陸家壩水庫灌區(qū)需水量計算方法

翁建平 趙國杰 劉武軍

陸家壩水庫灌區(qū)需水量計算方法

翁建平 趙國杰 劉武軍

陸家壩水庫灌溉面積496 hm2(7 441畝)，灌區(qū)P=80%典型年水稻和油菜凈灌溉定額分別為4 605 m3/hm2(307m3/畝)和1 335 m3/hm2(89m3/畝)。P=80%典型年灌溉毛需水量為387萬m3，多年平均灌溉毛需水量為345萬m3，綜合毛灌溉定額6 960 m3/hm2(464 m3/畝)。

陸家壩水庫 凈灌溉定額 灌區(qū) 需水量

1 工程概況

陸家壩水庫位于貴州省銅仁市松桃苗族自治縣境內(nèi)松桃河源頭革鐵河上，壩址以上控制流域面積131.8 km2，多年平均徑流量11 689萬m3，多年平均流量3.71 m3/s，正常蓄水位592 m，死水位546 m，水庫總庫容4 299萬m3。多年平均工業(yè)和城鄉(xiāng)生活供水量5 205萬m3，灌溉供水量335萬m3，鄉(xiāng)村人畜供水量442萬m3，總供水量5 982萬m3，水量利用系數(shù)51.2%。

陸家壩水庫壩區(qū)和庫區(qū)地貌為丘陵河谷盆地，沿岸階地發(fā)育。地形起伏較大，切割較強，侵蝕、溶蝕地貌廣泛，巖溶發(fā)育。庫區(qū)有大漁泉引水式水電站，裝機容量600 kW，年發(fā)電量約240萬kW·h。

2 陸家壩水庫灌溉范圍

松桃河沿線已建水利工程主要功能是灌溉，修建時間久遠，工程設(shè)施已老化，渠系工程配套不完善，嚴重影響效益的發(fā)揮。

陸家壩水庫下游沿河各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有灌區(qū)分布，在1/10 000地形圖上量算該工程控制范圍內(nèi)坡度 25°以下的灌區(qū)面積。根據(jù)灌區(qū)調(diào)查情況，結(jié)合類似工程，折算系數(shù)取0.85，扣除該范圍內(nèi)局部高地、道路、房屋、溝渠、林地和荒地等面積。經(jīng)量算，陸家壩水庫下游沿河各鄉(xiāng)鎮(zhèn)灌區(qū)面積見表1。

根據(jù)表1可以看出，陸家壩水庫沿河兩岸不保灌面積為523.4 hm2(7 851畝)，其中陸家壩水庫在冷水溪鄉(xiāng)境內(nèi)供水線路為穿山隧洞，沒有向冷水溪鄉(xiāng)布置分水口位置。根據(jù)松桃河流域規(guī)劃，冷水溪鄉(xiāng)規(guī)劃有冷水溪水庫，可以滿足其灌區(qū)需水，所以本階段陸家壩水庫不考慮冷水溪灌溉面積，因此，本階段陸家壩水庫的灌溉面積為496 hm2(7 441畝)。

表1 陸家壩水庫沿河兩岸灌溉面積 hm2

3 灌溉需水量計算

本次灌溉需水量計算方法為：首先確定灌區(qū)的灌溉面積和作物種植結(jié)構(gòu)、種植比例和復(fù)種指數(shù)；結(jié)合松桃縣大氣和土壤等因素擬定不同作物灌溉制度；根據(jù)作物灌溉制度、歷年逐旬降雨資料和歷年蒸發(fā)資料，計算出各種作物歷年逐旬凈需水過程；根據(jù)輸水建筑物形式、輸水方式(自流還是揚水)、輸水距離等因素擬定灌溉水利用系數(shù)；再根據(jù)各種作物凈灌溉定額、歷年逐旬灌溉凈需水過程和灌溉水利用系數(shù)計算出各種作物毛灌溉定額、灌溉總需水量和長序列歷年逐旬毛灌溉需水過程。

陸家壩水庫灌區(qū)面積約496 hm2(7 441畝)，設(shè)計全部種植水稻，復(fù)種油菜，復(fù)種指數(shù)1.8，即油菜復(fù)種面積為496 hm2(5 953畝)。

3.1 水稻灌溉制度

本灌區(qū)水稻灌溉擬推薦“薄、淺、濕、曬”控制灌溉模式，灌溉制度見表2。

表2 水稻“薄-淺-濕-曬”灌溉制度

根據(jù)以上要求，擬定灌區(qū)中稻灌溉制度見表3。

采用降水、蒸發(fā)資料按逐旬田間水量平衡法計算水稻定額，降水取一定的有效雨量。田間滲漏以1.0～2.0 mm/d計，定額計算中，充分考慮了降水、蒸發(fā)、滲漏及水層深度等因素，計算公式如下：

