新鄭市新村鎮(zhèn)農(nóng)田水利現(xiàn)代化項(xiàng)目水量供需平衡分析

孔海龍 黃喜良 黃威威

(1.河南省水利勘測有限公司， 河南 鄭州 450003；2.河南省農(nóng)田水利技術(shù)推廣站， 河南 鄭州 450003；3.河南譽(yù)庭巖土工程有限公司，河南 鄭州 450003)

新鄭市新村鎮(zhèn)農(nóng)田水利現(xiàn)代化項(xiàng)目水量供需平衡分析

孔海龍1黃喜良2黃威威3

(1.河南省水利勘測有限公司， 河南 鄭州 450003；2.河南省農(nóng)田水利技術(shù)推廣站， 河南 鄭州 450003；3.河南譽(yù)庭巖土工程有限公司，河南 鄭州 450003)

本文通過對不同灌溉對象在不同保證率條件下灌區(qū)水量供需變化進(jìn)行分析，提出灌溉工程建設(shè)和節(jié)水增效的措施建議，為灌區(qū)水資源的可持續(xù)利用及長效運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

新村鎮(zhèn)；農(nóng)田水利；示范項(xiàng)目； 水量分析

1 引 言

新村鎮(zhèn)位于新鄭市西北部，是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。全鎮(zhèn)國土面積14000hm2，其中耕地面積3000hm2。農(nóng)作物主要有小麥、玉米、蔬菜等，由于灌溉條件差，復(fù)種指數(shù)僅為160%。地表水資源主要來自雙洎河和黃水河，但河道多處斷流。工農(nóng)業(yè)用水主要依靠開采地下水，造成了地下水漏斗。2015年新村鎮(zhèn)爭取項(xiàng)目資金擬建設(shè)農(nóng)田水利現(xiàn)代化示范鄉(xiāng)鎮(zhèn)項(xiàng)目，水資源問題成為制約項(xiàng)目實(shí)施的主要瓶頸。因此亟須開展水資源評價(jià)，采取必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)措施，保障項(xiàng)目建設(shè)和持續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

2 項(xiàng)目區(qū)水土資源開發(fā)利用現(xiàn)狀分析

2.1 項(xiàng)目區(qū)土地資源利用現(xiàn)狀

新村鎮(zhèn)國土總面積14000hm2，土地利用總量為7400hm2，占國土總面積的 52.86 %。新村鎮(zhèn)土地資源利用現(xiàn)狀見表1。

表1 新村鎮(zhèn)土地資源利用現(xiàn)狀

2.2 項(xiàng)目區(qū)水資源及開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.2.1 項(xiàng)目區(qū)水資源現(xiàn)狀

2.2.1.1 地表水資源及其可利用量

項(xiàng)目區(qū)多年平均降雨量為580mm，50%保證率時(shí)降雨量為560mm，75%保證率時(shí)降雨量為435mm，95%保證率時(shí)降雨量為252mm。

多年平均徑流量由式(1)計(jì)算：

W=0.1αXF

(1)

式中W——多年平均徑流量，萬m3；

α——徑流系數(shù)，一般取0.2～0.6，本次計(jì)算取0.4；

X——多年平均降雨量，mm；

F——產(chǎn)流面積，km2，在此取43km2。

項(xiàng)目區(qū)多年平均地表水資源總量998萬m3，50%、75%、95%保證率時(shí)地表水資源量分別為963萬m3、748萬m3、433萬m3。

由于項(xiàng)目區(qū)降水年內(nèi)分配不均，季節(jié)變化大，汛期徑流集中， 6—9月徑流量占全年徑流量的60%以上；徑流攔蓄控制性水工建筑物少，大部分流出境外，因而地表水的利用率很小，在地表水資源可利用量估算時(shí)按徑流量的80%考慮。故項(xiàng)目區(qū)多年平均地表水資源可利用量為798萬m3，50%、75%、95%保證率時(shí)地表水資源可利用量分別為770萬m3、598萬m3、364萬m3。項(xiàng)目區(qū)地表水資源及其可利用量計(jì)算成果見表2。

表2 項(xiàng)目區(qū)地表水資源及其可利用量計(jì)算成果

2.2.1.2 項(xiàng)目區(qū)地下水資源及其可利用量

項(xiàng)目區(qū)地勢平坦，且含水層顆粒較細(xì)，滲透性較弱，地下水坡度平緩，所以水平方向流入流出不予計(jì)算。項(xiàng)目區(qū)淺層地下水綜合補(bǔ)給量主要包括降雨入滲W1和灌溉回歸W2，即

W地下=W1+W2

(2)

