木蘭縣節(jié)水增糧工程項目水資源論證分析

徐建立，陳金波

(1.木蘭縣水利科學(xué)研究所，黑龍江 木蘭 151900；2.黑龍江省水利科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

木蘭縣節(jié)水增糧工程項目水資源論證分析

徐建立1，陳金波2

(1.木蘭縣水利科學(xué)研究所，黑龍江 木蘭 151900；2.黑龍江省水利科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

通過對項目所在地區(qū)地表、地下水資源時空分布特點和開發(fā)利用現(xiàn)狀的調(diào)查，以及水資源量的供需平衡計算，分析論證了木蘭縣“節(jié)水增糧行動”項目開發(fā)利用水資源的合理性，論證結(jié)果表明本地區(qū)地下水可開采量遠大于需水量，項目實施后地下水不會超采，也不會對區(qū)域地下水位及地下水資源造成影響。

木蘭縣；節(jié)水增糧；水資源；供需平衡分析

黑龍江省是中國耕地面積最大的省份，人均耕地面積也居全國首位，水土光熱條件較好，具有農(nóng)業(yè)規(guī)?；图s化發(fā)展的優(yōu)勢，是我國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)之一。但由于水資源時空分布不均以及農(nóng)業(yè)用水方式粗放等因素，糧食增產(chǎn)潛力受到制約。為提高農(nóng)業(yè)水資源有效利用率，大力發(fā)展高效節(jié)水灌溉，充分發(fā)揮黑龍江省的水土光熱資源優(yōu)勢，增強糧食綜合生產(chǎn)能力，財政部、水利部、農(nóng)業(yè)部決定支持東北四省區(qū)在2012—2015年實施“節(jié)水增糧行動”[1-3]，開展高效節(jié)水灌溉項目。高效節(jié)水灌溉項目主要以農(nóng)業(yè)節(jié)水改造或擴建為主，雖然減少了農(nóng)業(yè)用水浪費，但并不意味著不新增水源和用水量，所以對項目進行水資源論證具有必要性[4]。另外，開展 “節(jié)水增糧行動”水資源論證是實施好“節(jié)水增糧行動”的重要前期工作，對科學(xué)確定發(fā)展規(guī)模，合理利用有限水資源，緩解水資源供需矛盾，確保節(jié)水增糧增效具有重要意義。

1 建設(shè)項目概況

木蘭縣“節(jié)水增糧行動”項目中新建節(jié)水灌溉面積2986.7 hm2，其中：絞盤式噴灌工程1840.0 hm2，移動管道式噴灌工程573.3 hm2，滴灌工程573.3 hm2，項目分布共計六個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。根據(jù)用水凈定額、灌溉水利用系數(shù)情況，項目總需水307.98×104m3/a。項目區(qū)取水水源為地下水，開采第四系潛水，取水目的層為砂礫石孔隙含水層。開采方式為機井取水，共布置取水機井210眼。

新增用水項目為旱田，取用地下水進行灌溉，地下水論證范圍根據(jù)項目區(qū)的分布，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)地貌、水文地質(zhì)單元及取水影響范圍劃定。以與建設(shè)項目取用水有直接影響關(guān)系的區(qū)域為基準，統(tǒng)籌考慮流域與行政區(qū)域的相對完整性，確定以木蘭縣為項目區(qū)水資源論證分析范圍。

2 木蘭縣水資源狀況及其開發(fā)利用分析

2.1 基本概況

木蘭縣屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱短促，多東南風(fēng)；冬季寒冷漫長，多西北風(fēng)；春季少雨風(fēng)大而干旱；秋季早霜而多雨。項目區(qū)多年平均年降水量為654.8 mm，多集中于6月—8月，多年平均年蒸發(fā)量為612.5 mm。

木蘭縣境內(nèi)地表水系發(fā)育，主要有松花江、木蘭達河、白楊木河、少陵河等。松花江在木蘭縣為過境河流，由石河鄉(xiāng)的黃泥河子入境，在五站鄉(xiāng)的二道河子出境，境內(nèi)河流長75 km。木蘭達河為縣境內(nèi)最大河流，屬松花江水系，源于大青山和牛錘山，共有支流19條。白楊木河源于縣城北的濫柴頂子山南麓，于木蘭鎮(zhèn)城西入松花江，全長58 km，流域面積442 km2。少陵河屬松花江水系，源于滿天鄉(xiāng)附近的清風(fēng)嶺，境內(nèi)流長44 km，流域面積379 km2。

