和田地區水資源優化配置探討

宋 鑫

(新疆兵團勘測設計院(集團)有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830002)

0 引言

對于干旱性地區而言，地下水動態變化屬于復雜的水文過程，同時受到自然條件和人類活動的影響，例如干燥的氣候條件、降水、蒸發、水利工程的興建、地下水的開采、農業灌溉等都會引起地下水位的變化，所以，研究地下水位及可開采量的動態變化對于區域水資源優化配置具有積極意義。和田地區是我國典型的內陸干旱區，區域內土地利用效率、農業生產及社會經濟發展都與水資源分配和利用情況直接相關，二十世紀六十年代以來，和田地區農業種植面積及對水資源的需求不斷增大，有限的地表水資源促使人們加大了對地下水的開采，久而久之，地下水超采日益嚴重，進而加劇了和田地區土壤次生鹽漬化和土地的荒漠化，生態環境日漸惡化。基于此背景，深入分析了自然條件和人類活動雙重影響下和田地區地下水資源補給量的變化規律，并對水資源優化配置進行深入探討。

1 區域概況

和田地區位于新疆維吾爾自治區南部、塔里木盆地以西，地勢北低南高，水資源匱乏，南部的昆侖山脈群峰林立，中部的山前坡麓植被覆蓋。和田地區山地、平原區界限分明，盆地平原區與山地地貌參半，人類活動主要集中于海拔1500 m以下的平原區。和田地區下轄一個縣級市和七個縣，全區由南向北依次呈現為寒溫帶-溫帶-暖溫帶-大陸荒漠氣候，氣候類型復雜，春季多為沙塵暴和浮塵天氣，夏季炎熱干燥，年最高氣溫為40.3℃，年降水量均值僅為50.5 mm，蒸發量均值可達2524.6 mm，常年積雪冰川的高山區域是和田地區和田河、克里亞河、玉龍喀什河等主要水系發源地。伴隨著和田地區社會經濟發展步伐的加快，對水資源的實際需求量急劇增加，水資源供需矛盾不斷激化。

2 地下水資源特點及補給量分析

作為新疆典型的干旱地區，和田地區地下水的主要補給形式有兩種：天然補給和地表水轉化補給，考慮到和田地區平原區年降水量較為稀少，徑流的形成存在較大難度，所以通過降水以天然補給地下水的的可能性較小，調查結果也顯示，和田地區平原區地下水資源主要依靠山前側滲進行補給，此外還包括部分地表水轉化補給以及地下水回歸補給。水資源不足已經成為制約和田地區經濟社會發展的突出性因素。以和田地區現有的地下水監測資料為依據，并充分借助相關模型進行區域地下水水量補給過程及結果的測算，測算結果統計情況見表1。

表1 和田地區水資源量補給來源及占比

根據表1統計結果，和田地區水資源量中來自天然的補給量僅占25.72%，其余包括河道入滲補給、水庫入滲補給、渠系入滲補給、田間井灌入滲補給、回歸補給等在內的轉化補給量占比74.28%。此外，地下水埋深的變化對于灌溉農業發展及生態穩定較為重要。根據上述的估算以及地區水資源開發利用實際，和田地區當前區域水資源開發利用對區域地下水補給量所產生的影響比較大，必須通過地方水資源管理部門及用水單位的共同努力，不斷調整和優化地下水資源開發利用程度。

根據和田地區2010年～2015年地下水位埋深的逐月監測結果，全區地下水儲量呈現降低趨勢。

和田地區(尤其是平原區)地下水受到較為明顯的徑流補給和人工開采的影響與擾動，使得部分地區地下水超采現象嚴重，地下水水位不斷降至警戒水位以下。從東北至西南陸地水儲量逐漸縮減，尤其是秋季蒸散量遠遠超出降水量，再加上區域灌溉農業設施的不完善及落后的灌溉方式，加劇了細砂質河床的蒸發滲漏，導致水資源大規模流失。和田河流域產流不斷減少，加上人類生產性活動的擾動，導致徑流沿程減少。深入分析和田地區地下水埋深變化數據發現，區域地下水位呈持續下降態勢，其中以皮山縣和和田縣儲水量的降低最為顯著，儲水量最大降低值達38.73 cm。就全區來看，短期內并無新建水利樞紐工程的計劃，所以并無新的替代性水源可供使用，這種水資源匱乏的狀態還會持續[1]。

3 水資源優化配置

3.1 需水方案的設計

為增強分析過程的科學性及結果的真實性與適用性，充分利用相關文獻及統計年鑒中有關新疆和田地區社會經濟發展的各項指標，并考察和掌握和田地區現有河道水資源供需以及河道外其余生態需水實際情況的基礎上，處于區域生態用水安全的視角，在地區社會協調發展的基礎上，提出和田地區三種水資源優化配置及生態需水方案：

