茅天水庫(kù)取用水合理性分析

程啟越 楊 剛 張松濤

（遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 貴州遵義 563000)

1 引言

茅天水庫(kù)工程位于貴州省務(wù)川縣東北面茅天鎮(zhèn)境內(nèi)周家河（又名小魚(yú)溪)左岸支流上河上游，距茅天鎮(zhèn)約3.7km，距縣城區(qū)89km，有簡(jiǎn)易鄉(xiāng)村公路通至水庫(kù)大壩下游。水庫(kù)壩址以上流域面積12.43km2，多年平均徑流量975萬(wàn)m3，主河道長(zhǎng)4.47km，主河道平均比降34.43‰。水庫(kù)工程任務(wù)為農(nóng)田（煙區(qū))灌溉兼農(nóng)村人畜飲水。主要建筑物由攔河大壩、溢洪道、放水孔和放空兼沖沙孔、泵站、灌區(qū)等建筑物組成。水庫(kù)正常蓄水位890.00m，相應(yīng)庫(kù)容340萬(wàn)m3，水庫(kù)總庫(kù)容407萬(wàn)m3。灌區(qū)規(guī)模為小（一)型，工程等別為Ⅳ等。建設(shè)工期36個(gè)月，工程總投資19017.32萬(wàn)元。

2 流域概況及水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 流域概況

茅天水庫(kù)灌區(qū)分布在上河及鬧水源流域內(nèi)（有山水溪、向家灣 2大閉流區(qū))。上河、鬧水源均屬于長(zhǎng)江流域?yàn)踅甸L(zhǎng)溪河二級(jí)支流，、周家河（又名小魚(yú)溪)左岸一級(jí)支流，發(fā)源于務(wù)川縣茅天鎮(zhèn)紅星村的天坪梁子，山頂高程1360m，河源高程 980m。河流由南向北流經(jīng)楊家屋基、觀音堂、中壩后，在中壩轉(zhuǎn)為西北流向，再流經(jīng)水車壩、茅天、長(zhǎng)石壕、旋塘壩等地，于黃泥水處匯入周家河（又名小魚(yú)溪)，匯口處高程630m。上河全流域面積29.95km2，多年平均徑流量2351萬(wàn)m3，河長(zhǎng)13.77km，流域平均寬度2.18km，流域形狀系數(shù) 0.158，主河道平均比降 28.87‰，流域形狀呈樹(shù)葉狀，流域內(nèi)地形屬山間丘陵谷地或緩丘地形，地勢(shì)南高北低。茅天水庫(kù)壩址以上流域面積12.43km2，占全流域面積的41.5%，多年平均徑流量 975萬(wàn) m3，主河道長(zhǎng) 4.47km，主河道平均比降34.43‰，流域平均寬度2.78km，流域形狀系數(shù)0.622。鬧水源流域面積101km2，多年平均徑流量7918萬(wàn)m3。

2.2 區(qū)域水資源狀況

2.2.1 水資源總量

工程范圍為上河全流域（流域面積29.95km2)、鬧水源全流域（流域面積101km2)，共計(jì)面積 130.95km2。上河、鬧水源均屬典型的山區(qū)雨源型河流，徑流均由降水補(bǔ)給，徑流的洪枯差異較大，年內(nèi)分配不均。據(jù)“貴州省1956～2000同步期年徑流深等值線圖”分析，本區(qū)多年平均徑流深約為780mm，各河流徑流量見(jiàn)表1。

2.2.2 水資源特點(diǎn)

上河及鬧水源流域?qū)偕絽^(qū)雨源性河流，根據(jù)“貴州省 1956～2000年同步期年徑流深等值線圖”分析，多年平均徑流深約為780mm，徑流分布規(guī)律與降水基本一致。徑流年內(nèi)分配不均，汛期5～10月徑流量占全年徑流量的76.8%，枯期11～4月徑流量占全年徑流量的 23.2%，年際變化也大，變差系數(shù)0.33。

2.3 水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

工程范圍內(nèi)水資源總量10270萬(wàn)m3，現(xiàn)狀開(kāi)發(fā)利用水量 457.4萬(wàn) m3，水資源開(kāi)發(fā)利用率4.45%，耗水量 320.4萬(wàn) m3，占水資源總量的3.12%。由此可見(jiàn)，分析范圍內(nèi)水資源開(kāi)發(fā)利用程度較低，水資源的開(kāi)發(fā)利用潛力較大。為促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有必要、也有條件對(duì)上河、鬧水源的水資源進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)利用。

