大河沿子河灌區(qū)水資源供需平衡分析

烏仁娜

（新疆博爾塔拉水文勘測(cè)局,新疆 博州 833400）

大河沿子河灌區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)西北部,天山以北博爾塔拉蒙古自治州南部,主要包括大河沿子鎮(zhèn)和阿合其農(nóng)場(chǎng)。為了論證2023 年區(qū)域發(fā)展供需水情況,需對(duì)灌區(qū)水資源供需情況進(jìn)行分析。

1 概況

大河沿子河灌區(qū)是精河縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要區(qū)域。灌區(qū)多年平均降水量91.4 mm,多年平均蒸發(fā)量1624.9 mm（φ20 cm 蒸發(fā)皿）。大河沿子河灌區(qū)是一個(gè)以農(nóng)牧業(yè)為主的灌區(qū),現(xiàn)有灌溉面積12863.5 hm2,灌區(qū)內(nèi)沒有控制性蓄水工程,資源性缺水和工程性缺水問題并存,在灌溉、防洪、生態(tài)方面存在較為嚴(yán)重的水土不平衡、水資源浪費(fèi)等現(xiàn)象,制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)

2.1 人口發(fā)展指標(biāo)

現(xiàn)狀年2020 年大河沿子灌區(qū)總?cè)丝?.078 萬人,其中農(nóng)業(yè)人口3.1059 萬人,城鎮(zhèn)人口0.9721 萬人,根據(jù)《博爾塔拉河、精河流域規(guī)劃修編報(bào)告》中精河流域人口發(fā)展指標(biāo),人口自然增長率綜合指數(shù)約為12‰～16‰,預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)水平年2023 年灌區(qū)人口達(dá)4.6989 萬人,其中,農(nóng)業(yè)人口3.5414 萬人（包括新增牧民定居906 戶,牧民人數(shù)3470 人）,城鎮(zhèn)人口1.1576萬人。

2.2 畜牧業(yè)發(fā)展指標(biāo)

現(xiàn)狀年牲畜存欄數(shù)24.77 萬頭,根據(jù)《博爾塔拉河、精河流域規(guī)劃修編報(bào)告》中精河流域畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃,畜牧增長率綜合指數(shù)約為11.5‰,預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)水平年2023 年為28.09萬頭。

2.3 工業(yè)總產(chǎn)值發(fā)展指標(biāo)

灌區(qū)以農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)為主,工業(yè)基礎(chǔ)薄弱。現(xiàn)狀年灌區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值0.22 億元,根據(jù)《博爾塔拉河、精河流域規(guī)劃修編報(bào)告》中精河流域工業(yè)發(fā)展規(guī)劃,工業(yè)增長率約為14.3%,預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)水平年2023 年將達(dá)到0.96 億元。

2.4 灌溉面積發(fā)展指標(biāo)

據(jù)統(tǒng)計(jì),現(xiàn)狀年灌區(qū)灌溉面積為12863.5 hm2,其中,耕地面積11863.66 hm2,林地面積463.63 hm2,牧業(yè)占用面積536.2 hm2（不含天然草場(chǎng)）；根據(jù)《博爾塔拉河、精河流域規(guī)劃修編報(bào)告》,預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)水平年2023 年新增人工飼草料地1041.25 hm2,灌溉面積13904.75 hm2。

3 需水量分析

大河沿子河灌區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需水量包括城鄉(xiāng)居民生活、牲畜、工業(yè)、灌溉等需水量。其中生活需水包括城鎮(zhèn)居民生活和農(nóng)村居民生活需水；農(nóng)業(yè)需水包括灌溉農(nóng)田、林地、草場(chǎng)等需水。需水預(yù)測(cè)所采用的主要方法為指標(biāo)預(yù)測(cè)法。其中：生活需水分為城鎮(zhèn)居民生活和農(nóng)村居民生活兩類,采用人均日用水定額預(yù)測(cè)方法；工業(yè)需水預(yù)測(cè)采用萬元產(chǎn)值取用水量預(yù)測(cè)方法；農(nóng)業(yè)需水預(yù)測(cè)采用灌溉定額預(yù)測(cè)方法,且主要考慮中等干旱條件下灌溉需水情況。根據(jù)供水水源、供水條件、供水系統(tǒng)等實(shí)際情況,綜合分析確定,現(xiàn)狀水平年及設(shè)計(jì)水平年生活用水利用系數(shù)、牲畜用水利用系數(shù)、工業(yè)用水利用系數(shù)均為95%。

3.1 生活需水量預(yù)測(cè)

