烏魯木齊市水資源開發(fā)與利用研究

李培紅，姜卉芳

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊830042;2.新疆烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆 烏魯木齊830000)

烏魯木齊市位于天山北麓準(zhǔn)噶爾盆地南側(cè)，三面環(huán)山，東臨天山主峰博格達(dá)峰，西有卡拉勒山，南依天山支脈喀拉烏咸山，西北有準(zhǔn)噶爾盆地，是新疆維吾爾自治區(qū)首府，是新疆政治、經(jīng)濟(jì)、文化和綜合交通樞紐，也是我國連接歐亞大陸的重要樞紐和沿邊重點(diǎn)開放城市。

烏魯木齊地處歐亞大陸腹地，屬溫帶大陸性氣候，寒暑變化劇烈，干燥少雨，光照豐富，蒸發(fā)量大，冬季寒冷漫長，夏季熱而不悶，春季多大風(fēng)，秋季降溫迅速，蒸發(fā)量冬季小、夏季大，屬半干旱地區(qū)。烏魯木齊市現(xiàn)轄7區(qū)1縣，2個(gè)國家級開發(fā)區(qū)和一個(gè)出口加工區(qū)，境內(nèi)還駐有新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)十二師和自治區(qū)單位，市區(qū)南北長16 km，東西長2～6 km，海拔高程為680～920 m，是一狹長帶形城市，行政區(qū)總面積1.42萬km2。2011年常住人口321.21萬人，其中少數(shù)民族人口67.62萬人，全市國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值1 700億元，占全疆生產(chǎn)總值的25.7%。

1 烏魯木齊市水資源總量及利用現(xiàn)狀分析

1.1 水資源總量

烏魯木齊市共計(jì)有大小河溝43條，其中年徑流量在1億m3以上的河流4條，0.5億～1.0億 m3的有4條，0.1億～0.5億 m3的有7條。這43條河溝分別屬于按照流域水系特征劃分的烏魯木齊河水系、頭屯河水系、柴窩堡湖水系、達(dá)坂城白楊河水系和阿拉爾溝水系。

1.1.1 冰川

烏魯木齊市山區(qū)冰川資源比較豐富，主要分布于哈拉烏成山和博格達(dá)山，按照五大水系統(tǒng)計(jì)冰川儲(chǔ)量為74.97億 m3。

1.1.2 湖泊烏魯木齊市境內(nèi)主要兩大湖泊為位于博格達(dá)山南側(cè)洼地間鹽湖和柴窩堡湖。

1.1.3 降水

烏魯木齊市水汽來源:太平洋和印度洋即東、南方向來的水汽因受高山阻隔長途跋涉至腹地已散失殆盡，進(jìn)入烏魯木齊市的多是干熱暖流。大西洋和北冰洋的冷濕氣流，隨西風(fēng)環(huán)流進(jìn)入新疆，從西、北兩方向影響烏魯木齊市。降水分布總的趨勢是西部多，東部少;迎風(fēng)坡多，背風(fēng)坡少;山區(qū)多，平原少。受水汽條件和地理位置的影響，降水量季節(jié)分配不均。烏魯木齊山區(qū)降水量主要集中出現(xiàn)在5～8月，平原區(qū)降水量主要集中在4～7月，6、7月達(dá)到降水量的最高峰。

表1 烏魯木齊市不同保證率的降水量計(jì)算表

1.1.4 徑流量

按照各河溝徑流補(bǔ)給來源分烏魯木齊市徑流組成有:降水和冰雪融水混合補(bǔ)給型、降水和融雪補(bǔ)給型、降水與裂隙水補(bǔ)給型、地下水補(bǔ)給型。

表2 烏魯木齊市各流域分區(qū)流量對照表(地表水資源)

