基于“三條紅線”的石河子市水資源配置研究

王 新，王 俊

(水利部新疆維吾爾自治區水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

中央十八屆五中全會通過的“十三五”規劃提出了實行最嚴格的水資源管理制度，以水定產、以水定城、建設節水型社會的指導思想。中央城市工作會議提出了要強化尊重自然、傳承歷史、綠色低碳等理念，將環境容量和城市綜合承載能力作為確定城市定位和規模的基本依據。

新疆的發展和穩定，事關全國改革發展穩定大局，事關祖國統一、民族團結、國家安全。而新疆水資源緊張，用水安全則是新疆的頭等大事。近年來，隨著新疆“三條紅線”的實施，關于在“三條紅線”下的水資源配置的相關研究亦隨之增多，并得到了廣泛重視。文章以兵團石河子市為例，結合石河子水資源利用現狀及未來城市發展規劃，以用水總量控制方案為準繩，摸索出在“三條紅線”下的水資源配置方案，可為石河子市未來規劃提供技術支撐，也可為類似城市發展用水提供參考和實踐經驗。

1 區域概況

石河子市位于新疆維吾爾自治區北部，天山北麓中段，行政區劃面積為459.94km2，是天山北坡經濟帶的中心區域，交通極為便利。2019年石河子市市域年末總人口為59.30萬人，居住的有漢、哈薩克、維吾爾、回、達斡爾等25個民族；實現國內生產總值(GDP)359.61億元；年末灌溉面積為26.5萬畝，糧食產量達2.53萬t，牲畜有23.66萬頭(只)。

瑪納斯河是石河子市唯一的地表水源，發源于天山北坡的依連哈比爾尕山，匯水面積為5156km2，河道全長324km，流域面積為13780.79km2，多年平均年徑流量為13.16億m3。受山體構造影響，自源頭從和靜縣流向東北向，河網較為發育，支叉分級較多，河流沿途接納眾多支流，形成多級階地。河流進入洪積扇緣區紅山嘴后，折向正北方向，河道坡降趨緩，蜿蜒曲折，并漸向西北流去，其中沿途有許多泉水匯入，多次為農田灌溉后大量蒸發，已流不到瑪納斯湖，在古爾班通古特沙漠西側漸漸消失。石河子市地下水主要是瑪納斯河在沖洪積扇上的滲漏補給，現狀年地下水補給量為1.97億m3，井灌回歸水量為0.28萬m3，地下水資源量為1.69m3，石河子市地下水可開采量為1.27億m3。

未來石河子市將發揮既有產業基礎與人居環境優勢，重點發展紡織、食品、現代化工、商貿物流、金融保險、文化旅游等產業，發揮對石河子、瑪納斯、沙灣等地區的輻射帶動作用，推進國家循環經濟和服務業綜合改革試點城市建設，成為軍墾名城、西部紡織城、生態園林城市和天山北坡現代化中心城市。

2 區域水資源開發利用狀況

2.1 現狀供用水量

2019年石河子市各類水利工程總供水量為21273萬m3，總用水總量為21273萬m3，見表1。

表1 石河子市現狀供用水量統計表

石河子市區域內不產地表水，全都是客水，分配多少用多少。現有再生水僅少量用于園區道路噴灑及公用設施沖洗，絕大部分再生水通過渠道引至蘑菇湖水庫，夏天用于下游農業灌溉。石河子市平原區地下水可開采量為12655萬m3，開采率達到90%。由此可見，石河子市水資源開發利用程度很高。

2.2 現狀用水與水資源承載能力適應性分析

國家“九五”科技攻關項目“西北地區水資源合理配置與承載能力研究”將水資源承載能力定義為：“在某一具體歷史發展階段下，以可預見的技術、經濟和社會發展水平為依據，以可持續發展為原則，以維護生態環境良性循環發展為條件，經過合理的優化配置，水資源對該地區社會經濟發展的最大支撐能力。”

從石河子市現狀水資源開發利用情況分析，人均水量(359m3)、萬元GDP用水量(59m3/萬元)均接近或高于全國(431m3、61m3/萬元)和新疆(2179m3、439m3/萬元)平均水平，用水水平較高；現狀總用水量為21273萬m3，農業用水量占石河子市總用水量的41.8%，用水結構還需進一步優化。從現狀水資源開發利用情況來看，隨著近年來石河子市節水面積的增加，石河子市地下水開采量較大，造成局部地區超采，但地下水資源總開采量并沒有超過可利用量，現狀再生水沒有得到有效利用，水資源缺乏科學規劃和統一管理。

