阿克蘇西大橋引水灌區水資源供需平衡分析

艾合買提江·艾木拉

(新疆維吾爾自治區阿克蘇水文勘測局，新疆 阿克蘇 843000)

西大橋渠首控制著阿克蘇市老大河灌區、阿瓦提灌區、兵團農一師沙井孜灌區和柯坪縣啟浪灌區19.53萬hm2的灌溉任務，主要從阿克蘇河西大橋分水[1]。為了確保灌區農業發展用水需求，需對灌區水資源供需平衡情況進行分析。

1 概況

西大橋引水樞紐工程位于阿克蘇地區阿克蘇市境內，主要由西大橋電站尾水控制閘、勝利二級電站渠進水閘、沙克渠進水閘、老大河進水閘和東岸大渠進水閘、退水閘(所屬兵團)及上、下游連接段建筑物組成，主要引阿克蘇河水進行發電和灌溉。灌區屬暖溫帶荒漠干旱氣候，水資源分布不均衡[2]，人口約65萬人，灌區內經濟以農業為主，主要作物有棉花、冬小麥、玉米、油料作物、水稻、水果等，另有部分林地和草場。設計灌水率為5.04m3/(s·萬hm2)，灌溉面積為19.53萬hm2，灌溉水利用系數為0.65。各閘設計流量情況見表1。該引水樞紐運行至今，工程老化非常嚴重，海漫、消力池、扭面邊坡等出現裂縫，已不能滿足正常運行的要求，嚴重影響了樞紐工程的安全運行。

表1 各閘設計流量計算表

2 灌區需水預測

2.1 灌區農業面積發展預測

西大橋引水樞紐工程控制灌區包括地方灌區和部分兵團灌區(本次稱為上游兵團灌區)，灌溉面積19.53萬hm2，其中阿克蘇市東岸大渠灌區灌溉面積1.53萬hm2，阿依庫勒灌區灌溉面積1.25萬hm2；阿瓦提縣玉滿灌區灌溉面積3.81萬hm2，拜什艾日克灌區灌溉面積1.18萬hm2，英艾日克灌區灌溉面積0.94萬hm2，豐收灌區灌溉面積2.01萬hm2；柯坪縣啟浪灌區灌溉面積0.32萬hm2，上游兵團灌區灌溉面積7.41萬hm2，水資源供需矛盾突出[3]。

阿克蘇流域灌區開發歷史悠久[4]，根據阿克蘇河干流灌區規劃，設計水平年(2022年)不發展灌溉面積，維持現有面積19.53萬hm2不變(各分灌區面積亦維持不變)。灌區總發展方向是以農業為主，農、林、牧、副全面發展，多種經營，農工商一體化。現狀年(2016年)，灌區種植業、林果業、牧業結構比例為1∶0.25∶0.10。根據國家產業結構調整政策，結合阿克蘇地區國民經濟和社會發展規劃[5]，設計水平年灌區種植業、林果業、牧業結構比例為1∶0.34∶0.21。現狀年糧食作物的播種面積為0.89萬hm2(不含復播)，占種植業面積的4.59%；經濟作物的播種面積為18.63萬hm2，占種植業面積的95.41%。根據當前灌區內經濟社會發展的要求，糧食作物面積要適應人口增長需要，經濟作物以冬小麥和棉花為主，同時增加飼草料面積，為發展農區畜牧業創造條件。設計水平年糧食作物的播種面積為7.23萬hm2，占種植業面積的37.03%；經濟作物的播種面積為12.29萬hm2，占種植業面積的62.97%。

2.2 農業需水量

本次計算灌溉設計保證率是根據GB 50288—99《灌溉與排水工程設計規范》[6]，確定干旱地區或水資源短缺地區以旱作為主的灌溉設計保證率為50%～75%，結合當地水文氣象及經濟效益等，確定灌溉設計保證率為75%及90%。

灌區自然地勢前段較陡，土層薄，保水、保肥一般。旱作灌區田間水利用系數設計值不應低于0.9，本灌區田間水利用系數現狀年取0.9。灌區內除有常規地面漫灌方式，還有滴灌，根據“水資源管控三條紅線”，2022年綜合灌溉水利用系數為0.58，經過計算，設計水平年2022年，灌區綜合灌溉水利用系數為0.65。

西大橋渠首控制灌區以往灌溉方式以淹灌、漫灌為主，水資源浪費嚴重，本次規劃對部分面積實行節水方式灌溉，灌區采用標準溝畦灌。為確定灌區灌溉設計保證率和經濟合理的種植規模，對灌區的各種作物進行合理搭配，在不影響作物生長期需水要求和作物產量的前提下，對部分作物的灌水時間作調整，盡可能消除灌水率高峰和短期停水現象。結合當地降水情況確定灌水時間、次數、灌溉定額。灌溉面積及灌溉定額情況見表2。

