黑崗口灌區(qū)“十三五”期間引黃水量分析

苑文杰

黑崗口灌區(qū)“十三五”期間引黃水量分析

苑文杰

（河南省開封市城區(qū)黑崗口引黃管理處，河南開封475002）

開封市黑崗口引黃灌區(qū)，是國家糧食主要產(chǎn)區(qū)和優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)基地。針對灌區(qū)水資源存在的問題和“十三五”期間的建設(shè)變化，通過分析和水資源供需平衡計(jì)算，認(rèn)為需要采取措施，提高水資源利用率、改變傳統(tǒng)的灌溉方式等及“十三五”的節(jié)水改造工程實(shí)施。可節(jié)約水量達(dá)1566萬m3/a,黃河引水2664萬m3/a，滿足灌區(qū)發(fā)展需求。

黑崗口灌區(qū)；引黃；水量；供需；分析

1 概況

開封市黑崗口引黃灌區(qū)位于黃河南岸，涉及城區(qū)和開封縣兩個(gè)行政區(qū)，是國家糧食主產(chǎn)區(qū)和優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)基地。灌區(qū)主要引黃河水進(jìn)行灌溉，控制土地面積279 km2，耕地面積28.10萬畝，規(guī)劃灌溉面積23.90萬畝，共有總干渠和東干渠2條，總長16.248 km。灌區(qū)內(nèi)糧食作物以小麥為主，其次為玉米及水稻等。灌區(qū)內(nèi)共有9個(gè)鄉(xiāng)21.19萬人。該區(qū)屬暖溫帶半溫潤大陸季風(fēng)氣候區(qū),年平均氣溫14C°,平均無霜期215天，平均日照2260 h，年平均降雨量639.2 mm，年平均蒸發(fā)量為1200 mm。

2 灌區(qū)灌溉存在的主要問題

黑崗口引黃灌區(qū)建成以來，對放淤改土、引黃灌溉、發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要作用。但由于多年來灌區(qū)處于停建階段，原設(shè)計(jì)和現(xiàn)有工程又為放淤改土所用，使得灌區(qū)灌溉用水存在以下突出問題：

2.1 水資源利用率過低

由于黑崗口灌區(qū)工程不配套，節(jié)制性、控制性工程陳舊，配套不齊全，灌區(qū)內(nèi)地表水可利用量為640萬m3，目前實(shí)際利用量只有307萬m3，只占可利用量的47%。地下水可開采量為3254萬m3，目前實(shí)際開采量為1557萬m3，只占可開采量的48%。

2.2 灌溉用水浪費(fèi)嚴(yán)重

經(jīng)統(tǒng)計(jì)本灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉面積11.47萬畝，多年平均引黃灌溉水量為8200萬m3；大水漫灌，引黃灌溉定額高達(dá)715 m3/畝，渠系水利用系數(shù)只有0.46，超出設(shè)計(jì)灌溉引黃水量50%，在現(xiàn)有工程條件下運(yùn)行，灌溉用水粗放，節(jié)水灌溉效率具有很大的潛力。

2.3 泥沙沒得到妥善處理，每年清淤量較大

雖然1982年修建了雙河鋪和鹽庵2處沉沙池，由于工程不配套，運(yùn)行管理不正常，發(fā)揮作用較小，長期以來，使用渾水灌溉率較大，導(dǎo)致渠河淤積嚴(yán)重，灌排水路不暢。

2.4 灌溉工程灌溉能力低

區(qū)內(nèi)的建筑物工程大多為20世紀(jì)60～80年代修建的磚結(jié)構(gòu)或部分砼結(jié)構(gòu)，其規(guī)模均為按放淤改土流量修建?，F(xiàn)有支渠工程，均為放淤改土所用的過水?dāng)嗝?，呈寬淺式，各支渠的控制灌溉面積及流量差別較大，與灌溉用水要求不相適應(yīng)，需進(jìn)行統(tǒng)一布置，按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行疏浚及修正?，F(xiàn)有的總干渠,東干渠，多年來未經(jīng)統(tǒng)一疏浚和整修，現(xiàn)有的渠道又均為放淤改土所用的過水?dāng)嗝?，呈寬淺式，與灌溉用水?dāng)嗝嬉蟛幌噙m應(yīng)，且堤防殘缺不全，大部分損壞較為嚴(yán)重，需要重建的較多。

