灌區(qū)現(xiàn)代化改造中水資源優(yōu)化配置研究

同永鋒

（陜西省桃曲坡水庫(kù)灌溉管理局，陜西 銅川 727031）

0 引言

水資源系統(tǒng)具有多屬性、多維度和多尺度特點(diǎn)。提高水資源利用率，是實(shí)現(xiàn)“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡”治水方針的重要抓手。灌區(qū)水資源優(yōu)化配置是指在某一特定灌區(qū)，在水資源受限的情形下，遵循公平、有效、可持續(xù)等原則，利用工程措施和非工程措施，對(duì)多種可利用水資源在區(qū)域和各用水戶之間進(jìn)行配置，以達(dá)到灌區(qū)整體效益最大化[1]。桃曲坡灌區(qū)現(xiàn)代化改造過程中通過協(xié)調(diào)區(qū)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(qū)用水總量，通過平衡分析進(jìn)行供需水量匹配，確定水資源的優(yōu)化配置方案，以符合當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)利用和節(jié)水保護(hù)控制型約束指標(biāo)要求。

1 工程概況

1.1 灌區(qū)現(xiàn)狀

陜西省桃曲坡灌區(qū)位于渭河以北的石川河流域內(nèi)，現(xiàn)狀灌區(qū)設(shè)施灌溉面積40.03 萬畝，有效灌溉面積31.4 萬畝。灌區(qū)轄桃曲坡、紅星、尚書以及街子四座水庫(kù)，總庫(kù)容6940 萬m3；有各類干支渠道57 條，總長(zhǎng)312.74 km；有斗渠428 條，分渠1244 條，總長(zhǎng)1256.8 km，是一個(gè)多水源，多渠首，引調(diào)蓄并舉，農(nóng)灌和城市工業(yè)供水并存的大型灌區(qū)。

1.2 現(xiàn)代化改造方案

桃曲坡灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)的總體目標(biāo)是在規(guī)劃期內(nèi)對(duì)灌區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境、管理水平等方面進(jìn)行全面、系統(tǒng)化的現(xiàn)代化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)水資源利用效率的最大化。根據(jù)灌區(qū)現(xiàn)狀提出現(xiàn)代化改造各階段目標(biāo)，見表1。

表1 桃曲坡灌區(qū)現(xiàn)代化改造指標(biāo)體系

2 水資源優(yōu)化配置

在灌區(qū)基準(zhǔn)年水資源平衡分析的基礎(chǔ)上，對(duì)規(guī)劃水平年2025 年、2035 年灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重要指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，分析水資源平衡提出灌區(qū)規(guī)劃年水資源優(yōu)化配置方案。

2.1 灌區(qū)需水量預(yù)測(cè)

桃曲坡灌區(qū)的需水預(yù)測(cè)按照定額管理、高效科學(xué)、合理可行、生態(tài)良好的原則，強(qiáng)化用水需水管理，嚴(yán)格控制需求過快增長(zhǎng)。水庫(kù)供水對(duì)象包括銅川北市區(qū)、耀州區(qū)、銅川新區(qū)城市居民生活用水、大型工業(yè)用水，灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水，河道外生態(tài)用水等，見圖1。

圖1 桃曲坡灌區(qū)用水結(jié)構(gòu)

2.1.1 城鎮(zhèn)居民生活需水量

城鎮(zhèn)居民生活用水采用平均日用水定額預(yù)測(cè)，各行政區(qū)域水平年生活用水定額及需水量預(yù)測(cè)表見表2。

表2 桃曲坡水庫(kù)灌區(qū)生活需水量預(yù)測(cè)表

2.1.2 工業(yè)需水量

桃曲坡水庫(kù)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(qū)重點(diǎn)企業(yè)提供工業(yè)用水及一般生活用水。需水量根據(jù)企業(yè)提供的現(xiàn)狀需水量及不同水平年的建設(shè)規(guī)模預(yù)測(cè)需水量確定。經(jīng)預(yù)測(cè)計(jì)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(nóng)業(yè)灌溉需水量

根據(jù)灌區(qū)不同水平年作物組成、灌溉方式、灌溉定額、渠系水利用系數(shù)及各灌溉保證率，測(cè)算不同水平年灌溉需水量，見表3。

表3 桃曲坡水庫(kù)灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉需水量預(yù)測(cè)表

2.1.4 生態(tài)需水量

哥倫比亞是拉丁美洲第三大經(jīng)濟(jì)體，據(jù)WHO統(tǒng)計(jì)，2014年該國(guó)的人均醫(yī)療費(fèi)用為962國(guó)際元 [國(guó)際元（international dollar）：經(jīng)濟(jì)學(xué)家麥迪森以1990年美元為基準(zhǔn)水平，采用購(gòu)買力評(píng)價(jià)和國(guó)際多邊比較的方法，創(chuàng)造出“1990年國(guó)際元”，作為衡量經(jīng)濟(jì)總量和人均收入的單位，簡(jiǎn)稱國(guó)際元。這是WHO報(bào)吿中的提法]，占GDP的7.2%[1]。

