新疆南疆綠洲區(qū)供需水平衡分析及水資源配置研究
——以新疆和田河流域為例

李志軍，王媛媛

(1.新疆白楊河流域管理局，烏魯木齊 830000；2.新疆建設職業(yè)技術學院，烏魯木齊 830000)

0 引 言

新疆南疆綠洲區(qū)的水循環(huán)主要特點為山區(qū)是徑流形成區(qū)，平原是徑流耗散區(qū)，荒漠與沙漠地帶則是河流的散失區(qū)。由于水資源相對短缺，使得大部分綠洲生態(tài)環(huán)境十分脆弱，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠人工灌溉，形成獨特的“灌溉農(nóng)業(yè)，荒漠綠洲”生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟體系，水資源不僅是農(nóng)業(yè)也是整個國民經(jīng)濟的命脈，社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護在很大程度上取決于水資源能否合理配置利用[1]。

新疆和田河流域位于新疆西南部，塔克拉瑪干沙漠南緣、昆侖山北麓，發(fā)源于昆侖山北坡和喀喇昆侖山。和田河主要由喀拉喀什河和玉龍喀什河兩大支流匯合而成，在阿克蘇地區(qū)的肖塔水文站匯入塔里木河，多年平均徑流量為45.35×108m3，為新疆南疆和田地區(qū)最大的一條河流[2-3]。流域內(nèi)光照充足，水土、水能資源豐富，適宜農(nóng)、林、牧、漁業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展，是新疆南疆區(qū)域的典型綠洲區(qū)[1]。當前，隨著和田地區(qū)經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，水資源供需矛盾日益突出，尤其近年來隨著塔河近期綜合治理規(guī)劃的實施，和田河作為塔里木河重要的補給源流，其下泄塔里木河生態(tài)水量與當?shù)毓鄥^(qū)生產(chǎn)、生活矛盾日益突出[4]。在這種情況下，對南疆綠洲極具代表性的和田河流域進行供需水平衡及水資源合理配置分析研究就顯得尤為重要。

1 流域水資源簡況

1.1 水資源總量

根據(jù)資料統(tǒng)計，和田河流域總水資源量為49.98×108m3。流域分區(qū)水資源量總量見表1[2]。

表1 和田河流域分區(qū)水資源量總量

1.2 地表水資源

流域地表水資源量為45.69×108m3，地表水資源可利用總量為21.82×108m3。

1.3 地下水資源

流域現(xiàn)狀年地下水資源量為15.55×108m3，其中天然補給量為4.29×108m3。

2 存在的主要問題

2.1 缺乏調(diào)蓄工程，導致灌區(qū)春旱缺水

和田河流域水資源時空分布不均與農(nóng)牧業(yè)用水過程嚴重不匹配，長期存在“卡脖子旱”問題[4]，2-6月份需水量為12.85×108m3，占全年總需水量的45.38%。而同期天然來水量僅占全年水量的20.45%，玉龍喀什河缺乏山區(qū)水庫進行調(diào)節(jié)，導致灌區(qū)存在春旱缺水問題。

2.2 和田河干流輸水損失較大，灌區(qū)引水水量過大

目前，和田河下泄生態(tài)水量不能滿足向塔里木河生態(tài)供水要求，造成這種情況主要有兩方面的原因：首先由于玉龍喀什河缺乏山區(qū)水庫進行調(diào)節(jié)，渠首斷面下泄塔河干流生態(tài)水量不集中，造成和田河干流輸水損失較大，小流量損耗大，大流量洪水漫溢，河道損失水量高達1.61×108m3；其次和田河灌區(qū)引水量過大，減少了渠首斷面下泄塔河干流生態(tài)水量。

2.3 灌區(qū)工程老化，灌溉效率較低

灌區(qū)內(nèi)大部分骨干工程都是上世紀六七十年代修建，修建標準普遍較低，加之年久失修，工程運行條件較差，灌區(qū)內(nèi)部渠道防滲率依然較低，水量滲漏嚴重。同時，現(xiàn)狀和田河流域灌區(qū)高效節(jié)水灌溉面積為5.13×104hm2，節(jié)灌率僅為24.43%，低于全疆平均水平42.1%，節(jié)灌水平較低。上述情況導致灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)低，水量損失較大，灌溉效益較低。

