克拉瑪依市水資源供需分析

王 鵬，關(guān)東海

(1.新疆維吾爾自治區(qū)水資源中心，烏魯木齊 830011； 2.新疆水利水電科學(xué)研究院，烏魯木齊 830000)

水資源在人類社會發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用，并已經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、引起不同區(qū)域水事件、水糾紛的瓶頸。因此，為達(dá)到水資源的可持續(xù)開發(fā)利用，國家出臺了最嚴(yán)格水資源管理政策，并針對不同區(qū)域的實(shí)際情況，劃分了用水的“三條紅線”指標(biāo)。因此，在新形式、新背景下，不同區(qū)域的水資源開發(fā)利用方式、供需水平衡將發(fā)生較大的變化，需針對特定的區(qū)域，結(jié)合實(shí)際情況、用水的“三條紅線”指標(biāo)重新進(jìn)行水資源供需分析，以期更好指導(dǎo)所在區(qū)域水資源的可持續(xù)開發(fā)利用以及合理的進(jìn)行以水定生產(chǎn)、以水定發(fā)展。

1 克拉瑪依市概況

克拉瑪依市地處新疆準(zhǔn)噶爾盆地西緣，西北傍扎依爾山，南依天山北麓，東臨古爾班通古特沙漠。地理位置E84°44′～E86°01′，N44°07′～N44°08′。北部、東北部與和布克賽爾蒙古自治縣相連，南面與烏蘇縣、沙灣縣接壤[1-3]?？死斠朗惺切陆氖凸I(yè)城，具有大工業(yè)、小農(nóng)業(yè)、石油工業(yè)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，下轄克拉瑪依、白堿灘、烏爾禾、獨(dú)山子4個行政區(qū)。

2 克拉瑪依市水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析

2.1 現(xiàn)狀用水量分析

根據(jù)《克拉瑪依市2014年水資源公報(bào)》，克拉瑪依市2014年總用水量為41 680×104m3。其中，生活用水量為2 722×104m3，生產(chǎn)(農(nóng)業(yè)、工業(yè))用水量為24 554×104m3，生態(tài)用水量為14 404×104m3，生活：生產(chǎn)：生態(tài)用水量的比值為6.5%：58.9%：34.6%。克拉瑪依市各區(qū)用水量見表1。

表1 2014年克拉瑪依市各業(yè)用水量表Tab.1 Water Consumption by Industry of Karamay in 2014 /104 m3

2.2 水資源開發(fā)利用程度分析

本文以2014年為計(jì)算時段，以獨(dú)立流域或一級支流為單元，對克拉瑪依市地表水資源開發(fā)率、平原區(qū)淺層地下水開采率進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 2014年克拉瑪依市水資源開發(fā)利用情況

從表2中可以看出，克-白及烏爾禾區(qū)水資源開發(fā)利用程度偏高。其中，白楊河流域地表水資源開采率為100%，無開發(fā)潛力；克-白及烏爾禾區(qū)平原區(qū)潛層地下水開采率為89%，基本無開發(fā)潛力。由此可見，克拉瑪依市水資源開發(fā)程度相對較高。

2.3 現(xiàn)狀水資源開發(fā)利用存在的問題分析

2.3.1 供水設(shè)施不配套

由于水利工程老化、水利設(shè)施不配套，導(dǎo)致引水工程供水體系未取得預(yù)期的供水效果，干渠引水能力不足；因冬季供水反調(diào)節(jié)庫容缺乏，引水工程在非輸水期供水困難，至今未達(dá)到設(shè)計(jì)引水量。

2.3.2 水資源短缺形勢加劇

克拉瑪依市是國家重要的石油石化產(chǎn)業(yè)基地，油氣生產(chǎn)、石油石化工業(yè)用水量必將急劇增加，克拉瑪依市水資源供需矛盾將更加突出，利用好已有水資源并爭取新水源已成為維系城市發(fā)展的生命線。

2.3.3 生態(tài)環(huán)境問題顯現(xiàn)

