高標準基本農(nóng)田整理項目水資源平衡分析

權(quán)朝斌++史生梅

摘要：以青海省都蘭縣察汗烏蘇河流域高標準基本農(nóng)田整理項目為例，結(jié)合研究區(qū)域水文調(diào)查、社會經(jīng)濟資料對研究區(qū)供水量與需水量進行綜合分析及預(yù)測，探究水資源供水量能否完全滿足耕種要求。按照當?shù)胤N植習慣，根據(jù)該區(qū)域綜合灌水定額以及作物生長特點和灌溉制度，結(jié)合節(jié)水灌溉措施，討論了水資源平衡分析的要點和方法，計算得出該區(qū)域可供水量和項目實施后的農(nóng)業(yè)灌溉需水量，為項目規(guī)劃設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：察汗烏蘇河流域；高標準基本農(nóng)田；土地整理；水資源；平衡分析

中圖分類號：S275 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）10-1847-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.10.012

Analysis of Chahanwusu River Basin High Standard Basic Farmland Consolidation Project of Soil and Water Resources

QUAN Chao-bin， SHI Sheng-mei

（Key Laboratory of Hydrogeology and Geothermal Geology of Qinghai/Institute of Hydrogeological Engineering and Environmental Geological Survey of Qinghai，Xining 810008，China）

Abstract： Taking Dulan county of Qinghai province Chahanwusu River Basin high standard basic farmland consolidation project as an example， based on regional hydrological survey， social economic data were analyzed in the study area， water supply and water demand prediction， determine whether the water resources in the area of water supply could fully meet the requirements of farming and planting habits， according to local. According to the regional comprehensive irrigation quota and crop growth characteristics and irrigation system， combining with the water-saving irrigation measures of water resources balance points and analysis method were introduced. The research of the region were calculated for the water to meet the project after the implementation of the agricultural irrigation water demand， which provided the technical foundation for project planning and design.

Key words： Chahanwusu River Basin； high standard basic farmland； land consolidation； water resources； balance analysis

目前，關(guān)于水庫、大型灌區(qū)的水量平衡分析及數(shù)據(jù)庫較為完善，隨著近幾年土地整理項目的深入，局部新增耕地擴大，對灌區(qū)的供水量產(chǎn)生較大影響[1，2]。以青海省都蘭縣察汗烏蘇河流域高標準基本農(nóng)田整理項目為例，對研究區(qū)的供水現(xiàn)狀進行詳細調(diào)查，預(yù)測水量供需，引入生態(tài)基流數(shù)據(jù)，計算并分析研究區(qū)域的需水量，對實現(xiàn)研究區(qū)域水資源可持續(xù)利用，保證該區(qū)域土地整理項目可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然條件

研究區(qū)位于都蘭縣城北郊約15 km處的下灘村至西河灘下村之間，109國道西側(cè)。區(qū)內(nèi)僅發(fā)育有Ⅰ級階地，地處沖洪積平原。研究區(qū)南北長約4.8 km，東西長約5.5 km，地勢總體東南高，西北低，自然坡降在1/100左右，海拔3 079.68～3 135.98 m，相對高差56.30 m，地勢較平坦。研究區(qū)現(xiàn)有耕地土壤類型主要分為2個亞類，即棕鈣土、鹽化棕鈣土。表土層0.5～2.5 m。經(jīng)土質(zhì)分析，速效磷含量為2.97～6.27 mg/kg，速效鉀含量為87.67～215.67 mg/kg，有機質(zhì)含量為8.23～12.14 g/kg；土壤pH平均8.69，屬堿性。分析表明，區(qū)內(nèi)土壤總體養(yǎng)分較差，基本適宜種植農(nóng)作物。新增地主要位于下灘村，現(xiàn)狀均為其他草地，土質(zhì)為礫石地，部分區(qū)域需要覆土后方可種植農(nóng)作物。

1.2 水文與水文地質(zhì)

研究區(qū)屬于都蘭縣察汗烏蘇河流域，該河流為內(nèi)陸河，屬北霍布遜湖水系，位于柴達木盆地東部，發(fā)源于鄂拉山西南源的約根涌，河源海拔5 092 m，由東南流向西北，進入盆地后，與夏日老哈河匯合后，以潛流的形式注入柴達木河，最后流入北霍布遜湖。該河流是以降水補給為主，融冰融雪補給為輔的混合型補給河流，河床為沙礫石。察汗烏蘇河長123 km，落差1 912 m，河道平均坡降12.6‰。

1955年8月在察汗烏蘇河干流曾設(shè)有察汗烏蘇水文站，該站位于都蘭縣察汗烏蘇關(guān)角牙合，距上游河源123 km，控制流域面積4 384 km2，有1956～1967年的徑流和洪水資料。1968年1月1日基本測流斷面向下游遷移約1 000 m，設(shè)臨時斷面觀測，同年3月14日又向下游遷移約800 m至察汗烏蘇大橋處，即該站距上游河源124.8 km，控制流域面積 4 434 km2，有1968～2007年的徑流資料（包含1968～2007年渠道引水流量）。察汗烏蘇水文站與察汗烏蘇河流域各引水口的位置關(guān)系詳見圖1。

