霍禮鋒

(吐魯番市水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 吐魯番 838000)

吐魯番市高昌區(qū)是新疆最干旱的地區(qū)之一，水資源人均占有量為1500m3，畝均占有量為640m3，遠(yuǎn)低于全疆水平。由于水資源時空分布不均，存在用水結(jié)構(gòu)、水資源配置不合理的問題，造成水資源供需矛盾愈加突出。目前農(nóng)業(yè)灌溉用水約占90%以上，但農(nóng)業(yè)給國民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率不足9%，地下水位年降幅為0.1～2.3m不等，高昌區(qū)二堡鄉(xiāng)、三堡鄉(xiāng)、恰特喀勒鄉(xiāng)和艾丁湖鄉(xiāng)為最嚴(yán)重地下水超采區(qū)域，如此大的地下水位年降幅給吐魯番盆地地下水環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。隨著工業(yè)發(fā)展對水資源需求的日益增加，高昌區(qū)水資源供需矛盾的加劇，鑒于這些問題的出現(xiàn)，合理保護(hù)和優(yōu)化配置水資源，實現(xiàn)高昌區(qū)水資源可持續(xù)利用是一個迫切需要研究的問題。

1 研究區(qū)水資源概況

1.1 高昌區(qū)水資源利用現(xiàn)狀

高昌區(qū)位于吐魯番盆地中部，東西長約90km，南北寬約75km，總面積為13589km2。高昌區(qū)下轄五鄉(xiāng)、四鎮(zhèn)、兩場、三個街道辦，現(xiàn)有灌溉面積66.16萬畝。

高昌區(qū)2015年的總供水量為46640萬m3，其中地表水工程供水量為16949萬m3，占總供水量的36.34%，地下水總供水量為29690萬m3，占總供水量的63.66%?，F(xiàn)狀年高昌區(qū)水資源可供水量為35591萬m3，地下水超采量為11049萬m3。

2015年，高昌區(qū)農(nóng)業(yè)用水量42580萬m3，約占總用水量的91.30%；工業(yè)用水量1280萬m3，約占總用水量的2.74%；生活用水量1680萬m3，約占總用水量的3.60%。生態(tài)用水1100萬m3，約占總用水量的2.36%。

1.2 高昌區(qū)水資源概況

高昌區(qū)境內(nèi)共有5條主要河溝，自西向東經(jīng)排列，依次為大河沿、塔爾朗、煤窯溝、黑溝、恰勒坎溝。多年平均地表水資源量3.6億m3，可利用量為2.17億m3，地表水與地下水不重復(fù)量為0.68萬m3，地下水資源可供水量2.02億m3，因此高昌區(qū)水資源總量為4.28億m3，水資源可利用總量為4.19億m3(見表1、2)。

2 供需平衡分析

目前高昌區(qū)出現(xiàn)的水資源問題是農(nóng)業(yè)用水量過大，2015年農(nóng)業(yè)用水量為42580萬m3，占高昌區(qū)總用水的91.30%，農(nóng)業(yè)用水比重較大，用水結(jié)構(gòu)不合理，因此，在水資源優(yōu)化利用上，旨在退耕還水、調(diào)整用水結(jié)構(gòu)及跨流域調(diào)配水資源。

2.1 需水預(yù)測

根據(jù)擬定的國民經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行需水量預(yù)測，到近期水平年2020年，高昌區(qū)總需水量為41270萬m3，農(nóng)業(yè)用水占總需水量的87.94%，工業(yè)用水占總需水量的5.75%；到遠(yuǎn)期水平年2030年，高昌區(qū)總需水量為37564萬m3，農(nóng)業(yè)用水占總需水量的73.85%，工業(yè)用水占總需水量的17.48%。通過退耕及發(fā)展高效節(jié)水，農(nóng)業(yè)用水量明顯降低，工業(yè)用水量得到保證(見表3)。

表1 高昌區(qū)流域分區(qū)地表水資源量統(tǒng)計表

表2 高昌區(qū)地下水可利用計算成果表單位：104m3

表3 吐魯番市高昌區(qū)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需水量預(yù)測匯總分析表 單位：萬m3

