烏蘇市奎屯河大型灌區供需水平衡分析

涂 歡

(塔城水利設計研究院有限公司,新疆 塔城 834700)

0 引 言

隨著大中型灌區現代化改造試點的不斷推進,灌區的現代化建設已經成為國家經濟社會發展和農業現代化建設的戰略需求。然而,我國不少灌區仍保持傳統的水利發展模式,加之近年來西北地區流域水資源供需不足,灌區灌溉保證率低、滲漏損失嚴重、水資源供需矛盾突出,因此,加快推進灌區節水及現代化顯得尤為重要[1]。在灌區有關水利分析中,需水計算及水資源供需平衡分析可為灌區建設及節水灌溉提供重要的理論依據[2-5]?；诖?文章以奎屯河大型灌區續建配套與現代化改造工程為例,通過計算該灌區灌溉、生活、工業、生態等多行業需水、并進行供需平衡分析,以期為灌區建設提供理論支撐。

1 基本情況

1.1 灌區概況

奎屯河大型灌區續建配套與現代化改造工程位于新疆塔城地區烏蘇市境內,灌區現狀灌溉面積36000hm2,工程等別為Ⅱ等,工程規模大(2)型。工程渠道設計流量0.5～5.5m3/s,渠道及配套渠系建筑物工程級別分別為4級或5級,防洪標準為20a一遇。該工程旨在通過對現狀骨干渠系及建筑物配套與現代化改造后,使奎屯河灌區基本滿足現代化標準,達到灌區水資源充分利用的目的。

1.2 流域概況

奎屯河流域位于新疆天山北坡中部,準噶爾盆地西南緣,烏魯木齊以西220km。流域東以吐爾條溝與沙灣縣的巴音溝河流域為界,西與精河縣托托河流域接壤,南靠天山分水嶺與伊犁喀什河流域相鄰,北接準噶爾界山山脈的瑪依爾力山和扎伊爾山分水嶺。東西長160km,南北寬240km,流域總面積2.83萬km2,其中山區1.19km2,平原區1.64km2。

1.3 灌區社會經濟概況

奎屯河灌區內分布有烏蘇市八十四戶鄉、西湖鎮、頭臺鄉、皇宮鎮、夾河子鄉、九間樓鄉及烏蘇城區等七個農業用水單位和烏蘇市啤酒廠、紡織廠等兩個工業用水單位。灌區總人口14.80萬人,其中城鎮人口9.76萬人,農業人口5.04萬人,牲畜飼養總頭數為25.80萬頭。主要有漢族、維吾爾族、哈薩克族、回族、蒙古族等民族。

目前,灌區內農業生產存在的主要問題是農業結構不盡合理,科學種植水平較低,耕地肥力水平不高,各類作物輪作制度幾乎未能執行,嚴重影響農業產量的提高。特別是在市場經濟的影響下,大農業結構還在多樣化和規?；g徘徊不定。該灌區是烏蘇市重要糧棉生產基地,工業基礎比較薄弱,市屬啤酒廠在本灌區之內。目前,僅有的工業生產為軋花、糧油加工、木器、奶粉、釀酒等一批以農副產品為主體的加工業。灌區內工業生產發展潛力較大,首先是優質棉生產基地,其次是烏蘇啤酒在全疆都享有盛譽,構祀子種植和加工也很有特色,這一切都有待發展。灌區氣候對農作物的生長極為有利,特別是棉花生產已被自治區列入優質棉產區。

1.4 灌區水利工程現狀

1)水庫:灌區共10座小型水庫,水源全部為奎屯河,分布于西湖鎮、頭臺鄉、皇宮鎮和九間樓鄉。水庫總庫容為2396×104m3,興利容為2136.5×104m3。

2)機電井:灌區現有機電井688眼,井深80～200m,年提水能力約為2.0017×108m3,可開采量1.3553×108m3。

3)渠首:境域現有引水渠首3座,引水灌溉面積近13467 hm2。

4)輸水工程:灌區渠系總長918.16km,其中干渠158.95km;支渠103.08km;斗渠656.14km。

2 需水計算

本次計算,設計水平年為2025年,常規灌溉設計保證率為75%,節水灌溉設計保證率為85%;農村人畜飲水設計保證率取95%。

2.1 灌溉

灌區設計水平年2025年灌溉面積31180 hm2,高效節水灌面31047hm2;2025年綜合凈定額為3489 m3/hm2,各種作物凈定額見表1。

表1 灌區各種作物凈灌溉定額

隨著灌區水利工程設施的配套完善,渠道防滲程度的提高及管理體制的健全和不斷完善,各級渠道的利用系數也相應得到提高。參照先進灌區的經驗,并結合本灌區實際情況,灌區設計水平年2025年地面灌灌溉水利用系數0.54,滴灌灌溉水利用系數0.70,綜合灌溉水利用系數0.69。

根據灌區灌面、種植結構、灌溉制度及灌溉水利用系數等計算得,2025年灌區農業需水量為15747.2萬m3,綜合毛灌溉定額為5050m3/ hm2,農業需水過程見表2。

表2 奎屯河灌區不同水平年灌溉總用水量計算表

表3 灌區人口發展指標、用水定額及需水量表

2.2 供水

人畜飲水供水范圍為七個鄉鎮場及烏蘇市區,2025年農村人口生活用水定額為70L/(人·d),標準畜用水定額為6L/(頭·d),灌區生活毛需水量402.7萬m3(含8%的輸水損失)。

