沿淮淮北水资源情势及缺水对策0309

'沿淮淮北水资源情势及缺水对策王振龙刘猛（，安徽省•水利部淮河水利委员会水利科学研究院蚌埠233000）[摘要]沿淮淮北社会经济的快速发展，对区域供水能力提出了更迫切的需求，淮河干流水资源形势日趋严峻，已成为区域社会经济快速发展的主要制约因素。本文分析了该区水资源情势演变及开发利用现状与问题，对区域水资源进行了三次平衡分析，提出充分利用当地地表水和外调水逐步置换城市超采中深层地下水的思路，尽快实施引江济淮及淮水北调、淮水西调调水工程，方能从根本上解决该区水资源日益短缺问题。这不仅是解决该区日益复杂水资源问题的迫切需要，也是事关区域经济社会可持续发展和城乡供水安全的重大战略问题。[关键词]水资源情势；缺水对策；引江济淮；沿淮淮北1区域概况安徽省沿淮及淮北地区包括沿淮的蚌埠、淮南两市，以及淮河以北的阜阳、亳州、淮北和宿州，共6个地市，23个县（市、区），面积3.96万km2，占全省总面积的28.4%，人口2798万人，占全省人口的43.4%。地区生产总值1489亿元，约占全省30.5%。沿淮及淮北地区属冲洪积平原，地势平坦，水陆交通发达，区位优势明显，是我国重要的煤炭基地和能源基地，也是全省乃至全国重要的农业产区，在全省社会经济发展中具有重要的战略地位。该地区具有工业基础及资源优势，安徽省委省政府将淮北地区发展列为“861”计划的重要组成部分，并提出“两淮一蚌”的区域经济发展战略，这必将对该地区经济增长起到巨大的拉动作用，同时也对区域供水能力提出了更高更迫切的要求。淮河干流水资源形势日趋严峻，沿淮淮北城市中深层地下水均有不同的超采，已形成大面积地下水降落漏斗和引发地面沉降等环境地质问题，已成为区域社会经济快速发展的主要制约因素。改变现有的水资源配置格局，保护修复地质环境和生态环境，已刻不容缓。2水资源演变及开发利用现状2.1降水量变化根据淮北平原五道沟实验站1952～2010年共59年资料分析，多年平均降水量为899.0mm。五道沟实验区汛期（6～9月）多年平均降水量为573.6mm，非汛期（10月～次年5月）多年平均降水量为324.1mm。全年、汛期和非汛期降水量分年代统计结果见表1。由表1可知，五道沟实验站年平均降水量上世纪70年代和80年代的降雨量偏少而90年代和21世纪初偏多。汛期降水量与年降水量类似，自上世纪70年代起分别经历了减少-增多-9 增多三个过程。非汛期平均雨量在上世纪50年代至21世纪初所表现出的情势为增加-减少-增加-增加-减少，其中变化最剧烈的是上世纪80年代至90年代的增加和90年代至21世纪初的减少过程，其中80年代至90年代非汛期雨量增加约15%，九十年代至21世纪初减少约17%。表1淮北平原分年代降水量统计单位：mmTable1precipitationofeachdecade年代五十年代六十年代七十年代八十年代九十年代21世纪全年降水量均值897.9896.4836.2843.2944.2976.0汛期降水量均值585.0576.0531.4527.3557.4667.1非汛期降水量均值302.2319.1314.7319.7369.0314.62.2淮干径流量年内年际变化通过对淮干鲁台子站和蚌埠站1951～2010年共60年径流量资料进行分析，得出：(1)沿淮淮北降雨量年内分配不均导致年内径流量分布不均。汛期6~9月份的径流量可以占到全年径流总量的65%。年内径流分布最不均匀的是1982年，汛期占全年径流量的比例高达82.7%，而2001年仅为17.7%，两者相差4.7倍。(2)从年际变化来看，鲁台子站和蚌埠站径流量整体均呈减少趋势，鲁台子站年径流量减少速率为0.72亿m³/a，其中汛期径流量减少速率为0.31亿m³/a，非汛期径流量减少速率为0.45亿m³/a。蚌埠站年径流量减少速率为0.24亿m³/a，逐年流量过程线图建图2-1。年径流量五十年代至二十一世纪初丰枯年份频繁交替出现，而对于汛期径流量和非汛期径流量，其波动性亦有别于年径流量。