和田地区水资源优化配置探讨

宋 鑫

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830002)

0 引言

对于干旱性地区而言，地下水动态变化属于复杂的水文过程，同时受到自然条件和人类活动的影响，例如干燥的气候条件、降水、蒸发、水利工程的兴建、地下水的开采、农业灌溉等都会引起地下水位的变化，所以，研究地下水位及可开采量的动态变化对于区域水资源优化配置具有积极意义。和田地区是我国典型的内陆干旱区，区域内土地利用效率、农业生产及社会经济发展都与水资源分配和利用情况直接相关，二十世纪六十年代以来，和田地区农业种植面积及对水资源的需求不断增大，有限的地表水资源促使人们加大了对地下水的开采，久而久之，地下水超采日益严重，进而加剧了和田地区土壤次生盐渍化和土地的荒漠化，生态环境日渐恶化。基于此背景，深入分析了自然条件和人类活动双重影响下和田地区地下水资源补给量的变化规律，并对水资源优化配置进行深入探讨。

1 区域概况

和田地区位于新疆维吾尔自治区南部、塔里木盆地以西，地势北低南高，水资源匮乏，南部的昆仑山脉群峰林立，中部的山前坡麓植被覆盖。和田地区山地、平原区界限分明，盆地平原区与山地地貌参半，人类活动主要集中于海拔1500 m以下的平原区。和田地区下辖一个县级市和七个县，全区由南向北依次呈现为寒温带-温带-暖温带-大陆荒漠气候，气候类型复杂，春季多为沙尘暴和浮尘天气，夏季炎热干燥，年最高气温为40.3℃，年降水量均值仅为50.5 mm，蒸发量均值可达2524.6 mm，常年积雪冰川的高山区域是和田地区和田河、克里亚河、玉龙喀什河等主要水系发源地。伴随着和田地区社会经济发展步伐的加快，对水资源的实际需求量急剧增加，水资源供需矛盾不断激化。

2 地下水资源特点及补给量分析

作为新疆典型的干旱地区，和田地区地下水的主要补给形式有两种：天然补给和地表水转化补给，考虑到和田地区平原区年降水量较为稀少，径流的形成存在较大难度，所以通过降水以天然补给地下水的的可能性较小，调查结果也显示，和田地区平原区地下水资源主要依靠山前侧渗进行补给，此外还包括部分地表水转化补给以及地下水回归补给。水资源不足已经成为制约和田地区经济社会发展的突出性因素。以和田地区现有的地下水监测资料为依据，并充分借助相关模型进行区域地下水水量补给过程及结果的测算，测算结果统计情况见表1。

表1 和田地区水资源量补给来源及占比

根据表1统计结果，和田地区水资源量中来自天然的补给量仅占25.72%，其余包括河道入渗补给、水库入渗补给、渠系入渗补给、田间井灌入渗补给、回归补给等在内的转化补给量占比74.28%。此外，地下水埋深的变化对于灌溉农业发展及生态稳定较为重要。根据上述的估算以及地区水资源开发利用实际，和田地区当前区域水资源开发利用对区域地下水补给量所产生的影响比较大，必须通过地方水资源管理部门及用水单位的共同努力，不断调整和优化地下水资源开发利用程度。

根据和田地区2010年～2015年地下水位埋深的逐月监测结果，全区地下水储量呈现降低趋势。

和田地区(尤其是平原区)地下水受到较为明显的径流补给和人工开采的影响与扰动，使得部分地区地下水超采现象严重，地下水水位不断降至警戒水位以下。从东北至西南陆地水储量逐渐缩减，尤其是秋季蒸散量远远超出降水量，再加上区域灌溉农业设施的不完善及落后的灌溉方式，加剧了细砂质河床的蒸发渗漏，导致水资源大规模流失。和田河流域产流不断减少，加上人类生产性活动的扰动，导致径流沿程减少。深入分析和田地区地下水埋深变化数据发现，区域地下水位呈持续下降态势，其中以皮山县和和田县储水量的降低最为显著，储水量最大降低值达38.73 cm。就全区来看，短期内并无新建水利枢纽工程的计划，所以并无新的替代性水源可供使用，这种水资源匮乏的状态还会持续[1]。

3 水资源优化配置

3.1 需水方案的设计

为增强分析过程的科学性及结果的真实性与适用性，充分利用相关文献及统计年鉴中有关新疆和田地区社会经济发展的各项指标，并考察和掌握和田地区现有河道水资源供需以及河道外其余生态需水实际情况的基础上，处于区域生态用水安全的视角，在地区社会协调发展的基础上，提出和田地区三种水资源优化配置及生态需水方案：