烏魯木齊市地表水資源總量為10.77億 m3。(地表水資源量:通常指河流、湖泊、水庫、冰川等地表水體的動(dòng)態(tài)水量)。

表3 烏魯木齊市各流域地下水資源量一覽表

1.1.5 水資源總量

根據(jù)水資源總量計(jì)算公式:W=R+Q-D。式中:W為表示水資源總量;R為表示地表水資源總量;Q為表示地下水資源總量;D為表示地表水與地下水資源互相轉(zhuǎn)化的重復(fù)資源量。

烏魯木齊市水資源總量:W=10.77億 m3+4.67億 m3-0.412 5億 m3(不重復(fù)量)=11.18億 m3

1.2 水資源可利用量

除去烏魯木齊市水資源總量中不可以被利用水資源量和不可能被利用水資源量，烏魯木齊市的水資源可利用量為9.97 億 m3。

2 水資源利用現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)狀供水結(jié)構(gòu)

2011年烏魯木齊總供水量10.89億 m3。地表水源供水量5.70億 m3，占總供水量52.3%;地下水源供水量4.97億m3(地下水資源超采1.3億 m3)，占總供水量45.6%;其它水源供水量2 263萬 m3，占總供水量2.1%。2011年烏魯木齊總用水量10.89億 m3，農(nóng)業(yè)用水7.01億 m3，占總用水量的 64.4%;工業(yè)用水 1.59 億 m3，占總用水量的 14.6%;生活用水2.29億 m3(其中城鎮(zhèn)居民生活用水1.39億 m3)，占總用水量的21.0%。

圖1 2011年烏魯木齊供水量組成圖

2.2 現(xiàn)狀用水指標(biāo)

經(jīng)分析，2011年烏魯木齊市的人均用水量為339 m3/人，萬元GDP(當(dāng)年價(jià))用水量為64 m3/萬元，農(nóng)田綜合毛灌溉定額為567 m3/畝，萬元工業(yè)增加值(當(dāng)年價(jià))用水量為24 m3/萬元，城鎮(zhèn)人均生活日用水量為116 L/(人·d)，農(nóng)村人均生活日用水量為48 L/(人·d)，牲畜頭(只)日均用水量8L/(頭·d)。

圖2 2011年烏魯木齊用水量組成圖

2.3 廢污水回收及中水利用情況

根據(jù)《2011年烏魯木齊市水資源公報(bào)》中的數(shù)據(jù):2011年總用水量為10.89億 m3，廢污水排放總量2.15億 m3，進(jìn)入城市市政排水管線末端廢污水處理量1.43億 m3，占排放總量的64.8%。城市污水集中處理后用于農(nóng)灌、綠化及工業(yè)5 276萬 m3(其中完全接納 2 263萬 m3)，占總處理量37.0%，占廢污水總量24.5%。2011年烏魯木齊城市污水日處理能力76.5萬 m3，而城市廢污水集中排放量只為1.64億m3，污水處理能力大于城市廢污水收集排放量。

3 水資源存在的問題

3.1 水資源量嚴(yán)重不足，供需不平衡

2011年，烏魯木齊市總用水量為10.89億 m3，而水資源可利用量僅為9.9億m3，用水量已經(jīng)超過了水資源的可利用量。根據(jù)《烏魯木齊市城市總體規(guī)劃(2011-2020)》數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)2015年烏魯木齊市總?cè)丝?00萬人，2020年烏魯木齊總?cè)丝?50萬人，屆時(shí)水資源將成為制約城市發(fā)展是的重要因素。

3.2 烏魯木齊河上游缺乏控制性蓄水工程

烏魯木齊市降雨時(shí)空分布不均，年內(nèi)降雨季節(jié)性強(qiáng)的特點(diǎn)，但烏魯木齊河上游沒有控制性水庫，調(diào)蓄能力薄弱。

3.3 地下水超采嚴(yán)重，柴窩堡湖等地生態(tài)破壞嚴(yán)重

烏魯木齊市地下水資源總量為4.67億 m3，地下水可開采量為3.76億 m3，而2011年供水量地下水的供水量為4.97億m3，已經(jīng)超過了了地下水的可開采量1.3億 m3，地下水超采，且已經(jīng)給自然生態(tài)帶來了破壞，柴窩堡湖破壞尤為嚴(yán)重。