相对而言，汛期径流量和年径流量的丰枯年份变化的相似程度要比非汛期和全年径流量丰枯年份变化相似度要高，非汛期径流量的年际波动较为平稳。(3)三种小波母函数对鲁台子站年径流序列周期分析结果略有差异，Mexcianhat小波检测结果偏宏观，Morlet小波cmor2-1小波检测可以兼顾微观周期，cmor2-1小波检测能更加准确全面反映周期变化。综合分析得出鲁台子年径流序列2年左右的主周期和8年左右的次周期。9 图2-1淮干蚌埠站年径流变化过程线2.3区域水资源状况沿淮及淮北地区1956～2010年多年平均降水量为868mm，多年平均地表水资源量为68.5亿m3，地表水可利用量为28.5亿m3；该区多年平均浅层地下水资源量为68.9亿m3，深层地下水为19.6亿m3，多年平均地下水可开采量为56.7亿m3，其中浅层为43.5亿m3，深层为13.2亿m3。2.4水资源开发利用的问题2.4.1水资源总量不足，且时空分布不均沿淮及淮北地区水资源总量相对不足，人均水资源占有量480m3，仅为全省的1/2和全国的1/4，按国际通用的水资源紧缺指标判断，属于资源型为主缺水的地区。由于受降水变化的影响，区内水资源年内、年际间丰枯悬殊，丰水年份水量是干旱年份的20多倍，并多集中在汛期以洪水形式出现，难以有效利用。在95%保证率的特殊干旱年，当地地表水仅15亿m3，过境水量不足20亿m3，并且60%左右都集中在汛期，同时，在干旱年份，水质污染也往往比较严重，使有限的水资源利用进一步受到限制。由于水资源不足，时空分布不均，旱涝灾害频发，农业生产安全受到一定程度的影响，同时水资源短缺也影响到许多重大工业项目的引进和实施，已成为制约该地区经济和社会发展的重要因素。2.4.2城市供水紧张，地下水超采严重随着社会经济的快速发展，城市规模的不断扩大，沿淮及淮北地区大中城市用水需求和水资源短缺的矛盾越来越突出。由于地表水资源匮乏和水体污染日趋严重，目前，除沿淮的蚌埠和淮南外，宿州、淮北、亳州和阜阳等城市都把深层地下水作为主要开采水源，9 甚至是唯一水源。淮北地区大部分城市区都长期集中开采中深层地下水，已形成不同规模的地下水降落漏斗，全区2010年超采面积达4350km2，阜阳市由于超采产生的沉降中心地面累积沉降量已达1.568m，沉降面积425km2，给社会经济和人民生活带来了不可估量的损失。2.4.3水质不断恶化，水污染日趋严重近年来，随着粗放型经济的迅速发展和城市化进程的加快，工业废水和生活污水的排放量不断增加，加之农业生产普遍采用化肥和农药，面源污染也越来越严重，区域水生态环境不断恶化，水污染事件时有发生，部分地表水已不能满足工业和城镇生活用水的需要，此外，由于地表水的污染和农业面源排放，区内浅层地下水的污染也呈加重趋势。水质恶化进一步加剧了水资源供需矛盾。2.5区域水资源开发利用现状2.5.1区域供水量2010年，全区供水总量82.53亿m3，其中，地表水供水量53.01亿m3，占总供水量的64.23%；地下水供水量29.32亿m3，占总供水量的35.53%；其他水源0.20亿m3，占总供水量的0.24%。表22010年沿淮及淮北地区供水量（亿m3）地市地表水源地下水源其他水源合计供水量占供水比例供水量占供水比例供水量占供水比例蚌埠13.9884.52%2.4414.75%0.120.73%16.54淮南18.6492.60%1.417.00%0.080.40%20.13淮北1.3527.61%3.5472.39%00.00%4.89宿州3.3531.48%7.2968.52%00.00%10.64亳州3.9836.61%6.8963.39%00.00%10.87阜阳11.7160.17%7.7539.83%00.00%19.46合计53.0164.23%29.3235.53%0.20.24%82.532.5.2区域用水量2010年，全区用水总量82.53亿m3，其中农灌、林牧渔业、工业、城镇公共、居民生活和生态环境用水分别占52.9%、3.3%、30.3%、1.7%、11.0%和0.9%。