佳縣毛一渠灌區(qū)水資源供需平衡與節(jié)水改造效益分析

張飛飛，趙 丹

（1.佳縣水利工作服務(wù)中心，陜西 佳縣 719299；2.陜西山河水利技術(shù)有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719099）

毛一渠灌區(qū)老化失修，破損嚴(yán)重，灌溉效益日益下降，為提升灌區(qū)灌溉管理效益，規(guī)劃對(duì)灌區(qū)實(shí)施節(jié)水改造，故本文對(duì)灌區(qū)水源進(jìn)行供需平衡分析，并對(duì)節(jié)水改造效益進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 概況

佳縣屬中溫帶半干旱大陸性氣候區(qū)，多年平均降水量395 mm（其中7 月～9 月降水占全年降雨量的68.2%，且多以暴雨形式出現(xiàn)）；春季少雨干旱，夏季炎熱多雨，秋季秋高氣爽，冬季寒冷干燥、少雪，屬干旱區(qū)。毛一渠灌區(qū)位于佳縣境內(nèi)佳蘆河上游，工程樞紐位于佳蘆河上游王寨村，控制流域面積182.8 km2，設(shè)計(jì)灌溉面積0.96 萬(wàn)畝，有效灌溉面積0.36 萬(wàn)畝，恢復(fù)灌溉面積0.6 萬(wàn)畝，灌區(qū)改造涉及王家砭鎮(zhèn)、通鎮(zhèn)2 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中王家砭鎮(zhèn)有雷家坬、打火店、馬軍王、舊寨、柳樹(shù)村、窯灣、王寨，通鎮(zhèn)涉及的村子有李家塌、史家溝、頁(yè)梁灣。

2 存在問(wèn)題與改造必要性

2.1 存在問(wèn)題

對(duì)毛一渠灌區(qū)工程實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)灌區(qū)存在的主要問(wèn)題有：毛一渠渠首滾水壩破損嚴(yán)重，農(nóng)民臨時(shí)用沙袋封堵蓄水，蓄水調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重下降；毛一渠東渠多是農(nóng)民自行修建的渠道和臨時(shí)渠道，這些簡(jiǎn)易水利設(shè)施，水利用率低，而且沒(méi)有保證，渠道襯砌率低；工程設(shè)施老化失修嚴(yán)重，配套情況差。已成為制約灌區(qū)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題瓶頸。

2.2 灌區(qū)節(jié)水改造必要性

毛一渠灌渠始建于1955年，蓄引佳蘆河干流之水，由于灌區(qū)長(zhǎng)期工程投入不足，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)落后，工程設(shè)施更新改造遲緩，致使灌區(qū)效益衰減，糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)，且有下滑趨勢(shì)，特別是骨干工程的干渠。干渠總長(zhǎng)34 km，支毛渠均為土質(zhì)渠道；原設(shè)計(jì)引水流量0.84 m3/s,灌溉面積410.61 hm2，由于年久失修，渠道淤積、沖刷、毀損、滲漏嚴(yán)重，現(xiàn)狀引水量大幅減少，渠系水利用系數(shù)不足0.2，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。為確保灌區(qū)灌溉效益，急需對(duì)灌區(qū)進(jìn)行改造建設(shè)。

3 項(xiàng)目區(qū)水量平衡分析

3.1 年度項(xiàng)目區(qū)可供水量分析

項(xiàng)目區(qū)目前僅有毛一渠灌區(qū)利用地表水進(jìn)行灌溉，其他均無(wú)灌溉，故本次只考慮地表水，地下水不予考慮。佳蘆河毛一渠渠首樞紐以上流域無(wú)水文站，下游有申家灣水文站，樞紐以上降雨徑流特性利用申家灣水文站徑流特性加以說(shuō)明。

（1）徑流年際變化大、年內(nèi)分配不均。佳蘆河的徑流主要由降水形成，水情隨降水的變化而變化。河流的水量，汛期主要由降水補(bǔ)給，枯水季節(jié)依靠穩(wěn)定的地下水補(bǔ)給，徑流年際變化大、年內(nèi)分配不均。據(jù)申家灣站1956年～2004年49年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均徑流量6290 萬(wàn)m3，最大年徑流量16890 萬(wàn)m3（1970年），最小年徑流量1813 萬(wàn)m3（2000年），最大值和最小值分別為平均值的2.69 倍和0.29 倍；汛期7 月～9 月徑流量占全年徑流量的49.9%，枯水季節(jié)12 月～2 月徑流量?jī)H占全年徑流量的11.6%。

