紅寺堡揚水工程大泵改造后灌區(qū)用水分析

劉秀娟 朱小明

摘要? ? 紅寺堡揚水灌區(qū)是寧夏扶貧揚黃灌溉工程之一。隨著灌區(qū)的快速發(fā)展，供用水矛盾日益突出，工程改造迫在眉睫。計劃到2020年灌區(qū)發(fā)展灌溉面積6.76萬hm2，這對工程改造提出了更高的要求。本文介紹了紅寺堡揚水灌區(qū)基本情況及灌區(qū)內(nèi)各渠段水量和面積現(xiàn)狀，通過分析計算工程改造后規(guī)劃各渠段水量及面積可知，在5月下旬至8月期間系統(tǒng)供水量比用水量少6 300萬m3，不能滿足灌區(qū)用水。因此，應通過增加工程引水能力、大力實施高效節(jié)水灌溉項目、修建大型調(diào)蓄水庫等措施，促進節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展，破解灌區(qū)用水矛盾，以保證灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞? ? 灌溉面積;用水量;紅寺堡揚水灌區(qū)

中圖分類號? ? TV51? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）11-0161-03

隨著灌區(qū)經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，灌區(qū)人口逐年增多，灌溉面積增大。為了有效應對紅寺堡揚水灌區(qū)日益突出的供用水矛盾，紅寺堡揚水工程自2017年開始進行大泵改造，為寧夏中部干旱帶發(fā)展以及自治區(qū)脫貧富民戰(zhàn)略提供了更加安全可靠的水資源和水保障，同時減輕了移民遷出地的人口和資源壓力，為退耕還林、恢復生態(tài)創(chuàng)造了條件[1-3]。

1? ? 灌區(qū)現(xiàn)狀

紅寺堡揚水工程系寧夏扶貧揚黃灌溉工程之一，位于寧夏中部干旱帶，地跨吳忠市紅寺堡區(qū)、利通區(qū)、同心縣和中衛(wèi)市中寧縣4個縣（區(qū)），承擔著沿線新開發(fā)區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉以及輻射區(qū)高效節(jié)水補灌、人畜飲水、生態(tài)用水等供水任務。工程原設計流量25 m3/s，設計年引水量3.09億m3，設計灌溉面積3.67萬hm2;共建有14座泵站，安裝88臺（套）機組，總裝機容量11.66萬kW，總揚程305.8 m，干渠、支渠總長149.67 km，主要渠道建筑物466座。工程從黃河中寧泉眼山以及高干渠19+400 m處取水，1998年送水至紅寺堡區(qū)，2005年11月主線紅四泵站、紅五泵站和干渠建成，送水到同心縣韋州鎮(zhèn)，2009年送水到下馬關鎮(zhèn)，2018年送水到豫旺鎮(zhèn)。

寧夏紅寺堡揚水管理處是工程的專管機構，隸屬于寧夏回族自治區(qū)水利廳。工程運行管理和灌區(qū)灌溉管理實行專管與群管相結合的分級管理模式，其中管理處承擔泵站機電設備、干渠和支干渠的運行、維護和管理任務，負責干渠和支干渠水量計劃、調(diào)度以及直開口配水、計量等工作。干渠、支干渠直開口以下工程及灌溉用水由地方水務部門或群管組織管理。灌區(qū)種植以糧食作物為主，占總面積的48.7%，灌溉方式為大田漫灌和高效節(jié)灌相結合。隨著產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和土地流轉經(jīng)營，葡萄、枸杞、黃花、牧草、設施農(nóng)業(yè)等逐步發(fā)展，灌溉采用噴灌、滴灌、溝灌等節(jié)灌方式，有效節(jié)約了水資源，水利用效率和效益明顯提高。

紅寺堡揚水工程自2017年9月開始進行大泵改造，目前已完成紅一泵站、紅二泵站、紅三泵站、紅四泵站、紅五泵站機電設備的更新改造，改造后的工程設計流量為28 m3/s，總裝機容量14.25萬kW，工程運行效率、供水保證率、供水能力明顯提高，但渠道工程及建筑物還未改造，成為輸水瓶頸。