生態(tài)環(huán)境需水量主要考慮城鎮(zhèn)綠地灌溉用水及城鎮(zhèn)湖泊濕地補(bǔ)水兩項(xiàng)。澆灑道路和綠地用水按2.0 L/（m2·d）計(jì)算，基準(zhǔn)年城市生態(tài)環(huán)境需水量為119 萬m3；近期2025 年為151 萬m3；遠(yuǎn)期2035 年為351 萬m3。

2.1.5 服務(wù)業(yè)需水量

對(duì)交通、教育、醫(yī)療、商業(yè)、酒店等行業(yè)進(jìn)行需水量預(yù)測(cè)?，F(xiàn)狀年企業(yè)及服務(wù)業(yè)需水量為270 萬m3；近期規(guī)劃年需水量為286 萬m3；遠(yuǎn)期規(guī)劃年需水量為368 萬m3。企業(yè)及服務(wù)業(yè)需水量見表4。

表4 桃曲坡水庫(kù)灌區(qū)企業(yè)及服務(wù)業(yè)需水量預(yù)測(cè)表 單位：萬m3

2.2 灌區(qū)供水量分析

桃曲坡灌區(qū)可供水源根據(jù)水資源優(yōu)化配置方案，按水資源動(dòng)態(tài)調(diào)配的成果確定。全灌區(qū)多年平均可供水量為10585 萬m3。西溝水庫(kù)預(yù)計(jì)于規(guī)劃年2025 年建成投入運(yùn)行，用于補(bǔ)充銅川新區(qū)居民生活用水，預(yù)計(jì)年供水量278 萬m3。東莊水庫(kù)調(diào)水根據(jù)其規(guī)劃供水方式的供水能力，預(yù)計(jì)2035 年年補(bǔ)給灌區(qū)用水3960 萬m3。

2.3 水資源配置分析

按照先河道內(nèi)生態(tài)需水，再生活用水，后生產(chǎn)用水，最后灌溉用水的原則，科學(xué)確定用水對(duì)象的的優(yōu)先級(jí)與用水量。供水不足時(shí)，同優(yōu)先級(jí)需水按預(yù)測(cè)需水量占比分配水量，根據(jù)灌區(qū)不同年份生活、生產(chǎn)以及灌溉用水情況，結(jié)合逐月水庫(kù)來水情況分別進(jìn)行水量平衡復(fù)核分析。

2.3.1 現(xiàn)狀年灌區(qū)水資源配置分析

表5 現(xiàn)狀基準(zhǔn)年灌區(qū)水資源供需分析表 單位：萬m3

2.3.2 2025 年灌區(qū)水資源配置分析

根據(jù)灌區(qū)近期規(guī)劃采取的高效節(jié)水措施和生活、生產(chǎn)以及灌溉用水預(yù)測(cè)成果，考慮水庫(kù)清淤增容，以桃曲坡水庫(kù)為主調(diào)水庫(kù)，結(jié)合紅星、尚書、岔口引水樞紐采用月時(shí)段的長(zhǎng)系列時(shí)歷法（1956 年～2017 年）調(diào)節(jié)計(jì)算。長(zhǎng)系列供需平衡分析結(jié)果見表6。

表6 2025 年灌區(qū)水資源供需分析表 單位：萬m3

2.3.3 2035 年灌區(qū)水資源配置分析

經(jīng)論證，規(guī)劃2035 年從東莊水庫(kù)調(diào)水，補(bǔ)給灌區(qū)用水，全年可供水量為4051 萬m3，經(jīng)調(diào)節(jié)分析，平均每年于灌溉期內(nèi)從東莊水庫(kù)調(diào)水3960 萬m3，即可滿足灌區(qū)用水需求。2035 年水資源配置成果見表7。

表7 2035 年灌區(qū)水資源供需分析表 單位：萬m3

2.4 灌區(qū)水資源配置成果

桃曲坡水庫(kù)灌區(qū)的用水結(jié)構(gòu)為：生態(tài)用水、農(nóng)田灌溉、銅川市區(qū)、耀州區(qū)、銅川新區(qū)給居民生活用水及工業(yè)用水。水資源配置關(guān)系見圖2。

圖2 灌區(qū)水資源配置關(guān)系圖

3 結(jié)語

桃曲坡灌區(qū)以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有為銅川北市區(qū)、耀州區(qū)及銅川新區(qū)城鎮(zhèn)居民生活用水與周邊重要企業(yè)供水的功能。根據(jù)“以水定地”“以水定發(fā)展”的原則，在灌區(qū)水資源“三條紅線”分配可用水量?jī)?nèi)，依據(jù)涉及區(qū)域規(guī)劃綱要和灌區(qū)產(chǎn)業(yè)布局，結(jié)合社會(huì)發(fā)展總體進(jìn)程要求，對(duì)現(xiàn)狀年、近期和遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年水資源進(jìn)行平衡分析，結(jié)合灌區(qū)現(xiàn)代化改造進(jìn)程和管理新要求，提出灌區(qū)優(yōu)化配置方案。