拜城县水资源供需平衡及开发利用现状探析

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830000)

拜城县水资源供需平衡及开发利用现状探析

刘亮

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830000)

依据地方规划及库车-拜城盆地水文地质调查项目成果，分析计算近、远期规划年水资源需求量和可供水量，通过供需平衡分析为当地水资源合理配置及可持续开发利用提出建议。结果表明：拜城县2020年总需水量11.169 6亿 m3，2025年总需水量8.599 6亿 m3。在P=50%供水保证率下，地表水、地下水可供水总量为16.010 8亿 m3，在P=75%供水保证率下，可供水总量为14.746 5亿 m3，无论平水年还是枯水年，水资源均有盈余。并提出提高农业用水效率，划分地下水资源保护区，推行中水回用和加强水资源管理等水资源开发利用建议。

拜城县；可供水量；需水量；供需平衡

拜城县位于新疆天山中段南麓、塔里木盆地北缘的拜城盆地，四周群山环抱，北依哈雷克套山，南依却勒塔格山。全县辖16个乡、镇、场，总面积15 917 km2，现有人口23.81万人。拜城县属典型的温带大陆性干旱气候区，降水较少，蒸发强烈，多年平均气温8.5℃、年均降水量247.5 mm、年均蒸发量996 mm。区内地下水和地表水共同构成了本区水资源的供给系统，生活用水、工业用水和农业用水共同构成了本区的需水系统，供与需的平衡是水资源可持续利用的基本保障。作为新疆乃至全国重要的煤炭基地，拜城县在实施西部大开发战略总体格局中扮演者重要角色。本文以拜城县为研究对象，确立2015年为现状水平年，2020年为近期规划水平年，2025年为远期规划水平年，分别对区内水资源的需求量和可供水量进行计算，并在此基础上提出水资源的开发利用建议。

图1 拜城县水系分布图

1 水资源概况

拜城盆地共发育有5条河流，分为3个流域，自西向东分别为木扎提河流域、三河(卡普斯朗河、台勒丘克河、喀拉苏河)流域和克孜勒河流域，年径流量合计28.320 0亿 m3，拜城县水系分布情况如图1所示。区内有水库1座，为克孜尔水库，设计总库容7.2 500亿 m3[1]。

据库车-拜城盆地水文地质调查项目成果，拜城县地表水农业用水量为11.176 9亿 m3/a，占总用水量的99%以上；工业用水量为0.012 0亿 m3/a，占总用水量不足1%，地表水资源在该地区大部分消耗于农业。现状年拜城县地下水资源总量为20.694 6亿 m3，开采量为0.407 4亿 m3，开采方式以机电井为主，民井和泉为辅。地下水开采用于农业的水量为0.252 4亿 m3，占开采量的61.96%；用于工业的水量为0.071 5亿 m3，占开采量的17.56%；用于生活的水量为0.083 4亿 m3，占开采量的20.48%。

2 水资源供需平衡分析

2.1 水资源需求量分析

2.1.1 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2部分，采用下式进行计算。

W生活i=0.365C生活i×g生活i

(1)

式中：W生活i为i水平年生活需水量(万 m3)；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(L/人·d)。

2015年拜城县总人口数量为23.81万人。其中：城镇8.48万人，乡村15.33万人[2]。《拜城县国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》指出，拜城县规划年人口年均自然增长率为13‰[3]，由此可得拜城县规划年的人口数量。

据《新疆阿克苏地区拜城县农田水利基本建设综合规划》，拜城县规划年生活用水定额在75～130 L/人·d[4]之间，详见表1。

表1 拜城县规划年人口数量及生活用水定额预测表

据式(1)可计算拜城县不同规划年的生活净需水量。2020年为0.082 2亿 m3。其中：城镇0.036 8亿 m3，乡村0.045 4亿 m3；2025年为0.104 4亿 m3。其中：城镇0.046 4亿 m3，乡村0.058 0亿 m3。

2.1.2 工业需水量

工业需水量可采用下式进行计算。

W工业i=10-4C工业i×g工业i

(2)

式中：W工业i为i水平年工业需水量(万 m3)；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)。

拜城县已探明的矿藏资源有8大类58种，并以原煤、天然气等储量最大。其工业园区是新疆自治区煤电、煤化工、盐化工、天然气化工、钢铁冶炼和农副产品加工基地之一，也是阿克苏地区四大园区之一。

2015年拜城县工业增加值为18.12亿元[5]。据《拜城县国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》，2020年拜城县工业增加值为26.62亿元，单位工业增加值用水量保持在10 m3/万元，即工业增加值年均增速8%。在工业增加值年均增速不变的情况下，可预算出2025年拜城县工业增加值为39.12亿元。在单位工业增加值用水量相对较低的情况下，可近似认为2025年拜城县单位工业增加值用水量仍保持10 m3/万元不变，详见表2。

