拜城縣水資源供需平衡及開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀探析

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000)

拜城縣水資源供需平衡及開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀探析

劉亮

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000)

依據(jù)地方規(guī)劃及庫(kù)車-拜城盆地水文地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目成果，分析計(jì)算近、遠(yuǎn)期規(guī)劃年水資源需求量和可供水量，通過(guò)供需平衡分析為當(dāng)?shù)厮Y源合理配置及可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用提出建議。結(jié)果表明：拜城縣2020年總需水量11.169 6億 m3，2025年總需水量8.599 6億 m3。在P=50%供水保證率下，地表水、地下水可供水總量為16.010 8億 m3，在P=75%供水保證率下，可供水總量為14.746 5億 m3，無(wú)論平水年還是枯水年，水資源均有盈余。并提出提高農(nóng)業(yè)用水效率，劃分地下水資源保護(hù)區(qū)，推行中水回用和加強(qiáng)水資源管理等水資源開(kāi)發(fā)利用建議。

拜城縣；可供水量；需水量；供需平衡

拜城縣位于新疆天山中段南麓、塔里木盆地北緣的拜城盆地，四周群山環(huán)抱，北依哈雷克套山，南依卻勒塔格山。全縣轄16個(gè)鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、場(chǎng)，總面積15 917 km2，現(xiàn)有人口23.81萬(wàn)人。拜城縣屬典型的溫帶大陸性干旱氣候區(qū)，降水較少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，多年平均氣溫8.5℃、年均降水量247.5 mm、年均蒸發(fā)量996 mm。區(qū)內(nèi)地下水和地表水共同構(gòu)成了本區(qū)水資源的供給系統(tǒng)，生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)用水共同構(gòu)成了本區(qū)的需水系統(tǒng)，供與需的平衡是水資源可持續(xù)利用的基本保障。作為新疆乃至全國(guó)重要的煤炭基地，拜城縣在實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略總體格局中扮演者重要角色。本文以拜城縣為研究對(duì)象，確立2015年為現(xiàn)狀水平年，2020年為近期規(guī)劃水平年，2025年為遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年，分別對(duì)區(qū)內(nèi)水資源的需求量和可供水量進(jìn)行計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上提出水資源的開(kāi)發(fā)利用建議。

圖1 拜城縣水系分布圖

1 水資源概況

拜城盆地共發(fā)育有5條河流，分為3個(gè)流域，自西向東分別為木扎提河流域、三河(卡普斯朗河、臺(tái)勒丘克河、喀拉蘇河)流域和克孜勒河流域，年徑流量合計(jì)28.320 0億 m3，拜城縣水系分布情況如圖1所示。區(qū)內(nèi)有水庫(kù)1座，為克孜爾水庫(kù)，設(shè)計(jì)總庫(kù)容7.2 500億 m3[1]。

據(jù)庫(kù)車-拜城盆地水文地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目成果，拜城縣地表水農(nóng)業(yè)用水量為11.176 9億 m3/a，占總用水量的99%以上；工業(yè)用水量為0.012 0億 m3/a，占總用水量不足1%，地表水資源在該地區(qū)大部分消耗于農(nóng)業(yè)。現(xiàn)狀年拜城縣地下水資源總量為20.694 6億 m3，開(kāi)采量為0.407 4億 m3，開(kāi)采方式以機(jī)電井為主，民井和泉為輔。地下水開(kāi)采用于農(nóng)業(yè)的水量為0.252 4億 m3，占開(kāi)采量的61.96%；用于工業(yè)的水量為0.071 5億 m3，占開(kāi)采量的17.56%；用于生活的水量為0.083 4億 m3，占開(kāi)采量的20.48%。

2 水資源供需平衡分析

2.1 水資源需求量分析

2.1.1 生活需水量

生活需水量包括城鎮(zhèn)生活需水量和農(nóng)村生活需水量2部分，采用下式進(jìn)行計(jì)算。

W生活i=0.365C生活i×g生活i

(1)