自20世紀(jì)50年代至2000年，艾里克湖蓄水量迅速減少，至2000年6月兩湖全部干涸，原有湖泊自然生態(tài)受到嚴(yán)重破壞[4]。至引水工程實(shí)施以來，2012年向艾里克湖通水6 975×104m3，近10年來艾里克湖生態(tài)環(huán)境得到部分恢復(fù)?，敿{斯河下游克拉瑪依境內(nèi)部分已經(jīng)斷流30多年，在特豐水年偶有洪水入流，昔日克拉瑪依南部天然綠色屏障已不復(fù)存在，由此對克拉瑪依市的生態(tài)環(huán)境造成的損失不可估量。

3 城市發(fā)展需水預(yù)測分析

需水預(yù)測以克拉瑪依市生活需水、工業(yè)需水和農(nóng)業(yè)等不同行業(yè)用水為基礎(chǔ)，充分考慮克拉瑪依市人口增長、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源開發(fā)利用等相互作用的動態(tài)變化，采用定額法對克拉瑪依市2020和2030年的生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)進(jìn)行需水量預(yù)測[4-5]。

3.1 生活需水量預(yù)測

克拉瑪依市人口發(fā)展預(yù)測根據(jù)區(qū)域人口的發(fā)展趨勢和增長變動情況，結(jié)合克拉瑪依市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展“十三五”規(guī)劃，并且參照《克拉瑪依市城市總體規(guī)劃(2013-2030年)》，采用增長率預(yù)測法對人口進(jìn)行預(yù)測。經(jīng)預(yù)測，克拉瑪依市2020和2030年人口發(fā)展規(guī)模分別為50.3和73.7萬人。

生活需水包括城鎮(zhèn)生活需水和農(nóng)村生活需水兩項(xiàng)，生活需水量采用人均綜合日用水量方法進(jìn)行預(yù)測。

3.1.1 人均綜合用水量及系數(shù)

綜合生活用水量為城市居民日常生活用水和公共建筑用水之和，不包括澆灑道路、綠地、市政用水和管網(wǎng)漏失水量。

根據(jù)2014年克拉瑪依市各區(qū)城鎮(zhèn)、生活人均綜合用水定額，考慮到用水條件改善將導(dǎo)致生活用水量增大，結(jié)合《新疆油田公司“十二五”生產(chǎn)供水專項(xiàng)規(guī)劃》和《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》，確定規(guī)劃水平年各分區(qū)用水定額，見表3。

表3 克拉瑪依市綜合生活用水定額及水利用系數(shù)Tab.3 Comprehensive Water Consumption Quota and Water Utilization Coefficient in Karamay City

3.1.2 生活需水量

根據(jù)克拉瑪依市各區(qū)預(yù)測的人口發(fā)展指標(biāo)、生活需水定額以及生活需水水利用系數(shù)，計(jì)算出克拉瑪依市各區(qū)的城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活需水量，見表4。

表4 克拉瑪依市生活需水量Tab.4 Living Water Demand in Karamay Cit /104 m3

3.2 工業(yè)需水量預(yù)測

克拉瑪依市工業(yè)主要包含火電工業(yè)、原油生產(chǎn)、石油化工、云計(jì)算產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)加工產(chǎn)業(yè)以及其他產(chǎn)業(yè)，工業(yè)需水量預(yù)測按照以上工業(yè)類型進(jìn)行分別計(jì)算。根據(jù)《克拉瑪依市水資源綜合規(guī)劃》、《新疆油田分公司“十二五”原油開發(fā)規(guī)劃報(bào)告》和《克拉瑪依石油化工工業(yè)園區(qū)總體規(guī)劃》等成果，結(jié)合《新疆白楊河水資源利用規(guī)劃報(bào)告》和《克拉瑪依市水資源綜合規(guī)劃報(bào)告》，同時參照附近區(qū)域的工業(yè)用水水平，確定2020和2030年的工業(yè)用水水利用系數(shù)分別為0.95和0.98。經(jīng)計(jì)算，克拉瑪依市2020和2030年工業(yè)需水量分別為23 404×104和28 854×104m3，見表5。