表32010年沿淮及淮北地区用水量（亿m3）地市农灌林牧渔工业城镇公共居民生活生态环境总用水量蚌埠10.690.333.690.311.240.2816.54淮南6.30.5711.70.351.060.1520.13淮北2.120.151.580.160.790.094.89宿州4.660.912.730.232.070.0410.649 亳州6.740.322.130.171.470.0410.87阜阳13.120.413.150.192.480.1119.46合计43.632.6924.981.419.110.7182.532.6蚌埠闸上来水组成及缺水蚌埠闸的正常蓄水位为17.5m，相应河槽水面宽度约300m，相应的库容为3.24亿m3，可利用库容1.82亿m3，本河段目前供水区面积约1.72万km2，主要供水对象为凤台、淮南、怀远、蚌埠等城市（县城）的城市生活、工业用水，沿淮片、沿淮补水片的农业灌溉用水。蚌埠闸上来水包括3部分：淮干上游来水（鲁台子），鲁台子—蚌埠闸区间来水，区间退水。蚌埠闸上区域现状在各种等级的干旱年份均缺水，其中秋季缺水比午季缺水更严重。3区域需水预测与供需平衡分析3.1区域需水预测在现状用水调查分析的基础上，充分考虑发展节水农业、采用灌溉节水技术、限制新建耗水量大的工业企业和城市中水利用等节水措施。参考已有规划成果，分析预测6个地市生活和生产需水量增长趋势。预测期近期为2020年，远期2030年。预测方法采用综合人均用水量法估算规划期需水量。近期人口按年均增长率5‰，远期按年均增长率2‰估算人口增长。根据以上分析，预测规划期需水量见表3。表4沿淮及淮北地区需水量预测行政分区近期2020年远期2030年人均（m3/人）人口（万人）需水量（亿m3）人均（m3/人）人口（万人）需水量（亿m3）蚌埠45034215.445034915.7淮南75024418.360024914.9淮北3502187.64002238.9宿州20060612.130061918.6亳州30054316.335055419.4阜阳30089226.835091031.8合计339284596.53772903109.33.2区域水资源供需平衡分析3.2.1一次平衡分析一次供需平衡分析是以沿淮及淮北地区现状工程的供水能力和各规划水平年的来水条件，与正常增长的需水要求进行供需比较。经初步分析，沿淮及淮北地区在仅考虑现状工程供水能力的情况下，在平水年份9 （P=50%），近期缺水约16.4亿m3，远期缺水约29.2亿m3；一般干旱年份（P=75%），近期缺水约21.6亿m3，远期缺水约33.8亿m3。3.2.2二次平衡分析二次供需平衡分析是在一次供需平衡分析的基础上，立足于当地水资源，积极利用过境水，考虑增加新水源工程建设，进一步挖掘区域内供水潜力等措施增加可供水能力。其中，抬高蚌埠闸蓄水位将增加供水约2.5亿m3，淮干洪水利用工程将增加供水约5.8亿m3。经初步分析，沿淮及淮北地区在考虑未来新增水源工程的情况下，在平水年份（P=50%），近期缺水约8.1亿m3，远期缺水约20.9亿m3；一般干旱年份（P=75%），近期缺水约16.4亿m3，远期缺水约29.2亿m3，缺水依然比较严重。3.2.3三次平衡分析三次供需平衡分析在二次供需平衡分析基础上开展，在实施淮北中深层地下水限采压采方案分期置换后，沿淮及淮北地区的最大供水缺口。从目前的供水结构来看，沿淮及淮北地区6个主要城市中，只有沿淮的蚌埠和淮南以淮河干流等地表水为主要供水水源，其余4个城市由于水源条件限制，均以地下水为主要水源。由于长期大量集中开采中深层地下水，目前阜阳、淮北、宿州和亳州4个城市23个县区都不同程度地存在超采现象，并且引发了环境地质问题。经初步分析，如果考虑近期（2020年）压缩4个大中城市中深层地下水50%的开采量，远期（2030年）压缩80%的开采量，则需置换水量近期2.3亿m3，远期3.3亿m3；平水年份，沿淮及淮北地区近期缺水量达10.4亿m3，远期将达24.2亿m3；一般干旱年份（P=75%），近期缺水约18.7亿m3，远期缺水约32.5亿m3。