水资源供需平衡分析

一、可供水资源

可供水资源量应等于可利用的地表水资源、可利用的泉水资源和地下水允许开采量之和。

（一）可利用的地表水资源

根据疏勒河流域各河流多年径流过程，采用皮尔逊Ⅲ型曲线法计算的不同水平年地表水资源量见表10-1，特枯年（P=95%）为13.48亿m3/a，偏枯年（P=75%）为14.66亿m3/a，平水年（P=50%）为16.12亿m3/a，偏丰年（P=25%）为16.10亿m3/a，特丰年（P=5%）为18.8亿m3/a（表10-1）。

表10-1 疏勒河流域各河流不同水平年出山径流量统计表

可利用的地表水资源量指现有的水利工程（包括水库、渠道、提灌站等）最大引用的地表水资源量。安南坝河和其他小沟小河也没有水利工程，石油河、榆林河、党河修建有较为完善的水利设施，引用地表水资源已接近最大值。昌马水库修建后能引用疏勒河出山地表水资源的64.6%～79.8%。经计算，现状条件下，调查区可利用的地表水资源量为11.63亿m3/a（P=75%）和12.09亿m3/a（P=50%），多年平均为11.8亿m3/a。

（二）可利用的泉水资源

现状条件下，流域走廊平原区泉水资源量为1.56亿m3/a，多年平均引用量为1.2亿m3/a。预测工程全部实施后不同水平年引用泉水量为0.8亿～1.1亿m3/a。

（三）地下水允许开采量

根据本次计算结果，流域走廊平原区P=50%条件下地下水允许开采量为3.0亿m3/a。

（四）可供水量

根据前3项计算结果，本区可供水资源量为15.55亿m3/a（P=75%）和16.45亿m3/a（P=50%），多年平均为15.8亿m3/a（表10-2）。

表10-2 疏勒河流域可供水量统计表

（五）总水资源量

总水资源量是指地表水资源和与地表水不重复的地下水资源量之和。地表水资源（多年平均值）为16.1亿m3/a，与地表水不重复的地下水资源（含降凝入渗量、散流洪水入渗量）为1.25亿m3/a，多年平均值为17.35亿m3/a。按2004年流域人口46万人计算，则人均占有的水资源量为3770m3/（人·a），分别为全国2500m3/（人·a）和甘肃省1500m3/（人·a）的1.5倍和2.5倍。因此，疏勒河流域是相对的富水区。

二、现状条件下用水量及用水结构的分析

根据统计年报及本次实际调查，疏勒河流域水资源利用从用水结构讲，以农业灌溉为主，其次是工业用水和人畜饮用水；从用水方式讲，以地表水利用为主，地下水利用为辅。

1999年全流域国民经济各部门总用水量为14.49亿m3/a，其中农林灌溉用水量13.36亿m3/a，占92.23%，工业用水量（含四○四厂工业引水量）0.97亿m3/a，占6.69%，生活用水量0.16亿m3/a，占1.08%；按水源的类型分，引用河水量11.34亿m3/a，占78.22%，引用泉水量1.79亿m3/a，占12.34%，开采地下水1.37亿m3/a，占9.44%。

2004年总用水量为14.07亿m3/a，其中农林灌溉用水量13.09亿m3/a，占93.0%，工业用水量（含四○四厂工业引水量）0.89亿m3/a，占6.3%，生活用水量0.08亿m3/a，占0.7%；按水源的类型分，引用河水量11.43亿m3/a，占81.2%，引用泉水量0.95亿m3/a，占6.7%，开采地下水1.68亿m3/a，占12.1%（表10-3）。

表10-3 2004年主要灌区用水状况分析

三、供需平衡分析

（一）疏勒河项目区供需平衡分析

疏勒河移民开发项目是甘肃省“九五”计划和2010年长远规划的重点农业开发工程，于2002年进行了中期调整，确定工程期为10年，新开垦土地40.8万亩，移民7.5万人。修建昌马水库，库容为1.94亿m3，且于2002年底竣工，2003年初蓄水。