參照《農(nóng)村生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 11730-89）和《新疆維吾爾自治區(qū)工業(yè)和生活用水定額》以及《新疆農(nóng)村人畜飲水工程設(shè)計(jì)編制大綱》（新疆水利廳）,結(jié)合博州生活條件和現(xiàn)有工業(yè)類型及用水調(diào)查統(tǒng)計(jì),確定生活用水定額和工業(yè)用水指標(biāo)?，F(xiàn)狀水平年,灌區(qū)城鎮(zhèn)居民生活用水定額為80 L/（人·d）,農(nóng)村居民生活用水定額 為50 L/（人·d）；設(shè)計(jì)水平年2023 年,城鎮(zhèn)生活需水定額增長到110 L/（人·d）,農(nóng)村居民生活需水定額增長到80 L/（人·d）。大河沿子灌區(qū)現(xiàn)狀水平年居民生活凈需水量為85.07×104m3,毛需水量為94.52×104m3,設(shè)計(jì)水平年居民生活凈需水量為149.88×104m3,毛需水量為157.78×104m3。不同水平年居民生活需水量計(jì)算見表1。

表1 大河沿子灌區(qū)居民生活需水量計(jì)算表

3.2 牲畜需水量

最高日牲畜用水量標(biāo)準(zhǔn)：牲畜超過1萬頭時(shí),取5 L/（頭·d）；低于1 萬頭時(shí),取5 L/（頭·d）。大河沿子灌區(qū)現(xiàn)狀水平年牲畜凈需水量為45.21×104m3,毛需水量為50.24×104m3,設(shè)計(jì)水平年牲畜凈需水量為51.26×104m3,毛需水量為56.96×104m3。不同水平年牲畜需水量計(jì)算見表2。

表2 大河沿子灌區(qū)牲畜需水量計(jì)算表

3.3 工業(yè)需水量

現(xiàn)狀年工業(yè)萬元產(chǎn)值取用水量為120 m3/萬元,設(shè)計(jì)水平年在考慮工藝水平的提高、節(jié)水措施的推廣以及水重復(fù)利用率的提高等因素,工業(yè)用水定額適當(dāng)下調(diào),到2023 年降低為100 m3/萬元。則大河沿子灌區(qū)現(xiàn)狀水平年工業(yè)凈需水量為26.40×104m3,毛需水量為29.33×104m3,設(shè)計(jì)水平年工業(yè)凈需水量為95.7×104m3,毛需水量為106.33×104m3。不同水平年工業(yè)需水量計(jì)算見表3。

表3 大河沿子灌區(qū)工業(yè)需水量計(jì)算表

3.4 農(nóng)業(yè)灌溉需水量

根據(jù)灌區(qū)氣候、土壤、水源特性及工程條件,因地制宜,調(diào)整作物結(jié)構(gòu)、采取節(jié)水措施、制定和實(shí)施合理的灌溉制度,是經(jīng)濟(jì)合理利用灌溉水量的重要措施。大河沿子灌區(qū)現(xiàn)狀年控制灌溉面積12863.5 hm2,其中,地面灌11459.06 hm2,節(jié)水灌1407.37 hm2；2023 年控制灌溉面積13900.28 hm2,其中,地面灌5949.64 hm2,加大節(jié)水力度,發(fā)展高新節(jié)水,增加高新節(jié)水面積,節(jié)水灌面積增加到7950.64 hm2。

根據(jù)《博爾塔拉河、精河流域規(guī)劃修編報(bào)告》《精河縣農(nóng)田水利基本建設(shè)綜合規(guī)劃修編報(bào)告》,并結(jié)合大河沿子鎮(zhèn)和阿合其農(nóng)場(chǎng)作物灌溉方式制定大河沿子不同水平年灌溉制度,現(xiàn)狀年綜合凈灌溉定額為4650 m3/hm2,項(xiàng)目實(shí)施后,設(shè)計(jì)水平年2023 年綜合凈灌溉定額為4470 m3/hm2, 綜合毛定額為8130 m3/hm2。根據(jù)灌溉制度、作物構(gòu)成,確定灌水率。

采用《精河縣農(nóng)田水利基本建設(shè)綜合規(guī)劃報(bào)告》結(jié)果（P75）,大河沿子灌區(qū)現(xiàn)狀水平年灌溉綜合灌溉水利用系數(shù)0.5,節(jié)水灌灌溉水利用系數(shù)0.8。設(shè)計(jì)水平年通過進(jìn)一步推廣節(jié)水灌溉、提高渠道防滲率以及加強(qiáng)管理等措施,逐步提高灌溉水利用系數(shù)。預(yù)測(cè)到設(shè)計(jì)水平年2023 年灌溉綜合灌溉水利用系數(shù)提高到0.55。據(jù)此計(jì)算大河沿子灌區(qū)不同水平年各業(yè)需水量。大河沿子灌區(qū)現(xiàn)狀水平年農(nóng)業(yè)凈需水量為5921.25×104m3,毛需水量為11481.16×104m3,設(shè)計(jì)水平年農(nóng)業(yè)凈需水量為6194.85×104m3,毛需水量為9189.34×104m3。