依據(jù)《都蘭縣哇沿水庫可行性研究報告》中設(shè)計年徑流分析成果，察汗烏蘇水文站不同頻率（P=25%、50%、75%）的年徑流成果Qp分別為6.28、4.52、3.18 m3/s，得出察汗烏蘇水文站多年平均流量Q為4.92 m3/s，同時確定Cv=0.50、Cs/Cv=2.00，多年平均徑流量為1.55億m3，根據(jù)察汗烏蘇水文站不同頻率的年徑流成果得出年徑流月分配成果，見表1。

區(qū)內(nèi)地下水為松散巖類孔隙水，主要賦存于河漫灘、Ⅰ級階地中，為潛水，含水層為卵礫石層，厚度5～30 m?？紫端饕獮楹铀c大氣降水及冰雪融水補給，潛水埋深一般0.1～1.3 m，卵礫石層中孔隙潛水水量豐富。研究區(qū)內(nèi)灌溉水源全部為地表水，可不考慮地下水的影響。

2 研究區(qū)水資源分析

2.1 供水量分析

研究區(qū)灌溉水源為察汗烏蘇總干渠，屬察汗烏蘇河流域。本次水資源分析主要是針對察汗烏蘇河全流域內(nèi)水資源進行平衡分析。察汗烏蘇河全流域現(xiàn)狀供水工程主要有西臺水庫、熱水灌區(qū)引水口、察汗烏蘇灌區(qū)引水口和察汗烏蘇城鎮(zhèn)引水口；供水區(qū)域分為熱水灌區(qū)、察汗烏蘇灌區(qū)和察汗烏蘇鎮(zhèn)城鎮(zhèn)，并將供水區(qū)域分為一區(qū)、二區(qū)和三區(qū)共3個區(qū)，其中三區(qū)包括察汗烏蘇河流域高標準基本農(nóng)田整理項目（一期）、察汗烏蘇河流域土地開發(fā)整理（占補平衡）項目一期和察汗烏蘇河流域高標準基本農(nóng)田整理項目（二期），各區(qū)水土資源分析時采用相同的徑流資料、灌溉設(shè)計標準、用水定額及灌溉制度，各區(qū)灌溉面積統(tǒng)計結(jié)果見表2。

由表2可知，近10年新增耕地已達18%，由于流域灌溉期用水都比較緊張，需要通過各行業(yè)節(jié)水來減少水資源的浪費，為此規(guī)劃水平年需量對灌區(qū)進行節(jié)水改造。通過灌區(qū)節(jié)水改造、改進作物灌溉制度、推廣先進灌水技術(shù)和調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)等措施提高農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)?；鶞誓?010年供水工程可供水量見表3，規(guī)劃水平年2020年供水工程可供水量見表4。由表3、表4可知，基準年2010年供水工程可供水量約為5 800萬m3，規(guī)劃水平年2020年供水工程可供水量約為4 667萬m3，西臺水庫可調(diào)節(jié)供水量為200萬～800萬m3。

依據(jù)國家《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-2012）[3]灌溉工程的規(guī)定，干旱地區(qū)灌溉設(shè)計保證率為50%～75%，根據(jù)研究區(qū)的水文氣象、水土資源、作物組成、灌水方法等因素，灌溉保證率為75%。

2.2 需水量預(yù)測

根據(jù)察汗烏蘇河流域國民經(jīng)濟現(xiàn)狀和《海西州國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃》、《都蘭縣國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十二五”規(guī)劃》等相關(guān)的規(guī)劃成果對經(jīng)濟社會發(fā)展指標進行預(yù)測[4]。察汗烏蘇河流域不同水平年各分區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展指標預(yù)測結(jié)果見表5、表6。由表5、表6可知，①人口。2010年察汗烏蘇河流域總?cè)丝跒?.92萬人，擬定2010～2020年人口年均增長率為9‰，經(jīng)預(yù)測2020年察汗烏蘇河流域總?cè)丝跒?.16萬人。②國民經(jīng)濟指標。2010年察汗烏蘇河流域第一產(chǎn)業(yè)增加值為8 095萬元，工業(yè)增加值為13 342萬元，建筑業(yè)增加值為3 617萬元，第三產(chǎn)業(yè)增加值為3 935萬元。擬定2010～2020年第一產(chǎn)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)增加值年均增長率分別為8%、12%、9%、9%，經(jīng)預(yù)測2020年察汗烏蘇河流域第一產(chǎn)業(yè)增加值為14 882萬元，工業(yè)增加值為31 460萬元，建筑業(yè)增加值為7 230萬元，第三產(chǎn)業(yè)增加值為7 866萬元。2020年察汗烏蘇河流域國內(nèi)生產(chǎn)總值達到61 439萬元。③農(nóng)業(yè)發(fā)展指標。察汗烏蘇河流域氣候條件相對較好，具有進一步發(fā)展農(nóng)業(yè)的資源優(yōu)勢和物質(zhì)基礎(chǔ)?？紤]到對土地資源的合理利用和水資源條件，因地制宜地發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉面積，進而提高農(nóng)牧民收入。2010年察汗烏蘇河流域農(nóng)田灌溉面積約0.42萬hm2；到規(guī)劃水平年2020年，察汗烏蘇河流域農(nóng)田灌溉面積發(fā)展到約0.49萬hm2（包括一期整理和開發(fā)）。④牲畜。2010年察汗烏蘇河流域牲畜數(shù)量為10.488萬頭（只），考慮到流域承載能力和生態(tài)狀況，規(guī)劃水平年流域牲畜數(shù)量將維持現(xiàn)狀，不再增加。