式中：W生活i為i水平年生活需水量(萬(wàn) m3)；C生活i為i水平年人口數(shù)量(萬(wàn)人)；g生活i為i水平年生活用水定額(L/人·d)。

2015年拜城縣總?cè)丝跀?shù)量為23.81萬(wàn)人。其中：城鎮(zhèn)8.48萬(wàn)人，鄉(xiāng)村15.33萬(wàn)人[2]?！栋莩强h國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》指出，拜城縣規(guī)劃年人口年均自然增長(zhǎng)率為13‰[3]，由此可得拜城縣規(guī)劃年的人口數(shù)量。

據(jù)《新疆阿克蘇地區(qū)拜城縣農(nóng)田水利基本建設(shè)綜合規(guī)劃》，拜城縣規(guī)劃年生活用水定額在75～130 L/人·d[4]之間，詳見(jiàn)表1。

表1 拜城縣規(guī)劃年人口數(shù)量及生活用水定額預(yù)測(cè)表

據(jù)式(1)可計(jì)算拜城縣不同規(guī)劃年的生活凈需水量。2020年為0.082 2億 m3。其中：城鎮(zhèn)0.036 8億 m3，鄉(xiāng)村0.045 4億 m3；2025年為0.104 4億 m3。其中：城鎮(zhèn)0.046 4億 m3，鄉(xiāng)村0.058 0億 m3。

2.1.2 工業(yè)需水量

工業(yè)需水量可采用下式進(jìn)行計(jì)算。

W工業(yè)i=10-4C工業(yè)i×g工業(yè)i

(2)

式中：W工業(yè)i為i水平年工業(yè)需水量(萬(wàn) m3)；C工業(yè)i為i水平年工業(yè)增加值(萬(wàn)元)；g工業(yè)i為i水平年工業(yè)萬(wàn)元增加值取水量( m3/萬(wàn)元)。

拜城縣已探明的礦藏資源有8大類58種，并以原煤、天然氣等儲(chǔ)量最大。其工業(yè)園區(qū)是新疆自治區(qū)煤電、煤化工、鹽化工、天然氣化工、鋼鐵冶煉和農(nóng)副產(chǎn)品加工基地之一，也是阿克蘇地區(qū)四大園區(qū)之一。

2015年拜城縣工業(yè)增加值為18.12億元[5]。據(jù)《拜城縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》，2020年拜城縣工業(yè)增加值為26.62億元，單位工業(yè)增加值用水量保持在10 m3/萬(wàn)元，即工業(yè)增加值年均增速8%。在工業(yè)增加值年均增速不變的情況下，可預(yù)算出2025年拜城縣工業(yè)增加值為39.12億元。在單位工業(yè)增加值用水量相對(duì)較低的情況下，可近似認(rèn)為2025年拜城縣單位工業(yè)增加值用水量仍保持10 m3/萬(wàn)元不變，詳見(jiàn)表2。

表2 拜城縣規(guī)劃年工業(yè)增加值及用水定額預(yù)測(cè)表

據(jù)式(2)可計(jì)算拜城縣不同規(guī)劃年的工業(yè)凈需水量。其中：2020年為0.026 6億 m3；2025年為0.039 1億 m3。

表3 拜城縣規(guī)劃年農(nóng)、林、牧、漁生產(chǎn)情況預(yù)測(cè)表

2.1.3 農(nóng)業(yè)需水量

農(nóng)業(yè)分為農(nóng)、林、牧、漁四大產(chǎn)業(yè)。農(nóng)業(yè)地和林業(yè)地均需利用水資源進(jìn)行灌溉，因此灌溉地=農(nóng)業(yè)地+林業(yè)地。其中：農(nóng)業(yè)地主要種植小麥、玉米、水稻、棉花、油料、甜菜、復(fù)播玉米和其它經(jīng)濟(jì)作物；林業(yè)地主要包括果園、林地和牧草。

拜城縣現(xiàn)狀年的灌溉地為125.00萬(wàn)畝，已達(dá)一定規(guī)模，近、遠(yuǎn)期規(guī)劃年的灌溉面積維持現(xiàn)狀不變，僅在農(nóng)作物產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上稍作調(diào)整；近、遠(yuǎn)期規(guī)劃年的漁業(yè)養(yǎng)殖面積可分別達(dá)1.20萬(wàn)畝和1.40萬(wàn)畝[4]。