總體來看，石河子市現狀用水總量沒有超“三條紅線”規定的總量指標，現狀水資源開發利用程度與當地水資源承載力是適應的。

2.3 石河子市水資源開發利用中存在的主要問題

石河子市現狀用水量雖然沒有超過“三條紅線”規定的總量指標，為了適應石河子市未來城市發展規劃，還存在以下問題：

(1)用水結構不合理，農業用水比重偏大。

(2)水利工程建設滯后，跟不上發展。

(3)地下水開發利用程度高，局部嚴重超采。

3 規劃布局與水資源條件適應性分析

3.1 城市規劃布局

根據《石河子市城市總體規劃(2016—2030)》(以下簡稱《規劃》)，未來石河子市將形成“55411”產業發展格局，即形成5個服務中心(子午路商業服務中心、行政辦公中心、站前商貿中心依托行政中心、南山新區現代商務中心、科研創新中心)；5個工業園區(經濟技術開發區、經濟技術開發區擴區、新材料產業園區、北工業園區、北泉鎮工業園區)；4個物流園區(綜合物流園區、能源化工物流園區、南山物流園區、站前物流園區)；1個高新技術開發區和1個農業科技園區。

3.2 規劃布局與水資源條件的適應性分析

瑪納斯河為石河子市唯一的地表水源，現狀石河子市城市供水水源主要為瑪納斯河地表水和市區地下水，根據城市總體規劃，石河子市的城市規劃布局是在現狀布局的基礎上，對城市產業布局進行了更加科學合理的劃分，沿瑪納斯河自出山口向下進行產業布局，將新的生活區布置在城市上游位置，工業園布置在城市下游。城市生活污水在下游收集后集中處理，處理達標后用于工業發展，實現水資源的合理、有效利用。

石河子市地下水資源可開采量為12700萬m3，現狀地下水開采量為9481萬m3，現狀開采量已接近可開采量，且局部還存在超采情況。根據《石河子市用水總量控制方案》(以下簡稱《方案》)，為改善市域的生態環境，2030年地下水開采量總量壓減到8284萬m3，因此規劃布局與石河子市的地下水資源條件是適應的。

根據《方案》，規劃年通過調整莫索灣灌區的大農業結構、退減一部分灌溉面積、進一步提高高效節水灌溉面積比例，2030年石河子市用水總量控制在25999萬m3，其中瑪納斯河地表用水量為13914萬m3。現狀石河子市地表水用水量為11792萬m3，從總量指標看，地表水的用水指標還有2122萬m3的余量可以合理利用。

3.3 規劃用水需求與最嚴格水資源管理制度的適應性分析

為促進以水資源可持續利用保障經濟社會發展，落實最嚴格水資源管理制度，現對石河子市規劃布局與區域水資源相關規劃的水資源配置進行符合性分析。從落實最嚴格的水資源管理制度、促進經濟社會發展和水資源承載能力相適應、以水資源可持續利用保障經濟社會可持續發展角度出發，分析石河子市規劃布局與最嚴格水資源管理制度的適應性。

根據《方案》，石河子市的用水總量2030年控制住25999萬m3，其中再生水利用量為3800萬m3，見表2。

表2 石河子市用水總量控制方案 單位：萬m3

石河子市用水由生活、生產及農業灌溉三部分構成，其中生活用水主要是指居住用水；生產含工業、公共管理與公共設施用水，商業服務業、物流倉儲、道路與交通設施、公共設施等用水；農業灌溉用水為石河子市區域內農田用水。根據預測，2030年石河子市總需水量為33098.6萬m3。

根據規劃，2030年地表水用水量為13914萬m3，地下水用水量為7421.1萬m3，再生水用水量為11762.5萬m3，均符合《方案》中地表水、地下水、再生水的水量控制要求。綜上分析可見，石河子市的規劃布局所需水資源與《方案》中水資源配置方案是適應的。

4 水資源配置方案

根據石河子市現狀調查及《規劃》，中心城區、北泉鎮及開發區所屬的城市建設用地用水均通過水廠、再生水廠城市供水系統供水，供、排水系統自成一體；農業灌溉系統通過水庫、渠道等水利工程供水。文章按照這兩種供水系統分別對石河子市水資源配置方案進行分析。

