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基于三条红线下的托云牧场水资源供需平衡分析

2024-11-04 73 上传者：管理员

摘要：为了促进牧场节约用水,基于托云牧场基本概况及发展规划,在科学评价托云牧场水资源和开发利用情况以及用水需求的基础上,采用水资源供需平衡法,对三条红线下的牧场可供水量进行探讨,提出需水量小于供水量和水资源利用调整规划建议,结果可为区域水资源调配和牧场水资源管理提供技术依据。

关键词：
三条红线
供需平衡
托云牧场
水资源
牧场水资源管理
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1、概况

托云牧场位于新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县境内,地处天山山脉西端南麓,属大陆性干旱气候,年平均降水量100 mm～150 mm,2022年年末共有人口1080人,种植面积229.45亩,牲畜年初存栏3.12万头,现有农用地49790.98 hm2。规划水平年2030年托云牧场农用地面积49790.98 hm2,全部采用高效节水灌溉。场域人口将达到2500人,牲畜存栏12万头,其中：牛3万头,羊5万只；家禽4万羽。为了从落实最严格的水资源管理制度,促进经济社会发展和水资源承载能力相适应,需对托云牧场2030年水资源供需平衡情况进行分析。

2、区域水资源及开发利用分析

2.1 水资源量

托云牧场属恰克马克河水系,全长77.5km。平均坡降1/80,多年平均径流量1.596亿m3,托云牧场区水资源量1899万m3,河水量较充足。托云牧场地下水补给来源主要是恰克马克河的垂向入渗和侧向补给,地下水补给量大。由于该区域地势较低,地下水位较高。地下水补给量392.16万m3,可开采量156.86万m3。地下水类型为潜水,含水介质主要为砂和沙砾石层。

根据以上分析,托云牧场地表水资源量多年平均为1899万m3,地下水推荐可开采量为156.86万m3,水资源总量合计为2055.86万m3。

2.2 水资源开发利用分析

托云牧场在恰克马克河上游支流及干流上共计有6处取水口,向托云牧场供给农业灌溉用水。根据《第三师图木舒克市用水总量控制实施方案》,托云牧场2022年用水总量控制指标为445万m3,牧场2022年灌溉面积5400亩,用水人口1080人,年度用水总量342.60万m3,地表水用水342.60万m3。灌溉水利用系数为0.55,用水量小于“三条红线”控制指标,用水量在红线控制范围之内。

2.3 水资源开发利用存在问题

受经济结构等因素影响,托云牧场水资源利用特点之一是农林牧业用水比重过高,主要原因是水资源开发不完全,未能全部发挥效益,水资源利用率不高。

2.4 水资源开发利用潜力分析

2022年用水总量为342.60万m3,“三条红线”用水总量控制指标为445万m3,年用水量在红线控制范围之内,增长空间为102.41万m3,现状用水量小于2030年用水红线指标112.21万m3,根据“三条红线”用水指标,水资源开发利用潜力很大,可供开发利用水资源充足。

3、规划需水量分析

3.1 规划农业需水量预测

规划2030年牧场灌溉面积5400亩,农业灌溉定额依据《新疆灌溉定额》（DB 65/3611-2014)[1],根据分析,2030年农业灌溉毛需水量保证率为50%时为280.23万m3,保证率为75%时为309.22万m3,具体见表1。

表1 2030年灌溉用水量预测表

3.2 规划其他行业需水量预测

3.2.1 规划城镇需水量预测

规划年用水人口为2500人,生活用水量采用人均日用水量方法进行测算,供水损失系数10%,生活用水定额为150 L/（人·d）,公共建筑用水定额按居民用生活用水的15%进行估算。经计算,现状年城镇毛用水量为17.49万m3。

3.2.2 规划牲畜需水量预测

牲畜用水量根据牲畜种类、数量及用水定额进行测算,供水损失系数10%,大牲畜用水定额为35 L/（头·d)～40 L/（头·d）,小牲畜为8 L/（头·d）,家禽为0.5 L/（头·d)～1 L/（只·d)[2]。规划2030年牲畜存栏2万头,其中：牛3万头,羊5万只；家禽4万只,根据预测2030年牲畜年需水量65.7万m3。

