龔建新

(新疆烏魯木齊水文水資源勘測(cè)局，新疆烏魯木齊830000)

為貫徹執(zhí)行國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見(jiàn)［1］，要求計(jì)算確定烏魯木齊市最新地表水資源可利用量，確定河道內(nèi)外生態(tài)環(huán)境用水量。由于烏魯木齊市受自然、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的限制和生態(tài)環(huán)境需水的制約，水資源開(kāi)發(fā)利用應(yīng)有一定的限度，即不可能也不應(yīng)該全部利用。因此，根據(jù)烏魯木齊區(qū)域水資源特點(diǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，在首先滿(mǎn)足生態(tài)環(huán)境最小需水量的前提下，估算水資源可利用量，比水資源評(píng)價(jià)得到的天然水資源量更具有實(shí)際意義。近年來(lái)，烏魯木齊市隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施、人口的迅速增長(zhǎng)，使水資源的環(huán)境容量和承載能力大大降低，已造成柴窩堡湖湖面萎縮、區(qū)域地下水位下降、流域生態(tài)環(huán)境退化等一系列環(huán)境問(wèn)題。因此，研究烏魯木齊市水資源可利用量，對(duì)區(qū)域水資源的供水能力、跨流域調(diào)水工程、合理配置水資源，使水資源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境之間建立良性循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展等，都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 計(jì)算原則和方法

1.1 計(jì)算原則

1.1.1 水資源可持續(xù)利用原則

水資源可利用量是以水資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用為前提，不對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。水資源可利用量是分析水資源合理開(kāi)發(fā)利用的最大限度和潛力，將水資源的開(kāi)發(fā)利用控制在合理的范圍內(nèi)。

1.1.2 統(tǒng)籌兼顧及優(yōu)先保證最小生態(tài)環(huán)境需水的原則

在統(tǒng)籌河道內(nèi)與河道外各項(xiàng)用水中，應(yīng)優(yōu)先保證河道內(nèi)最小生態(tài)環(huán)境需水要求，必須維持生態(tài)環(huán)境最基本的需水要求，不能使河道干涸。

1.1.3 以流域水系為系統(tǒng)的原則

烏魯木齊市的河流屬于內(nèi)陸河湖、天山北坡呼圖壁河以東地區(qū)水系，流域內(nèi)的水資源具有水力聯(lián)系，是一個(gè)完整的水資源系統(tǒng)。水資源量是按流域和水系獨(dú)立進(jìn)行計(jì)算的，因此，為保持水資源成果的一致性、準(zhǔn)確性、完整性，水資源可利用量也應(yīng)按流域和水系進(jìn)行分析。

1.1.4 因地制宜原則

由于烏魯木齊市水資源條件、生態(tài)環(huán)境狀況和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度與內(nèi)地發(fā)達(dá)城市不同，水資源可利用量分析的重點(diǎn)與計(jì)算的方法也有所不同，因此要根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y料條件和具體情況選擇相適應(yīng)的計(jì)算方法進(jìn)行分析計(jì)算。

1.2 計(jì)算方法

地表水資源可利用量是指在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)，在統(tǒng)籌考慮河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境和其它用水的基礎(chǔ)上，通過(guò)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的技術(shù)措施，在流域(或水系)河川徑流量中，可供河道外生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水的最大水量(不包括回歸水的利用)。

烏魯木齊地區(qū)屬內(nèi)陸河區(qū)，內(nèi)陸河區(qū)地表水可利用量計(jì)算方法采用以下公式:

式中:WSU為地表水可利用量(108m3);WS為天然河川徑流量(108m3);WN為不可以被利用地表水量(108m3);WDF為不可能被利用地表水量(108m3)。

1.2.1 不可能被利用水量計(jì)算

烏魯木齊市的河流均發(fā)源于山區(qū)，從源頭到尾閭經(jīng)歷徑流形成區(qū)和徑流散失區(qū)兩個(gè)區(qū)及山區(qū)、平原、湖泊、沙漠等地貌單元。不可能被利用的水資源量主要為山前平原山洪溝由于暴雨或棄水形成的徑流及一些獨(dú)立的小河溝由于徑流量較小無(wú)法利用的水量，這部分水量根據(jù)烏魯木齊市徑流深等值線圖量算。

