麥方代 劉文榮

摘要：水資源承載力分析是礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)的工作重點(diǎn)之一。目前開展的礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)水資源承載力分析中，由于礦區(qū)內(nèi)部水資源不足需從區(qū)外調(diào)水時(shí)，往往忽略了外部調(diào)水工程的環(huán)境影響及需要保證的下游生態(tài)用水量。本文以新疆三塘湖礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)為例，介紹了在該規(guī)劃環(huán)評(píng)的水資源承載力分析中，外部調(diào)水工程下游生態(tài)需水量的計(jì)算分析方法，并提出了在確保調(diào)水工程下游生態(tài)需水量的前提下，礦區(qū)實(shí)際可取用的水資源量。

關(guān)鍵詞：煤炭；礦區(qū)總體規(guī)劃；環(huán)境影響評(píng)價(jià)；水資源；承載力分析；生態(tài)

DOI： 10.14068/j.ceia.2015.05.003

中圖分類號(hào)：X821 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6444（2015）05-0010-04

煤炭是重要的基礎(chǔ)能源和工業(yè)原料。為保障我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速健康發(fā)展，國家規(guī)劃了14個(gè)大型煤炭基地，共134個(gè)規(guī)劃礦區(qū)。礦區(qū)開發(fā)通常會(huì)形成以煤炭資源開采為基礎(chǔ)的煤、電、化一體化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。隨著我國煤炭開采重點(diǎn)區(qū)域逐步西移，水資源能否滿足礦區(qū)規(guī)劃項(xiàng)目的用水需求成為礦區(qū)開發(fā)中需重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。水資源承載力直接決定了礦區(qū)煤炭開發(fā)和就地轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)規(guī)模的合理性。因此，在西部缺水地區(qū)的礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)中，水資源承載力分析是評(píng)價(jià)最終規(guī)劃方案、提出優(yōu)化調(diào)整建議的重要依據(jù)。

本文以新疆三塘湖礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)為例，介紹了煤炭礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)中外部調(diào)水工程生態(tài)需水量及調(diào)水工程實(shí)際可利用水量的計(jì)算分析過程，對(duì)煤炭礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)中水資源承載力分析的方法和思路進(jìn)行了探討。

1 礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)水資源承載力分析方法

1.1 水資源承載力研究方法

目前，國內(nèi)外針對(duì)水資源承載力的研究方法可大致分為兩類：一類為水資源供需平衡分析法；另一類是從社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)三大系統(tǒng)出發(fā)，構(gòu)建水資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的分析方法。其中，前者由于重在對(duì)客觀存在的水資源數(shù)量關(guān)系進(jìn)行分析，反映的問題直觀明了、貼近實(shí)際、實(shí)用性強(qiáng)，在礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)中運(yùn)用較多；后者因采用眾多主觀性較強(qiáng)的間接指標(biāo)，只能定性判斷水資源承載能力的相對(duì)變化，實(shí)用性較弱，一般僅用于學(xué)術(shù)探討[1]。

1.2 水資源承載力分析存在問題

在采用供需平衡分析法進(jìn)行礦區(qū)水資源承載力分析時(shí)，一般需要分析區(qū)域水資源總量、跨流域調(diào)水量、生態(tài)用水量、工業(yè)用水量、農(nóng)業(yè)用水量、居民生活用水量等各種供需數(shù)量關(guān)系。在目前的礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)水資源承載力分析中，涉及礦區(qū)內(nèi)部水資源不足需調(diào)用礦區(qū)外部水資源時(shí)，往往忽略了外部調(diào)水工程的環(huán)境影響及需保證的下游生態(tài)用水量，導(dǎo)致礦區(qū)水資源承載力分析結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。其原因主要是礦區(qū)外部調(diào)水工程通常為另行規(guī)劃或立項(xiàng)的工程，并不直接包含在礦區(qū)總體規(guī)劃中，不直接屬于礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)的內(nèi)容，容易被忽略。