2.2 供水預(yù)測

高昌區(qū)地表水灌溉渠系網(wǎng)絡(luò)已基本形成，規(guī)劃水平年隨著農(nóng)田面積的大幅度減少，現(xiàn)有地表水灌溉渠系完全能夠滿足農(nóng)業(yè)灌溉取用地表水的要求，因此現(xiàn)狀渠首、灌溉渠系建設(shè)的主要任務(wù)是進(jìn)行改建，提高渠系水利用系數(shù)。地表水供水能力的增強(qiáng)以建設(shè)山區(qū)水庫為主導(dǎo)方向。

截至2015年，高昌區(qū)已建成中小型水庫7座，小塘壩141座，總庫容為2287萬m3，興利庫容為1955萬m3。為滿足蓄水工程，就水平年中、遠(yuǎn)期做如下規(guī)劃：

近期水平年(2020年)新建煤窯溝水庫(980萬m3)、大河沿水庫(3024萬m3)、黑溝水庫(650萬m3)；

遠(yuǎn)期水平年(2030年)新建塔爾郎水庫(1700萬m3)、恰勒坎水庫(300萬m3)、大草湖水庫(750萬m3)。

到2020年地下水供水量將下降到23434萬m3，其中坎兒井引用量2726萬m3，泉水引用量2979萬m3，機(jī)井開采量為17729萬m3。2030年地下水供水量將進(jìn)一步下降到15788萬m3，其中坎兒井引用量2478萬m3，泉水引用量2821萬m3，機(jī)井開采量為10489萬m3。

規(guī)劃水平年地表水供水量將主要有已建、擬建和擴(kuò)建水庫調(diào)節(jié)地表水的來水不均勻，新增地表水的供水量，但考慮水庫下泄的生態(tài)基流，各水庫均按徑流量的10%估算，并且作為不可利用的地表水水量。地表水引水工程的供水量將仍農(nóng)業(yè)灌溉供水為主，以高效節(jié)水對應(yīng)的P=85%作為綜合供水保證率進(jìn)行估算，按扣除應(yīng)下泄的生態(tài)基流做為地表水總的可供水量，由水庫供水量之后的其它地表水可利用量做為引水工程可供水量，水庫供水量雖然在農(nóng)業(yè)灌溉方面投入至渠首形成引水工程的供水量，但不重復(fù)計算。泉水與坎兒井雖然其水源為地下水的排泄量，但供水形式為地表水供水工程，如泉水水庫、引水渠道，為計算總供水的需要，也不應(yīng)將坎兒井和泉水的供水量做引水工程的供水量。2020年和2030年根據(jù)需水要求調(diào)整壓減現(xiàn)狀超采量的幅度，但地下水總開采量不應(yīng)超出用水總量控制指標(biāo)。規(guī)劃水平年供水量預(yù)測計算成果見表4。

表4 吐魯番市高昌區(qū)規(guī)劃水平年分區(qū)供水量預(yù)測計算統(tǒng)計表 單位：萬m3

2.3 供需平衡分析及水資源配置

2020年地表水供水量在P=85%情況下的地表水配置水量為18030萬m3，5條河分別按其相應(yīng)的P=85%情況下的來水量控制。

根據(jù)供需平衡分析，2020年在地下水機(jī)井開采量17729萬m3，農(nóng)業(yè)實現(xiàn)預(yù)定退減耕地目標(biāo)情況下，塔爾郎灌區(qū)、煤窯溝灌區(qū)、黑溝灌區(qū)供需仍不能達(dá)到平衡，地下水仍超采9595萬m3。

2020年高昌區(qū)總供水量為42033萬m3，其中地表水供水量118030萬m3，坎兒井及泉水利用量5705萬m3，機(jī)井供水量17729萬m3，中水回用量570萬m3。地下水超采9595萬m3。

2030年地表水供水量在P=85%情況下的地表水配置水量為18435萬m3，5條河分別按其相應(yīng)的P=85%情況下的來水量控制。

2030年全高昌區(qū)總供水量為34677萬m3，其中地表水供水量18434萬m3，坎兒井及泉水利用量4707萬m3，機(jī)井供水量7943萬m3，中水回用量907萬m3。地下水仍然超采2674萬m3。根據(jù)供需平衡分析，高昌區(qū)2020年和2030年用水總量按用水總量指標(biāo)控制，2020年和2030年高昌區(qū)用水總量均未超用水總量控制指標(biāo)，但仍有超采現(xiàn)象。對照情況見表5。