2? ? 灌區(qū)各渠段水量及面積現(xiàn)狀

2.1? ? 用水及形勢分析

2018年，灌區(qū)灌溉面積有5.066萬hm2，其中大田面積為3.96萬hm2，節(jié)水灌溉面積為1.11萬hm2，全年引水量為2.83億m3，用水量2.33億m3，其中高效節(jié)灌用水量3 525萬m3，灌溉定額為3 184.5 m3/hm2;大田用水量達18 535萬m3，灌溉定額4 680 m3/hm2;大田和高效節(jié)灌土地均沒有達到設計灌溉定額5 497.5、3 600.0 m3/hm2（結合設計灌溉定額和經(jīng)驗確定該灌溉定額，計算到直開口）。

目前，用水存在的問題有以下幾個方面。一是原設計灌區(qū)面積3.67萬hm2，年引水量3.09億m3，2018年實際引水量較設計年引水量少0.26億m3。在近幾年國家政策扶持下，糧食價格穩(wěn)中有升，老百姓開地、種地積極性高漲，在支斗渠以下有條件灌溉的地方陸續(xù)開荒種植，在無水資源批復情況下，地方政府在灌區(qū)外實施相關土地開發(fā)項目，灌區(qū)面積超出原設計近40%，但工程引水能力有限，這是造成灌區(qū)用水緊張、農(nóng)作物不能充分灌溉的根本原因。二是用水相對集中，灌區(qū)內(nèi)作物相對單一，尤其是玉米種植面積達到2.29萬hm2、大田玉米種植比例高達55%，6月至8月中旬用水集中矛盾突出，灌溉糾紛多。三是結合近幾年灌區(qū)內(nèi)受益縣（區(qū)）的用水情況，各受益縣（區(qū)）的用水指標隨著紅寺堡區(qū)快速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)、生態(tài)等用水剛性需求顯著增加，水利廳下達給管理處的各縣（區(qū)）用水指標已經(jīng)不能滿足當前使用需求，存在水指標不足的問題。四是灌區(qū)內(nèi)節(jié)水灌溉項目推進緩慢，實施的節(jié)水項目運行效果較差，未能充分發(fā)揮工程節(jié)水作用，田間節(jié)水措施不到位，灌區(qū)土地灌溉方式依然以大水漫灌為主，在灌區(qū)存在節(jié)水設備設施廢棄不用、被破壞的現(xiàn)象。

2.2? ? 各渠段面積及用水統(tǒng)計

紅一干渠最初設計無灌溉面積，實際的灌溉面積73.33 hm2，日均流量約0.05 m3/s，年用水量75.71萬m3;紅二干渠設計灌溉面積1 680 hm2，實際灌溉面積1 753.33 hm2，日均流量約0.8 m3/s，年用水量1 017.40萬m3。紅三干渠設計面積11 873.33 hm2（不包括新圈、新莊集、海子塘支干渠灌溉面積），實際灌溉面積1.715萬hm2，年用水量8 533.96萬m3。紅四干渠設計灌溉面積1 946.67 hm2，而實際的灌溉面積為3 166.67 hm2，日均流量約 1.5 m3/s，年用水量1 706.23萬m3。紅五干渠設計灌溉面積為4 526.67 hm2，而實際灌溉的面積為9 153.33 hm2，日均流量約2.7 m3/s，年用水量3 256.55萬m3（表1）。

2.3? ? 規(guī)劃面積統(tǒng)計

在現(xiàn)有灌區(qū)基礎上，結合自治區(qū)黨委脫貧富民戰(zhàn)略和高效節(jié)水灌溉十三五規(guī)劃，紅寺堡揚水工程更新改造后設計流量28 m3/s，計劃2020年灌區(qū)發(fā)展灌溉面積6.760萬hm2（以下稱規(guī)劃面積），其中高效節(jié)水灌溉面積4.067萬hm2，占灌區(qū)灌溉面積的60%，灌區(qū)到直開口用水總量為31 037萬m3，取消孫家灘4 800 hm2土地的灌溉任務，由吳忠市扁擔溝揚水工程承擔，灌區(qū)內(nèi)增加的灌溉面積主要分布在同心縣下馬關及預旺鎮(zhèn)，規(guī)劃為高效節(jié)水灌溉（表2）。

