水资源开发利用数据模型化技术

SWAT模型主要模拟复杂大流域、长时段、不同下垫面条件对径流的影响，适应于人类活动影响比较小的区域。本研究区在河流出山口之前人类活动少，而在平原区人类活动剧烈，特别是各种水利工程的修建和运行使流域水循环模式发生改变，如引水灌溉改变了流域内子流域间水量的分配，年调节水库或多年调节水库直接改变了河道径流在时间上的分配。本次模型模拟过程中，水资源利用主要考虑水库、灌区灌溉制度和耕作方式以及社会经济取水等方面。

5.2.5.1　灌区水力联系

玛河灌区是新疆水土开发程度较高、水资源利用较充分的大型灌区。根据灌区水力联系及水库调节作用，将玛河分为南北两大灌区，其中南部灌区114.78万亩，包括石河子灌区和玛纳斯县灌区，无水库调节；北部灌区201.52万亩，包括莫索湾灌区、西岸大渠灌区、新湖灌区，有水库调节（划分详见表5.11）。

南部灌区计算节点为红山嘴渠首。从红山嘴水利枢纽的东岸大渠引水，根据调度需要，东岸大渠的水可以直接进入玛纳斯县灌区，或送往跃进水库和新户坪水库，或从玛河渡槽、五级电站尾水渠处的过河涵洞调往西岸，进入石河子灌区和蘑菇湖水库，还可以从以上三处退入河道进入夹河子水库和大泉沟水库。

表5.11　玛河南、北灌区划分统计

北部灌区通过红山嘴渠首引水进入灌区或平原水库，主要由5座平原区水库共同为其调节供水。其中，新户坪水库主要控制新湖灌区；跃进水库控制莫索湾灌区及新湖部分灌区；蘑菇湖水库和大泉沟水库控制西岸大渠灌区；河道水可在进入夹河子水库后，通过东泄水渠给莫索湾灌区供水，通过西泄水渠给西岸大渠灌区供水，计算节点在水库库口。灌区水力联系见图5.6。

5.2.5.2　水库概化处理

模型能够识别水库，对于具有多年调节功能的水库还需要较为详细的流量调度资料；对于引水口，处理为手动添加的出口，参与子流域划分。流域内大型水库有夹河子、蘑菇湖和跃进水库3座，中型水库有大泉沟和新湖坪水库2座，其中具有年调蓄功能的仅夹河子1座。除新湖坪水库运行管理参数未收集到外，将其余4座水库的各参数输入所需文件，导入数据库中。

5.2.5.3　灌溉及耕作措施(www.xing528.com)

图5.6　玛河灌区水力联系概化图

玛河灌区的灌溉制度根据《灌溉与排水工程设计规范》，通过逐候（5天）水量平衡法计算确定。玛河灌区降水极其稀少，农作物生长季节降水对其影响较小，故灌溉制度年际变化不大。为了模型计算方便、节省运算量，本书按照南、北两个大灌区进行灌溉制度制定，大区内灌溉制度相同，且无年际变化。

在耕作措施中加入了种植、灌溉和收割措施，根据日期分别设置各措施的参数。由于资料限制，仅添加了冬小麦的耕作管理措施，未考虑其他植被和作物。

5.2.5.4　国民经济耗水量

模型对社会经济取用水的考虑较为简单，参阅相关供需平衡分析成果，本书设定国民经济耗水率为0.59，根据南、北灌区供水情况计算其耗水量，参与模型运算。将供水来源分为地表水和地下水，故耗水量也分为从河道取水量和从浅层地下水取水量。这部分水量将从南、北灌区所涉及的各子流域中去除，不再参与下一步的水循环。

表5.12　玛河各灌区2004年各业需水过程　单位：万m3

根据表5.12的需水过程，将除农业灌溉之外的水量，分别按照每个子流域0.15万～0.37万m3/d的耗水量从河道取水、0.1万m3/d的耗水量从浅层地下水取水并从平原区各子流域水循环中扣除。灌溉用水按照灌溉定额换算成灌溉水深从河道中取走，投入南北灌区所涉及的子流域中，灌溉作物仅为冬小麦。