葉爾羌河流域麥蓋提縣灌溉水利用系數(shù)及供需水平衡分析

王俊平

（新疆伊犁州水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院新疆伊犁835000）

0 引言

2017年新疆農(nóng)業(yè)用水比重達(dá)到92.5%，南疆地區(qū)部分地州農(nóng)業(yè)用水比重高達(dá)97%，遠(yuǎn)高于全國平均68%以上[1]。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，用水結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化不斷提升，提高農(nóng)業(yè)灌溉用水的效率，不僅可以緩解區(qū)域水資源短缺的現(xiàn)狀，對(duì)于水資源可持續(xù)利用也具有積極的推動(dòng)作用[2]。灌溉水有效利用系數(shù)是評(píng)價(jià)灌溉水利用效率及程度的重要參考指標(biāo)，是直接反映工程技術(shù)質(zhì)量和效果的綜合性指標(biāo)。灌溉水利用系數(shù)的測(cè)算和分析，為判斷農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力提供依據(jù)，使得各地節(jié)水農(nóng)業(yè)主攻方向進(jìn)一步明確[3]。灌區(qū)水量平衡計(jì)算分析，能夠讓管理者更加準(zhǔn)確地控制農(nóng)業(yè)用水的量。本文以新疆葉爾羌河流域麥蓋提灌區(qū)為例，分析了灌溉水利用系數(shù)年際變化以及農(nóng)業(yè)用水平衡狀況，為提高區(qū)域水資源利用效率提供理論依據(jù)。

1 灌區(qū)概況

麥蓋提縣位于新疆西南部，喀喇昆侖山北麓，塔克拉瑪干沙漠西部邊緣，地處葉爾羌河和提孜那甫河灌區(qū)的中下游，在葉爾羌河及提孜那甫河沖積細(xì)土平原上。南鄰莎車縣，西接岳普湖縣，北靠巴楚縣，東與塔克拉瑪干沙漠相接。全縣地勢(shì)由西南向東北傾斜，地面坡降1/2 000～1/3 500。南北寬136 km，東西長(zhǎng)160 km，總面積152 萬hm2。麥蓋提縣葉河?xùn)|岸灌區(qū)是葉爾羌河流域的一個(gè)子灌區(qū)，有九鄉(xiāng)三場(chǎng)組成，現(xiàn)狀是通過大寨渠、吾衣布代渠、五零渠、巴格拉克渠及包孜渠五條干渠在葉爾羌河上直接引水。

2 灌區(qū)水土資源概況

根據(jù)2015年3月《喀什地區(qū)實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度落實(shí)“三條紅線”控制指標(biāo)分解方案》，麥蓋提縣地表水總量為5.82 億m3，地下水資源量5.16 億m3，地下水可開采量1.92 億m3。根據(jù)鉆井資料，在200 m深度內(nèi)有2 個(gè)含水層，第一層為潛水，地下水埋深3 m，隔水底板埋深134 m，含水層約131 m 厚。含水層巖性為粉細(xì)砂夾薄層黏土、亞黏土或亞砂土。第二層為承壓水，靜止水位2.61 m，隔水底板深146 m，隔水層厚12 m。含水層性為細(xì)砂、粉砂夾薄層亞黏土，含水層厚度大于62 m，單位涌水量0.73 L/（s·m），滲透系數(shù)0.95 m/d，地下水離子總含量1 112.4 mg/L，是CL--SO42-型水。

3 計(jì)算方法

1）渠道水利用系數(shù)

按照《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288-99）[4]。計(jì)算渠道水利用系數(shù)。公式如下：

式中:η——渠道水利用系數(shù)；

σ——渠道單位長(zhǎng)度水量損失率，%/km；

L——渠道長(zhǎng)度，km。

土渠滲水不受地下水頂托的影響，渠道單位長(zhǎng)度水量損失率（%/km）可按下式計(jì)算：

式中:σ——渠道單位長(zhǎng)度水量損失率，%/km，

K——土壤透水性系數(shù)；

m——土壤透水性指數(shù)；

Qdj——渠道凈流量，m3/s。

K 和m 的取值與渠床土質(zhì)有關(guān)，根據(jù)地勘資料，灌區(qū)內(nèi)渠道為低液限粉土土質(zhì)，依據(jù)規(guī)范K 和m 分別取2.65 和0.45。

土渠滲水受地下水頂托的影響，對(duì)單位長(zhǎng)度損失率按下公式修正：

式中:σ′——受地下水頂托的渠道單位長(zhǎng)度水量損失率，%/km；

ε′——受地下水頂托的滲水損失修正系數(shù)。

襯砌渠道可用以下公式修正：

式中：σ0——受地下水頂托的渠道單位長(zhǎng)度水量損失率，%/km；

ε0——襯砌渠道滲水損失修正系數(shù)。

2）灌溉水利用系數(shù)

灌溉水利用系數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：η渠——渠系水利用系數(shù)；

η田——田間水利用系數(shù)。

3）機(jī)井水利用系數(shù)

