敦煌市項(xiàng)目區(qū)水資源供需平衡分析

李 虎

(杭州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，浙江 杭州 310000)

水資源短缺一直是制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，國(guó)家及各級(jí)政府非常重視敦煌的水資源開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題，合理高效利用水資源，對(duì)促進(jìn)敦煌經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、維持綠洲穩(wěn)定、保護(hù)歷史文化遺產(chǎn)具有十分重要的意義。

水資源平衡并不是一個(gè)很絕對(duì)的概念，而是在一定條件下的水量供需平衡[1]。王志娟[2]認(rèn)為對(duì)黑港口水資源平衡分析，是灌區(qū)用水條件、大力實(shí)施中型灌區(qū)節(jié)水改造的重要依據(jù)。景麗彬[3]通過(guò)對(duì)蘇家屯進(jìn)行水資源平衡計(jì)算，得到滿足灌溉的蓄水量要求。劉文輝[4]針對(duì)阿克蘇庫(kù)勒村水資源平衡計(jì)算與分析，其認(rèn)為很好的掌握水資源分布狀況，可提高項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田利用率。陳瑤[5]指出農(nóng)用水平衡是計(jì)算指對(duì)供給和消耗的平衡計(jì)算，其目的是可充分利用農(nóng)業(yè)用水，使耗水量最小，保持灌區(qū)水資源可持續(xù)發(fā)展。另外。姚冰等[6]通過(guò)水資源供需平衡分析法，得到適宜城市發(fā)展的不同措施和方法，為水資源保護(hù)和農(nóng)業(yè)灌區(qū)大發(fā)展提供理論支持[7]。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，用水量逐年增加。現(xiàn)階段敦煌市在水資源利用、管理方面仍然存在一定的問(wèn)題，①資源性缺水、時(shí)空分布不均、指標(biāo)性缺水嚴(yán)重不足；②現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)用水效率不高，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重；③黨河灌區(qū)現(xiàn)有水利工程受水資源調(diào)配影響[5]，調(diào)節(jié)功能低，配水能力不足，不保灌面積9333.33hm2；④地表水利用率低，地下水超采嚴(yán)重；⑤現(xiàn)狀供水價(jià)格偏低，價(jià)格杠桿調(diào)節(jié)不力，“以水養(yǎng)水”效果不佳。因此對(duì)敦煌市水資源平衡進(jìn)行分析，可以確定其水資源供需求量，對(duì)比實(shí)施項(xiàng)目前后，可知此項(xiàng)目能較好達(dá)到節(jié)約用水，合理調(diào)配水資源的目的。

結(jié)合本研究區(qū)域，通過(guò)水資源平衡分析結(jié)果可知，在設(shè)計(jì)水平年(P=85%)，灌區(qū)全年毛供水量不能滿足灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需水量，其主要原因?yàn)榈乇硭F(xiàn)狀的黨河水庫(kù)調(diào)蓄能力不足，供水能力有限，因此，該項(xiàng)目按照節(jié)水優(yōu)先要求，堅(jiān)持先節(jié)水后調(diào)水，在水資源平衡分析后，因充分研究該區(qū)域水資源配置情況，而水資源配置不僅僅是一個(gè)小范圍內(nèi)的水量調(diào)配，更應(yīng)是從對(duì)多角度整體研究，系統(tǒng)分析研究區(qū)中農(nóng)業(yè)、非農(nóng)業(yè)、城市生活用水等多方面的水資源供需特點(diǎn)，以比較良好的水資源配置格局為研究區(qū)域發(fā)展提供理論依據(jù)。另外，還需考慮其對(duì)生態(tài)環(huán)境方面的影響，目前敦煌市水資源配置不能僅僅滿足水資源供需平衡的數(shù)量要求，更應(yīng)平衡區(qū)域和與其相關(guān)的環(huán)境要求，包括水質(zhì)、水土和水態(tài)平衡。當(dāng)前水資源開(kāi)發(fā)的同時(shí)，還需要防止生態(tài)環(huán)境的破壞，與此同時(shí)，相應(yīng)的預(yù)防措施也應(yīng)隨之提出及完善。水資源配置方案的選擇涉面較廣，所以必須使用合理的多目標(biāo)方法，從而提高水資源配置的合理性，從而促進(jìn)供水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

