基于“三条红线”的石河子市水资源配置研究

王 新，王 俊

(水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

中央十八届五中全会通过的“十三五”规划提出了实行最严格的水资源管理制度，以水定产、以水定城、建设节水型社会的指导思想。中央城市工作会议提出了要强化尊重自然、传承历史、绿色低碳等理念，将环境容量和城市综合承载能力作为确定城市定位和规模的基本依据。

新疆的发展和稳定，事关全国改革发展稳定大局，事关祖国统一、民族团结、国家安全。而新疆水资源紧张，用水安全则是新疆的头等大事。近年来，随着新疆“三条红线”的实施，关于在“三条红线”下的水资源配置的相关研究亦随之增多，并得到了广泛重视。文章以兵团石河子市为例，结合石河子水资源利用现状及未来城市发展规划，以用水总量控制方案为准绳，摸索出在“三条红线”下的水资源配置方案，可为石河子市未来规划提供技术支撑，也可为类似城市发展用水提供参考和实践经验。

1 区域概况

石河子市位于新疆维吾尔自治区北部，天山北麓中段，行政区划面积为459.94km2，是天山北坡经济带的中心区域，交通极为便利。2019年石河子市市域年末总人口为59.30万人，居住的有汉、哈萨克、维吾尔、回、达斡尔等25个民族；实现国内生产总值(GDP)359.61亿元；年末灌溉面积为26.5万亩，粮食产量达2.53万t，牲畜有23.66万头(只)。

玛纳斯河是石河子市唯一的地表水源，发源于天山北坡的依连哈比尔尕山，汇水面积为5156km2，河道全长324km，流域面积为13780.79km2，多年平均年径流量为13.16亿m3。受山体构造影响，自源头从和静县流向东北向，河网较为发育，支叉分级较多，河流沿途接纳众多支流，形成多级阶地。河流进入洪积扇缘区红山嘴后，折向正北方向，河道坡降趋缓，蜿蜒曲折，并渐向西北流去，其中沿途有许多泉水汇入，多次为农田灌溉后大量蒸发，已流不到玛纳斯湖，在古尔班通古特沙漠西侧渐渐消失。石河子市地下水主要是玛纳斯河在冲洪积扇上的渗漏补给，现状年地下水补给量为1.97亿m3，井灌回归水量为0.28万m3，地下水资源量为1.69m3，石河子市地下水可开采量为1.27亿m3。

未来石河子市将发挥既有产业基础与人居环境优势，重点发展纺织、食品、现代化工、商贸物流、金融保险、文化旅游等产业，发挥对石河子、玛纳斯、沙湾等地区的辐射带动作用，推进国家循环经济和服务业综合改革试点城市建设，成为军垦名城、西部纺织城、生态园林城市和天山北坡现代化中心城市。

2 区域水资源开发利用状况

2.1 现状供用水量

2019年石河子市各类水利工程总供水量为21273万m3，总用水总量为21273万m3，见表1。

表1 石河子市现状供用水量统计表

石河子市区域内不产地表水，全都是客水，分配多少用多少。现有再生水仅少量用于园区道路喷洒及公用设施冲洗，绝大部分再生水通过渠道引至蘑菇湖水库，夏天用于下游农业灌溉。石河子市平原区地下水可开采量为12655万m3，开采率达到90%。由此可见，石河子市水资源开发利用程度很高。

2.2 现状用水与水资源承载能力适应性分析

国家“九五”科技攻关项目“西北地区水资源合理配置与承载能力研究”将水资源承载能力定义为：“在某一具体历史发展阶段下，以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据，以可持续发展为原则，以维护生态环境良性循环发展为条件，经过合理的优化配置，水资源对该地区社会经济发展的最大支撑能力。”

从石河子市现状水资源开发利用情况分析，人均水量(359m3)、万元GDP用水量(59m3/万元)均接近或高于全国(431m3、61m3/万元)和新疆(2179m3、439m3/万元)平均水平，用水水平较高；现状总用水量为21273万m3，农业用水量占石河子市总用水量的41.8%，用水结构还需进一步优化。从现状水资源开发利用情况来看，随着近年来石河子市节水面积的增加，石河子市地下水开采量较大，造成局部地区超采，但地下水资源总开采量并没有超过可利用量，现状再生水没有得到有效利用，水资源缺乏科学规划和统一管理。

