甘肃省嘉峪关市水资源现状及开发利用程度分析.doc

甘肃地质2011第 20 卷 第 3 期2011Vol.20 No.3GANSUGEOLOGY文章编号：1004-4116(2011)03-0075-0005甘肃省嘉峪关市水资源现状及开发利用程度分析张玲，尹政（甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院，甘肃 张掖734000）摘 要：通过对嘉峪关市现状降水量、地表水资源、地下水资源及水资源总量的调查分析，计算评价了嘉峪关市的水资源及水资源开发利用程度，并与黑河流域及全国的水资源开发利用程度进行了对比分析，提出嘉峪关市水资 源开发利用存在的问题及合理建议。关键词：嘉峪关市；水资源；开发利用；中图分类号：P641.8文献标识码：A嘉峪关市位于甘肃省河西走廊西部，地理坐标：东 经974952983124 ； 北 纬393758400400，总面积1 472.67km2，属温带干旱气候，水资源相 对比较贫乏。 近年来，随着人口增加、经济快速发展 和城市化进程的加快， 嘉峪关市面临的水资源形势 将更加严峻。 因此要实现嘉峪关市经济快速平稳发 展， 就必须从水资源的合理开发利用与改善水条件 起步，重新认识、评价嘉峪关市水资源开发利用的现 状、 面临的问题， 为水资源的开发利用提供决策依 据。少。降水在地区上的分布是东南多，西北少。1.2地表水资源嘉峪关市常年有水河流只有北大河 ， 北 大 河从嘉峪关市西南入境 ， 由 东 面 流 出 ， 境 内 河 长40km， 河流来水由降水 、 冰 雪 融水和地下水补给 。 北大河出山口处的冰沟水文站 以 上 河 长 260km， 集 水 面 积 6 883km2， 上游基本没有人为活动 ， 因 此， 冰沟口站的径流量代表着北大河出山前的天 然径流量。据冰沟水文站52年（19572008年）观测资料统 计计算，北大河多年平均径流量为6.40亿m3 a， CV=0.152， CS =2.5CV。 当 保 证 率 为20% 、 50% 、 75% 、95% 时 ， 径 流 量 分 别 为 7.18 亿 m3 a、 6.33 亿 m3 a、5.71亿m3 a、4.94亿m3 a。 北大河属降水和地下水混 合补给类型的河流，地下水与冰川、积雪融水始终占 有60%以上的比重，加上水系汇水面积较大，调蓄能 力较强， 因而北大河出山径流的年际变化相对比较 稳定，年径流变化的小周期为35 年， 大周期为1113年。北大河年内径流量呈明显的季节性变化。一般冬末春初，是径流的最枯时段；进入3月以后，径流量 显著增大；夏秋两季是河流流量最丰沛的时期；10月 以后，径流量迅速减少。 汛期69月四个月的径流量 占年径流量的55.7%（图1）。1水资源概况1.1降水量由于嘉峪关市没有气象站，但肃州区与嘉峪关市紧邻，气候环境基本一致，为此借用肃州区气象站资料来分析嘉峪关气候环境变化可行且可靠。根据酒泉市肃州区气象站19562007年降水资 料分析，境内年降水稀少，且年际变化大、年内分配 极不均匀，多年平均降水量为84.7mm（1.25亿m3 a）， 实测最大年降水量165.7mm （1979 年）， 最小年降水 量36.0mm（1956年），年际极值比为4.6，Cv值为0.39； 降水主要集中在68月， 占全年降水量的56.7%，其 余9个月降水量占全年降水量的43.3%，冬季雨雪甚由于嘉峪关市区降水量稀少，不自产地表水资源。入境水资源量为冰沟断面的地 表水资源量，即6.40 亿m3 a， 但由于北大河流域分水制度 的限制， 嘉峪关市可利用的 地表水资源量远小于入境的 水资源量，按分水制度分配， 嘉峪关市地表水可利用水资 源量为1.196 6亿m3 a。图1北大河出山（冰沟站）逐月径流及山区降水过程曲线Fig.1 Curves showing monthly runoff measured in the mountain pass of Beidaheriver （Binggou Observing Station） and precipitation in the mountainous area1.3地下水资源1.3.1地下水类型根据嘉峪关市地质地貌特征，地下水类型有碎采，其次是泉水溢出，另外还有少量的人工截引及陆面蒸发。