3? ? 工程改造后規(guī)劃各渠段水量及面積分析計算

參照《自治區(qū)人民政府辦公廳關于印發(fā)寧夏回族自治區(qū)有關行業(yè)用水定額的通知》（寧政辦發(fā)〔2014〕182號），灌區(qū)內(nèi)大田種植主要作物為玉米、小麥、經(jīng)果林等，暫考慮以玉米灌溉定額計算用水量，在灌溉保證率75%條件下，玉米畦灌灌溉定額為4 200 m3/hm2，換算至直開口毛灌溉定額為5 767.5 m3/hm2;高效節(jié)灌灌溉定額按3 600 m3/hm2計算用水量，換算至直開口毛灌溉定額為4 950 m3/hm2。11月至5月上旬，大田與高效節(jié)灌灌水定額分別按1 200、1 482 m3/hm2（參照《寧夏枸杞滴灌種植技術規(guī)程》）計算。5月下旬至8月大田與高效節(jié)灌灌水定額分別按4 567.5、3 468.0 m3/hm2計算。參照《寧夏回族自治區(qū)水利廳專題會議紀要》（第22期）中寧夏引黃灌區(qū)水利用系數(shù)指標參考表，按泵站引水量×0.894折算至直開口供水量。

各泵站及干渠用水量見表3、4。各泵站規(guī)劃面積及引用水量匯總見表5。依據(jù)“先下游后上游，先難后易”的水量調(diào)度原則進行匯總分析時，在水量有限的情況下優(yōu)先滿足下游用水，再根據(jù)泵站引水量考慮本段用水。

紅五泵站在11月至5月上旬期間供水量可滿足用水量需求，供水量富余117.81萬m3。但5月下旬至8月期間供水量比用水量少2 658.22 m3，不能滿足本階段用水。

紅四泵站在11月至5月上旬期間在優(yōu)先滿足紅五干渠用水量的同時，也可滿足紅四干渠用水量，供水量富余409.4萬m3。5月下旬至8月，優(yōu)先供給紅五泵站引水量5 593.62萬m3，只能供給紅四干渠用水量 444.66萬m3，供水量比用水量少791.61萬m3，不能滿足本階段用水。

新莊集泵站在11月至5月上旬供水能力可滿足該灌域階段內(nèi)用水，供水量富余2 172.70萬m3。5月下旬至8月期間，供水量比用水量少649.57萬m3，不能滿足本階段的用水。

海子塘泵站供水能力基本能夠滿足該灌域階段內(nèi)用水，供水量富余407.63萬m3。

新圈泵站11月至5月上旬期間供水量可滿足用水量需求，供水量富余289.15萬m3。但 5月下旬至8月供水量比用水量少98.06萬m3，不能滿足本階段用水。

紅三泵站在11月至5月上旬期間優(yōu)先供給新圈、新莊集、海子塘支干渠用水量以及紅四泵站引水量，共小計7 130.68 萬m3，同時可滿足紅三干渠用水量2 206.39萬m3，富余水量3 018.49萬m3。在5月下旬至8月，優(yōu)先供給新莊集、海子塘、新圈、紅四泵站引水量，小計 18 028.72萬m3，只能供給紅三干渠用水量2 769.81萬m3，比用水量少4 734.51萬m3，不能滿足本階段紅三干渠用水。

紅二泵站在11月至5月上旬期間優(yōu)先供給下游用水量8 502.35萬m3，同時滿足紅二干渠用水量295.48萬m3，富余水量4 178.75萬m3。但在5月下旬至8月，紅二泵站引水量優(yōu)先供給紅三泵站引水量23 264.58萬m3，可同時滿足紅二干渠869.75萬m3用水量，富余水量 299.59萬m3。

