水利工程现状与需水分析

5　水利工程现状及需水分析

5.1　塔河干流流域

塔河流域水利工程设施主要为平原水库、引水渠首（为满足农田灌溉、水力发电、工业及生活用水的需要，在河道的适宜地点建造由几个建筑物组成的水利枢纽，又称取水枢纽或引水枢纽）、灌溉输水渠道、机电井和排水明渠，目前平原绿洲区已形成了以河流为主脉的灌排水网体系。20世纪60～70年代兴建了一大批引水渠首和平原水库，并设盐碱地改良工程。80年代为了确保农业灌溉，加大地下水开发力度，广泛开展了机井建设工程。20世纪末至21世纪初，为保障塔河流域水资源的可持续发展，提高水资源利用效率，进行了大规模的渠道防渗、平原水库除险加固、灌区节水改造等卓有成效的灌区水利基础设施建设。

平原水库基本情况见表5.1，塔河干流区兴利库容最大，这与塔河干流自身不产流且需要修建蓄水设施来调节水资源时空分布有关，其次是阿克苏河流域。

表5.1　塔河流域水库工程

阿克苏河流域渠首工程引水能力见表5.2，其引水能力较强，可以满足流域引水需求。各级渠道防渗见表5.3，从表中可看出，阿克苏河流域内干渠与支渠的防渗情况良好，而斗渠防渗率较低；和田河流域内干渠与支渠防渗情况一般，斗渠防渗率也较低；开－孔河流域各级渠道防渗情况均良好；塔河干流区各级渠道防渗率均较低，其中干渠防渗率仅为7.96%。

表5.2　阿克苏流域灌区引水渠首引水能力

塔河流域研究区现有机电井中有相当一部分用于城乡居民生活和工业供水，用于农业灌溉的机电井主要用于临时性的抗旱，可控制灌溉面积126万亩，由于缺电或管理不善，目前实际的灌溉面积为42.65万亩，占总灌溉面积的2.9%，现状供水能力仅为5.36亿m3，机电井工程统计见表5.4。

表5.4　塔河流域机电井工程

注：数据出自《塔河流域近期综合治理规划报告》。

5.2　叶尔羌河流域

叶尔羌河流域水土开发历史悠久，自古以来，当地居民就不断地修渠引水，发展灌溉农业。新中国成立以后，灌区水利建设发展较快，兴建了一批骨干水利工程，灌溉系统已初具规模，现已发展成为我国第四大灌区。水利工程建设主要集中在平原灌区，山区目前尚无大型控制性水利枢纽工程。

1）引水渠首工程

流域现已建成大型引水渠首6座，中型渠首2座，小型渠首1座。建成过水流量100m3/s以上的大型水闸6座，过水流量30～100m3/s的水闸43座。其中叶尔羌河上已经建成卡群渠首、勿甫渠首、民生渠首、艾里克塔木渠首，待建依干其渠首、中游渠首。提孜那甫河上已经建成江卡渠首、红卫渠首、黒孜阿瓦提渠首、汗克尔渠首。上述叶尔羌河、提孜那甫河引水工程现状设计引水能力达到988m3/s。叶尔羌河流域渠首工程现状见表5.5。

表5.5　叶尔羌河流域渠首工程现状

2）渠道输排水工程

流域共建有6级渠道，分别为总干渠、干渠、支干渠、支渠、斗渠和农渠，据统计，灌区共有总干渠6条（东岸输水总干渠、西岸输水总干渠、肖塔渠、勿甫总干渠、麦盖提输水总干渠、巴楚总干渠、民生总干渠及兵团小海子库外引洪渠），全长514km，已防渗186.4km；干渠与支干渠92条，全长1　925km，已防渗515.3km；支渠300条，全长3　129km，已防渗1　776km。现状防渗渠道大多采用干砌卵石、浆砌石、混凝土衬砌和塑膜防渗，支渠以上渠系防渗率为44.5%，斗渠和农渠仅进行了较少的防渗。叶尔羌河流域渠系防渗状况见表5.6。

表5.6　叶尔羌河流域渠系防渗状况

流域的排水总干渠分东、西岸两条，两大排水总渠总长300km，规划控制面积250万亩，但由于诸多原因没能实现。排水干、支渠仅有125条，长度1　481km，而且淤积严重。不完善的排水系统大大制约了农业生产的发展。

3）蓄水工程

流域原有平原水库40座，现在正逐步废弃效益低，对环境影响大的水库16座（总库容1.22亿m3），保留的24座水库的总设计库容为14.47亿m3，有效库容10.4 亿m3。其中，1亿m3以上的大型水库4座，分别为小海子、永安坝、前进和苏库恰克水库；1亿m3以下1　000万m3以上的中型水库有依干其、东方红、色里勿衣等14座，1　000万m3以下的小型水库6座。小海子、永安坝和前进水库隶属于兵团农三师，主要向农三师前海灌区供水；其他7座水库隶属于地方上的叶尔羌河灌区，主要向流域各县供水。叶尔羌河流域灌区内现保留的24座平原水库见表5.7。