2008年嘉峪关市地下水补给与排泄量（分酒泉 西盆地和酒泉东盆地两部分）见表1、 表2。嘉峪关市总的地下水天然补给量为东西盆地地屑岩类孔隙裂隙水、 基岩裂隙水和松散岩类孔隙水3大类。 碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩裂隙水水质 较差，单井涌水量小，无供水意义。 因此嘉峪关市地 下水资源指松散岩类孔隙水，主要赋存于酒泉东、西 盆地内。1.3.2 地下水埋藏与分布松散岩类孔隙水属于单一大厚度为 特征的潜水，局部地带分布有承压水，含 水层主要由第四系中下更新统砾卵石层 构成。 含水层富水性变化较大，从含水不 透水到单井涌水量大于10 000m3 d， 总 的分布规律为： 酒泉西盆地含水层富水 性自南西向北东由小渐大， 酒泉东盆地 含水层富水性自南西向北东由大渐小； 含水层渗透系数一般为50300m d， 与 富水性有相同的变化规律； 地下水位埋 深变化也较大，既有泉水溢出带，也有埋 深大于150m的大埋深区，东西盆地的变 化规律均为： 自南西向东北埋深逐渐变 小（图2）。1.3.3 地下水的补给、径流与排泄地下水的补给可分为侧向地下径流 流入量、地表径流渗漏量、大气降水入渗 量、渠系田间渗漏量、凝结水渗入量、基下水天然补给量之和（扣除由西盆地的侧向补给重图2 嘉峪关市综合水文地质图Comprehensive hydrogeological map of Jiayuguan City岩裂隙水侧向和顶托补给量； 地下水径流总的方向为由南西向北东； 地下水的 排泄主要是东部的侧向流出及地下水开Fig.21 松散岩类孔隙水富水性10 000m3 d；2 松散岩类孔隙水富水性5 00010 000m3 d；3 松散岩类孔隙水富水性2 0005 000m3 d；4 松散岩类孔隙水富水性2000m3 d；5 第四系透水不含水地段；6 碎屑岩类裂隙孔隙水富水性100m3 d；7 基岩裂隙水地下水 径流模数1L skm2；8 富水性界线；9 地下水水位埋深等值线；10 隐伏断层及编号；11 水文地质界线；12 地下水流向；13 河流；14 水库 甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院 。嘉峪关市水资源调查评价报告（内部资料），2010,1。（mm）（m3 s）77第 3 期张玲等:甘肃省嘉峪关市水资源现状及开发利用程度分析复量1.667 3亿m3 a）为3.420 6亿m3 a；总的地下水排泄量为3.581 5亿m3 a(扣除重复量1.667 3亿m3 a后)；地下水资源量为3.420 6亿m3 a， 扣除河道径流渗入补给、 渠系田间灌溉入渗补给等地表水的重复量地下水资源量为3.420 6亿m3 a，扣除河道径流渗入1.979 8 亿m3 a，与地表水不重复地下水资源量为 补给、 渠系田间灌溉入渗补给等地表水的重复量1.979 8 亿m3 a， 与地表水不重复地下水资源量为 1.440 8亿m3 a。1.3.4地下水允许开采量1.440 8亿m3 a。 故嘉峪关市多年平均水资源总量为2.637 4亿m3 a，人均水资源量为1 257.10m3 a， 既低 于全国人均2 200 m3 a 的水平， 又低于甘肃省人均1 500 m3 a的水平。经过大量的水文地质勘探，嘉峪关市现有地下水水源地6个，各水源地名称及允许开采量见表3。1.5水质地表水：依据地表水水域环境功能和保护目标， 北大河为类水域功能 （主要适用于一般工业用水 及人体非直接接触的娱乐用水区），北大河两个断面1.4水资源总量嘉峪关市地表水资源量为1.196 6亿m3 a。 