3 需水預測

3.1 生活需水預測

根據(jù)和田河流域各區(qū)預測的人口發(fā)展指標、生活需水定額以及生活需水利用系數(shù)，計算出和田河流域各區(qū)的城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活需水量，詳見圖1。

圖1 和田河流域城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活需水量圖

3.2 工業(yè)需水預測

根據(jù)灌區(qū)各水平年工業(yè)發(fā)展預測和灌區(qū)各水平年工業(yè)增加值萬元用水定額及工業(yè)用水利用系數(shù)，計算出2015、2020和2030年的和田河流域工業(yè)總需水量分別為4 596.6×104、7 500.9×104和16 777.8×104m3，詳見表2。

表2 和田河流域各水平年工業(yè)需水量表

3.3 農(nóng)業(yè)需水預測

根據(jù)和田河流域各區(qū)作物種植面積、灌溉定額、灌溉水利用系數(shù)，計算出2015、2020和2030年的和田河流域灌溉毛需水量分別為268 929×104、241 498×104和238 750×104m3，詳見表3。

表3 和田河流域毛、凈灌溉需水量表

3.4 牲畜需水預測

通過對牲畜發(fā)展預測，結合牲畜用水定額及水利用系數(shù)，計算確定2015、2020和2030年的和田河流域牲畜總需水量分別為1 705.38×104、1 780.77×104和2 177.96×104m3，詳見表4。

表4 和田河流域牲畜需水量表

3.5 漁業(yè)需水預測

根據(jù)漁業(yè)面積、漁業(yè)用水定額及漁業(yè)用水利用系數(shù)分析預測，計算得出2015、2020和2030年的和田河流域漁業(yè)總需水量分別為2 810.16×104、3 638.21×104和6 050.09×104m3，詳見表5。

表5 和田河流域漁業(yè)總需水量表

3.6 生態(tài)需水預測

和田河生態(tài)需水量按定額法估算，確定生長良好的天然植被需水定額4 500 m3/hm2，稀疏植被需水定額2 250 m3/hm2，計算得出和田河生態(tài)需水量為7.40×108m3，詳見表6。

表6 和田河生態(tài)需水量估算表

3.7 流域總需水量

經(jīng)計算匯總統(tǒng)計，和田河流域2015、2020和2030年總需水量分別為283 061×104、260 820×104和271 820×104m3，詳見表7。

表7 和田河流域各區(qū)各業(yè)總需水量表

4 水資源供需分析

4.1 可供水量分析

根據(jù)《新疆用水總量控制方案》、和田地區(qū)各縣市及兵團第十四師實行最嚴格水資源管理制度落實“三條紅線”控制指標的復核意見，確定規(guī)劃水平年2020、2030年的和田河流域水資源可利用量分別為26.08×108和26.64×108m3，其中最大可利用地表水量2020和2030年均為22.63×108m3，地下水限額開采量分別為3.34×108和3.76×108m3，再生水利用量分別為0.11×108和0.25×108m3。

4.2 供需平衡分析

4.2.1 現(xiàn)狀年供需平衡分析

現(xiàn)狀年2015年的和田河流域年水量不能滿足灌區(qū)灌溉用水要求和下泄生態(tài)水量。一方面由于和田河徑流年內(nèi)分配十分不均，缺少山區(qū)水庫，全流域各灌區(qū)均在3-5月份存在季節(jié)性缺水的問題，加之和田河干流河段長達300 km以上，干流河道平緩且河床寬淺，滲漏損失巨大，需修建山區(qū)水庫進行調(diào)節(jié)，在解決“卡脖子旱”問題的同時，加大汛期集中下泄塔河水量力度，減少河道滲漏蒸發(fā)損失，保證在肖塔斷面下泄塔河水量。另一方面在P=50%來水頻率下，兩河渠首斷面可用于灌區(qū)經(jīng)濟社會用水和塔河下泄水量為37.70×108m3，為保證塔里木河生態(tài)用水，需從渠首斷面下泄生態(tài)水量18.54×108m3，流域灌區(qū)實際可利用于生產(chǎn)、生活水量僅為19.16×108m3，而根據(jù)調(diào)查，灌區(qū)多年平均引河水約23.25×108m3，2015年實際引水23.77×108m3。由此可見，和田河流域雖然從總徑流量來看水量較豐富，但考慮到塔河下泄水量要求，灌區(qū)實際用水過大、灌溉水平低，需進一步加大灌溉節(jié)水力度，減少灌區(qū)引水流量。

