新疆玛纳斯河流域供水区年需水量预测与供水方案

李 岩

（新疆玛纳斯河流域管理局水利管理中心，新疆 石河子 832000）

1 新疆玛纳斯河流域供水区概况

新疆玛纳斯河流域位于天山北坡经济带，随着工农业生产的发展，水资源需求不断增加，供需矛盾日益突出，严重地制约了石河子市的快速发展；流域内玛纳斯县八个乡镇的大部分居民饮用水水质存在安全隐患，水源得不到保障，无法满足居民的基本生活用水需求；玛纳斯灌区的春旱和“卡脖子旱”严重制约着灌区农业生产的发展，造成农业减产。

供水区位于玛纳斯河流域低山丘陵区，在玛河两岸采用管井开采地下水方案，开采工程水源，年总供水量0.74 亿m3，供石河子市和玛纳斯县工业生产及人民生活使用，同时缓解玛纳斯河流域灌区干旱。供水区的修建不仅可改善供水不足的现状[1-4]，同时也是石河子市和玛纳斯县经济健康增长的有效途径[5-7]。

2 年需水量预测

2.1 石河子市设计水平年需水量预测

（1）综合生活净需水量Wp按以下公式计算：

式中：wi——综合生活用水量定额，L/（P·d）；

Pi——居住区的人口数量，万人。

石河子市2010 年居民生活用水定额为130 L/（P·d），根据本市的实际情况，确定水平年综合生活用水定额按照现状居民生活用水定额的1.6 倍选取，2015 年为208 L/（P·d）。2015 年综合生活年净需水量为2 731.67 万m3。

（2）工业企业生产净需水量Wω

工业企业生产用水通过工业增加值需水量来反映，2011 年到2015 年石河子市工业增加值年增长率按11%考虑，2015 年工业增加值为34.76 亿元，由于生产工艺的改进，万元工业增加值需水量将低于现状年，因此取万元工业增加值需水量为120 m3/万元。2015 年石河子市工业企业生产年净需水量为4 171.08 万m3。

（3）牲畜净需水量WX

根据畜牧业生产情况调查，石河子市市区现状年（2010 年）牲畜年存栏头数19.76 万头，根据《牧区草地灌溉与排水技术规范》（SL 334-2005）标准畜系数进行折算，2010 年牲畜年存栏标准畜为44.25 万头。规划水平年（2011—2015 年）牲畜年增长率按42‰考虑，计算得2015 年标准畜为54.37 万头。圈养时，饲养牲畜的日用水定额为5～10 L/头，本工程取10 L/头·d。2015 年牲畜年净需水量为198.45 万m3。

（4）绿地净需水量WL

2010 年，石河子市建成区绿化面积973 hm2，2011—2015 年绿化面积年增长率按照2%考虑，到2015 年绿化面积为1 074.40 hm2。参照《关于印发新疆工业和生活用水定额的通知》园林绿化用水指标，2015 年绿化用水定额为60 000 m3/hm2。

通过计算得到，2015 年城市绿化年需水量为644.64 万m3。

（5）未预见水量及管网漏损失量总和Wu

城市供水管网的漏损及未预见水量按照总需水量的15%计算：

计算得，2015 年未预见水量及管网漏损失量总和为1 161.88 万m3。

（6）供水区域总需水量

通过计算得，2015 年石河子管网的总需水量为8 907.71 万m3。

2.2 玛纳斯县灌区乡镇设计水平年需水量预测

2.2.1 生活需水量计算

用水人口。根据玛纳斯县农村饮用水安全工程现状调查表，项目区现状年农村总人口为6.52 万人，根据2004～2010 年的数据分析，确定设计水平年农村总人口年增长率按照12‰考虑，到2015 年总人口为6.92 万人。

