煤化工项目多数落户西部，坐拥煤炭资源优势。但由于我国水资源分布不均衡和煤化工项目耗水量大的特点共同作用，造成的区域水资源进一步紧张、纳污水体缺乏、排污受限，往往成为项目环评能否获批的关键外因。
因此，在项目前期环境影响评价阶段，应高度关注项目运行期生产取水和排污可能产生的水环境影响问题，需查明区域水资源量和水环境容量，掌握地表水与地下水的交换关系，确定评价范围，包括湿地在内的水生植物、动物分布和受保护等级，以预测项目建设对区域经济社会发展的水资源支撑能力和水环境的影响，提出合理的控制措施。
1 水资源利用现状分析及水文水环境调查
该拟建项目位于水资源有限的陕西省榆林市榆神工业区清水煤化学工业园，属于黄河上游主要一级支流秃尾河流域，见图1。秃尾河是陕北地区重要的水源，并已经承担了流域内锦界工业园区的纳污功能。该项目作为超大型煤化工项目，年取水量约4000万m3。水环境影响评价专题的评价范围水功能二级区划中的排污控制区，即由为项目供水的采兔沟水库大坝下至入高家堡断面，见表1。环境影响评价现状年选择2010年，评价年为2018年。
注：二级功能区划分是在一级功能区的开发利用区内进行。
图1 秃尾河流域水功能区划
1.1 水资源利用现状分析
收集流域水资源相关资料，掌握评价范围内径流量和已经或者将被利用的水量，即分析评价范围内现状年和预测年平水年份、偏枯年份、特枯年份和最枯年份天然径流量及其年内分配状况，给出现状和预测年经济社会用水量。分析成果是本专题下一步要做的水文情势分析、水质影响预测和水环境容量计算的基础。
此项工作与建设项目水资源论证工作的内容相似，专业性很强并需要收集充足的具有说服力的统计资料和调查成果，环评单位无法独立完成，需具备水资源论证资质的单位协助。
1.1.1 水资源量计算
项目厂址属半干旱大陆性气候，径流主要由降水形成，流域内降水量时空分布不均，因此降水和下垫面条件决定了流域的径流特性。需按地形地貌将流域面积划分为风沙滩地、黄土丘陵沟壑及风沙滩地向黄土丘陵过渡三个区。经调查，区域内有多个代表雨量站，收集区内雨量站降水统计资料，采用算术平均法计算各分区降水量，然后根据各分区面积及降水量，采用面积加权法计算全流域平均降水量，并对多年平均降水量月分配情况进行统计。流域径流的年内分配受降水及地下水补给影响，查阅多年(此次查阅1956—2009年)天然径流量统计数据，结合降雨量计算，得到年内分配统计数据。根据1956—2009年逐年天然径流量分区分别绘制PⅢ频率曲线，查算各分区现状年的平水、偏枯、特枯及最枯年份的天然汇流量。最后以每10年作为一个单位，计算平均天然径流量，通过分析对比，得出水资源变化趋势。
1.1.2 经济社会用水分析
(1)水利工程
主要包括蓄水工程和引水工程。调查范围内已建水库有2个，引水干渠4条。水库的开发任务是解决园区工业用水和城镇居民生活用水，同时兼顾农田灌溉以及生态林用水。需要掌握水库控制流域面积、坝址处多年平均径流量、总库容、调节库容、年总可供水量等水库主要设计指标。引水干渠主要向河流两岸灌溉区供水，部分供给生态林地用水。需要掌握各干渠长度、有效灌溉面积、生态林地面积以及对应的现状年实际引水量。
(2)地表水资源利用与配置状况
经济社会用水按照工业、农业和生活三部分统计，工业用水主要是工业园区已建成或已获得批复待建的项目，是主要调查对象;农业用水主要集中在沿河灌区;生活水用户为沿河村镇，水量根据人口及用水定额计算。需对已划定分区的现状年和预测年进行分别统计计算。
1.2 水文情势与水环境现状调查
1.2.1 水文情势调查
