鄂尔多斯市黄河灌区及东胜区水资源配置研究

维普资讯 http://www.cqvip.com ２８　内蒙古水利　２００２年第３期（总第８９期）　【水政、水资源】　颜志俊　，刘　恒　，何桥。　（１．南京水利科学研究院，江苏南京２１００２９；２．内蒙古自治区水文总局，内蒙古呼和浩特０１００１０）　［提　要］　针对内蒙古鄂尔多斯市黄河灌区、东胜区的水资源特点，根据水资源配置存在的问题和规　划的要求，运用数学模拟技术，建立水资源配置模拟模型，分别对未来不同水平年的供求情况进行不　同方案的配置计算，为鄂尔多斯市黄河灌区、东胜区的经济发展提供技术支撑。　［关键词］鄂尔多斯市中图分类号：ＴＶ２１３．９　黄河灌区　水资源　配置方案文章标识码：Ｂ　模拟模型　文章编号：１００９－－０ｏ８８（２０ｏ２）Ｏ３—０ｏ２８—０３　１　基本情况　１．１黄河灌区　８．９７万人，流动人口１．５万人左右。根据东胜区城市　总体规划，将发展成为一个以能源、化工、建才及毛纺　业为主的综合性工业城市，第二、第三产业约占　鄂尔多斯市黄河灌区位于内蒙古黄河南岸，灌区　包括杭锦旗和达拉特旗的２４个乡镇，人口２７．７５万，　土地面积５　７９９　ｋｍ。，耕地面积１７．８万ｈｍ。。　９３％，１９９５年工业产值１４．８５亿元，ＧＤＰ为１０．８０亿　元。　东胜区处在鄂尔多斯高原的分水岭上，水资源贫　乏，现状供水工程在南郊的东乌兰木伦河的活沙兔和　灌区水源工程为黄河干流三盛公枢纽，控制黄河　流域面积３１．２８万ｋｍ。，总库容０、８０亿ｍ。，根据磴　口站流量资料，多年平均径流量３０６．２亿ｍ。，５０　径　流量３００．１亿ｍ。，７５　径流量２５１．１亿ｍ。。由于乌兰　沙圪台沟截伏流取水，设计日取水２．５万ｍ。／ｄ，现状　供水能力为２．２万ｍ。／ｄ，主要供居民生活、工业生产　用水。但由于受到整个地质构造的制约，总储水量不　大，约为１　９００万ｒｒｌ。，只能作为东胜区城市的补充水　源。另外城区有自备水源井２０～３０眼，井深３０～４０　ｍ，日取水０．３万ｒｒｌ０。　布和沙漠在风力作用下，每年有１５．３万ｍ。沙进入库　区，使库底抬高，有效库容仅为０．３亿ｍ。。目前黄河　南岸工程控制面积１　７５３．０　ｋｍ。，水源引水方式分为　自流、固定扬水、移动扬水、井扬结合等。　黄河南岸自流灌区：包括杭锦旗和达旗的部分灌　区，由于渠道较长，运行、管理得不到保证，目前引水　干渠仅存１４８．０　ｋｍ。从黄河三盛公枢纽闸上２．７　ｋｍ　水资源配置问题及规划　２．１黄河灌区　鄂尔多斯市黄河灌区水资源配置主要问题是灌　区配套工程不健全，黄河引水量损耗大。因此，灌区水　处引水，１９８０～１９９５年平均年引水４．１５亿ｍ。，退水　０．７－－－，０．８亿ｍ。。灌溉面积２．１３万ｈｍ。。扬水灌区：　包括达拉特旗沿黄扬水泵站灌区和杭锦旗总干渠　１４８．０　ｋｍ以下灌区，灌溉面积３．６４万ｈｍ。，其中达　旗２．６８万ｈｍ。，杭锦旗０．９６万ｈｍ。。井灌区：现状井　资源配置规划指导思想以节水为中　ｔ：－，对灌区进行续　建配套和技术改造，确定水资源配置工程规划方案，　建立黄河灌区水资源配置模拟模型，进行水资源合理　配置计算。　