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水资源的合理配置3篇

2014/07/15 阅读:

第一篇:水资源平衡与配置研究

1水资源开发利用现状

1.1供水量

2010年黑河流域总供水量为3.388×109m3,供水类型主要为地表水、地下水、其他水源。其中地表水2.675×109m3,占总供水量的78.96%;地下水7.01×108m3,占总供水量的20.69%;其他水源0.12×108m3,占总供水量的0.35%。

1.2用水量

2010年黑河流域总用水量3.388×109m3,其中农业灌溉用水量2.880×109m3,占总用水量的85.01%;林牧渔畜用水量2.62×108m3,占总用水量的7.73%;工业用水量1.49×108m3,占总用水量的4.40%;居民生活用水0.67×108m3,占总用水量的1.98%,其中城镇居民生活用水0.51×108m3,农村居民生活用水0.16×108m3;生态环境用水0.30×108m3,占总用水量的0.88%。在2010年黑河流域用水构成中,经济效益相对较差的农业灌溉用水所占比重较大,超过全流域用水的80%以上,而经济效益相对较好的工业用水所占比重较低,仅为4.40%。

1.3耗水量

2010年黑河流域总耗水量2.344×109m3,其中农业灌溉耗水量2.060×109m3,占总耗水量的87.88%;林牧渔畜耗水量1.84×108m3,占总耗水量的7.85%;工业耗水量0.48×108m3,占总耗水量的2.05%;居民生活耗水0.38×108m3,占总耗水量的1.62%;生态环境耗水0.14×108m3,占总耗水量的0.60%。从上述可知,黑河流域耗水量仍以农业灌溉耗水量为主,占总耗水量的80%以上。

2水资源开发利用中存在的问题

2.1水资源严重短缺,供需矛盾突出

按照水利部《黑河水量分配方案》确定的正义峡下泄水量,中游张掖市人均水资源量只有1250m3,为全国平均的61%。按现有人口增长速度,到2015年,人均水资源量将降为1000m3,属严重缺水地区。此外,黑河径流年内分配不均,来水与需水过程很不协调,干流缺乏骨干调蓄工程,客观上加剧了水资源供需矛盾。

2.2水资源供需失衡,经济用水挤占生态用水

解放以来黑河中游地区大规模垦荒种粮,灌溉面积由解放初期的106667~120000hm2增长到目前的282440hm2,从黑河流域现状用水地区分布看,中游用水占全流域用水的82.16%,从用水结构来看,中游地区的农业仍然是用水的主体,其用水量占总用水量的95%,其中农田灌溉、林牧业用量分别占87.12%和7.17%,该地区也是我国西部重要的粮食基地,提供的商品粮占全省商品粮的35%。农业和国民经济其他部门用水的增长,挤占了中下游地区尤其是下游地区的生态用水,如何在现有的水资源条件约束下,在确保中游地区生产用水的前提下,确保下游地区的生态环境需水量是急需解决的问题。

2.3供用水结构不合理,水资源利用经济效益低下

黑河流域用水以农业用水为主,用水结构优化推进缓慢,农田用水结构造成区域单方水DGP产出偏低,导致水资源利用经济效益低下,而水资源配置方案和水权制度的完善进展不足,成为农田灌溉用水供给量居高不下的首要原因。

2.4用水管理不够完善,管理制度不健全

黑河中下游地区用水计量、水费征收、取水计划及监督管理工作均不够完善,中、下游之间,中游地区的各县之间管理力度不一。流域内涉及到的取水许可与水资源有偿使用制度、水功能区制度、总量控制和定额管理制度等,由于管理等方面原因,这些制度还存在一定问题,同时由于执法不严,违法和干扰管理现象也较为普遍。