表2 灌區各水平年種植業結構及灌溉定額表

根據灌區所處地理位置和區內土壤、植被、降水、蒸發、氣溫、水文、地質以及作物組成、耕作制度等多種因素綜合分析，參照DB 65/3611—2014《農業灌溉用水定額(新疆維吾爾自治區地方標準)》[7]，根據灌區的作物種植比例、灌溉制度，經過計算，現狀水平年灌區設計灌水率為5.355m3/s·萬hm2。

到設計水平年，根據灌區不同作物的種植面積，灌溉制度，計算各種作物的灌水率，經過作物種植比例和灌水延續時間的調整，經過計算，設計水平年灌區設計灌水率為5.04m3/s·萬hm2。

根據各灌區不同灌溉制度及大農業、種植業結構計算不同水平年各灌區灌溉定額[8]，結合各水平年各灌區灌溉水利用系數，得到現狀年灌區毛灌溉定額為10513.35m3/hm2，設計水平年灌區毛灌溉定額為7756.8m3/hm2。

根據水資源“三條紅線”，2022年阿克蘇地區毛灌溉定額為9900m3/hm2，經過計算，設計水平年2022年，灌區毛灌溉定額為7756.8m3/hm2，滿足“三條紅線”要求。

根據各灌區不同水平年作物種植面積、灌溉制度、灌溉水利用系數，計算出農業灌溉需水量。現狀年灌區灌溉需水量為20.20億m3，設計水平年2022年灌區灌溉需水量為15.12億m3。

3 灌區供水情況

3.1 地表水引用情況

西大橋引水樞紐天然設計年徑流年內分配過程扣減上游灌區耗水過程和西大橋電站龍口引水，即為設計年的工程場址處可引水量及年內分配過程，成果見表3。

表3 設計年西大橋引水樞紐閘前來水年內分配成果表

3.2 地下水開采量

依據《新疆地下水資源利用與評價報告》，阿克蘇河流域平原地下水資源量為34.9億m3，可開采量為10.2億m3，流域地下水資源量豐富。西大橋渠首所控灌區現狀年有灌溉機井577眼，并已配套完成，單井平均出水量190m3/h，每天抽水20h，單井每月抽水11.78萬m3，月最大抽水量為6797.06萬m3，折合地表水10457.02萬m3(折算至渠首節點，應除以干、支2級渠道損失的水利用系數現狀為0.65，設計年為0.8)，到設計水平年2022年，本灌區內不再新增機井。

4 灌區水資源供需平衡計算

4.1 水資源供需平衡計算原則

本次供需平衡分析采用典型年法，對西大橋引水樞紐設計工況下設計徑流P=75%來水頻率進行分析計算，以現狀年和設計水平年年供需水量為基礎，灌區以西大橋渠首為計算節點，對灌區不同水平年的供需水進行平衡計算。考慮到灌區內其它行業用水量較少，且通過開采地下水可以滿足用水要求，因此本次供需計算僅考慮農業灌溉需水。

4.2 供需平衡計算

設計水平年供需平衡計算成果見表4(P=75%)、表5(P=90%)。由設計水平年水資源供需平衡結果可知，在P=75%保證率下，灌區作物毛需水量為151183萬m3，向灌區配水量為282792萬m3，抽取地下水6797萬m3，折算至西大橋節點取水量為10457萬m3，平原水庫供水6791萬m3，缺水量4021萬m3。

表4 設計年西大橋渠首所控灌區供需平衡計算表(P=75%) 單位：萬m3

表5 設計年西大橋渠首所控灌區供需平衡計算表(P=90%) 單位：萬m3

在P=90%保證率下，灌區作物毛需水量為151183萬m3，向灌區配水量為231232萬m3，抽取地下水6797萬m3，折算至西大橋節點取水量為10457萬m3，平原水庫供水21411萬m3，缺水量12515萬m3。

5 結語

西大橋渠首肩負著7個灌區19.53萬hm2農業灌溉引水任務，渠首引水直接影響到下游灌區社會經濟發展和農作物生長用水需求，通過分析灌區不同農作物灌溉定額和渠系灌溉系數，進而計算出灌區2022年灌溉需水量和灌區可供水量。經過對比，目前西大橋渠首引水工程引水不足，加之渠首工程老化失修，急需進行改造加大引水量，以滿足灌區農業發展用水需求。