石缎花

（中煤国际工程集团北京华宇工程有限公司，北京 100120）

1 引言

煤炭矿区水资源承载力分析是煤炭矿区总体规划环境影响评价的重要组成部分，它是论证煤炭矿区总体规划环境合理性的重要判据之一。

煤炭矿区的开发具有自身的特点，由于煤炭资源和水资源共存于同一地质体中，煤炭开采的同时必然会对水资源造成破坏，二者的矛盾几乎不可调和［1］。煤矿开采对水资源的重要影响之一是煤炭开采对含水层的破坏打破了地下水原有的补、径、排条件，使地下水向矿坑或井下汇流，形成矿井水或矿坑水外排，因此如何妥善利用矿井水／矿坑水也是煤炭矿区总体规划的一个重要课题。

同时煤炭矿区的水资源利用亦有其独有的特点。首先，煤炭矿区以煤炭开采、洗选及下游深加工企业电厂、煤化工产业为主，用水单位相对单一，与区域人口、社会、经济等方面相关性较弱；其次，煤炭矿区产业构成明确，其区域水资源总量、可利用量以及煤炭开采、洗选、加工等所需用水量均较易获得；第三，矿区下游产业主要是电厂、煤化工以及矸石、灰渣等综合利用项目，这些行业用水主要是循环冷却水或工艺补充水，对水质的要求不是很高，因此处理后的污水和地表水、地下水均可作为其用水水源［2］。

综合以上煤炭矿区的开采特点和水资源利用特点，本文采用水资源供需平衡法分析宣化下花园矿区的水资源承载能力。

2 水资源供需平衡法

水资源供需平衡法是以区域水资源供需平衡为出发点，通过对区域水资源总量、跨流域调水量、工业用水量、农业用水量、生活用水量、生态用水量等各种供需数量关系的对比和解析，来分析区域水资源承载能力的现状，并预测水资源承载力的变化趋势及其对社会、经济发展的支撑能力［3］。其具体操作程序如下。

首先计算评价范围内的可利用水资源总量W1，其计算式如下：

式中：WS为评价区内的地表水可利用资源量；WG为地下水可利用资源量；WR为地表水与地下水重复计算的水资源量；WT为跨流域调入评价区内的水资源量。

然后计算评价范围内的需水量W2，其计算式如下：

式中：WA为评价区内的农业需水量；WI为工业需水量；WF为服务业需水量；WE为生态需水量。

若W1＞W2，则区域水资源可以支撑其社会、经济目标的实现，反之则不能支撑。

水资源供需平衡分析是指在一定范围内不同时期的可供水量和需水量的供求关系分析，其意义在于：

（1）通过可供水量和蓄水量的分析，弄清楚水资源总量的供需现状和存在的问题；

（2）通过不同时期不同用水单元的供需平衡分析，预测未来，了解水资源余缺的时空分布；

（3）是针对水资源供需矛盾，进行开源节流的总体规划，明确水资源综合开发利用保护的主要目标和方向，以期实现水资源的长期供求计划。

3 矿区规划水源分析

宣化下花园矿区（以下简称“宣下矿区”）位于河北省张家口市东南，属于我国13个大型煤炭基地冀中煤炭基地范围内，行政区划隶属张家口市管辖，涉及下花园区、宣化区、宣化县、涿鹿县和怀来县等二区三县，属坝下区域。矿区地理坐标为东经114°50′～115°22′，北纬40°16′～40°36′，矿区西起宣化、深井一线，东至怀来煤矿，北起宣化、黑岱山一线，南至武家沟，东西长约50 km，南北宽5～20km，面积为502.25km2。

矿区总体规划确定的水源从减少清洁水消耗出发提出了对煤矿矿井水和生产生活污水的复用，因此矿区未来可取用水源来源于三方面：矿区矿井水、矿区生产生活污水回用以及现有地下水供水系统。

3.1 矿井水

根据矿区以往开发过程分析，煤炭开采过程中井下排水量较大，矿井井下排水处理后可满足矿井井下和地面工业用水，矿井排水是矿区宝贵的可利用的水资源。从井下排水水质类型看，根据矿区的相关地质资料，该区内的矿井井下排水水质较好，矿化度小于1.0g／L，预计矿区达产时矿井稳定疏干水量550.13万m3／年，但考虑到矿井水量计算精度较粗，以及枯水期、管路损失等影响，按70%计算矿井水可供水量，矿区达产时矿井水可供水量为385.09万m3／年。宣下矿区矿井涌水量见表1。

表1 宣下矿区矿井正常涌水量

3.2 矿区生产生活污水

根据总体规划，矿区规划矿井、中心区辅助企业一般性生产、生活污废水量约2350m3／d（85.78万 m3／年），但考虑到污水水量的不稳定，为保证水源可靠，煤矿生产生活污水可利用率按80%考虑，矿区达产时生产生活污水可供水量为68.62万m3／年（表2）。