3水资源需求分析

(1)生活需水量预测。

生活需水与黑河流域经济社会发展水平、居民收入水平、水价、生活用水习惯、节水器具的普及与推广等因素有关。随着生活水平的提高,居民生活用水将呈增长趋势。根据甘肃省现状实际用水水平,城镇生活平均综合用水定额为154L/(人•d),节水器具普及率仅为55%,城镇管网漏损率达20%,存在一定程度的水资源浪费。参照《甘肃省行业用水标准》及近年来甘肃省用水水平及其变化趋势,并综合《甘肃省水利发展“十二五”规划》,经分析确定2015年、2020年和2030年黑河流域城镇综合需水定额分别为160,165,175L/(人•d),节水器具普及率分别提高到65%,75%,85%以上,城镇管网漏损率分别降低到18%,15%,13%以内。同时随着农村居民生活水平提高,考虑农村自来水供水人口比例不断提高,农村生活用水将有所增加,根据《村镇供水工程设计规范》,2015年、2020年和2030年分别为60,65,75L/(人•d)。在上述指标基础上,结合《甘肃省水资源综合规划》预测的人口发展结果,计算得到流域生活需水量。

(2)农业需水量预测。

农业需水包括农田灌溉和林牧渔业需水。黑河流域按照《黑河流域近期治理规划》进行流域治理后,现状灌溉面积仍超出规划治理目标,考虑中游生态,规划水平年维持现状农田有效灌溉面积277540hm2,2020年配水面积维持现状实灌面积268720hm2,2030年考虑南水北调西线工程水量指标,配水灌溉面积可恢复到有效灌溉面积277540hm2。随着种植结构调整,大力发展节水灌溉面积、大幅度提高高效节水比例、加强管理节水、加快灌区节水改造、加大田间节水改造力度等措施,黑河流域农业需水量将呈下降趋势。甘肃省在“十二五”期间实施《甘肃省河西走廊国家级高效节水灌溉示范区项目》,实施千万亩灌溉面积高效节水,黑河流域作为该项目实施的重点区域之一,将进一步增加高效节水灌溉面积比例。根据《甘肃省水资源综合规划》,经分析确定2015年、2020年和2030年黑河流域农田灌溉综合用水净定额分别为5550,5505,5430m3/hm2,灌溉水利用系数分别为0.53,0.64,0.67,园林草综合用水净定额为3345m3/hm2。在上述指标基础上,结合《甘肃省水资源综合规划》预测的农业灌溉面积和林牧渔发展结果,计算得到流域农业需水量。

(3)工业需水量预测。

根据2009年底国务院批复的《甘肃省循环经济总体规划》,甘肃被列为全国第一个循环经济试点省份,明确将甘肃建设成为国家循环经济示范区,同时在新一轮西部大开发和区域发展战略、工业强省战略带动下,甘肃工业发展将实现转型跨越发展,使工业所占全省GDP比重达到60%以上,未来20年将是加快工业化进程的重要时期,甘肃工业将呈快速发展态势。同时结合《甘肃省水资源综合规划》,黑河流域将继续把工业结构的整体优化和升级作为第二产业结构优化的重点,大力引进发展高新技术产业,把发展高新技术产业和环保型产业作为流域工业产业结构优化的重要环节,力争形成具有较强市场适应性和竞争力的产业结构,提高经济的整体运行质量。随着节水技术的推广和深入,工业节水力度在加大、用水工艺在提高,未来黑河流域将以风电、光电、火核电等能源产业以及新能源装备制造业为主。在现状资料的基础上,预测在采取相应节水措施的条件下,2015年、2020年和2030年黑河流域非火电工业万元增加值用水量分别降为63.5,39.9,17.5m3/万元,工业用水重复利用率分别达到65%,75%,85%以上。新增火核电项目严格按照国家行业用水指标控制,采用国内外先进的节水工艺设备,对2011—2020年新增项目每千瓦装机用水量控制在3.2m3/kW以内,工业用水重复利用率控制在96%以上;2021—2030年水平年新增项目每1kW装机用水量控制在3.0m3/kW以内,工业用水重复利用率控制在98%以上。并对现状各火电厂进行核查,对工艺落后的企业要求进行技改,以降低每1kW装机用水量。在上述指标基础上,根据流域万元工业增加值用水量估算各年工业需水量。