雖然礦區(qū)外部調(diào)水工程通常另行規(guī)劃或立項(xiàng)，但卻是礦區(qū)開發(fā)的依托工程，調(diào)水工程帶來的環(huán)境影響屬于礦區(qū)開發(fā)間接影響。根據(jù)《規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 煤炭工業(yè)礦區(qū)總體規(guī)劃》（HJ 463—2009），礦區(qū)規(guī)劃實(shí)施環(huán)境影響預(yù)測(cè)內(nèi)容應(yīng)包括直接影響、間接影響和累積影響。因此，在礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)中需充分考慮外部調(diào)水工程的環(huán)境影響和調(diào)水工程影響區(qū)的生態(tài)用水量，否則可能導(dǎo)致可調(diào)水量偏大。

2 礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)水資源承載力分析案例

2.1 礦區(qū)概況

三塘湖礦區(qū)是新疆大型煤炭基地吐哈煤田的主力礦區(qū)之一，是新疆 “西煤東運(yùn)”、“疆電外送”的煤炭生產(chǎn)基地。礦區(qū)位于新疆哈密三塘湖盆地中央坳陷帶西部，東西長195.51 km，南北寬32.9 km，面積為5 050.62 km2，含煤面積為3 926 km2。規(guī)劃方案內(nèi)容包括：19個(gè)井（礦）田，煤炭生產(chǎn)總規(guī)模12 200萬t/a，各煤礦配套建設(shè)同等規(guī)模選煤廠；建設(shè)燃煤電廠2座，總裝機(jī)規(guī)模8 000 MW，低熱值煤綜合利用電廠7座，總裝機(jī)規(guī)模3 070 MW；產(chǎn)量為6億塊/年的矸石/粉煤灰磚廠和總規(guī)模120萬m3/a的砌塊廠。

上述規(guī)劃方案呈報(bào)國家發(fā)改委后，考慮到三塘湖礦區(qū)水資源條件、煤電外送通道和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀、內(nèi)地市場(chǎng)對(duì)煤炭資源的需求等綜合因素，國家發(fā)改委僅批復(fù)了5個(gè)礦井（總規(guī)模為3 800萬t/a），礦區(qū)內(nèi)其他資源作為國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備，近期暫不開發(fā)。

礦區(qū)所在三塘湖盆地水資源極為匱乏，礦區(qū)開發(fā)需從外部調(diào)水。為保障三塘湖礦區(qū)開發(fā)建設(shè)用水，地方政府編制了《哈密三塘湖煤炭綜合生產(chǎn)基地供水工程規(guī)劃》，成立了水利工程建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組并組建了供水工程法人機(jī)構(gòu)，規(guī)劃在礦區(qū)東南部的天山支脈莫?dú)J烏拉山北坡七條溝流域建設(shè)4座水庫（頭道溝水庫、二道溝水庫、頭道白楊溝水庫、二道白楊溝水庫）和3處截潛引水工程（三道溝截潛引水工程、四道溝截潛引水工程、三道白楊溝截潛引水工程），即“四庫三引”工程，為礦區(qū)供水。

2.2 水資源承載力分析原則和思路

（1）結(jié)合礦區(qū)批復(fù)情況，本評(píng)價(jià)分近期（2013—2020年）和遠(yuǎn)期（2021年以后）兩個(gè)時(shí)期進(jìn)行水資源承載力分析。按照“近細(xì)遠(yuǎn)粗”的原則，近期重點(diǎn)對(duì)國家發(fā)改委批復(fù)的5個(gè)礦井及其配套項(xiàng)目（煤炭開發(fā)3 800萬t/a、火電裝機(jī)4 000 MW）進(jìn)行分析。

（2）礦區(qū)生產(chǎn)用水優(yōu)先采用處理后的礦井水和生活污水，不足部分采用外調(diào)水。

（3）礦區(qū)開發(fā)主要依托莫?dú)J烏拉山北坡“四庫三引”工程作為供水水源。該工程建設(shè)可能導(dǎo)致的下游生態(tài)環(huán)境影響屬于礦區(qū)開發(fā)的間接環(huán)境影響，本評(píng)價(jià)將重點(diǎn)分析“四庫三引”截流取水工程設(shè)施可能對(duì)其下游重要環(huán)境保護(hù)目標(biāo)——綠洲生態(tài)、三塘湖水庫、坎兒井的影響。