2020年拜城縣牲畜存欄頭數(shù)將達(dá)142.49萬(wàn)頭[3]；對(duì)比現(xiàn)狀年的牲畜存欄頭數(shù)可知，規(guī)劃年拜城縣的牲畜自然增長(zhǎng)率為4.50%，由此可預(yù)算2025年拜城縣牲畜存欄頭數(shù)為177.57萬(wàn)頭，詳見(jiàn)表3。

拜城縣規(guī)劃年不同農(nóng)作物的常規(guī)灌溉和節(jié)水灌溉用水定額為220～880 m3/畝不等；牲畜用水定額為10 L/頭·d；水產(chǎn)養(yǎng)殖用水定額為800 m3/畝[4]，詳見(jiàn)表4。

表4 拜城縣規(guī)劃年農(nóng)、林、牧、漁用水定額預(yù)測(cè)表

據(jù)不同規(guī)劃年的農(nóng)、林、牧、漁生產(chǎn)情況及用水定額可計(jì)算拜城縣不同規(guī)劃年的農(nóng)業(yè)凈需水量。其中：2020年為4.737 3億 m3；2025年為4.754 7億 m3，詳見(jiàn)表5。

2.2 可供水量分析

供水量是指各種水源工程為用戶提供的包括輸水損失在內(nèi)的毛供水量，而非水資源的全部利用量。為滿足工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活等用水的要求，從蓄水、引水、提水、調(diào)水系列工程措施對(duì)水資源進(jìn)行時(shí)空再分配，從而獲得的可以實(shí)際利用的水量，稱為可供水量。

計(jì)算可供水量，一要對(duì)現(xiàn)狀年水利工程系列供水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；二要計(jì)算P=50%、P=75%不同保證率下的可供水量，包括地表水可利用量和地下水可供水量2部分。

2.2.1 地表水可利用量分析

拜城縣地表水資源按其灌溉區(qū)域可分為木扎提河灌區(qū)、三河(卡普斯朗河、臺(tái)勒丘克河、喀拉蘇河)灌區(qū)、克孜勒河灌區(qū)3個(gè)區(qū)域。據(jù)《新疆阿克蘇地區(qū)拜城縣農(nóng)田水利基本建設(shè)綜合規(guī)劃》，在P=50%和P=75%保證率下，拜城縣地表水徑流量分別為26.734 0億 m3和24.061 0億 m3；地表水可利用量分別為10.845 0億 m3和10.030 0億 m3，詳見(jiàn)表6。

表5 拜城縣規(guī)劃年農(nóng)、林、牧、漁凈需水量預(yù)測(cè)表 億 m3

2.2.2 地下水可供水量分析

據(jù)《庫(kù)車-拜城盆地水文地質(zhì)調(diào)查綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》，現(xiàn)狀年拜城縣地下水資源總量為20.694 6億 m3。其中：黑英山盆地1.959 2億 m3；拜城盆地18.735 4億 m3。地下水可供水量為6.046 8億 m3。其中：黑英山盆地0.396 8億 m3；拜城盆地5.650 0億 m3[1]。結(jié)合地表徑流系列頻率分析結(jié)果，利用類比法可計(jì)算拜城縣不同保證率下的地下水可供水量，詳見(jiàn)表7。

2.3 水資源供需平衡分析

2.3.1 水資源利用系數(shù)

水資源的開(kāi)發(fā)都會(huì)有所耗損，即各業(yè)水在利用過(guò)程中均存在相應(yīng)的利用系數(shù)。拜城縣各業(yè)水的利用效率既有差異性，又具相似性。差異性表現(xiàn)為常規(guī)灌溉和節(jié)水灌溉的水利用系數(shù)在近、遠(yuǎn)期規(guī)劃年有所不同。其中：2020年常規(guī)灌溉和節(jié)水灌溉水利用系數(shù)分別為0.42和0.50；2025年分別為0.55和0.63；相似性表現(xiàn)為生活、工業(yè)、畜牧業(yè)和漁業(yè)水利用系數(shù)均保持在0.95[6]，且在近、遠(yuǎn)期規(guī)劃年無(wú)差異。