表5 水資源規(guī)劃配置數(shù)據(jù)與用水總量控制指標(biāo)對照表 單位：萬m3

3 水資源優(yōu)化配置方案

隨著在“十三五”期間工業(yè)園區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步完善，企業(yè)建設(shè)項目的前期準(zhǔn)備，2020年工業(yè)對水資源的需求將會呈現(xiàn)出較高的增長態(tài)勢。按照在2020年的退地和高效節(jié)水的發(fā)展規(guī)劃，農(nóng)業(yè)需水量具有明顯的降低，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)灌溉“退地還水”首先是減少對地下水的超采量，其余的節(jié)出水量應(yīng)優(yōu)先保障城市的居民生活、環(huán)境綠化發(fā)展需水的增長需求，城市和農(nóng)村用水考慮到供水水質(zhì)和供水保證率的要求，也需要維持采用地下水作為供水主水源。因此，在2020年重點解決現(xiàn)狀地下水的超采問題，農(nóng)業(yè)灌溉還需要引用一定的地表水作為必保的水源，在此前提下工業(yè)用水的水源以地表水為主，可新增供給工業(yè)的地表水仍將有限。

2030年的水資源配置原則基本與2020年相同，2030年隨著農(nóng)業(yè)“退地還水”到位，可最大化地供給工業(yè)引用地表水。工業(yè)完全以配置地表水為主的緣由是出于考慮高昌區(qū)的地下水水資源超采現(xiàn)狀及規(guī)劃水平年地下水可開采量十分有限，并且需要優(yōu)先供給城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民，以及農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉采用部分地下水水源的管理方便、簡單易行及機(jī)井多為農(nóng)民所有的實際情況。新增地表水的供水量主要依靠建設(shè)山區(qū)水庫，水庫向工業(yè)供水的管理比較單一，且容易籌集建設(shè)資金及當(dāng)前普遍要求工業(yè)嚴(yán)禁采用地下水的水資源管理制度和政策。工業(yè)區(qū)的水資源管理要求廢污水不外排，工業(yè)可供水量不再考慮園區(qū)或企業(yè)內(nèi)部的重復(fù)水利用，供給工業(yè)的中水以城市污水處理后的中水為限。

綜上所述根據(jù)對高昌區(qū)水資源分析，高昌區(qū)水資源優(yōu)化配置工程總體布局初步安排如下。

3.1 水源工程布局

此次水源工程包括有水庫的修建、引水渠首及水閘的除險加固、機(jī)電井配套改造、塘壩改造、坎兒井保護(hù)工程等。根據(jù)各水源工程的現(xiàn)狀及引水情況，分近期和遠(yuǎn)期兩階段進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)。

3.2 輸水工程布局

新建塔爾朗河至煤窯溝河的輸水干渠，對煤窯溝至黑溝灌區(qū)的第二人民渠輸水工程進(jìn)行改擴(kuò)建。

高昌區(qū)各灌區(qū)干支渠及末級渠系現(xiàn)狀是大部分渠道淤積磨損嚴(yán)重，渠系配套建筑物不完善渠系附屬設(shè)施不健全。對未襯砌的干支渠和已襯砌但破壞嚴(yán)重的干支渠進(jìn)行防滲改造，并修建管道進(jìn)行輸水。末級渠系主要就是斗渠、農(nóng)渠和毛渠。高昌區(qū)灌區(qū)末級渠系現(xiàn)狀是大部分渠道淤積磨損嚴(yán)重，渠系配套建筑物不完善渠系附屬設(shè)施不健全。此次規(guī)劃根據(jù)末級渠系的實際情況，按照“損壞嚴(yán)重先建設(shè)”的原則優(yōu)先建設(shè)損壞嚴(yán)重的渠道。

3.3 節(jié)水灌溉工程布局

高昌區(qū)屬資源性缺水地區(qū)，水資源匱乏，有限的水資源約90%用于農(nóng)業(yè)灌溉用水，故實施高效節(jié)水灌溉工程意義重大，節(jié)水潛力巨大。只有高效節(jié)水工程的大面積實施才能有效降低農(nóng)業(yè)灌溉定額，提高水利用系數(shù)，減少農(nóng)業(yè)用水量，使高昌區(qū)年用水量逐年下降，最終使水資源得到充分合理分配，達(dá)到水資源供需平衡。

此次布局應(yīng)遵循“先地表水利用，后地下水開采”的大原則，努力提高地表水利用系數(shù)，減少地下水開采量。工程布局根據(jù)灌區(qū)實際水資源利用現(xiàn)狀，規(guī)劃到2020年高昌區(qū)灌溉面積為60.22萬畝，將實施42.60萬畝高效節(jié)水灌溉。2030年高昌區(qū)灌溉面積為48.43萬畝，將保持42.60萬畝高效節(jié)水灌溉。

