乌苏市奎屯河大型灌区供需水平衡分析

涂 欢

(塔城水利设计研究院有限公司,新疆 塔城 834700)

0 引 言

随着大中型灌区现代化改造试点的不断推进,灌区的现代化建设已经成为国家经济社会发展和农业现代化建设的战略需求。然而,我国不少灌区仍保持传统的水利发展模式,加之近年来西北地区流域水资源供需不足,灌区灌溉保证率低、渗漏损失严重、水资源供需矛盾突出,因此,加快推进灌区节水及现代化显得尤为重要[1]。在灌区有关水利分析中,需水计算及水资源供需平衡分析可为灌区建设及节水灌溉提供重要的理论依据[2-5]。基于此,文章以奎屯河大型灌区续建配套与现代化改造工程为例,通过计算该灌区灌溉、生活、工业、生态等多行业需水、并进行供需平衡分析,以期为灌区建设提供理论支撑。

1 基本情况

1.1 灌区概况

奎屯河大型灌区续建配套与现代化改造工程位于新疆塔城地区乌苏市境内,灌区现状灌溉面积36000hm2,工程等别为Ⅱ等,工程规模大(2)型。工程渠道设计流量0.5～5.5m3/s,渠道及配套渠系建筑物工程级别分别为4级或5级,防洪标准为20a一遇。该工程旨在通过对现状骨干渠系及建筑物配套与现代化改造后,使奎屯河灌区基本满足现代化标准,达到灌区水资源充分利用的目的。

1.2 流域概况

奎屯河流域位于新疆天山北坡中部,准噶尔盆地西南缘,乌鲁木齐以西220km。流域东以吐尔条沟与沙湾县的巴音沟河流域为界,西与精河县托托河流域接壤,南靠天山分水岭与伊犁喀什河流域相邻,北接准噶尔界山山脉的玛依尔力山和扎伊尔山分水岭。东西长160km,南北宽240km,流域总面积2.83万km2,其中山区1.19km2,平原区1.64km2。

1.3 灌区社会经济概况

奎屯河灌区内分布有乌苏市八十四户乡、西湖镇、头台乡、皇宫镇、夹河子乡、九间楼乡及乌苏城区等七个农业用水单位和乌苏市啤酒厂、纺织厂等两个工业用水单位。灌区总人口14.80万人,其中城镇人口9.76万人,农业人口5.04万人,牲畜饲养总头数为25.80万头。主要有汉族、维吾尔族、哈萨克族、回族、蒙古族等民族。

目前,灌区内农业生产存在的主要问题是农业结构不尽合理,科学种植水平较低,耕地肥力水平不高,各类作物轮作制度几乎未能执行,严重影响农业产量的提高。特别是在市场经济的影响下,大农业结构还在多样化和规模化之间徘徊不定。该灌区是乌苏市重要粮棉生产基地,工业基础比较薄弱,市属啤酒厂在本灌区之内。目前,仅有的工业生产为轧花、粮油加工、木器、奶粉、酿酒等一批以农副产品为主体的加工业。灌区内工业生产发展潜力较大,首先是优质棉生产基地,其次是乌苏啤酒在全疆都享有盛誉,构祀子种植和加工也很有特色,这一切都有待发展。灌区气候对农作物的生长极为有利,特别是棉花生产已被自治区列入优质棉产区。

1.4 灌区水利工程现状

1)水库:灌区共10座小型水库,水源全部为奎屯河,分布于西湖镇、头台乡、皇宫镇和九间楼乡。水库总库容为2396×104m3,兴利容为2136.5×104m3。

2)机电井:灌区现有机电井688眼,井深80～200m,年提水能力约为2.0017×108m3,可开采量1.3553×108m3。

3)渠首:境域现有引水渠首3座,引水灌溉面积近13467 hm2。

4)输水工程:灌区渠系总长918.16km,其中干渠158.95km;支渠103.08km;斗渠656.14km。

2 需水计算

本次计算,设计水平年为2025年,常规灌溉设计保证率为75%,节水灌溉设计保证率为85%;农村人畜饮水设计保证率取95%。

2.1 灌溉

灌区设计水平年2025年灌溉面积31180 hm2,高效节水灌面31047hm2;2025年综合净定额为3489 m3/hm2,各种作物净定额见表1。

表1 灌区各种作物净灌溉定额

随着灌区水利工程设施的配套完善,渠道防渗程度的提高及管理体制的健全和不断完善,各级渠道的利用系数也相应得到提高。参照先进灌区的经验,并结合本灌区实际情况,灌区设计水平年2025年地面灌灌溉水利用系数0.54,滴灌灌溉水利用系数0.70,综合灌溉水利用系数0.69。

根据灌区灌面、种植结构、灌溉制度及灌溉水利用系数等计算得,2025年灌区农业需水量为15747.2万m3,综合毛灌溉定额为5050m3/ hm2,农业需水过程见表2。

表2 奎屯河灌区不同水平年灌溉总用水量计算表

表3 灌区人口发展指标、用水定额及需水量表

2.2 供水

人畜饮水供水范围为七个乡镇场及乌苏市区,2025年农村人口生活用水定额为70L/(人·d),标准畜用水定额为6L/(头·d),灌区生活毛需水量402.7万m3(含8%的输水损失)。

