灌區現代化改造中水資源優化配置研究

同永鋒

（陜西省桃曲坡水庫灌溉管理局，陜西 銅川 727031）

0 引言

水資源系統具有多屬性、多維度和多尺度特點。提高水資源利用率，是實現“節水優先、空間均衡”治水方針的重要抓手。灌區水資源優化配置是指在某一特定灌區，在水資源受限的情形下，遵循公平、有效、可持續等原則，利用工程措施和非工程措施，對多種可利用水資源在區域和各用水戶之間進行配置，以達到灌區整體效益最大化[1]。桃曲坡灌區現代化改造過程中通過協調區域多種水源，緩解地下水資源供水壓力，按照以供定需原則，明確水資源總量和灌區用水總量，通過平衡分析進行供需水量匹配，確定水資源的優化配置方案，以符合當地水資源開發利用和節水保護控制型約束指標要求。

1 工程概況

1.1 灌區現狀

陜西省桃曲坡灌區位于渭河以北的石川河流域內，現狀灌區設施灌溉面積40.03 萬畝，有效灌溉面積31.4 萬畝。灌區轄桃曲坡、紅星、尚書以及街子四座水庫，總庫容6940 萬m3；有各類干支渠道57 條，總長312.74 km；有斗渠428 條，分渠1244 條，總長1256.8 km，是一個多水源，多渠首，引調蓄并舉，農灌和城市工業供水并存的大型灌區。

1.2 現代化改造方案

桃曲坡灌區現代化建設的總體目標是在規劃期內對灌區的基礎設施、生態環境、管理水平等方面進行全面、系統化的現代化建設，實現水資源利用效率的最大化。根據灌區現狀提出現代化改造各階段目標，見表1。

表1 桃曲坡灌區現代化改造指標體系

2 水資源優化配置

在灌區基準年水資源平衡分析的基礎上，對規劃水平年2025 年、2035 年灌區經濟社會發展重要指標進行預測分析，分析水資源平衡提出灌區規劃年水資源優化配置方案。

2.1 灌區需水量預測

桃曲坡灌區的需水預測按照定額管理、高效科學、合理可行、生態良好的原則，強化用水需水管理，嚴格控制需求過快增長。水庫供水對象包括銅川北市區、耀州區、銅川新區城市居民生活用水、大型工業用水，灌區農業灌溉用水，河道外生態用水等，見圖1。

圖1 桃曲坡灌區用水結構

2.1.1 城鎮居民生活需水量

城鎮居民生活用水采用平均日用水定額預測，各行政區域水平年生活用水定額及需水量預測表見表2。

表2 桃曲坡水庫灌區生活需水量預測表

2.1.2 工業需水量

桃曲坡水庫主要為銅川鋁廠、華能（銅川）電廠、陜西陜焦化工有限公司及耀州區重點企業提供工業用水及一般生活用水。需水量根據企業提供的現狀需水量及不同水平年的建設規模預測需水量確定。經預測計算，2018 年、2025 年、2035 年各需水量分別為1261.49 萬m3、1405.19 萬m3、2490.19 萬m3。

2.1.3 農業灌溉需水量

根據灌區不同水平年作物組成、灌溉方式、灌溉定額、渠系水利用系數及各灌溉保證率，測算不同水平年灌溉需水量，見表3。

表3 桃曲坡水庫灌區農業灌溉需水量預測表

2.1.4 生態需水量

哥倫比亞是拉丁美洲第三大經濟體，據WHO統計，2014年該國的人均醫療費用為962國際元 [國際元（international dollar）：經濟學家麥迪森以1990年美元為基準水平，采用購買力評價和國際多邊比較的方法，創造出“1990年國際元”，作為衡量經濟總量和人均收入的單位，簡稱國際元。這是WHO報吿中的提法]，占GDP的7.2%[1]。

生態環境需水量主要考慮城鎮綠地灌溉用水及城鎮湖泊濕地補水兩項。澆灑道路和綠地用水按2.0 L/（m2·d）計算，基準年城市生態環境需水量為119 萬m3；近期2025 年為151 萬m3；遠期2035 年為351 萬m3。

2.1.5 服務業需水量

對交通、教育、醫療、商業、酒店等行業進行需水量預測。現狀年企業及服務業需水量為270 萬m3；近期規劃年需水量為286 萬m3；遠期規劃年需水量為368 萬m3。企業及服務業需水量見表4。

表4 桃曲坡水庫灌區企業及服務業需水量預測表 單位：萬m3

2.2 灌區供水量分析

桃曲坡灌區可供水源根據水資源優化配置方案，按水資源動態調配的成果確定。全灌區多年平均可供水量為10585 萬m3。西溝水庫預計于規劃年2025 年建成投入運行，用于補充銅川新區居民生活用水，預計年供水量278 萬m3。東莊水庫調水根據其規劃供水方式的供水能力，預計2035 年年補給灌區用水3960 萬m3。

2.3 水資源配置分析

按照先河道內生態需水，再生活用水，后生產用水，最后灌溉用水的原則，科學確定用水對象的的優先級與用水量。供水不足時，同優先級需水按預測需水量占比分配水量，根據灌區不同年份生活、生產以及灌溉用水情況，結合逐月水庫來水情況分別進行水量平衡復核分析。

2.3.1 現狀年灌區水資源配置分析

表5 現狀基準年灌區水資源供需分析表 單位：萬m3

2.3.2 2025 年灌區水資源配置分析

根據灌區近期規劃采取的高效節水措施和生活、生產以及灌溉用水預測成果，考慮水庫清淤增容，以桃曲坡水庫為主調水庫，結合紅星、尚書、岔口引水樞紐采用月時段的長系列時歷法（1956 年～2017 年）調節計算。長系列供需平衡分析結果見表6。

表6 2025 年灌區水資源供需分析表 單位：萬m3

2.3.3 2035 年灌區水資源配置分析

經論證，規劃2035 年從東莊水庫調水，補給灌區用水，全年可供水量為4051 萬m3，經調節分析，平均每年于灌溉期內從東莊水庫調水3960 萬m3，即可滿足灌區用水需求。2035 年水資源配置成果見表7。

表7 2035 年灌區水資源供需分析表 單位：萬m3

2.4 灌區水資源配置成果

桃曲坡水庫灌區的用水結構為：生態用水、農田灌溉、銅川市區、耀州區、銅川新區給居民生活用水及工業用水。水資源配置關系見圖2。

圖2 灌區水資源配置關系圖

3 結語

桃曲坡灌區以農業灌溉為主，兼有為銅川北市區、耀州區及銅川新區城鎮居民生活用水與周邊重要企業供水的功能。根據“以水定地”“以水定發展”的原則，在灌區水資源“三條紅線”分配可用水量內，依據涉及區域規劃綱要和灌區產業布局，結合社會發展總體進程要求，對現狀年、近期和遠期規劃水平年水資源進行平衡分析，結合灌區現代化改造進程和管理新要求，提出灌區優化配置方案。