江西馬跡嶺灌區(qū)節(jié)水配套改造工程供需水平衡分析

陳洪斌

（湖口縣水利技術指導站，江西 湖口 332500）

1 引言

灌區(qū)工程建設可以改善灌溉水資源短缺、時空分布不均等問題，具有促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展、維護社會穩(wěn)定等重要意義[1～3]。在長期使用過程中，各項水利建筑難以避免老化、破損等情況，這會對灌區(qū)作用的發(fā)揮產(chǎn)生不利影響，造成水資源利用效率降低，導致作物灌溉率難以保證[4～6]。因此，準確分析灌區(qū)內(nèi)水資源供需關系是十分必要的[7～10]。

2 工程概況

馬跡嶺灌區(qū)范圍內(nèi)總耕地面積6.05 萬畝（其中水田2.87 萬畝，旱地3.18 萬畝），設計灌溉面積5.28 萬畝，現(xiàn)狀灌溉面積2.27 萬畝。灌區(qū)于上個世紀70 年代初建設形成，現(xiàn)有總干1 條，支渠7 條，斗渠36 條，現(xiàn)狀渠系完好率21%，渠系建筑物完好率33%，渠系水利用系數(shù)0.32。工程設計標準低、質量差、運行多年、工程老化，失修矛盾突出，導致蓄、提水能力差。

3 灌區(qū)水資源分析

馬跡嶺灌區(qū)現(xiàn)有中型水庫1 座、?。?）水庫3 座、?。?）型水庫9 座。泵站工程6 座、目前總裝機容量310 kW，塘堰37 座。灌區(qū)灌溉供水以馬跡嶺水庫為主，其它小型水庫為輔，兼有塘壩及提水灌溉工程。

3.1 地表水資源量

馬跡嶺灌區(qū)灌區(qū)土地面積66.1 km2，加上馬跡嶺等水庫集雨面積40.94 km2計算水資源量土地面積107.04 km2，南北港過境水面積100 km2。經(jīng)分析，灌區(qū)多年平均地表水資源量（不含過境水）7557×104m3，多年平均地表水資源量（含過境水）15791×104m3，灌區(qū)流域面積地表水資源量見表1。

表1 灌區(qū)地表水資源量成果表

3.2 現(xiàn)狀水資源利用及水資源工程

灌區(qū)用水基本上為農(nóng)田灌溉用水量，灌區(qū)設計灌溉面積為5.28 萬畝，其中采用本地水源的蓄水工程設計灌溉面積為4.90 萬畝，多年平均地表水資源量5373×104m3，蓄水工程設計灌溉面積多年平均占有水量為1542 m3/畝，大于用水總需量，其余0.38 萬畝田采用南北港提水工程解決。本區(qū)域的天然產(chǎn)水量能滿足區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉及居民生活的用水總需求。由于區(qū)域內(nèi)天然來水在年際、年內(nèi)的分配極不均勻，現(xiàn)狀缺水狀況主要屬工程性缺水，同時，現(xiàn)狀條件下的管理水平低下造成水資源浪費嚴重，也是造成水源緊張的又一重要原因。

3.3 水文資料及測站情況

工程鄰近的水文站為鋪頭水文站（集雨面積185 km2）和梓坊水文站（集雨面積626 km2）等?？紤]到鋪頭水文站流域氣候、植被及其下墊面等情況與本工程相近，且根據(jù)兩水文站的集雨面積，鋪頭站集雨面積與工程區(qū)集雨面積相差小，故本設計采用鋪頭水文站作為設計依據(jù)站。

鋪頭站位于瑞昌市高豐鎮(zhèn)，烏石河中游。該站目前有1980年～2012 年33 年的水位、流量資料。斷面水位流量關系基本穩(wěn)定。鋪頭水文站年月徑流成果見圖1。

圖1 鋪頭站實測年月徑流成果

圖2 多年年平均流量圖

（1）徑流系列特性

從圖1 徑流系列中可看出，徑流年際內(nèi)變化大。從圖2 可知，最大年平均流量為8.7 m3/s（1998 年），最小年平均流量為2.096 m3/s（2000 年），最大年平均流量是最小年平均流量的4.1 倍。徑流年內(nèi)分配也不均勻，汛期連續(xù)5 個月（3 月～7月）徑流量占全年徑流量的比重達66.27%，其中6 月份最大，占全年徑流量的16.27%，10 月至翌年2 月為枯水期，其連續(xù)5個月徑流量僅占年徑流量的19.46%，其中12 月份徑流量最小，占全年徑流量的2.34%，最大月平均流量29.23 m3/s（2004 年6 月），是最小月平均流量0.27 m3/s（1988 年1 月和12 月）的108 倍。

（2）徑流系列的合理性和代表性

鋪頭水文站的33 年的水位、流量、降水量等水文資料均按照有關的規(guī)程、規(guī)范的要求進行觀測和整編，資料質量可靠。

該系列分別有豐、平、枯水年組，說明鋪頭站徑流系列具有一定的代表性。

對鋪頭站33 年年平均徑流系列進行統(tǒng)計及頻率分析計算，求得壩址多年平均流量為4.92 m3/s，CV=0.33，CS/CV=2.5，多年平均徑流量為15515.7×104m3。各頻率年徑流設計成果見表2。