1.2.2 不可以被利用水量計(jì)算

不可以被利用的水資源量主要包括河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量和可供下游鄰區(qū)開(kāi)發(fā)利用的水資源量。本次計(jì)算的不可以被利用水量主要是河道最小生態(tài)環(huán)境需水量和通河湖泊濕地需水量。

1)河道最小生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算

河道基流量是指維持河床基本形態(tài)，保障河道輸水能力，防止河道斷流、保持水體一定自?xún)裟芰Φ淖钚×髁?，是維持河流的最基本環(huán)境功能不被破壞，必須在河道中常年流動(dòng)著的最小水量。河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量主要為維護(hù)天然生態(tài)保護(hù)目標(biāo)所需水量。

烏魯木齊市各流域生態(tài)基流計(jì)算以各河流觀測(cè)控制斷面為計(jì)算斷面，采用百分?jǐn)?shù)法、近10年最小月徑流量法、保證率為90%的最小月徑流量法分別估算河道基流量。

(1)百分?jǐn)?shù)法:采用百分?jǐn)?shù)法計(jì)算河道基流量，內(nèi)陸干旱區(qū)采用比例系數(shù)為10%～20%，根據(jù)烏魯木齊市各流域水資源開(kāi)發(fā)利用情況，本次計(jì)算取15%。

(2)近10年最小月徑流量法:依據(jù)各河流徑流資料分析，選取各站2004－2013年近10年最小月徑流量計(jì)算不可以被利用的水資源量。

(3)保證率為90%最小月徑流量法:將各河流控制斷面選樣產(chǎn)生的最小月徑流量系列，進(jìn)行頻率分析計(jì)算，分別得到保證率為90%的最小月徑流量，按照公式計(jì)算得出多年平均最小生態(tài)環(huán)境需水量。

按照上述方法計(jì)算得到各水系的不可以被利用水量計(jì)算值，分別取其最小值。

2)通河湖泊濕地需水量計(jì)算

通河湖泊、濕地需水量是指用于補(bǔ)償既定規(guī)模的湖泊、濕地多年平均天然蒸發(fā)、滲漏的水量，其理論計(jì)算公式為:

WSL=WE－WP+WI

式中:WSL為湖泊、濕地需水量;WE為湖泊、濕地水面蒸發(fā)及植物蒸散發(fā)水量;WP為湖泊、濕地直接降水補(bǔ)給水量;WI為湖泊、濕地滲漏損耗水量。

由于對(duì)不同湖泊、濕地水文地質(zhì)條件和植被耗水規(guī)律掌握不足，湖泊、濕地的損耗滲漏水量難以計(jì)算，因此，湖泊、濕地的損耗滲漏水量可忽略不計(jì)［2］。

2 地表水資源可利用量計(jì)算

2.1 河流水系

烏魯木齊市的河流屬于內(nèi)陸河湖、天山北坡呼圖壁河以東地區(qū)水系，有5大水系:烏魯木齊河水系、頭屯河水系、柴窩堡湖水系、達(dá)坂城白楊河水系、阿拉溝水系。年水量在1×108m3以上的河流只有4條，湖泊有柴窩堡湖和大小鹽湖，濕地主要為達(dá)坂城濕地。大部分河流均發(fā)源于山區(qū)，各河流水量季節(jié)變化大，徑流年內(nèi)分配極不均勻，5－8月最大4個(gè)月水量約占全年的70%以上［4］。

2.2 湖泊、濕地需水量計(jì)算

本次計(jì)算僅考慮湖泊、濕地實(shí)際多年平均蒸發(fā)耗水量與湖泊、濕地直接降水補(bǔ)給量差值作為湖泊、濕地需水量。年蒸發(fā)能力為達(dá)坂城氣象站E601型蒸發(fā)皿值折算成大水體的水面蒸發(fā)能力扣除降水后的數(shù)據(jù)，大水體折算系數(shù)采用0.90，達(dá)坂城氣象站φ20 cm口徑蒸發(fā)皿觀測(cè)值2 689 mm，折算成大水體的水面蒸發(fā)能力后為1 525 mm。烏魯木齊主要通河湖泊、濕地需水量計(jì)算見(jiàn)表1。

表1 烏魯木齊通河湖泊、濕地需水量計(jì)算表

2.3 地表水可利用量計(jì)算

2.3.1 烏魯木齊河水系地表水可利用量

烏魯木齊河水系多年平均地表水量為4.754×108m3，河川徑流量為4.833×108m3，山洪溝暴雨產(chǎn)流量匯入水庫(kù)或者在一定程度上補(bǔ)給了下游區(qū)天然植被的生長(zhǎng)和補(bǔ)給地下水供開(kāi)采使用，原則上不考慮不可能被利用水量，河道生態(tài)基流量為0.343 8×108m3，地表水資源可利用量計(jì)算結(jié)果為 4.490 ×108m3。