方案Ⅰ：以農業發展為重心、主要考慮農業需水的低位方案，2020年生活需水、工業需水和農業需水量分別為931×104m3、5580×104m3、31220×104m3，2025年需水量分別為813×104m3、5524×104m3、31210×104m3；2040年分別為756×104m3、5501×104m3、31558.84×104m3。農業需水量在需水總量中占比分別為82.74%、83.12%、84.2%。

方案Ⅱ：兼顧農業、工業及其他方面發展需水的中位方案，2020年生活需水、工業需水和農業需水量分別為1130×104m3、8955×104m3、23935×104m3；2025年需水量分別為1104×104m3、8869×104m3、30598×104m3；2040年分別為868×104m3、6612×104m3、27415×104m3。農業需水量在需水總量中占比分別為70.36%、75.42%、78.56%。

方案Ⅲ：以工業發展為中心的高位需水方案。2020年生活需水、工業需水和農業需水量分別為1553×104m3、10760×104m3、17890×104m3；2025年需水量分別為1553×104m3、11543×104m3、16668×104m3；2040年分別為1218×104m3、7346×104m3、22652×104m3。農業需水量在需水總量中占比分別為3.9%、23.53%、22.55%。

以2015年為基準年，以2020年、2025年和2040年為近期、中期和遠期規劃水平年，采用指標定額法進行規劃水平年不同行業在各方案下需水量的預測。由于現狀年和田地區地下水超采嚴重，選擇強化節水方案，見表2。

表2 和田地區生態需水方案 單位：104 m3

3.2 供需平衡結果及優化配置

按照表2對和田地區生態性需水方案所進行的對比分析，并充分結合區域社會經濟發展對水資源實際需求的客觀情況，進行區域水資源優化配置過程的耦合迭代[2]，在此基礎上進一步求出三種不同的需水方案下和田地區地下水資源優化配置的結果，并據此確定出和田地區地下水水資源開采最優的最佳規模，結果見表3。

表3 地下水資源供需平衡的具體結果 單位：104 m3

表3中，供水量合計數⑤=地下水②+地表水③+再生水④，地下水超采規模通過查閱《新疆地下水超采區劃定報告》(哈政辦發[2018]149號)而得出，則地下水水資源最優開采量⑦=需水量①+地下水超采規模⑥-供水量合計數⑤。根據表2的計算結果，2020年、2025年和2040年三年內方案Ⅰ實施后所實際引起的和田地區地下水超采規模為8500×104m3、4307×104m3、1521.4×104m3，地下水供需缺口為8457.5×104m3、4229.1×104m3、4120.2×104m3。再結合本文研究過程中對和田地區社會經濟發展對水資源的實際利用過程及程度的調查發現，該地區工業生產和農業灌溉在用水時段方面存在沖突，缺乏協調，此外，工業生產和農業灌溉所要求的水資源保證率也并不統一，如此一來，便增大了剩余水資源在工業生產和農業灌溉之間順利轉化的難度，并最終導致當前和田地區農業灌溉的確取得了一定的節水效果，但工業生產中水資源的供需缺口仍然較大的矛盾性局面[3]。與方案Ⅰ相比，方案Ⅱ增大了對地表水與再生水的開發利用和供給，減少了對區域地下水資源的開采和擾動，導致該方案下地下水超采規模縮減至7940×104m3，但是卻導致區域水資源供需缺口增大，增加至13218.8×104m3。方案Ⅲ的情況下對區域地下水的超采規模增加至10950×104m3，但同時地下水供需缺口也增大，增至21590.4×104m3，這種方案最為不利。經綜合比選，最終決定采用地下水超采規模最小的方案Ⅱ。

4 結語

本文在參考借鑒相關文獻及新疆和田地區水利年鑒的基礎上，結合地區水資源開發利用報告，擬定出三種區域水資源優化配置方案，其中方案Ⅰ是以農業發展為重心、主要考慮農業需水的低位方案，方案Ⅱ是兼顧農業、工業及其他方面發展需水的中位方案，方案Ⅲ是以工業發展為中心的高位需水方案。從地下水超采規模、區域水資源供需缺口、地下水水資源最優開采量等角度進行了三種方案的比選。分析結果表明，方案Ⅲ因對地下水超采規模較大且會增大地區水資源供需缺口，所以直接舍掉；方案Ⅰ主要側重農業灌溉方面的水資源需求，而本文前述的調查結果表明，和田地區農業灌溉水資源方面存在一定的節約，所以，最終選擇兼顧農業、工業及其他方面發展的方案Ⅱ。