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        灌區(qū)供需水量預(yù)測及平衡研究

        2015-12-20 06:45:52
        水利規(guī)劃與設(shè)計 2015年12期
        關(guān)鍵詞:塔里木河流域塔里木河保證率

        劉 軍

        (新疆塔里木河流域阿克蘇管理局,新疆阿克蘇843000)

        灌區(qū)供需水量預(yù)測及平衡研究

        劉 軍

        (新疆塔里木河流域阿克蘇管理局,新疆阿克蘇843000)

        灌區(qū)是塔里木河流域經(jīng)濟發(fā)展的重要部分,也是區(qū)域環(huán)境保護的重要依靠。井渠結(jié)合的灌溉模式可以靈活調(diào)控地下水和地表水,達到灌區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水的目的。由于當(dāng)?shù)厝狈茖W(xué)的地下水和地表水開采配置,導(dǎo)致地下水過度開發(fā),甚至出現(xiàn)了地表沉降等惡劣的環(huán)境問題。對灌區(qū)供需水量進行合理預(yù)測,并研究井渠用水聯(lián)合調(diào)控,合理利用水資源具有重要意義。通過對灌區(qū)需水量預(yù)測計算,得出2020年各部門需水量,并進行了供需水量平衡分析,希望研究結(jié)果可以指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐叵滤_采。

        水資源;灌區(qū);預(yù)測;平衡研究

        塔里木河流域位于我國新疆地區(qū),其地域廣闊,農(nóng)牧場較多,塔里木河是我國最大的內(nèi)陸河,承擔(dān)著整個區(qū)域的供水任務(wù)。灌區(qū)經(jīng)濟是塔里木河流域發(fā)展的重要部分,也是區(qū)域環(huán)境保護的重要依靠。塔里木河流域的灌溉模式為地表水與地下水聯(lián)合調(diào)控模型,這種方法利用渠水滲漏量調(diào)控地下水位,可以實現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展[1]。

        在長期探索中,人們逐漸發(fā)現(xiàn)地表水與地下水聯(lián)合調(diào)控模型是水資源高效利用的有效途徑。系統(tǒng)工程理論和線性規(guī)劃技術(shù)為聯(lián)合調(diào)度模型的建立提供了理論基礎(chǔ)。這項研究源于20世紀(jì)60年代,歷經(jīng)初步探索階段、發(fā)展階段和優(yōu)化階段,目前已經(jīng)形成一套完整的理論體系[2]。

        由于當(dāng)?shù)厝狈茖W(xué)的地下水和地表水開采配置,導(dǎo)致地下水過度開發(fā),甚至出現(xiàn)了地表沉降等惡劣的環(huán)境問題[2]。對灌區(qū)供需水量進行合理預(yù)測,并研究井渠用水聯(lián)合調(diào)控,合理利用水資源具有重要意義。通過對灌區(qū)需水量預(yù)測計算,得出2020年各部門需水量,并進行了供需水量平衡分析,希望為今后的灌區(qū)水資源優(yōu)化研究提供幫助[3]。

        1 需水量預(yù)測

        需水量預(yù)測是基于灌區(qū)歷史數(shù)據(jù),采用定量計算的方法對灌區(qū)內(nèi)各個部門的未來用水量進行估算,計算結(jié)果可以用于灌區(qū)水資源優(yōu)化利用[4-6]。需水量預(yù)測包括:農(nóng)業(yè)用水預(yù)測、工業(yè)用水預(yù)測、生活用水預(yù)測[7]。

        農(nóng)業(yè)用水即為灌溉用水,其與排灌定額mi,灌溉利用系數(shù)η和灌溉面積Ai有關(guān),計算公式為[8]:

        工業(yè)需水量根據(jù)工業(yè)產(chǎn)值進行計算,等于工業(yè)總產(chǎn)值乘以需水定額。生活需水量分為城鎮(zhèn)需水量和農(nóng)村需水量。生活需水量=(人口數(shù)量+牲畜數(shù)量)×需水定額[9]。

        以塔里木河灌區(qū)為研究對象,首先計算當(dāng)前灌區(qū)的灌溉需水量。通過建立灌區(qū)灌溉需水量數(shù)學(xué)模型,計算灌區(qū)不同月份50%和75%保證率下的灌溉需水量,見表1。

