西營灌區(qū)農(nóng)村飲水安全工程水源穩(wěn)定分析

錢 偉

（涼州區(qū)西營河水利管理處，甘肅武威 733000）

1 水源論證

1.1 基本情況

西營灌區(qū)現(xiàn)已建成西營、宏祥和2座集中供水廠，設(shè)計受益人口15.85萬人，設(shè)計供水規(guī)模29 445 m3/天，年引水總量1 075萬m3。水利工程建成后，有效地改善了西營灌區(qū)農(nóng)村飲水安全和衛(wèi)生條件，提高了灌區(qū)人民生活水平，為全面建設(shè)幸福美好新涼州提供了水利保障。

1.2 水資源利用現(xiàn)狀

西營河多年平均徑流量3.7億m3。2022年，灌區(qū)渠首引水量僅為1.95億m3，較2015年的3.3億m3減少了1.33億m3，減幅達(dá)40.3%；向下游民勤調(diào)水量由2005年的0.12億m3增加到2022年的1.8億m3，增加幅度達(dá)15倍。

1）供水現(xiàn)狀。2022年總供水量1.947億m3，其中地表水供水1.8696億m3；地下水供水0.0774億m3。社會經(jīng)濟現(xiàn)狀見表1。

表1 西營河灌區(qū)現(xiàn)狀社會經(jīng)濟統(tǒng)計表

2）用水現(xiàn)狀。灌區(qū)用水現(xiàn)狀為農(nóng)業(yè)用水、生態(tài)用水、工業(yè)用水、生活用水，2023年涼州區(qū)配置西營灌區(qū)用水總量為20 750萬m3，灌區(qū)分行業(yè)用水情況見表2。

表2 現(xiàn)狀各行業(yè)用水量表

需水預(yù)測。依據(jù)涼州區(qū)2023年水權(quán)配置方案，灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉面積1.83萬hm2，生態(tài)0.27萬hm2。

根據(jù)預(yù)測，西營灌區(qū)的糧∶經(jīng)∶林種植比例，將由現(xiàn)狀的7∶65∶28調(diào)整為4∶58∶38，農(nóng)田灌溉凈定額由現(xiàn)狀的400 m3/667 m2降為380 m3/667 m2，林地定額維持現(xiàn)狀210 m3/667 m2不變，2028年農(nóng)業(yè)凈灌溉面積詳見表3。

表3 2028年農(nóng)業(yè)凈灌溉定額表（單位：m3/667 m2）

2 飲用水供水量分析

2.1 社會經(jīng)濟發(fā)展指標(biāo)

人口：預(yù)測2028年西營灌區(qū)人口達(dá)到10.22萬人，人口年均增長率在6.67‰左右。

大小牲畜：根據(jù)灌區(qū)近年來實際增長速度，考慮暖棚養(yǎng)殖的逐漸推廣，預(yù)測未來增長率在5%左右。

工業(yè)：涼州區(qū)西營、永昌農(nóng)村飲水安全工程受益區(qū)4個鎮(zhèn)及金大快速通道兩側(cè)的涼州工業(yè)園區(qū)，預(yù)測未來該核心區(qū)將集中優(yōu)勢資源，保持較高的增長速度，帶動區(qū)域經(jīng)濟跨越式發(fā)展，工業(yè)平均增長率在10%左右。2028年灌區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測詳見表4。

表4 2028年灌區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測

2.2 用水定額

灌區(qū)2028年生活及牲畜用水定額考慮灌區(qū)實際，在參考《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL301-2004）的基礎(chǔ)上，采用農(nóng)村生活60 L/人·日，大牲畜（牛）50 L/頭·日，小牲畜（豬）50 L/頭·日，小牲畜（羊）10 L/只·日。