4.2.2 2020年供需平衡分析

2020年，玉龍喀什水利樞紐未建成，在P=50%、P=75%來水頻率下，玉河灌區(qū)雖然通過大力發(fā)展節(jié)水灌溉，提高水資源利用效率，但仍存在不同程度的缺水。缺水主要原因是玉河灌區(qū)缺乏山區(qū)水庫調(diào)蓄，需在玉龍喀什河修建山區(qū)控制性水利樞紐工程調(diào)蓄天然徑流的時空分布，以滿足灌區(qū)灌溉用水與供水矛盾。

4.2.3 2030年供需平衡分析

規(guī)劃水平年2030年，隨著玉龍喀什水利樞紐工程的建成，通過與已建的烏魯瓦提水庫進行聯(lián)合調(diào)蓄，結合灌區(qū)配套工程和節(jié)水改造工程，可使流域水資源供需達到平衡，且能達到塔河生態(tài)需水下泄要求。

5 流域水資源總體配置

5.1 2020年流域水資源總體配置

2020年，玉龍喀什水利樞紐還未建成，僅在烏魯瓦提水庫調(diào)蓄下，灌區(qū)有缺水，在50%和75%保證率下分別缺水0.71×108和1.52×108m3；下泄塔河水量能滿足塔河綜合治理規(guī)劃提出的目標要求。

2020年流域供水總體配置方案為：50%時供水量為25.92×108m3，其中地表供水21.00×108m3，地下水供水4.81×108m3，再生水供水0.11×108m3。和田河下泄塔河水量在兩河渠首斷面為18.54×108m3，在肖塔斷面為9.29×108m3(入塔河斷面)。75%時供水量為25.15×108m3，其中地表供水20.23×108m3，地下水供水4.81×108m3，再生水供水0.11×108m3，和田河下泄塔河水量在兩河渠首斷面為15.26×108m3，在肖塔斷面為6.39×108m3(入塔河斷面)。

5.2 2030年水資源總體配置

2030年，玉龍喀什水利樞紐建成發(fā)揮效益，灌區(qū)不存在缺水，且通過與烏魯瓦提水庫聯(lián)合調(diào)蓄，在肖塔斷面下泄塔河水量均能滿足塔河綜合治理規(guī)劃提出的目標要求。

2030年流域供水總體配置方案為：50%時供水量為27.63×108m3，其中地表供水22.30×108m3，地下水供水5.08×108m3，再生水供水0.25×108m3，和田河下泄塔河水量在兩河渠首斷面為17.44×108m3，在肖塔斷面為9.29×108m3(入塔河斷面)。75%時供水量也為27.63×108m3，其中地表供水、地下水供水、再生水供水均一樣，和田河下泄塔河水量在兩河渠首斷面為14.16×108m3，在肖塔斷面為6.39×108m3(入塔河斷面)。

2020和2030年的和田河流域水資源總體配置成果見表8。

表8 和田河流域水資源總體配置成果表

根據(jù)和田地區(qū)各縣市及兵團第十四師實行最嚴格水資源管理制度落實“三條紅線”控制指標的復核意見，2020和2030年的和田河流域總供水量分別為25.52×108和26.08×108m3。對比三條紅線指標，本次配置到2020年的和田河流域(不含皮山縣皮牙勒瑪鄉(xiāng)調(diào)水0.45×108m3)在50%和75%保證率下，供水總量分別為25.47×108m3和24.7×108m3；2030年的和田河流域(不含皮山縣皮牙勒瑪鄉(xiāng)調(diào)水0.45×108m3及兵團預留1.1×108m3水量)在50%和75%保證率下供水總量均為26.08×108m3，均未突破三條紅線用水總量控制指標。

6 結 論

規(guī)劃水平年隨著玉龍喀什水利樞紐工程發(fā)揮效益，通過已建的烏魯瓦提水庫與玉龍喀什水利樞紐工程進行聯(lián)合調(diào)度，可保障兵團發(fā)展用水。結合灌區(qū)配套工程，同時大力發(fā)展灌區(qū)節(jié)水，到2030年流域高效節(jié)水面積達12.4×104hm2，節(jié)灌率達到57%，可使流域水資源供需達到平衡，同時肖塔斷面下泄水量能達到塔河生態(tài)需水下泄要求。