陜西省洛川縣節(jié)水灌溉工程水資源供需平衡分析

馮翠平

（陜西省洛川縣水務(wù)局水利工作隊(duì)，陜西 延安 727400）

0 引言

陜西洛川縣是一個水資源十分緊缺的縣，旱災(zāi)頻繁，農(nóng)業(yè)對水資源依賴程度高，尤其是近年來發(fā)生的多年不遇的連續(xù)干旱，突顯出農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施在洛川縣抗旱減災(zāi)、保證灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位和作用。全面建設(shè)節(jié)水灌溉工程，發(fā)展節(jié)水灌溉，提高用水效率，以有限的水資源保障農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，農(nóng)民增收。在加大建設(shè)節(jié)水灌溉工程時，水資源的供需平衡尤為重要[1]。

1 工程概況

洛川縣吳家河水庫灌區(qū)節(jié)水灌溉工程建設(shè)地在菩提鄉(xiāng)，工程受益范圍包括舊縣鎮(zhèn)的故現(xiàn)、五里頭、張村、九郎頭、下洼5個行政村的2638.2萬畝蘋果園。改造原二抽泵站，并對灌區(qū)輸水配水和田間工程進(jìn)行配套建設(shè)，改造灌區(qū)均采用管道輸配水，田間工程采用管道灌溉。工程以孫家河陂塘為水源，鋪設(shè)輸水低壓暗管，建設(shè)高效節(jié)水灌溉設(shè)施，配套暗管灌溉0.67萬畝。

節(jié)水灌溉項(xiàng)目區(qū)主要為吳家河水庫灌區(qū)，為抽水灌區(qū)。吳家河水庫位于洛川縣舊縣鎮(zhèn)吳家河村上游約500 m處，壩高18 m，總庫容97萬m3，有效庫容61萬m3，死庫容10萬m3，受益范圍涉及菩提鄉(xiāng)的新城堡、李家村、向陽村等6行政村，2個自然村，受益人口14227萬人。1979年測定，淤積庫容6萬m3，2009年5月完成除險(xiǎn)加固工程任務(wù)并蓄水，水庫除險(xiǎn)加固后效益顯著，保障居民飲用水及果園灌溉用水安全。

2 工程水資源供需水分析

2.1 供水分析

對于吳家河水庫灌區(qū)項(xiàng)目區(qū)可供水量分析主要是從地表水和地下水兩方面進(jìn)行分析[2]。

（1）地表水。地表供水水源為吳家河水庫，水源水量充足，水質(zhì)符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB5084—2005）灌溉水的規(guī)定要求，水庫自身亦無對來水情況的測算，屬無資料流域。

吳家河屬于界子河流域，相鄰的仙姑河流域分別位于同一分水嶺兩側(cè)，屬相似流域。仙姑河流域上游支流──拓家河中游建有拓家河水庫，拓家河水庫具有1974～2000年逐日庫水位、出庫流量、水庫滲漏量等觀測資料。首先根據(jù)拓家河水庫觀測資料對其來水量進(jìn)行還原計(jì)算；然后對還原后的來水資料系列在代表性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行頻率計(jì)算，求得拓家河水庫多年平均及不同頻率的年來水量。水量還原計(jì)算按水量平衡方程進(jìn)行，按下式計(jì)算：

式中：W入為時段入庫總水量，萬m3；W末、W始為時段始末庫存水量，萬m3；W泄為時段內(nèi)下泄流量，萬m3；W滲為時段內(nèi)水庫滲漏水量，萬m3；W蒸為時段內(nèi)水庫蒸發(fā)損失量，萬m3。

對還原計(jì)算的來水系列進(jìn)行代表性分析，整個系列既有連續(xù)的豐水年組，亦有連續(xù)枯水年組，累計(jì)Cv值隨樣本容量的增加而趨向于穩(wěn)定，均值有逐漸穩(wěn)定的態(tài)勢，系列已具有一定的代表性。采用矩法計(jì)算年徑流系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)，求得拓家河水庫壩址年徑流系列的均值及Cv、Cs值。采用P-Ⅲ曲線適線，經(jīng)目估適線，求得得拓家河流域壩址以上不同頻率的徑流量。采用計(jì)算出的拓家河流域多年平均徑流量推算出年徑流深為23.4 mm。拓家河水庫為黃土林區(qū)，吳家河水庫黃土林區(qū)面積占流域面積的3/5。以拓家河水庫年徑流深23.4 mm，作為黃土林區(qū)徑流深值。由《延安地區(qū)水文手冊》查算得黃土溝壑塬區(qū)徑流深為28.5 mm。將兩種徑流深值按面積加權(quán)平均算出吳家河多年平均徑流深為：

將洛川氣象站作為吳家河流域代表站。拓家河水庫有1955年～2000年長系列多年平均降雨量為556.3 mm，洛川氣象站有1955年～2002年長系列多年平均降雨量為612.7 mm。故吳家河水庫多年平均徑流深為：

兩種方法算得多年平均徑流深相差0.4 mm。為了確保來水量的可靠性，年徑流深采用25.4 mm，故用該值決算得吳家河水庫多年平均徑流量為105.4萬m3。采用拓家河水庫分析的Cv＝0.38，Cs＝2.0Cv，求出吳家河水庫壩址以上不同頻率年徑流量見表1。