工程实施后，昌马灌区、双塔灌区、花海灌区渠系利用系数为：渠灌0.62，井渠混灌区0.75；综合净灌溉定额分别为：昌马灌区365.89m3/亩、双塔灌区349m3/亩、花海灌区319.94m3/亩。根据疏勒河项目中期调整报告，平水年（P=50%）项目区灌溉面积106.22万亩，总需水量为74525万m3/a，包括城乡人畜饮用水1100万m3；乡镇企业需水量为800万m3；四○四厂工业需水量8275万m3；农业灌溉需水量63233万m3；周边林带及防护林灌溉需水量1116万m3。扣除四○四厂工业用水，三灌区总需水量为66249万m3/a，其中工业用水800万m3/a，占总需水量为1.21%；人畜饮用水为1100万m3/a，占总需水量的1.66%；农业灌溉需水量为64349万m3/a，占总需水量的97.13%，农林灌溉用水在远景规划中仍是本区的用水大户。在三灌区总需水量中昌马灌区总需水量为39200万m3/a，农林灌溉需水量为38080万m3/a，工业及人畜饮用需水量为1130万m3/a；双塔灌区总需水量为19279万m3/a，农林灌溉需水量为18779万m3/a，工业及人畜饮用需水量为500万m3/a；花海灌区需水量为7770万m3/a，农林灌溉需水量为7490万m3/a，工业及人畜饮用需水量为260万m3/a（表10-4）。

表10-4 昌马、双塔、花海灌区及四○四厂需水量一览表

对比表10-2可以看出，疏勒河项目区平水年可供水11.06亿m3，偏枯年可供水10.48亿m3，而需水量为7.45亿m3，供需差分别为3.61亿m3和3.03亿m3。可以说，项目区水资源供给量满足需水量。当然，上述计算仅考虑了国民经济用水，没有考虑生态环境用水。根据《河西走廊水资源合理利用与生态环境保护》报告中提出的若只维持完善的防护林体系及较好区域的生态环境，而不考虑退化的植被及风蚀、沙化的地区的恢复和改善的情况下，疏勒河全流域需生态用水2.5亿m3/a；若要保持良好的生态环境，使现有绿洲风沙危害减轻，部分退化植被得以恢复，即要达到改善生态环境的目标，则全流域需生态用水4.03亿m3/a。因此，平水年基本满足生产生活用水和生态用水，而偏枯年则存在用水短缺，特枯年缺口更大。

2004年项目区生态放水总量为2.86亿m3/a，其中昌马灌区生态放水为1.97亿m3/a，双塔灌区生态放水仅有0.66亿m3/a，花海灌区生态放水量为0.17亿m3/a，榆林灌区生态放水量为0.06亿m3/a。2004年是平水年，生态用水基本维护了项目区环境。

目前，如何利用昌马水库、双塔水库、赤金峡水库联合调水，使疏勒河流域水资源供需基本达到平衡并扭转环境恶化趋势是项目区的重要课题。

玉门-踏实盆地中的榆林灌区、桥子灌区水利化现状及水资源利用格局未发生明显改变，供需状况基本平衡。榆林灌区总需水量为4437万m3，其中地表水为3875万m3，地下水为562万m3；桥子灌区总需水量为558万m3，泉水为468万m3，井水为90万m3。榆林、桥子灌区需水量及供水量分别见表10-5、表10-6。

表10-5 榆林、桥子、党河灌区需水量一览表

表10-6 榆林、桥子、党河灌区供水量一览表

（二）党河灌区供需平衡分析

据本次计算，平水年灌区总需水量32840万m3，年内实际供水量30322万m3，缺水量2518万m3（表10-7）。

表10-7 党河灌区水资源供需情况统计表

通过多年水文资料的不同保证率水资源供需情况分析，党河绿洲水资源较为紧缺、只有在偏丰年可基本达到供需平衡，其余各水平年均为需大于供，且供需缺口较大，靠超采地下水维持（表10-8）。

表10-8 不同水平年水资源供需平衡分析

结合流域经济发展水平，对规划水平年(2015年)南四湖流域四个水资源计算分区，按照生活、农业、工业及生态环境用水等四项需水量采用定额法进行预测计算。

2.2.1.1 宏观经济发展趋势

(1)人口发展预测

将南四湖流域人口划分为城镇人口和农村人口两部分。规划水平年(2015年)人口预测，根据近期人口增长率进行趋势外推计算。依据山东省和江苏省城市建设规划成果，并结合南四湖经济发展水平，人口增长率按6‰、城镇化率按35%计算。