配置及规划：根据黄河灌区分水指标及当地水资　源量情况，以水资源确定灌区发展规模。规划２００５年　１２．３２万ｈｍ。，２０１５年１４．６３万ｈｍ。，扬水灌区３．５６　万ｈｍ。，井灌６．４７万ｈｍ　见表１。现状渠系水利用系　数自流灌区０．３９，扬水灌区０．５１，续建配套及节水工　程实施后，规划２００５年自流灌区渠系水利用系数达　灌区面积５．８７万ｈｍ。，其中达旗５．２６万ｈｍ。，杭锦　旗０．６１万ｈｍ０。　１．２东胜区　东胜区是鄂尔多斯市政府所在地，是全市的政　治、经济、文化及商业中心，城区东西长４．８　ｋｍ，南北　宽３．９　ｋｍ，面积为１８．７　ｋｍ。，１９９５年城区人口为　维普资讯 http://www.cqvip.com 鄂尔多斯市黄河灌区及东胜区水资源配置研究　颜志俊等　２９　到０．７９，灌溉水利用系数０．６８，扬水灌区渠系水利用　系数达到０．８７，灌溉水利用系数０．８３，井灌区０．８９。　表１　鄂尔多斯市黄河灌区灌溉面积规划　万ｈｍ２　流柑灌小计　小计　流灌小计　灌　灌　ｔｚ　ｔｚ　ｔｚ…。灌区灌区区　…灌　灌　ｔｚ　ｔｚ　ｔｚ…　杭锦２．１３　０．９６　０．６１　３．７０　３．５３　０．６４　４．１７　４．６０　１．１２　５．７２　达旗　２．６８　５．２６　ｌＯ．０７　２．７０　５．４５　８．１５　３．５６　５，３５　８．９１　盒　！：　：坚！：！！　：！！　：！　！：！！　：！！　！：　！！：！！　：！　：！！　！：塑　２．２东胜区　目前东胜区水资源配置问题主要表现：①水源水　量不足，目前人均城市综合用水量为０．１７　ｍ。／ｄ，距　国家规定的最小人均城市综合用水量为０．３５　ｍ。／ｄ，　还差０．１８　ｍ。／ｄ。供水水源随着气候变化的影响，产　水量很不稳定，最大供水量仅为２．５万ｍ。／ｄ，特别是　近几年连续干旱降水极少，产水量基本只能保证供水　２．２万ｍ。／ｄ。②城区供水设施不配套，管网布局不合　理；城区现有供水管道４１．６８　ｋｍ，以小管径为主，与　东胜区现状及将来的发展不适应，并且管道布置未形　成环状网，供水可靠性差。　水资源配置工程规划：①截伏流工程，新建城郊　罕台川神树塔、碾房梁、哈什拉川水塔沟截伏流工程，　日供水０．５３万ｍ。，年供水１９５万ｍ。，作为现状的应　急水源。②引黄供水工程，黄河围绕鄂尔多斯高原台　地，流经包头市，在台地以东向东流去。引黄供水工程　取水口设在包头二水厂，２００５年（一期）引水量５．０　万ｍ。／ｄ，２０１０年（二期）引水量１０．０万ｍ。／ｄ，整个工　程北起包头二水厂，管道输水９７．２２　ｋｍ，５级加压到　东胜区南郊配水厂供水。③转龙湾水源工程，在东西　乌兰木伦河汇流处修建转龙湾水库，控制面积约　１　６００．０　ｋｍ。，有效库容２　２５０万ＩＴＩ。，多年平均径流量　０．８３１亿ＩＴＩ。。　３建立水资源配置模型　３．１配置工程特点　黄河灌区与东胜区水资源配置特点：①黄河灌区　灌溉范围较大，东胜供水相对单一；②黄河灌区灌溉　方式较多，东胜主要靠截伏流；③都是现有工程与规　划工程结合，地表水与地下水相结合；④都引黄河灌　溉或供水。　３．