为了分析不同来水情况评价河段水文情势变化情况，在收集常规水文断面资料的同时，根据河流的特点又选取了20个典型断面，建立各断面的水量推算及流量、水位关系分析平台，作为评价河段水文情势调查与预测的基础。根据20个断面处实测大断面、河段比降、河床糙率等参数，分别预设不同的水位，计算各级水位下相应流量，建立各断面处水位—流量关系曲线，推求特征流量的断面水位，绘制水面线，见图2、图3。
图2 D20断面水位流量关系
图3 特征流量对应D20断面水位
1.2.2 水环境现状调查
水环境调查监测点的布置首先要满足HJ/T 2.3—1993《环境影响评价技术导则地面水环境》的要求，同时还要兼顾水文情势调查布置的断面，做到空间和时间上的同步调查，以便清晰反应河流的水质、水量现状，见图4。监测因子除常规污染物外，还应包括煤化工项目污水中含有的石油类、硫化物、氰化物等在内的特征污染物。虽然污水排放标准中未明确对溶解性固体总量的要求，但由于水体有农业灌溉功能且取水口位于工业排水口下游，还需监测。绝大部分煤化工项目需要做丰、平、枯三季监测。建议兼顾岸边封冻层解冻期，以体现冻层内可能含有的污染物对河流水量水质的影响。
图4 水文水质同步监测断面位置分布
2 湿地生态环境调查及现状评价
2.1 评价范围的选择
湿地生态现状评价并非针对水环境影响评价工作范围内的所有湿地，而需要在水库拦截导致的流量减少最显著的河段内，即自采兔沟水库坝下至下游第一条具备稳定有效补给能力的支流汇入这一河段内，选择有代表性的河谷区域，对其湿地生态现状进行评价。通过初步现场调查并结合遥感解译结果，认为在已划分出的断面区间内，D4至D7断面河流湿地植被分布较密集，潜层地下水与河流之间的联系较密切，物种相对丰富，能够代表整个河谷区湿地生态现状，见图5、图6。
图5 重点调查范围与分析范围示意
图6 D4至D7断面河谷植被分布示意
2.2 湿地生态环境调查
2.2.1 调查方法
本次调查使用到的方法包括资料收集、现场调查与遥感解译相结合、设置样方进行调查。首先收集能反映生态现状或生态背景的资料，利用收集到的最新影像数据、建立解译标志。通过解译遥感影像，分别提取该河流的丰水期和枯水期水面线。
在此基础上，确定目的物种所处植物群落或生境，选取代表性的地段，兼顾目的物种不同的种群密度，合理设置样方进行调查。本次样方调查覆盖了评价范围内包括水域、河滩、耕地在内的不同土地类型，囊括评价范围内水生、湿生和旱生群落，以保证样方点的有效性和代表性。
2.2.2 调查内容及结果
调查结果显示，该湿地属典型的河流湿地。自然湿地包括永久性河流、河床滩地、草本沼泽、灌丛沼泽。湿地内包括水生植物、湿生植物，未发现国家级或陕西省级保护植物、古树名木、珍贵植物群落。调查时，沿河发现环颈雉、绿翅鸭等常见物种，未发现国家级或陕西省重点保护动物。湿地完全处于开放状态，两岸较平坦河滩地已被群众修建堤坝并大面积开垦，种植苗圃或农业作物，湿地面积减少，湿地功能处于退化阶段[1]。
2.3 地下水环境现状调查
2.3.1 调查范围
项目实施后，除了水库取水对坝下河流流量影响外，配套煤矿同步开采疏干矿井水将造成潜层地下水对地表水的补给量减少，此河段为采兔沟水库坝下径流量减少量最大的河段，而下游受各支流汇水补给，河水径流量逐渐增加。同时，根据之前的生态调查，D4至D7断面湿地植被分布较密集，物种丰富，对整个河谷区湿地生态现状具有较强的代表性，故选在D4至D7断面这一河段作为本专题的地下水环境调查范围。
2.3.2 调查内容
依据已有的1:1万水文地质区域调查资料，对评价区进行水文地质测绘和生态调查、潜水水位调查，水文地质钻孔及抽水试验。
(1)水文地质测绘和生态调查
调查区域内地形、地貌、河床形态特征;包气带岩性、结构、厚度;含水层的岩性组成、厚度、渗透系数和富水系数;地下水类型、水动力特征及地下水补给、径流和排泄条件;植被类型、根系深度及与土壤岩性和地下水位埋深的关系。
(2)潜水水位调查