表5.7　叶尔羌河流域灌区内现保留的24座水库

（续表5.7）

目前域内共有地下水开采机井3　718眼，遍布整个平原灌区，其中兵团前海灌区490眼，地方上叶尔羌河灌区有机井3　228眼（已经配套），其中绝大部分完成于1998年以后（约2　880眼），主要用于农田灌溉及城镇生活和工业用水。

现状年统计的流域总提水量为5.36亿m3/年，机井完好率在85%以上。包含溢出带泉水3.2亿m3/年，全流域已经利用地下水8.56亿m3/年，其中：

（1）莎车县现有机井430眼，总提水能力约2.0亿m3/年，现状年提水量0.97亿m3，机井完好率在85%，塔其下游、艾力西湖一带已经形成区域降落漏斗，中心部位已出现掉泵现象。

（2）泽普县现有机井184眼，总提水能力约1.50亿m3/年，现状年提水量0.87亿m3，机井完好率在85%，阿依库勒、奎依巴格乡附近已经形成区域降落漏斗，中心部位已出现掉泵现象。

（3）叶城县现有机井324眼，总提水能力约1.50亿m3/年，现状年提水量0.72亿m3，机井完好率在90%以上。

（4）麦盖提县现有机井291眼，总提水能力约1.4亿m3/年，现状年提水量1.286亿m3，机井完好率在85%以上。

（5）岳普湖县现有机井56眼，总提水能力约0.27亿m3/年。

（6）巴楚县现有机井1　943眼，总提水能力超过2.0亿m3/年，现状年提水量1.415亿m3，机井完好率在80%以上，此外还有上百眼机井未配套。

叶尔羌河流域机井数量以及提水量见表5.8。

表5.8　叶尔羌河流域机井现状

注：年提水能力为8.0亿m3。

根据主要引水枢纽的设计引水能力推算，月均引水能力为4.58亿m3，年引水能力为55.06亿m3，完全可以满足不同来水频率下来水量的引水需求。由此看出，水利工程的引水能力可以满足不同来水频率下来水量的引水需求，在水资源供需分析时，将对地表水资源可利用量与需求点进行分析。

5.3　塔河流域社会经济指标

5.3.1　阿克苏河流域

阿克苏河流域灌区灌溉面积597.86万亩（不含台兰河灌区，下同），其中地方上338.12万亩，兵团农一师259.74万亩。流域灌区按流域水系，可划分为库玛拉克河灌区、托什干河灌区、阿克苏老大河灌区和阿克苏新大河灌区四大灌区，灌溉面积分别为116.34万亩、69.19万亩、222.34万亩和189.99万亩。为了便于明确沿河各渠首控制灌区的引水、退水和工程实施后的节水情况，四大灌区进一步划分为19个单元灌区，各灌区灌溉面积见表5.9，各灌区种植结构见表5.10。

表5.9　阿克苏河流域各灌区灌溉面积

（续表5.9）

注：数据出自《塔河工程与非工程措施五年实施方案》。

表5.10　阿克苏河流域各灌区种植结构

阿克苏河流域常规灌溉水利用系数为0.441，滴灌水利用系数为0.669，各作物的灌溉净定额与毛定额统计见表5.11，各作物的灌溉制度统计见表5.12。

表5.11　阿克苏河流域各作物灌溉定额统计

表5.12　阿克苏河流域各作物灌溉制度

5.3.2　塔河干流流域

塔河干流区灌区灌溉面积97.07万亩，其中地方56.57万亩，兵团农二师40.50万亩。流域灌区按流域水系，可划分为塔河干流上游灌区、塔河干流中游灌区和塔河干流下游灌区三大灌区，灌溉面积分别为25.77万亩、30.80万亩和40.50万亩。为了便于明确沿河各渠首控制灌区的引水、退水和工程实施后的节水情况，三大灌区进一步划分为9个单元灌区，各灌区灌溉面积统计见表5.13，各灌区种植结构见表5.14。

表5.13　塔河干流区各灌区灌溉面积

注：数据源自《塔河工程与非工程措施五年实施方案》。

表5.14　塔河干流区各灌区种植结构

塔河干流区常规灌溉水利用系数为0.426，滴灌水利用系数为0.640，各作物的灌溉净定额与毛定额统计见表5.15，各作物的灌溉制度见表5.16。

表5.15　塔河干流区各作物灌溉定额

表5.16　塔河干流区各作物灌溉制度　　　（%）

5.3.3　叶尔羌河流域

1）人口

流域为少边穷地区，城镇建设和基础设施都处于低水平阶段。现状年，流域的总人口为189.73万人，其中，城镇人口为44.29万人，占总人口的23.34%，城镇化率为23.3%，远低于全国平均城镇化率（32%），见表5.17。