２模型目标函数与约束条件　对于水资源配置问题，采用一般的数学优化技术　建模，要作很大程度的简化和数学处理，会造成许多　重要信息的遗失和模型的失真，计算结果与实际情况　可能有较大出入。模拟模型能直观、形象地模拟水资　源系统中来水、蓄水、供水、输水等一系列运行过程，　具有很强的实用性。故黄河灌区与东胜是水资源配置　计算采用水资源模拟模型。　３．２．１　目标函数　水资源配置模型目标：在配置规划规模已定的情　况下，进行水量的合理配置，最大可能满足供水对象　的用水需求，并且使引黄水量尽可能不超过黄河计划　分配水量。　１　ｍ　ｎ　目标函数式：ｆ（ｉ，ｊ；）＝ｍｉｎ　∑　∑Ｗ　…　—ｌｊ＝１　式中ｆ（　，ｊ＝）一目标函数值；　Ｗｆ．Ｊ—　年　月引黄水量；　ｍ一调节计算年数；　ｎ一年内调计算时段。　３．２．２约束条件　（１）水库蓄水量约束ｖｍｉｎｉ，＿『≤ｖｉ，＿『≤ｖｍａｘｉ，Ｊ；　（２）引（扬）黄水量约束ｄｌｉ，ｊ￣ｄｌｍａｘｉ，Ｊ；　（３）水库水量平衡约束ｖ　，＿『＋１一ｖｉ，Ｊ—ｑｉ，Ｊ—　ｅ　，　一ｒ　，＿『－－ｙｉ，＿『；　（４）地下水开采量约束ｄＺｊ，ｉ￣ｄ２ｍａｘｉ，Ｊ；　（５）河道输水量约束ｄ３ｉ，ｊ￣ｄ３ｍａｘ；　（６）供水量约束ｄ４ｉ，＿『≤ｄ４ｍａｘｉ，Ｊ；　（７）供水保证率约束ｐ生活、工皿≥ｐｍ生活、工业；ｐ农业≥　ｐｍ农业；　（８）非负约束上述约束中的各变量均为非负。　上述式中：ｖｉ，　为ｉ年　月水库的蓄水量，ｄｌｉ，　为　ｉ年Ｊ月引黄水量，ｑｉ，Ｊ为ｉ年Ｊ月水库的来水量，ｅｉ，Ｊ　为ｉ年Ｊ月水库的损失水量，　，　为ｉ年Ｊ月水库的供　水量，ｙｉ，Ｊ为ｉ年Ｊ月水库的弃水量，ｄ２ｉ，＿『为ｉ年Ｊ月　地下水开采量，ｄ３ｉ，ｊ为ｉ年ｊ月河道输水量，ｄ４ｉ，　为ｉ　年　月供水量，ｐ生活、工业为生活、工业保证率，ｐ农业为农　业保证率。　３．２模型基本参数　根据资料情况，水文系列采用１９５６＂－－１９９５年４Ｏ　年，计算时段以月为单位，共有４８０个时段，采用　ＶＢ６．０编制程序，人机交互式运行。　４灌区水资源配置分析　４．１黄河灌区　按不同水平年分灌区进行水资源配置模拟计算，　根据不同黄河引水控制量、渠系利用系数等，确定不　同计算方案见表２。　维普资讯 http://www.cqvip.com ３０　内蒙古水利　表２灌区不同方案模拟计算结果　亿ｍ３、万ｈｍ２　４．１．１现状水平年　经模拟模型计算：方案１，自流灌区总干渠引水　流量４０　ｍ。／ｓ，灌溉面积２．１３万ｈｍ。，取黄河水４．７０　亿ｍ。灌溉，实际用水３．７８亿ｍ。，退水０．９２亿ｍ。；　方案２，如果在灌溉面积２．１３万ｈｍ　不变的情况下，　按内蒙古分水指标２．３１亿ｍ。取黄河水灌溉，缺水　１．４７亿ｍ。；方案３，现状工程条件下，黄河２．３１亿ｍ。　指标水仅能保证１．３１万ｈｍ。灌溉。方案４，扬水灌区　总灌溉面积３．６４万ｈｍ　，其中达旗２．６８万ｈｍ　，杭　锦旗０．９６万ｈｍ　，扬黄河水４．０亿ｍ。灌溉，实际用　水３．０６亿ｍ。，退水０．９４亿ｍ。；方案５，在灌溉面积　３．６４万ｈｍ　不变的情况下，按内蒙古分水指标２．６０　亿ｍ。扬水灌溉，则缺水０．４６亿ｍ。；方案６，现状扬水　条件下，黄河２．