3.4 用水結(jié)構(gòu)不合理，農(nóng)業(yè)用水比列偏高，效率偏低

2011年總供水量為10.89億 m3，其中農(nóng)業(yè)用水就用去了7.05億 m3，占總用水的64.74%，多年來農(nóng)業(yè)用水一直是用水大戶，基本都在總用水的60%以上，但其產(chǎn)值卻僅占國民生產(chǎn)總值的1.4%左右。

3.5 水資源重復(fù)利用率偏低

烏魯木齊市近年來雖然加大了污水處理廠的建設(shè)速度，但由于排水管網(wǎng)不完善和再生水回用管網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后，致使廢污水得不到有效利用。

3.6 農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)、工業(yè)用水重復(fù)率偏低，市政管網(wǎng)漏失率偏高

烏魯木齊市現(xiàn)狀農(nóng)田綜合毛灌溉定額為567 m3/畝，萬元工業(yè)增加值(當(dāng)年價(jià))用水量為24 m3/萬元，現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)僅為0.5，工業(yè)水重復(fù)利用率為70%，管網(wǎng)漏損率為17.9%(含免費(fèi)供水量損失)。

4 水資源合理開發(fā)與利用措施

4.1 工程措施

4.1.1 烏魯木齊河上游修建控制性水庫

在烏魯木齊河上游修建控制性水庫，在兼顧防洪任務(wù)的同時(shí)蓄儲(chǔ)汛期洪水，以備枯水期人為的均勻調(diào)配水量，貫徹烏河流域，500 m高程以上由烏魯木齊河供水，500 m高程以下由“500水庫”供水的“高水高用、低水低用、優(yōu)水優(yōu)用”原則。根據(jù)《“500”水庫受水區(qū)水資源利用及工程規(guī)劃報(bào)告》2010年“500”水庫給受水區(qū)配置中，0.5億 m3水為通過在烏魯木齊河上建設(shè)水庫以實(shí)現(xiàn)“高水高用”，置換烏魯木齊河現(xiàn)狀給烏魯木齊河下游的農(nóng)六師的供水量。(“500”為阜康境內(nèi)水庫，因其正常蓄水位為高程500 m得名，庫容為2.81億 m3，主要給烏魯木齊市、克拉瑪依市、昌吉州供水)

4.1.2 限制、合理性開采地下水源

烏市城區(qū)的可利用水資源量與城區(qū)需水量之間尚有較大的缺口。就全區(qū)來說，目前地下水開采量已經(jīng)超采1.3億m3，部分生態(tài)環(huán)境和地下水量平衡已經(jīng)遭到破壞。要維持當(dāng)前的生態(tài)平衡，地下水已無多大潛力，所以，從總水資源來看，地下只能作為調(diào)節(jié)地表水余缺的補(bǔ)充，在缺水的季節(jié)或干早的年份適當(dāng)加大開采量，豐水季節(jié)或年份調(diào)減地下水開采量以求平衡。

4.1.3 調(diào)整農(nóng)業(yè)用水比例，實(shí)現(xiàn)水資源價(jià)值利用最大化

對于農(nóng)業(yè)的高耗水和不成比例的低GDP的對策，一、改善農(nóng)業(yè)灌溉方式，采取節(jié)水灌溉模式如滴灌、噴灌等，提高灌溉水利用系數(shù)提高至國際平均水平0.7。二、調(diào)整農(nóng)業(yè)用水比例，降低農(nóng)業(yè)用總量，從而增加不斷增加的城市人口的生活需水量和飛速發(fā)展的工業(yè)用水總量，充挖掘本地區(qū)水資源能力。三、加快灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程的建設(shè)，加強(qiáng)現(xiàn)有及新建渠道輸送水的防滲長度和力度，渠道管道化，同時(shí)調(diào)整農(nóng)業(yè)用水水價(jià)，起到促進(jìn)建設(shè)節(jié)水灌溉模式的形成。

