樺川縣水資源供需平衡預(yù)測分析

李治軍 侯 岳 景安琳

(黑龍江大學水利電力學院，黑龍江 哈爾濱 150000)

樺川縣位于黑龍江省東部，三江平原腹地，隸屬于佳木斯市。東鄰富錦市，西接佳木斯市，南與樺南縣、集賢縣接壤，北臨松花江，區(qū)域狹長呈L形。樺川縣行政區(qū)劃分為9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及江川農(nóng)場、寶山農(nóng)場，全縣行政區(qū)總面積2268km2。樺川縣為佳木斯市的糧食主產(chǎn)區(qū)。近年來，隨著農(nóng)田灌溉面積的增加，該縣水資源開采量逐年增加。2019年，樺川縣地下水開采量已達4.46億m3，嚴重超過全縣2020年地下水開發(fā)利用控制指標2.47億m3和2030年地下水開發(fā)利用控制指標2.06億m3，屬嚴重超載地區(qū)。

本研究對樺川縣現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、各行業(yè)用水水平進行分析，在充分考慮樺川縣地下水資源量、補給量、可利用量及樺川縣經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)上，特別考慮了農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，確立2020年為現(xiàn)狀年，2025年為近期規(guī)劃水平年，2030年為遠期規(guī)劃水平年，分別對區(qū)內(nèi)水資源的需求量和可供水量進行預(yù)測分析，并在此基礎(chǔ)上提出水資源的開發(fā)利用建議。

1 水資源概況

樺川縣境內(nèi)河流主要有“一江三河”，“一江”是指松花江，屬過境河流；“三河”指玲珰麥河、安邦河和豐收溝，都是境內(nèi)松花江干流的小支流。根據(jù)《黑龍江省水資源綜合規(guī)劃報告》中多年平均徑流深等值線圖，采用等值線法可知多年平均徑流深為106.00mm。根據(jù)黑龍江省水資源綜合規(guī)劃的地下水資源計算成果，平原區(qū)地下水可開采量為2.04億m3。區(qū)域內(nèi)多年平均地表水資源量為2.38億m3，多年平均地下水資源量為2.26億m3，扣除兩者之間的重復(fù)計算量0.77億m3，分析區(qū)內(nèi)多年平均水資源總量為3.87億m3。2020年，樺川縣總供水量6.61億m3，其中地表水供水2.14億m3，占總供水量的32.3%；地下水供水4.47億m3，占總供水量的67.6%。扣除使用的過境水量后，樺川縣地表水資源開發(fā)利用率5.4%，地下水開采率219%，地下水嚴重超采。

2 供用水現(xiàn)狀分析

根據(jù)《黑龍江省水利統(tǒng)計年鑒(2020)》，樺川縣2020年共有機電井13768眼，其中規(guī)模以上10016眼，規(guī)模以下3752眼，取水主要用于生產(chǎn)和生活。根據(jù)樺川縣2016—2020年水資源利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，該縣地下水年平均實際開采量52080.81萬m3，全部為淺層地下水。近5年平均用水量中，農(nóng)田灌溉占總用水量的97.7%，林牧漁畜用水占0.89%，工業(yè)用水占0.23%，城鎮(zhèn)公共用水占0.21%，居民生活用水占1.06%，生態(tài)環(huán)境用水占0.05%。根據(jù)全國第三次水資源調(diào)查評價結(jié)果，除去已劃走的“二九一農(nóng)場”后，樺川縣多年平均地下水可開采量為22186.75萬m3、2019年實際開采量為44594.96萬m3，實際開采量大于可開采量；樺川縣2019年用水總量6.59億m3，其中地表水用水量2.14億m3，地下水用水量4.45億m3，超2020年用水總量3.56億m3，地下水用水量2.79億m3。現(xiàn)狀年總用水量及地下水用水量均超過2020年“三條紅線”控制指標，樺川縣水資源總體處于超載狀態(tài)。