６Ｏ亿ｍ。指标水只能保证３．１０万　ｈｍ　灌溉。方案７，井灌区面积５．８７万ｈｍ　，其中达旗　５．２６万ｈｍ　，杭锦旗０．６１万ｈｍ。，开采地下水３．０７　亿ｍ。。　４．１．２　２００５水平年　规划自流灌区总干渠从１４８．０　ｋｍ整复至２１４．０　ｋｍ，使毛不拉孔兑交叉函洞处以上均为自流引水灌　溉，自流灌溉面积为３．５３万ｈｍ。，比现状增加１．４０　万ｈｍ。；扬水灌区灌溉面积２．７０万ｈｍ　，比现状减少　０．９４万ｈｍ　；井灌面积６．０５万ｈｍ　，比现状增加０．１８　万ｈｍ。。　经模拟模型计算：方案８、方案９表明，自流灌区　引黄河水２．３４亿ｍ。，仅超过分配指标２．３１亿ｍ。水　２００２年第３期（总第８９期）　量的０．０３亿ｍ。，基本达到控制用水要求；方案１Ｏ、方　案ｌ１表明扬水灌区扬黄河水２．６４亿ｍ。，超过分配　指标２．６０亿ｍ。水量的０．０４亿ｍ。，同样基本达到控　制用水要求；方案１２，井灌区提取地下水灌溉１．８５　亿ｍ。。　４．１．３　２０１５水平年　规划自流灌溉面积为４．６０万ｈｍ。，比现状增加　２．４６万ｈｍ　；扬水灌区灌溉面积３．５６万ｈｍ　，恢复到　现状水平；井灌面积６．４７万ｈｍ。，比现状增加０．６０　万ｈｍ　。　２０１５年续建配套及节水工程实施后，自流灌区　灌溉水利用系数达到０．６８，扬水灌区系数达到０．８３，　井灌区系数０．８９，水资源利用率提高。方案１３、方案　１４和方案１５表明，灌区在黄河水量分配指标下，可　保证灌溉用水要求。　４．２东胜区　东胜区规模城区面积２０１０年达到２２．０　ｋｍ　，　２０００￣２００５年城区人口１３．０万人，流动人口２．０万　人，２０１０年以后常住人口将达到１８．０万人，流动人　口４．０万人，总人口控制在２２．０万人之内。工业产值　预测２０００年为３０．０亿元，２００５年达到３５．０亿元，　２０１０年以后达到５８．８亿元。经预测２０００￣２００５年、　２００５～２０１０年和２０１０～２０２０年东胜区城镇生活和　工业需水量分别为０．２９亿ｍ。、０．４５亿ｍ。和０．７２　亿ｍ。见表３。　东胜区水资源配置模拟计算分析。　表３东胜区水资源配置模拟计算结果　亿ｍ　水　方　需　供　水　年保月保　平　现状工程　规划工程　…缺水证率证率　年　案　水截伏流自备井截伏流引黄转龙湾　（　）（　）　４．２．１　２０００～２００５年　方案１，现状供水０．０９１亿ｍ。，截伏流应急补水　工程上马供水０．０２亿ｍ。，缺水０．１７９亿ｍ。；方案２，　在方案１工程供水的基础上，引黄一期工程５．０万　ｍ。／ｄ建成供水，保证需水要求。　４．２．２　２００５～２０１０年　维普资讯 http://www.cqvip.com 浅析黄河内蒙古段水资源开发利用对策　蔡利民等　３１　【水政、水资源】　浅析黄河内蒙古段水资源开发利用对策　蔡利民，王彦成　（内蒙古水利科学研究所，内蒙古呼和浩特０１００２０）　［提　要］　黄河内蒙古段水资源匮乏是制约内蒙古自治区中西部地区社会、经济发展的重要因素。应　采用法律、政策及发展节水技术等措施，来提高水资源的总体利用效率。　