表2 拜城县规划年工业增加值及用水定额预测表

据式(2)可计算拜城县不同规划年的工业净需水量。其中：2020年为0.026 6亿 m3；2025年为0.039 1亿 m3。

表3 拜城县规划年农、林、牧、渔生产情况预测表

2.1.3 农业需水量

农业分为农、林、牧、渔四大产业。农业地和林业地均需利用水资源进行灌溉，因此灌溉地=农业地+林业地。其中：农业地主要种植小麦、玉米、水稻、棉花、油料、甜菜、复播玉米和其它经济作物；林业地主要包括果园、林地和牧草。

拜城县现状年的灌溉地为125.00万亩，已达一定规模，近、远期规划年的灌溉面积维持现状不变，仅在农作物产业结构上稍作调整；近、远期规划年的渔业养殖面积可分别达1.20万亩和1.40万亩[4]。

2020年拜城县牲畜存栏头数将达142.49万头[3]；对比现状年的牲畜存栏头数可知，规划年拜城县的牲畜自然增长率为4.50%，由此可预算2025年拜城县牲畜存栏头数为177.57万头，详见表3。

拜城县规划年不同农作物的常规灌溉和节水灌溉用水定额为220～880 m3/亩不等；牲畜用水定额为10 L/头·d；水产养殖用水定额为800 m3/亩[4]，详见表4。

表4 拜城县规划年农、林、牧、渔用水定额预测表

据不同规划年的农、林、牧、渔生产情况及用水定额可计算拜城县不同规划年的农业净需水量。其中：2020年为4.737 3亿 m3；2025年为4.754 7亿 m3，详见表5。

2.2 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，从而获得的可以实际利用的水量，称为可供水量。

计算可供水量，一要对现状年水利工程系列供水量进行统计；二要计算P=50%、P=75%不同保证率下的可供水量，包括地表水可利用量和地下水可供水量2部分。

2.2.1 地表水可利用量分析

拜城县地表水资源按其灌溉区域可分为木扎提河灌区、三河(卡普斯朗河、台勒丘克河、喀拉苏河)灌区、克孜勒河灌区3个区域。据《新疆阿克苏地区拜城县农田水利基本建设综合规划》，在P=50%和P=75%保证率下，拜城县地表水径流量分别为26.734 0亿 m3和24.061 0亿 m3；地表水可利用量分别为10.845 0亿 m3和10.030 0亿 m3，详见表6。

表5 拜城县规划年农、林、牧、渔净需水量预测表 亿 m3

2.2.2 地下水可供水量分析

据《库车-拜城盆地水文地质调查综合评价报告》，现状年拜城县地下水资源总量为20.694 6亿 m3。其中：黑英山盆地1.959 2亿 m3；拜城盆地18.735 4亿 m3。地下水可供水量为6.046 8亿 m3。其中：黑英山盆地0.396 8亿 m3；拜城盆地5.650 0亿 m3[1]。结合地表径流系列频率分析结果，利用类比法可计算拜城县不同保证率下的地下水可供水量，详见表7。

2.3 水资源供需平衡分析

2.3.1 水资源利用系数

水资源的开发都会有所耗损，即各业水在利用过程中均存在相应的利用系数。拜城县各业水的利用效率既有差异性，又具相似性。差异性表现为常规灌溉和节水灌溉的水利用系数在近、远期规划年有所不同。其中：2020年常规灌溉和节水灌溉水利用系数分别为0.42和0.50；2025年分别为0.55和0.63；相似性表现为生活、工业、畜牧业和渔业水利用系数均保持在0.95[6]，且在近、远期规划年无差异。

2.3.2 水资源供需平衡分析

据拜城县规划年各业水资源利用系数及净需水量可计算各业水的毛需水量，结合水资源的可供水量即可进行供需平衡计算、分析规划年水资源的盈余程度。拜城县近、远期规划年在不同供水保证率下的水资源供需平衡关系见表8。

结果表明：无论是平水年还是枯水年，拜城县近、远期规划年的水资源都极为富余。从规划年人口数量及可供水量16.010 8～14.746 5亿 m3可换算出水资源的人均占有量为5 374～6 223 m3，这远高于2 300 m3[7]的中国人均水资源占有量。因此，从人均占有量的角度来看，拜城县近、远期规划年的水资源都很丰富。

3 存在问题与开发利用建议

3.1 农业用水存在的问题

1)农业用水比例高居不下。2015年拜城县农业用水量为11.595 4亿 m3，占各业总用水量的98%以上，而生活和工业用水量则均小于1%[1]。而当年拜城县农业生产总值给当地国民经济的贡献率仅为22.9%，工业生产总值的贡献率为32.4%[2]，用水效益有所失调。

2)农灌水利用率低、浪费严重。2015年拜城县渠道总长4 497.00 km，防渗长度246.08 km，平均防渗率仅5.47%。干、支渠年久失修，渗漏损失大；各类农作物的综合灌溉用水定额为1 030 m3/亩，远高于新疆400 m3/亩的平均水平，灌溉水利用系数仅为0.35。