不同水平年農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算見表4。

表4 大河沿子灌區(qū)農(nóng)業(yè)地面灌溉需水量計(jì)算表單位：104m3

4 可供水量分析

4.1 地表水供水量

供水量是指通過工程措施可提供的水量,包括扣除下放給艾比湖的生態(tài)基流后的地表水、地下水和水庫供水。大河沿子渠首改建于1974 年,采用溢流壩式攔河引水渠首,設(shè)計(jì)引水流量為8 m3/s,設(shè)計(jì)下泄流量為93 m3/s,校核下泄流量為110 m3/s,月平均引水量可達(dá)2073.60×104m3。大河沿子河沙爾托海水文站多年平均地表來水量為1.3226×108m3,現(xiàn)狀年年大河沿子河流域灌區(qū)地表水引用量為8797.37×104m3,水資源開發(fā)利用程度達(dá)56.7%,現(xiàn)狀開發(fā)利用程度高。

通過需水量計(jì)算,現(xiàn)狀水平年各業(yè)需水量11655.24×104m3,其中農(nóng)業(yè)需水量11481.16×104m3, 其余各業(yè)需水量174.09×104m3；設(shè)計(jì)水平年各業(yè)需水量9510.45×104m3,其中農(nóng)業(yè)需水量9189.34×104m3,以利用地表水為主,不足部分全部是采用灌區(qū)機(jī)井開采地下水。其余各業(yè)需水量321.07×104m3,全部采用生活區(qū)現(xiàn)有機(jī)井地下水。

根據(jù)大河沿子河上游《沙爾托海水庫水利樞紐工程水文分析報(bào)告》,85%保證率下的來水量為1.044×108m3?？鄢?0%生態(tài)基流后,工程可供水量9397.88×104m3。

4.2 地下水可供水量

大河沿子河灌區(qū)地下水類型主要有孔隙潛水、基巖裂隙水兩類。地下水可開采量：現(xiàn)狀年為3032 萬m3,提取地下水量2857.91 萬m3,主要用于補(bǔ)充灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水不足,其他各業(yè)用水提取地下水量174.12 萬m3；設(shè)計(jì)水平年大河沿子灌區(qū)規(guī)劃不新增農(nóng)業(yè)和生活機(jī)井,利用已有機(jī)井補(bǔ)充各業(yè)用水需求,農(nóng)業(yè)灌溉年最大可提取地下水量為2221 萬m3,生活區(qū)設(shè)計(jì)水平年提取地下水量321.07 萬m3。

4.3 灌區(qū)供需平衡分析

（1）現(xiàn)狀水平年

在P=85%的保證率下,現(xiàn)狀水平年大河沿子灌區(qū)工程可供水量12429.91×104m3,各業(yè)需水量11655.24×104m3。全年剩余水量1689.45×104m3。因?yàn)闆]有調(diào)蓄工程,河道有2464.12×104m3的余水不能夠被灌區(qū)利用,主要在春季和夏季,所以現(xiàn)狀年還是缺水的。

（2）設(shè)計(jì)水平年

到2023 年,大河沿子河引水渠上游沙爾托海水庫建成運(yùn)行,85%保證率下灌區(qū)工程可供水量11940×104m3,各業(yè)需水量9510.50×104m3,其中農(nóng)業(yè)灌溉需水量9189.38×104m3,農(nóng)業(yè)灌溉可提取地下水量2221.00×104m3。河道來水量扣除10%生態(tài)基流后,地表水可供水量9397.88×104m3, 全年剩余水量2429.5×104m3。

綜上所述,上游建設(shè)了沙爾托海水庫后,提高了灌區(qū)供水能力,保障了灌區(qū)用水需求。 不同水平年水資源供需平衡情況見表5。

表5 大河沿子灌區(qū)不同水平年水資源供需平衡分析表單位：104m3

5 結(jié)語

大河沿子河灌區(qū)干旱少雨,主要依靠引用大河沿子河水和抽取地下水滿足當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水需求。由于大河沿子河上沒有調(diào)蓄水利工程,使得地表水引用大打折扣,加重了地下水抽取量。經(jīng)過水資源供需平衡分析?，F(xiàn)狀年,供水具有一定的缺口,地下水抽取量大。到設(shè)計(jì)年,由于建設(shè)了沙爾托海水庫,提高了灌區(qū)地表水供水保障能力,減少了地下水抽取量,區(qū)域共有2429.5×104m3剩余水量,水資源供需是平衡的,結(jié)果可為區(qū)域水資源調(diào)配和管理提供科學(xué)依據(jù)。