表1 吳家河水庫壩址以上不同頻率年徑流量

（2）地下水。工程區(qū)地下潛水按含水層巖性分孔隙—裂隙水和基巖裂隙水兩類，孔隙—裂隙水含水層為黃土狀壤土、砂礫石層；基巖裂隙水的含水層為強(qiáng)、弱風(fēng)化砂巖夾泥巖。區(qū)內(nèi)含水巖組為松散覆蓋層孔隙水與層狀基巖裂隙、孔隙層間水，地下水主要補(bǔ)給來源為大氣降水，多排泄于附近河谷，水質(zhì)屬重碳酸鹽類淡水。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)已成井資料，井深一般150 m，單井出水量5 m3/h～10 m3/h，潛水年資源量736.4萬m3，年可開采為368.2萬m3。由于受大于降水補(bǔ)給的影響，地下水位波動劇烈且出水量不穩(wěn)定，開采不易。

在水質(zhì)方面，水源均屬碳酸鹽、重碳酸鹽類水。有機(jī)污染項(xiàng)目中，酚、氯、氰、砷含量甚少或無，鉻（六價(jià)）均在0.008 mg/l～0.011 mg/l之間。地表水、地下水均屬二等水質(zhì)，宜于人畜飲用和灌溉。

2.2 需水分析

吳家河水庫灌區(qū)需水量主要來自灌溉用水和居民生活飲用水。

（1）灌溉用水量。項(xiàng)目區(qū)灌溉面積2638.2畝，作物以種植蘋果為主。蘋果的最佳灌水期為萌芽前（3月下旬）、新梢旺長前（5月初）、果實(shí)迅速膨大期（7月～8月）和封凍前（10月下旬至11月上旬）四個灌水期，其中①萌芽前（3月下旬）灌水可有效利用先年貯藏養(yǎng)分，促進(jìn)萌芽、開花、座果、擴(kuò)大葉面積、增強(qiáng)光合作用；②新梢旺長前（5月初）灌水。此期是蘋果新梢旺長和幼果膨大并進(jìn)的時期，葉片蒸騰作用強(qiáng)，是蘋果的需水臨界期，此期水分不足，不僅影響春梢生長和果實(shí)發(fā)育，而且還會嚴(yán)重影響花芽分化，從而導(dǎo)致翌年產(chǎn)量的大幅度下降；③果實(shí)迅速膨大期（7月～8月）灌水能促進(jìn)果實(shí)增大和提高產(chǎn)量，且有利于花芽分化，為來年豐產(chǎn)創(chuàng)造條件，洛川7月～8月份處于汛期，降雨占到了全年將水的50%多，一般年份此期基本不需灌溉；④封凍前（10月下旬至11月上旬）灌水能促進(jìn)有機(jī)肥料腐解，滿足果樹休眠期的水分要求，增加冬季樹體營養(yǎng)積累，防止冬季抽條。

由于項(xiàng)目區(qū)無蘋果試驗(yàn)的灌溉制度，根據(jù)在洛川縣當(dāng)?shù)氐淖咴L調(diào)查，依據(jù)當(dāng)?shù)厝罕姸嗄晏O果灌溉高產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，蘋果果園一般年份每畝年灌溉3次、每次灌水定額為10.0 m3/畝左右，灌溉方式為垅溝灌、穴灌，灌溉有效利用系數(shù)為0.90。根據(jù)群眾灌溉蘋果的高產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定的灌溉制度，見表2。

表2 蘋果灌溉制度

單位面積上的年灌溉用水量按照灌溉次數(shù)×灌水定額／灌溉有效利用系數(shù)[3]，故吳家河水庫全灌區(qū)灌溉需水量為：

總用水量＝3×10×1.2／0.90＝40 萬 m3；

（2）居民生活飲用水量

吳家河水庫灌區(qū)涉及三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)14227人的生活用水，其中省市核定的不安全人口7548人。居民生活飲用水年總量22.1萬m3，供水工程用水量特征指標(biāo)，見表3。

表3 居民生活飲用水量

3 水庫灌區(qū)水資源平衡分析

依據(jù)需水分析，當(dāng)來水頻率為50%時，吳家河年徑流量為100.3萬m3，扣除水庫正常的蒸發(fā)滲漏后，90.3萬m3

的徑流可以利用；當(dāng)來水頻率為75%時，吳家河年徑流量為76.3萬m3，扣除水庫正常的蒸發(fā)滲漏后，可以利用的徑流為73.4 萬 m3。

吳家河水庫灌區(qū)蘋果年灌溉需水量為40萬m3，居民年生活飲用水量為20.77萬m3。

對供水量和需水量進(jìn)行計(jì)算，成果可知，無論來水保證率為75%還是50%，吳家河水庫均可以滿足灌區(qū)的居民飲用水要求，以及灌區(qū)內(nèi)2638.2畝果園的灌溉。吳家河水庫灌區(qū)供需水量平衡分析，見表4。

表4 吳家河水庫灌區(qū)供需水量平衡分析表

通過對洛川縣節(jié)水灌溉工程水資源供需平衡分析得知，吳家河水庫灌區(qū)內(nèi)地下水埋藏較深，含水層富水性弱，單井水量小且不穩(wěn)定；地表水水源水量豐富，水質(zhì)符合灌溉用水，且取水便利，管理方便，滿足用水需求[4]。

4 結(jié)語

洛川縣節(jié)水灌溉工程主要是解決洛川縣三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的蘋果灌溉用水和居民生活飲用水，其主要灌區(qū)為吳家河水庫灌區(qū)。經(jīng)過對吳家河水庫灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的供需水條件進(jìn)行分析得知，可供水來源主要是地表水，且當(dāng)來水頻率為50%時，吳家河水庫可利用年徑流量為90.3萬m3，當(dāng)來水頻率為75%時，吳家河水庫年徑流量為73.4萬m3，需水量主要包括灌溉用水量和居民生活飲用水量，共計(jì)60.77萬m3。對于洛川縣節(jié)水灌溉工程水資源供需平衡分析，確定地表水水源水量豐富，水質(zhì)符合灌溉用水，且取水便利，管理方便，滿足用水需求。