大河沿子河灌区水资源供需平衡分析

乌仁娜

（新疆博尔塔拉水文勘测局,新疆 博州 833400）

大河沿子河灌区位于新疆维吾尔自治区西北部,天山以北博尔塔拉蒙古自治州南部,主要包括大河沿子镇和阿合其农场。为了论证2023 年区域发展供需水情况,需对灌区水资源供需情况进行分析。

1 概况

大河沿子河灌区是精河县农业生产和经济建设的主要区域。灌区多年平均降水量91.4 mm,多年平均蒸发量1624.9 mm（φ20 cm 蒸发皿）。大河沿子河灌区是一个以农牧业为主的灌区,现有灌溉面积12863.5 hm2,灌区内没有控制性蓄水工程,资源性缺水和工程性缺水问题并存,在灌溉、防洪、生态方面存在较为严重的水土不平衡、水资源浪费等现象,制约了当地经济的发展。

2 社会经济发展预测

2.1 人口发展指标

现状年2020 年大河沿子灌区总人口4.078 万人,其中农业人口3.1059 万人,城镇人口0.9721 万人,根据《博尔塔拉河、精河流域规划修编报告》中精河流域人口发展指标,人口自然增长率综合指数约为12‰～16‰,预测设计水平年2023 年灌区人口达4.6989 万人,其中,农业人口3.5414 万人（包括新增牧民定居906 户,牧民人数3470 人）,城镇人口1.1576万人。

2.2 畜牧业发展指标

现状年牲畜存栏数24.77 万头,根据《博尔塔拉河、精河流域规划修编报告》中精河流域畜牧业发展规划,畜牧增长率综合指数约为11.5‰,预测设计水平年2023 年为28.09万头。

2.3 工业总产值发展指标

灌区以农牧业生产为主,工业基础薄弱。现状年灌区工业总产值0.22 亿元,根据《博尔塔拉河、精河流域规划修编报告》中精河流域工业发展规划,工业增长率约为14.3%,预测设计水平年2023 年将达到0.96 亿元。

2.4 灌溉面积发展指标

据统计,现状年灌区灌溉面积为12863.5 hm2,其中,耕地面积11863.66 hm2,林地面积463.63 hm2,牧业占用面积536.2 hm2（不含天然草场）；根据《博尔塔拉河、精河流域规划修编报告》,预测设计水平年2023 年新增人工饲草料地1041.25 hm2,灌溉面积13904.75 hm2。

3 需水量分析

大河沿子河灌区社会经济发展需水量包括城乡居民生活、牲畜、工业、灌溉等需水量。其中生活需水包括城镇居民生活和农村居民生活需水；农业需水包括灌溉农田、林地、草场等需水。需水预测所采用的主要方法为指标预测法。其中：生活需水分为城镇居民生活和农村居民生活两类,采用人均日用水定额预测方法；工业需水预测采用万元产值取用水量预测方法；农业需水预测采用灌溉定额预测方法,且主要考虑中等干旱条件下灌溉需水情况。根据供水水源、供水条件、供水系统等实际情况,综合分析确定,现状水平年及设计水平年生活用水利用系数、牲畜用水利用系数、工业用水利用系数均为95%。

3.1 生活需水量预测

参照《农村生活饮用水卫生标准》（GB 11730-89）和《新疆维吾尔自治区工业和生活用水定额》以及《新疆农村人畜饮水工程设计编制大纲》（新疆水利厅）,结合博州生活条件和现有工业类型及用水调查统计,确定生活用水定额和工业用水指标。现状水平年,灌区城镇居民生活用水定额为80 L/（人·d）,农村居民生活用水定额 为50 L/（人·d）；设计水平年2023 年,城镇生活需水定额增长到110 L/（人·d）,农村居民生活需水定额增长到80 L/（人·d）。大河沿子灌区现状水平年居民生活净需水量为85.07×104m3,毛需水量为94.52×104m3,设计水平年居民生活净需水量为149.88×104m3,毛需水量为157.78×104m3。不同水平年居民生活需水量计算见表1。

表1 大河沿子灌区居民生活需水量计算表

3.2 牲畜需水量

最高日牲畜用水量标准：牲畜超过1万头时,取5 L/（头·d）；低于1 万头时,取5 L/（头·d）。大河沿子灌区现状水平年牲畜净需水量为45.21×104m3,毛需水量为50.24×104m3,设计水平年牲畜净需水量为51.26×104m3,毛需水量为56.96×104m3。不同水平年牲畜需水量计算见表2。

表2 大河沿子灌区牲畜需水量计算表

3.3 工业需水量

现状年工业万元产值取用水量为120 m3/万元,设计水平年在考虑工艺水平的提高、节水措施的推广以及水重复利用率的提高等因素,工业用水定额适当下调,到2023 年降低为100 m3/万元。则大河沿子灌区现状水平年工业净需水量为26.40×104m3,毛需水量为29.33×104m3,设计水平年工业净需水量为95.7×104m3,毛需水量为106.33×104m3。不同水平年工业需水量计算见表3。