1）居民生活。2010年城鎮(zhèn)居民生活毛用水定額為120 L/人·d，農(nóng)村生活用水定額為50 L/人·d；根據(jù)《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號），擬定2020年城鎮(zhèn)居民生活需水毛定額為140 L/人·d，農(nóng)村生活需水定額為70 L/人·d（表7、表8）。

2）工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)需水定額。2010年工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)萬元增加值取水定額分別為160、40、38 m3/萬元。根據(jù)《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號）及相關(guān)規(guī)劃，擬定2020年工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)萬元增加值定額分別為100、18、16 m3/萬元（表7、表8）。

3）農(nóng)業(yè)灌溉定額。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-2012）、現(xiàn)場實地調(diào)查和《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號）等，整個察汗烏蘇河流域內(nèi)的土地開發(fā)整理項目采用相同的灌溉制度，灌溉設(shè)計保證率采用75%。

現(xiàn)狀年灌溉水利用系數(shù)為0.4，依據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-2012），確定規(guī)劃水平年灌溉水利用系數(shù)為0.6[4，5]，具體灌溉制度見表9。

由表9可知，區(qū)內(nèi)綜合公頃凈灌水量為5 077.5 m3，最大凈灌水率為190 m3/s·hm2，設(shè)計凈灌水率為182.67 m3/s·hm2。根據(jù)灌溉水利用系數(shù)計算得出，基準年2010年和規(guī)劃水平年2020年農(nóng)業(yè)灌溉毛定額分別為12 690、8 460 m3/hm2。

4）牲畜定額。根據(jù)《青海省用水定額》（青政辦[2009]62號），大牲畜定額擬定為40 L/頭（只）·d，小牲畜為10 L/頭（只）·d（表7、表8）。

5）國民經(jīng)濟需水量。根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展指標和需水定額，計算基準年2010年和規(guī)劃年2020年需水量，其中察汗烏蘇河流域土地開發(fā)整理項目（一期）耕地總面積約0.16萬hm2已于2013年3月開工，目前正在實施，本次水量計算時將其視為已整理區(qū)，灌溉水利用系數(shù)按0.6進行計算[6，7]。經(jīng)計算，基準年2010年察汗烏蘇河流域總需水量為5 800.74萬m3，其中居民生活需水量為74.50萬m3，城鎮(zhèn)生產(chǎn)（包括工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)）需水量為242.89萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉需水量為5 442.12萬m3，牲畜需水量為41.23萬m3。2020年察汗烏蘇河流域總需水量為4 666.95萬m3，其中居民生活需水量為103.85萬m3，城鎮(zhèn)生產(chǎn)（包括工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)）需水量為340.19萬m3，農(nóng)業(yè)灌溉需水量為4 181.72萬m3，牲畜需水量為41.22萬m3（表10、表11）。

2.3 水資源供需分析

基準年2010年水資源供需分析見表12。由表12可知，在保證察汗烏蘇河控制斷面（察蘇水文站）河道生態(tài)需水的情況下，察汗烏蘇河流域國民經(jīng)濟用水基本得到滿足，僅在7月出現(xiàn)缺水現(xiàn)象。

在現(xiàn)有工程條件下，實施節(jié)水措施后，2020年水資源供需分析見表13。由表13可知，2020年在保證察汗烏蘇河控制斷面（察蘇水文站）河道生態(tài)需水的情況下，察汗烏蘇河流域國民經(jīng)濟用水得到滿足。

3 小結(jié)與討論

通過上述水資源供需平衡分析可知，察汗烏蘇河流域在75%天然來水年份2020年總需水量為 4 666.95萬m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉需水量為4 181.72萬m3。結(jié)果表明，西臺水庫和引水工程的可供水量為4 666.95萬m3，可供水量滿足研究區(qū)項目實施后的農(nóng)業(yè)灌溉需水量，水資源供需平衡。本研究水資源供需平衡分析方法是基于人工數(shù)據(jù)試算的一種優(yōu)化模型，此方法便于處理數(shù)據(jù)量適中的土地整理項目水資源分析。后續(xù)工作將繼續(xù)深化對水資源供需平衡基礎(chǔ)理論與技術(shù)的研究，提出更加實用的水資源供需平衡模型，為項目規(guī)劃設(shè)計提供參考。

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