（4）根據(jù)截流取水工程對(duì)下游綠洲生態(tài)等敏感目標(biāo)的影響分析，提出在保證截流取水工程影響區(qū)生態(tài)用水的情況下礦區(qū)實(shí)際可取水量，以該水量作為水資源承載力分析的基礎(chǔ)。采用水資源供需平衡法分析三塘湖礦區(qū)的水資源承載能力。

2.3 礦區(qū)可利用水資源分析

2.3.1 礦區(qū)供水水源

（1）礦區(qū)內(nèi)部水源

礦區(qū)內(nèi)無地表水體，優(yōu)先考慮將井下排水、生活污水等處理后作為生產(chǎn)水源，不足部分取用“四庫三引”工程水源。礦區(qū)生活用水取用“四庫三引”工程水源。

根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)資料，本礦區(qū)井下排水水質(zhì)較差，礦化度較高，須經(jīng)脫鹽處理后才能作為生產(chǎn)用水水源，同時(shí)考慮到豐、枯水礦井水量的不穩(wěn)定性和管路損失等，礦井水作為水源計(jì)算時(shí)按50%進(jìn)行折減，礦井水可利用水量為1 422.41萬m3/a，一般性生產(chǎn)、生活污廢水可利用量為96.96萬m3/a，礦區(qū)近期達(dá)產(chǎn)時(shí)內(nèi)部水源可供水量合計(jì)為1 519.37萬m3/a。

（2）礦區(qū)外部水源

根據(jù)調(diào)水工程規(guī)劃，莫?dú)J烏拉山北坡“四庫三引”工程規(guī)劃可供水量為1 666萬m3/a（來水保證率P=97%）。

2.3.2 莫?dú)J烏拉山北坡下游生態(tài)需水量

莫?dú)J烏拉山北坡七條溝流域面積約4 844 km2，流域下游分布著綠洲、三塘湖水庫、三塘湖鄉(xiāng)居民點(diǎn)及坎兒井等保護(hù)目標(biāo)。七條溝下游綠洲是該區(qū)域居民生存之本，如果綠洲消失，居民生存的基本條件將不復(fù)存在。因此，維持下游綠洲生態(tài)的穩(wěn)定非常重要。

判斷礦區(qū)開發(fā)截流莫?dú)J烏拉山北坡七條溝地表徑流是否會(huì)對(duì)下游綠洲生態(tài)造成影響，需要估算礦區(qū)取水是否會(huì)影響到莫?dú)J烏拉山下游綠洲及過渡帶內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量。本評(píng)價(jià)參考中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所《新疆哈密地區(qū)生態(tài)環(huán)境調(diào)查及需水量》專題研究報(bào)告的研究成果[2]，對(duì)莫?dú)J烏拉山北坡七條溝流域的生態(tài)用/需水量進(jìn)行了計(jì)算與分析。根據(jù)該流域1990年、2000年、2013年TM遙感數(shù)據(jù)，參考有關(guān)研究并結(jié)合哈密地區(qū)實(shí)際情況，確定各景觀類型的單位生態(tài)用/需水定額，計(jì)算得出，該流域最低需配置485萬m3/a的生態(tài)需水量，才能基本保證下游綠洲生態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定（因篇幅關(guān)系，詳細(xì)計(jì)算過程略，僅給出流域生態(tài)需水總量），如表1所示。

2.3.3 莫?dú)J烏拉山北坡下游居民用水量

取水工程下游居民點(diǎn)為三塘湖鄉(xiāng)，根據(jù)調(diào)查，該區(qū)域各行業(yè)現(xiàn)狀需水量為348.1萬m3/a，其中，農(nóng)業(yè)、生活、牲畜、工業(yè)分別為236.5萬m3/a、3.1萬m3/a、2萬m3/a、106.5萬m3/a。現(xiàn)狀取水源為地下水，地下水補(bǔ)給來源為莫?dú)J烏拉山積雪融水。