表6 拜城县不同保证率地表水可利用量统计表 亿 m3/a

3.2 水资源开发利用建议

3.2.1 提高农业用水效率

在耕种面积不变的情况下，修缮干、支渠系，推广节水灌溉技术，按照近期规划年的要求，将灌溉水利用系数从0.35提高至0.50，则农业灌溉每年预计节水3.478 9亿 m3；按照远期规划年的要求，将灌溉水利用系数从0.35提高至0.63，则农业灌溉每年预计节水5.154 0亿 m3。

3.2.2 划分地下水资源保护区

要考虑经济上的合理性和技术上的可行性，根据地下水的补、径、排条件及赋存特征，结合地貌类型、地质构造及边界条件，并按含水层、隔水层的分布特点，对不同或相同水文地质单元划分成要求程度不同的地下水资源保护区[8]。在拜城盆地平原区划分地下水资源一、二、三类保护区。一类保护区划分在木扎提河冲洪积扇中上部、卡普斯朗河-台勒丘克河冲洪积扇中上部、喀拉苏河冲洪积扇中上部及克孜勒河-克孜尔水库一带；二类地下水资源保护区划分在木扎提河河道中下游；三类地下水资源保护区划分在拜城盆地平原区腹地。

表7 拜城县不同保证率地下水可供水量统计表 亿 m3/a

表8 拜城县水资源供需平衡关系计算表 亿 m3

3.2.3 推行中水回用

推行中水回用一方面可为供水开辟第二水源，有效降低城市“上水”(如自来水)消耗；另一方面在一定程度上可解决“下水”(如污水)对水源的污染问题，从而起到保护水源、减少新鲜水量的作用。在美国，城市平均中水利用率已达30%，局部城市甚至高达70%～80%[9]。

拜城县在中水回用推行中，建议结合污水处理厂的扩建推进技术措施，从源头上较少污水排放。这样不仅能提高水资源的利用率，还可为下游渭干河流域内的库车、新和、沙雅3县提供水量和水质保障。

3.2.4 加强水资源管理

目前，拜城县执行0.03元/ m3的农灌水收费标准。水费收缴不及时、收费标准低。国内外经验表明，水价提高10%，用水量可相应下降5%左右。结合水资源供需分析，拜城县应及时制定近期和中长期水资源规划，建立责权统一的水资源管理体制，实现城市和农村、工业和农业、地表和地下、上游和下游、区内和区外、水量和水质统筹兼顾、统一管理。同时进行节水宣传，建立节水意识，使广大用户参与到水的管理中来。此外，还要加强取水许可，严依《水法》办事，落实《新疆维吾尔自治区取水许可制度实施细则》。完善执法体系，加强基层执法队伍建设，提高执法水平。

4 结语

(1)在P=50%供水保证率下，拜城县地表水可利用量为10.845 0亿 m3，地下水可供水量为5.165 8亿 m3，合计16.010 8亿 m3；在P=75%供水保证率下，地表水可利用量为10.030 0亿 m3，地下水可供水总量为4.716 5亿 m3，合计14.746 5亿 m3。

(2)2020年拜城县总需水量11.169 6亿 m3，在P=50%、P=75%供水保证率下，水资源均供大于求，分别盈余4.841 2亿 m3、3.576 9亿 m3；2025年拜城县总需水量8.599 6亿 m3，在P=50%、P=75%供水保证率下，水资源同样供大于求，分别盈余7.411 2亿 m3、6.146 9亿 m3。

(3)拜城县水资源丰富，但利用率低，缺乏合理的时空分布，通过提高农业用水效率，划分地下水资源保护区，推行中水回用和加强水资源管理等方法可进一步优化水资源配置，保障其开发利用具有可持续性。

[1]新疆维吾尔自治区地质调查院.库车-拜城盆地水文地质调查综合评价报告[R].乌鲁木齐.2016.

[2]新疆维吾尔自治区统计局.新疆统计年鉴(2015年)[J].乌鲁木齐.中国统计出版社.2015.

[3]拜城县发展和改革委员会.拜城县国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要[R].拜城.2016.

[4]乌鲁木齐市水利勘测设计院.新疆阿克苏地区拜城县农田水利基本建设综合规划[R].乌鲁木齐.2009.

[5]拜城县统计局.拜城县2015年国民经济和社会发展统计公报[EB/OL].http://xjbc.gov.cn/Item/36103.aspx.

[6]新疆乌鲁木齐水文水资源勘测局.新疆拜城县地下水开发利用与保护规划报告[R].乌鲁木齐.2009.

[8]中国地质调查局.水文地质手册(第二版)[M].北京：地质出版社.2012.720.

[9]童桂华，明思龙.慈溪市水资源供需平衡问题分析及对策研究[J].地下水.2013.35(3)：120.

TV211.1

B

1004-1184(2017)05-0138-04

2017-03-30

刘亮(1986-)，男，陕西西安人，工程师，主要从事水文地质、工程地质、环境地质方面的工作。