泡田期用水定額：

表3 中稻灌溉制度表

注：泡田期定額439.5 m3/hm2(29.3m3/畝)。

M泡=M1+M2+f+0.6E20-R

式中M1——使一定水層飽和與一定水層達到流體狀態(tài)的需水量，采用73.3 mm；

M2——田間水層深度，采用15～20 mm；

f——下滲量以1～2 mm/d計；

E20——計算時段的20 cm蒸發(fā)器觀測值，mm；

R——有效雨量，當旬雨量大于100 mm時按l00 mm計，小于100 mm以實際雨量計。

生長期用水定額：

M生=Y-R±ΔH

式中Y——田間耗水量，Y=f+aE20，f為下滲量，取1.0～2.0 mm/d，a為散發(fā)系數(shù)，變化范圍為0.8～1.2；

R——有效雨量，以Rm=1/2(Y±ΔH)進行計算，其中Rm為最大有效雨量，若降水量以X表示，則當Rm≥X時，取R=X；若Rm≤X時，取R=Rm；

ΔH——計算時段(旬)始末田間水層變幅，mm。

3.2 旱作物灌溉制度

根據(jù)貴州省一些地區(qū)油菜灌溉試驗資料，結(jié)合陸家壩水庫灌區(qū)的實際情況，擬定各種油菜的灌溉期和需水總量，見表4。

表4 旱作物灌溉制度表

根據(jù)有關(guān)資料確定作物生育分期、土壤計劃濕潤層深度、土壤適宜含水量，再根據(jù)規(guī)范上的有關(guān)公式以典型年法計算油菜各種生長期的灌水次數(shù)、灌水時間、灌水定額，成果見表5。

表5 油菜生育期基本參數(shù)表

旱作物的灌溉定額采用需水量扣除有效雨量法進行計算。

油菜生長、灌溉期為11月—翌年4月，有效雨量是降水量與降水利用系數(shù)的積，當月降水量為10～100 mm時，利用系數(shù)取1.0～0.6，若月降水量為100～200 mm時，相應(yīng)利用系數(shù)為0.6～0.3。

3.3 作物灌溉定額和需水量

3.3.1 作物灌溉定額

根據(jù)作物灌溉制度、歷年逐旬降雨資料和歷年蒸發(fā)資料，可計算出灌區(qū)各種作物歷年逐旬凈需水定額，陸家壩水庫各種作物凈灌溉定額見表6。

表6 水庫灌區(qū)各種作物凈灌溉定額成果表 m3/hm2

陸家壩水庫P=80%典型年水稻和油菜凈灌溉定額分別為4 605 m3/hm2(307m3/畝)和1 335 m3/hm2(89m3/畝)。

3.3.2 作物灌溉需水量

根據(jù)GB 50288—1999《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》，并結(jié)合本工程的輸水設(shè)施確定灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)。本工程從水庫至分水口采用隧洞結(jié)合管道輸水，從分水口至田間采用渠道輸水，輸水線路水利用系數(shù)取0.75(含隧洞、管道和渠道等)；田間水利用系數(shù)取0.95；因此，陸家壩水庫灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.71。

根據(jù)作物的凈灌溉定額和灌溉水利用系數(shù)，計算灌區(qū)歷年逐月灌溉總需水量，陸家壩水庫灌區(qū)P=80%典型年灌溉毛需水量為387萬m3，多年平均灌溉毛需水量為345萬m3，綜合毛灌溉定額6 960 m3/hm2(464 m3/畝)。詳見表7。

表7 陸家壩水庫灌區(qū)綜合毛需水過程 萬m3

4 結(jié) 語

經(jīng)計算，陸家壩水庫P=80%典型年水稻和油菜凈灌溉定額分別為4 605 m3/hm2(307 m3/畝)和1 335 m3/hm2(89 m3/畝)，同屬松桃縣的鹽井水庫P=80%典型年水稻和油菜凈灌溉定額分別為4 617 m3/hm2(307.8 m3/畝)和1 312.5 m3/hm2(87.5 m3/畝)，非常接近；大興水利樞紐設(shè)計保證率P=80%水稻、油菜灌溉定額分別為4 621.5 m3/hm2(308.1 m3/畝)和1 314 m3/hm2(87.6 m3/畝)，相差很小。

三座水庫均為中型水庫，同屬松桃縣，灌區(qū)內(nèi)種植作物水稻和油菜計算的凈灌溉定額非常接近，因此，陸家壩水庫灌區(qū)作物需水量計算成果較為合理。

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2017-03-12)

翁建平 男 高級工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責任公司 天津 300222

趙國杰 男 高級工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責任公司 天津 300222

劉武軍 男 工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責任公司 天津 300222