2018形势政策论文3000【五家渠市生态用水安全形势】

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  doi:10.3724/SP.J.1201.2012.01089�      摘要:在分析五家渠市生态用水安全形势的基础上对地区生态需水量进行了计算。通过建立面向生态的水资源优化配置模型,对五家渠市规划年的生态供水形势进行了评估。计算结果表明,规划年五家渠市人工生态用水量能够满足,但天然生态系统面临退化风险,河流尾闾湖泊将出现一定的萎缩。�
  关键词:生态安全;产业结构调整;水资源配置;干旱地区;五家渠市�
  中图分类号:TV213 文献标识码:A 文章编号:1672-1683(2012)01-0089-05�
  Research on the Situation of Ecological Water Seculity in Wujaiqu City�
  KANG Ai-qing�1,LIU Ge�2,LI Zhao-dong�2,XIE Xin-min�1�
  (1.China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing 100038,China;�2.China Academic of Transportation Sciences,Beijing 100029,China;�3.Bureau of Water Resources of Shunyi Zone of Beijing,Beijing 101300,China)�
  Abstract:It calculated water requirement of ecology system based of assessing the situation of ecology safety,and evaluated condition of ecology supplying in coming years after setting up water resources allocation model of facing ecology safety.If the development would carry out according to the twelfth planning of society-economic for Wujiaqu city,the agriculture water requirement would not satisfy,and the ecology system depend on river net and underground would degenerate,as well as the area of lake &wet land forming from river net would wither or vanish in future.
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  Key words:ecology safety;adjust of industrial structure;water resources allocation;arid zone;Wujiaqu city
  
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   天然生态系统补水量减少,生态系统退化;人工生态系统生态功能弱化是未来五家渠市经济发展过程中必须面对的现实问题。文章以西部干旱地区五家渠市为研究对象,通过建立面向生态的水资源配置模型,探讨干涸地区产业结构调整对生态用水的影响,进而研究在生态用水安全保障的情况下的社会经济发展模式及其发展规模,为建立经济产业结构调整和生态系统之间关系进行了有益探索。同时,对于科学评估当前五家渠市的经济发展方式,保障生态用水安全,在干旱地区具有积极的示范作用。�
  1 生态概况�
  以灌溉农业和灌溉防护林体系为主的人工生态系统,以河流为主要依托的生态圈层结构体系和以低洼湿地核心的湿地生态系统,共同构成了五家渠市的生态安全屏障。然而随着五家渠市新型工业化城市的建设、国民经济用水的急速增加,生态用水量将受到极大威胁,生态屏障面临崩溃的局面。�
  ① 河流枯竭,通过河道水量极度减少,以河流为依托的生态体系将遭受破坏。渠道供水并不能代替河道供水。根据新疆自治区"引额济乌"工程的分析协议,实行"高水高用,低水低用"原则,头屯河和乌鲁木齐河将不再向五家渠市供水,损失水量改为由引额工程通过西延干渠补给[4]。相比较于河床供水,渠道供水虽然提高了用水效率,减少了无效损失,但以河流为依托的隐性生态用水将失去补给,生态系统面临退化。�
   ② 入境河流水量减少。老龙河是五家渠市唯一入境河流,河流补给源主要为上游农业灌溉退水和城市工业、生活排放污水。随着上游节水灌溉实现、污水回用率提高,老龙河补给水量急剧减少,以此依托的天然生态系统将不复存在。�
  ③ 国民经济用水结构改变,以农业为主的人工生态系统功能减弱。2009年五家渠市农业灌溉用水量占到全部用水量的90%以上,随着经济结构的转变必然带来用水结构的改变。农业灌溉用水逐年减少,农田的生态屏障作用减弱。特别是在春季通过春灌可以保证一定的田间湿度,起到固定沙尘的作用。�
  ④ 农业种植的工厂化生产模式,改变了传统农业种植过程的生态效益。大力发展设施农业和园艺农业,提高农业的单方水产出效益,是未来五家渠市主要农业生产方式。传统农业灌溉过程中,部分农业退水可以进入沙漠边缘的低洼地带形成湿地,确保沙漠不向南扩张。而现代农业种植方式及其灌溉方式的改变,农业退水大幅度减少,低洼湿度面积必然减少甚至消失,五家渠市将面临沙化的危险。此外,农业全面实施节水灌溉,地下水补给减少,退水减少情况下,排水体系无法发挥正常作用,将导致土壤盐碱化。�
  2 生态需水量�
  水是干旱地区生态系统最为敏感的因子。根据生态需水分类,把生态需水量分为河道内生态需水量和河道外生态需水量[1-2]。五家渠市地表只有老龙河一条河流,且年来水量少,过程不均匀,长年绝大多数时间为干枯的河道,只有在春汛时有少量水入境。因此对于河道内最小生态需水量不做计算,只把尾闾湖泊和湿地需水量看作河道内生态需水量。五家渠市河道外生态需水量有人工生态防护林需水、城市生态需水和景观适宜水体生态需水。�
  五家渠市的水体蒸散发需水量主要包括以青格达湖水库为依托形成的青格达湖湿地、八一水库水面蒸发耗水、沙山子水库蒸发耗水和头屯河尾闾湖泊湿地冯家海子生态需水量以及古尔班通古特沙漠边缘的东道海子湿地生态需水量、城市适宜水体需水量[3]。从补给水源上看,青格达湖湿地、沙山子水库和八一水库有稳定的补给水源,且多年情况下面积保持稳定而冯家海子和东道海子都处在河流的尾闾端,除通过河道补给之外还有地下水补给和农业退水补给。基于保持现在生态不退化原则,五家渠市水体年补水量具体计算结果如表1所示。�
  
  在表1中,冯家海子补给水量根据现状年补给平衡计算所得。东道海子由于处在昌吉和米泉交接处,补给来源尚未进行有效的研究。因此根据东道海子总面积为406 km�2的现在面积,按照地区面积划分在五家渠市面积为106 km�2计算需水量。根据《五家渠市生态需水量研究》确定五家渠市适宜水体面积为19�5 km�2,由于考虑了八一水库面积和沙山子水库面积的生态效益,顾适宜水体面积为1�40 km�2。对于防护林和城镇生态需水量根据五家渠市城市建设规划和防护林规划计算。具体结果如表2所示。�
  
  3 面向生态的水资源配置�
  在西北地区生态安全主要是指生态用水安全。通过建立地表地下水联合配置、河道内河道外水量统一分配、经济与生态用水权衡考虑的水资源优化配置模型[4,6],分析在不同的经济发展模式下水资源配置格局和各行业的供水量、生态用水量和各项生态指标。根据不同规划年的发展模式和配置模式,分析模拟五家渠市生态变化情势。
  根据五家渠市当前情势下的用水竞争关系,把主要用水户分为工业用水系统和农业用水系统。工业用水系统包括生活、工业建筑业和三产以及牲畜用水,认为这部分水是基于国民经济用水需求。农业用水系统包括农田生态系统用水和防护林生态系以及城镇生态系统,其具有生态效益功能。五家渠市水资源配置的核心问题就是工业用水系统和农业用水系统的竞争关系。�
  3.1 供水情势分析�
  2010年引额济乌工程全面开通,五家渠市地表水主要有平原水系的1 589万m�3和老龙河来水的3 131万m�3;外调水供水量为12 200亿m�3,农六师协调新增引水5 200万m�3,地下水可供水量为11 400万m�3,总合计可利用水量为�34 120�万m�3。在地理分布上,青格达湖水源地地下水可利用量为4 302万m�3,外调水供水中,一方面通过500水库管道进入工业园区,供工业利用,另一方面通过西延干渠进入猛进水库供给农业用水系统。�
  3.2 需水情势分析�
  根据五家渠市“十二五”划及其城市规划[7],对五家渠市人口及其社会经济进行适当预测。根据《新疆水资源综合规划》以及相关规划,可以对五家渠市国民经济各项需水量进行预测。五家渠市不同规划水平年需水量预测结果见表3。
  3.3 配置思路及其系统概化�
  3.3.1 配置思路�
  基于生态安全形势下的水资源配置研究在综合考虑当地社会经济发展目标以及国民经济用水基础上,分析生态用水形势,以此判断生态变化形势。五家渠市水资源配置是根据五家渠市“十二五”规划工业发展目标情况下对水资源进行优化配置,分析在不同水平年情况下的人工生态用水量,在综合分析当地的供需平衡、耗水平衡基础上看,对生态需水量的满足程度。
  
