秀水河小型河谷平原區(qū)灌溉取水可靠性論證分析

楊英杰，蘇 浩

(1.遼寧省水文局，遼寧 沈陽 110003;2.遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114002)

論證區(qū)位于遼寧省彰武縣東側(cè)大四家子鄉(xiāng)境內(nèi)的秀水河兩岸，東經(jīng) 122°51'35″至 122°54'22″、北緯 42°37'06″至42°33'34″。論證范圍包括大四家子鄉(xiāng)的東梁、扎蘭營子、宮家3個村，區(qū)域總面積為60.47 km2，其中河谷平原區(qū)為10.19 km2。

論證區(qū)域多年平均降水量為497.4 mm，最大年降水量為1998年909.4 mm，最小年降水量為2001年324.4 mm。

2011年區(qū)域內(nèi)有3 642人，大牲畜3 934頭，小牲畜11 000頭，原規(guī)劃農(nóng)業(yè)灌溉面積農(nóng)業(yè)灌溉面積7 920畝。由于區(qū)域內(nèi)已建65眼6寸水源井已超過使用年限供水量不足，本年實際灌溉面積382.4畝。

論證區(qū)域內(nèi)種植作物均為玉米，灌溉方式大部分采用漫灌、少量管灌，一般灌溉三次，灌溉期為4—8月，現(xiàn)狀年綜合灌溉定額為125m3/畝，農(nóng)業(yè)灌溉用水量4.78萬m3。

2011年論證區(qū)域總用水總量32.39萬m3，全部為地下水。

本論證區(qū)“節(jié)水增糧項目”片區(qū)為5塊，全部分布在扎蘭營子村，面積7 920畝，均為改建工程，灌溉方式采用膜下滴灌，規(guī)劃灌溉水量47.52萬m3，比改建前規(guī)劃用水量99萬m3節(jié)水 51.48 萬m3。

1 水文地質(zhì)條件分析

本地區(qū)為基巖丘陵區(qū)含水層由細砂、細中砂、砂礫石等組成，含水層厚度為2～13m，地下水位埋深1～7m，多年含水層變幅為0～2m。每年4～5月為枯水期，降水補給較少，水位開始上升，到7月中下旬降雨量最大，地下水位則在5～25 d后達到最高峰值，表現(xiàn)出水位最高峰值較最大降雨量有滯后現(xiàn)象。9月以后到翌年4月為平水期，由于降水微弱，地下水處于自然徑流狀態(tài)，水位緩慢持續(xù)下降至4～5月的最低值。歷年地下水變化趨勢豐枯交替出現(xiàn)，沒有地下水超采現(xiàn)象。

2 論證思路

在區(qū)域需水預(yù)測及資源量評價基礎(chǔ)上，通過典型年及連續(xù)枯水年調(diào)節(jié)計算分析供水可靠性，本次論證規(guī)劃水平年為2015、1020年。分析原理:認為山丘區(qū)地下水開采量首先取用論證區(qū)地下水排泄量，當(dāng)排泄量不能滿足開采量要求的情況下取用地下水儲存量(潛水面至隔水底板間的地下水量)，然后按月進行調(diào)節(jié)計算。調(diào)節(jié)計算中，當(dāng)儲存量為負時，則相應(yīng)月的儲存量為0，并認為相應(yīng)月的供水不能保證。具體計算思路為:

項目實施前:補給量a、排泄量c為所選用典型年資源量平衡計算成果中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，開采量b為典型年實際開采量。

項目實施后:補給量d=補給量a，采用典型年相應(yīng)補給量。開采量e為規(guī)劃水平年2015、2020年規(guī)劃開采量。

q:為地下水儲存量

e:為2015年2020年規(guī)劃年開采條件下地下水開采量。

q，f(項目實施后排泄量)計算方法:

當(dāng)e＜c(項目實施前排泄量)，f=c，q=q上月;

當(dāng) e＞c，f=e，q=q上月 －(e－c)

c，f:排泄量中包含開采量。

3 現(xiàn)狀年用水分析及規(guī)劃年需水預(yù)測

3.1 現(xiàn)狀年用水分析

2011年區(qū)域內(nèi)全部為農(nóng)村人口，共計3 642人，用水量8.96 萬m3，用水定額為 67.4 L/人·d;大牲畜 3 934 頭，用水量8.61萬m3，定額為60 L/頭·d;小牲畜11 000頭，用水量 10.04 萬m3，定額為 26.7 L/頭·d;實際灌溉面積 382.4畝，用水量4.78萬m3，定額為125m3/畝。論證區(qū) 2011年實際總用水量為32.39萬m3。