南四湖流域现状年(2006年)总人口为2210万人，人口自然增长率为6‰。以2006年为总人口预测基数，按如下公式

Pn=P0(1+r)n (2.1)

式中:P0为现状年总人口的数量，万人;Pn为预测年末总人口的数量，万人;r和n分别为人口综合增长率和预测年限。

经式(2.1)计算，得出南四湖流域规划水平年(2015年)各计算分区人口预测结果，见表2.1。在此基础上，再根据各分区的城镇人口所占比重推出各计算分区城镇人口，见表2.2。

表2.1 南四湖流域2015年各计算分区人口预测表　单位:万人

表2.2 南四湖流域2015年各计算分区城镇人口预测表　单位:万人

(2)牲畜发展预测

根据山东省和江苏省2002～2006年统计年鉴，并考虑畜牧业发展规划以及对畜牧业产品需求量，预测南四湖流域规划水平年(2015年)大小牲畜的总数，年增长率采用3%计算，具体情况见表2.3。

表2.3 南四湖流域2015年各计算分区牲畜发展预测表　单位:万头

(3)工业产值预测

根据南四湖流域2003～2006年工业总产值变化情况，结合流域目前经济发展的实际状况及经济发展中期发展计划，在预测工业总产值时，取工业总产值的年增长率为7.0%，以2006年为现状年，到规划水平年(2015年)工业总产值为2775.09亿元。南四湖流域规划水平年(2015年)各计算分区预测的工业产值见表2.4。

表2.4 南四湖流域2015年各计算分区工业产值预测表　单位:亿元

(4)农业生产预测

由于南四湖流域属于水资源较为短缺地区，而且南四湖流域地区有效灌溉面积已达耕地面积的80%左右，考虑到资源约束和经济结构的调整，认为规划水平年(2015年)的有效灌溉面积维持在当前水平不再增加，即规划水平年(2015年)的有效灌溉面积取现状年(2006年)的有效灌溉面积。

据此，南四湖流域各计算分区规划水平年(2015年)预测的有效灌溉面积分别为:济宁及湖区498.5万亩，湖东枣庄区92.6万亩，湖西菏泽区353.6万亩，湖西徐州区150.9万亩，总有效灌溉面积为1095.5万亩;然后通过水田与耕地面积的比例，将有效灌溉面积分为水田和旱地，见表2.5。

表2.5 南四湖流域2015年各计算分区有效灌溉面积预测表　单位:万亩

2.2.1.2 生活需水预测

(1)生活用水定额

根据山东省和江苏省统计资料分析，现状年(2006年)南四湖流域农村生活用水定额为80L/(人·d)，大牲畜用水定额为40L/(d·头)，小牲畜用水定额为15L/(d·头);城镇综合生活用水指标，湖东地区为120L/(人·d)，湖西地区为125L/(人·d)。据“淮河流域及山东半岛水资源开发利用调查评价报告”，考虑到生活水平的提高，人均生活用水增长以50%计算，则规划水平年(2015年)农村生活用水120L/(人·d)，大小牲畜用水定额保持不变;城镇综合生活用水指标，湖东地区为180L/(人·d)，湖西为187.5L/(人·d)。

(2)生活需水量预测

据得到的生活用水定额，并结合流域人口和牲畜数量的预测结果(表2.1～表2.3)，得南四湖流域规划水平年(2015年)各计算分区城乡生活需水量，见表2.6。

表2.6 南四湖流域2015年各计算分区城乡生活需水量预测表　单位:万m3

2.2.1.3 工业需水预测

工业需水量除了与国民经济发展计划及长远规划密切相关外，还受水资源条件、工业行业结构、工艺水平等多种因素的影响。具体来讲，就是与万元产值及用水定额有关，饮用水定额的大小主要取决于水资源的重复利用率。其计算公式如下:

变环境条件下的水资源保护与可持续利用研究

式中:W工为某一水平年工业需水量，万m3;Xi为某一水平年工业产值，万元;Qi为某一水平年万元产值取水定额，m3/万;i和n分别为某一工业部门和工业部门总数。

(1)工业用水定额

以工业产值与万元产值用水量的相关关系，推求工业发展用水量。因南四湖流域用水方式、用水管理以及行业结构和产品结构的不断调整，近年来南四湖流域各计算分区的单位工业产值用水量持续降低。

工业用水定额根据万元工业产值用水量计算，参考《全国水资源综合规划》《山东省“十一五”水利发展规划》及《江苏省“十一五”水利发展规划》，确定规划水平年(2015年)火电工业用水定额为187m3/万元、一般工业用水定额为79m3/万元，乡镇工业用水定额为34m3/万元。

(2)工业需水量预测

根据式(2.2)，以及工业产值预测结果(表2.4)和工业用水定额预测结果，预测南四湖流域各计算分区规划水平年(2015年)工业需水量，见表2.7。

表2.7 南四湖流域2015年各计算分区工业需水量预测表　单位:万m3

2.2.1.4 农业需水预测

(1)农田灌溉需水量预测

农业灌溉需水量，是指在一定的自然条件和生产条件下，为满足农作物生育期正常生长需要补充的水量。灌溉用水与作物种植类型、种植面积、气候和降雨、灌溉方式、管理水平及工程设施等因素有关。其关系式为

变环境条件下的水资源保护与可持续利用研究

式中:W灌为某一水平年总灌溉需水量;ωij为某一分区某一水平年某种作物的灌溉面积;mij为某一分区某一水平年某种作物的灌溉定额;λi为分区灌溉水利用系数。

1)农田灌溉定额。本节采用降雨长系列计算方法设计灌溉定额，据有关部门和研究单位大量的灌溉试验所取得的有关成果，分别提出降雨频率为50%、75%和95%典型年的灌溉定额。灌溉定额可分为充分灌溉和非充分灌溉两种类型，对于水资源比较丰富的地区，一般采用充分灌溉定额;而对于水资源比较紧缺的地区，一般可采用非充分灌溉定额[40]。

根据南四湖流域的具体情况，考虑到水资源的约束和节水灌溉的发展与推广，在分析灌溉效率调查研究成果的基础上，参考“全国水资源综合规划”相关研究成果，确定规划水平年(2015年)不同保证率下各计算分区的灌溉定额，见表2.8。

2)灌溉水利用系数。根据《山东省水利发展“十一五”规划》及《徐州市“十一五”水利发展规划》(2006年)，并综合考虑加强灌溉用水管理、推广节水灌溉技术，提高灌溉水利用系数等情况，确定南四湖流域各计算分区农业灌溉水利用系数。

表2.8 南四湖流域2015年各计算分区农业灌溉定额预测表　单位:m3/亩

其中，济宁及湖区是0.75，湖东枣庄区是0.65，湖西菏泽区是0.78，湖西徐州区是0.62。

3)农田灌溉需水。根据有效灌溉面积(表2.5)、灌溉定额预测结果(表2.8)和灌溉水利用系数，并依据式(2.3)，可以预测南四湖流域各计算分区规划水平年(2015年)不同保证率下农业灌溉需水量，见表2.9。

表2.9 南四湖流域2015年各计算分区不同保证率农田灌溉需水量预测表　单位:万m3

(2)林牧渔业需水量预测

林牧渔业需水量包括林果地灌溉、草场灌溉、鱼塘补水等3项。根据南四湖流域现有林果地、草场和鱼塘情况、行业发展规划以及市场需求情况，进行林果地、草场和鱼塘灌溉面积发展指标预测。南四湖流域规划水平年(2015年)林牧渔业灌溉面积预测成果见表2.10。

表2.10 南四湖流域2015年各计算分区林牧渔业灌溉面积预测表　单位:万亩

根据现状典型年调查成果，并依据山东省和江苏省节水灌溉规划，分别确定规划水平年(2015年)林果地灌溉、草场灌溉和鱼塘补水需水定额，山东省林牧草灌溉定额采用110m3/亩，鱼塘补水定额以433m3/亩计;江苏省林牧草灌溉定额采用120m3/亩，鱼塘补水定额以467m3/亩计。综合林牧渔业灌溉面积预测成果(表2.10)和相对应的灌溉定额，预测出南四湖流域规划水平年(2015年)林牧渔业需水量，见表2.11。