表1 灌區(qū)主要河流徑流量表

3 工程取用水合理性分析

3.1 取水合理性分析

茅天水庫(kù)工程的任務(wù)主要是農(nóng)田（煙區(qū))灌溉和農(nóng)村人畜飲水的綜合功能，屬水利基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，符合水利行業(yè)產(chǎn)業(yè)政策。水庫(kù)建成后，一方面可保證灌區(qū)內(nèi) 1622hm2農(nóng)田的灌溉，保障了灌區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)作物及糧食生產(chǎn)用水安全，另一方面可滿足2020年灌區(qū)內(nèi)1.73萬(wàn)農(nóng)村人口的生活用水要求，為灌區(qū)內(nèi)的居民生活用水安全提供保障，從而確保灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展?？梢?jiàn)該工程的建設(shè)可提供區(qū)域最基本的飲水水源保障，從而促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康穩(wěn)定發(fā)展。水庫(kù)壩址以上流域面積12.43km2，多年平均來(lái)水量975萬(wàn)m3，經(jīng)長(zhǎng)系列調(diào)節(jié)計(jì)算，茅天水庫(kù)多年平均可供水量為561萬(wàn)m3/a。水質(zhì)方面，上河壩址河段現(xiàn)狀水質(zhì)均屬地表Ⅲ類水質(zhì)，滿足農(nóng)田及煙地灌溉和農(nóng)村集中供水水源地水質(zhì)要求。

3.2 用水合理性分析

項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，農(nóng)村居民最高日用水定額取123.5L/人·d，集中飼養(yǎng)牲畜用水定額采用40L/頭·d，未預(yù)見(jiàn)水量及管網(wǎng)損失按20%計(jì)，公共建筑用水按居民生活用水的20%計(jì)，水廠自用水量按5%計(jì)，均滿足SL310—2004《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》和DB52/T725—2011《貴州省行業(yè)用水定額》的有關(guān)要求。因此，農(nóng)村人畜飲水用水量100萬(wàn)m3/a亦是合理的。茅天水庫(kù)灌區(qū)干渠、支渠均采用C15混凝土防滲，結(jié)合湄鳳余灌區(qū)試驗(yàn)資料成果分析，渠道輸水損失流量大于0.5 m3/s的按 0.8%計(jì)，小于 0.5m3/s的按 1%計(jì)，田間水利用系數(shù)采用 0.95。根據(jù)前述確定的灌區(qū)渠系布置方案，在計(jì)算中每公里輸水損失按0.8%～1%計(jì)，從末級(jí)渠道逐段逐級(jí)計(jì)算得灌區(qū)渠系水利用系數(shù)為 0.76，則灌溉水利用系數(shù)為 0.72，滿足SL207—98《節(jié)水灌溉技術(shù)工程規(guī)范》小型灌區(qū)不低于0.70的要求。

4 工程取用水量分析

4.1 用水量分析

4.1.1 農(nóng)村人畜飲水需水量分析

按SL310—2004《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)要求，設(shè)計(jì)水平年農(nóng)村居民最高日用水定額取123.5L/人·d，則農(nóng)村居民日平均用水定額取 95L/人·d，牲畜平均日用水定額取 40L/頭·d。公共建筑用水按居民生活用水的20%計(jì)，未預(yù)見(jiàn)水量及管網(wǎng)損失按20%計(jì)，水廠自用水量按 5%計(jì)。經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)水平年平均日需水量為2742m3，年平均需水量為100萬(wàn)m3。水庫(kù)灌區(qū)內(nèi)部分農(nóng)村人口現(xiàn)階段較集中的飲水水源為紅星村東南面9km外的山木溪泉水和集鎮(zhèn)西面3km外的落水溶洞至龍?zhí)撂崴?。兩水源正常年份供水能?410m3/d（15.7萬(wàn) m3/a)。其余農(nóng)村人口都分散取用泉水或積蓄望天水，取水可靠性和安全性低。茅天水庫(kù)建成后，可滿足 2020年灌區(qū)內(nèi)存在飲水困難或飲水不安全的 17300農(nóng)村人口及5100頭牲畜共2742m3/d的用水要求。