4.1.4 提高農(nóng)業(yè)灌溉定額，工業(yè)用水重復(fù)率，降低管網(wǎng)漏失率

建議將烏魯木齊市的生活用水指標(biāo)調(diào)整為節(jié)水城市標(biāo)準(zhǔn)210 m3/d，同樣依據(jù)節(jié)水型社會(huì)用水指標(biāo)，烏魯木齊縣2015年，農(nóng)業(yè)毛灌溉定額基本按550 m3/畝計(jì)，2020年農(nóng)業(yè)毛灌溉定額基本達(dá)到491 m3/畝，考慮到米東區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)用水水平較高，現(xiàn)狀灌溉定額為478 m3/畝，預(yù)測到2015年、2020年米東區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉定額按450 m3/畝計(jì)，達(dá)坂城農(nóng)業(yè)退耕后主要為林地，林地采用滴灌，灌溉定額按350 m3/畝計(jì)。加強(qiáng)工業(yè)用水循環(huán)體系建設(shè)，提高工業(yè)冷卻水循環(huán)利用率，重點(diǎn)抓好工業(yè)園區(qū)水的循環(huán)利用工作，將工業(yè)用水重復(fù)利用率達(dá)從現(xiàn)狀年的70%提高到2015年的85%以上。通過烏魯木齊市供水三、四期工程改造現(xiàn)有工程及合理的管理因素將2011年現(xiàn)狀管網(wǎng)17.7%的漏失率調(diào)整為10%，實(shí)現(xiàn)有限水資源的高效利用。

4.1.5 改善排水管網(wǎng)現(xiàn)狀，提高水源的回收利用率

通過城市發(fā)展規(guī)劃及布局，建設(shè)和完善排水管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施，解決工程性缺水，解決由于管網(wǎng)的老化、供、排水范圍小、管材差等管網(wǎng)發(fā)展跟不上城市發(fā)展、制約烏魯木齊經(jīng)濟(jì)發(fā)展的供、排水瓶頸的局面。

4.1.6 提高污水回收率，挖掘中水水潛力

城市污水具有就近可取、水量受季節(jié)性影響小、基建投資和處理成本較遠(yuǎn)距離引水低等優(yōu)點(diǎn)。城市污水處理后，可以在許多方面使用，如農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)回用、城市生活雜用水、地下回灌、水景用水。從長遠(yuǎn)來看，烏市城市污水的再利用前景是非常廣闊的，將是城市穩(wěn)定的再生水源。

4.1.7 外調(diào)水源

在充分利用本區(qū)域水資源的前提下，外調(diào)烏魯木齊市周邊水源，來補(bǔ)充城市發(fā)展所需水量，周邊可調(diào)水源有白楊河水系和“500”水庫等，建議外調(diào)水源在不同來水頻率保障自己區(qū)域發(fā)展和不破壞生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過“揚(yáng)水”或修建水庫等工程措施補(bǔ)給烏魯木齊市水量。

4.2 非工程措施

4.2.1 實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理

明確確立水資源開發(fā)利用控制紅線，嚴(yán)格開發(fā)控制紅線進(jìn)行開發(fā)利用，嚴(yán)格規(guī)劃管理和水資源論證制度，嚴(yán)格控制流域和區(qū)域取水總量，嚴(yán)格實(shí)施取水許可、水資源有償使用、地下水管理和保護(hù)等管理措施。

4.2.2 實(shí)行用水效率控制制度

全面加強(qiáng)節(jié)水用水管理，加快推進(jìn)節(jié)水技術(shù)改造，提高科學(xué)技術(shù)和工藝水平，發(fā)展?jié)崈羯a(chǎn)，降低用水年耗以及開發(fā)節(jié)水設(shè)備、降低能耗等來實(shí)現(xiàn)用水效率的控制。