(4)生态环境需水量预测。

生态环境需水量包括河道外需水量和河道内需水量,流域河道外生态环境需水量主要由绿地灌溉和道路洒水两部分组成。根据规划的公共绿地和城市道路面积以及相应的需水定额,同时考虑各水平年河道外生态环境需水量的保证率,预测流域河道外生态环境需水量。流域内水资源量相对紧缺,河道内需水量只能靠降水和未充分利用的再生水补充,因此对流域河道内生态环境需水量不进行预测。

(5)总需水量预测。

汇总生活、农业、工业和生态需水量预测结果,得到流域各规划水平年需水量,2015年、2020年和2030年黑河流域总需水量分别为3.271×109m3,3.044×109m3和3.071×109m3。010—2030年,随着高效节水技术的推广和应用,农业需水量呈现下降趋势,生活、工业和生态需水呈现逐年增加的趋势,总需水量呈下降趋势。

4供水能力分析

(1)地表水可供水量。

黑河流域工程的布局,以保障区域经济社会发展的正常需水和有效遏制生态环境恶化趋势为基本目标,近期通过全面实施高效节水农业和灌区改造工程以及内陆河各流域生态保护和重点治理工程,充分挖掘区域内节水潜力,提高水资源利用效率,促进区域经济、生态协调可持续发展;远期通过实施必要的跨流域调水工程,增加区域供水能力,基本解决制约流域经济社会发展和生态环境恢复的资源性缺水问题。根据《甘肃省水资源综合规划》,地表水可利用量采用水利工程控制的调节性水量和通过引水提取的河道基流量进行计算。在充分考虑现有及规划蓄水工程、生态修复工程和其他工程条件下,不同特征年份地表水可利用量。

(2)地下水可供水量。

黑河流域浅层地下水开采利用程度高,根据《甘肃省水资源综合规划》成果,结合地下水水位多年动态观测资料和年开采量资料,采用实际开采量调查法,确定平原区浅层地下水的可开采量。规划水平年地下水可供水量,在基准年地下水可供水量的基础上,根据地下水允许开采量,在有开采潜力且城市及农村生活用水十分紧张的局部地区,可适度开采地下水。考虑到在2020年、2030年,在无重点外调水源的情况下,黑河流域严格按照流域规划确定的开采指标进行控制。根据规划成果,在未来满足生态环境用水的前提下,增加地下水开采量,因此2015—2030年地下水呈现增加趋势。黑河流域地下水资源可利用量如表1所示。

(3)其他水资源可利用量。

其他供水工程主要包括集雨工程、污水处理工程等。按发展节水型社会的要求,积极推进污水处理及污水处理回用工程建设。在各水平年规划中,城镇生活和工业用水收集处理量在2015年、2020年和2030年分别达到排污量的70%,80%,90%;一般城市回用率在2020年、2030年分别达到30%,40%,重点城市分别达到40%,50%。根据《甘肃省水资源综合规划》预测成果,平水年(50%)黑河流域2015年、2020年和2030年可利用其他水资源量分别为0.21×108m3,0.30×108m3和0.48×108m3。

(4)可供水总量预测。

根据上述分析,平水年(50%)黑河流域2015年、2020年和2030年可供水总量分别为2.841×109m3,2.972×109m3和3.033×109m3.

5水资源配置与供需平衡分析

5.1水资源配置方案

根据水资源总体规划要求,水资源配置方案是以满足行业需求为出发点,兼顾区域发展需求,以采取强化节水措施的水资源供需分析成果为基础,按照水资源可利用量对河道外用水消耗实施总量控制,按照河流生态环境要求进行断面水量控制,按照节水型社会建设要求进行用水定额控制,对流域水资源在经济社会系统和生态环境系统之间,不同部门和区域之间以及不同用水行业之间进行合理调配,使得水资源配置格局与经济社会发展及生态环境保护的要求相协调,实现水资源合理利用,促进社会经济可持续发展。在保障经济社会又好又快发展的同时,有效保护水资源,维护生态平衡,改善环境质量。根据黑河流域不同水平年不同保证率水资源可供水量,对规划水平年2015年、2020年和2030年各行业供水量进行配置,水资源配置结果见表2。到2030年生活用水量由现状年的0.72×108m3增加到1.09×108m3,基本满足了流域人口增长和城市发展的需要。工业生产配置的水量由现状的1.49×108m3增加到3.96×108m3,在建设节水型工业体系的基础上,基本满足保障流域实现新型工业化发展的需要。配置的农业水量由现状的3.288×109m3减少到2.495×109m3,减少的农业用水量中大量的水直接用于退还挤占的生态环境用水和农村地区生态环境建设。

