王　濤，徐　明

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

木壘哈薩克自治縣水資源供需平衡分析研究

王濤，徐明

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

[摘要]在確定供水系統(tǒng)和需水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對木壘哈薩克自治縣山前沖洪積平原區(qū)現(xiàn)狀年、近期規(guī)劃年和遠(yuǎn)期規(guī)劃年的水資源供需平衡關(guān)系進(jìn)行分析。分析結(jié)果顯示，現(xiàn)狀年木壘哈薩克自治縣存在水資源供給不足的問題，但通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)水型社會的建設(shè)，近期規(guī)劃年和遠(yuǎn)期規(guī)劃年水資源供需平衡關(guān)系均表現(xiàn)為盈余。

[關(guān)鍵詞]水資源供需平衡分析；供水系統(tǒng)；需水系統(tǒng)；木壘哈薩克自治縣

水資源是城市生活安全運(yùn)行的重要保障和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等各個行業(yè)的水資源需求量越來越大，水資源供需矛盾日益突出，水資源不足已成為社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”[2]。特別是干旱半干旱地區(qū)，地表水資源和地下水資源相對貧乏，已成為地方工農(nóng)業(yè)發(fā)展的限制性因素。因此，急須開展水資源供需平衡關(guān)系的分析研究工作，為水資源和合理配置、緩解地區(qū)水資源危機(jī)提供科學(xué)依據(jù)[3]。

1研究區(qū)概況

1.1研究區(qū)位置

本次研究區(qū)位于木壘哈薩克自治縣的山前沖洪積平原區(qū)，在區(qū)域上屬天山北麓東段的準(zhǔn)噶爾盆地東南部，行政區(qū)劃隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州管轄。面積為6 946 km2。

1.2供需系統(tǒng)及規(guī)劃期

研究區(qū)屬典型的大陸性干旱半干旱氣候區(qū)，降水稀少，

蒸發(fā)強(qiáng)烈，水資源可利用量極為有限。地下水和地表水共同構(gòu)成了研究區(qū)的供水系統(tǒng)，生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)用水共同構(gòu)成了研究區(qū)的需水系統(tǒng)，供需平衡是水資源可持續(xù)利用的基本保障[4]。

本次水資源供需平衡分析的現(xiàn)狀水平年為2015年，近期規(guī)劃水平年為2020年，遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年為2030年。

2需水量分析

2.1生活需水量

生活需水量包括城鎮(zhèn)生活需水量和農(nóng)村生活需水量兩部分，采用公式1進(jìn)行計算。

W生活i=10-7C生活i×g生活i×365

(式1)

式中：W生活i為i水平年生活需水量(108m3)；C生活i為i水平年人口數(shù)量(萬人)；g生活i為i水平年生活用水定額(升/人·日)。

現(xiàn)狀水平年及各規(guī)劃年的人口數(shù)量[5]統(tǒng)計結(jié)果見表1，生活用水定額見表2，生活需水量計算結(jié)果見表3。

表1　現(xiàn)狀年及規(guī)劃年人口數(shù)量一覽表　萬人

表2　現(xiàn)狀年及規(guī)劃年生活用水定額一覽表　L/人·d

2.2工業(yè)需水量

工業(yè)需水量可采用(式2)進(jìn)行計算。

W工業(yè)i=10-8C工業(yè)i×g工業(yè)i

(式2)

式中：W工業(yè)i為i水平年工業(yè)需水量(108m3)；C工業(yè)i為i水平年工業(yè)增加值(萬元)；g工業(yè)i為i水平年工業(yè)萬元增加值取水量(m3/萬元)。

現(xiàn)狀水平年及各規(guī)劃年的工業(yè)增加值[5]見表4，工業(yè)用水定額見表5，工業(yè)需水量計算結(jié)果見表6。

2.3農(nóng)業(yè)需水量

農(nóng)業(yè)包括農(nóng)、林、牧、漁四大產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)和林業(yè)可歸納為種植業(yè)，均需利用水資源進(jìn)行灌溉，因此灌溉地=耕地+林地+草地。其中，耕地指栽培小麥、蔬菜、瓜類、油脂作物、苜蓿、雜糧以及其它作物的農(nóng)田。