降雨入滲補(bǔ)給量為

W1=0.1αPF

(3)

式中W1——降雨入滲補(bǔ)給量，萬m3；

α——入滲系數(shù)，一般取0.23～0.26，本次計(jì)算取0.25；

P——多年平均降雨量，mm；

F——控制面積，km2，在此取項(xiàng)目區(qū)面積43km2。

灌溉回歸水補(bǔ)給量為

W2=Q定UF灌

(4)

式中Q定——灌溉定額，37.5m3/km2；

F灌——灌溉面積，43km2；

U——回歸系數(shù)，取0.2。

地下水可開采量等于地下水補(bǔ)給量乘以可開采系數(shù)，可開采系數(shù)取0.85。項(xiàng)目區(qū)地下水資源量計(jì)算成果見表3。

表3 項(xiàng)目區(qū)地下水資源量計(jì)算成果

2.2.1.3 項(xiàng)目區(qū)水資源可利用總量

項(xiàng)目區(qū)水資源可利用總量見表4。

表4 項(xiàng)目區(qū)水資源可利用量計(jì)算成果

2.2.2 項(xiàng)目區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.2.2.1 項(xiàng)目區(qū)需水量現(xiàn)狀

a.項(xiàng)目區(qū)生活、生態(tài)及副業(yè)需水量。項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)

人口4.5萬人；大、小牲畜分別為0.4萬頭、3萬只；項(xiàng)目區(qū)內(nèi)基本無工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。規(guī)劃年灌溉面積4333hm2，人口自然增長率為5‰,大小牲畜增長率均為3%。農(nóng)村居民生活用水定額按照55L/d計(jì)算，則20m3/(人·a)。大牲畜用水定額按照50L/(頭·d)計(jì)算，則18.25m3/(頭·a)。小牲畜用水定額按照4L/(只·d)計(jì)算，則1.46m3/(只·a)。生態(tài)環(huán)境用水量占可利用總量的10%計(jì)算。年農(nóng)副產(chǎn)品加工分別為50萬t、60萬t、70萬t， 每噸用水量8L。項(xiàng)目區(qū)生活、生態(tài)及副業(yè)需水量計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 項(xiàng)目區(qū)生活、生態(tài)及副業(yè)需水量計(jì)算

b.項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算。項(xiàng)目區(qū)主要農(nóng)作物有小麥、玉米、蔬菜、果園、草地、苗圃等，現(xiàn)狀年灌溉面積3770 hm2，其中耕地面積3000hm2，林地533hm2，園地150hm2，草地50 hm2；現(xiàn)狀年耕地灌溉面積中包括：小麥1200 hm2，玉米1050 hm2，露地蔬菜360 hm2，復(fù)種指數(shù)為1.87，灌溉水利用系數(shù)為0.6。凈灌溉定額根據(jù)項(xiàng)目區(qū)灌溉調(diào)研數(shù)據(jù)，并參考河南省《農(nóng)業(yè)用水定額》(DB41/T 958—2014)等資料確定。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)作物實(shí)際灌溉情況確定毛灌溉定額(見表6)。

表6 項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算

續(xù)表

c.項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀需水總量計(jì)算成果見表7。

表7 項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀需水總量計(jì)算成果 單位：萬m3

d.項(xiàng)目區(qū)供水工程供水能力計(jì)算成果見表8。

表8 項(xiàng)目區(qū)供水工程供水能力計(jì)算成果

2.2.2.2 項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀水量供需狀況分析

a.現(xiàn)狀水資源承載能力分析。在現(xiàn)有水資源條件下，50%和75%保證率時(shí)水資源滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水需求。95%保證率時(shí)水資源可利用量與需水量接近，供需關(guān)系緊張?，F(xiàn)狀年水資源供需平衡測算見表9。

表9 現(xiàn)狀年水資源供需平衡測算 單位：萬m3

b.現(xiàn)狀供水能力與水量需求分析。在現(xiàn)有供水條件下，50%保證率時(shí)水量滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水需求。75%和95%保證率時(shí)供水工程供水能力不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水需求，亟待建設(shè)新的供水工程，增加供水能力，滿足項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水需求?，F(xiàn)狀年供水工程與水量需求測算見表10。

表10 現(xiàn)狀年供水工程與水量需求測算 單位：萬m3

3 項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年水資源供需平衡分析

3.1 水平年的設(shè)定

新村鎮(zhèn)擬建設(shè)的農(nóng)田水利現(xiàn)代化示范項(xiàng)目于2015年立項(xiàng)，將2015年設(shè)定為現(xiàn)狀水平年。2016年為建設(shè)期間，2017年交付運(yùn)行，將2017年設(shè)定為近期水平年。主要取水工程為水井，設(shè)計(jì)使用年限為15年，將2032年設(shè)定為遠(yuǎn)期水平年。