3 黑崗口灌區(qū)“十三五”建設(shè)內(nèi)容及用水變化

“十三五”期間，黑崗口灌區(qū)的灌溉面積不會發(fā)生變化，其灌溉工程建設(shè)內(nèi)容主要為節(jié)水改造，工程包括:渠道整治10條，全長50.15 km，其中總干渠整治工程(0+000～1+500)長1.5 km，全線渠道襯砌；東干渠整治工程(0+000～23+200)長23.2 km，清淤疏浚工程（14+800～23+200）長8.4 km，渠道襯砌工程(0+000～23+200)長23.2 km；西南官莊支渠整治工程(0+000～2+580)長2.58 km，全線全線渠道襯砌；北郊支渠整治工程（0+000～3+940）長3.94 km，全線渠道襯砌；大北崗支渠整治工程（0+000～4+100）長4.1 km，全線渠道襯砌；鐵牛支渠整治工程（0+000～5+030）長5.03 km，全線渠道襯砌；土柏崗分支整治工程(0+000～1+663)長1.663 km，全線清淤，全線渠道襯砌；楊寨支渠整治工程（0+000～2+350）長2.35 km，全線清淤，全線渠道襯砌；土柏崗一支整治工程（0+000～3+ 320）長3.32 km，全線清淤，全線渠道襯砌；崗西支渠整治工程（0+000～2+470）長2.47 km，全線清淤，全線渠道襯砌。修建各類建筑物共108座。

黑崗口灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積23.90萬畝內(nèi)，水資源可利用量為640萬m3，現(xiàn)狀灌溉面積11.47萬畝內(nèi)，水資源利用量為1557萬m3，多年平均引黃灌溉水量為8200萬m3。由現(xiàn)狀引黃用水資料推算至本項(xiàng)目設(shè)計(jì)灌溉面積14.76萬畝的年引黃水量為6221萬m3，引黃灌水定額為715 m3/畝。黑崗口”十三五”期間的節(jié)水改造工程，將使得灌區(qū)渠系水利用系數(shù)由現(xiàn)狀0.46提高到0.55以上，其引黃灌溉用水量較現(xiàn)在將會減少。

4 灌區(qū)水量供需平衡分析

4.1 黃河來水分析

黑崗口灌區(qū)為引黃灌溉。由于黑崗口無測流站，渠首閘前黃河來水量采用三門峽調(diào)節(jié)出水流量，減去黑崗口閘以上兩岸工、農(nóng)業(yè)用水量。（三門峽以下伊、洛、沁河支流非汛期下泄入黃河水量較少未計(jì)入在內(nèi)，作為留有余地）。根據(jù)河南省水利勘測設(shè)計(jì)院1984年調(diào)節(jié)計(jì)算，當(dāng)保證率為75%（中等干旱年）典型年為1952年～1953年6月，三門峽下泄年徑流總量222億m3，相應(yīng)黑崗口閘前年徑流總量為193億m3；6月份平均流量=270.1 m3/s。

4.2 黑崗口閘前可引流量

黑崗口灌區(qū)用水主要通過渠首閘引水灌溉。渠首閘興建于1957年，為5孔鋼筋砼壓力涵洞?？赘?.0 m，孔寬1.8 m，設(shè)計(jì)閘底板高程為75.55 m，閘洞頂板高程為77.55 m。1981年進(jìn)行了改建與加固，黑崗口閘前灌溉引水流量工、農(nóng)業(yè)用水合計(jì)為27.1 m3/s，渠首閘按淹沒壓力涵管出流計(jì)算不同過閘流量及相應(yīng)的閘前水位，當(dāng)黑崗口閘前黃河枯水流量為270.1 m3/s及閘門引水流量Q=27.3 m3/s時(shí)，閘后水位近似為79.52 m（黃海高程），滿足灌溉要求水位。

根據(jù)黃河黑崗口閘實(shí)測資料，2005年6月平均流量為300 m3/s，相應(yīng)閘前水位80.50 m；2016年6月份平均流量為380 m3/s，相應(yīng)閘前水位81.20 m。表明黑崗口引黃灌區(qū)，灌溉季節(jié)黃河的流量及水位均能滿足黑崗口引水閘的設(shè)計(jì)需求。