总体来看，石河子市现状用水总量没有超“三条红线”规定的总量指标，现状水资源开发利用程度与当地水资源承载力是适应的。

2.3 石河子市水资源开发利用中存在的主要问题

石河子市现状用水量虽然没有超过“三条红线”规定的总量指标，为了适应石河子市未来城市发展规划，还存在以下问题：

(1)用水结构不合理，农业用水比重偏大。

(2)水利工程建设滞后，跟不上发展。

(3)地下水开发利用程度高，局部严重超采。

3 规划布局与水资源条件适应性分析

3.1 城市规划布局

根据《石河子市城市总体规划(2016—2030)》(以下简称《规划》)，未来石河子市将形成“55411”产业发展格局，即形成5个服务中心(子午路商业服务中心、行政办公中心、站前商贸中心依托行政中心、南山新区现代商务中心、科研创新中心)；5个工业园区(经济技术开发区、经济技术开发区扩区、新材料产业园区、北工业园区、北泉镇工业园区)；4个物流园区(综合物流园区、能源化工物流园区、南山物流园区、站前物流园区)；1个高新技术开发区和1个农业科技园区。

3.2 规划布局与水资源条件的适应性分析

玛纳斯河为石河子市唯一的地表水源，现状石河子市城市供水水源主要为玛纳斯河地表水和市区地下水，根据城市总体规划，石河子市的城市规划布局是在现状布局的基础上，对城市产业布局进行了更加科学合理的划分，沿玛纳斯河自出山口向下进行产业布局，将新的生活区布置在城市上游位置，工业园布置在城市下游。城市生活污水在下游收集后集中处理，处理达标后用于工业发展，实现水资源的合理、有效利用。

石河子市地下水资源可开采量为12700万m3，现状地下水开采量为9481万m3，现状开采量已接近可开采量，且局部还存在超采情况。根据《石河子市用水总量控制方案》(以下简称《方案》)，为改善市域的生态环境，2030年地下水开采量总量压减到8284万m3，因此规划布局与石河子市的地下水资源条件是适应的。

根据《方案》，规划年通过调整莫索湾灌区的大农业结构、退减一部分灌溉面积、进一步提高高效节水灌溉面积比例，2030年石河子市用水总量控制在25999万m3，其中玛纳斯河地表用水量为13914万m3。现状石河子市地表水用水量为11792万m3，从总量指标看，地表水的用水指标还有2122万m3的余量可以合理利用。

3.3 规划用水需求与最严格水资源管理制度的适应性分析

为促进以水资源可持续利用保障经济社会发展，落实最严格水资源管理制度，现对石河子市规划布局与区域水资源相关规划的水资源配置进行符合性分析。从落实最严格的水资源管理制度、促进经济社会发展和水资源承载能力相适应、以水资源可持续利用保障经济社会可持续发展角度出发，分析石河子市规划布局与最严格水资源管理制度的适应性。

根据《方案》，石河子市的用水总量2030年控制住25999万m3，其中再生水利用量为3800万m3，见表2。

表2 石河子市用水总量控制方案 单位：万m3

石河子市用水由生活、生产及农业灌溉三部分构成，其中生活用水主要是指居住用水；生产含工业、公共管理与公共设施用水，商业服务业、物流仓储、道路与交通设施、公共设施等用水；农业灌溉用水为石河子市区域内农田用水。根据预测，2030年石河子市总需水量为33098.6万m3。

根据规划，2030年地表水用水量为13914万m3，地下水用水量为7421.1万m3，再生水用水量为11762.5万m3，均符合《方案》中地表水、地下水、再生水的水量控制要求。综上分析可见，石河子市的规划布局所需水资源与《方案》中水资源配置方案是适应的。

4 水资源配置方案

根据石河子市现状调查及《规划》，中心城区、北泉镇及开发区所属的城市建设用地用水均通过水厂、再生水厂城市供水系统供水，供、排水系统自成一体；农业灌溉系统通过水库、渠道等水利工程供水。文章按照这两种供水系统分别对石河子市水资源配置方案进行分析。

4.1 城市供水系统

(1)城市供水现状

目前石河子市有2座自来水厂，分别为石河子市第一水厂及北工业园区水厂，其中第一水厂为石河子市城市生活用水水源，设计供水规模为10万m3/d，水源为地下水；北工业园区水厂为石河子市的主要工业供水水厂，目前供水规模为15万m3/d，水源为玛纳斯河河水。