2.2 水資源狀況及其開發(fā)利用分析2.2.1 水資源量

根據(jù)木蘭縣多年平均徑流深等值線圖，采用等值線法求出區(qū)域的多年平均徑流量，得到木蘭縣多年平均地表水資源總量為5.447×108m3/a。依據(jù)《黑龍江省水資源綜合規(guī)劃地下水資源評價報告》[5]，計算得到木蘭縣多年平均地下水資源總量為1.806×108m3/a。

木蘭縣多年平均地表水資源總量為5.447×108m3/a，平均地下水資源總量為1.806×108m3/a，平原區(qū)降水入滲補給量為1.079×108m3/a，平原區(qū)降水入滲補給量形成的河道排泄量為0.070×108m3/a，山丘區(qū)總排泄量為0.599×108m3/a，因此木蘭縣多年平均水資源總量為7.663×108m3/a。

2.2.2 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

(1)現(xiàn)狀年總供水量[6]

2010年地表水實際供水量總計23 368×104m3，地下水實際供水量總計9682.3×104m3，木蘭縣現(xiàn)狀年總供水量33 050.3×104m3。

(2)現(xiàn)狀年總用水量[6]

木蘭縣現(xiàn)狀總用水量為33 050.3×104m3，包括農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、漁業(yè)用水。

2.2.3 水資源開發(fā)利用分析

木蘭縣地表水工程總供水量23 368×104m3，占地表水資源5.447×108m3的42.9%，平原區(qū)地下水工程總供水量9682.3×104m3，占平原區(qū)地下水可開采量1.452×108m3/a的66.7%。木蘭縣地表水開發(fā)利用程度為42.9%，尚有較大的開發(fā)利用潛力。平原區(qū)地下水開發(fā)利用程度為66.7%，有一定的開發(fā)潛力。

3 取水水源論證

從供水水源的可行性、可靠性及項目用水的經(jīng)濟合理性出發(fā)，采用較為豐富的地下水作為新建工程的供水水源。本論證依據(jù)總體方案所確定的灌溉區(qū)分布位置、灌溉面積、采用的灌溉方式，結(jié)合水文地質(zhì)勘察成果，在分析灌溉區(qū)水文地質(zhì)條件和地下水補給、徑流、排泄條件的基礎(chǔ)上，分析計算灌溉區(qū)地下水可開采量，從水量、取水工程設(shè)計分析灌溉取水水源的可靠性和可行性。

3.1 論證分區(qū)

根據(jù)本次節(jié)水增糧行動灌溉區(qū)域分布情況，把鄰近地塊分為1個區(qū)，相距較遠地塊獨立分區(qū)，本次共分29個論證區(qū)。再根據(jù)不同地貌類型將論證區(qū)劃分亞區(qū)，代號為Ⅰ、Ⅱ，Ⅰ為為河漫灘砂礫石孔隙潛水區(qū)，Ⅱ為為一級階地砂礫石孔隙潛水區(qū)。

3.2 地下水資源補給量

(1)大氣降水入滲補給量

(1)

式中：Q降補為降水入滲補給量，104m3/a；F為計算區(qū)面積，由1∶20萬地形圖上量取，m2；X為1956—1997年多年平均年降水量依照哈爾濱市水文局降水等值線圖量取，m；α為降水入滲系數(shù)，按黑龍江省經(jīng)驗值采取，Ⅰ區(qū)取0.18，Ⅱ區(qū)取0.15。

入滲補給計算結(jié)果見表1，入滲補給總量為941.82×104m3。

(2)側(cè)向徑流補給量

(2)

式中：Q側(cè)徑為地下水側(cè)向徑流流入量，104m3/a；K為含水層平均滲透系數(shù)，m/d；I為地下水水力坡度，‰；B為計算斷面寬度，m；M為計算斷面含水層厚度，m；T為地下水徑流補給時間，d/a；

計算結(jié)果見表1，側(cè)向徑流總補給量為513.10×104m3。

(3)地下水總補給量

(3)

通過計算論證區(qū)地下水補給量為1454.94×104m3/a。

(4)可開采量計算采用開采系數(shù)法計算

(4)

