文/ 郝春沣 仇亚琴 贾仰文 牛存稳 图/ 沈海滨
“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”成为未来经济社会与资源环境协调可持续发展的重要原则。
我国长期以来以煤炭为主的能源供应，支撑了经济的高速发展，同时也带来了严峻的资源及环境挑战，煤炭消费总量控制对于能源转型和绿色发展的重要性达成了越来越多的共识。与此同时，为了应对当前面临的复杂的水资源水环境问题，实现水资源的高效利用和有效保护，我国做出了实行最严格水资源管理制度的决定。事实上，煤炭消费与水资源紧密相关，水资源不仅受到煤炭消费全过程的显著影响，同时也是煤炭相关行业发展的重要制约因素。煤炭消费对水资源有什么影响？最严格水资源管理对煤炭消费总量有哪些约束？煤炭消费总量控制在水资源方面有怎样的协同效应？如何结合最严格水资源管理制度提出基于水资源的煤炭消费总量控制方案？这些问题对于制定国家及区域煤炭消费总量控制指标和解决方案，促进煤炭消费与水资源协调可持续发展，具有十分重要的意义。
一、煤炭消费全过程对水资源的影响
我国煤炭资源和水资源的逆向分布特点对区域煤炭开发利用和水资源保护提出了挑战。我国煤炭资源主要集中在北部及西北地区，但是由于我国水资源南方多、北方少，北方地区水资源开发利用程度远高于南方，因此富煤地区往往水资源较为短缺，大部分重点煤炭基地处于水资源供需矛盾较为突出、生态环境相对脆弱的地区。特别是在晋陕蒙宁甘等地区，原煤产量超过全国总产量的60%，而水资源量不足全国总量的5%，地下水模数仅为全国平均水平的1/3，水资源是煤炭开发利用的重要制约因素。
煤炭消费全过程包括了煤炭从开采、洗选到中间转化、终端利用的全生命周期，各环节对地表水、地下水及其水质有显著影响。在煤炭开采和洗选环节，煤炭开采改变了地下水的补给、径流及排泄方式，影响了地表水的入渗、产流过程以及地表水与地下水的交换；另外，矿井涌水、煤矸石堆积淋溶以及洗煤废污水的排放造成了区域水环境污染。在煤炭转化和利用环节，煤炭下游产业多属于高耗水、高排放行业，相关产业的快速发展超出了区域水资源承载能力，尤其是在缺水地区，不仅加剧了水资源供需矛盾，而且废污水排放对区域水环境的影响巨大。以山西为例，每开采1吨煤平均破坏2.48m3地下水，局部地区矿井涌水量高达地下水利用量的70%以上；煤炭开采洗选业用水占到工业用水量的20%以上，废水排放量也较大，煤炭开发利用与区域水资源水环境的矛盾十分突出。
二、水资源对煤炭消费的约束
受工业化、城镇化深入发展和全球气候变化影响，中国水资源、水生态、水环境面临更加严峻的形势。为此，我国做出了实行最严格的水资源管理制度的决定，提出了严格控制用水总量、全面提高用水效率、严格控制入河排污总量的“三条红线”，从取水、用水和排水等环节提出了量化约束，以推动经济社会发展与水资源、水环境承载能力相适应。值得注意的是，水资源系统的时空循环特点决定了用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污“三条红线”之间存在着密切的联系，例如用水效率的提高会使相同用水总量下耗水量增加，回归地表、地下水体的水量（生态环境用水）减少；而水功能区限制纳污指标与枯水期的来水量最为密切，而后者又受到枯水期用水量的影响等。因此，“三条红线”指标的确定和分解不仅要综合考虑经济、社会、生态、环境的用水需求，坚持公平、高效与可持续原则，而且要基于“自然—社会”二元水循环理论进行细致模拟和严谨分析，才能达到科学、合理、可操作的要求。
最严格水资源管理“三条红线”对煤炭消费全过程的取用排水具有制约作用。用水总量红线，是根据不同地区的生态环境及经济社会发展需求，对全社会取用水量确定的控制指标，也对占工业用水总量将近50%的煤炭相关行业的取用水产生了约束；此外，煤炭开采伴生的矿井涌水总量超过了60亿m3，而矿井水利用率尚不足60%，未来必须要求实现全部处理和利用。用水效率控制红线，提出了加强节水用水管理、强化用水定额管理、推进节水技术改造三项措施，明确了行业运行过程中的节水考量制度，给出了行业节水改造的工艺导向，这些都给煤炭相关高耗水行业的合理发展布局以及节水工艺改进等提出了挑战。限制纳污红线，是基于河湖生态系统的环境承载量，从源头上控制排放污水的约束性指标，煤炭开采洗选及下游产业链部分行业属于高污染行业，限制纳污红线对废污水处理和达标排放提出了较高的要求。
因此，实行最严格水资源管理必须将水资源作为煤炭消费总量的一项硬约束。一方面，最严格水资源管理制度对全社会的涉水行为进行了规范，也会限制和约束煤炭相关行业的取用排水方式；另一方面，煤炭相关行业的规划布局必须考虑区域水资源承载能力，否则可能造成严重的水资源水环境水生态问题。目前，“三条红线”各项指标已分解到全部的省级、地市级和90%的县级行政区，应结合煤炭消费总量控制的需要，进一步明确对相关行业用水总量、用水效率及污染排放等的要求，有利于推动最严格水资源管理的落实以及区域水资源的保护。
三、煤炭消费总量控制的水资源协同效应