敦煌位于甘肅河西走廊最西端黨河流域，屬內(nèi)陸干旱區(qū)水資源問(wèn)題最為典型的區(qū)域，全市總面積2.67萬(wàn)km2，占全省總面積的6.88%。其中綠洲面積1400km2，僅占總面積的4.5%。全市79個(gè)行政村381個(gè)村民小組。敦煌市遠(yuǎn)離海洋，深居大陸腹地，屬暖溫帶干旱性氣候，年降水量?jī)H為43.2mm。敦煌市南北高，中間低，自西南向東北傾斜，地勢(shì)較為平坦，平均海拔1139m，屬黨河洪、沖積地貌，包括臺(tái)地和戈壁灘等。市境東有三危山，南有鳴沙山，西面是沙漠，與塔克拉瑪干相連，北面是戈壁，與天山余脈相接。截至2019年末，敦煌市下轄9個(gè)鎮(zhèn)，1個(gè)農(nóng)場(chǎng)，1個(gè)基地。

項(xiàng)目區(qū)地處敦煌盆地東南部的山前與平原之間的過(guò)渡地帶，屬黨河洪、沖洪積地貌，包括臺(tái)地及戈壁灘等，海拔在1100～1200m，整體地勢(shì)較為平坦，坡降8.5‰～2.8‰。巖性由山前粗粒洪積物向盆地中央逐漸變?yōu)樯啊⒎凵巴恋燃?xì)粒沖洪積沉積物。

2 資料與現(xiàn)狀

敦煌市主要水源黨河水庫(kù)現(xiàn)狀調(diào)節(jié)能力不足，分配內(nèi)黨河地表水豐水時(shí)段棄水量較大，下游灌區(qū)時(shí)段性缺水嚴(yán)重，導(dǎo)致灌溉高峰期灌區(qū)下游地下水超采；現(xiàn)狀用水結(jié)構(gòu)不盡合理，黨河灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水比重偏高等現(xiàn)狀問(wèn)題表明，敦煌市當(dāng)前供水安全保障水平低，水資源尚未達(dá)到高效利用，開(kāi)展敦煌市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展深度節(jié)水具有一定的潛力。經(jīng)調(diào)查分析，現(xiàn)狀年敦煌市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展總需水量約3.22億m3，《敦煌水資源合理利用與生態(tài)綜合保護(hù)規(guī)劃》2020年分配敦煌市用水指標(biāo)為2.92億m3，根據(jù)省政府下達(dá)酒泉市指標(biāo)計(jì)劃，敦煌市2019年分配指標(biāo)是2.79億m3，2020年分配指標(biāo)2.75億m3，2030年分配指標(biāo)2.89億m3。黨河灌區(qū)2019年用水總量為2.56億m3，其中：地表水1.92億m3，地下水0.64億m3。分行業(yè)用水：農(nóng)業(yè)用水1.56億m3，工業(yè)用水0.039億m3，生活用水0.15億m3，人工生態(tài)環(huán)境補(bǔ)水0.41億m3。分別占比76.53%、1.52%、5.91%，16.03%。開(kāi)展敦煌市深度節(jié)水迫在眉睫。

結(jié)合現(xiàn)狀實(shí)際，為切實(shí)提高水資源保障能力，增強(qiáng)水資源時(shí)空調(diào)節(jié)能力，進(jìn)一步挖掘節(jié)水潛力，2021年9月以來(lái)敦煌市委市政府為進(jìn)一步解決敦煌水資源現(xiàn)狀問(wèn)題，從供水安全保障和深度節(jié)水及水資源配置管理等方面，從農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)供水及非常規(guī)水利用等方面，根據(jù)敦煌市現(xiàn)狀水情，依據(jù)已有規(guī)劃，結(jié)合已建或待建水利項(xiàng)目，提出“水盆子”、灌區(qū)輸配水管網(wǎng)、城鄉(xiāng)供排水、田間水肥一體化高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、信息化建設(shè)5項(xiàng)工程措施。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 可供水量分析

