曲靖市車馬碧水庫工程受水區(qū)水資源配置研究

【摘要】分析了曲靖市車馬碧水庫工程受水區(qū)需水預測和供水量預測，利用MIKEBASIN軟件建立區(qū)域水資源配置模型，給出了曲靖受水區(qū)水資源平衡結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，對車馬碧水庫供水進行了布置，指出車馬碧水庫工程的實施只能一定程度的緩解灌區(qū)水資源缺乏問題，受水區(qū)還應(yīng)加強節(jié)水意識和興建水利工程。

【關(guān)鍵詞】車馬碧水庫；受水區(qū)；水資源；水資源配置

車馬碧水庫工程位于馬龍縣境內(nèi)金沙江水系牛欄江一級支流馬龍河下游，是一座集農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水和生態(tài)補水為一體的綜合性水利工程。曲靖灌區(qū)包括曲靖沾益、麒麟和陸良三個縣區(qū)，整個灌區(qū)從北至南呈長條形，壩子從上游至下游逐漸開闊，灌區(qū)南北長約100km，東西寬8-15km，地勢呈南低北高和東西部高中部低的趨勢。曲靖灌區(qū)屬北亞熱帶和溫暖地帶，是半濕潤和半干燥過度地帶，干濕季節(jié)分明，平均氣溫14.5-14.7℃，年平均降水量983-1017mm。曲靖灌區(qū)內(nèi)水資源總量為115400萬m3，人均水資源僅為775m3，僅為全省人均水資源的16%左右，屬于水資源緊張地區(qū)，隨著曲靖灌區(qū)國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水資源的供需矛盾越來越突出。

1.受水區(qū)需水預測

社會經(jīng)濟發(fā)展目標是水資源供需預測的重要依據(jù)，直接關(guān)系到流域的水資源配置方案[1-4]。為了使預測的經(jīng)濟指標合理可行，在預測水資源供需時還參照了《云南省水資源綜合規(guī)劃》、《云南省21世紀初可持續(xù)發(fā)展水資源利用研究》等相關(guān)文獻，車馬碧水庫工程水資源配置現(xiàn)狀水平年為2011年，預測水平年為2030年，受水區(qū)需水預測主要包括城鄉(xiāng)生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水等。

1.1 城鎮(zhèn)生活用水預測

城鎮(zhèn)生活用水是指城鎮(zhèn)用水中除了工業(yè)用水以外的所有用水，又稱為城鎮(zhèn)大生活用水，主要包括居民生活用水、公共用水、環(huán)境用水、畜牧用水等。根據(jù)規(guī)劃，2011年灌區(qū)城鎮(zhèn)總?cè)丝跒?1.6萬人，2030年可達232.7萬人，城鎮(zhèn)生活綜合需水額采用日均用水量方法進行預測，根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展水平、城鎮(zhèn)居民收入、水價水平和節(jié)水器具推廣普及情況，同時參照氣候條件、用水習慣等來預測2030年城鎮(zhèn)生活用水定額。城鎮(zhèn)生活用水率可用供水管路漏失率表示，根據(jù)城鎮(zhèn)大小、管道密度和節(jié)水力度等因素確定，根據(jù)資料可知，當前供水管路漏失率為15%，按照云南省節(jié)水型社會建設(shè)要求，預計受水區(qū)2030年可達到10%。結(jié)合供水管道漏失率，再考慮水廠自用水和未預見用水量后可得生活用水毛需水量，水廠自用水量和未預見水量各水平年平均為5%和10%。計算可得，受水區(qū)曲靖灌區(qū)現(xiàn)狀生活用水量為8807萬m3，預測2030年生活用水量為27555萬m3。