5.2供需平衡分析

根据黑河流域不同水平年可供水量和需水量预测成果,进行不同水平年的水资源供需平衡分析。具体结果见表3。在50%保证率下,黑河流域2015年需水量3.271×109m3,供水量2.841×109m3,缺水量4.30×108m3,缺水率13.15%;2020年需水量3.041×109m3,供水量2.972×109m3,缺水量0.69×108m3,缺水率2.27%;2030年需水量3.071×109m3,供水量3.033×109m3,缺水量0.38×108m3,缺水率1.24%。在75%保证率下,黑河流域2015年需水量3.271×109m3,供水量2.732×109m3,缺水量5.39×108m3,缺水率16.48%;2020年需水量3.041×109m3,供水量2.863×109m3,缺水量1.78×108m3,缺水率5.85%;2030年需水量3.071×109m3,供水量2.925×109m3,缺水量1.46×108m3,缺水率4.75%。针对黑河流域生态环境问题,在水资源配置时考虑地下水超采严重的问题,严格控制地下水的开采量,并且加大再生水的使用量。

6结论

黑河流域水资源短缺形势依然严峻,存在着水资源利用率低、用水结构不合理、水资源管理体系不健全等一系列问题,必须积极推进节水和水资源保护工作的开展。根据水资源规划成果,系统分析了黑河流域水资源需求、供水能力,提出了流域水资源配置方案,并对水资源供需平衡进行了分析,结果表明在50%保证率下,黑河流域2015年需水量3.271×109m3,供水量2.841×109m3,缺水量4.30×108m3,缺水率13.15%;2020年需水量3.041×109m3,供水量2.972×109m3,缺水量0.69×108m3,缺水率2.27%;2030年需水量3.071×109m3,供水量3.033×109m3,缺水量0.38×108m3,缺水率1.24%。针对黑河流域水资源现状,可以采取降低管网漏损率,提高居民家庭节水器具普及率,提高工业用水重复利用率,调整农业种植结构,大力发展高效节水技术,促进污水和再生水的利用等方式,有效地促进用水效率的提高,达到节水目的。继续加强流域水资源高效管理,改善流域生态环境,提高流域内水资源可持续利用能力。

作者:孙栋元李元红胡想全王军德卢书超程玉菲单位:甘肃省水利科学研究院

第二篇:多目标的水资源配置研究

一、水资源优化配置的内涵

区域水资源优化配置具有其独特的内涵,其中的“优化”主要是指水资源“质”和“量”在空间和时间上的合理分配及不同用途水源的合理转化“;配置”既包括不同用途水源质和量的转化,也包括水资源时间和空间二维度质和量的分配。水资源优化配置需从我国国情和水情出发,结合当地的社会、经济和生态环境情况,因地制宜,按当地发展计划,有条件分阶段的实现水资源开发上的优化配置和水资源使用上的优化配置,从而获得社会、经济、生态环境协调发展的最佳综合效益。

1.水资源优化配置的内容

量、质、时、空是自然资源的基本属性。水资源优化配置包括水量、水质、时间和空间这四种基本配置要素。

(1)水量要素

量是水资源最基本的属性,不同分区、不同用水部门间存在不同的水量要求。因此,需要在系统内进行各分区和用水部门间水资源数量的合理分配。

(2)水质要素

由于各用水部门对水质的要求不同,如果分配给该用水部门的水量不满足水质的要求,水量的供水功能也就降低或消失,因此在进行水量配比的同时还需考虑水质的因素,按照优水优用、促进污水资源化的原则,结合水量进行分质供水。