式中：Q可開為地下水可開采量，104m3/a；Q總補為計算區(qū)地下水總補給量，104m3/a；ρ為開采系數(shù)，本次取0.8。

計算結(jié)果見表1，論證區(qū)總可開采量1163.95×104m3/a。

表1 項目區(qū)地下水資源補給量計算結(jié)果

3.3 地下水供需平衡分析

3.3.1 現(xiàn)狀水量平衡

( 1 )現(xiàn)狀用水戶指標

論證區(qū)總?cè)丝?.4萬人，全部為農(nóng)業(yè)人口，大牲畜2.55萬頭，小牲畜10.6萬頭。

( 2 )用水戶用水定額

農(nóng)村生活現(xiàn)狀用水定額 40 L/(人·d)；大牲畜用水定額為 50 L/( 頭·d )；小牲畜用水定額采用為 10 L/(頭·d )。

(3)現(xiàn)狀年水量平衡

經(jīng)計算論證區(qū)多年平均地下水可開采量1163.95×104m3/a?，F(xiàn)狀地下水開采量125.84×104m3/a。論證區(qū)內(nèi)剩余可開采量為1038.11×104m3/a，現(xiàn)狀開發(fā)程度為10.81%。

3.3.2 規(guī)劃水平年水量平衡

(1)農(nóng)村生活需水量[7]

農(nóng)村生活需水量由預(yù)測的2015年農(nóng)村人口、大小牲畜頭數(shù)及相應(yīng)的定額，計算出農(nóng)村生活需水量。論證區(qū)總?cè)丝?.64萬人，全部為非農(nóng)業(yè)人口。大牲畜3.15萬頭，小牲畜13.9萬頭。計算得到農(nóng)村生活需水總量為240.34×104m3/a。

(2)農(nóng)業(yè)需水量[7]

2015年論證區(qū)除了新增節(jié)水增糧灌區(qū)面積2986.7 hm2外，農(nóng)田灌溉沒有新增面積的規(guī)劃，規(guī)劃水平年新增灌溉面積為2986.7 hm2，計算新增需水量為307.98×104m3/a。

(3)規(guī)劃年水量平衡

經(jīng)計算論證區(qū)多年平均地下水可開采量1163.95 ×104m3/a,本項目建成后需水量達到548.32×104m3/a,論證區(qū)內(nèi)剩余可開采量為615.63×104m3/a。

4 結(jié)果分析

論證區(qū)地下水補給條件較好，地下水儲存量較大，含水層調(diào)節(jié)能力強，地下水可以多年調(diào)節(jié)，以豐補欠。通過計算得到論證區(qū)現(xiàn)狀可開采量為1163.95×104m3/a，規(guī)劃情況下論證區(qū)需水量548.32×104m3/a，其中，本項目實施后新增開采地下水資源量為307.98×104m3/a。本地區(qū)地下水可開采量遠大于需水量，本項目實施后地下水不會超采，也不會對區(qū)域地下水位及地下水資源造成影響。

[1] 財政部，水利部，農(nóng)業(yè)部.關(guān)于支持黑龍江省、吉林省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、遼寧省實施“節(jié)水增糧行動”的意見[R].北京：農(nóng)業(yè)司，2011.

[2] 馬宏娟.曹陽縣節(jié)水增糧工程項目水資源論證分析[J].黑龍江水利科技，2015，43(4)：36-38.

[3] 孫洪江，楊海權(quán).喀左縣節(jié)水灌溉水資源供需平衡分析及項目區(qū)典型設(shè)計[J].黑龍江水利科技，2015，43(2)：151-154.

[4] 朱厚華，管恩宏.農(nóng)業(yè)灌溉建設(shè)項目水資源論證實踐分析[J].水利發(fā)展研究，2014(4)：52-54.

[5] 劉文良，孫香太，尤春峰.黑龍江省水資源綜合規(guī)劃地下水資源評價報告[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，2005.

[6] 劉文良，孫香太，尤春峰.黑龍江省水資源及開發(fā)利用調(diào)查評價[R].哈爾濱:黑龍江省水文局，2008.

[7] 于沐，孟慶國.哈爾濱市水資源可持續(xù)利用規(guī)劃(2001-2030)[R].哈爾濱:哈爾濱市水務(wù)局，2004.

徐建立(1965-)，男，主要從事水利工程規(guī)劃與設(shè)計工作。E-mail:mlswj@126.com

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