2.3.2 水資源供需平衡分析

據(jù)拜城縣規(guī)劃年各業(yè)水資源利用系數(shù)及凈需水量可計(jì)算各業(yè)水的毛需水量，結(jié)合水資源的可供水量即可進(jìn)行供需平衡計(jì)算、分析規(guī)劃年水資源的盈余程度。拜城縣近、遠(yuǎn)期規(guī)劃年在不同供水保證率下的水資源供需平衡關(guān)系見(jiàn)表8。

結(jié)果表明：無(wú)論是平水年還是枯水年，拜城縣近、遠(yuǎn)期規(guī)劃年的水資源都極為富余。從規(guī)劃年人口數(shù)量及可供水量16.010 8～14.746 5億 m3可換算出水資源的人均占有量為5 374～6 223 m3，這遠(yuǎn)高于2 300 m3[7]的中國(guó)人均水資源占有量。因此，從人均占有量的角度來(lái)看，拜城縣近、遠(yuǎn)期規(guī)劃年的水資源都很豐富。

3 存在問(wèn)題與開(kāi)發(fā)利用建議

3.1 農(nóng)業(yè)用水存在的問(wèn)題

1)農(nóng)業(yè)用水比例高居不下。2015年拜城縣農(nóng)業(yè)用水量為11.595 4億 m3，占各業(yè)總用水量的98%以上，而生活和工業(yè)用水量則均小于1%[1]。而當(dāng)年拜城縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值給當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率僅為22.9%，工業(yè)生產(chǎn)總值的貢獻(xiàn)率為32.4%[2]，用水效益有所失調(diào)。

2)農(nóng)灌水利用率低、浪費(fèi)嚴(yán)重。2015年拜城縣渠道總長(zhǎng)4 497.00 km，防滲長(zhǎng)度246.08 km，平均防滲率僅5.47%。干、支渠年久失修，滲漏損失大；各類農(nóng)作物的綜合灌溉用水定額為1 030 m3/畝，遠(yuǎn)高于新疆400 m3/畝的平均水平，灌溉水利用系數(shù)僅為0.35。

表6 拜城縣不同保證率地表水可利用量統(tǒng)計(jì)表 億 m3/a

3.2 水資源開(kāi)發(fā)利用建議

3.2.1 提高農(nóng)業(yè)用水效率

在耕種面積不變的情況下，修繕干、支渠系，推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，按照近期規(guī)劃年的要求，將灌溉水利用系數(shù)從0.35提高至0.50，則農(nóng)業(yè)灌溉每年預(yù)計(jì)節(jié)水3.478 9億 m3；按照遠(yuǎn)期規(guī)劃年的要求，將灌溉水利用系數(shù)從0.35提高至0.63，則農(nóng)業(yè)灌溉每年預(yù)計(jì)節(jié)水5.154 0億 m3。

3.2.2 劃分地下水資源保護(hù)區(qū)

要考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性和技術(shù)上的可行性，根據(jù)地下水的補(bǔ)、徑、排條件及賦存特征，結(jié)合地貌類型、地質(zhì)構(gòu)造及邊界條件，并按含水層、隔水層的分布特點(diǎn)，對(duì)不同或相同水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐殖梢蟪潭炔煌牡叵滤Y源保護(hù)區(qū)[8]。在拜城盆地平原區(qū)劃分地下水資源一、二、三類保護(hù)區(qū)。一類保護(hù)區(qū)劃分在木扎提河沖洪積扇中上部、卡普斯朗河-臺(tái)勒丘克河沖洪積扇中上部、喀拉蘇河沖洪積扇中上部及克孜勒河-克孜爾水庫(kù)一帶；二類地下水資源保護(hù)區(qū)劃分在木扎提河河道中下游；三類地下水資源保護(hù)區(qū)劃分在拜城盆地平原區(qū)腹地。

表7 拜城縣不同保證率地下水可供水量統(tǒng)計(jì)表 億 m3/a

表8 拜城縣水資源供需平衡關(guān)系計(jì)算表 億 m3

3.2.3 推行中水回用

推行中水回用一方面可為供水開(kāi)辟第二水源，有效降低城市“上水”(如自來(lái)水)消耗；另一方面在一定程度上可解決“下水”(如污水)對(duì)水源的污染問(wèn)題，從而起到保護(hù)水源、減少新鮮水量的作用。在美國(guó)，城市平均中水利用率已達(dá)30%，局部城市甚至高達(dá)70%～80%[9]。