4.1 城市供水系統

(1)城市供水現狀

目前石河子市有2座自來水廠，分別為石河子市第一水廠及北工業園區水廠，其中第一水廠為石河子市城市生活用水水源，設計供水規模為10萬m3/d，水源為地下水；北工業園區水廠為石河子市的主要工業供水水廠，目前供水規模為15萬m3/d，水源為瑪納斯河河水。

目前石河子市共建有2座污水處理廠，分別是石河子市第一污水處理廠、拓北污水處理廠及再生回用水廠，兩座水廠的處理能力分別是20萬m3/d和3萬m3/d。

(2)水廠水資源配置方案分析

①水廠取水量分析

水廠水資源配置方案需從水廠的取水量和供水規模分析。取水量除考慮水廠自身可供水量外，還需按照石河子市用水總量中生活、工業控制指標核算，最后對比石河子市城市需新水量，最終確定石河子市各水廠供水量。根據石河子市各行各業需水量最終確定2030年石河子市各水廠總供水量為17540.1萬m3。規劃石河子市3座水廠供水量計算見表3。

②水廠供水規模分析

供水規模按照最終確定的各水廠供水量，考慮供水天數(按365d考慮)，確定各水廠需供水規模。根據分析，對比《規劃》提出的各水廠規模，提出調整意見。石河子市水廠水資源配置方案分析見表4。

表4 石河子市水廠水資源配置方案表

(3)污水處理廠水資源配置方案分析

污水處理廠配置方案主要對比污水處理廠處理規模是否滿足污廢水處理能力。根據《規劃》中關于新材料園區發展規劃，經分析，認為新材料園區污水處理廠規模偏大，考慮調整規模，避免浪費。《規劃》實施后，2020年3座污水處理廠總處理規模為36萬m3/d，2030年3座污水處理廠總處理規模為62萬m3/d，即可保障石河子市污廢水100%處理。石河子市污水處理廠處理規模調整意見見表5。

表5 石河子市污水處理廠處理規模調整意見表 單位：萬m3/d

(4)再生水廠水資源配置方案分析

再生水廠水資源配置方案主要對比再生水廠供水規模是否滿足再生水供水能力。通過對比分析，《規劃》提出的再生水廠2030年供水能力不能夠保障石河子市再生水供水量，建議調整2030年新材料園區再生水廠規模，由15萬m3/d調整至17萬m3/d，則2030年再生水廠總供水規模達到32萬m3/d，即可保障石河子市再生水供水量。石河子市再生水廠供水規模調整意見見表6。

表6 石河子市再生水廠供水規模調整意見表 單位：萬m3/d

(5)《規劃》實施后水資源配置方案分析

在《規劃》對水廠、再生水廠、污水處理廠規模做出調整并實施后，石河子市工業、生活水量得到完全保障，且工程可行，水資源配置方案合理；同時通過污水處理廠及再生水廠的建設，可將石河子市污廢水100%處理，無外排水，做到水資源有效、合理利用。

4.2 農業灌溉系統

規劃水平年，石河子市通過壓減14.6萬畝灌溉面積、大力發展高效節水面積、改造干支渠、配套建筑物等措施，2020年農業供水量為5318萬m3，2030年為3796萬m3。通過對比石河子市農業需水及供水量，可知規劃水平年石河子市農業灌溉水量的水資源配置方案是有保障的，見表7。

表7 石河子市農業灌溉水資源配置方案表

4.3 小結

石河子市通過新擴建水廠、污水處理廠、再生水廠，可保障石河子市工業、生活用水；通過壓減灌溉面積、大力發展高效節水面積、改造干支渠、配套建筑物等措施，完全可保障農業用水。綜上，《規劃》實施后，石河子市各業用水的水資源配置方案是合理的、有保障的。

5 結論與建議

5.1 結論

石河子市在通過各種工程措施及非工程措施后，各行各業用水是有保障的，且水資源配置方案合理。同時，水資源配置方案與石河子市的城市發展、水資源承載能力和最嚴格的水資源管理制度是相適應的，可為石河子市未來規劃提供技術支撐，也可為類似城市發展用水提供參考和實踐經驗。

5.2 建議

(1)建議石河子市在今后發展過程中嚴格落實最嚴格水資源管理制度，嚴格控制地下水的開采，逐步關閉自備水井，減少地下水的開采。

(2)建議盡快落實石河子市水廠、污水處理廠、再生水廠建設，同時配套設置管線工程。增設再生水調蓄工程及事故備用水池。

(3)建議石河子市做好事故應急預案，嚴格執行水資源保護措施。

(4)建議石河子市園區設置事故水池。