  3.3.2 配置原则�
  五家渠市水资源配置的基本原则是:居民生活用水和人工生态用水优先,工业用水优先权大于农业;从供水源上看,地下水优先满足居民生活、城镇生态用水和牲畜用水,然后供给生态用水;地表水优先满足生态用水,剩余部分供水农业;外调水首先满足居民生活用水、生态和牲畜用水,其次考虑工业用水,最后供给农业;从供水破坏程度上看,生活、和牲畜用水不被破坏,工业和农业实行宽浅式破坏原则[8-9]。�
  3.3.3 系统概化�
  水资源配置系统内的各类物理元素(如水平衡计算单元、水利工程、河道、渠道交汇点)之间通过线段(河、渠道、管道)的相互联结形成水资源配置系统网络[10]。五家渠市水资源系统有点、线要素组成。点要素主要包括水源、水利工程、计算单元、水厂等。其中水源主要地表水、地下水、外调水和中水等;水利工程主要有猛进水库、八一水库和沙山子水库;水厂有市水厂和规划中的一水厂、二水厂;在着重考虑行业用水特点的基础上,把五家渠市划分为七个计算单元。线要素主要包括河流、输水线、排水线等。河流主要以老龙河为主,是配置中考虑的重点。输水线主要是猛进干渠、八一引水干渠、引额调水干渠以及一些供水渠道等。在系统概化过程中对于尾闾湖泊冯家海子和东道海子统一概化为冯家海子,在配置过程中按照单一用水目标进行计算。�
  3.4 模型建立�
  基于优化技术的水资源配置模型,是通过建立水资源循环转化与调控平衡方程、水资源供用耗排平衡方程、水利工程调度供水平衡方程、各类约束方程、供水净效益最大及损失水量最小为目标函数的数学规划模型。配置模型由目标函数和约束条件组成。其中目标函数包括:以供水的净效益最大为基本目标函数,同时考虑供水量最大、损失水量最小、供水费用最小和缺水损失最小等因素。约束条件包括水库、节点平衡及水库库容约束、计算单元水量平衡约束和地下水约束条件等其他条件[11]。
  利用世界银行和美国GAMS公司研制的通用数学模型系统(GAMS)对该模型[12]进行求解计算,以实施水资源供需平衡和耗水平衡分析模型的各项任务。通过多情景下的水资源配置,得到不同情境下水资源配置格局和社会经济生态格局。�
  3.5 水资源配置结果分析�
  五家渠市水资源配置规划根据水资源“三次平衡”的配置思想,通过建立面向生态的水资源配置模型,选择1956年-2000年逐月水文系列资料针对9个计算单元对水资源系统、国民经济系统和生态环境系统进行模拟与优化,得到不同水平年五家渠市水资源配置结果。具体结果如表4所示。
  
   通过表4可以看出,在规划年农业用水量受到极大破坏、供水无法满足现有灌溉面积。根据配置农业供水结果,2030年供水量仅能保证11 333 hm�2的灌溉。从用水结构上看,农业用水从2007年的89�5%减少到2030年22�8%,而工业用水量从2007年的4�7%跃升到57�4%。从供水组成上看,2030年中水供水比例占到全部供水量比例的14�3%,五家渠市污水如处理规模达到21万t/日,污水处理率达到90%,污水回用率超过80%。�
  4 生态安全形势分析
  4.1 基于用水结构改变对尾闾湖泊的影响分析�
  通过以上配置结果可以看出,在规划年城镇生态用水、防护林灌溉用水和城市景观水体生态用水量能够满足。但通过农业退水和河道补给尾闾湖泊水量减少。在河道外供水系统中,由于用水结构的转变导致耗水大幅度增加,总体形成的局面是:自然系统进入社会循环系统的水量增加而退水量减少,整体上自然系统用水量减少。通过区域水循环模拟和供水优化配置,得到最终进入尾闾湖泊的补给水量,具体计算结果如表5所示。�
  
   从表5可以看出,到2030年通过农业退水、生活和工业排水进入尾闾湖泊的水量为8 272万m�3,仅为实际湖泊需水量的48%。从模拟配置的水量供给上看,未来尾闾湖泊湿地的面积将逐步减少,到2030年湖泊面积仅为现状年的50%。�
  在基准年情况下通过农业退水等补给尾闾湖泊,能够保持现有湖泊水面面积。在规划年造成尾闾湖泊补水量减少的根本原因是:① 国民经济内部生产系统的改变,改变了用水方式,供给工业和生活水量经过排水、治污、回用等多次反复,外排进入尾闾湖泊的水量较少;② 农业节水灌溉农业的实施,农业耗水率提高,退水逐步减少,特别是在农业灌溉面积减少的情况下,通过农业退水补给尾闾湖泊的生态需水减少量则更加明显。�
  4.2 基于河道系统改变的生态影响分析�
  通过对五家渠市水资源进行优化配置分析,对规划年用水结构发生变化所引起的生态影响进行了定量描述。由于目前尚没有对河流上游引水到下游尾闾端生态系统影响进行定量分析,因此对于因河道系统改变对五家渠市生态环境的影响只做定性趋势性分析。�
  ① “高水高用,低水低用”对生态系统的影响。根据新疆自治区“引额济乌”工程的分析协议,实行“高水高用,低水低用”原则,头屯河和乌鲁木齐河将不再向五家渠市供水,损失水量改为由引额工程通过西延干渠补给。水量置换没有考虑对生态系统的影响。可以预见,以乌鲁木齐河为依托的生态系统将受到破坏,尾闾青格达湖湿地补水将受到威胁;以头屯河为依托的生态系统将退化,尾闾湖泊冯家海子存在消失的风险。河道干涸必然导致生态系统沿着河流上游逐渐退化。�
  ② 地下水补给减少,以地下水补给为依托的生态系统将受到破坏。五家渠市地下水补给主要来源于河流出山口处的冲积区,经过河流补给后在地下潜行,在青格达湖湿地处以泉水形式溢出,由此形成了青格达湖湿地。而在河流上游冲积平原之后修建山区水库,把水量引向国民经济系统,无疑从根源上切断了五家渠市地下水的补给。一定的地下水位是形成湿地的必要条件,地下水补给减少,水位下降,青格达湖湿地有可能面临面积萎缩甚至消失的危险地下水支撑的生态系统有可能出现退化。�
  通过水资源配置模型可以看出,虽然五家渠市是的人工生态系统在2020年用水基本能够满足,保证人工生态用水安全。但相比较于人工生态系统变化而言,由水资源系统整体改变造成的对天然生态系统的影响将更大更持久。外调水工程在2010年正式开通,山区水库刚刚规划,各种隐形环境影响尚未正式显现,因而当前情况下对生态系统的影响不明显。 �
  5 结论�
  在分析五家渠市生态系统特点和未来水资源形势的基础上,建立的面向生态的水资源配置模型,对五家渠市25年时间跨度上的生态用水安全形势进行了分析。同时针对五家渠市地下水系统和河流系统改变的现实,定性分析了由于地下水补给减少和河道供水置换之后对五家渠市生态系统的影响。根据上述分析,可以得到以下结论。�
  ① 按照五家渠市“十二五”规划发展要求,在保证工业、生活和生态用水情况下,农业用水量将不能满足,现有灌溉面积不能保证;到2030年,农业灌溉水利用系数在0�62水平,农业灌溉面积只能维持在11 333 hm�2以内。�
  ② 在面向生态安全的水资源配置下,五家渠市人工生态用水量能够满足,可以保证一定防护林面积和城市水体面积以及城市绿化面积,能够满足五家渠市建设生态文明城市的生态指标。�
  ③ 由于五家渠市以及河流上游水资源系统的改变,将严重削弱五家渠市天然生态系统功能,以河流和地下水为依托的天然生态系统逐步退化,河流尾闾湖泊面积将减小甚至消失,青格达湖湿和冯家海子湿地面积面临消失风险。�
  参考文献:�
  [1] 中国工程院项目综合组.中国可持续发展水资源战略研究综合报告[J].防汛与抗旱,2000,(3):1-20.(Comprehensive Team of Chinese Academy of Engineering.Research Report of China Sustainable Development Strategy of Water Resources[J].China Flood & Drought Management,2000,(3):1-20.(in Chinese))�
  [2] 陈敏健,丰华丽,李跃和,等.松辽流域生态需水研究[M].北京:中国水利水电出版社,2009.(CHEN Min-jian,FENG Hua-li,LI Yue-he,et al.Research on Ecology Water Requirement in Valley of SONGLIAO[M].Beijing:China Water Resources and Hydropower Press,2009.(in Chinese))�
  [3] 路艳红,孔玲玉.五家渠市节水型社会建设研究与评价[J].南水北调与水利科技,2011,9(2):80-83.(LU Yan-hong,KONG Ling-yu.Preliminary Research on Construction of Water-saving Society in Wujiaqu City[J].South-to-North Water Transfers and Water Science & Technology,2011,9(2):80-83.(in Chinese))�
  [4] 李琪峰,谢新民,付意成.基于三次平衡的五家渠市水资源配置研究[J].水电能源科学,2011,29(3):16-19.(LI Qi-feng,XIE Xin-min,FU Yi-cheng.Research of Water Resources Allocation for Wujiaqu City based of Three Times Balanced[J].Journal of Water Resources and Power Science,(2011),29(3):16-19.(in Chinese))�
  [5] 严登华,王浩,杨舒媛,等.面向生态的水资源合理配置与湿地优先保护[J].水利学报,2008,39(10):1241-1247.(YAN Deng-hua,WANG Hao,YANG Shu-yuan.Wetland Protection and Water Resources Allocation Facing to Ecology[J].Journal of Hydraulic Engineering,2008, 39(10):1241-1247.(in Chinese))�
  [6] 康爱卿,魏传江,谢新民,等.水资源全要素配置框架下的三次平衡分析理论研究与应
  用[J].中国水利水电科学研究院学报,2011,3(9):161-167.(KANG Ai-qing,WEI Chuan-jiang,XIE Xin-ming.Research and Application on Three Equilibrium Law Under the Framework of Water Resources Entire Elements Option Allocation[J].Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research.2011,3(9):161-167.(in Chinese))�
  [7] 五家渠市人民政府.五家渠市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要[R].2011.(WuJiaqu Government the Outline of the Twelfth 5 Years Planning of Society and Economy for Wujiaqu city Xinjing province[R].2011 .(in Chinese))�
  [8] 许新宜,王浩,甘泓,等.华北地区宏观经济水资源规划理论与方法[M].郑州:黄河水利出版社,1997.(XU Xin-yin,WANG Hao,GAN Hong.Theory and Method of Water Resources Allocation based of Micro-economic[M].Zhengzhou:Yellow River Conservancy Press,1997..(in Chinese))�
  [9] 裴源生,赵勇,张金萍.广义水资源高效利用核算[J].水科学进展,2009,20(4):507-512(PEI Yuan-sheng,ZHAO Yong,ZHANG Jin-ping.Evaluation on efficient Utilization of Generalized Water Resources[J].Journal of Advanced in Water Science,2009,20(4):507-512.(in Chinese))�
  [10] 魏传江,王浩.区域水资源配置系统网络图[J].水利学报,2007,38(9):1103-1108.(WEI Chuan-jiang,WANG Hao.System Net-chart of Water Resources Allocation for Area[J].Journal of Hydraulic Engineering,2008,39(10):1241-1247.(in Chinese))�
  [11] 魏传江,王浩,谢新民,等.GAMS用户指南[M].北京:中国水利水电出版社,2009.(WEI Chuan-jiang,WANG Hao,XIE Xin-min.guider of GAMS for Reader[M].Beijing:China Water Resources and Hydropower Press,2009.(in Chinese))�
  [12] 中国水利水电科学研究院.五家渠市水资源配置规划[R].2010.(China Institute of Water Resources and Hydropower Research.Water Resources Allocation of Wujiaqu City Xinjiang Province,2011.省略ki.net/kcms/detail/13.1334.TV.20120228.0839.004.省略

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