2.3 社會經(jīng)濟生活需水

根據(jù)《涼州區(qū)2023年度水資源使用權(quán)配置和用水總量控制方案》及項目區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展指標(biāo)、需水定額，2023年項目區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展飲用水需水量為1 286萬m3（其中：地表水1 143萬m3，地下水143萬m3），居民生活用水573萬m3，養(yǎng)殖業(yè)用水713萬m3。

2.4 現(xiàn)狀總需水量分析

根據(jù)分析預(yù)測，2022年總需水量為21 670.4萬m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉15 852.07萬m3，生態(tài)用水1 346.38萬m3，工業(yè)用水3 328萬m3，社會經(jīng)濟發(fā)展生活飲用水1 144.28萬m3，農(nóng)業(yè)仍為用水大戶，用水比重73.15%。工業(yè)用水比重有所增加，從現(xiàn)狀的1.61%增加到15.36%，經(jīng)濟社會發(fā)展生活飲用水占5.28%。

3 飲用水供水穩(wěn)定性分析

3.1 地表水資源

西營河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉和群眾賴以生存的西營河發(fā)源于祁連山北麓的冷龍嶺，屬內(nèi)陸河石羊河水系，河流的共同特點是：徑流量年際變化大，年內(nèi)水量分布不均，其最大徑流量為5.159億m3（1989年），最小徑流量2.152億m3（1991年），根據(jù)1954～2010年共46年長系列徑流資料分析計算，多年平均年徑流量為3.7億m3；P=50%年徑流量為3.627億m3；p=75%年徑流量為3.187億m3；p=95%年徑流量為2.601億m3。地表水年徑流量按補給來源分：降水占61%，地下水占31%，冰雪融水占8%，由于降水的形態(tài)和儲存形式、季節(jié)的不同，3～4月份氣溫逐漸變暖，山區(qū)積雪向高處開始融化，以地表徑流形式補給河流，至5月底，0℃等溫線升至4 000 m時，全流域積雪基本已經(jīng)融化，故3～5月份劃分為融雪河冰徑流，其特點是峰高、量大，往往成為干旱年的最大洪峰徑流；6～8月份間冰雪消融強度較小，形成的冰雪融水洪峰徑流僅占流域的1.13%，自6～9月中旬流域內(nèi)以液態(tài)降水占優(yōu)勢，雖有小部分固態(tài)降水，但比重不大，多為隨降隨消的過程雪，故這一階段為降雨地表徑流。

3.2 地下水資源

西營河地下水資源分為山區(qū)和平原兩區(qū)，山區(qū)內(nèi)地下水形成和分布與水文地質(zhì)有著密切關(guān)系，其流向和地表水的流向大致相同，地下水在補給地下水占31%的年徑流量中，土壤淺層水占11%，深層（穩(wěn)定）地下水占20%，平原區(qū)蘊藏地下水資源約1.6億m3，是山水流出山口后，進(jìn)入山前洪積扇地帶，底部為巨厚砂礫卵石滲漏帶，在河流、渠道、田間產(chǎn)生滲漏形成地下潛流，為山前斷層臺階下降泉、埋深和含水層厚3～9 m不等，為砂礫卵石層，水量多不穩(wěn)定。向北含水層構(gòu)造逐漸由單一的巨厚卵礫石含水層過渡為雙層型和多層型含水層，平原區(qū)地帶含水層厚20～200 m以上，水量相對穩(wěn)定。

3.3 未來水供求態(tài)勢分析

根據(jù)《石羊河流域重點治理規(guī)劃》《甘肅省石羊河流域水資源分配方案》要求以及2012～2023年《涼州區(qū)水資源配置方案》，按流域內(nèi)水資源配置方案，在保障人民群眾生活和基本生態(tài)用水的前提下，重點向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生態(tài)工業(yè)、文化旅游產(chǎn)業(yè)和特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)傾斜。在用水總量不突破的前提下，依照效率優(yōu)先原則，對重點產(chǎn)業(yè)、重點項目和“10+N”特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)等用水效率較高的行業(yè)、產(chǎn)業(yè)等發(fā)展優(yōu)先考慮，兼顧公平配置其他用水。灌區(qū)水權(quán)水量從2012年的21 854.29萬m3，減少至2023年20 750萬m3，灌區(qū)用水量呈下降趨勢。