1.2 農(nóng)村生活用水預測

根據(jù)個水平年農(nóng)村人數(shù)、用水定額，可計算出受水區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)村居民生活凈需水量為1256萬m3，根據(jù)規(guī)劃，2011年灌區(qū)農(nóng)村總?cè)丝跒?7.3萬人，2030年為36.3萬人，盡管隨著生活水平的提高，農(nóng)村生活用水定額會略有上升，但上升幅度不會太大，可預測2030年生活需水量為994萬m3。根據(jù)農(nóng)村牲畜發(fā)展預測可知，2011年受水區(qū)牲畜為82.3萬只，2030年可達105.1萬只，目前農(nóng)村牲畜需水量為1170萬m3，根據(jù)牲畜養(yǎng)殖發(fā)展規(guī)劃預測2030年為1986萬m3。同時考慮到農(nóng)村管道漏失水量和未預見水量之和，宜按照凈需水量10%-25%取值，預測現(xiàn)在農(nóng)村生活需水量為2907萬m3，2030年可達3576萬m3。

1.3 工業(yè)用水預測

曲靖灌區(qū)主要涉及到三個省級工業(yè)園區(qū)，分別是南海子工業(yè)園區(qū)、西城工業(yè)園區(qū)和花山煤化工工業(yè)園區(qū)，此外還有部分縣級工業(yè)園區(qū)。南海子工業(yè)園區(qū)采用工業(yè)用地用水量指標為130m3/ha，園區(qū)內(nèi)最高日工業(yè)涌水量為21.16萬m3，水的重復利用率為80%，故工業(yè)生產(chǎn)用水量應(yīng)為每天補充的新水量，根據(jù)產(chǎn)業(yè)布局綜合情況分析，工業(yè)用地涌水量乘以0.73的系數(shù)為實際工業(yè)涌水量，計算可得南海子工業(yè)園新水日最大用量為15.36萬m3，其他涌水量包含工業(yè)站、倉儲站、中心服務(wù)區(qū)等，總計南海子工業(yè)園區(qū)總用水量為19.34萬m3/日。鑒于南海子工業(yè)園為縣城城區(qū)一部分，其他用地用水已經(jīng)在生活用水中計算，故僅需計算其中的工業(yè)用水，同時考慮到瀟湘水庫水質(zhì)保護方案，南海子工業(yè)園工業(yè)涌水量最大為14.9萬m3，考慮疏水損失率3%，日變化系數(shù)1.4，計算南海子工業(yè)園區(qū)毛用水量為4005萬m3。同理，可得西城工業(yè)園區(qū)毛用水量為5996萬m3，花山煤化工工業(yè)園區(qū)毛用水量為7370萬m3，各縣級工業(yè)園區(qū)總計毛用水量8161萬m3。上述計算的各工業(yè)園區(qū)需水量為按照工業(yè)園最大規(guī)模建成后的工業(yè)用水量，由于各工業(yè)園規(guī)劃水平年為2030年，不會短期建成，近期工業(yè)園區(qū)還達不到計算所得最大涌水量。

其他工業(yè)用水采用萬元增加值定額法進行預測，規(guī)劃水平年時，受水區(qū)現(xiàn)狀需水量為8408萬m3，預測2030年其他工業(yè)需水量19113萬m3.

1.4 農(nóng)業(yè)用水預測

計算農(nóng)田灌溉毛需水量時，首先根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展預測的農(nóng)田灌溉面積發(fā)展指標，以及擬定的農(nóng)田灌溉凈定額，計算出灌溉凈需水量，再除以灌溉水利用系數(shù)即可得農(nóng)田灌溉毛需水量[5]。曲靖灌溉區(qū)2011年保證率P=75%，農(nóng)田灌溉凈定額平均為376m3/畝，由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整因素，到規(guī)劃水平年2030年保證率75%時，農(nóng)田灌溉凈定額平均為421m3/畝。受到城鎮(zhèn)化的發(fā)展和灌區(qū)節(jié)水規(guī)劃影響，灌區(qū)農(nóng)田灌溉面積2030年可達85.47萬畝，在考慮設(shè)計灌水率的基礎(chǔ)上，計算可得曲靖灌區(qū)現(xiàn)狀保證率P=75%，多年平均的農(nóng)田灌溉需水量現(xiàn)狀分別為51532萬m，預測到2030年分別為55684萬m3。