采用手工钻、人工开挖和小型动力钻的方式开挖浅井，获取潜水水位埋深、包气带岩性结构及植被根系发育深度，同时进行植被类型调查，为评价湿地不同植被类型对地下水位的依赖程度提供基础数据。并沿水文地质调查剖面布设浅井。
(3)水文地质钻探及抽水试验
沿水流方向布置水文地质钻孔，为直接探明地层结构、含水层岩性、厚度、埋藏深度和地下水位，验证物探结果，确定含水层的各种水文地质参数，并在成孔后进行抽水试验及参数计算。结合水文地质调查的内容完成水文地质剖面示意(图7)。
图7 D5断面水文地质剖面示意
2.3.3调查结论
秃尾河评价区域的河水与地下水水力联系密切，河水始终渗漏补给地下水，河漫滩范围内大部分面积地下水位较高，埋深一般小于1m，埋深小于0.5m的区域占总面积的85%。
2.4 现状评价
秃尾河省级重点湿地属河流型湿地，由于河滩地宽窄不一，区域内沼泽地、水洼地不多见，仅在靠近D7断面处有一典型沼泽。调查区域内河流与地下水联系密切，湿地发育所需要的水资源，主要源于地表洪漫补给和区域傍河浅层地下水维持。受人类活动干扰尤其是河道内生产堤防建设的阻隔和渠化影响，湿地水资源连同条件差、破碎化问题突出，湿地面积萎缩和功能破坏的趋势明显。
3 水环境及湿地生态影响预测
预测年评价区域水文情势是在对流域水资源及开发利用条件进行充分分析、预测，详细计算评价区域上游水文情势背景与变化、水库水资源与供需平衡、水库坝下泄放水量及下泄环境用水量保证、区域农业灌溉保证要求等前提下，得到的水文参数，是预测和评价的基础。
3.1 湿地生态影响预测
在对湿地评价范围地形数字化处理和区域水文地质调查研究基础上，构建湿地洪水漫流的SOBEK模型生态补水模型和区域地下水MODELFLOW模型进行模拟预测。在保证最小环境流量下泄的前提下，河流渗漏可持续给河谷湿地提供补给，河流不会出现断流，河谷滩地的地下水位埋深及地表水深度变化都很小，可以满足湿地的水源供给条件。降雨量和河道水位的季节性变化，可以通过人为调整下泄流量保证湿地水源补充。
项目实施造成的水量减少，将使永久性河流湿地将向河中心缩减，面积减小，部分湿地将会变为河床滩地;与灌丛地旱地相接的河床滩地则增加生态逆向演替的趋势和速度，易成为旱地—灌丛地，旱地面积增加。经计算，取水产生的湿地面积减少最大约为1.0%，影响程度有限。
根据河段地形、地貌和地质条件，地表径流量以及时空分布特点、河流渠化状况，水生、湿生植被分布区域特点，推断湿地主要区域现有湿地植被生长的主要耗水量源于区域浅层傍河地下水。地下水埋深对植物生长的影响主要取决于植物根系深度及发达程度。根系越深、对水因子依赖程越低，则能适应更低的地下水位，见图8。随着地下水位埋深增加，即水位降低，流域植被从草本植物向沙柳灌丛、沙蒿灌丛演替，从空间上具有明显的规律性和方向性，即以河床为中心，外部的植物群落逐步向内移动、挤压，直至群落稳定，见图9。
图8 地下水对秃尾河植被演替规律的影响
图9 受地下水位影响植物群落演替示意
3.2 水环境影响预测
环境流量采用预测年最枯月90%水文保证率的设计水量条件，作为水环境预测和水域纳污能力计算的水量依据。水量包括大坝最小下泄流量和评价范围内各支流汇入流量。根据项目用水保证需求，还需给出97%供水保证率对应的流量值。预测使用污染源项和排放值需结合区域水污染防治规划方案、园区规划环评及项目特点提出，河流中污染物浓度本底值可选取枯水期同步监测值，除此之外还应考虑工业园区在现状年到预测年之间拟投产企业的污染物排放量。本次评价工作选择MIKE一、二维模型进行预测。