3.1.1現(xiàn)供用水狀況

2019年，敦煌市蓄、引水和機(jī)井供水總量為2.78億m3，其中地表水2.14億m3，地下水0.64億m3。扣除南湖灌區(qū)引水工程供水0.237億m3，黨河灌區(qū)可供水總量為2.553億m3。酒泉市按照甘肅省下達(dá)的指標(biāo)計(jì)劃，結(jié)合全市各縣(區(qū))經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)際情況，分解到敦煌市的指標(biāo)為2020年2.75億m3，2030年為2.89億m3。

現(xiàn)狀年中水利用率為20%，根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，在“十四五”期間，敦煌市新建多條中水回用管道使得中水回用率調(diào)高到49%，城市生活用水863萬(wàn)m3，排水量占用水量的60%，因此2030年，城市污水處理廠可供中水量0.0257億m3。

3.1.2敦煌規(guī)劃水量指標(biāo)分配

分配方案為敦煌市總分配水量2.9234億m3，其中地下水的開(kāi)采量不超過(guò)6800萬(wàn)m3。按照灌區(qū)劃分，南湖灌區(qū)分配水量2500萬(wàn)m3，黨河灌區(qū)分配水量2.6734億m3。

3.1.3“三條紅線”水量指標(biāo)分配

酒泉市按照甘肅省下達(dá)的指標(biāo)計(jì)劃，結(jié)合全市各縣(區(qū))經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)際情況，分解到敦煌市的用水總量指標(biāo)為2020年2.75億m3，2030年為2.89億m3，扣除南湖灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水指標(biāo)0.18億m3，黨河灌區(qū)2030年分配水量指標(biāo)為2.71億m3。

3.2 水資源供需平衡分析

現(xiàn)狀黨河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉為河水和井水混灌，生態(tài)用水為地表水供水，生活、工業(yè)等其他非農(nóng)業(yè)灌溉用水為地表水供水。農(nóng)業(yè)灌溉用水是在地表水供水不足時(shí)，抽取地下水進(jìn)行補(bǔ)充灌溉。

灌區(qū)地表水的毛供水量是灌區(qū)渠首分水量，凈供水量為渠首分水量扣除渠系滲漏損失后直接供給需水對(duì)象的水量；地下水的供水量為機(jī)井井口提水量。

黨河灌區(qū)設(shè)計(jì)水平年需水量26453萬(wàn)m3，其中農(nóng)田及林草灌溉需水量為19177萬(wàn)m3，生活及工業(yè)需水量為4338萬(wàn)m3，人工生態(tài)需水2938m3。

經(jīng)對(duì)設(shè)計(jì)水平年水量供需平衡分析(見(jiàn)表1)，

黨河灌區(qū)設(shè)計(jì)水平年總需水26453萬(wàn)m3，總供水25851萬(wàn)m3，缺水602萬(wàn)m3。

從以上供水水量平衡分析結(jié)果可以看出，在設(shè)計(jì)水平年，灌區(qū)全年毛供水量不能滿足灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需水量，其主要原因?yàn)榈乇硭F(xiàn)狀的黨河水庫(kù)調(diào)蓄能力不足，供水能力有限，因此單通過(guò)對(duì)灌區(qū)采取節(jié)水工程措施很難達(dá)到壓減地下水量的目標(biāo)，因此需要增加地表調(diào)蓄設(shè)施來(lái)提高地表水的利用程度，從而置換地下水的開(kāi)采，維護(hù)生態(tài)綠洲穩(wěn)定。

3.3 項(xiàng)目實(shí)施后節(jié)水量分析

經(jīng)設(shè)計(jì)水平年需水量和現(xiàn)狀年用水量、敦煌生態(tài)分配水量指標(biāo)以及“三條紅線”水量限制指標(biāo)分析結(jié)果顯示，2030年灌區(qū)總蓄水量在敦煌規(guī)劃分配的指標(biāo)范圍之內(nèi)，也沒(méi)有超“紅線”限制指標(biāo)，尤其較現(xiàn)狀需水量，節(jié)水效果顯著，灌區(qū)總需水量較現(xiàn)狀年用水量降低1447萬(wàn)m3，節(jié)水率5.19%，見(jiàn)表2。