(3)空间要素

由于水资源的特殊性,其空间分布很不均匀,而且各地区经济、社会和生态发展状况不尽相同,对水资源的需求也不同,因此水资源优化配置在该市的具体实施必然要考虑在空间进行不同层次配置的问题。

(4)时间要素

由于水资源受天然降水的影响比较大,具有很大的不确定性,与用水部门用水的时间和水量存在差异,因此需要通过工程技术措施(拦蓄、储存等)和科学管理手段对水资源进行时间上的配置,使其能够适时适量地满足用水要求。

2.水资源优化配置属性

水资源同时具有自然和社会属性,水资源优化配置是一个多目标(社会、经济、环境)、多水源(地表水、地下水、南水北调水、中水)、多主体(工业用水、农业用水、生活用水、生态用水)的复杂决策系统。水资源优化配置的实质是实现水资源质和量在时间、空间以及用途上的合理分配,因此它具有多层次、多水源、多主体、多目标的属性。

(1)多水源

以徐州市水资源系统为例,水源包括当地地表水、地下水、南水北调东线调水和中水(污水回收再利用水)。根据徐州市水资源条件、经济发展水平、工程技术水平、社会习俗等因素,在所有水源中优先配置当地地表水资源,其次是地下水、中水,然后是南水北调水。

(2)多要素

水资源具有水量、水质、时间、空间等要素,而水资源的供水、发电、航运等目标正是由这些要素和属性所决定的。水资源具有量质统一性,因为水质不达标而无法满足特定的功能;水量过少或过多都会影响到水能资源的利用;时间、空间分布不均亦会导致不必要的浪费。

(3)多用户

水资源优化配置的实质是通过各种措施和手段将水资源分配到各用水户,因此,掌握各用水户的用水特性、用水需求、用水发展趋势等,对制定用水计划和拟定配置方案都具有重要的作用。本文将用水划分为生活、农业、工业和生态四大类。根据水法规定以及公平、高效为原则,首先满足城乡居民生活用水,并兼顾农业、工业、生态环境以及航运等用水需求。

(4)多目标

水资源的利用具有多目标性,通常分为供水、发电、航运、养殖、生态保护等;从水资源利用效益角度,将其划分为经济目标、社会目标和生态目标,各目标之间往往是矛盾的,而且是不可公度的。传统的水资源优化配置多盲目追求可供水量或经济效益最大化;而可持续发展框架下的水资源优化配置在追求经济效益的同时,还强调了用水公平和环境完整性,是更加复杂的多目标决策问题,宜采取定性与定量相结合的综合集成方法进行。

二、水资源优化配置模型———以徐州市为例

区域水源包括当地水源和外调水源,其中当地水源又分为地表水、地下水、中水,外调水源指南水北调水等。每个水源的特点不同,水价不同,是一个多水源多目标多用户的水资源优化配置与调度问题。本文根据区域水资源现状构建了4水源、3目标、4用户的优化配置模型。

1.区域划分与水源、用户构成

(1)区域划分

徐州市辖5个区(即鼓楼区、云龙区、铜山区、贾汪区、泉山区)、5个县(即丰县、沛县、睢宁县、新沂市、邳州市)。因此本研究按照行政区划将徐州市划分为7个区域,即徐州市区(包括鼓楼区、云龙区、贾汪区、泉山区)、铜山区、丰县、沛县、睢宁县、新沂市、邳州市。

(2)用户级别

在水资源系统中有很多用户,各用户对水资源需求的质和量都不尽相同,因此可根据徐州市的社会经济状况,依据水资源对用户的重要程度,对用户级别进行划分:第一级为生活用水和生态用水,生活用水较其他种类用水更重要;第二级为工业生产用水,工业用水产生的经济价值较其它种类用水高;第三级为农业灌溉用水。当供水不足时,优先供应级别较高的用水户。