表5.17　叶尔羌河流域现状年人口

2）工业产值

过去，流域工业发展受到历史因素和客观环境的制约，水平较低。近年来随着灌区经济发展，通过重点培育，集中力量发展纺织、建材、煤炭、轻工等一批竞争力强的企业，工业有了长足发展，现状年，工业总产值已达3.6亿元。分灌区工业产值见表5.18。

表5.18　叶尔羌河流域现状年灌区产值

3）牲畜数量统计

现状年牲畜头数为417.28万头。分大、小畜统计，大畜包括牛、马、驴、骡和骆驼，小畜包括猪、山羊和绵羊。各个灌区大、小畜数量见表5.19。

表5.19　叶尔羌河流域现状年灌区牲畜数量

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4）渔业养殖面积统计

水域面积广阔，适宜发展渔业，主要由水库养鱼和池塘养鱼两部分组成。现状年各个灌区渔业养殖面积见表5.20。

表5.20　叶尔羌河流域现状年灌区渔业面积

5）农业灌溉面积

现状年各灌区的大农业构成及各灌区灌溉制度表见表5.21、表5.22。

表5.21　叶尔羌河流域各灌区各用水单位面积

表5.22　叶尔羌河流域各灌区各用水单位净灌溉定额

（续表5.22）

5.4　生活生产需水量

5.4.1　阿克苏河和塔河干流流域

可由作物的种植面积与灌溉毛定额计算该作物的需水量。两流域各生产作物的需水量见表5.23。

表5.23　两流域各生产作物需水量

5.4.2　叶尔羌河流域

1）生活需水

生活需水包括城镇生活需水和农村生活需水两项。生活需水采用人均日用水量计算。参照全国城镇、农村居民生活用水定额及本流域的实际情况，现状年的城镇、农村生活用水定额分别为180L/（人·天）、70L/（人·天）。用水定额中包括城镇公共设施及环境绿化用水，这在干旱地区是十分重要的。乡村绿化用水计入林业灌溉用水。

城乡生活用水主要是抽取地下水，用水损失很少，综合考虑，确定生活用水利用系数为0.98。城乡生活需水量结果见表5.24。

表5.24　叶尔羌河流域现状年生活需水量

注：生活毛需水为折至斗口水量。

2）工业需水

工业需水按照万元产值取水量计算。因工业基础较为薄弱，技术水平低，工业需水定额比国内其他地区高。工业需水定额为200m3。

工业用水主要为地下水，输水损失很少，故考虑工业用水利用系数为0.98。各个灌区工业需水量见表5.25。

表5.25　叶尔羌河流域现状年灌区工业需水量

注：工业毛需水为折至斗口水量。

3）牲畜需水

牲畜用水定额分为大畜和小畜用水定额，大畜用水定额为30L/（头·天），小畜用水定额为15L/（头·天）。牲畜用水多为引用斗渠一级的地表水，经折算，现状年牲畜用水的利用系数为0.51。各灌区牲畜需水见表5.26。

表5.26　叶尔羌河流域现状年灌区牲畜需水量

注：牲畜毛需水为折至龙口水量。

4）渔业需水

根据本流域的实际情况，渔业用水按照水面蒸发量2　178mm计算，考虑到渗漏因素，渔业年净用水定额为866m3/亩。渔业用水多为引用支渠一级的地表水，经折算，现状年渔业用水利用系数为0.65。各灌区渔业需水计算结果见表5.27。

表5.27　叶尔羌河流域现状年灌区渔业需水量

注：渔业毛需水为折至龙口水量。

5）农业灌溉需水

可由灌区各作物的种植面积与灌溉定额计算需水量，灌区的净需水量见表5.28。

表5.28　叶尔羌河流域各灌区的净需水量

参考《新疆叶尔羌河流域规划报告》（2005年版），灌区的综合灌溉水利用系数为0.41，灌区的田间水利用系数为0.87，综合渠系水利用系数为0.46。各灌区灌溉水利用系数见表5.29。