2.3.4 莫?dú)J烏拉山北坡下游坎兒井保護(hù)需水量

坎兒井是新疆特有的文化景觀，是根據(jù)本地自然條件、水文地質(zhì)特點(diǎn)創(chuàng)造出來的一種特殊的地下水利工程設(shè)施，主要用于居民飲用和農(nóng)業(yè)灌溉。取水工程下游坎兒井主要分布在礦區(qū)南邊界外岔哈泉村，目前正常使用的坎兒井有7處，主要接受三道白楊溝的積雪融水及山區(qū)暴雨洪流的入滲補(bǔ)給，也是周邊綠洲和岔哈泉村賴以生存的基礎(chǔ)。為充分保證這些坎兒井的補(bǔ)給水源不受影響，維持下游綠洲生態(tài)不退化，不影響居民正常生產(chǎn)生活用水，根據(jù)《新疆維吾爾自治區(qū)坎兒井保護(hù)條例》，本評(píng)價(jià)提出不宜建設(shè)三道白楊溝截潛工程。因此，供水工程規(guī)劃可供水量需扣除三道白楊溝截潛工程供水量209萬m3/a。

2.3.5 取水工程實(shí)際可利用水資源量

根據(jù)上述分析，“四庫三引”工程可提供水資源總量為1 666萬m3/a，在扣除維持流域下游綠洲不退化最低需配置的生態(tài)需水量485萬m3/a、取水工程下游地方各行業(yè)需水量348.1萬m3/a、為保護(hù)下游坎兒井及綠洲需要而不實(shí)施三道白楊溝截潛工程可供的水量209萬m3/a后，外部調(diào)水工程實(shí)際可利用水資源量?jī)H有623.9萬m3/a。

2.3.6 礦區(qū)實(shí)際可利用水資源總量

根據(jù)上述分析，礦區(qū)近期達(dá)產(chǎn)時(shí)實(shí)際可利用水資源總量為2 143.27萬m3/a，其中外部調(diào)水工程實(shí)際可利用水量623.9萬m3/a、礦井水回用量1 422.41萬m3/a、生產(chǎn)生活污水回用量96.96萬m3/a。

2.4 礦區(qū)水資源承載力分析

2.4.1 規(guī)劃近期水資源承載力分析

礦區(qū)近期（2013—2020年）規(guī)劃項(xiàng)目總需水量為1 450.66萬m3/a，如表2所示。根據(jù)上述結(jié)果，對(duì)礦區(qū)水資源供需平衡進(jìn)行分析，結(jié)果表明，礦區(qū)內(nèi)部水源不能承載近期規(guī)劃項(xiàng)目實(shí)施需求，需外部調(diào)水工程補(bǔ)充，外部調(diào)水量為238.08萬m3/a，占礦區(qū)外部取水工程實(shí)際可取水量的38.2%。

2.4.2 規(guī)劃遠(yuǎn)期礦區(qū)水資源承載力分析

礦區(qū)規(guī)劃遠(yuǎn)期（2021年以后）達(dá)產(chǎn)時(shí)需水總量為5 117.22萬m3/a，由于三塘湖區(qū)域目前可取用水資源總量為2 143.27萬m3/a（包括“四庫三引”工程水源、礦井水回用、生產(chǎn)生活污水回用），因此礦區(qū)現(xiàn)有水資源不足以承載礦區(qū)遠(yuǎn)期規(guī)劃項(xiàng)目規(guī)模。調(diào)水工程稍有不慎，輕則擠占三塘湖區(qū)域綠洲生態(tài)環(huán)境用水，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，重則導(dǎo)致生活用水、生態(tài)用水為工業(yè)用水讓路，三塘湖區(qū)域綠洲不復(fù)存在。