綜合上述可知，至2030年受水區(qū)最大需水量為105928萬m3。

2.可供水量分析

曲靖灌區(qū)供水工程包括地表水工程、蓄水工程、提水工程、調(diào)水工程、地下水工程和回歸水利用，曲靖灌區(qū)調(diào)水工程包括車馬碧調(diào)水工程，車馬碧調(diào)水供水量為9464萬m3，；黑灘河調(diào)水工程，供水量為9144萬m3；德澤調(diào)水工程，供水量為3.1億m3；獨木水庫引水工程，供水量3500萬m3。從各水平年可供水量資料可知，現(xiàn)狀年調(diào)出區(qū)和受水區(qū)總供水量分別為0.8億m3和6.73億m3，P=75%頻率時，調(diào)出區(qū)和受水區(qū)總供水量分別為0.83億m3和7.10億m3；2030年調(diào)出區(qū)供水量為1.61億m3，受水區(qū)水利工程多年平均可供水量8.25億m3。

3.受水區(qū)水資源配置

3.1 水資源配置原則分析

（1）調(diào)出區(qū)和受水區(qū)的水資源開發(fā)利用，應(yīng)與其社會經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)力布局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及生態(tài)環(huán)境相適應(yīng)。

（2）堅持以人為本，按可持續(xù)的科學發(fā)展觀超前協(xié)調(diào)生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水，以及地表水與地下水、當?shù)厮c外調(diào)水的關(guān)系，強化水資源節(jié)約與保護，提高用水效率，實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。

（3）調(diào)出區(qū)和受水區(qū)的水源工程應(yīng)下放最小河道生態(tài)基流，保障河流基本的生態(tài)環(huán)境用水，已占用的必須退減被擠占的河道生態(tài)基流。

（4）水資源配置中應(yīng)根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展需求和水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，對水資源開發(fā)治理、節(jié)約保護、配置及管理調(diào)度等作出總體安排。堅持開源節(jié)流治污并重，除害興利結(jié)合，妥善處理上下游、左右岸、干支流、城市與農(nóng)村、流域與區(qū)域、開發(fā)與保護、近期與遠期等關(guān)系。

（5）水資源配置計算系列為1954～2010年，計算時段為月。水資源配置中的水庫調(diào)度規(guī)則是，首先滿足防洪和下游生態(tài)基流要求，然后是供水任務(wù)，供水配置時應(yīng)遵循“優(yōu)水優(yōu)用、高水高用”的原則。

每個小區(qū)分為城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉、農(nóng)村生活、河道生態(tài)基流用水部門；供水工程應(yīng)預留河道生態(tài)基流，優(yōu)先下泄河道生態(tài)基流，再分別按各供水對象供水。同時向生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)供水的水庫，優(yōu)先向生活供水，其次再向工業(yè)供水，最后向農(nóng)業(yè)灌溉供水。水庫每個供水對象都設(shè)立兩條興利調(diào)度線，即加大供水線和限制供水線，各條調(diào)度線的分析確定是以水庫實際運行管理情況調(diào)查與水利計算方法相結(jié)合，逐時段計算出調(diào)度線。庫水位高于加大供水線時，根據(jù)需要可以增大供水量；水位在加大供水線和限制供水線之間，屬于正常供水區(qū)；低于限制供水線，則逐漸削減供水量，特枯年份還可能會大量減少至停止農(nóng)業(yè)供水。水庫最高蓄水位為正常蓄水位，回落的最低水位為死水位，汛期嚴格遵守防洪限制水位的調(diào)度運行規(guī)定。

（8）按照國家有關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范的要求，各用水對象的設(shè)計供水保證率規(guī)定為：城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活95%，工業(yè)生產(chǎn)95%，農(nóng)田灌溉為75%。城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活和工業(yè)供水保證率按月時段統(tǒng)計，農(nóng)田灌溉供水保證摔按年統(tǒng)計。