表5 克拉瑪依市工業(yè)需水量Tab.5 Industrial Water Demand in Karamay City /104 m3

3.3 農(nóng)業(yè)需水預(yù)測分析

3.3.1 克拉瑪依市灌溉面積預(yù)測分析

根據(jù)《克拉瑪依市農(nóng)田綜合開發(fā)區(qū)規(guī)劃》、《克拉瑪依市水資源利用規(guī)劃》以及《克拉瑪依市三條紅線指標(biāo)》中有關(guān)農(nóng)業(yè)用水總量控制和農(nóng)業(yè)用水效率控制指標(biāo)，2020年克拉瑪依市灌溉面積為2.131×104hm2，規(guī)劃水平年2030年灌溉面積為2.131×104hm2?？死斠朗懈鞣謪^(qū)灌溉面積見表6。

表6 克拉瑪依市2020和2030年灌溉面積Tab.6 irrigated area of Karamay City in 2020 and 2030 /hm2

3.3.2 農(nóng)業(yè)需水量

本文考慮克拉瑪依市大力發(fā)展高新節(jié)水灌溉面積，參照《克拉瑪依市水資源利用規(guī)劃》、《新疆白楊河流域水資源利用規(guī)劃》以及《新疆克拉瑪依市克拉瑪依區(qū)農(nóng)田水利建設(shè)規(guī)劃》，確定克拉瑪依市各種作物的灌溉制度和綜合灌溉水利用系數(shù)。

根據(jù)各分區(qū)的灌溉制度以及各種作物的種植面積進(jìn)行分析計(jì)算出綜合凈灌溉定額，結(jié)合灌溉水利用系數(shù)得出綜合毛灌溉定額，克拉瑪依市各區(qū)綜合毛、凈灌溉定額見表7。

表7 克拉瑪依市2020和2030年灌溉定額Tab.7 irrigation quota of Karamay City in 2020 and 2030 /m3·(hm2)-1

根據(jù)各區(qū)作物種植面積、灌溉定額、灌溉水利用系數(shù)，計(jì)算2020和2030年克拉瑪依市各區(qū)灌溉毛需水量，見表8。

表8 克拉瑪依市2020和2030年灌溉需水量Tab.8 irrigation water demand of Karamay City in 2020 and 2030 /104 m3

3.4 克拉瑪依市需水預(yù)測結(jié)果

根據(jù)上述確定的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水的預(yù)測分析結(jié)果，同時考慮到城市綠化、牲畜需水，計(jì)算得出克拉瑪依市不同規(guī)劃水平年各業(yè)需水成果，見表9。

表9 克拉瑪依市需水量預(yù)測表Tab. 9 Prediction table of water demand in Karamay City /104 m3

4 可供水量分析

區(qū)域的供水決定于3個因素：①區(qū)域內(nèi)水資源可利用量；②區(qū)域工程供水能力；③區(qū)域內(nèi)的用水需求。根據(jù)可供水量計(jì)算公式[6]，計(jì)算克拉瑪依市規(guī)劃水平年可供水總量，計(jì)算結(jié)果見表10。

(1)

式中：W可供，i為i時段的可供水量，104m3；Hi為i時段區(qū)域工程供水能力，104m3；Wi為i時段區(qū)域水資源可利用量，104m3；Xi為i時段區(qū)域需水量，104m3；n為計(jì)算時段總數(shù)。

表10 克拉瑪依市2020年和2030年可供水量Tab.10 Statistics of available water of Karamay in 2020 and 2030 /104 m3