表2 2030年節(jié)約水量分析表

3.4 項(xiàng)目實(shí)施后節(jié)水指標(biāo)

設(shè)計(jì)水平年，灌區(qū)總用水量26453萬(wàn)m3，均在敦煌規(guī)劃和“三條紅線”剛性控制指標(biāo)范圍之內(nèi)。在灌區(qū)發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)對(duì)水源地“水盆子”的建設(shè)和灌區(qū)輸配水渠系管網(wǎng)化工程實(shí)施，農(nóng)田灌溉水利用系數(shù)由0.619提高到0.754；灌溉畝均用水量為344m3，低于全國(guó)平均水平；城鎮(zhèn)公共管網(wǎng)漏損率由現(xiàn)狀的12%提高到8%。具體節(jié)水指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 節(jié)水指標(biāo)匯總表

綜上所述，根據(jù)規(guī)劃項(xiàng)目情況結(jié)合敦煌市經(jīng)濟(jì)因素、社會(huì)發(fā)展、環(huán)境可承受程度分析，本規(guī)劃的節(jié)水指標(biāo)合理可行。

3.5 水資源配置

本研究根據(jù)敦煌水安全與高質(zhì)量發(fā)展項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)需提出相應(yīng)的水資源配置方案，合理安排該區(qū)域各行各業(yè)用水，保障各區(qū)用水的利益。另外，合理的水資源利用體系可較好的提升各區(qū)用水的滿足度，不僅可以改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉的條件，從而減輕地下水超采的壓力，而且從另一種程度上也緩解了社會(huì)壓力，對(duì)改善受水資源合理利用和回補(bǔ)地下水具有重要意義，因此本研究區(qū)域水資源配置是研究的重要部分，其作用是不可替代的。

3.5.1配置原則

本次規(guī)劃水平年水資源優(yōu)化配置，以水資源供需平衡分析為基礎(chǔ)，在優(yōu)先保障生態(tài)必要用水的前提下，堅(jiān)持“以人為本，優(yōu)先保證生活用水，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)生產(chǎn)用水”的原則，通過(guò)水資源的合理高效利用，促進(jìn)供水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.5.2設(shè)計(jì)水平年水資源配置

設(shè)計(jì)水平年(P=85%)，在優(yōu)先保證生態(tài)必要用水的前提下，按照水資源配置原則，進(jìn)行水資源的優(yōu)化配置，本研究主要針對(duì)黨河水庫(kù)、“水盆子”斷面、用戶(hù)斷面及骨干工程末端斷面水資源配置進(jìn)行以下總結(jié)，詳見(jiàn)表4—7。

表4 2030年黨河水庫(kù)斷面配水計(jì)劃表(P=85%) 單位：萬(wàn)m3

表5 2030年“水盆子”斷面配水計(jì)劃表(P=85%) 單位：萬(wàn)m3

表6 2030年骨干工程末端斷面配水計(jì)劃表(P=85%) 單位：萬(wàn)m3

表7 2030年用戶(hù)斷面配水計(jì)劃表(P=85%) 單位：萬(wàn)m3

4 結(jié)論

文章通過(guò)分析敦煌市現(xiàn)狀水資源供需平衡可知，在設(shè)計(jì)水平年，灌區(qū)供水量不能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需水要求。基于敦煌市水安全與高質(zhì)量發(fā)展項(xiàng)目制定的節(jié)水指標(biāo)均符合相關(guān)規(guī)劃要求的指標(biāo)，到設(shè)計(jì)水平年2030年，項(xiàng)目區(qū)灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.75以上，供水管網(wǎng)漏損率控制在8%以下。在保證項(xiàng)目水資源合理利用的基礎(chǔ)上，可對(duì)區(qū)域水資源合理配置，提高農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的同時(shí)，也促進(jìn)了水資源的可持續(xù)發(fā)展。