（9）城鎮(zhèn)生活、工農(nóng)業(yè)用水的回歸水重新回到河道中，可作為下游用水戶的取水水源之一繼續(xù)使用，不同的地域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)而采用不同的回歸系數(shù)進行計算。

（10）關(guān)于供水水質(zhì)，在各計算單元的水資源供需平衡中，應(yīng)嚴格按照各部門的用水水質(zhì)標準執(zhí)行：城鄉(xiāng)生活供水水質(zhì)為地表水Ⅲ類及其以上，工業(yè)供水水質(zhì)為Ⅳ類以上，農(nóng)田灌溉和生態(tài)環(huán)境用水的水質(zhì)標準為Ⅴ類以上。對于水質(zhì)不達標的水量，將作為不合格供水，從原來的總供水量中予以扣除，不再參與供需平衡。規(guī)劃水平年各片區(qū)的水質(zhì)目標，按照云南省政府批準執(zhí)行的《云南省水功能區(qū)劃》確定。

3.2 基于MIKEBASIN軟件的水資源配置方法研究

（1）水資源配置軟件介紹

本次水資源配置軟件采用丹麥水利研究所（DHI）開發(fā)、面向全世界推廣應(yīng)用的水資源配置軟件MIKEBASIN，該軟件有如下一些特點：①專用的流域或區(qū)域水資源規(guī)劃決策支持軟件。流域或區(qū)域水資源開發(fā)；②軟件為圖形界面。③可以靈活地設(shè)置水庫、用水點的調(diào)度規(guī)則。④數(shù)據(jù)輸入輸出靈活方便。⑤根據(jù)計算的精度要求靈活地選擇計算時段。

（2）水資源配置方法研究

為了更好的協(xié)調(diào)各方面用水，最有效的開發(fā)利用有限的水資源，根據(jù)對水資源配置原則的分析，利用MIKEBASIN軟件建立區(qū)域水資源配置模型，以各個流域水系現(xiàn)狀的水源工程和用水戶之間已經(jīng)形成的供水邏輯關(guān)系的水資源系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立各片區(qū)的河流、水利工程供水和城鄉(xiāng)用水節(jié)點概化網(wǎng)絡(luò)圖。

為便于分析設(shè)計水平年車馬碧水庫入庫徑流，調(diào)出區(qū)的水資源配置為車馬碧水庫壩址以上和以下兩個計算單元分別進行配置計算，受水區(qū)考慮供水水源和用戶關(guān)系，共劃分13個計算單元進行配置計算，每個單元的用水節(jié)點劃分為城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)村生活、農(nóng)田灌溉和河道生態(tài)基流等五個部門，到了2030年，曲靖灌區(qū)資源配置模型中共有節(jié)點422個，其中供水節(jié)點72個，用水節(jié)點164個，河道生態(tài)基流節(jié)點41個，其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點145個。

根據(jù)缺水情況，選擇車馬碧水庫供水范圍，車馬碧水庫工程P=75%頻率總供水量10596萬m3，供本區(qū)馬龍河流域436萬m3，其中工業(yè)286萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉150萬m3；供曲靖灌區(qū)10160萬m3，其中供西山灌區(qū)工業(yè)3624萬m3，供西河水庫灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉1658m3，供瀟湘水庫灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉1627萬m3，供沾曲壩聯(lián)合灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉1189萬m3，供蓮花田灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉1267萬m3，供陸良沿江灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉795萬m3。

4、結(jié)論

根據(jù)對曲靖灌區(qū)需水量預測和供水量預測可知，灌區(qū)內(nèi)水利設(shè)施不同程度的存在不足問題，灌區(qū)水力資源緊缺是顯著問題，車馬碧水庫工程的實施只能一定程度的緩解灌區(qū)水資源缺乏問題，灌區(qū)各規(guī)劃水平年要不斷加強節(jié)水意識，同時對現(xiàn)有的水利工程盡可能挖潛配置，同時還需要興建一批蓄、引、提、調(diào)水工程，只有這樣才能滿足曲靖灌區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展對水資源的要求。

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