3.4 未來水供求總體態(tài)勢

1）農(nóng)業(yè)用水。調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)是西營河灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。預(yù)計2028年農(nóng)田灌溉面積為1.83萬hm2，特色林果業(yè)2 666.67 hm2，農(nóng)業(yè)用水2.11億m3。

2）農(nóng)村生活用水。農(nóng)村生活用水主要為農(nóng)村人飲用水和牲畜用水。農(nóng)村人口生活需水和大小牲畜需水量，2022年分別為437萬m3、707萬m3；2023年分別為573萬m3、713萬m3；預(yù)測2028年分別為541萬m3，954萬m3。

3）工業(yè)用水。隨著新能源工業(yè)園區(qū)、金太陽工業(yè)園區(qū)和其他工業(yè)項目的發(fā)展，灌區(qū)工業(yè)用水2020年達(dá)186萬m3，2023年達(dá)334萬m3，預(yù)測2028年將達(dá)到447萬m3。

4）生態(tài)用水。考慮灌區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，從生態(tài)安全出發(fā)，2022年生態(tài)面積2 260 hm2，規(guī)劃2023年生態(tài)面積調(diào)整到2 673.33 hm2，2030年調(diào)整到3 733.33 hm2，用水達(dá)2 077萬m3。

3.5 水供求調(diào)配方案與規(guī)劃布局

按照《涼州區(qū)水資源配置方案》確定的水量分配方案，在確保不突破水權(quán)總量控制指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)灌區(qū)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，用水結(jié)構(gòu)優(yōu)化，制定灌區(qū)用水總量控制及節(jié)約用水方案。

根據(jù)《石羊河流域重點治理規(guī)劃》規(guī)定，在多年平均水量方案的基礎(chǔ)上，對不同來水頻率（多年平均、P=50%、P=75%、P=90%、P=95%）按照優(yōu)先順序進(jìn)行分配，即：枯水年：按照優(yōu)先保證生活用水、保證重點工業(yè)和基本生態(tài)用水、剩余水量滿足農(nóng)業(yè)和其他用水的配水原則進(jìn)行分配；豐水年：按照配水優(yōu)先序不變、水量不再增加、富余水量全部沿河道下泄。

3.6 水源分析

西營河是石羊河流域上游支流之一，河源主峰海拔4 874 m。

西營河產(chǎn)流區(qū)位于出山口以上的祁連山區(qū)，徑流主要來源于大氣降水，另外有少量的冰雪融水補給。境內(nèi)地表水資源主要為祁連山區(qū)降雨及冰雪融化補給，上游來水年內(nèi)各時段分布不均，1～4月份徑流約占全年總量的9%，5～6月份占22%，7～9月份占51%，10～12月份占18%。同時，為完成向下游民勤調(diào)水任務(wù)，調(diào)水時段集中在7～9月份，近年來，西營、雜木、金塔7～9月份向下游調(diào)水下泄水量年均2.49億m3，占到該時段上游來水量的60%。農(nóng)業(yè)需水高峰期為5～9月份，在保障城區(qū)、農(nóng)村居民生活用水和完成向民勤調(diào)水任務(wù)后，上游來水不能滿足農(nóng)作物需水要求，雜木、金塔、黃羊等灌區(qū)每年春季均有“卡脖子旱”現(xiàn)象，部分時段農(nóng)作物生長期不能適時、適量灌溉，農(nóng)作物受旱現(xiàn)象時有發(fā)生。

西營河徑流4～5月份主要由冰雪融水和降水補給，徑流量占年徑流的16.2%；6～9月份為夏季洪水期徑流量占年徑流的69.6%；10～11月份為秋季平水期，12月至次年3月為冬季枯水期。徑流量占年徑流的14.2%。根據(jù)西營河水庫入庫徑流資料，多年平均流量3.78億m3，最大年徑流量（1989年）5.159億m3，最小年徑流量（1991年）2.152億m3。