2.3.2 頭屯河水系地表水可利用量

頭屯河水系多年平均地表水資源量為2.628×108m3，扣除不可能被利用水量(暴雨產(chǎn)流量)0.037 3×108m3、河道生態(tài)基流量0.248 0×108m3和寶鋼集團(tuán)八鋼公司現(xiàn)狀用水

量0.394 2×108m3之后，按剩余水量的 48.7%和 51.3%分別計(jì)算烏魯木齊市、昌吉市地表水可利用量，烏魯木齊市地表水資源可利用量計(jì)算結(jié)果為0.948 9×108m3。頭屯河為烏魯木齊市與昌吉市的界河，可利用量計(jì)算按全流域河川徑流量計(jì)算。

表2 烏魯木齊市各流域分區(qū)地表水可利用量計(jì)算成果表108m3

2.3.3 柴窩堡湖水系地表水可利用量

柴窩堡湖水系為一封閉的獨(dú)立水系，三個(gè)山等河流及山洪溝暴雨產(chǎn)流量匯入湖泊或者在一定程度上補(bǔ)給了下游區(qū)天然植被的生長(zhǎng)和補(bǔ)給地下水供開(kāi)采使用，因此不考慮不可能被利用水量、河道生態(tài)基流量為0.058 0×108m3、柴窩堡湖通河湖泊需水量為0.436 5×108m3、大小鹽湖通河湖泊需水量0.344 8×108m3，地表水資源可利用量計(jì)算結(jié)果為0.496 2 ×108m3。

2.3.4 達(dá)坂城白楊河水系地表水可利用量

白楊河水系多年平均地表水資源量為2.748×108m3，扣除不可能被利用水量(暴雨產(chǎn)流量)0.170 8×108m3、河道生態(tài)基流量0.343 8×108m3、濕地需水量 0.421 4×108m3之后，按剩余水量的50%分別計(jì)算烏魯木齊市、托克遜縣地表水可利用量，烏魯木齊市地表水資源可利用量計(jì)算結(jié)果為0.906 0 × 108m3。

2.3.5 阿拉溝水系地表水可利用量

阿拉溝水系支流艾維爾溝位于山區(qū)產(chǎn)水區(qū)，考慮不可能被利用水量、河道生態(tài)基流量，約0.070×108m3為烏魯木齊市的地表水可利用量［5］。

通過(guò)分析計(jì)算烏魯木齊市地表水資源量11.97×108m3，流域地表水可利用量9.211×108m3，其中烏魯木齊市地表水可利用量6.911×108m3。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，地表水資源可利用量計(jì)算對(duì)于不同流域，其影響水資源可利用量的因素不同。本文從烏魯木齊市水資源可利用量的問(wèn)題出發(fā)，對(duì)流域不可能被利用水量、生態(tài)需水量進(jìn)行了分析計(jì)算，得出烏魯木齊市地表水資源可利用量6.911×108m3。由于烏魯木齊市地處干旱和半干旱地區(qū)，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，資源性缺水嚴(yán)重，地表水與地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系十分復(fù)雜，所以，在計(jì)算水資源可利用量時(shí)，在水循環(huán)和水平衡分析的基礎(chǔ)上，還要充分考慮地下水對(duì)生態(tài)的補(bǔ)給關(guān)系，尚待進(jìn)一步地研究［6］。

［1］國(guó)務(wù)院.關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見(jiàn).國(guó)發(fā)［2012］3號(hào).2012.11.12.

［2］梁忠民，等.水文水利計(jì)算.北京，中國(guó)水利電力出版社出版.2008:208－212.

［3］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).水資源評(píng)價(jià)導(dǎo)則(SL/T238－1999)［S］.

［4］李江風(fēng).烏魯木齊河流域水文氣候資源與區(qū)劃［M］.北京，氣象出版社.2006:1－71.

［5］新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院.烏魯木齊區(qū)域水資源初步利用規(guī)劃報(bào)告［M］.2012:23－47.

［6］王志杰，高建芳，黨新成.烏魯木齊河流域地表水資源可利用量分析［J］.水文.2005:36－39.