3.2 項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年土地利用分析

隨著供給側(cè)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)性改革和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，預(yù)測到2032年，項(xiàng)目區(qū)土地利用總量不變，但耕地復(fù)種指數(shù)提高，林地、園地、草地面積增加，其他用地減少。規(guī)劃水平年土地資源利用分析見表11。

3.3 項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年經(jīng)濟(jì)社會(huì)及農(nóng)業(yè)發(fā)展需水量分析

a.項(xiàng)目區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需水量預(yù)測。項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃年人口自然增長率為5‰,大小牲畜增長率為3%。項(xiàng)目區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需水量預(yù)測分析見表12。

表11 規(guī)劃水平年土地資源利用分析

表12 項(xiàng)目區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需水量預(yù)測分析

b.項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展預(yù)測。規(guī)劃水平年灌溉面積4333 hm2，較現(xiàn)狀年新增22%。復(fù)種指數(shù)由現(xiàn)狀年的1.87，提高到2.0。低壓管田間灌溉水利用系數(shù)為0.75，噴灌田間灌溉水利用系數(shù)為0.85，微灌田間灌溉水利用系數(shù)為0.95。項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算見表13。

表13 項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算

c.項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年需水總量計(jì)算成果見表14。

表14 項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年需水總量計(jì)算成果 單位：萬m3

d.項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年水量供需狀況分析。在現(xiàn)有水資源條件下，規(guī)劃水平年50%保證率時(shí)水資源滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水需求；75%保證率時(shí)基本滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水需求；95%保證率時(shí)缺水率為29%，必須采取制定嚴(yán)格的節(jié)水措施，建設(shè)新的節(jié)水工程，保障項(xiàng)目區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用水安全。項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年水量供需計(jì)算成果見表15。

表15 項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年水量供需計(jì)算成果 單位：萬m3

4 水質(zhì)分析

新村鎮(zhèn)項(xiàng)目區(qū)灌溉用水水質(zhì)分析見表16。

表16 新村鎮(zhèn)項(xiàng)目區(qū)灌溉用水水質(zhì)分析

續(xù)表

5 主要結(jié)論

基于上述分析，在復(fù)種指數(shù)提高、糧食增產(chǎn)、人口增加、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)用水增加明顯的情況下，項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃水平年將出現(xiàn)水資源供需緊張的狀況。因此，在建設(shè)新的供水工程，提高供水能力的同時(shí)，必須通過節(jié)水灌溉工程措施、管理措施的聯(lián)合運(yùn)用，提高灌溉水利用系數(shù)，挖掘節(jié)水增效的潛力，才能保障項(xiàng)目區(qū)水資源的有效供給和可持續(xù)利用。建議充分利用地表水灌溉工程，減少對地下水的開采。對現(xiàn)有的地下水取水機(jī)井進(jìn)行改造，在距離地表水較遠(yuǎn)的地塊，適當(dāng)新建取水工程。通過對田間灌溉設(shè)施的改造，重點(diǎn)發(fā)展噴灌、微灌等高效節(jié)水灌溉，減少農(nóng)業(yè)灌溉用水量。

[1] 水利部農(nóng)村水利司,中國灌溉排水發(fā)展中心.節(jié)水灌溉規(guī)劃[M].鄭州：黃河水利出版社，2011.

[2] 水利部水資源管理司，水利部水資源管理中心.建設(shè)項(xiàng)目水資源論證培訓(xùn)教材[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[3] 河南省水資源編纂委員會(huì).河南省水資源[M].鄭州：黃河水利出版社，2007.

Analysis on water supply and demand balance of farmland water conservancy modern project in Xincun Town of Xinzheng City

KONG Hailong1, HUANG Xiliang2, HUANG Weiwei3

(1.HenanWaterConservancySurveyCo.,Ltd.,Zhengzhou450003,China; 2.HenanFarmlandWaterConservancyTechnologyPromotionStation,Zhengzhou450003,China； 3.HenanYutingRock-SoilEngineeringCo.,Ltd.,Zhengzhou450003,China)

In the paper, water supply and demand changes in the irrigation district under the condition of different irrigation objects and assurance rate are analyzed. Measures and suggestions of irrigation project construction and energy-saving efficiency increase are proposed, thereby providing technical support for sustainable utilization and long-term operation of water resources in the irrigation district.

Xincun Town; farmland water conservancy; demonstration projects; water quantity analysis

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.08.001

TV93

A

2096-0131(2017)08- 0001- 06