表5.29　叶尔羌河流域灌溉水利用系数

根据各灌区农业结构布局、各业用水定额及灌溉水利用系数，分析计算得各灌区灌溉毛需水量，详见表5.30。

表5.30　叶尔羌河流域各灌区的毛需水量

5.5　生态需水量

5.5.1　阿克苏河和塔河干流流域

1）河道内生态环境需水量

阿克苏河流域河道平均损失率（包括蒸发与下渗损失）为7.6%；1985—2010年塔河干流河道年均蒸发损失水量为2.82亿m3，而1985—2010年塔河干流上游多年平均来水量为37.67亿m3，由此得到塔河干流河道蒸发损失率为7.5%，塔河干流河道下渗水量供给河道两岸天然植被，这里不作重复计算，只考虑蒸发损失水量。不同干旱等级下河道内损失水量见表5.31。

表5.31　塔河流域不同干旱等级下河道内损失水量

注：塔河干流区来水量包括阿克苏河流域下泄水量与和田河流域下泄水量。

河道内生态基流是指为维系和保护河流的最基本生态环境功能不受破坏，必须在河道内保留的最小水量的阀值。河道内生态基流与径流量密切相关，其来源于径流量，计算基值以径流量为基准。阿克苏河流域来水量充足，能够满足河道内生态基流需水量，因此仅考虑塔河干流河道内生态基流需水量。选用阿拉尔站1978—2007年30年逐日径流资料作为研究基础资料，采用90%保证率法计算得到生态基流为8.69m3/s，河道内生态基流需水量为2.74亿m3。

2）河道外生态环境需水量

研究区河道外生态需水量包含天然植被需水量与水库损失水量两项。

塔河干流植被主要由不依赖于天然降水的非地带性植被构成，多分布在地下水位较高的河漫滩、低阶地、湖滨及低洼地，依靠地下水维持生命。天然植被类型少，结构单纯，以胡杨为主的河岸林，是塔河流域荒漠区的主体森林类型。靠河流维持生存的天然绿洲生态系统稳定性和适应能力远差于荒漠植被，对地表水和与之密切联系的地下水变化十分敏感。地表水量减少和断流致使地下水位下降，使植被衰败死亡，并导致河道下游原有天然绿洲向荒漠系统转化，生态环境问题主要发生在绿洲生态系统内。

可以用潜水蒸发来估算塔河两岸天然植被的生态需水量。来水量减少将导致地下水埋深增加，潜水蒸发减少，可以维持的天然植被面积也将减少，即天然植被的维护面积随来水保证率不同而不同。可采用天然植被需水定额随保证率等比例较低的方法估算这种变化。根据相关研究，无旱或轻度干旱时，塔河干流有林地的生态需水定额为300m3/亩，疏林地、灌木林地及草地为150m3/亩。当干旱加重时，天然植被需水定额依据保证率等比例降低，不同干旱等级下各需水定额见表5.32。

表5.32　塔河干流区各项天然植被不同干旱等级下需水定额

根据《中国塔河治水理论与实践》以及研究区相关报告综合得到塔河干流沿岸需要维护的天然植被类型及面积（见表5.33），由此得到天然植被生态需水量见表5.34。

表5.33　塔河干流沿岸各项天然植被分布面积

表5.34　塔河干流不同干旱等级下天然植被需水量

阿克苏河流域水库损失总量为3.5亿m3，塔河干流区水库损失总量为1.9亿m3，各水资源分区水库损失总量依据各水库总库容比例分配到每座水库，再将各水库损失总量平均分配到每个月。各水库平均损失水量统计结果见表5.35。

表5.35　塔河流域各水库多年平均和月平均损失水量

（续表5.35）

5.5.2　叶尔羌河流域

实际情况表明，叶尔羌河已长期不向干流供水，且供水时也无法满足下游要求目标，干旱年时下游河道更是无水，因此不再考虑河道内生态环境需水量。

在叶尔羌河中下游，沿河两岸呈走廊式分布着滩涂荒漠植被和部分以胡杨、灰杨为主的荒漠河岸林；在提孜那甫河的河道两岸生长着以灌木丛和草本植物为主的滩涂荒漠植被。这些植被主要依靠洪水漫溢和河床渗漏补给的地下水维持生长，因此，现状年径流的沿程损失量是沿着河床两岸自然植被生存的主要水源。本次水资源配置将河道沿岸的生态用水统一计入河道损失量中，不再另行考虑。

5.6　需水总量

由生产需水量与生态需水量即可计算出需水总量，见表5.36。不同干旱等级下，阿克苏河流域需水总量均为48.42亿m3，其中生产需水量占需水总量的92.8%；塔河干流区生态需水量随干旱程度变化而变化，占塔河干流区需水总量的76%左右。

5.7　本章小结

本章对塔河干流区、阿克苏河流域和叶尔羌河流域的渠道渠首引水工程、电井提水工程和水库蓄水工程现状进行了统计分析；统计了塔河干流区、阿克苏河流域和叶尔羌河流域的社会经济指标，分别对各流域的生产需水量、生活需水量和不同干旱程度下的河道内外生态环境需水量进行了分析计算。