3.2.3 规划工业需水量预测

2030年工业产值为100万元,工业用水按万元产值用水量计算,万元产值用水定额现状年按150 m3/万元计算,工业用水量为1.5万m3。

3.3 规划年需水量计算

根据预测,农业灌溉用水P=50%时,2030年用水总量为364.92万m3；农业灌溉用水P=75%时,2030年用水总量为393.91万m3。2030年用水总量计算结果见表2。

表2 2030年用水总量计算单位：万m3

3.4 规划需水量合理性分析

3.4.1 用水总量符合性评价

到规划年,当农业灌溉用水保证率P=50%时,用水总量为364.92万m3,较“三条红线”控制指标454.8万m3少89.88万m3,满足“三条红线”用水总量控制指标；当农业灌溉用水保证率P=75%时,用水总量为393.91万m3,较“三条红线”控制指标少60.89万m3,满足“三条红线”用水总量控制指标。

3.4.2 农业用水量符合性评价

根据计算,农业灌溉保证率为P=50%时,农业用水总量280.23万m3；农业灌溉保证率为P=75%时,农业用水总量309.22万m3。农业用水量占用水总量的76.79%～78.50%,农业用水总量占比过大,应进一步挖掘节水潜力。

3.4.3 其他行业用水量符合性评价

其他行业用水量为84.69万m3,规划年城镇用水、牲畜及工业用水均按照《新疆维吾尔自治区工业用水定额》进行测算,用水量测算符合要求。

4、可供水量分析

4.1 水源及水厂

(1）地表水

恰克马克河是境内较大的一条河流,全长77.5 km。平均坡降1/80,多年平均径流量1.596亿m3,托云牧场区水资源量1899万m3,河水量较充足。

(2）地下水

地下水利用主要集中在泉水和浅层地下水,各连队都有发现泉水溢出,水质较好,可以引用,托云牧场地下水补给量392.16万m3,可开采量156.86万m3,可供水量见表3。

表3 规划取水井位置统计表

(3）水厂

现有供水水厂位于场部北部,规划期内对现有的水厂进行扩建,从水厂铺设DN150输水管线至场部内,采用加压给场部供水。现状年供水能力：120 m3/d。规划远期2030年供水能力：320 m3/d。

4.2 排水规划

根据《城市排水工程规划规范》（GB 50318-2000）,污水量按城市综合生活用水量（平均日）乘以城市综合生活污水排放系数确定[3]。用水量日变化系数取1.4,污水排放系数取0.8。排水体制采用不完全分流制,雨、雪水就近排入边沟、边渠,生活污水排入市政污水管道。场部南面700 m处现有一座污水处理装置,规划改扩建污水处理厂,并做氧化塘工艺。污水处理厂近期建设规模为170 m3/d,远期建设规模为340 m3/d,污水处理率90%。处理后的污水达标后可用于农田灌溉。

4.3 规划提出的取用水方案

根据《托云牧场总体规划》,现有供水水厂位于场部北部。水源地和水厂按设计水量320 m3/d的要求进行改扩建。规划期末供水普及率达到100%。水源一级保护区范围：水厂地下水水源以水源井为中心,半径300 m的范围,在水厂生产区或单独设立的泵站、沉淀池和清水池外围不小于10 m范围内,不得建立生活居住区和修建禽畜饲养场、渗水厕所、渗水坑；不堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水渠道；应保持良好的卫生状况,并充分绿化。农业灌溉用水仍由恰克马克河供水。

4.4 水源配置方案论证

2030年托云牧场用水总量为393.91万m3,扣除12.15万m3中水重复利用量后,实际用水量为381.76万m3（地表水362.77万m3,地下水18.99万m3）小于“三条红线”控制指标454.8万m3,用水量满足“三条红线”控制指标,具体用水结构见表4。

表4 2030年托云牧场用水结构表单位：万m3

4.5 供水可靠性分析

4.5.1 地表水

恰克马克河水补给来源为融雪水,水质较好。水流与岩石或土壤接触使其各种矿化物质随水流迁移,不断增加。根据水质化验结果,总盐量在0.14 g/L～0.7 g/L,pH值在7.62～8.60之间,符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084-2021）,满足要求。