2.5 水資源承載力分析結(jié)論與建議

2.5.1 分析結(jié)論

“四庫三引”工程可提供的水資源總量為1 666萬m3/a（來水保證率P=97%），扣除取水工程下游最低需配置生態(tài)環(huán)境需水量485萬m3/a、下游各行業(yè)現(xiàn)狀需水量348.1萬m3/a、為保護(hù)坎兒井而禁止建設(shè)的三道白楊溝截潛工程可供水量209萬m3/a后，外部調(diào)水工程實(shí)際可利用水資源量?jī)H有623.9萬m3/a。

礦區(qū)近期規(guī)劃項(xiàng)目實(shí)施需水量為1 450.66萬m3/a，在礦井水、生產(chǎn)生活污水回用后，需“四庫三引”工程供水238.08萬m3/a，占礦區(qū)外部調(diào)水工程可供水量的38.2%。從礦區(qū)可取用水源水資源承載的角度來看，礦區(qū)水源可承載規(guī)劃近期項(xiàng)目用水需求。

礦區(qū)遠(yuǎn)期規(guī)劃（2021年以后）達(dá)產(chǎn)時(shí)需水總量為5 117.22萬m3/a，而三塘湖區(qū)域目前可取用水資源總量為2 143.27萬m3/a，因此礦區(qū)現(xiàn)有水資源不足以承載礦區(qū)遠(yuǎn)期規(guī)劃項(xiàng)目規(guī)模。

2.5.2 相關(guān)建議

對(duì)于礦區(qū)遠(yuǎn)期項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模，應(yīng)在近期建設(shè)項(xiàng)目投運(yùn)的基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，充分評(píng)估其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)格按照“以水定產(chǎn)、以水定電、以資源環(huán)境承載能力定規(guī)模”的原則確定煤炭產(chǎn)能、煤炭轉(zhuǎn)化電力規(guī)模。礦區(qū)規(guī)劃建設(shè)應(yīng)分區(qū)、分期實(shí)施，控制資源開發(fā)與利用過程中的生態(tài)破壞，科學(xué)合理地有效利用和保護(hù)自然資源、礦產(chǎn)資源。

雖然礦區(qū)近期規(guī)劃項(xiàng)目取用外部水資源量?jī)H占外部調(diào)水工程實(shí)際可取水量的38.2%，但實(shí)際生產(chǎn)過程中用水量可能有一定的浮動(dòng)，因此建議礦區(qū)近期（2013—2020年）開發(fā)規(guī)模嚴(yán)格控制在煤炭開發(fā)3 800萬t/a、火電裝機(jī)4 000 MW，并嚴(yán)格控制項(xiàng)目水耗，同時(shí)采取措施加強(qiáng)外部調(diào)水工程的調(diào)度管理，保證下泄流量，確保下游綠洲植被生態(tài)需水、居民生產(chǎn)生活用水及坎兒井不受影響。

3 結(jié)語

礦區(qū)開發(fā)的根本目的在于促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。因此，在礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)水資源承載力分析中，當(dāng)?shù)V區(qū)內(nèi)部水資源不足需從區(qū)外調(diào)水時(shí)，應(yīng)綜合分析調(diào)水工程可能對(duì)其下游生態(tài)需水量和特定敏感保護(hù)目標(biāo)需水量的影響，本著有效、公平和可持續(xù)的原則，對(duì)有限的、不同形式的水資源通過工程與非工程措施在各用水戶之間進(jìn)行科學(xué)合理的分配，在此基礎(chǔ)上，提出可行的規(guī)劃方案優(yōu)化調(diào)整建議。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 耿海清， 劉杰， 安祥華， 等. 煤炭礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)評(píng)中的水資源承載力評(píng)價(jià)探討 [EB/OL]. （2012-03-29） [2015-04-07].http：//wenku.baidu.com/link？url=0ctOD8tdSbG3dPoG6PSyAxWwfPaqSuTIMzVloXIAGTK2XGPlioLjhrRVa0yXKaCJwh_wINaq15JOqlDUMEDyos4SGCaFgjaXM_G2LmUxrfO.

[2] 尹小君， 周可法， 包安明， 等. 基于RS的新疆哈密地區(qū)生態(tài)環(huán)境需水分析[J]. 干旱區(qū)地理， 2007， 30（3）： 357-363.