表2 鋪頭站年平均流量頻率分析計算成果表

本灌區(qū)以種植水稻為主，因此設計灌溉保證率取85%。

3.4 可供水分析

馬跡嶺灌區(qū)有四個灌片，各灌片水源相互獨立，本次設計分灌片介紹各灌片供水水源情況?？偢神R跡嶺水源地灌片、總干其他水源地片區(qū)、亭子澗和泉水壟水源地片區(qū)、蓮花水源地片區(qū)。

年平均可供水量有以下兩種計算方法:

式中：W 為年平均可供水量；Q 為平均徑流流量；T 為時間；N為復蓄指數(shù)，取1.2；V 為有效庫容。

表3 各片區(qū)可供水量分析

4 灌區(qū)水量供需分析

4.1 現(xiàn)狀水量供需分析

灌區(qū)設計灌溉面積5.28 萬畝，現(xiàn)有效灌溉面積2.27 萬畝。灌區(qū)工程節(jié)水配套改造后，近期可恢復設計灌溉面積2.98 萬畝，遠期可恢復設計灌溉面積3.78 萬畝?，F(xiàn)狀作物種植面積見表4。

表4 作物種植面積

根據(jù)作物種植面積獲取灌溉需水量，各片區(qū)供水平衡分析結果見圖3。

圖3 四個片區(qū)現(xiàn)狀供需水分析

通過對馬跡嶺灌區(qū)（分區(qū)）供需水量計算，在現(xiàn)狀水平年，85%保證率條件下，馬跡嶺灌區(qū)可用徑流水量及興利庫容可滿足本片區(qū)有效灌溉面積2.27 萬畝需水要求。通過水量調配達到灌區(qū)水量供需平衡，經(jīng)過調配后灌區(qū)各片區(qū)尚有余水。說明通過水量調配，灌區(qū)能滿足現(xiàn)狀2.27 萬畝灌溉面積需水要求。由于灌區(qū)目前工程年久失修，渠道淤積斷面減小，渠底水量滲漏嚴重，渠系建筑物不全以及老化，灌溉水利用系數(shù)偏低，管理制度不健全，致使灌溉效益遠遠沒有達到原設計要求5.28 萬畝。灌區(qū)內(nèi)尚有3.01 萬畝農(nóng)田在枯水年無水或只有少量水進行灌溉。

4.2 節(jié)水改造后供需分析

4.2.1 節(jié)水改造工程建設內(nèi)容

根據(jù)工程布置和現(xiàn)狀實際情況，本次實施低壓管道輸水灌溉總長度為15.460 km，清淤總長度4.406 km；新建和改造總干渠渠系建筑物4 處，其中新建節(jié)(控)制閘2 座，新建斜拉閘1 座，維修改造節(jié)制閘1 座（更換閘門設施）；設水表量測設備52 處，流量計量測設備26 處。

4.2.2 改造后供需分析

根據(jù)農(nóng)業(yè)“三優(yōu)一高”的發(fā)展要求和湖口縣農(nóng)田灌溉工程規(guī)劃，灌區(qū)經(jīng)作物種植結構調整后，及本次節(jié)水配套改造項目設計方案，對骨干渠道清淤、護砌，因此項目實施完成后灌區(qū)灌溉面積可恢復至設計灌溉面積5.28 萬畝，遠期目標可達到5.55 萬畝。主要農(nóng)作物是水稻、棉花、油菜、蔬菜等。設計水平年種植作物組成見表5。

表5 馬跡嶺灌區(qū)各片區(qū)設計水平年種植作物組成表（遠期）

根據(jù)前面供水和需水計算可知，總干馬跡嶺水源地片可用徑流水量374 萬m3及興利庫容775 萬m3（馬跡嶺水庫和移山水庫興利庫容總和），需水量967 萬m3，供水大于需水，可滿足灌溉面積1.98 萬畝需水要求。供、需水量平衡見圖4。

圖4 總干馬跡嶺水源地改造后供需水分析

經(jīng)過對灌區(qū)節(jié)水改造，設計水平年馬跡嶺灌區(qū)（遠期）水量能滿足區(qū)內(nèi)3.78 萬畝農(nóng)田灌溉用水量（總干馬跡嶺水源地片控制灌溉面積1.98 萬畝、總干其他水源地片控制灌溉面積0.99 萬畝、亭子澗和泉水壟水源地片控制灌溉面積0.48 萬畝、蓮花水源地片控制灌溉面積0.33 萬畝），改善灌溉面積1.51 萬畝。

5 結論

馬跡嶺灌區(qū)在長期使用過程中，渠系建筑物老化、破損、淤積現(xiàn)象較為嚴重，大大降低了灌區(qū)內(nèi)農(nóng)田的灌溉保證率，通過分析，現(xiàn)狀水資源僅能滿足2.27 萬畝農(nóng)田用水需求，節(jié)水改造工程建設后，大大提高了水資源利用效率，可在遠期實現(xiàn)灌溉5.55 萬畝的目標。