        考慮到灌區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展,參考喀什市各項經(jīng)濟指標(biāo)對灌區(qū)工業(yè)產(chǎn)值、人口數(shù)量等經(jīng)濟指標(biāo)進行預(yù)測。綜合預(yù)測結(jié)果,得出灌區(qū)2010年50%、75%保證率下的灌區(qū)總用水量,分別為46994萬t和62932萬t。同理計算灌區(qū)2020年50%、75%保證率下的灌區(qū)總用水量,分別為48199萬t和62842萬t。圖1給出了2020年灌區(qū)需水量組成圖。

        表1 不同年份灌區(qū)年灌溉需水量萬t

        圖1 2020年灌區(qū)需水量組成情況

        由圖1可以看出,到2020年灌溉用水仍然是灌區(qū)需水量的主要組成,占到了77%以上;其次是工業(yè)蓄水量,在13%左右。

        2 供需水量平衡分析

        根據(jù)供水原則和塔里木河供水情況,對塔里木河進行供需平衡計算。塔里木河中的2個水庫均按照滿庫起調(diào),按照需水量計算方法,利用數(shù)學(xué)軟件進行線性規(guī)劃,得出最優(yōu)解。研究表明:50%保證率下塔里木河灌區(qū)供需水量基本達到平衡,而75%保證率下的供需水量不能滿足要求。將2010、2020年50%和75%保證率下的灌溉水量和缺水量情況列于表2。

        表2 塔里木河灌區(qū)灌溉水量和缺水情況萬t

        75%保證率下的灌區(qū)供水存在矛盾,此供水率下2010年的缺口為1248萬t。由于當(dāng)?shù)毓I(yè)和灌溉用水量增加,盡管隨著科技進步,灌溉水利用系數(shù)不斷提高,但灌區(qū)需水量仍不能滿足要求,2020年的缺水率為2010年的3.35倍。

        3 結(jié)論

        灌區(qū)是塔里木河流域經(jīng)濟發(fā)展的重要部分,也是區(qū)域環(huán)境保護的重要依靠。井渠結(jié)合的灌溉模式可以靈活調(diào)控地下水和地表水,達到灌區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水的目的。對灌區(qū)供需水量進行合理預(yù)測,并研究井渠用水聯(lián)合調(diào)控、合理利用水資源具有重要意義。通過對灌區(qū)需水量預(yù)測計算,得出2020年各部門需水量,并進行了供需水量平衡分析。利用數(shù)值方法對其進行求解,得出了2020年50%和75%保證率下的灌溉用水量和缺水情況。研究表明:50%保證率下塔里木河灌區(qū)供需水量基本達到平衡,而75%保證率下的供需水量不能滿足要求,最大缺水率可達6.7%。

        [1]常春華,熊黑鋼,魯魁鋒.基于灰色系統(tǒng)模型的新疆奇臺縣農(nóng)業(yè)供需水量預(yù)測及其平衡分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(05):24-27.

        [2]李彥剛,魏曉妹,蔡明科,等.基于供需水量平衡分析的灌區(qū)機井布局模式[J].排灌機械工程學(xué)報,2012(05):614-620.

        [3]周宏,黃騰,胡金杰.對蓄滯洪區(qū)設(shè)計及蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘設(shè)計的建議[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2015(01):9-11.

        [4]饒碧玉,楊建榮,周彩霞,等.元陽哈尼梯田灌區(qū)水資源供需平衡初步分析[J].人民長江,2009(05):28-31.

        [5]高雅玉,張新民,金毅.馬蓮河流域水資源供需量預(yù)測及平衡分析[J].水資源與水工程學(xué)報,2014(06):169-175.

        [6]李慧,周維博,賀軍奇,等.基于地下水合理埋深的井渠結(jié)合灌區(qū)水資源聯(lián)合調(diào)控[J].中國農(nóng)村水利水電,2015(01):29-32.

        [7]高雅玉,張新民,吳玉鋒.馬蓮河流域水資源短缺風(fēng)險決策應(yīng)用研究[J].人民黃河,2014(10):72-76.

        [8]許麗.基于灰色系統(tǒng)模型的阿拉爾墾區(qū)農(nóng)業(yè)水資源供需平衡預(yù)測及分析[J].中國農(nóng)村水利水電,2011(11):52-54.

        [9]姜天宇.蒲河流域水資源承載能力評價[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2015(02):38-40.

        TV213

        A

        1672-2469(2015)12-0036-03

        10.3969/j.issn.1672-2469.2015.12.014

        劉 軍(1973年—),男,工程師。

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