紅一干渠規(guī)劃面積73.33 hm2，全年用水量42.49萬m3，對系統(tǒng)計算影響可忽略不計，不再計算至系統(tǒng)水量中。

通過以上分析，在11月至5月上旬期間工程引水能力可滿足灌區(qū)內(nèi)用水量需求，富余水量逾4 100萬m3。但在5月下旬至8月系統(tǒng)供水量比用水量少6 300萬m3以上，不能滿足灌區(qū)用水。文中按照灌區(qū)規(guī)劃面積6.76萬hm2計算分析，并考慮充分灌溉得出以上結論。

4? ? 針對灌區(qū)用水不能滿足擬采取的措施

4.1? ? 增加工程引水能力

受灌區(qū)作物生產(chǎn)期及種植結構單一影響，灌區(qū)供用水矛盾集中在6月中旬至8月上旬，5月下旬至8月系統(tǒng)供水量比計算用水量少6 300萬m3以上，這是工程引水能力欠缺所致。按規(guī)劃面積、作物種植結構及目前高效節(jié)灌面積計，灌區(qū)作物充分灌溉，工程流量達36.1 m3/s，可滿足灌溉用水。

4.2? ? 大力實施高效節(jié)水灌溉項目

近幾年，隨著國家、自治區(qū)以及水利廳對高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)的大力支持，灌區(qū)高效節(jié)灌面積有了長足發(fā)展，達20%左右。但是重建設、輕管理的情況普遍存在，運行管理不善，未能充分發(fā)揮高效節(jié)灌項目優(yōu)勢。按照規(guī)劃到 2020年灌區(qū)發(fā)展到6.76萬hm2，要使作物得到充分灌溉，高效節(jié)灌面積達到60%及以上才能滿足灌區(qū)用水。

4.3? ? 在灌區(qū)修建大型的調(diào)蓄水庫

修建調(diào)蓄水庫可以調(diào)節(jié)周期時空水量分布不均的現(xiàn)狀，可以在低峰期蓄水、高峰期停蓄，調(diào)出的流量集中用于高峰期作物的急需用水;提高渠系水灌溉利用率，遇到泵站機電設備及渠道事故、故障、天氣降雨等情況，可集中靈活調(diào)蓄，減少棄水;為節(jié)水灌溉技術提供支撐，可以利用蓄水設施發(fā)展噴灌、滴管等灌溉;在干渠沿線適當位置修建調(diào)蓄水庫，低峰期蓄水，高峰期可用于干渠水源補充[4-5]。因此，在灌區(qū)修建調(diào)蓄水庫非常必要。經(jīng)過計算，11月至5月上旬，工程引水能力富余4 100萬m3以上，在本階段內(nèi)將富余水量蓄至水庫，到用水高峰期時回補農(nóng)田使用。

4.4? ? 其他措施

受作物市場價格下跌的影響，流轉企業(yè)經(jīng)營高效節(jié)灌項目會減少投入資金，如通過減少作物灌溉次數(shù)減少水量;近2年紅寺堡區(qū)實施水量交易，個別企業(yè)因水價太高而減少種植甚至棄種;灌區(qū)內(nèi)個別小灌域受羅山氣候以及作物種植習慣的影響，在紅四干渠、紅五干渠部分農(nóng)田灌水次數(shù)要較其他灌域減少1次，以上這些措施緩解了灌區(qū)用水緊張的?形勢。

5? ? 參考文獻

[1] 杜斌，段超宇，張紅玲，等.寧夏紅寺堡揚黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉供需平衡研究[J].節(jié)水灌溉，2018（3）：74-76.

[2] 仇海燕.淺析寧夏紅寺堡揚水灌區(qū)灌溉難問題及配置研究[J].黑龍江科技信息，2016（26）：258-259.

[3] 王生鑫，包淑萍，陳丹，等.寧夏紅寺堡揚黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水分析[J].水科學與工程技術，2013（6）：76-80.

[4] 吳建林，劉福榮，牛政.紅寺堡區(qū)水問題難點分析與探討[J].中國科技信息，2012（23）：64-65.

[5] 劉秀娟，朱小明.紅寺堡揚水灌區(qū)水資源管理工作存在的問題及對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（7）：199-200.

作者簡介? ?劉秀娟（1978-），女，寧夏中寧人，工程師，從事水資源調(diào)度管理工作。

*通信作者

收稿日期? ?2019-02-21