4.1.2 灌溉用水量分析

灌區(qū)缺水屬工程性缺水，需修建水利工程解決徑流在時(shí)空上再分布的問(wèn)題。茅天水庫(kù)建成后，灌溉面積達(dá)到 1622hm2（田 665.33hm2，土956.67hm2)，新增灌溉面積 1498.67hm2（田542hm2，土 956.67hm2)，改善灌溉面積 123.33hm2（均為水田)，在確保灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展的同時(shí)，還為灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整創(chuàng)造了條件。工程實(shí)施后，灌區(qū)田夏季主要種植烤煙和水稻，其中 50%種植水稻，50%種植烤煙。旱地夏季主要種植烤煙和玉米，其中 80%種植烤煙，20%種植玉米，冬季種植小麥、油菜，復(fù)種指數(shù)1.9。規(guī)劃種植結(jié)構(gòu)為：夏季種植烤煙 1098hm2、水稻332.67hm2、玉米 191.33hm2；冬季復(fù)種油菜1022hm2、小麥 438hm2。灌溉需水量根據(jù)灌區(qū)灌溉定額、灌溉面積、各種作物種植面積及灌溉水利用系數(shù)，經(jīng)長(zhǎng)系列計(jì)算統(tǒng)計(jì)，茅天水庫(kù)灌區(qū)多年平均灌溉需水量為 461萬(wàn) m3，P=80%灌溉需水量為 520萬(wàn) m3。

4.2 可供水量分析

水庫(kù)壩址以上流域無(wú)規(guī)劃新的取用水工程，農(nóng)村人口也不增加，故水利調(diào)節(jié)計(jì)算中入庫(kù)徑流不考慮未來(lái)用水量增加的影響。茅天水庫(kù)正常蓄水位890.00m，死水位866.00m，水庫(kù)總庫(kù)容407萬(wàn)m3，正常蓄水位庫(kù)容340萬(wàn)m3，死庫(kù)容24萬(wàn)m3，興利庫(kù)容316萬(wàn)m3，根據(jù)長(zhǎng)系列法進(jìn)行水利調(diào)節(jié)計(jì)算確定可供水量。調(diào)節(jié)計(jì)算中，農(nóng)村人畜飲水供水按均勻供水考慮，灌溉用水按計(jì)算的月用水量過(guò)程，且當(dāng)保證率超過(guò)80%時(shí)，灌溉用水量按該年來(lái)水量與P=80%來(lái)水量的比值（小于1)×80%的灌溉需水量進(jìn)行控制，以保證人飲供水。水庫(kù)每月蒸發(fā)損失水量按當(dāng)月水庫(kù)水面平均面積×當(dāng)月增加的蒸發(fā)損失量計(jì)算，水庫(kù)損失總量（蒸發(fā)損失+滲漏損失)按該水庫(kù)正常蓄水位庫(kù)容（340萬(wàn)m3)的10%計(jì)，并均勻分配到各月，平均每月水庫(kù)損失總量為 2.83萬(wàn) m3。下放生態(tài)水量按多年平均設(shè)計(jì)徑流量（975萬(wàn)m3)的10%計(jì)，并均勻分配到各月，則平均每月下放生態(tài)徑流量為 8.13萬(wàn) m3（0.03m3/s)。

經(jīng)水利調(diào)節(jié)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，水庫(kù)可供水量為561萬(wàn)m3/a，其中，農(nóng)村人畜飲水供水量100萬(wàn)m3/a（P=95%)，多年平均農(nóng)田灌溉供水量461萬(wàn)m3/a（P=80%為 520萬(wàn) m3/a)，水資源開(kāi)發(fā)利用率57.54%。

5 結(jié)束語(yǔ)

茅天水庫(kù)多年平均取水量 561萬(wàn) m3/a，占多年平均來(lái)水量 975萬(wàn)m3的57.54%，取水量是適當(dāng)?shù)?。灌區(qū)灌溉制度及模式較先進(jìn)，渠道采用的防滲措施得當(dāng)，灌溉定額合理，灌溉水利用系數(shù)也滿足有關(guān)規(guī)范要求。農(nóng)村人畜飲水采用的用水定額符合SL310—2004《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)要求，水庫(kù)的取水用水是合理的。項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)國(guó)家實(shí)施 “農(nóng)村人畜飲水安全戰(zhàn)略”和 “糧食安全戰(zhàn)略”均具有積極意義，對(duì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，保障民生有著非常顯著的社會(huì)效益。

1 SL310—2004村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.