（2）水流含沙量大。據(jù)佳蘆河1956年～2004年實(shí)測(cè)資料分析，多年平均含沙量為99.4 kg/m3。沙量主要集中在汛期，汛期7月、8 月兩個(gè)月沙量占年沙量的89.7%。

毛一渠渠首樞紐流域缺乏實(shí)測(cè)資料，根據(jù)毛一渠渠首樞紐流域徑流特點(diǎn)及現(xiàn)有的水文資料情況，采用申家灣水文站面積比擬法并考慮降雨修正進(jìn)行計(jì)算（樞紐以上面雨量為434.0 mm，申家灣站以上面雨量為417 mm），計(jì)算得設(shè)計(jì)流域多年平均徑流量為1220 萬(wàn)m3，不同頻率年徑流量計(jì)算成果見(jiàn)表1。申家灣站長(zhǎng)系列資料計(jì)算，具有代表性。毛一渠渠首樞紐無(wú)實(shí)測(cè)資料，其年內(nèi)月分配借用申家灣站，其徑流年內(nèi)月分配見(jiàn)表2。

表1 不同頻率年徑流量計(jì)算表 單位：萬(wàn)m3

表2 毛一渠渠首樞紐多年平均徑流年內(nèi)月分配表 單位：萬(wàn)m3

毛一渠灌區(qū)取佳蘆河水為水源，灌區(qū)灌溉多年平均可供水176.25 萬(wàn)m3。

3.2 項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年需水量分析

（1）農(nóng)業(yè)灌溉需水量

項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀灌溉面積0.96 萬(wàn)畝，項(xiàng)目區(qū)種植以玉米作物為主。現(xiàn)狀年毛一渠灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.40。根據(jù)《陜西省小型農(nóng)田水利基本建設(shè)項(xiàng)目節(jié)水改造實(shí)施方案編制指南》，佳縣位于陜北黃土丘陵溝壑區(qū)。項(xiàng)目區(qū)農(nóng)作物均以種植玉米為主，由于灌區(qū)氣候等原因，每年只能種植一茬作物，復(fù)種指數(shù)1.0。灌區(qū)作物玉米種植面積為9600 畝，種植比例為100%。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)研究資料，以及實(shí)際種植情況,灌區(qū)各類作物灌溉制度情況見(jiàn)表3。

表3 灌區(qū)各類作物灌溉制度確定表（50%）

現(xiàn)狀年，毛一區(qū)項(xiàng)目區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.40，灌溉定額為262.5 m3/畝，則毛一渠灌區(qū)在50%灌溉保證率情況下，需水量為252 萬(wàn)m3。

（2）其它用水量

本項(xiàng)目主要為農(nóng)田灌溉，故不考慮居民用水量，也無(wú)工業(yè)用水。生態(tài)環(huán)境用水僅指河道外生態(tài)環(huán)境的用水量，即城鎮(zhèn)綠化、美化環(huán)境、河湖補(bǔ)水等。根據(jù)實(shí)際資料分析，生態(tài)環(huán)境用水可按總用水量的5.0%計(jì)算，經(jīng)計(jì)算生態(tài)環(huán)境用水量為12.6 萬(wàn)m3。

綜上所述，毛一渠灌區(qū)現(xiàn)狀年在50%保證率情況下，共需水264.6 萬(wàn)m3。其中農(nóng)業(yè)灌溉需水量252 萬(wàn)m3,生態(tài)環(huán)境用水12.6 萬(wàn)m3。

（3）項(xiàng)目區(qū)供需水量平衡分析

從項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀年需水量平衡計(jì)算知，2020年的需水量為264.6 萬(wàn)m3，可供水量176.25 萬(wàn)m3，缺水88.35 萬(wàn)m3。

3.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)水平年供需平衡分析

（1）農(nóng)業(yè)灌溉需水量預(yù)測(cè)

項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀灌溉面積0.96 萬(wàn)畝，主要種植玉米。由于灌區(qū)氣候等原因，每年只能種植一茬作物，復(fù)種指數(shù)1.0。項(xiàng)目實(shí)施后，灌區(qū)作物種植面積及比例、灌水次序、天數(shù)、灌水定額、綜合凈灌溉定額均不變。項(xiàng)目實(shí)施后，渠道灌溉水利用系數(shù)由0.4變成0.7，綜合毛灌溉定額為150 m3/畝，項(xiàng)目區(qū)在75%灌溉保證率情況下，水平年農(nóng)業(yè)灌溉需水量為144 萬(wàn)m3。