機(jī)井多分布在支、斗渠，地下水折算到平衡節(jié)點(diǎn)換算系數(shù)計(jì)算如下：

工業(yè)及生活利用地下水，水利用系數(shù)為0.98。

4 灌溉水利用系數(shù)計(jì)算及分析

1）田間水利用系數(shù)

根據(jù)《麥蓋提縣農(nóng)田水利基本建設(shè)綜合規(guī)劃》及實(shí)際調(diào)查資料，灌區(qū)現(xiàn)狀年田間水利用系數(shù)為0.87，設(shè)計(jì)水平年田間水利用系數(shù)為0.89。

2）渠系水利用系數(shù)

根據(jù)《麥蓋提縣農(nóng)田水利基本建設(shè)綜合規(guī)劃》及對(duì)現(xiàn)狀年項(xiàng)目區(qū)各級(jí)渠道調(diào)查和測(cè)算，2015年灌區(qū)渠道由總干渠、干渠、支渠、斗渠、農(nóng)渠五級(jí)，各級(jí)渠道水利用系數(shù)見表1。

依據(jù)《新疆葉爾羌河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程規(guī)劃報(bào)告》，根據(jù)公式（1）-（3），采用理論計(jì)算的方法推算水平年各級(jí)渠道的水利用系數(shù)。2020年地表水的渠道水利用系數(shù)比2015年提高13.2%，其中干渠提高2.2%，支渠提高10.6%。地下水的渠道水利用系數(shù)規(guī)律相同。

3）灌溉水利用系數(shù)

麥蓋提縣2015年有9.30 萬hm2的灌溉面積（不含復(fù)播），作物種植結(jié)構(gòu)為：種植業(yè)面積為7.16 萬hm2，林業(yè)為1.42 萬hm2，牧業(yè)為0.72 萬hm2，糧食作物面積為2.13 萬hm2，經(jīng)濟(jì)作物面積為5.03 萬hm2。2020年灌區(qū)控制的灌溉面積按照退地減水的要求灌溉面積由現(xiàn)狀的9.30 萬hm2，減少到規(guī)劃年的8.56 萬hm2，調(diào)整后作物種植結(jié)構(gòu)為：種植業(yè)面積為6.19 萬hm2，林業(yè)為1.71 萬hm2，牧業(yè)為0.66 萬hm2，糧食作物面積為1.87 萬hm2，經(jīng)濟(jì)作物面積為4.32 萬hm2。在通過加快大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目的實(shí)施，減少水資源在運(yùn)輸過程中的滲漏損失，2020年可使灌溉水利用系數(shù)達(dá)到0.519，比2015年提高15.8%。

表1 麥蓋提縣灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)計(jì)算表

5 灌區(qū)作物需水量平衡計(jì)算及分析

水資源供需平衡計(jì)算以龍口為平衡節(jié)點(diǎn)，利用縣水庫調(diào)節(jié)灌溉，開采地下水折算至計(jì)算節(jié)點(diǎn)，流域水庫補(bǔ)充灌溉。

1）灌區(qū)農(nóng)作物需水量計(jì)算

由表2 可知，2015年灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉總的毛需水量為10.94 億m3。2020年灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉總的毛需水量為8.72 億m3。

2）灌區(qū)需水量平衡分析

2015年在75%保證率下，灌區(qū)毛需水量為10.94億m3；引水工程供水5.28 億m3，縣水庫放水0.56 億m3，開采地下水2.05 億m3，總供水量7.89 億m3。平衡結(jié)果：全年季節(jié)性缺水3.05 億m3。

3）設(shè)計(jì)水平年

2020年在75%保證率下，灌區(qū)毛需水量為8.72億m3；引水工程供水5.15 億m3，縣水庫放水0.56 億m3，開采地下水2.17 億m3，總供水量7.90 億m3。平衡結(jié)果：全年季節(jié)性缺水0.82 億m3。

從水土平衡結(jié)果來看，灌區(qū)屬缺水灌溉，造成缺水的主要原因是來水季節(jié)不均衡，來水量有限，春季主要依靠水庫承擔(dān)，水庫供水有限，地下水開采量補(bǔ)充不足，只能通過大力發(fā)展節(jié)水措施，節(jié)約水資源，緩解灌區(qū)缺水矛盾。

6 結(jié)語

通過在葉爾羌河流域麥蓋提縣實(shí)施灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造項(xiàng)目，能夠有效地提高渠系水利用系數(shù)和灌溉水利用系數(shù)，渠道水利用系數(shù)較改造前增加13.2%；灌溉水利用系數(shù)由2015年的0.448 提升至2020年的0.519，提高15.8%。實(shí)施退地減水、調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步有效節(jié)約水資源，提高水資源的利用效率。從作物供需水平衡來看，灌區(qū)屬缺水灌溉，由于水庫供水有限，地下水開采量補(bǔ)充不足，需通過大力發(fā)展節(jié)水措施，節(jié)約水資源，緩解灌區(qū)缺水矛盾。

表2 灌區(qū)農(nóng)作物需水量計(jì)算表