(3)水源级别

水资源系统中四种水源的来源不同,其调节能力等也不同,可根据各水源的特性及调剂能力对水源级别进行界定:根据我国水资源实际,供水次序为先地表水,再地下水,后中水,对于南水北调东线水源,根据调水的成本和实际情况,调水成本较高,故最后考虑。当供水发生时,优先考虑级别高的水源。

2.目标函数

水资源优化配置的目的是实现水资源合理配置以实现整个区域资源、社会、经济、环境的可持续发展。一般讲,水资源优化配置的目标应包含经济效益目标、社会目标和生态目标三个方面。由于这三个方面的目标不同,且具有不可公度性,因而考虑采用多目标优化模型,各目标函数分别为:经济目标、社会目标和生态目标。

3.约束条件

在进行优化计算的过程中除了要考虑上述三个目标外,还要考虑多方面的约束条件,其中较为重要的为水量约束,包括供水约束与需水约束。供水约束要求某一水源向不同地区不同用水户供应的水量之和不超过其可供给量,需水量约束本着节约的原则,要求不同水源向某一用水户供应的水量之和不超过其需求量。

三、模型的求解

1.方法的选择

对于建立的多目标水资源优化配置模型,很难用某种优化方法寻求最优解,因此对于复杂系统的优化问题,我们更多的关注解的不断改进。遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和进化机制发展起来的高度并行、随机、自适应搜索算法。由于其具有健壮性,特别适合于处理传统搜索算法解决不了的复杂的和非线性问题。同时,Math-Works公司的矩阵计算软件MATLAB提供了遗传算法与直接搜索工具箱(GeneticAlgorithmandDi-rectSearchToolbox),用户可以根据需要通过工具箱调用遗传算法函数,大大加大了该方法实用性和便捷性。因此,本论文考虑用遗传算法对该多目标问题进行求解。MATLAB7.0中的遗传算法工具箱提供了一个比较友好的界面,用户只需输入必要的参数便可用遗传算法对模型进行优化。

2.参数的确定

(1)单位供水量效益系数

根据徐州市2010年工业总产值(3114.09亿元)、工业需水总量(32208.6万m3)、农业总产值(514.73亿元)、农业需水总量(342808.2万m3),可测算出工业、农业供水量效益系数为9668.505元/m3、137.954元/m3。由于生活用水和生态环境用水所产生的效益多为社会效益,目前很难定量化,在本研究中为了体现首先保证生活用水,其次生态用水,再其次其它类型用水的配水原则,我们赋予生活供水量效益系数为20000元/m3,生态环境供水量效益系数为15000元/m3。

(2)单位供水成本系数

在本模型中该系数可由水源i向j用户的供水价格来表示,根据徐州市供水价格调查结果及统计资料显示:①地下水、地表水:根据对该市现状自来水厂资料分析,目前该市自来水综合供水价格在3.1元左右,工业用水价格为3.57元/m3,生活用水价格为2.72元/m3。由于徐州境内多为地表引流,本研究假定地表水、地下水价格均为自来水价格。②中水:徐州某开发区新水源再生水厂经过污水处理后的中水成本大约为2.0-2.5元/m3,向工业用户的出售价格为3.4元/m3,该价格低于目前该市工业用自来水水价3.57元/m3。由此看来,不管是从经济效益来讲还是从节约资源来讲,中水利用都是应该大力提倡的。③南水北调水:在核算调水工程成本的基础上,秦长海(2010)认为资本金利润率为8%的前提下徐州市南水北调东线水价为3.80元/m3。

(3)各分区不同用户需水量

根据徐州市十二五发展规划,王超(2009)预测2015年徐州市各分区不同用户需水量

(4)各分区不同水源可供水量

根据徐州市十二五发展规划。

3.求解过程———以沛县为例

由于调研过程中数据资料的缺失及时间限制,在此仅以沛县为例用遗传算法进行优化配置算例分析,其它子区域及全市的水资源优化配置方法与此类似。借助MATLAB的遗传算法工具箱,系统计算得出18种配置方案,我们选取其中6组进行分析。优化的地下水、地表水、中水和南水北调水可利用量在6个分配方案中均未超过该地区可利用量。为决策者选出的6组方案中第二、六方案侧重经济目标,第四方案经济效益最差;第四方案侧重社会目标,其次为第一、三方案,第二方案社会目标最差;第四方案生态目标最为显著,第三、五方案次之,第二方案生态目标最差。决策者可以根据自己的需要做出选择。