［关键词］　内蒙古　黄河　水资源　开发利用　对策　中图分类号：ＴＶ２１３．９　文章标识码：Ｂ　文章编号：１０ｏ９—００８８（２００２）０３－－００３１一Ｏ３　１　基本情况　黄河从鄂托克旗巴音陶亥进入内蒙古境内，横切　西卓子山，穿越乌兰布和沙漠、库布其沙漠进入河套　平原，河道沿乌拉山山前倾斜平原东流，跨越土默特　２水资源开发利用现状　２．１用水量现状　黄河内蒙古段现状用水主要以农业用水为主，　２０００年工农业、居民生活实际用水量６７．Ｏ３亿ｍ。，其　中农业用水量为６５．５８亿ｍ。，占总用水量的９７．８　，　工业和生活用水１．４５亿ｍ。，仅占总用水量的２．１６　（不包括在建的工业引水工程项目）。黄河沿岸农业用　平原，经托县薄滩拐南下流入清水河县喇嘛湾，于准　格尔旗马栅镇出境进入山西省。黄河是内蒙古自治区　的最大的河流，属黄河流域上游下段和中游上段。干　流全长８４３　ｋｍ，流域面积１５１　２７６　ｋｍ　，人口７５２万。　水主要集中在５～１０月之间，其余月份主要是工业和　生活用水。从表１看出５～１０月取水占年度总取水量　的８５　以上，每年５，６，１０月是取水量最大的月份，　现状引黄水量的９７　用于农业灌溉，引黄灌溉面积　６６．６７万ｈｍ　，农业总产值１５３亿元。　方案３，在现状供水和规划截伏流应急补水、引　黄一期工程供水的情况下，仍缺水０．１５６亿ｍ。；方案　４，引黄二期工程供水，总供水量０．４７６亿ｍ。，可以满　５小结　经过水资源配置模型计算，基本结论如下。　（１）鄂尔多斯市黄河灌区总干渠自流灌区引黄　２．３０亿ｍ。的分配水量，在续建配套及节水工程实施　下，灌溉面积达到４．６Ｏ万ｈｍ　。扬水灌区在现状的基　础上，加大提水流量在１．Ｏ～６．４　ｍ。／ｓ，可扩大灌溉面　足需水要求，如果现状自备井老化不再运行，方案５　仍可保证供水。　４．２．３　２０１０￣２０２０年　方案６，在方案５供水条件下，需水不能满足，缺　水０．２２５亿ｍ。，表明引黄二期工程１０．０万ｍ。／ｄ已　积到３．５６万ｈｍ　。井灌区灌溉面积６．４７万ｈｍ　。　（２）东胜供水２００５年方案２比较合理，２０１０年　方案５比较合理，因此，东胜引黄过程从定量上分析　是可行的。２０１０以后则需要考虑国家西部大开发的　进程，视具体情况而定。　难以保证２０１０以后的供水；如果新建转龙湾水库供　水，不考虑引黄，见方案７，依然缺水，年供水保证率　仅为３８．Ｏ　，月供水保证率为８４．０　；方案８，考虑　引黄工程和转龙湾水库联合调度，以蓄补引，则需水　可以满足；方案９，表示在现状和规划应急供水工程　不再运行时，仅靠引黄工程和转化湾水库联合调度供　水，则年供水保证率为９０．Ｏ　，月供水保证率为　９８．Ｏ　。从水资源配置计算看，引黄二期工程１０．０万　ｍ。／ｄ可以保证２０１０年以前的需水，２０１０年以后，则　需要增加引黄引水流量，或者新建转龙湾水库进行联　合调度供水。　考虑到黄河灌区、东胜区引黄水量受到分配水量　的限制，因此黄河灌区、东胜区引黄水量还需纳入内　蒙古黄河分配总水量中考虑。　责任编辑：王海军　收稿日期：２０ｏ２一Ｏ６—１３　作者简介：颜志俊（１９６２一），男，江苏人，高短工程师，从事　水资源与水环境研究。