拜城縣在中水回用推行中，建議結(jié)合污水處理廠的擴(kuò)建推進(jìn)技術(shù)措施，從源頭上較少污水排放。這樣不僅能提高水資源的利用率，還可為下游渭干河流域內(nèi)的庫(kù)車、新和、沙雅3縣提供水量和水質(zhì)保障。

3.2.4 加強(qiáng)水資源管理

目前，拜城縣執(zhí)行0.03元/ m3的農(nóng)灌水收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。水費(fèi)收繳不及時(shí)、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)低。國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明，水價(jià)提高10%，用水量可相應(yīng)下降5%左右。結(jié)合水資源供需分析，拜城縣應(yīng)及時(shí)制定近期和中長(zhǎng)期水資源規(guī)劃，建立責(zé)權(quán)統(tǒng)一的水資源管理體制，實(shí)現(xiàn)城市和農(nóng)村、工業(yè)和農(nóng)業(yè)、地表和地下、上游和下游、區(qū)內(nèi)和區(qū)外、水量和水質(zhì)統(tǒng)籌兼顧、統(tǒng)一管理。同時(shí)進(jìn)行節(jié)水宣傳，建立節(jié)水意識(shí)，使廣大用戶參與到水的管理中來(lái)。此外，還要加強(qiáng)取水許可，嚴(yán)依《水法》辦事，落實(shí)《新疆維吾爾自治區(qū)取水許可制度實(shí)施細(xì)則》。完善執(zhí)法體系，加強(qiáng)基層執(zhí)法隊(duì)伍建設(shè)，提高執(zhí)法水平。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)在P=50%供水保證率下，拜城縣地表水可利用量為10.845 0億 m3，地下水可供水量為5.165 8億 m3，合計(jì)16.010 8億 m3；在P=75%供水保證率下，地表水可利用量為10.030 0億 m3，地下水可供水總量為4.716 5億 m3，合計(jì)14.746 5億 m3。

(2)2020年拜城縣總需水量11.169 6億 m3，在P=50%、P=75%供水保證率下，水資源均供大于求，分別盈余4.841 2億 m3、3.576 9億 m3；2025年拜城縣總需水量8.599 6億 m3，在P=50%、P=75%供水保證率下，水資源同樣供大于求，分別盈余7.411 2億 m3、6.146 9億 m3。

(3)拜城縣水資源豐富，但利用率低，缺乏合理的時(shí)空分布，通過(guò)提高農(nóng)業(yè)用水效率，劃分地下水資源保護(hù)區(qū)，推行中水回用和加強(qiáng)水資源管理等方法可進(jìn)一步優(yōu)化水資源配置，保障其開(kāi)發(fā)利用具有可持續(xù)性。

[1]新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院.庫(kù)車-拜城盆地水文地質(zhì)調(diào)查綜合評(píng)價(jià)報(bào)告[R].烏魯木齊.2016.

[2]新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局.新疆統(tǒng)計(jì)年鑒(2015年)[J].烏魯木齊.中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社.2015.

[3]拜城縣發(fā)展和改革委員會(huì).拜城縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要[R].拜城.2016.

[4]烏魯木齊市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院.新疆阿克蘇地區(qū)拜城縣農(nóng)田水利基本建設(shè)綜合規(guī)劃[R].烏魯木齊.2009.

[5]拜城縣統(tǒng)計(jì)局.拜城縣2015年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[EB/OL].http://xjbc.gov.cn/Item/36103.aspx.

[6]新疆烏魯木齊水文水資源勘測(cè)局.新疆拜城縣地下水開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)規(guī)劃報(bào)告[R].烏魯木齊.2009.

[8]中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局.水文地質(zhì)手冊(cè)(第二版)[M].北京：地質(zhì)出版社.2012.720.

[9]童桂華，明思龍.慈溪市水資源供需平衡問(wèn)題分析及對(duì)策研究[J].地下水.2013.35(3)：120.

TV211.1

B

1004-1184(2017)05-0138-04

2017-03-30

劉亮(1986-)，男，陜西西安人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)方面的工作。