（2）其它用水預(yù)測(cè)

工業(yè)和生活用水沒(méi)有，規(guī)劃年生態(tài)環(huán)境用水可按總用水量的5.0%計(jì)算，經(jīng)計(jì)算生態(tài)環(huán)境用水量為7.2 萬(wàn)m3。

綜上所述，項(xiàng)目區(qū)水平年在75%灌溉保證率情況下共需水151.2 萬(wàn)m3。其中農(nóng)業(yè)灌溉需水量144 萬(wàn)m3,生態(tài)環(huán)境用水7.2萬(wàn)m3。

（3）項(xiàng)目區(qū)供需水量平衡分析

項(xiàng)目區(qū)水資源供需平衡分析表見(jiàn)表4。從表4 可以看出：水平年需水量為151.2 萬(wàn)m3，可供水量176.25 萬(wàn)m3，余水25.05 萬(wàn)m3。也就是說(shuō)，通過(guò)項(xiàng)目區(qū)灌區(qū)節(jié)水改造和高效節(jié)水的實(shí)施，灌溉水利用率提高了，總的需水量減少了，項(xiàng)目區(qū)需水量和供水量基本保持了平衡。

表4 設(shè)計(jì)水平年75%保證率各項(xiàng)目區(qū)供需平衡計(jì)算表 單位：萬(wàn)m3

4 節(jié)水灌溉效益分析

4.1 投資預(yù)算

工程預(yù)算總投資360.45 萬(wàn)元，調(diào)整投資288.36 萬(wàn)元。

4.2 工程效益分析

（1）灌溉效益

項(xiàng)目實(shí)施后0.96 萬(wàn)畝平均每畝灌溉增產(chǎn)50 kg/畝，單價(jià)1.8 元/kg，按照灌區(qū)近年作物灌溉增產(chǎn)調(diào)整數(shù)據(jù)及本地區(qū)2020年農(nóng)產(chǎn)品綜合價(jià)格計(jì)算后，灌溉效益為86.4 萬(wàn)元，灌溉效益分?jǐn)傁禂?shù)0.4，則水利灌溉分?jǐn)傂б鏋?4.56 萬(wàn)元。

（2）節(jié)水效益

改造前現(xiàn)狀作物畝均用水量262.5 m3/畝，節(jié)水改造后作物的畝均用水量150 m3/畝，畝均節(jié)水為112.5 m3，共節(jié)水67.5 萬(wàn)m3。農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水效益0.2 元/m3計(jì)，產(chǎn)生效益13.5 萬(wàn)元。則項(xiàng)目建成后總的效益為48.06 萬(wàn)元，6年便可以收回。

（3）社會(huì)效益和生態(tài)效益

隨著項(xiàng)目區(qū)末級(jí)渠系改造項(xiàng)目的實(shí)施完成，實(shí)行農(nóng)渠口計(jì)量收費(fèi)，使用水戶用明白水，交明白錢(qián)，減少了水事糾紛，減輕了灌區(qū)農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，建立了良好的灌水秩序；同時(shí)由于工程的改造，渠道輸水能力提高，可使灌溉周期由原來(lái)的10天縮短到5 天，抗旱能力增強(qiáng)，灌溉保證率提高，其社會(huì)效益十分顯著。

依據(jù)以上增量效益和增量費(fèi)用流量分析結(jié)果，該項(xiàng)目具有良好的國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益，項(xiàng)目是可行的。

5 結(jié)語(yǔ)

毛一渠灌區(qū)地處黃土高原佳蘆河上，要實(shí)施節(jié)水改造項(xiàng)目一是要論證其水源是否可靠，二是要評(píng)價(jià)其節(jié)水改造后的灌溉效益是否大于投資建設(shè)，值不值得進(jìn)行資改造。采用水資源平衡法經(jīng)過(guò)分析評(píng)價(jià)，可知毛一渠首水源充足，可供水量大于灌區(qū)農(nóng)作物的需水量。改造后，節(jié)約了水資源，增加了糧食產(chǎn)量，其獲得的經(jīng)濟(jì)效益在6年之內(nèi)便可以收回，特別是產(chǎn)生的社會(huì)效益和生態(tài)效益是無(wú)法用經(jīng)濟(jì)估量的，項(xiàng)目完成可以進(jìn)行實(shí)施。