四、结论

本文以可持续发展理论为指导思想,构建基于经济、社会、生态环境协调发展的多目标水资源优化模型,借助Matlab工具箱中的多目标遗传算法求得Pareto最优解,并以徐州市沛县为例进行算例分析,得出沛县2015年规划水平年的水资源优化配置方案,为徐州市水资源的高效利用提供理论借鉴和实践依据,以期获得经济、社会、生态环境协调发展的最佳综合效益。由于数据资料收集和时间的限制,本论文的研究仅限于初步,进一步的研究需在以下几个方面进行完善:(1)对优化模型的目标函数和约束条件进一步完善,解决水质型缺水问题;(2)扩大研究区域范围,对整个徐州市(6区6县)的水资源进行系统配置;(3)完善多目标不确定性问题的求解方法,尝试其它方法(如进化算法、PSO粒子算法等)以选择更为合适的。

作者:张伟聂锐王慧单位:中国矿业大学管理学院

第三篇:水资源配置与优化调度

1水利工程现状及存在的问题

1.1水利工程现状

察布查尔伊犁河灌区自伊犁河引水灌溉,规划灌溉面积8.05×104hm2。现有骨干引水工程由渠首、各分水闸、察渠、察南渠和大稻渠组成。2008年灌区灌溉面积达4.35×104hm2,已配套1.31×104hm2,仅占现有灌溉面积的33%;配套条田664块,支渠条数28条,总长47km;斗渠155条,总长187km;排水渠66条,总长149km;道路6条,总长115km;灌区林带67条,总长103.50km;建有各类水工建筑物518座。

1.2存在问题

1.2.1渠系建筑物不配套,干渠防渗率低

察县伊犁河灌区从整体规划解决了引水问题,但没有达到灌区规划的最终规模和水平。目前,3条分干渠防渗率偏低,渠系建筑物不配套,灌溉方式不科学,致使渗漏严重。另一方面,由于察南渠未能实现其最终规划的设计标准和任务,且建筑物不配套,如同“瓶颈”一样,在枯水季节引水量不足,不能满足灌区灌溉需要,制约整个灌区经济的发展。在灌区水利骨干工程上虽然做了一些必要的工作,骨干引排系统初步形成,但由于多年来基础设施投资严重不足,建设缓慢,距其规划目标及其应承担的任务距离较大。

1.2.2干渠淤积渗漏严重

察南渠在最初建设时,由于选线从多控制面积考虑,渠线基本沿665~640等高线布置,纵坡多为1/4000~1/6000之间,纵坡平缓,流速低,加之未及时衬砌,渠段淤积渗漏十分严重,长距离输水损失大,加之管理不善,下游缺水现象十分突出。

1.2.3春、夏季山沟洪水危害严重

通过对灌区山沟洪水情况的调查,洪水主要来自南部山区和山前倾斜平原积雪融化和局部暴雨形成的洪水,通过南山各山沟和自然洼地汇流,威胁到察南渠的安全,甚至影响到察南渠的正常运用,一旦失事,损失大,修复起来也比较困难。

