在《陕西省地下水管控指标确定》（2021.8）中结合超载区治理方案,同时考虑经济社会发展和地下水赋存特性,复核陕西省地下水超载县区,引汉济渭受水区超载县区14 个。依据《陕西省第三次水资源调查评价》中地下水资源量和可开采量成果,考虑《陕西省地下水超采区划定与保护方案》中控制开采量的成果,按照《陕西省地下水管控指标确定》中对地下水的管控要求,对超采（载）区,即平原区现状开采量超其可开采量的县区,2035 年以可开采量的80%为控制指标；平原区部分区域现状开采量超其可开采量的,但县区开采总量未超的,2035 年压采部分区域的超采量,以现状开采量作为2035 年的控制指标。结合超载区治理方案,同时考虑经济社会发展和地下水赋存特性,提出地下水管控流程,见图3。

图3 地下水管控流程图

第一,过程管控。通过地下水年际最大值和最小值,以及年内旬最大值和最小值约束实现地下水过程管控。第二,水量管控。参照《地下水管理条例》以及《陕西省地下水管控指标确定》要求,同时考虑经济社会发展和地下水赋存特性,复核陕西省地下水超载县区。

综合考虑以上因素,在受水区1559 眼地下水井,设计能力10.45 亿m3的基础上,通过地下水总量以及年际、年内过程管控后,地下水供水多年平均值3.55 亿m3,其中,年最大值为4.62 亿m3,年最小值为2.48 亿m3；旬最大值为2000 万m3,旬最小值为50 万m3。

3.3 再生水可利用量

根据《陕西省“十四五”水利发展规划》《陕西省水网建设规划》中提出的要加强再生水、雨水、矿井水等非常规水多元、梯级和安全利用,逐年提高非常规水利用比例。通过逐步加大非常规水源利用力度,再生水回用率达到35%以上,预测2035 年受水区非常规水源可供水量达到4.63 亿m3。

4 受水区水资源供需平衡结论

经分析计算2035 年,引汉济渭受区21 个对象需水量为29.13 亿m3,而当地水源工程总供水量为12.66 亿m3,考虑引汉济渭供水2030 年可达调水规模15 亿m3,受水区供需平衡计算后,总缺水量为1.47 亿m3。

引汉济渭三期可研（下称可研）受水区供需平衡结论,是目前确认较新成果,可将本文计算结果与可研成果对比,结果见表2。

表2 受水区供需平衡成果比较表 单位：亿m3

需求侧分析：可研2030 年需水量较2025 年增长4.54 亿m3,本文2035 年需水量较可研2030 年增长3.16 亿m3,受水区需水量呈现增长但逐步变缓趋势,与关中地区产业结构调整与相关发展规划基本协调,也符合未来我国2030 年前实现“碳达峰”政策,经济社会趋于稳定发展态势。

供给侧分析：可研可供水量2030 年相较2025 年增长1.35 亿m3, 本文2035 年供水量基本与可研2030 年相当（仅增长0.13 亿m3）,但其各水源供水量有较为明显变化。地表水可供水量一方面退还挤占的不合理农业与生态用水有所减少,另一方面石头河水库供水西进、新增东庄水库供水等水源调整,2035 年可供水总量相较于2030 年基本保持不变；由于受地下水管控要求,地下水可供水量由2025 年与2030 年约4.6 亿m3,下降至2035 年3.6 亿m3,减幅达1 亿m3,符合涵养保护关中地下水新要求；为实现逐步加大非常规水源利用力度,再生水回用率2035 年达到35%的目标,其他水源加大供水量占比,2035 年可供水量较2030 年增幅约1 亿m3。

通过供需平衡分析,关中受水区2030 年相较于2025 年缺水量为增加3.17 亿m3,2035 年较2030 年缺水量增加3.04 亿m3,缺口基本相当。

5 结论

基于后引汉济渭时代关中受水区水资源供需变化,通过2035 水平年测算分析：受水区需水量为29.13 亿m3,受水区水源工程总供水量为12.66 亿m3,考虑引汉济渭工程2030 年可达调水规模15 亿m3,供需平衡计算后,受水区总缺水量为1.47 亿m3。可根据未来关中受水区供水格局,及经济社会发展趋势,通过加大受水区节水措施应用,或增大外流域引汉济渭调水量等方式解决。