木垒哈萨克自治县水资源供需平衡分析研究

2016-06-27王涛，徐明

地下水 2016年3期

王　涛，徐　明

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆乌鲁木齐 830091)

木垒哈萨克自治县水资源供需平衡分析研究

王涛，徐明

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆乌鲁木齐 830091)

[摘要]在确定供水系统和需水系统的基础上，对木垒哈萨克自治县山前冲洪积平原区现状年、近期规划年和远期规划年的水资源供需平衡关系进行分析。分析结果显示，现状年木垒哈萨克自治县存在水资源供给不足的问题，但通过产业结构调整和节水型社会的建设，近期规划年和远期规划年水资源供需平衡关系均表现为盈余。

[关键词]水资源供需平衡分析；供水系统；需水系统；木垒哈萨克自治县

水资源是城市生活安全运行的重要保障和社会经济发展不可缺少的物质基础[1]。随着社会经济的飞速发展，人们在工业、农业、服务业等各个行业的水资源需求量越来越大，水资源供需矛盾日益突出，水资源不足已成为社会经济可持续发展的“瓶颈”[2]。特别是干旱半干旱地区，地表水资源和地下水资源相对贫乏，已成为地方工农业发展的限制性因素。因此，急须开展水资源供需平衡关系的分析研究工作，为水资源和合理配置、缓解地区水资源危机提供科学依据[3]。

1研究区概况

1.1研究区位置

本次研究区位于木垒哈萨克自治县的山前冲洪积平原区，在区域上属天山北麓东段的准噶尔盆地东南部，行政区划隶属于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州管辖。面积为6 946 km2。

1.2供需系统及规划期

研究区属典型的大陆性干旱半干旱气候区，降水稀少，

蒸发强烈，水资源可利用量极为有限。地下水和地表水共同构成了研究区的供水系统，生活用水、工业用水、农业用水和生态用水共同构成了研究区的需水系统，供需平衡是水资源可持续利用的基本保障[4]。

本次水资源供需平衡分析的现状水平年为2015年，近期规划水平年为2020年，远期规划水平年为2030年。

2需水量分析

2.1生活需水量

生活需水量包括城镇生活需水量和农村生活需水量两部分，采用公式1进行计算。

W生活i=10-7C生活i×g生活i×365

(式1)

式中：W生活i为i水平年生活需水量(108m3)；C生活i为i水平年人口数量(万人)；g生活i为i水平年生活用水定额(升/人·日)。

现状水平年及各规划年的人口数量[5]统计结果见表1，生活用水定额见表2，生活需水量计算结果见表3。

表1　现状年及规划年人口数量一览表　万人

表2　现状年及规划年生活用水定额一览表　L/人·d

2.2工业需水量

工业需水量可采用(式2)进行计算。

W工业i=10-8C工业i×g工业i

(式2)

式中：W工业i为i水平年工业需水量(108m3)；C工业i为i水平年工业增加值(万元)；g工业i为i水平年工业万元增加值取水量(m3/万元)。

现状水平年及各规划年的工业增加值[5]见表4，工业用水定额见表5，工业需水量计算结果见表6。

2.3农业需水量

农业包括农、林、牧、渔四大产业，农业和林业可归纳为种植业，均需利用水资源进行灌溉，因此灌溉地=耕地+林地+草地。其中，耕地指栽培小麦、蔬菜、瓜类、油脂作物、苜蓿、杂粮以及其它作物的农田。

农业总需水量=种植业需水量+畜牧业需水量+渔业需水量，见公式3。

W农业=W种植+W畜牧+W渔业

(式3)

其中，种植业需水量采用式4进行计算。

W种植i=10-4C种植i×g种植i

(式4)

式中：W种植i为i水平年种植业需水量(108m3)；C种植i为i水平年种植业灌溉面积(万亩)；G种植i为i水平年种植业用水定额(m3/亩)。

畜牧业需水量采用式5进行计算。

W畜牧i=10-7C牲畜i×g牲畜i×365

(式5)

式中：W畜牧i为i水平年牲畜需水量(108m3)；C牲畜i为i水平年牲畜存栏数量(万头)；g牲畜i为i水平年牲畜用水定额(升/头·日)。

渔业需水量采用式6进行计算。

W渔业i=10-4C渔业i×g渔业i

(式6)

式中：W渔业i为i水平年渔业需水量(108m3)；C渔业i为i水平年渔业养殖面积(万亩)；g渔业i为i水平年渔业用水定额(m3/亩)。

现状水平年及各规划年的农、林、牧、渔业各项指标[5]见表7，相关用水定额见表8，农业需水量计算结果见表9。

表3　现状年及规划年生活净需水量一览表　108 m3

表4　现状年及规划年工业增加值一览表　亿元

表5　现状年及规划年工业增加值用水定额一览表　m3/万元

表6　现状年及规划年工业净需水量一览表　108 m3)

表7　现状年及规划年农、林、牧、渔业各项指标一览表

表9　现状年及规划年农业净需水量一览表　108 m3

2.4生态需水量

除了生活、工业和农业需水量之外，研究区内还存在生态需水量，主要包括河道内生态环境需水量和城镇绿化需水量。其中河道内生态环境需水量主要包括维持河道功能的基流量和维持通河湖泊、湿地所必须的水量[6]。现状水平年及各规划年的生态需水量见表10。