2水资源供需分析

2.1现状年察县伊犁河灌区供水能力分析

现状年察县伊犁河灌区自伊犁河引水,渠首位于伊犁河中游雅马渡水文站下游8km处,为一无坝引水渠首。采用由雅马渡水文站2000年4月9至28日的实测流量(水位变幅692.97~693.37m)率定水位流量关系曲线的低水部分;由1999年汛前关系曲线率定中水部分,由1999年洪水期及汛后关系曲线率定高水部分的方法,其中关系曲线低水部分自2000年4月实测最小流量161m3/s(692.97m),向下延长至历年最小流量69.20m3/s(692.42m)。结果表明,基本符合目前渠首的实际引水情况,满足灌区规划设计的使用要求。察县伊犁河灌区水土资源极为丰富,目前灌区的引用水量平均为7.74m3,只占伊犁河多年平均年径流量的6.70%。从灌区的用水过程来看,供需较为紧张的时段为4月份,对比4月份p=50%和p=75%的河道来水流量分别为233和212m3/s,相应渠首进口段水位为669.25与669.20m,现察渠渠首进水闸底板高为667.35m,由此可以计算出渠首的引水流量分别为54,52m3/s,引水比为23%和24%,灌区可供水量按河道来水的20%考虑,以此确定灌区各个时段的可供水量。

2.2现状年察县伊犁河灌区用水量计算

根据《察布查尔伊犁河灌区续建配套与节水改造工程规划报告》,现状年察县伊犁河灌区的水资源利用除满足农业灌溉外,还兼顾生态、水产用水。由于灌区骨干渠道冬季不运行,工业、生活、牲畜用水采用打井提取地下水或引泉解决。

2.3现状年察县伊犁河灌区供需平衡计算

供需平衡计算的需水量均为毛需水量,供需平衡的方针是:水资源的利用以满足农业灌溉和生态用水为主,同时兼顾项目农业生态用水的需求。位于伊犁河上游特克斯河上的恰甫其海水库是特克斯河上规模最大的综合性控制枢纽,水库正常蓄水位995m时,水库面积0.58×104hm2,对应库容15.52亿m3,死水位964m,死库容3.20亿m3,调节库容12.32亿m3,电站装机320MW,该工程可以对径流进行较充分的调节,以满足特克斯河下游及伊犁河干流的灌溉用水要求。灌区的引水渠首为伊犁河拦河引水枢纽工程,该工程渠首为10孔×12m的开敞式拦河渠首,渠首南岸进水闸为3孔×6m,设计引水流量70m3/s,加大引水流量78m3/s,该进水闸主要向察渠总干渠引水,控制察布查尔伊犁河灌区净灌溉面积8.05×104hm2。该拦河渠首及进水闸后的总干渠正在修建之中,进展顺利,水量完全能满足灌区设计灌溉用水的要求。

2.4设计水平年供需平衡计算

供需平衡计算的需水量均为毛需水量,供需平衡的方针是水资源的利用以满足农业灌溉和生态用水为主,同时兼顾项目农业生态用水的需求。通过以上计算表可以看出,察县伊犁河灌区实施续建配套与节水改造后,设计水平年灌区各业用水量为4.73×108m3,只占伊犁河雅马渡水文站p=75%年径流量4.80%。届时,灌区灌溉水利用系数达到0.53,灌区综合毛灌溉定额为41m3/hm2,综合净灌溉定额为21.70m3/hm2,从设计水平年用水过程来分析,渠首完全有能力引水,满足水土平衡的要求。

3结语

就干旱区水资源配置与优化调度来讲,地表水是解决供需平衡,地下水是权衡供需效益的产出。在生态环境脆弱的伊犁河灌区,首先在保证下游生态用水和周边环境不断改善的基础上,使灌区经济可持续发展。对一个地区而言,水资源量是基本稳定的,要在定量的水资源上保持经济的可持续发展,只有节减耗水量,所节减的水资源量才是持续发展的资源支撑,也是水资源开发利用中优化调度的意义所在。在伊犁河综合治理工程建设实施中,通过对察布查尔县伊犁河灌区供水设施进行续建配套与节水改造,可大大提高灌溉水的利用率,提高供水保证率,缓解春旱缺水的矛盾,在充分肯定伊犁河灌区地表水、地下水资源配置与优化调度成就的同时,也要看到目前存在的问题,进一步研究今后在水资源优化调度和高效配置中的新思路、新方法,使经济建设与资源、环境相协调,实现良性循环。

作者:巴音达拉单位:新疆塔里木河流域管理局

水资源的合理配置3篇

2014/07/15 阅读:

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