新疆昌吉市水资源承载能力分析研究

郭龙华

(昌吉水文勘测局，新疆 昌吉 831100)

1 自然概况

1.1 地理位置

昌吉市位于新疆维吾尔自治区北部，昌吉回族自治州中部。南入准噶尔盆地、北抵天山北坡，行政辖区介于东经86°24′33″～87°37′00″及北纬43°26′30″～45°20′00″之间，是历史上古丝绸之路的重要组成部分。昌吉市东距首府乌鲁木齐市32 km，东与乌鲁木齐市、兵团农十二师及米泉市毗邻；西与呼图壁县接壤；南至天山阿斯克达板山脊与巴州和静县为界；北抵古尔班通古特沙漠与塔城地区和布克赛尔县和阿勒泰地区福海县相连。辖区总面积8 215 km2，其中南部山区和中部平原区总面积6 200 km2，占总面积的75.5%；北部沙漠面积2 015.1 km2，占总面积的24.5%。

1.2 河流水系

昌吉市境内两条主要河流三屯河、头屯河均发源于天山北坡中段天格尔峰，河流跨越高、中、低山带，由南向北汇入各山间支流，形成两条河的主流。

河水出山口后进入平原。在天然状态下，以两河的水量大小来说，是可以流到北部沙漠边缘，尾闾成湖，或注入东道海子，或消失于沙漠之中。自两河建成山区拦河水库以后，随着灌区引水灌溉工程的不断完善，人力改造了天然状况，在一般年份(非丰水年)河水几乎全部被灌区利用。渠首以下河道，除汛期短暂泄洪外，下游河道几乎处于干涸状态，河水直接被引至渠首以下各级渠道，最终消失于灌区。

2 昌吉市水资源量分析

2.1 地表水资源量计算

对昌吉市而言，境内只有三屯河一条河流，而头屯河是昌吉市与乌鲁木齐县的界河。由于头屯河的流域界线与昌吉市的行政界线不一致，因此昌吉市地表水资源量由本区产水量构成。昌吉市除头屯河存在界河水量外，无其它出入境水量。

本次三屯河和头屯河分区30 a年径流量系列的推求方法采用水量比法，即由求得的各分区1990-2020年30 a年径流量均值，与各分区径流代表站30年年径流量均值相比得一比值，用该比值分别乘以相应代表站逐年年径流量系列，即得各分区30 a地表水资源系列。

对推求出的各分区地表水资源系列进行频率计算，求得各分区不同时段径流量系列的均值及Cv值等参数值及各保证率年径流量。

图1 昌吉市三屯河流域水资源量频率曲线

图2 昌吉市头屯河流域水资源量频率曲线

2.2 地表水资源可利用量计算

昌吉市地表水资源可利用量为多年平均地表水资源量减去不可以被利用水量和不可能被利用水量。在昌吉市，不可以被利用量为河道内生态环境需水量；不可能被利用量包括汛期下泄洪水量和山前平原的暴雨产流量、春季融雪径流量。

2.2.1 不可以被利用量估算

根据《昌吉市三屯河生态水量分析计算报告》成果，三屯河水库出库断面推荐的的河道生态水量为0.186 1×108m3，考虑到三屯河水库至努尔加水库区间河段产流量和损失水量基本相同。故努尔加水库出库断面生态水量核定为0.186 1×108m3较为合理。根据《昌吉市水资源调查评价报告》(2019年)计算结果，昌吉市头屯河生态水量为0.169×108m3。

表1 昌吉市评价区地表水资源系列统计特征值表

2.2.2 不可能被利用量估算

山前平原区的暴雨产流量和春季融雪径流量难以利用，作为难以控制的不可能被利用量来计算。由于此部分水量很难直接得到相应的数值，采用等值线进行量算，即对各河出山口以下5 mm以上等值线图直接量算，即为不可能被利用量值。经量算，昌吉市涉及的三屯河、头屯河不可能被利用水量分别为0.117×108m3和0.023×108m3。