5 供需平衡分析

規(guī)劃水平年2020和2030年可供地表水量比現(xiàn)狀工程有了大幅提高，一方面引水工程的引水量可以達(dá)到分水協(xié)議的水量；另一方面獨(dú)山子區(qū)金溝河應(yīng)急供水工程和精-奎輸水工程及其配套工程的實(shí)施，增加了地表水可供水量。采用定額法計(jì)算克拉瑪依市規(guī)劃年需水量，將規(guī)劃年的水資源可供水總量與規(guī)劃水平年的需水量結(jié)果進(jìn)行供需平衡分析，見表11。

由表11可知，規(guī)劃水平年2020年，克拉瑪依市需水總量為43 435×104m3，水資源可供水量為55 323×104m3，富余水量為11 888×104m3；規(guī)劃水平年2030年，克拉瑪依市需水總量為52 100×104m3，水資源可供水量為73 022×104m3，富余水量達(dá)20 922×104m3。

表11 克拉瑪依市規(guī)劃年水資源供需平衡結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Tab.11 Statistical rerults of the supply and demand balance of Karamay in planning year /104 m3

6 規(guī)劃需水量與克拉瑪依市“三條紅線”對比分析

落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度，就是要建立用水總量控制制度、用水效率控制制度、水功能區(qū)限制納污制度、水資源管理責(zé)任和考核制度4項(xiàng)制度，確立水資源開發(fā)利用控制紅線、用水效率控制紅線和水功能區(qū)限制納污紅線[7]。對比分析2020和2030年需水量與新疆維吾爾自治區(qū)分解確定克拉瑪依市“三條紅線”用水總量控制指標(biāo)[8]，見表12和表13。

表12 克拉瑪依市2020年需水量與“三條紅線”用水總量控制指標(biāo)對比分析表Tab.12 Comparison of water demand in 2020 and the three red lines control index in Karamay City /104 m3

由表12可知，克拉瑪依市2020年需水與克拉瑪依市“三條紅線”用水總量控制指標(biāo)相比，2020年克拉瑪依市各業(yè)均有富余水量。其中，工業(yè)用水富余水量約1.75×108m3，農(nóng)業(yè)用水富余水量約0.235×108m3，生活用水富余水量約0.271×108m3，富余水量合計(jì)約2.25×108m3。

表13 克拉瑪依市2030年需水量與“三條紅線”用水總量控制指標(biāo)對比分析表Tab.13 Comparison of water demand in 2030 and the three red lines control index in Karamay /104 m3

由表13可知，克拉瑪依市2030年預(yù)測需水量與克拉瑪依市“三條紅線”指標(biāo)相比，2030年克拉瑪依市各業(yè)用水量均有富余。其中，工業(yè)富余水量約1.86×108m3，農(nóng)業(yè)富余水量約0.14×108m3，生活富余水量約0.002 4×108m3，富余水量合計(jì)約2.007×108m3。綜上所述，規(guī)劃水平年2020和2030年需水總量和其他分項(xiàng)需水量均在“三條紅線”用水指標(biāo)范圍內(nèi)。

7 結(jié)論與建議

根據(jù)水資源供需平衡分析可知，克拉瑪依市水資源可供水量可以滿足克拉瑪依市2020和2030年城市用水量需求，可以達(dá)到水資源供需平衡。由于克拉瑪依市的工業(yè)是主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，為保障克拉瑪依市社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，提出如下建議：

1) 加快污水資源再生利用，減少新鮮水資源使用量。加快污水再生利用工程建設(shè)，替代部分新鮮水資源，減少新鮮水資源使用量。按照“以水定城、以水定產(chǎn)、以水定人、以水定地”的原則，充分考慮水資源、水環(huán)境承載能力，合理布局和定位克拉瑪依市城市發(fā)展規(guī)劃。

2) 加強(qiáng)水資源的統(tǒng)一管理，加快水文站網(wǎng)建設(shè)，加強(qiáng)水文監(jiān)測，初步形成與最嚴(yán)格水資源管理制度相適應(yīng)的水資源監(jiān)控能力，逐步增強(qiáng)支撐水資源科學(xué)管理和“三條紅線”監(jiān)督考核的能力。