根据历年图木舒克市水文局调查组采取恰克马克河地表水水样,经由新疆维吾尔自治区水环境监测中心喀什分中心进行水质分析,检验结果水质较好,符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084-2021）,满足灌溉要求。恰克玛克河多年平均径流量1.596亿m3,托云牧场区水资源量1899万m3,河水量较充足。

4.5.2 地下水水源可靠性分析

新疆生产建设兵团第三师疾病预防控制中心2022年对托云牧场水厂、托云牧场学校、托云牧场一连、托云牧场二连5个地点进行水质监测,水质均符合《生活饮用水卫生标准》（GB/T 5749-2006）标准限值,共32项检测项目均合格。托云牧场地下水可开采量156.86万m3。根据《第三师图木舒克市用水总量控制实施方案》,托云牧场2023年开始地下水资源用水总量调整为50.88万m3,地下水水源有保证。

4.5.3 中水回用可靠性分析

根据规划目标,托云牧场污水处理率100%,处理后中水水质达到《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》（GB20922-2007）中的旱作标准,出水用于灌溉生态林地。规划年污水处理量15.19万m3,中水池渗漏损失按10%估算,中水管网损失按10%估算,中水回用水量为12.15万m3,生态绿地及防护林用水由中水灌溉,不足部分由地表水补足。

5、水资源供需平衡及规划调整建议

根据《第三师图木舒克市用水总量控制实施方案》,托云牧场2030年“三条红线”控制指标用水总量为403.92万m3。其中地下水资源用水总量为0万m3,托云牧场2023年开始地下水资源用水总量调整为50.88万m3。

5.1 水量平衡分析

规划年用水总量（农业灌溉保证率P=75%）为393.91万m3,较“三条红线”控制指标少60.89万m3,满足“三条红线”控制指标要求,其中60.89万m3余水可用于第二产业发展,按照2020年可比价计算,预测能为4059万元的工业产值提供水量。

根据预测,其他行业不包括畜牧用水用水量为15.19万m3,污水量按照80%用水量计算,年污水量12.15万m3,处理后达标的中水可用来灌溉绿地、生态林及防护林。经计算,采取中水回用措施后,可满足“三条红线”控制指标,建议多余水量用作生态绿化。具体计算见表5。

表5 2030年用水平衡分析单位：万m3

5.2 规划调整建议

(1）增加第二产业规划。规划年用水总量（农业灌溉保证率P=75%）为393.91万m3,较“三条红线”控制指标少60.89万m3,其中60.89万m3余水可用于第二产业发展,工业用水按万元产值用水量计算,万元产值用水定额现状年按150 m3/万元计算,预测能为4059万元的工业产值提供水量,故建议增加第二产业规划。

(2）增加供水厂供水能力。规划年托云牧场城镇用水17.49万m3(479.18 m3/d）,由供水厂供水,日需水量479.18 m3/d。规划供水厂供水能力为320 m3/d,不满足用水需求,需增加供水厂供水能力。

(3）增加污水厂处理能力。规划年托云牧场污水排放量12.15万m3(332.98 m3/d,不考虑牲畜污水）,规划污水厂处理能力为320 m3/d,不满足污水处理要求,需增加污水厂处理能力。

6、结语

基准年2022年托云牧场用水总量342.60万m3,满足2022年“三条红线”445万m3控制指标。根据《托云牧场总体规划》并结合社会经济发展水平对水平年2030年托云牧场用水总量进行预测,托云牧场通过提高灌溉水利用系数、中水回用等措施提高水利用效率后,2030年托云牧场用水总量393.91万m3,扣除12.15万m3中水重复利用后,实际用水量381.76万m3,较2030“三条红线”控制指标454.8万m3少73.04万m3,满足“三条红线”控制指标。

参考文献:

[1]董江伟,李江.基于遥感影像的灌区耗水量及计算分析[J].水利规划与设计,2024(01):44-47.

[2]杨光.北票市扶贫解困农村饮水工程设计[J].海河水利,2023(06):41-43.

[3]李树苑,刘海燕.《城市污水处理工程项目建设标准》修订主要内容解读[J].给水排水,2022,58(12):155-161.

文章来源:杨永康.基于三条红线下的托云牧场水资源供需平衡分析[J].陕西水利,2024,(11):43-45.