2.2.3 利用量计算

用不同频率的分区水资源频率计算成果减去分区水资源不可以利用量和不可能被利用水资源量，得到各分区不同频率地表水资源可利用量见表2。

2.3 昌吉市地下水资源量分析

地下水资源，是指在地下含水层系统内，通过各种途径，直接或间接地接受大气降水或地表水体的入渗补给而形成，其质量具有一定利用价值并按水文周期呈现规律变化的地下水补给量其不包含井灌回归再补给量。

平原区地下水资源量采用补给量法计算，同时计算各项排泄量；山丘区地下水资源量采用排泄量法计算，在现有资料条件与水资源监测站网布设密度较小的情况下，山丘区地下水补给量直接估算有困难，根据补排平衡的原则，可以通过各种排泄量求出山区地下水资源量。通过分析计算得到昌吉市地下水水资源可开采量为1.571亿 m3。

表3 昌吉市可开发利用的水资源总量 亿m3

2.4 水资源总量

评价区水资源可利用量计算公式如下：

Q总=Q地表+Q地下-Q重

(1)

其中：Q重=ρ(Q渠+Q田)

(2)

式中：Q总为水资源可利用总量；Q地表为地表水资源可利用量；Q地下为浅层地下水资源可开采量；Q重为地表水资源可利用量与地下水资源可开采量之间重复计算量；Q渠为渠系渗漏补给量；Q田为田间地表水灌溉入渗补给量；ρ为可开采系数，是可开采量与地下水资源量的比值。

3 水资源开发利用分析

3.1 用水缺口分析

根据昌吉市2015-2020年水资源公报实际用水统计数据和昌吉市不同频率水资源可利用量数据，计算得到昌吉市近6 a实际用水缺口趋势见图3。由图可知，昌吉市95%和75%频率下的水资源量基本无法满足昌吉市用水需求。随着昌吉市退地减水等一系列节水政策落地，昌吉市水资源缺口近几年总体呈现减少趋势，但随着昌吉市二、三产业发展，昌吉市待退地结束后的可预见的未来需水量将会再次呈现增加趋势，昌吉市用水压力未来依然严峻。

图3 昌吉市近6年用水缺口趋势图

3.2 水资源短缺对生态影响

昌吉市北部沙漠本身因降水稀少，荒芜植被而使风沙异常活跃，绿洲—沙漠过渡带作为绿洲风沙防护带却因水资源紧缺，而使生态环境异常脆弱。随着昌吉市经济的迅猛发展，各行业用水需求大幅度增加，出现的用水缺口强行挤占下游生态用水配给。引发的生态危机加速了活化沙漠的南移。据调查昌吉市下游北沙窝老龙河段因上游过量开采地下水从而拦截了地下补给水源，造成该区地下水位严重下降，生态植被因缺水而大面积枯死，沙化面积比以前有所增大，此一事例就是用水超出水资源承载能力后对昌吉市生态产生不利影响的一个铁证。

3.3 水资源保障措施建议

鉴于现状用水条件，昌吉市需要从开源和节流两个方面采取可行性措施，以保障昌吉市正常发展用水。在开源方面，昌吉市可通过增加外调水量和增加污水处理回用量来减缓昌吉市用水矛盾。据调查，昌吉市回用水泵站出水能力1.60万 m3/d，年中水供水能力为584万 m3，出水可用于城区绿化、道路降尘及部分工业生产等用水水质要求较低的用水项目，可有效减少昌吉市新水量的需求。在节流方面，昌吉市可通过改造努尔加水库至西干渠首输水干渠工程来有效提高输水效率，减少渗漏损失，以达到节流目的。

4 结语

本文对昌吉市现状年可利用的水资源量进行了分析计算。在对现状年昌吉市需水量进行统计基础上对昌吉市水资源供需平衡进行了分析计算，发现在现状来水条件下，昌吉市95%频率和75%频率的水资源量已经无法满足昌吉市现状用水需求，由此引发的河道生态水量被挤占的问题直接影响到了下游生态的健康发展。分析后，本文认为昌吉市可从开源和节流两方面采取保障措施，以保证昌吉市正常用水需求：在开源方面，昌吉市可通过增加外调水量和增加污水处理回用量，来减少对新水量的需求。在节流方面，昌吉市可通过改造努尔加水库至西干渠首输水干渠工程有效提高输水效率，减少渗漏损失，以达到节流目的。