方案Ⅰ：以农业发展为重心、主要考虑农业需水的低位方案，2020年生活需水、工业需水和农业需水量分别为931×104m3、5580×104m3、31220×104m3，2025年需水量分别为813×104m3、5524×104m3、31210×104m3；2040年分别为756×104m3、5501×104m3、31558.84×104m3。农业需水量在需水总量中占比分别为82.74%、83.12%、84.2%。

方案Ⅱ：兼顾农业、工业及其他方面发展需水的中位方案，2020年生活需水、工业需水和农业需水量分别为1130×104m3、8955×104m3、23935×104m3；2025年需水量分别为1104×104m3、8869×104m3、30598×104m3；2040年分别为868×104m3、6612×104m3、27415×104m3。农业需水量在需水总量中占比分别为70.36%、75.42%、78.56%。

方案Ⅲ：以工业发展为中心的高位需水方案。2020年生活需水、工业需水和农业需水量分别为1553×104m3、10760×104m3、17890×104m3；2025年需水量分别为1553×104m3、11543×104m3、16668×104m3；2040年分别为1218×104m3、7346×104m3、22652×104m3。农业需水量在需水总量中占比分别为3.9%、23.53%、22.55%。

以2015年为基准年，以2020年、2025年和2040年为近期、中期和远期规划水平年，采用指标定额法进行规划水平年不同行业在各方案下需水量的预测。由于现状年和田地区地下水超采严重，选择强化节水方案，见表2。

表2 和田地区生态需水方案 单位：104 m3

3.2 供需平衡结果及优化配置

按照表2对和田地区生态性需水方案所进行的对比分析，并充分结合区域社会经济发展对水资源实际需求的客观情况，进行区域水资源优化配置过程的耦合迭代[2]，在此基础上进一步求出三种不同的需水方案下和田地区地下水资源优化配置的结果，并据此确定出和田地区地下水水资源开采最优的最佳规模，结果见表3。

表3 地下水资源供需平衡的具体结果 单位：104 m3

表3中，供水量合计数⑤=地下水②+地表水③+再生水④，地下水超采规模通过查阅《新疆地下水超采区划定报告》(哈政办发[2018]149号)而得出，则地下水水资源最优开采量⑦=需水量①+地下水超采规模⑥-供水量合计数⑤。根据表2的计算结果，2020年、2025年和2040年三年内方案Ⅰ实施后所实际引起的和田地区地下水超采规模为8500×104m3、4307×104m3、1521.4×104m3，地下水供需缺口为8457.5×104m3、4229.1×104m3、4120.2×104m3。再结合本文研究过程中对和田地区社会经济发展对水资源的实际利用过程及程度的调查发现，该地区工业生产和农业灌溉在用水时段方面存在冲突，缺乏协调，此外，工业生产和农业灌溉所要求的水资源保证率也并不统一，如此一来，便增大了剩余水资源在工业生产和农业灌溉之间顺利转化的难度，并最终导致当前和田地区农业灌溉的确取得了一定的节水效果，但工业生产中水资源的供需缺口仍然较大的矛盾性局面[3]。与方案Ⅰ相比，方案Ⅱ增大了对地表水与再生水的开发利用和供给，减少了对区域地下水资源的开采和扰动，导致该方案下地下水超采规模缩减至7940×104m3，但是却导致区域水资源供需缺口增大，增加至13218.8×104m3。方案Ⅲ的情况下对区域地下水的超采规模增加至10950×104m3，但同时地下水供需缺口也增大，增至21590.4×104m3，这种方案最为不利。经综合比选，最终决定采用地下水超采规模最小的方案Ⅱ。

4 结语

本文在参考借鉴相关文献及新疆和田地区水利年鉴的基础上，结合地区水资源开发利用报告，拟定出三种区域水资源优化配置方案，其中方案Ⅰ是以农业发展为重心、主要考虑农业需水的低位方案，方案Ⅱ是兼顾农业、工业及其他方面发展需水的中位方案，方案Ⅲ是以工业发展为中心的高位需水方案。从地下水超采规模、区域水资源供需缺口、地下水水资源最优开采量等角度进行了三种方案的比选。分析结果表明，方案Ⅲ因对地下水超采规模较大且会增大地区水资源供需缺口，所以直接舍掉；方案Ⅰ主要侧重农业灌溉方面的水资源需求，而本文前述的调查结果表明，和田地区农业灌溉水资源方面存在一定的节约，所以，最终选择兼顾农业、工业及其他方面发展的方案Ⅱ。