2.3 工业

充分考虑资源条件和环境承载能力,重点打造以装备制造、能源化工、农副产品精深加工及新型建筑材料、商贸物流、空港经济为主要特色的乌苏市工业园。乌苏市奎屯河灌区工业化发展用水需求预测见表4。

表4 灌区工业用水指标

表5 奎屯河灌区2025年按行业用水量控制指标

表6 奎屯河水资源统计表

2.4 生态

奎屯河上建有渠首,河道生态基流水量由渠首泄洪冲砂闸下泄至下游原河道。奎屯河灌区未来用水基本维持现状水平,对奎屯河的生态用水无影响。

2.5 与“三条红线”控制指标的符合性

根据《乌苏市用水总量控制方案报告》控制指标,奎屯河灌区2025年总用水量控制见下表。本次灌区设计,严格按以上“用水总量”控制指标水量进行平衡计算。

3 供需平衡分析

3.1 灌区可供水量

3.1.1 水资源可利用量

奎屯河渠首处多年平均径流量6.62亿m3,不同频率P=50%、P=75%、P=95%河道来水分别为6.521亿m3、5.908亿m3、5.173亿m3。

根据《奎屯河引水工程共建共管合作协议》,“自2017年起,兵团第七师优先保证乌苏市按需用水。自工程建成后,确保乌苏市在奎屯河每年可支配的2.55亿m3水量(不包括车排子灌区每年无偿供给的5000万m3已有水量)足额供给(以乌苏市的各分水计量点为准)”。故综上所述,奎屯河灌区的可用水量是有保证的。

3.1.2 水资源限额供水量

根据《关于对塔城地区各县市及兵团第七、八、九、十师实行最严格水资源管理制度落实“三条红线”控制指标的复核意见》及《乌苏市用水总量控制方案》,进一步分解后奎屯河地表水用水总量控制指标为16313万m3,设计水平2025年灌区地下水限额用水总量指标为4707万m3,外调水限额总量指标为2220万m3。

3.1.3 项目区供水能力分析

设计水平年通过奎屯河大型灌区续建配套与现代化改造工程建设,供水能力和供水保证率大大提高,P=85%频率下可供水量达到19327.8万m3,外调水2220万m3,地下水开采量仅为4707万m3,减少地下水开采5746万m3。

3.2 灌区需水量汇总

奎屯河2025年灌区总需水量为19327.8万m3,其中农业灌溉需水量为15747.2万m3,生活需水量为402.7万m3,工业需水量为3178.0万m3。

3.3 水资源供需平衡分析

根据奎屯河特点,结合水资源利用现状,确定水资源的供需计算范围为奎屯河灌区涉及的七个乡镇场及乌苏市城区。

3.3.1 供需平衡分析计算原则及方法

1)根据灌区水系分布、区域产汇流特点以及水资源开发利用现状,在灌区各业需水量预测的基础上,结合下游灌区取水的实际情况,采用典型年法,对2025年进行P=85%来水频率下的水资源供需计算。

2)生态基流在渠首泄洪冲砂闸考虑下泄,不可进入灌区。

3)供需平衡分析计算节点为奎屯河新龙口渠首处。

4)严格用水总量、定额管理及以水定地的原则。

5)平衡计算不考虑各水库损失。

3.3.2 供需平衡分析计算及结果分析

奎屯河灌区土地资源丰富,水资源有限,遵循“以水定地”、坚持扶贫开发与灌区现代化同步发展的原则。至设计水平年2025年,奎屯河灌区有效灌溉面积按“用水总量”控制指标的保灌面积规划。

灌区地表水水源为奎屯河,由《乌苏市用水总量控制方案》中按水源划分地表水知:设计水平年2025年奎屯河分配总水量1.63亿m3,其中奎屯河灌区分配水量1.25亿m3,车排子灌区水量0.38亿m3。

设计水平年2025年,奎屯河灌区许可供水量1.93亿m3,实际供水量1.93亿m3,灌区需水总量为1.93亿m3,供需平衡。具体供需平衡计算详见表7。

表7 奎屯河灌区2025年水资源平衡计算表

通过灌区种植结构优化调整、工程节水程度的不断提高,灌区灌溉用水定额逐年减少,需水总量逐年下降,供需缺口逐年缩小,规划水平年2025年农业用水满足要求。

4 结 语

文章以奎屯河大型灌区续建配套与现代化改造工程为例,以2025年为设计水平年,通过计算灌区灌溉、供水、工业、生态等用水量,并结合灌区水系分布、区域产汇流特点以及水资源开发利用现状,在各业需水量预测的基础上,结合下游灌区取水的实际情况,采用典型年法,对2025年P=85%来水频率下的水资源进行了供需平衡分析。根据分析结果:2025年,奎屯河灌区许可供水量1.93亿m3,实际供水量1.93亿m3,灌区需水总量为1.93亿m3,农业用水满足要求。本次成果不仅表明了该区域供需水达到平衡,也为该灌区续建配套建设、现代化改造、节水创建提供了理论支撑。