3 需水預(yù)測

根據(jù)《樺川縣國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》、統(tǒng)計年鑒及產(chǎn)業(yè)特點，本文對相關(guān)指標進行預(yù)測。工業(yè)增加值按年均增長率9%預(yù)測，工業(yè)用水重復(fù)率由現(xiàn)狀60%提高至65%，人口年平均增長率按4‰預(yù)測，不發(fā)展新的水田井灌面積，牲畜數(shù)量保持不變。樺川縣規(guī)劃水平年經(jīng)濟指標預(yù)測見表1。

表1 樺川縣規(guī)劃水平年經(jīng)濟指標預(yù)測

水田井灌畝均用量根據(jù)黑龍江省地方標準《用水定額》(DB23/T 727—2021)預(yù)測，樺川縣位于水田灌溉分區(qū)中的Ⅱ-2-3區(qū)，多年平均情況下水田灌溉凈定額取370m3/畝，先進值為335m3/畝；75%保證率情況下水田灌溉凈定額取400m3/畝，先進值為370m3/畝。本次灌溉水利用系數(shù)取0.85，考慮到屆時將全面推進水田控制灌溉技術(shù)，故凈灌溉用水定額指標采用先進值。據(jù)此計算，規(guī)劃水平年多年平均水田毛灌溉用水定額為390m3/畝，75%保證率情況下水田毛灌溉用水定額為435m3/畝。

人均生活用水指標根據(jù)《室外給水設(shè)計標準》(GB 50013—2018)預(yù)測，樺川縣位于二區(qū)，人口不滿50萬，屬中小城市，綜合人均生活用水定額范圍為70～150L/d，本次預(yù)測城鎮(zhèn)人均生活用水指標用110L/d，農(nóng)村生活用水指標采用現(xiàn)狀年用水指標。牲畜用水指標同樣采用現(xiàn)狀年用水指標。

單位工業(yè)增加值用水量采用式(1)進行計算，求得規(guī)劃水平年需水定額為22.58m3/萬元，規(guī)劃年用水指標詳見表2。根據(jù)規(guī)劃年社會經(jīng)濟指標預(yù)測與用水指標規(guī)定，采用定額法計算規(guī)劃年各用水部門需水量。

表2 樺川縣規(guī)劃年用水指標

(1)

式中：Q1、Q2為萬元工業(yè)增加值需水定額，m3；α為綜合影響因子(包括科技進步、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素)，取0.025；n為年份長度；η1、η2為工業(yè)用水重復(fù)利用率，η1取60%，η2取65%。

從近年來《佳木斯水資源公報》生態(tài)環(huán)境用水量的數(shù)據(jù)分析，與同類地區(qū)生態(tài)用水標準進行比較后，根據(jù)樺川縣內(nèi)生態(tài)發(fā)展規(guī)劃對生態(tài)需水量進行預(yù)測，預(yù)計2025年樺川縣生態(tài)需水量為31.2萬m3，2030年生態(tài)需水量為71.2萬m3。

根據(jù)規(guī)劃年的發(fā)展指標和需水定額，依據(jù)《室外給水設(shè)計標準》(GB 50013—2018)，管網(wǎng)漏損水量取城鎮(zhèn)居民綜合用水、工業(yè)企業(yè)用水及城鎮(zhèn)綠地道路用水之和的10%計算；未預(yù)見水量取城鎮(zhèn)綜合生活用水、工業(yè)企業(yè)用水、城鎮(zhèn)綠地道路用水和管網(wǎng)漏損水量之和的8%～12%。在考慮不同設(shè)計灌溉保證率情況下，分別預(yù)測規(guī)劃水平年各業(yè)需水量。

4 水資源供需分析

4.1 可供水量分析

根據(jù)《佳木斯市用水總量控制方案》和中共黑龍江省委辦公廳黑龍江省人民政府辦公廳《關(guān)于加強地下水管理和保護工作的意見》要求，結(jié)合佳木斯市分配給樺川縣用水總量、地表水和地下水用量指標，確定規(guī)劃水平年2025年、2030年樺川縣水資源可利用量分別為3.56億m3和3.34億m3，其中最大可利用地表水量均為1.28億m3，淺層地下水開采量分別為2.22億m3和2.06億m3，地下水開發(fā)利用指標分為別2.01億m3和1.89億m3。