4.2.3 分質(zhì)供水，合理有效的利用水資源

分質(zhì)供水可以作到“水”盡其用，把高質(zhì)量的地下水或優(yōu)質(zhì)的地表水用于生活飲用;把水質(zhì)稍差但符合標(biāo)準(zhǔn)的源水、再生水用作工業(yè)或雜用水;再把經(jīng)過一定處理的回用污水用于景觀和農(nóng)業(yè)灌溉用水。

4.2.4 加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，避免污染有限的水

取水點(diǎn)周圍半徑100 m的水域內(nèi)，嚴(yán)禁捕撈、?？看?、游泳和從事可能污染水源的任何活動(dòng)，并由供水單位設(shè)置明顯的范圍標(biāo)志和嚴(yán)禁事項(xiàng)的告示牌。

4.2.5 堅(jiān)持節(jié)約用水，努力建設(shè)節(jié)水型城市

城市節(jié)約用水要做到“三同時(shí)，四到位”即建設(shè)項(xiàng)目的主體工程與節(jié)水措施同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用;取水用水單位必須做到用水計(jì)劃到位、節(jié)水目標(biāo)到位、節(jié)水措施到位、管水制度到位。

4.2.6 實(shí)行階梯水價(jià)

加強(qiáng)用水定額管理，實(shí)行計(jì)劃內(nèi)外用水的梯次收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，在保證人民正常生活用水及正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)階梯水價(jià)，利用經(jīng)濟(jì)杠桿，提高人們的節(jié)水意識(shí)，從而達(dá)到節(jié)約用水，提高水資源利用率的目的。

5 結(jié)語

水資源對城市的形成、發(fā)展、演變具有誘導(dǎo)和制約作用，不僅影響城市的性質(zhì)、規(guī)模，而且還影響城市的結(jié)構(gòu)布局和發(fā)展變遷，水資源正在取代石油而成為引起當(dāng)今世界危機(jī)的主要問題。如何使烏魯木齊市有限的水資源得到合理配置和高效使用，只有從根本上了解烏魯木齊市的水資源情況和分析水資源現(xiàn)狀利用和開發(fā)情況，找出水資源利用和開發(fā)的問題所在，按照節(jié)水城市的標(biāo)準(zhǔn)，有的放矢，給出烏魯木齊市水資源的合理開發(fā)建議和措施。通過一系列的措施建議，到2020年烏魯木齊市城區(qū)給水水源將形成以外調(diào)供水、污水回用、水庫供水為輔、深層地下水限制開采的良好供水格局。

［1］烏魯木齊水資源規(guī)劃報(bào)告.西北市政設(shè)計(jì)研究院、新疆水利水電勘查設(shè)計(jì)研究院、烏魯木齊市水利設(shè)計(jì)研究院、新疆綠源有限公司.2011:12-20.

［2］“500水庫”引水至烏魯木齊供水工程可行性研究報(bào)告.西北市政設(shè)計(jì)研究院.2011.4.

［3］烏魯木齊市市政設(shè)施“十二五”規(guī)劃報(bào)告.2010.5.

［4］烏魯木齊市城鎮(zhèn)排水水務(wù)“十二五”規(guī)劃報(bào)告.2011:7-20.

［5］烏魯木齊市城市供水管網(wǎng)改造三期工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告.西北市政設(shè)計(jì)研究院.2009:2-20.

［6］烏魯木齊市城市總體規(guī)劃(2009-2020)》2011.

［7］烏魯木齊市水資源公報(bào).2003-2011.

［8］“500”水庫受水區(qū)水資源利用及工程規(guī)劃報(bào)告.

［9］烏魯木齊市排水水務(wù)“十二五”規(guī)劃草案.2011.

［10］烏魯木齊市城鎮(zhèn)給水水務(wù)“十二五”規(guī)劃草案.2011.

［11］中國冰川目錄”1986.