全市表 1酒泉西盆地嘉峪关市境内地下水均衡计算表Table 1 Water balance computation of the West Jiuquan Basin in Jiayuguan City61.1916.5922.22100表 2 酒泉东盆地嘉峪关市境内地下水均衡计算表Table 2 Water balance computation of the East Jiuquan Basin in Jiayuguan City地表径流渗漏量侧向流入量渠道田间渗入量降雨入渗量合 计地下水补给量（亿 m3 a）占总补给量（%）0.305 512.061.667 365.850.533 720.080.025 61.012.532 1100.00侧向流出量泉水溢出量人工开采量蒸发量合 计地下水排泄量（亿 m3 a）占总排泄量（%）2.145 485.010.037 21.470.327 912.990.013 30.532.523 8100表 3 嘉峪关市各地下水水源地允许开采量Table 3 Allowable groundwater yield of water-supplying field in Jiayugan City水源地黑山湖水源地大草滩水源地嘉峪关水源地北大河水源地新城水源地双泉截引工程合计允许开采量（万 m3 a）3 785.052 522.152 522.154 685.881 2002 917.0817 632.31各23个监测项目中，只有总氮超类标准值，超标倍数分别为1.35和1.37， 其余项目均未超类标准值，水质良好。地下水： 嘉峪关水源地和双泉水源地的地下水 良好（类）水，新城水源地的地下水为较差（类） 水，黑山湖水源地一带地下水为优良（类）良好（类）水，北大河水源地地下水为优良（类）水。2008年嘉峪关市各灌区共有渠道952条，总长679.49km；中型水库即大草滩水库一座， 库容6 400万m3，小型水库（塘坝）10座，总库容830万m3；开采机 井194眼；地下水截引工程一处。 各供水工程年供水 量为19 006.67万m3，其中地表水为8 020 万m3， 占总 供水量的42.20% ， 地下水为10 986.67 万m3， 占 总 供 水量的57.80%。 地表水供水量中，蓄水工程4 500万 m3，引水工程3 520万m3；地下水各水源地的供水量 见表4。嘉峪关市2008年用水量为19 006.67万m3， 各行水资源开发利用现状及开发利用程度分析2地下水补给量 地表径流渗漏量 侧向流入量 合计（亿 m3 a） 1.140 61.415 22.555 8地下水排泄量 侧向流出量 泉水溢出量 人工开采量 合 计（亿 m3 a） 1.667 30.452 10.605 62.725 0占总补给量44.6355.37100（%）占总补给量（%）业用水量见表5 。从表中可看出： 嘉峪关市地表水开发利用程度嘉峪关市2008年耗水量为10 230.7万m3，各行业耗水量及耗水率见表6。在黑河和内陆河流域属于较低地区， 在全省属中等偏下地区； 平原区浅层地下水开发利用程度在黑河 流域属中等地区，在内陆河流域和全省属较低地区； 由于嘉峪关是一个新型的工业城市， 农业用水所占 比例较其他城市低，而工业用水重复利用率较高，因 此该地区水资源利用消耗率在黑河和内陆河流域属 较低地区，与全省水平相当。2.2水资源开发利用程度分析从地表水资源开发率、 平原区浅层地下水开采 率、水资源利用消耗率等方面，对水资源开发利用程 度进行分析。 由于嘉峪关市地表水资源量主要为过 境地表水资源量， 因此计算时地表水采用可利用水 资源量代替资源量。 嘉峪关市属内陆河流域黑河水 系，为了反映该地区水资源开发利用水平，对相应的 黑河水系、内陆河流域、全省水资源开发利用情况也 进行了分析（表7）。2.3供需水平衡分析嘉峪关市地表水为北大河河水， 地表水供水设 施的供水能力大于地表水来水量，因此，嘉峪关市地 表水不同保证率 （P=20%、P=50%、P=75%、P=95%）表 4 嘉峪关市各地下水水源地供水量Table 4 Water supply of water-supplying field in Jiayugan city水源地黑山湖水源地大草滩水源地嘉峪关水源地北大河水源地新城水源地双泉截引工程合 计供水量（万 m3 a）27.2902 337.213 691.333 279.641 651.210 986.67表 5嘉峪关市2008年各行业用水量表Table 5Water consumption of various industries in Jiayuguan city in 2008行 业工 业居民生活建筑业第三产业生 态农 业合 计用水量（万 m3 a）所占比例（%）7 069.6237.201 