2.3 工業

充分考慮資源條件和環境承載能力,重點打造以裝備制造、能源化工、農副產品精深加工及新型建筑材料、商貿物流、空港經濟為主要特色的烏蘇市工業園。烏蘇市奎屯河灌區工業化發展用水需求預測見表4。

表4 灌區工業用水指標

表5 奎屯河灌區2025年按行業用水量控制指標

表6 奎屯河水資源統計表

2.4 生態

奎屯河上建有渠首,河道生態基流水量由渠首泄洪沖砂閘下泄至下游原河道?？秃庸鄥^未來用水基本維持現狀水平,對奎屯河的生態用水無影響。

2.5 與“三條紅線”控制指標的符合性

根據《烏蘇市用水總量控制方案報告》控制指標,奎屯河灌區2025年總用水量控制見下表。本次灌區設計,嚴格按以上“用水總量”控制指標水量進行平衡計算。

3 供需平衡分析

3.1 灌區可供水量

3.1.1 水資源可利用量

奎屯河渠首處多年平均徑流量6.62億m3,不同頻率P=50%、P=75%、P=95%河道來水分別為6.521億m3、5.908億m3、5.173億m3。

根據《奎屯河引水工程共建共管合作協議》,“自2017年起,兵團第七師優先保證烏蘇市按需用水。自工程建成后,確保烏蘇市在奎屯河每年可支配的2.55億m3水量(不包括車排子灌區每年無償供給的5000萬m3已有水量)足額供給(以烏蘇市的各分水計量點為準)”。故綜上所述,奎屯河灌區的可用水量是有保證的。

3.1.2 水資源限額供水量

根據《關于對塔城地區各縣市及兵團第七、八、九、十師實行最嚴格水資源管理制度落實“三條紅線”控制指標的復核意見》及《烏蘇市用水總量控制方案》,進一步分解后奎屯河地表水用水總量控制指標為16313萬m3,設計水平2025年灌區地下水限額用水總量指標為4707萬m3,外調水限額總量指標為2220萬m3。

3.1.3 項目區供水能力分析

設計水平年通過奎屯河大型灌區續建配套與現代化改造工程建設,供水能力和供水保證率大大提高,P=85%頻率下可供水量達到19327.8萬m3,外調水2220萬m3,地下水開采量僅為4707萬m3,減少地下水開采5746萬m3。

3.2 灌區需水量匯總

奎屯河2025年灌區總需水量為19327.8萬m3,其中農業灌溉需水量為15747.2萬m3,生活需水量為402.7萬m3,工業需水量為3178.0萬m3。

3.3 水資源供需平衡分析

根據奎屯河特點,結合水資源利用現狀,確定水資源的供需計算范圍為奎屯河灌區涉及的七個鄉鎮場及烏蘇市城區。

3.3.1 供需平衡分析計算原則及方法

1)根據灌區水系分布、區域產匯流特點以及水資源開發利用現狀,在灌區各業需水量預測的基礎上,結合下游灌區取水的實際情況,采用典型年法,對2025年進行P=85%來水頻率下的水資源供需計算。

2)生態基流在渠首泄洪沖砂閘考慮下泄,不可進入灌區。

3)供需平衡分析計算節點為奎屯河新龍口渠首處。

4)嚴格用水總量、定額管理及以水定地的原則。

5)平衡計算不考慮各水庫損失。

3.3.2 供需平衡分析計算及結果分析

奎屯河灌區土地資源豐富,水資源有限,遵循“以水定地”、堅持扶貧開發與灌區現代化同步發展的原則。至設計水平年2025年,奎屯河灌區有效灌溉面積按“用水總量”控制指標的保灌面積規劃。

灌區地表水水源為奎屯河,由《烏蘇市用水總量控制方案》中按水源劃分地表水知:設計水平年2025年奎屯河分配總水量1.63億m3,其中奎屯河灌區分配水量1.25億m3,車排子灌區水量0.38億m3。

設計水平年2025年,奎屯河灌區許可供水量1.93億m3,實際供水量1.93億m3,灌區需水總量為1.93億m3,供需平衡。具體供需平衡計算詳見表7。

表7 奎屯河灌區2025年水資源平衡計算表

通過灌區種植結構優化調整、工程節水程度的不斷提高,灌區灌溉用水定額逐年減少,需水總量逐年下降,供需缺口逐年縮小,規劃水平年2025年農業用水滿足要求。

4 結 語

文章以奎屯河大型灌區續建配套與現代化改造工程為例,以2025年為設計水平年,通過計算灌區灌溉、供水、工業、生態等用水量,并結合灌區水系分布、區域產匯流特點以及水資源開發利用現狀,在各業需水量預測的基礎上,結合下游灌區取水的實際情況,采用典型年法,對2025年P=85%來水頻率下的水資源進行了供需平衡分析。根據分析結果:2025年,奎屯河灌區許可供水量1.93億m3,實際供水量1.93億m3,灌區需水總量為1.93億m3,農業用水滿足要求。本次成果不僅表明了該區域供需水達到平衡,也為該灌區續建配套建設、現代化改造、節水創建提供了理論支撐。