黑崗口閘水位～流量關(guān)系計(jì)算：水力計(jì)算按壓力涵管淹沒出流計(jì)算，采用下列公式：

式中：g為重力加速度，g=9.81 m/s2；ω為涵洞過水面積，令ω= 1.8×2.0×5=18 m2；μ為涵洞流量系數(shù)；

經(jīng)計(jì)算，Q=71.98 m3/s，根據(jù)這個(gè)關(guān)系式，計(jì)算過閘水位～流量曲線圖詳見圖1。

根據(jù)過閘水位流量曲線，計(jì)算出”十三五”黑崗口灌區(qū)節(jié)水改造工程建設(shè)后，黃河可引流量，見表1。

4.3 引黃水量分析

黑崗口灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積23.90萬畝，其中開封市城區(qū)18.00萬畝，開封縣5.9萬畝。分為水稻區(qū)和旱作區(qū)兩個(gè)部分，水稻區(qū)以種植水稻、冬小麥為主，主要分布于東干渠上段(城區(qū)境內(nèi))，種植面積8.86萬畝，占設(shè)計(jì)灌溉面積的37%；旱作區(qū)以

圖1 黑崗口閘水位與流量關(guān)系曲線

種植冬小麥、晚秋為主，種植面積15.04萬畝，占設(shè)計(jì)灌溉面積的63%。作物水稻需水量650 m3/畝，不包括泡田用水。蔬菜需水量600 m3/畝/年。

表1 黑崗口可引流量計(jì)算表

在不動用地下水靜儲量的情況下，經(jīng)過地上水和地下水的均衡計(jì)算，水稻區(qū)中旱年（P=75%），綜合凈灌溉669.2 m3/畝，其中凈引黃定額為463.2 m3/畝；中等年（P=50%），綜合凈灌溉定額為594.6 m3/畝，其中凈引黃灌溉定額為363.6 m3/畝。旱作區(qū)，中旱年（P=75）灌溉定額為357.80 m3/畝，其中引黃定額為231.60 m3/s，中等年（P=50%），灌溉定額為302.3 m3/畝，其中引黃定額為162.3 m3/畝。

4.4 灌區(qū)引黃水量供需平衡分析

經(jīng)過”十三五”節(jié)水改造工程建設(shè)后，黑崗口灌區(qū)用水量將大大降低。當(dāng)黑崗口灌區(qū)需水量（P=50%時(shí)）為14211萬m3，地表水可利用量為640萬m3，地下水可開采量為3254萬m3，需引黃水量為8554萬m3。引黃灌溉定額為651 m3/畝。灌水率，水稻區(qū)為q=0.707 m3/s/萬畝，旱作區(qū)q=0.443 m3/s/萬畝。渠系水利用系數(shù)可由現(xiàn)狀0.46，提高到0.55以上。水稻區(qū)由0.75 m3/s萬畝，節(jié)水到0.707 m3/s萬畝；旱作區(qū)由0.51 m3/s萬畝,節(jié)水到0.443 m3/s萬畝。

綜合引黃灌水定額由現(xiàn)狀715 m3/畝，節(jié)水到651 m3/畝。年灌溉引黃水量由現(xiàn)狀6221萬m3，節(jié)水到5664萬m3，年節(jié)水量可達(dá)1566萬m3。所以”十三五”期，黑崗口灌區(qū)從黃河引水5664萬m3就可以灌區(qū)用水需求。

5 結(jié)語

黑崗口灌區(qū)為引黃灌區(qū)，由于用水粗放、設(shè)施老化，使得用水成本較高?！笔濉逼陂g，主要對灌區(qū)實(shí)施節(jié)水改造渠系襯砌等工程，將為灌區(qū)灌溉面積的發(fā)展和節(jié)水效益的提高創(chuàng)造了條件。工程實(shí)施后，年節(jié)水量可達(dá)1566萬m3，節(jié)水效益十分顯著，每年從黃河引水5664萬m3，就可滿足灌區(qū)作物灌溉發(fā)展需求。

Analysis of Yellow River Water of the“13th Five-Year Plan”in the Irrigation area of Heigang Gate

YuanWenjie
（YellowRiver Management Office ofHeigangGate in KaifengArea Kaifeng475002,Henan）

For the irrigation area in Heigang Gate of Kaifeng City,is the main grain producing areas and high-quality wheat production base.According tothe existing problems of water resources in the irrigation area and the construction changes during the“13th Five-Year Plan”period,through the analysis and the balance of water supply and demand,it is considered that measures should be taken toimprove the utilization rate of water resources,change the traditional irrigation methods and so on“Of the implementation of water-saving renovation project.Can save water up to 15.66 million m3/a,the Yellow River water 26.64 million m3/a,tomeet the development needs ofirrigation.

The irrigation area in Heigang Gate；diverting water from the Yellow River；water level；supply and demand；toanalyze

S273.2

B

1673-9000（2017）02-0152-02

2016-11-21

苑文杰（1980-），男，河南開封人，工程師，主要從事水利工作。