4.2 供需平衡分析

4.2.1 一次供需平衡分析

根據(jù)樺川縣近遠期規(guī)劃水平年的各行業(yè)需水量，并結(jié)合最大可利用地表水量、地下水控制指標進行供需平衡，樺川縣2025年、2030年水資源供需平衡分析結(jié)果見表3。

表3 不同水平年一次供需平衡分析和結(jié)果 單位：萬m3

由表3可知，按地下水管控指標計算，2025年保證率由50%變?yōu)?5%，全縣缺水總量增加了4074.62m3，缺水率分別為18%和26%；2030年保證率由50%變?yōu)?5%，全縣缺水總量增加了3879.08m3，缺水率分別為0.04%和14.00%。

4.2.1 二次供需平衡分析

二次供需平衡分析是在一次平衡的基礎(chǔ)上，降低用水定額，從而得到節(jié)水方案；供水側(cè)根據(jù)樺川縣水源工程現(xiàn)狀和水源規(guī)劃，到2025年，新增地表水水源工程悅來灌區(qū)、新城灌區(qū)、新河宮灌區(qū)，兼顧改善樺川縣供水、農(nóng)田灌溉用水和環(huán)境用水。由表4可知，樺川縣2025年、2030年不同保證率下的缺水程度均有所緩解，按地下水管控指標計算，2025年50%、75%保證率下缺水率分別從18%和26%下降至0.07%和19.00%；2030年在50%保證率情況下，由一次平衡的缺水狀態(tài)變?yōu)橛嗨疇顟B(tài)，余水量達2755.95萬m3，2030年75%保證率下，缺水率從14.00%下降至0.03%。

表4 不同水平年二次供需平衡結(jié)果 單位：萬m3

二次供需平衡分析結(jié)果表明：根據(jù)遠期規(guī)劃，樺川縣將推進灌區(qū)節(jié)水改造工程建設(shè)，推廣管灌、滴灌等節(jié)水灌溉模式，推進三江連通等引調(diào)水和重點水源工程、大中型灌區(qū)續(xù)建配套工程等開源節(jié)流措施的實行，以上措施雖有效地緩解了缺水問題，但樺川縣仍面臨著提高用水效率、抑制農(nóng)業(yè)用水需求和加大非常規(guī)水源利用等一系列的挑戰(zhàn)。

5 結(jié) 語

本文根據(jù)社會經(jīng)濟指標及生產(chǎn)生活用水指標，結(jié)合樺川縣水資源現(xiàn)狀，地區(qū)水資源管控和相關(guān)政府政策文件，以2020年為現(xiàn)狀年，對規(guī)劃年2025年、2030年的需水量和地表可供水量進行預(yù)測，并從用水管控的角度出發(fā)，對地區(qū)水資源供需兩端做深入計算，主要結(jié)論如下：

a.從本研究的預(yù)測結(jié)果來看，樺川縣供水仍處于緊缺狀態(tài)，在兩次供需平衡分析中，僅在第二次分析中，保證率為50%的情況下，2030年可供水量大于需水量，盈余2755.95萬m3，其余情況下均為缺水狀態(tài)，最大缺水量達11068.15萬m3。

b.結(jié)合地區(qū)水源工程規(guī)劃和節(jié)水方案設(shè)想，在第一次供需平衡分析的基礎(chǔ)上，進行二次供需平衡分析，結(jié)果顯示各水平年水資源失衡狀態(tài)有所緩解，供需水量差值減小，缺水率進一步下降。

為此，樺川縣應(yīng)積極落實綜合節(jié)水措施，落實“三條紅線”用水指標，推廣抗旱作物種植，采用滴灌等節(jié)水措施，開源節(jié)流，加快推進地表水利工程建設(shè)，堅持節(jié)水優(yōu)先，供需兩側(cè)共同發(fā)力。