表2 宣下矿区生活污水利用量

3.3 矿区既有供水系统

（1）宣东二矿取水地点位于工业广场东北角，取水方式为凿井机械取水，井深92.3m，孔径￠580，供水能力500m3／d。取水许可证（冀宣县）字（2009）第00007号。风井取水地点顾家营东路边，取水方式为凿井机械取水，井深120m，孔径￠300，供水能力300m3／d，取水许可证（冀宣县）字（2009）第00005号。

（2）涿鹿煤矿的3个矿井的供水都是由马家湾的自备井水抽到武家沟水塔，然后由供水管路分别送到3个矿井。供水水源取自地下水，供水能力为45m3／h。

（3）牛西煤矿工业场地生产、生活、消防用水水源取自桑干河北岸的河滩地大口井（D＝3m，H＝10m）浅层地下水，供水能力为700m3／d；矿井水经处理后部分返回井下作为井下生产、消防用水。

（4）怀来中能煤炭贸易公司用水大部分是矿井水重复用水，前山机井地下水作为补充。前山供水能力为1000m3／d左右，保证矿区工业广场、居民区及周边艾家沟村、亭上村、鸽子堂村、区上村的用水。

3.4 矿区水源选择

井下排水是非常宝贵的水资源，本着水源选择应符合节约天然水资源、有利于环境保护的原则，优先考虑将井下排水经处理后作为供水水源。井下排水经处理后可作为井下消防洒水、选煤厂、瓦斯发电厂、煤场洒水等供水水源；处理后的生活污水可以作为厂区绿化、道路洒水等供水水源；矿区生活用水取用地下水；棚户区生活用水引自城市自来水管网。多余矿井水可供给下花园区玉带山产业园区作工业用水。

4 矿区水资源供需平衡分析

宣下矿区近期和远期规划各项目及其用水量见表3和表4。矿区近期需水量为9826m3／d（324.26万 m3／年），矿区远期达产后总需水量为13426m3／d（490.05万m3／年）。矿区达产时水量平衡图见图1所示。

由表3可知，矿区近期规划项目无新增水源，也不新增用水，目前矿区的供水能力为23112.4m3／d，需水量为9826m3／d，富裕水量为13286.4m3／d，矿区规划利用处理达标后的矿井水替代现有各矿井地下水源，以最大限度地节约地下水资源，矿井水综合利用后富裕水量为11501.4m3／d。

由表4可知，矿区远期新增项目有花园煤矿及选煤厂、花园煤矿瓦斯电厂、花园煤矿煤矸石烧结砖厂等，矿区的供水能力为27965.4m3／d，需水量为13426m3／d，富裕水量为14539.4m3／d，矿区规划利用处理达标后的矿井水替代现有各矿井地下水源，以最大限度地节约地下水资源，矿井水综合利用后富裕水量为12404.4 m3／d。

表3 宣下矿区近期水资源平衡一览 m3／d

表4 宣下矿区远期达产5.60Mt／年时水资源平衡一览 m3／d

图1 宜化下花园矿区达产时水资源供需平衡

5 水资源承载结论

由表3、表4可知，宣下矿区近期和远期需水量在矿井水70%的回用率、在生产生活污水80%的回用率前提下，完全可以满足，且有部分盈余，因而，矿区的生产用水是完全有保障的。多余的矿井水可以供给玉带山产业园区作工业用水（根据《张家口市下花园区玉带山产业园区控制性详细规划》，预测玉带山产业园区最高日总需水量1.96万m3／d，平均日需水量1.3万m3，能够消纳矿区多余矿井水），可以就近供给张家口市其他工业项目，也可部分用于荒山绿化生态用水，这样做既符合国家产业政策要求，又使得矿区矿井水利用率达到了100%。

综上分析，宣下矿区属于“大水矿区”，矿井水资源十分丰富，按照规划提出“大力发展矿井水综合利用，替代现有自备水源井”以及本报告提出的“富余矿井水统一集中综合利用”建议，利用矿区丰富的矿井水资源，足可承载矿区将来规划项目用水需求，且矿井水资源综合利用也得到大大提高，并有富余水量供张家口市其他用水需求，缓解其水资源日益紧张的局面。

［1］吴玉生，赵亚平，杨亚静.煤矿开采对地下水资源的影响［J］.能源环境保护，2004，18（6）：1～3.

［2］黄 华，殷同伟.矿区水资源承载力分析方法探讨［C］.全国煤炭矿区规划环评技术研讨暨《规划环境影响评价条例》宣贯培训会.北京：煤炭工业出版社，2009.

［3］周艳欣，耿海清，陈 帆，等.煤炭矿区水资源承载力评价方法比选初探［J］，煤炭经济研究，2012，32（2）：2～3.