農(nóng)業(yè)總需水量=種植業(yè)需水量+畜牧業(yè)需水量+漁業(yè)需水量，見公式3。

W農(nóng)業(yè)=W種植+W畜牧+W漁業(yè)

(式3)

其中，種植業(yè)需水量采用式4進(jìn)行計算。

W種植i=10-4C種植i×g種植i

(式4)

式中：W種植i為i水平年種植業(yè)需水量(108m3)；C種植i為i水平年種植業(yè)灌溉面積(萬畝)；G種植i為i水平年種植業(yè)用水定額(m3/畝)。

畜牧業(yè)需水量采用式5進(jìn)行計算。

W畜牧i=10-7C牲畜i×g牲畜i×365

(式5)

式中：W畜牧i為i水平年牲畜需水量(108m3)；C牲畜i為i水平年牲畜存欄數(shù)量(萬頭)；g牲畜i為i水平年牲畜用水定額(升/頭·日)。

漁業(yè)需水量采用式6進(jìn)行計算。

W漁業(yè)i=10-4C漁業(yè)i×g漁業(yè)i

(式6)

式中：W漁業(yè)i為i水平年漁業(yè)需水量(108m3)；C漁業(yè)i為i水平年漁業(yè)養(yǎng)殖面積(萬畝)；g漁業(yè)i為i水平年漁業(yè)用水定額(m3/畝)。

現(xiàn)狀水平年及各規(guī)劃年的農(nóng)、林、牧、漁業(yè)各項指標(biāo)[5]見表7，相關(guān)用水定額見表8，農(nóng)業(yè)需水量計算結(jié)果見表9。

表3　現(xiàn)狀年及規(guī)劃年生活凈需水量一覽表　108 m3

表4　現(xiàn)狀年及規(guī)劃年工業(yè)增加值一覽表　億元

表5　現(xiàn)狀年及規(guī)劃年工業(yè)增加值用水定額一覽表　m3/萬元

表6　現(xiàn)狀年及規(guī)劃年工業(yè)凈需水量一覽表　108 m3)

表7　現(xiàn)狀年及規(guī)劃年農(nóng)、林、牧、漁業(yè)各項指標(biāo)一覽表

表9　現(xiàn)狀年及規(guī)劃年農(nóng)業(yè)凈需水量一覽表　108 m3

2.4生態(tài)需水量

除了生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)需水量之外，研究區(qū)內(nèi)還存在生態(tài)需水量，主要包括河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量和城鎮(zhèn)綠化需水量。其中河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量主要包括維持河道功能的基流量和維持通河湖泊、濕地所必須的水量[6]?，F(xiàn)狀水平年及各規(guī)劃年的生態(tài)需水量見表10。

表10　現(xiàn)狀年及規(guī)劃年生態(tài)凈需水量一覽表　108 m3

3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。為滿足不同水平年工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活等用水的要求，從蓄水、引水、提水、調(diào)水系列工程措施對水資源進(jìn)行時空再分配[7]，從而獲得的可以實際利用的水量，稱為可供水量。

計算研究區(qū)內(nèi)的可供水量，首先是對2015年現(xiàn)狀水平年水利工程系列供水量的統(tǒng)計；其次是計算P=50%、P=75%不同保證率下的可供水量，包括地表水可供水量和地下水可供水量兩部分。

3.1地表水可供水量分析

根據(jù)本次收集的地表水資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)，按照流域分區(qū)及地表徑流系列進(jìn)行了頻率分析，并以適線法計算出了現(xiàn)狀年研究區(qū)不同保證率下的地表水可利用量，計算結(jié)果見表11。計算結(jié)果顯示，研究區(qū)在50%和75%保證率下的地表水可供水量分別為0.969 6×108m3和0.867 6×108m3。

表11　不同保證率地表水可利用量計算表　108 m3/a

3.2地下水可供水量分析

利用木壘哈薩克自治縣地下水可開采資源量計算不同保證率下的地下水可利用量，計算結(jié)果見表12。計算結(jié)果顯示，研究區(qū)在50%和75%保證率下的地下水可供水量分別為0.644 8×108m3和0.591 1×108m3。