4沿淮及淮北地区缺水对策通过以上分析可知，随着沿淮及淮北地区社会经济的快速发展，对水资源需求越来越大，在现有的工程、水资源条件下，未来该地区缺水形势会愈加严重，仅仅依靠当地水资源和淮河干流过境水资源无法解决该地区的缺水问题，需要考虑调整现有水资源配置方案，以保证区域供水安全。4.1合理配置和高效利用当地水资源沿淮淮北地区河流、大沟大多建闸控制，但部分节制闸年久失修，实际供水能力下降，应对其进行除险加固，并提高调度水平，增加部分蓄水量。在现有基础上，逐步抬高蚌埠闸和瓦埠湖等沿淮湖洼地蓄水位，改善河道和湖泊拦蓄地表水的能力，9 充分利用河道上游来水和当地地表水资源。淮北平原有较丰富的浅层地下水，但由于开发利用不合理，大部分资源未能得到充分利用。基于区内基本情况，仍可进一步发展井灌区面积，加强井灌配套，在沟塘灌区实行井灌与渠灌联合运用，提高灌溉保证率，满足农业灌溉对水资源的需求。从整个区域来看，浅层地下水埋深浅，易于开采，适宜于农业灌溉分散或非集中开采。因此，针对目前出现新形势对沿淮河干流原来用水户间水权配置进行调整，压缩农业用地表水，改为浅层地下水水源，增加工业和生态用水。蚌埠闸上的非农业用水户，比如电厂等高耗水企业，可以通过闸上水权的合理再分配和水权转换方式，获得更多的生产用水。4.2积极利用淮河干流过境洪水资源淮河干流蚌埠闸以上集水面积12.1万km2，多年平均径流量约260亿m3，闸上地表水资源的特点是年际变幅大、年内分配十分不均，洪水资源在水资源所占的比重很大，所以，在地表水的供水中表现是枯水年水资源严重不足，而丰水年受水资源工程的调蓄能力和用水总量的限制，又有大量的余水排到下游。蚌埠闸上的来水特点决定了加强洪水资源的合理利用以及水资源科学调度是十分必要的，是现状工程情况下提高供水保证程度的有效措施。临淮岗洪水控制工程是淮河干流防洪体系重要组成部分，工程与上游的山区水库、中游的行蓄洪区、淮北大堤以及茨淮新河、怀洪新河共同构成淮河中游多层次综合防洪体系，使淮河中游防洪标准提高到100年一遇。该工程可研初步分析认为，临淮岗工程可利用淮河河槽和城西湖蓄水，为水资源利用和改善通航条件创造条件，对淮干中小洪水进行控制，结合行蓄洪区调整，可提高行、蓄洪区防洪标准。临淮岗工程综合利用蓄水后，可以从南照集或润河集取淮河水，向淮北西部的阜阳市以及亳州市供水，另外，临淮岗蓄水与蚌埠闸联合调度可有效提高蚌埠闸的供水保证程度。蚌埠闸上游两岸湖泊洼地及采煤沉陷区较多，适当提高蚌埠闸及城东湖、瓦埠湖、高塘湖等蓄水位，可以有效地增加蓄水量约3.2亿m3。根据蚌埠吴家渡水文站资料分析，即使是特枯水年，蚌埠闸仍有10～70亿m3的水量下泄，说明闸上有来水可以蓄。若是在闸上发生缺水时段以前提前蓄水，是可以蓄住枯水期的洪水资源，从而实现洪水资源的利用。4.3淮河河道蓄水与采煤沉陷区蓄水联合补偿调节沿淮地区有西淝河、港河、泥河、架河等水系和湖洼地，采煤塌陷已经影响到以上河流的部分河段。因此应将水系改造整治、塌陷区治理与水资源利用、水土保持生态环境建设结合起来。并根据淮南煤层群开采的特点，利用塌陷区造湖蓄水和开发成景观9 湿地，为雨洪水资源化提供条件，把资源化的塌陷区内雨洪水做为城市调蓄水源。根据预测，到2020年沿淮矿区塌陷总面积为338km2，积水区域面积101km2，积水区域最大水深将达20m，平均蓄水深度为10m，蓄水量10.0亿m3。矿区所有煤层采完后，累计塌陷面积740km2，积水区域面积223km2，积水区域最大水深24m，平均蓄水深度16m，蓄水量达35.8亿m3。未来20年，淮南市因采煤影响将形成较大范围沉陷区。一旦出现特枯水期，可以作为供水应急水源，供城市生活和企业用水，以保障特枯水期城市用水。4.4尽快实施跨流域调水工程洪水资源化是缓解沿淮及淮北地区水资源短缺问题的有效办法，但是其作用是有限的，而且抬高蓄水位还会产生诸多的负面影响。从整个国民经济发展的角度考虑，要协调解决好沿淮及淮北水资源短缺、水环境、河道生态等问题，必须实施引江济淮跨流域调水工程。