目前石河子市共建有2座污水处理厂，分别是石河子市第一污水处理厂、拓北污水处理厂及再生回用水厂，两座水厂的处理能力分别是20万m3/d和3万m3/d。

(2)水厂水资源配置方案分析

①水厂取水量分析

水厂水资源配置方案需从水厂的取水量和供水规模分析。取水量除考虑水厂自身可供水量外，还需按照石河子市用水总量中生活、工业控制指标核算，最后对比石河子市城市需新水量，最终确定石河子市各水厂供水量。根据石河子市各行各业需水量最终确定2030年石河子市各水厂总供水量为17540.1万m3。规划石河子市3座水厂供水量计算见表3。

②水厂供水规模分析

供水规模按照最终确定的各水厂供水量，考虑供水天数(按365d考虑)，确定各水厂需供水规模。根据分析，对比《规划》提出的各水厂规模，提出调整意见。石河子市水厂水资源配置方案分析见表4。

表4 石河子市水厂水资源配置方案表

(3)污水处理厂水资源配置方案分析

污水处理厂配置方案主要对比污水处理厂处理规模是否满足污废水处理能力。根据《规划》中关于新材料园区发展规划，经分析，认为新材料园区污水处理厂规模偏大，考虑调整规模，避免浪费。《规划》实施后，2020年3座污水处理厂总处理规模为36万m3/d，2030年3座污水处理厂总处理规模为62万m3/d，即可保障石河子市污废水100%处理。石河子市污水处理厂处理规模调整意见见表5。

表5 石河子市污水处理厂处理规模调整意见表 单位：万m3/d

(4)再生水厂水资源配置方案分析

再生水厂水资源配置方案主要对比再生水厂供水规模是否满足再生水供水能力。通过对比分析，《规划》提出的再生水厂2030年供水能力不能够保障石河子市再生水供水量，建议调整2030年新材料园区再生水厂规模，由15万m3/d调整至17万m3/d，则2030年再生水厂总供水规模达到32万m3/d，即可保障石河子市再生水供水量。石河子市再生水厂供水规模调整意见见表6。

表6 石河子市再生水厂供水规模调整意见表 单位：万m3/d

(5)《规划》实施后水资源配置方案分析

在《规划》对水厂、再生水厂、污水处理厂规模做出调整并实施后，石河子市工业、生活水量得到完全保障，且工程可行，水资源配置方案合理；同时通过污水处理厂及再生水厂的建设，可将石河子市污废水100%处理，无外排水，做到水资源有效、合理利用。

4.2 农业灌溉系统

规划水平年，石河子市通过压减14.6万亩灌溉面积、大力发展高效节水面积、改造干支渠、配套建筑物等措施，2020年农业供水量为5318万m3，2030年为3796万m3。通过对比石河子市农业需水及供水量，可知规划水平年石河子市农业灌溉水量的水资源配置方案是有保障的，见表7。

表7 石河子市农业灌溉水资源配置方案表

4.3 小结

石河子市通过新扩建水厂、污水处理厂、再生水厂，可保障石河子市工业、生活用水；通过压减灌溉面积、大力发展高效节水面积、改造干支渠、配套建筑物等措施，完全可保障农业用水。综上，《规划》实施后，石河子市各业用水的水资源配置方案是合理的、有保障的。

5 结论与建议

5.1 结论

石河子市在通过各种工程措施及非工程措施后，各行各业用水是有保障的，且水资源配置方案合理。同时，水资源配置方案与石河子市的城市发展、水资源承载能力和最严格的水资源管理制度是相适应的，可为石河子市未来规划提供技术支撑，也可为类似城市发展用水提供参考和实践经验。

5.2 建议

(1)建议石河子市在今后发展过程中严格落实最严格水资源管理制度，严格控制地下水的开采，逐步关闭自备水井，减少地下水的开采。

(2)建议尽快落实石河子市水厂、污水处理厂、再生水厂建设，同时配套设置管线工程。增设再生水调蓄工程及事故备用水池。

(3)建议石河子市做好事故应急预案，严格执行水资源保护措施。

(4)建议石河子市园区设置事故水池。