生活用水指标确定。根据《村镇供水工程技术规范》，居民生活用水定额按下述方式考虑：集中供水点取水，或水龙头入户且无洗涤池和其他卫生设施，取30～40 L/P·d；水龙头入户，有洗涤池，其他卫生设施较少，取40～60 L/P·d；全日供水，户内有洗涤池和部分其它卫生设施，取60～80 L/P·d；全日供水，室内有给水、排水设施且卫生设施齐全，取80～110 L/P·d。

根据玛纳斯县的实际情况，本工程2015 年生活用水定额取55 L/P·d。

生活需水量计算：

式中：W1为年生活需水量，m3；P 为设计年限末用水人口数，人；q1为日生活用水定额，L/P·d。

经计算，2015 年生活需水量为138.99 万m3。

2.2.2 牲畜需水量计算

用水牲畜数确定。根据玛纳斯县农村饮水安全工程现状调查表，供水区农村现状年（2010 年）标准畜为26.80 万头，设计水平年牲畜增长率按40‰考虑，2015年牲畜为32.61 万标准畜（头、只）。

牲畜用水指标。根据《村镇供水工程技术规范》规定，圈养时，饲养牲畜的日用水指标为q2=5～10 L/头·d，本工程取q2=10 L/头·d。

牲畜需水量计算：

式中：W2为年牲畜需水量，m3；X 为设计年限末用水牲畜数，人；q2为日牲畜用水定额，L/头·d。

经计算，2015 年牲畜需水量为119.01 万m3。

2.2.3 乡镇企业需水量

根据《新疆农村人畜饮水工程初步设计编制纲要》，农村人畜饮水工程以人畜用水为主，乡镇企业需水量不得超过工程年需水量的10%，本工程设计水平年取10%。计算公式如下：

经计算，2015 年乡镇企业需水量为25.80 万m3。

2.2.4 公共建筑需水量

根据《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004），公共建筑需水量可按居民生活需水量的5%～25%估算，其中村庄为5%～10%，集镇为10%～15%，建制镇为10%～25%；无学校的村庄不计此项。设计水平年本工程取10%。

公共建筑需水量按下式计算：

式中：W4为公共建筑年需水量，m3。

经计算，2015 年公共建筑需水量为13.90 万m3。

2.2.5 管网漏损和未预见水量

根据《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004），管网漏损和未预见水量，宜按生活、牲畜、乡镇企业、公共建筑需水量之和的10%～25%取值，村庄取低值、规模较大的镇区取较高值，设计水平年本工程取为15%。按下式计算：

式中：W5为管网漏损和未预见水量（m3/a）。

经计算，2015 年管网漏损和未预见水量为44.66万m3/a。

2.2.6 供水区域总需水量W

经计算，2015 年供水区域总需水量为342.36 万m3，由于现状玛纳斯河流域玛纳斯县灌区乡镇已建农村供水工程规模均较小，均无消毒设施，供水水质不符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）标准，因此2015 年玛纳斯县灌区供水全部由本工程承担，2015年供水工程向玛纳斯县乡镇设计供水量为400 万m3。

2.3 玛纳斯县玛河工业园区需水量预测

玛河工业园位于玛纳斯县城以西2.5 km 处，玛纳斯河东岸，规划建设面积16.13 km2。根据《玛纳斯县玛河工业园区总体规划（2015—2030）》，玛河工业园近期（2015 年）总需水量为2 920 万m3，由地下水、玛纳斯河和塔西河地表水共同满足。依据玛纳斯县水利局提供的《关于玛纳斯河谷水源地给玛纳斯县供水水量使用用途的函》，玛河工业园需要水源地供给的净需水量为1 300 万m3，考虑到5%的输水损失，2015 年玛河工业园需水源地供给的水量为1 368.42 万m3，本水源地工程设计供水量为1 400 万m3。

3 供水方案

3.1 总需水量与总供水量

3.1.1 总需水量

水源工程的供水区域的总需水量考虑了石河子市、玛纳斯县八乡镇、玛纳斯县玛河工业园的需水量。通过各供水区年需水量预测，供水区域总需水量为7 237.34 万m3，2015 年各供水区域的需水量见表1。