3.2 規(guī)劃年需水預(yù)測

3.2.1 生活需水預(yù)測

根據(jù)《彰武縣國民經(jīng)濟統(tǒng)計資料匯編》及現(xiàn)狀年論證范圍內(nèi)人口資料預(yù)測規(guī)劃年人口數(shù)量2015年、2020年分別為3 671人、3 707人。根據(jù)遼寧省《行業(yè)用水定額》參考論證區(qū)域自然條件、水源條件和經(jīng)濟發(fā)展水平，綜合確定2015年和2020年農(nóng)村居民用水定額為67.4 L/人·d，依據(jù)公式5.8計算不同規(guī)劃年農(nóng)村居民需水量。經(jīng)計算，2015年、2020年居民日常生活用水量分別為9.03萬m3、9.12萬m3。

3.2.2 農(nóng)業(yè)需水預(yù)測

1)農(nóng)田灌溉需水。本論證區(qū)域灌溉面積7 920畝，原規(guī)劃均利用地下水源井工程灌溉，由于水源井已接近使用年限，2011年實際灌溉面積382.4畝，用水定額125m3/畝，用水量4.78萬m ，本次規(guī)劃改造面積7 920畝。

改造項目擬采用膜下滴灌技術(shù)，年用水定額為60m3/畝，全部利用地下水井工程取水。經(jīng)計算，2015、2020年農(nóng)業(yè)需水量預(yù)測均為47.52萬m3。

2)林牧漁業(yè)需水。根據(jù)遼寧省畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，2015年和2020年預(yù)測水平年大牲畜的平均遞增率為9‰和6‰，小牲畜的平均遞增率為11‰和8‰。同時根據(jù)遼寧省《行業(yè)用水定額》，2015年和2020年大牲畜、小牲畜的用水定額均為60 L/頭·d和25 L/頭·d。預(yù)測2015年、2020年畜牧業(yè)用水量為 19.32萬m3、20.05萬m3。見表1所示。

表1 秀水河—大四家子論證區(qū)規(guī)劃年需水預(yù)測表 萬m3

表2 秀水河－大四家子論證區(qū)地下水均衡計算成果表 104m3

4 取水可靠性分析

4.1 地下水資源量分析

區(qū)域地下水補給量主要包括:降水入滲補給量、山前側(cè)向補給量;排泄量主要包括:潛水蒸發(fā)量、河道排泄量、側(cè)向流出量、淺層地下水實際開采量，并通過補排均衡分析保證資源量計算的合理性，計算結(jié)果見表2。

經(jīng)計算論證區(qū)域多年平均地下水總補給量199.5萬m3，2015年規(guī)劃地下水取用量為75.87萬m3，占多年平均地下水總補給量38.0%。因此在多年平均供水條件下，項目取水可靠。2020年規(guī)劃地下水取用量為76.69萬m3，占多年平均地下水總補給量38.4%。因此在多年平均供水條件下，項目取水可靠。

4.2 取水水源保證程度分析

對補給量進行排頻計算，選取保證率為85%的年份確定為典型年，即2009年。

4.2.1 典型年月調(diào)節(jié)計算

2009年初蓄水量計算:論證區(qū)面積10.19 km2，根據(jù)地下水水位資料與潛水含水層底板埋深資料，確定含水層厚度8.11m，給水度值取0.04，計算出2009 年初蓄水量為330.56萬m3，供水保證程度分析見表3、表4。

由上表計算結(jié)果可知，85%保證率條件下2015、2020規(guī)劃年開采條件下，地下水儲存量開采程度分別為2.9%、3.0%，動用的地下水蓄水量能夠在豐水期得到及時回補，能滿足供水需求，項目取水可靠。

4.2.2 連續(xù)枯水年組月調(diào)節(jié)計算

根據(jù)1980—2011年補給量系列和年降水量分析，選擇1999－2001年做為連續(xù)枯水年，通過對2015、2020年開采情況下連續(xù)枯水年調(diào)節(jié)計算，分析連續(xù)枯水年供水風(fēng)險。調(diào)節(jié)計算方法同上。

2000年初蓄水量計算:論證區(qū)面積10.19 km2，根據(jù)地下水水位資料與潛水含水層底板埋深資料，含水層厚度9.34m，給水度值取0.04，計算出2000年初蓄水量為380.7萬m3。

計算結(jié)果為連續(xù)枯水年2015、2020規(guī)劃年開采條件下，地下水儲存量開采程度分別為34.0%、34.2%，供水基本得到保證。

表3 85%保證率典型年供水保證程度分析表(2015) 104m3

表4 85%保證率典型年供水保證程度分析表(2020) 104m3

5 取水可靠性分析結(jié)論

通過上述典型年供水可靠性分析，本論證單元在85%設(shè)計保證率情況下，可以保證規(guī)劃水平年2015、2020年的供水需求。

通過上述連續(xù)枯水年的供水風(fēng)險分析，本論證單元在2000至2002年連續(xù)枯水年條件下，可以保證規(guī)劃水平年2015、2020年的供水需求。

本單元2015、2020規(guī)劃水平年的開采量，分別占多年平均地下水補給量38.0%、38.4%，雖然典型年和連續(xù)枯水年在2015、2020規(guī)劃年需分別最大動用地下水儲存量的3.0%和34.2%，在豐水年和平水年可以得到回補，因此，供水水源可靠。