表10　现状年及规划年生态净需水量一览表　108 m3

3可供水量分析

供水量是指各种水源工程为用户提供的包括输水损失在内的毛供水量，而非水资源的全部利用量。为满足不同水平年工业、农业和生活等用水的要求，从蓄水、引水、提水、调水系列工程措施对水资源进行时空再分配[7]，从而获得的可以实际利用的水量，称为可供水量。

计算研究区内的可供水量，首先是对2015年现状水平年水利工程系列供水量的统计；其次是计算P=50%、P=75%不同保证率下的可供水量，包括地表水可供水量和地下水可供水量两部分。

3.1地表水可供水量分析

根据本次收集的地表水资源统计数据，按照流域分区及地表径流系列进行了频率分析，并以适线法计算出了现状年研究区不同保证率下的地表水可利用量，计算结果见表11。计算结果显示，研究区在50%和75%保证率下的地表水可供水量分别为0.969 6×108m3和0.867 6×108m3。

表11　不同保证率地表水可利用量计算表　108 m3/a

3.2地下水可供水量分析

利用木垒哈萨克自治县地下水可开采资源量计算不同保证率下的地下水可利用量，计算结果见表12。计算结果显示，研究区在50%和75%保证率下的地下水可供水量分别为0.644 8×108m3和0.591 1×108m3。

表12　不同保证率地下水可利用量计算表　108 m3/a

4水资源供需平衡分析

4.1水利用系数

水资源的开发利用都会有所耗损，据研究区内各行政区水利发展规划可知，不同行业的水资源利用系数有所不同(见表13)。由水利用系数及研究区的规划年净需水量计算其毛需水量。其中生活用水和畜牧业用水的毛需水量计算节点为供水口处，农业用水毛需水量计算节点为机井出水口处，工业用水毛需水量计算节点为管线供水口处。各行业水利用系数主要参照研究区节水型社会建设规划报告进行选取。

表13　研究区规划年各行业水利用系数一览表

4.2现状年供需平衡分析

根据收集的多年水文观测资料可知，研究区在现状年为平水年，在可供水量和毛需水量计算结果的基础上，对研究区现状年水资源供需平衡关系进行分析，分析结果见表14。结果显示，现状年研究区可供水量为1.614 5×108m3，毛需水量为2.375 4×108m3，水资源供给不足，缺水0.761 0×108m3。

4.3规划年供需平衡分析

利用上述研究区水资源可供水量及毛需水量的计算结果，分析木垒哈萨克自治县在近期(2020年)和远期(2030年)的水资源供需平衡关系，分析结果见表15和表16。

计算结果显示：在P=50%供水保证率下，2020年木垒哈萨克自治县盈余0.356 6×108m3，2030年木垒哈萨克自治县盈余0.374 2×108m3。

在P=75%供水保证率下，2020年木垒哈萨克自治县盈余0.200 8×108m3，2030年木垒哈萨克自治县盈余0.218 4×108m3。

表14　研究区水资源供需平衡总表(P=50%)　108 m3

表15　研究区水资源供需平衡总表(P=50%)　108 m3

表16　研究区水资源供需平衡总表(P=75%)　108 m3

5结语

(1)根据毛需水量计算结果显示，2015、2020年和2030年研究区的毛需水量分别为2.375 4×108m3，1.257 8×108m3，1.240 3×108m3，与现状年相比，2020年和2030年毛需水量分别减少了1.117 6×108m3和1.135 1×108m3。

(2)根据可供水量计算结果显示，研究区在50%和75%保证率下的地表水可供水量分别为0.969 6×108m3和0.867 6×108m3，地下水可供水量分别为0.644 8×108m3和0.591 1×108m3，在50%和75%保证率下的可供水总量分别为1.614 5×108m3和1.458 7×108m3。

(3)根据研究区水资源供需平衡分析结果显示，木垒哈萨克自治县现状年水资源供给不足，缺水0.761 0×108m3。而2020年(近期)和2030年(远期)，由于产业结构调整和节水型社会的建设，农业用水比例逐年下降而工业用水和生活及生态用水比例逐年递增，因此平水年(P=50%)和枯水年(P=75%)水资源供需平衡关系均为盈余。

参考文献

[1]韩俊丽，段文阁.城市水资源承载力研究现状及其趋势[J].资源开发与市场.2004,20(5)：353-355.

[2]赵军凯，赵秉栋，李九发，等.城市水资源供需平衡及预测分析-以开封市为例[J].水文.2009,12(6)：50-57.

[3]刘守杰,汤玉玲.半干旱地区水资源平衡与节水策略研究[J].森林工程.2003,9(5)：12-13.

[4]王涛,许雷涛.新疆准东能源基地水文地质环境地质调查[R].乌鲁木齐：新疆维吾尔自治区地质环境监测院.2016.

[5]新疆维吾尔自治区统计局.新疆统计年鉴2015[M].北京：中国统计出版社.2015.

[6]杨柳,傅金祥，等.沈阳市城市生态需水量计算与预测[J].给水排水.2009,35(11)：168-171.

[7]肖文友,满卫东，等.水资源论证可供水量分析与计算[J].黑龙江水利科技.2010,38(4):35.

[收稿日期]2016-03-14

[基金项目]中国地质调查局国家重要能源基地水文地质环境地质调查项目“新疆准东能源基地水文地质环境地质调查”(1212011220970)

[作者简介]王涛(1985-)，男，新疆石河子人，工程师，主要从事水文地质、环境地质、地下水环境影响评价等方面的研究工作。

[中图分类号]TV213.9