表1 2015 年供水区域的需水量及供水量

3.1.2 总供水量

石河子市现状城市用水主要是地下水。城市供水系统为石河子自来水公司第一水厂，供水能力为10.8 万m3/d，年供水量为3 942 万m3，占石河子市总供水量的58.33%，其余依赖各单位自备水源井供水。

2015 年考虑玛纳斯河河谷水源地供水工程供水量5 600 万m3。石河子市城市可供水量为8 981.15 万m3，满足2015 年石河子市需水总量要求。玛纳斯河河谷水源地供水工程以“合理规模，投资最小”为原则，供水过程按“基荷”供水，“峰荷”仍由石河子市水厂供水。根据石河子市现状供水能力，设计水平年2015 年石河子市水厂供水能力完全可满足石河子市“峰荷”供水要求。

3.2 供水方案选取

由《新疆玛纳斯河流域规划总报告》成果可知，在玛纳斯县—沙湾县—石河子市一线以南的低山丘陵地带，分布着一座巨大的地下水库，流经洼地的塔西河、玛纳斯河、宁家河、金沟河四河河水大量渗漏，并储存在卵砾石层的空隙中。地下水库静储量为352 亿m3，可动用静储量为35.2 亿m3。

根据玛纳斯河河谷水源地地下水水均衡计算及水资源现状评价可知，河谷水源地地下水补给量为1.371 8 亿m3，为地下水丰富区。因此，玛河上游河谷具备建设调节型地下水水源的条件，使地下水资源得到合理的调配使用。水源地作为工业、生活用水水源地采用管井开采地下水。

结合工程现场实际情况，以及泉水溢出区地下水埋深、富水性、含水层厚度、地下水水质、开采经济条件等，建议水源地开采用以下两种方案：方案一为纯管井开采地下水，方案二为渗管与管井混合开采地下水、地下潜流水。推荐水源地取水工程采用方案一进行取水。水源地布井区地下水可开采量1.239 4 亿m3，肯斯瓦特水库建成后布井区地下水可开采量约为1.037 0 亿m3，全年均可取水。水源工程采用管井开采地下水，输水工程采用管道输水，在输水管道上为石河子市、玛纳斯河流域玛纳斯县灌区八乡镇、玛纳斯县玛河工业园预留取水口。

3.3 工程规模和主要参数

该工程为供水工程，根据石河子市、玛纳斯县八乡镇和玛纳斯县玛河工业园的需水量预测结果，按照玛纳斯河流域规划总报告和玛河水量的承载能力，结合所定水源地河段的水文地质条件，确定其工程规模如下：

工程设计供水保证率为95%。2015 年水源地工程取水量为7 400 万m3，根据2015 年水源工程的月供水过程确定了供水最大月的平均日供水为23.22 万m3。根据《城市给水工程规划规范》（GB50282—98），中等城市给水工程日变化系数可采用1.3～1.5；根据《村镇供水工程技术规范》的要求，日变化系数可在1.3～1.6 范围内取值。综合考虑工程的供水规模、用水量组成、供水区域的生活水平和气候条件，本工程规模日变化系数取1.45。

经计算，本工程2015 年最高日供水量为33.67 万m3，最高日供水流量3.90 m3/s，工程设计供水流量4.00 m3/s。

4 结语

玛纳斯河流域是新疆水资源开发利用程度较高的流域，也是新疆重要的粮棉基地和经济开发区。随着国家经济建设的重点向中西部转移，玛纳斯河流域作为新疆天山北坡经济开发建设的中心区域，具有重要的经济地位和作用。本文通过对新疆玛纳斯河流域供水区需水量进行合理预测，提出了科学的供水方案和主要设计参数，该供水工程的建设将满足石河子市、玛纳斯县的生产生活用水需求，供水区不仅改善石河子市和玛纳斯县缺水现状，也将对石河子市和玛纳斯县的经济效益、社会效益和环境效益产生积极显著的影响。