煤炭消费总量控制不仅涉及煤炭相关的产业结构调整，同时受到水资源、大气、健康、就业等多方面因素的影响和制约，在不同领域的协同效应值得深入研究。在水资源方面，煤炭消费总量控制的协同效应主要体现在直接和间接两个方面。一是煤炭消费总量控制在一定程度上压缩了煤炭的生产和转化利用量，有利于直接减少煤炭开采过程中的矿井涌水，降低相关工业企业采煤用煤过程中的取用水和废污水排放，对用水总量控制和水质达标具有积极作用，属于直接效应；另一方面，煤炭消费总量控制促进了能源消费结构以及用水模式的调整，煤炭替代能源生产和利用的发展将改变相关工业企业的用水特性，而节水水平的不断提高也对用水总量、用水效率和水质达标产生影响，属于间接效应。
在定性分析的基础上，进一步量化分析不同煤炭消费总量控制和节水水平下煤炭消费的水资源协同效应影响指标。首先，综合考虑煤炭的消费需求、资源约束以及环境约束等因素，设定了实行煤炭消费总量控制的煤控情景和不实行控煤的基准情景两种情况，同时考虑煤炭相关行业不同的节水水平，设定实行节水的节水模式和不节水的常规模式两种情况，二者组合形成四种方案。其次，基于最严格水资源管理“三条红线”指标，考虑工业用水指标的变化趋势以及煤炭相关行业的发展需求和节水潜力，将相应指标（特别是用水总量指标）分解到煤炭主要相关行业。最后，将不同方案下各行业的相应指标进行对比研究，分析其是否满足“三条红线”指标要求。测算表明，假如不采取煤炭消费总量控制及节水措施，未来煤炭相关行业需水将超过1000亿m3，这将给工业用水总量控制和用水结构优化将带来严峻挑战。
结果表明，一方面煤炭消费总量控制可以降低煤炭开采和转化利用对区域地下水、地质和水质等方面的影响，对于推动最严格水资源管理和实现“三条红线”指标具有积极作用；另一方面节水水平的提高和环保技术的推广可以降低最严格水资源管理“三条红线”对煤炭消费总量的约束，对煤炭相关行业的可持续发展具有非常重要的意义。要达到最严格水资源管理“三条红线”对煤炭消费的制约，实现煤炭消费与水资源开发利用的协调发展，煤炭总量控制和节水技术应用缺一不可。
四、措施和建议
针对目前我国煤炭相关行业发展面临的严峻的水资源形势，基于我国煤炭产业发展与水资源开发利用现状，结合中央相关政策精神和我国现行水资源管理体制，从政策、机制、市场、管理等方面提出建议，促进煤炭相关行业与区域水资源协调可持续发展。
（1）坚持发展煤炭资源开发利用与水资源、水环境承载力相协调的基本原则，合理确定煤炭相关产业建设布局和发展规模。
在煤炭相关产业的规划布局中，必须重视并实行规划和建设项目水资源论证。在宏观层面上，必须在区域水资源综合规划的基础和范围内进行煤炭相关产业规划，尤其是14个大型煤炭基地的产业规划。在微观层面上，强化取水许可，落实煤矿的开采以及煤炭下游产业等建设项目的水资源论证，在缺水地区，限制高耗水、高污染建设项目的上马。
（2）全面贯彻落实最严格水资源管理制度，合理规划煤炭相关行业的用水需求，强化用水与排水的监督管理。
严格执行各地区用水总量控制、用水效率控制和水功能区限制纳污的“三条红线”要求。在用水总量控制红线的基础上，细化重点煤炭基地各地市和各煤炭相关行业的取用排水相关指标，建立煤炭相关行业的“三条红线”的监测、管理、监督和考核机制。
（3）采用政策调控和市场调节“两手发力”，优化能源结构，加强相关节水技术的创新研究和节水工艺的推广应用。
大力扶持清洁和可再生替代能源的发展，减轻经济社会发展对煤炭的依赖。完善水资源价格体系，促进煤炭相关工业企业积极投资节水技改项目，提高煤炭及相关替代能源生产和利用过程中的用水效率，减少污水排放，促进缺水区域节水规划和煤炭相关行业节水标准的制定和实施，细化用水定额管理。
（4）建立完善煤炭行业生态补偿机制，积极推进煤炭产业的可持续发展。
尽快建立和完善有关生态补偿的法律、法规，积极探讨以企业为主体、以政府为主体以及受益地区为主体的补偿机制。促进老矿区的节水改造以及新矿区的技术革新，改善煤炭开采地区的生态环境问题，推动我国生态文明建设。
（5）推动水权转换的实施，满足煤炭相关产业发展的合理用水需求，实现水资源优化配置。
健全水权交易机制，建立水权交易平台，推动水权交易的法制化。深化水权转换实施后对区域水循环影响的研究，加强水权转换地区生态环境监测，推动水权转换地区地表和地下水资源保护，促进水资源的合理利用和科学配置。
（6）提升重点煤炭基地的水资源监测和信息化水平，为煤炭产业与水资源开发利用协调可持续发展提供决策参考。
加强重点煤炭基地和煤电基地的用水过程监测，建立完善用水计量和监督体系。提升水资源管理信息化水平，支撑区域水资源实物量核算和水经济核算，探索编制煤炭资源和水资源资产负债表。
2014年，“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路被提出，赋予了新时期治水的新内涵、新要求、新任务，“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”成为未来经济社会与资源环境协调可持续发展的重要原则。应坚持“以水定煤”的原则，将区域水资源承载能力作为煤炭相关行业发展的一项硬约束来考虑，加快实现从粗放用水向节约用水转变，从供水管理向需水管理转变。对于水资源紧缺地区（特别是地下水超采区）、用水总量超指标的地区、水污染严重、且煤炭生产和转化利用量较大的地区，必须重点考虑煤炭消费总量控制，推动水资源水环境水生态系统治理，开创煤炭相关行业可持续发展和水资源水环境保护的共赢局面。
作者单位：中国水利水电科学研究院