经预测计算，90%设计水文保证率时，在包括本项目在内的所有区域污染源现状达标排放情况下，各环境保护对象断面COD、氨氮超过环境保护规定的水质要求，主要原因是由于区域污染源现状达标排放下，仍超过评价区域的水环境容量，需要对区域内污染源采取减排措施。本项目特征污染因子氰化物、硫化物、总溶解性固体，在各环境保护对象断面均满足标准要求。总溶解性固体浓度满足农业灌溉和生活饮用水标准要求。
4 节水减排措施
在已无环境容量的地区发展现代煤化工项目，必须先期开展经济结构调整、煤炭消费等量或减量替代等措施腾出环境容量，因此减少污染物排放并不仅仅针对新建项目，而是一项需要园区管理者或地方环保部门牵头完成的工作。
4.1 园区现有企业减排措施
锦界工业园内已有超过35家企业生产运行，按行业可分为煤化工、盐化工、电力、煤炭、建材等。通过采取废水处理及再生水回用，提高循环水浓缩倍数、除盐水制水率等措施，严格控制各企业尤其是大型用水企业的排水水量和水质;所有企业排水，包括生产废水、生活污水、清净下水，必须经市政管网进入园区污水处理厂处理;园区污水处理厂建设再生水处理设施，对污水处理厂处理过的废水进行再生处理，再生水水全部供给园区企业利用。园区内煤矿企业产生的矿井疏干水经处理后，尽可能替代新鲜水，以减少地表水取水量。同时，加强管理体系建设，明确管理职责，落实减排方案。制定相关经济和管理政策，通过经济杠杆和政策杠杆，进一步保证企业排水满足方案要求，园区再生水得到充分利用，实现园区水污染减排目标。
4.2 新建项目节水和减排措施
首先尽可能利用现场水资源，建立包括清净雨水、潜在污染雨水和事故排放水的收集输送系统在内的现场可回用水收集和输送设施，将所收集的水然后送至净水厂或污水处理装置处理后回用，以降低对原水的需求和对河流生态的影响。
按照“清/污分流、污/污分制、再生回用”的原则设计污水处理及回用系统，用于处理各装置排出的生产废水，污染雨水，生活污水以及消防废水，系统包括污水生化处理回用装置和废水再生处理装置。
污水生化处理回用装置根据不同生产装置来水的水质，将高浓度有机污水和低浓度有机污水送入不同的处理单元，其出水将作为初级再生水用于循环冷却水系统的补充水和动力中心烟气脱硫等设施的工艺用水。废水再生装置由预处理单元、高效反渗透单元、来自循环冷却水系统的排污水、除盐水站及凝液精制处理站的离子交换再生废水、热电中心脱硫废水，进入废水再生回用单元处理，出水符合除盐水水质后回用于除盐水。
经上述措施后，最终实现全厂绝大部分废水回收利用，用水重复利用率达到97.5%，冷却水循环率达到98.1%，新鲜水利用系数不小于99.2%，均优于国内同行业一般水平。
在此基础上，针对清水工业园和锦界工业园采取的减排措施，设计6套污染物排放方案，对最枯月90%、97%水文保证率条件下的高家堡控制断面进行水质达标分析预测，提出合理有效的污染物总量控制方案[2]。
5 结束语
秃尾河现有水资源量在确保项目用水后，将出现评价河段水量和水环境容量资源的明显衰减，进而引发显著的水环境与河流湿地保护问题。在实施所提出的各项措施前提下，项目建设所产生的不利环境影响能够得到减小和减缓，但项目和区域都需要付出很大代价，特别是在预测年两岸园区对水资源开发利用状况存在变化的情况下，将增大水资源和水环境的风险。
从长远角度看，在相对水资源匮乏的西部地区建设煤化工项目，还需研究解决区域产业发展水资源和水环境承载能力的对策，在黄河水资源配置的可供水指标内，考虑黄河干流调水工程，改善区域发展的水资源与水环境支撑条件，以实现支持区域产业和生态用水格局优化、改善和提高评价河段的河流水量与水环境容量、逐步提高秃尾河水环境质量的目标。
[1]邓小明，张新兵，陕西秃尾河湿地生态现状调查与影响评价，湿地科学与管理 [J],2015, 11(3):24-27
[2]王雪，逄勇，谢蓉蓉，等，基于控制断面水质达标的秃尾河流域总量控制，北京工业大学学报 [J], 2015,41(1):123-130