表2.11 南四湖流域2015年各计算分区林牧渔需水量预测表　单位:万m3

(3)农业需水量预测

综合全流域农田需水量(表2.9)和林牧渔业需水量(表2.11)的预测成果，可得到南四湖流域各计算分区规划水平年(2015年)农业需水预测成果见表2.12。

表2.12 南四湖流域2015年各计算分区农业需水预测表　单位:万m3

2.2.1.5 生态环境需水预测

(1)城镇生态环境需水量

城镇生态环境需水量指为保持城镇良好的生态环境所需要的水量，主要包括城镇河湖需水量、城镇绿地建设需水量和城镇环境卫生需水量。

1)城镇绿地环境需水量。据山东省城市发展规划及徐州市城市建设“十一五”发展规划，依据规划水平年(2015年)植被面积及灌溉定额，确定城镇绿地植被需水量，采用定额法计算:

WG=SGqG(2.4)

式中:WG为绿地生态需水量，m3;SG为绿地面积，亩;qG为绿地灌溉定额，m3/亩。

2)城镇河湖补水量。采用定额法进行城镇河湖补水量计算。即按照现状年(2006年)的水面面积和城镇河湖补水量估算单位水面的河湖补水量，根据对规划水平年(2015年)河湖面积的预测计算所需水量。

3)城镇环境卫生需水量。采用定额法计算:

Wch=SCqG (2.5)

式中:Wch为环境卫生需水量，m3;SC为城市市区面积，m2;qG为单位面积的环境卫生需水定额，m3/m2。

(2)农村生态环境需水量

1)林草植被建设需水量。林草植被建设需水是指为建设、修复和保护生态系统，对林草植被进行灌溉所需要的水量，林草植被主要包括防风固沙林草等。

林草植被生态需水量采用面积定额法计算

变环境条件下的水资源保护与可持续利用研究

式中:Wp为植被生态需水量，m3;Spi为第i种植被面积，亩;qpi为i种植被灌水定额，m3/亩，参照农作物灌水定额的计算方法。

2)湖泊生态环境补水量。湖泊生态环境补水量指为维持湖泊一定的水面面积或沼泽湿地面积所需人工补充的水量。

湖泊生态环境补水量根据水面蒸发量、渗漏量、入湖径流量等按水量平衡法估算

WL=10S(E-P)+F-RL (2.7)

式中:WL为湖泊生态环境补水量，m3;S为需要保持的湖泊水面面积，亩;P为降水量，mm;E为水面蒸发量，mm;F为渗漏量，m3;RL为进入湖泊径流量，m3。

3)沼泽湿地生态环境补水量。沼泽湿地生态环境补水量用水量平衡法进行估算

Ww=10S(Ew-P)+F-Rw (2.8)

式中:Ww为沼泽湿地生态环境需水量，m3;S为需要恢复或保持的沼泽湿地面积，亩;Ew为降水量，mm;F为沼泽湿地蒸发量，mm;F为渗漏量，m3，对于底层为冰冻或者泥炭层的沼泽湿地，可近似认为渗漏量为0;Rw为进入沼泽湿地的径流量，m3。

据山东省城市发展规划及徐州市城市建设“十一五”发展规划，确定规划水平年(2015年)植被面积及灌溉定额，计算规划水平年植被型需水量;而湿地、湖泊及城镇河湖补水量，考虑渗漏、蒸发及降雨等综合因素，计算规划水平年(2015年)水面型需水量。经分析计算，南四湖流域各水平年计算分区生态环境需水量见表2.13。

表2.13 南四湖流域各水平年生态环境需水预测成果表　单位:万m3

2.2.1.6 需水综合分析

综上所述，根据对南四湖流域农业、工业、生活、生态需水量的预测成果，可以得到南四湖流域现状水平年(2006年)和规划水平年(2015年)的总需水量预测成果，见表2.14。

表2.14 南四湖流域各水平年总需水量计算成果表　单位:万m3