332.467.01187.100.98361.631.902 397.1912.617 658.6740.2919 006.67100表 6 嘉峪关市各行业耗水量表Table 6 Water consumption of deferent industries in Jiayuguan city行 业工 业居民生活建筑业第三产业生 态农 业合 计耗水量（万 m3/a）耗水率（%）2 686.45626.86644.1466.44130.971.31180.815 61.811 150.65111.515 437.65754.3810 230.7100表 7 嘉峪关市水资源开发率及利用消耗率分析表Utilization rate and consumption rate of water resources in Jiayuguan cityTable 7地表水平原区浅层地下水水资源利用消耗分 区供水量（亿m3）可利用量（亿 m3）开采量（亿 mm3）补给量（亿 m3）耗水量（亿 m3）水资源总量（亿 m3）开发率开发率消耗率嘉峪关黑 河 内陆河 全 省0.802 032.1257101.531.196 632.860.13212.8967.02%97.93%94.79%47.69%1.098 75.7622.0528.583.420 619.6238.0254.8632.12%29.36%58.00%52.10%1.023 025.4854.4279.082.637 435.5766.24233.5838.79%71.63%82.16%33.86%的可供水量为相应保证率北大河径流量 （不同保证率北大河径流量依据北大河多年径流量资料推算， 随着保证率的增大，北大河径流量减小）按北大河流 域分水制度分配给嘉峪关市的地表水量； 嘉峪关市 地下水不同保证率可供水量均相同， 即各水源地允 许开采量之和； 嘉峪关市总可供水量为地表水可供水量与地下水可供水量之和。2008年嘉峪关市总需水量12 294.34万mm3， 总 可供水量当P=20% 时为12 751.10 万m3， 供大于需， 余水量456.76 万m3； P=50% 时为11 883.42 万m3， 供 见P76页。79第 3 期张玲等:甘肃省嘉峪关市水资源现状及开发利用程度分析小于需，缺水量410.92万m3； P=75%时为11 250.54万m3， 供 小 于 需 ， 缺 水 量 1 043.80 万 m3； P =95% 时 为10 464.54 万m3， 供 小 于 需 ， 缺 水 量1 829.80 万 m3 。综上所述：嘉峪关市现状条件下，当P=20%（丰 水年）时，不缺水；当P=50%（平水年）、P=75%（平水 偏枯年）、P=95%（枯水年）时，水资源短缺，且随着保 证率的增大，水资源短缺量相应增加。满足用水需求；（4）嘉峪关市大水漫灌方式灌溉定额为1 239.8 m3 亩，根部滴灌方式灌溉定额为71m3 亩，因此为了 缓解嘉峪关市的供需矛盾， 需大力推广各种高新和 常规节水技术。 彻底改变传统大水漫灌灌溉模式，不 断提高水资源的利用率。（5）北大河流域分水制度年代久远，从北大河流 域地表水分配总量来看，北大河河水2002年2006年 平均分配给嘉峪关市的总量为9 707.26万m3 a，仅占 北大河年均径流量的15.18%，而嘉峪关市经济总量 占整个北大河流域经济总量的比例却高达19.58%， 北大河分配给嘉峪关市的用水量与本市的经济地位 极不相符，已不适应工业经济的发展，应根据现状修 改分水制度。 嘉峪关市随着经济的发展，工业需水量 快速增加，地下水资源开采量有限，应加大地表水的 引入。水资源开发利用存在的问题及建议3（1）嘉峪关市目前供需矛盾还不是很突出，但随着嘉峪关市南市 区 的 建 设 （ 规划新增城市面积 30km2，使嘉峪关市城区面积达到70km2，城市总人口 达到50104人），需水量将大量增加，供需矛盾加剧， 需寻找新的水源地。（2）酒泉东盆地新城水源地允许开采量为1 200 万m3 a，现状开采量为3 279.64万m3 a， 地下水严重 超采，造成地下水位下降，部分泉水干涸，沼泽面积 减小，应限制新城水源地的地下水开采量。（3）地表水资源由于时空分布极不均匀，每年46 月份需水高峰期， 正是河水枯水季节，