（1）引江济淮跨流域调水引江济淮工程是一项以城市生活、工业供水为主，兼有航运、农业补水和改善水环境等综合效益的大型跨流域调水工程，供水范围为淮南市、蚌埠市、阜阳市、亳州市等城市和周边灌区，并可延伸至淮北市、宿州市及沿线灌区。引江济淮工程自长江抽水，经巢湖进派河，再提水沿派河经大柏店隧洞注入瓦埠湖，近期工程按注入瓦埠湖流量100m3/s的规模兴建，远景按总规模200m3/s扩建。由于长江水量丰沛、城市用水量年际内变幅小，引江济淮近期工程实施后向蚌埠闸上沿淮地区提供的年供水量可达近30亿m3。（2）淮水北调和淮水西调工程淮水北调工程为南水北调东线工程在安徽省境内的配套工程。该工程供水范围为淮北市、宿州市和蚌埠市，直接供水目标是宿州和淮北市的工业用水，通过用外调水置换现状部分工业耗用的地下水来改善城市生活、农村生产生活供水条件，兼顾生态用水和输水沿线干旱年份农业灌溉补水。根据《安徽省淮水北调工程规划》，调水线路有东线、中线、西线各3条，共9个方案。目前该工程中线方案的管道输水工程已经全线通水，取水口位于怀洪新河，途经蚌埠市怀远县和淮北市濉溪县的8个乡镇，最终抵达淮北市的临涣工业园区，每年可为该园区供水7630万m3，极大地缓解了淮北市工业用水压力。近期调水工程已成功实施，为远期工程开展打下了良好的基础，应继续推进淮水北调工程总体进程，尽快实施淮水北调西线和东线工程，尽早解决宿州市和淮北市城市供水紧张问题。目前阜阳市正在规划从淮干南照集或润河集调水，亳州市正在规划从淮河至涡河和淮河至茨淮新河线路调水（称为“淮水西调”），可通过9 明渠或者管道等工程手段，调引淮河干流水补给亳州和阜阳两市，以缓解日益严峻的供水形势。通过“淮水北调”、“淮水西调”，分期置换淮北主要城市中深层地下水的超采量，以实现资源—环境—经济的全面协调发展。5结语安徽省沿淮淮北属于资源型为主的缺水地区。目前淮北地区亳州、淮北、宿州和阜阳等城市由于缺乏地表水源而将中深层地下水作为主要供水水源，地下水超采已引发了降落漏斗和地面沉降等环境地质灾害。随着社会经济发展对水资源需求的快速增长，缺水形势将愈来愈严峻。根据供需平衡分析结果，解决好城市区因地下水超采引发的地质环境问题，实施近期（2020年）置换50%和远期（2030年）置换80%的中深层地下水，则在平水年份，沿淮及淮北近期缺水量达10.4亿m3，远期将达24.2亿m3；一般干旱年份（P=75%），近期缺水约18.7亿m3，远期缺水约32.5亿m3。为了保障沿淮及淮北地区社会经济可持续发展，维持区域生态环境和地质环境安全，挖掘当地水资源潜力和利用过境雨洪水资源都是积极有效的手段。但从长远来看，为确保蚌埠、淮南、阜阳、亳州、淮北、宿州等重要城市的供水安全，改善生态环境，实现区内水资源的可持续利用，尽早实施引江济淮和淮水北调、淮水西调等调水工程，方能从根本上解决水资源日益短缺问题。这不仅是解决该区日益复杂的水资源问题的迫切需要，也是事关区域经济社会可持续发展全局的重大战略问题。参考文献[1]吴季松，现代水资源管理概论[M].北京：中国水利水电出版社，2002.[]安徽省水利水电勘测设计院、安徽省水文局、安徽省水利科学研究院．安徽省水资源评价与利用研究报告，2004年10月．[]安徽省·水利部淮委水利科学研究院，安徽省准北地区浅层地下水资源调查评价报告，2004年10月.[]拜纪章，戴凤君，田立.镇江市地下水开发利用中的环境问题及其对策[J].地下水，2007，29（3）：57-59.[v]淮河水利委员会，淮河流域含山东半岛水资源评价，2004年10月.基金项目：水利部科技推广计划项目（TG1133）、水利部公益项目（200901026）及农业科技成果转化资金项目（2010GB23320640）联合资助。 作者简介：王振龙(1965-)，男，汉，安徽寿县人，,教授级高工，水文水资源研究所长，主要从事水文水资源研究。E-mail:skywzl@sina.com，0552-3052242，蚌埠市治淮路771号，13965259501。9'