3.7 水源供水保證率分析

西營水庫與西營渠首之間有9.5 km的自然河道，根據(jù)地形地質(zhì)條件，水廠取水口設(shè)在渠首總干涵洞處，以西營河水庫作為供水水源，距水廠3.5 km。西營水庫總庫容2 350萬m3，校核洪水位2 033.2 m，相應(yīng)庫容面積1.78 km2，死庫容200萬m3，西營渠首從西營水庫的年引水量見表5。

表5 西營渠首引水量表（單位：萬m3）

由表5可知，西營水庫引水至渠首的年引水量都在2萬m3以上，為確保灌區(qū)群眾及涼州工業(yè)園區(qū)正常的生產(chǎn)生活用水，西營河水庫在調(diào)水、調(diào)蓄、灌溉過程中，優(yōu)先保障人飲用水，水庫泄水量至西營渠首均可滿足最高日引水量（已建西營水廠10 445 m3/天，宏祥水廠20 000 m3/天，即年總需水量約為1 111萬m3）的要求。

4 西營河灌區(qū)人飲用水情況分析

西營河是石羊河流域最大的支流，地表徑流以冰雪融水和大氣降水為主，多年平均徑流量3.7億m3。按照重點治理規(guī)劃中分水目標(biāo)，灌區(qū)可利用水量逐年減少，向下游民勤調(diào)水量逐年增加。2022年灌區(qū)渠首引水量僅為1.97億m3，較2005年的3.3億m3減少了1.33億m3，減幅達(dá)40.3%；向下游民勤調(diào)水量由2005年的0.12億m3增加到2022年的1.8億m3，增加幅度達(dá)15倍。

4.1 2023年西營河灌區(qū)人飲供水情況

根據(jù)涼州區(qū)2023年度水資源使用權(quán)配置方案，西營河灌區(qū)配置水權(quán)總量為20 750萬m3。其中：生活用水1 286萬m3，占水權(quán)總量的6.2%；由于灌區(qū)人飲取水口在渠首以下200 m處，距西營水庫9.8 km，西營水庫日均每天下泄流量0.3 m3/s才能滿足灌區(qū)人飲用水，2023年西營水庫下泄人飲水量1 143萬m3，滿足2座水廠引水需要（已建西營水廠10 445m3/天，宏祥水廠20 000 m3/天，即年總需水量約為1 111萬m3）。

4.2 不同水文年份西營水庫人飲供水情況分析

1）干旱年情況（p=95%）西營河河源來水為2.87億m3，西營河渠首向民勤下泄水量1.34億m3，灌區(qū)引水量只有1.40億m3，其中人飲用水0.091億m3。

2）平水年情況（p=75%）西營河河源來水在3.7億m3，西營河渠首向民勤下泄水量1.8億m3，灌區(qū)引水量1.78億m3，其中人飲用水0.114億m3。

3）豐水年情況（p=50%）西營河河源來水在4.4億m3，西營河渠首向民勤下泄水量1.8億m3，灌區(qū)引水量2.37億m3，可滿足灌區(qū)生活、生態(tài)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉的用水要求。

在配水總量內(nèi)，可通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟手段調(diào)控、推廣應(yīng)用新技術(shù)新工藝等措施，降低用水定額，提高水資源利用效率和效益，不斷提高區(qū)域水資源承載力和水環(huán)境承載力。在具體制定方案時，結(jié)合涼州區(qū)屬于干旱半干旱的地域特征，采用平水年實際供水情況，堅持優(yōu)先保障基本生活用水，合理保留生態(tài)用水，滿足工業(yè)用水，調(diào)整農(nóng)業(yè)用水的原則，以滿足人們的基本生活用水和最基本的生態(tài)用水。