3.4 抗旱工程布局

(1)對現(xiàn)有年久失修、供水保證率降低的農(nóng)村抗旱應(yīng)急水源工程進(jìn)行維修、改造、配套。

(2)在對已有農(nóng)村抗旱應(yīng)急水源工程進(jìn)行配套維修改造的基礎(chǔ)上，根據(jù)農(nóng)村抗旱具體目標(biāo)和要求，合理規(guī)劃新建農(nóng)村抗旱應(yīng)急水源工程。

(3)新建農(nóng)業(yè)抗旱應(yīng)急水源工程主要在糧食主產(chǎn)區(qū)、商品糧基地、經(jīng)濟(jì)作物商品基地、畜牧業(yè)生產(chǎn)基地等區(qū)域進(jìn)行布局和建設(shè)。

3.5 農(nóng)村飲水提質(zhì)增效工程布局

從農(nóng)村飲水工程建設(shè)方案分析，高昌區(qū)工程規(guī)劃布局主要分兩大類，一是在供水區(qū)上游適宜河道水文地質(zhì)地段通過修建河道地下滲管、截取河道地下潛流為供水水源，建自壓集中供水工程。二是以地下水為供水水源，機(jī)井供水，通過高位水池建大的自壓集中供水工程。最后必須打破行政區(qū)劃界限，建大的集中供水工程，擴(kuò)大水廠供水規(guī)模和效益，提高供水質(zhì)量。

3.6 防洪工程的布局

在對河道進(jìn)行防洪治理時，主要考慮城鎮(zhèn)和重要設(shè)施的防洪要求，根據(jù)高昌區(qū)流域分布及特點，確定治理標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇以上。依據(jù)河道防治上下游的現(xiàn)狀及要求，工程采取“上截、中固、下泄”的布局原則，在上游中低山區(qū)采取生物保護(hù)措施，從源頭上降低泥的產(chǎn)生，減輕防洪壓力，保證下游河道的安全泄洪；對中游的泄洪通道進(jìn)行改造和加固，防止洪水沖出河道；在下游采取排水措施速度泄洪。并根據(jù)地形地質(zhì)條件、危害程度和治理難易程度綜合考慮，采取排水、修護(hù)岸工程、修防洪堤3種方式來攔擋、疏通、排導(dǎo)與加固，進(jìn)行防洪治理。

3.7 調(diào)水工程

隨著農(nóng)業(yè)灌溉用水量的大幅度減少，且農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)明顯提高，使得渠系滲漏補(bǔ)給量和田間滲漏補(bǔ)給量將隨之大幅度減少。不同部門評價得出的高昌區(qū)機(jī)井地下水可開采量在規(guī)劃水平年存在一定的差異，但無論怎樣機(jī)井開采地下水都不是主要水源，因此跨區(qū)域調(diào)水是高昌區(qū)工業(yè)進(jìn)一步再壯大的突破口。自治區(qū)水資源配置的重大舉措已經(jīng)初步規(guī)劃了遠(yuǎn)景向吐-哈的調(diào)水工程，高昌區(qū)有必要進(jìn)一步研究依托當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源，工業(yè)進(jìn)一步再擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，需要結(jié)合遠(yuǎn)期產(chǎn)品市場需求、工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局的合理性與必要性，把握時機(jī)，適時提出對吐-哈調(diào)水工程給高昌區(qū)的合理配置水量。

總之，此次總體工程布局將對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置，通過棄耕節(jié)水等措施來提高水資源的利用率和利用效益，努力為農(nóng)村人民群眾的農(nóng)田防洪安全、改善高昌區(qū)生態(tài)環(huán)境，并增加農(nóng)民收入，為社會的穩(wěn)定、和諧發(fā)展起到推動作用。

4 結(jié)語

根據(jù)配置方案，盡管已經(jīng)大幅度采取了“退地還水”、發(fā)展高效節(jié)水灌溉、修建水源工程等一系列措施來提高水利用效率，但是高昌區(qū)地下水仍有超采。在這種情況下，從宏觀的水資源配置角度出發(fā)，采取嚴(yán)格的水資源管理措施，實行高昌區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，跨地區(qū)調(diào)水，為實現(xiàn)高昌區(qū)水資源可持續(xù)利用發(fā)揮積極作用。