表12　不同保證率地下水可利用量計算表　108 m3/a

4水資源供需平衡分析

4.1水利用系數(shù)

水資源的開發(fā)利用都會有所耗損，據(jù)研究區(qū)內(nèi)各行政區(qū)水利發(fā)展規(guī)劃可知，不同行業(yè)的水資源利用系數(shù)有所不同(見表13)。由水利用系數(shù)及研究區(qū)的規(guī)劃年凈需水量計算其毛需水量。其中生活用水和畜牧業(yè)用水的毛需水量計算節(jié)點(diǎn)為供水口處，農(nóng)業(yè)用水毛需水量計算節(jié)點(diǎn)為機(jī)井出水口處，工業(yè)用水毛需水量計算節(jié)點(diǎn)為管線供水口處。各行業(yè)水利用系數(shù)主要參照研究區(qū)節(jié)水型社會建設(shè)規(guī)劃報告進(jìn)行選取。

表13　研究區(qū)規(guī)劃年各行業(yè)水利用系數(shù)一覽表

4.2現(xiàn)狀年供需平衡分析

根據(jù)收集的多年水文觀測資料可知，研究區(qū)在現(xiàn)狀年為平水年，在可供水量和毛需水量計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，對研究區(qū)現(xiàn)狀年水資源供需平衡關(guān)系進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表14。結(jié)果顯示，現(xiàn)狀年研究區(qū)可供水量為1.614 5×108m3，毛需水量為2.375 4×108m3，水資源供給不足，缺水0.761 0×108m3。

4.3規(guī)劃年供需平衡分析

利用上述研究區(qū)水資源可供水量及毛需水量的計算結(jié)果，分析木壘哈薩克自治縣在近期(2020年)和遠(yuǎn)期(2030年)的水資源供需平衡關(guān)系，分析結(jié)果見表15和表16。

計算結(jié)果顯示：在P=50%供水保證率下，2020年木壘哈薩克自治縣盈余0.356 6×108m3，2030年木壘哈薩克自治縣盈余0.374 2×108m3。

在P=75%供水保證率下，2020年木壘哈薩克自治縣盈余0.200 8×108m3，2030年木壘哈薩克自治縣盈余0.218 4×108m3。

表14　研究區(qū)水資源供需平衡總表(P=50%)　108 m3

表15　研究區(qū)水資源供需平衡總表(P=50%)　108 m3

表16　研究區(qū)水資源供需平衡總表(P=75%)　108 m3

5結(jié)語

(1)根據(jù)毛需水量計算結(jié)果顯示，2015、2020年和2030年研究區(qū)的毛需水量分別為2.375 4×108m3，1.257 8×108m3，1.240 3×108m3，與現(xiàn)狀年相比，2020年和2030年毛需水量分別減少了1.117 6×108m3和1.135 1×108m3。

(2)根據(jù)可供水量計算結(jié)果顯示，研究區(qū)在50%和75%保證率下的地表水可供水量分別為0.969 6×108m3和0.867 6×108m3，地下水可供水量分別為0.644 8×108m3和0.591 1×108m3，在50%和75%保證率下的可供水總量分別為1.614 5×108m3和1.458 7×108m3。

(3)根據(jù)研究區(qū)水資源供需平衡分析結(jié)果顯示，木壘哈薩克自治縣現(xiàn)狀年水資源供給不足，缺水0.761 0×108m3。而2020年(近期)和2030年(遠(yuǎn)期)，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)水型社會的建設(shè)，農(nóng)業(yè)用水比例逐年下降而工業(yè)用水和生活及生態(tài)用水比例逐年遞增，因此平水年(P=50%)和枯水年(P=75%)水資源供需平衡關(guān)系均為盈余。

參考文獻(xiàn)

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[收稿日期]2016-03-14

[基金項目]中國地質(zhì)調(diào)查局國家重要能源基地水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查項目“新疆準(zhǔn)東能源基地水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查”(1212011220970)

[作者簡介]王濤(1985-)，男，新疆石河子人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地下水環(huán)境影響評價等方面的研究工作。

[中圖分類號]TV213.9

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)03-0168-03