表3 大河沿子灌区工业需水量计算表

3.4 农业灌溉需水量

根据灌区气候、土壤、水源特性及工程条件,因地制宜,调整作物结构、采取节水措施、制定和实施合理的灌溉制度,是经济合理利用灌溉水量的重要措施。大河沿子灌区现状年控制灌溉面积12863.5 hm2,其中,地面灌11459.06 hm2,节水灌1407.37 hm2；2023 年控制灌溉面积13900.28 hm2,其中,地面灌5949.64 hm2,加大节水力度,发展高新节水,增加高新节水面积,节水灌面积增加到7950.64 hm2。

根据《博尔塔拉河、精河流域规划修编报告》《精河县农田水利基本建设综合规划修编报告》,并结合大河沿子镇和阿合其农场作物灌溉方式制定大河沿子不同水平年灌溉制度,现状年综合净灌溉定额为4650 m3/hm2,项目实施后,设计水平年2023 年综合净灌溉定额为4470 m3/hm2, 综合毛定额为8130 m3/hm2。根据灌溉制度、作物构成,确定灌水率。

采用《精河县农田水利基本建设综合规划报告》结果（P75）,大河沿子灌区现状水平年灌溉综合灌溉水利用系数0.5,节水灌灌溉水利用系数0.8。设计水平年通过进一步推广节水灌溉、提高渠道防渗率以及加强管理等措施,逐步提高灌溉水利用系数。预测到设计水平年2023 年灌溉综合灌溉水利用系数提高到0.55。据此计算大河沿子灌区不同水平年各业需水量。大河沿子灌区现状水平年农业净需水量为5921.25×104m3,毛需水量为11481.16×104m3,设计水平年农业净需水量为6194.85×104m3,毛需水量为9189.34×104m3。

不同水平年农业灌溉需水量计算见表4。

表4 大河沿子灌区农业地面灌溉需水量计算表单位：104m3

4 可供水量分析

4.1 地表水供水量

供水量是指通过工程措施可提供的水量,包括扣除下放给艾比湖的生态基流后的地表水、地下水和水库供水。大河沿子渠首改建于1974 年,采用溢流坝式拦河引水渠首,设计引水流量为8 m3/s,设计下泄流量为93 m3/s,校核下泄流量为110 m3/s,月平均引水量可达2073.60×104m3。大河沿子河沙尔托海水文站多年平均地表来水量为1.3226×108m3,现状年年大河沿子河流域灌区地表水引用量为8797.37×104m3,水资源开发利用程度达56.7%,现状开发利用程度高。

通过需水量计算,现状水平年各业需水量11655.24×104m3,其中农业需水量11481.16×104m3, 其余各业需水量174.09×104m3；设计水平年各业需水量9510.45×104m3,其中农业需水量9189.34×104m3,以利用地表水为主,不足部分全部是采用灌区机井开采地下水。其余各业需水量321.07×104m3,全部采用生活区现有机井地下水。

根据大河沿子河上游《沙尔托海水库水利枢纽工程水文分析报告》,85%保证率下的来水量为1.044×108m3。扣除10%生态基流后,工程可供水量9397.88×104m3。

4.2 地下水可供水量

大河沿子河灌区地下水类型主要有孔隙潜水、基岩裂隙水两类。地下水可开采量：现状年为3032 万m3,提取地下水量2857.91 万m3,主要用于补充灌区农业用水不足,其他各业用水提取地下水量174.12 万m3；设计水平年大河沿子灌区规划不新增农业和生活机井,利用已有机井补充各业用水需求,农业灌溉年最大可提取地下水量为2221 万m3,生活区设计水平年提取地下水量321.07 万m3。

4.3 灌区供需平衡分析

（1）现状水平年

在P=85%的保证率下,现状水平年大河沿子灌区工程可供水量12429.91×104m3,各业需水量11655.24×104m3。全年剩余水量1689.45×104m3。因为没有调蓄工程,河道有2464.12×104m3的余水不能够被灌区利用,主要在春季和夏季,所以现状年还是缺水的。

（2）设计水平年

到2023 年,大河沿子河引水渠上游沙尔托海水库建成运行,85%保证率下灌区工程可供水量11940×104m3,各业需水量9510.50×104m3,其中农业灌溉需水量9189.38×104m3,农业灌溉可提取地下水量2221.00×104m3。河道来水量扣除10%生态基流后,地表水可供水量9397.88×104m3, 全年剩余水量2429.5×104m3。

综上所述,上游建设了沙尔托海水库后,提高了灌区供水能力,保障了灌区用水需求。 不同水平年水资源供需平衡情况见表5。

表5 大河沿子灌区不同水平年水资源供需平衡分析表单位：104m3

5 结语

大河沿子河灌区干旱少雨,主要依靠引用大河沿子河水和抽取地下水满足当地工农业等社会经济发展用水需求。由于大河沿子河上没有调蓄水利工程,使得地表水引用大打折扣,加重了地下水抽取量。经过水资源供需平衡分析。现状年,供水具有一定的缺口,地下水抽取量大。到设计年,由于建设了沙尔托海水库,提高了灌区地表水供水保障能力,减少了地下水抽取量,区域共有2429.5×104m3剩余水量,水资源供需是平衡的,结果可为区域水资源调配和管理提供科学依据。