三義寨引黃灌區(qū)用水合理性分析

楊衛(wèi)紅

(商丘市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院,河南 商丘 476000)

0 引言

商丘市三義寨引黃灌區(qū)主要是引用黃河水、地表水和地下水。由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，水資源短缺問(wèn)題已成為灌區(qū)生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸，急需充分利用省政府批復(fù)商丘引黃水量指標(biāo)，發(fā)揮三義寨引黃灌區(qū)的綜合效益，改善灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高灌溉保證率，緩解灌區(qū)用水緊張局面，保證糧食穩(wěn)定增產(chǎn)，同時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)睾B(yǎng)地下水源，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展，改善工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)生活條件和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 商丘市三義寨引黃灌區(qū)現(xiàn)狀引用水情況

河南省三義寨引黃灌區(qū)位于河南省黃河南岸東部平原，地域涉及開(kāi)封和商丘2市的6縣3區(qū)，包括開(kāi)封市的祥符區(qū)、蘭考縣、杞縣和商丘市的民權(quán)縣、寧陵縣、睢縣、虞城縣、梁園區(qū)、睢陽(yáng)區(qū)。商丘市三義寨引黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水主要包括商丘市的4縣2區(qū)，設(shè)計(jì)灌溉面積14.30萬(wàn)hm2。城市生活、工業(yè)和生態(tài)環(huán)境用水主要涉及商丘市睢陽(yáng)區(qū)城區(qū)、梁園區(qū)城區(qū)和民權(quán)縣城區(qū)。

2 商丘市三義寨引黃灌區(qū)各業(yè)需水量預(yù)測(cè)

現(xiàn)狀水平年為2017年，規(guī)劃水平年為2025年。各行業(yè)需水量按定額或指標(biāo)，計(jì)算需水量均為凈需水量，農(nóng)業(yè)用水為斗渠井口，城市生產(chǎn)生活用水為水廠井口，當(dāng)采用引黃水源時(shí)，應(yīng)考慮渠系水利用系數(shù)，系數(shù)為0.81。

2.1 城鎮(zhèn)生活需水量計(jì)算

根據(jù)《商丘統(tǒng)計(jì)年鑒》(2018年)和灌區(qū)多年人口增長(zhǎng)資料，及相關(guān)定額標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測(cè)規(guī)劃水平年(2025年)灌區(qū)生活用水量：灌區(qū)所涉及城區(qū)2017年共125.75萬(wàn)人，經(jīng)比較分析確定人口增長(zhǎng)率按年6‰，計(jì)算規(guī)劃水平年為131.91萬(wàn)人。規(guī)劃水平年生活用水定額為115L/人.d。灌區(qū)現(xiàn)狀水平年城鎮(zhèn)人均生活日用水量指標(biāo)為105L/人.d。

2.2 城鎮(zhèn)工業(yè)需水量計(jì)算

商丘市三義寨引黃灌區(qū)城鎮(zhèn)工業(yè)用水需水量采用萬(wàn)元產(chǎn)值用水量計(jì)算，灌區(qū)所涉及城區(qū)工業(yè)增加值為256.65億元。工業(yè)增加值年均增長(zhǎng)率根據(jù)《商丘市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十三五規(guī)劃綱要》，采用7.50%，規(guī)劃水平年工業(yè)增加值457.74億元，現(xiàn)狀水平年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量采用27.20 m3/萬(wàn)元，規(guī)劃水平年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量為20.35 m3/萬(wàn)元。

商丘市三義寨引黃灌區(qū)城鎮(zhèn)建筑業(yè)用水需水量采用萬(wàn)元產(chǎn)值用水量計(jì)算。2017年建筑業(yè)增加值72.73億元。建筑增加值年均增長(zhǎng)率根據(jù)《商丘市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十三五規(guī)劃綱要》，采用7.50%，2025年灌區(qū)建筑業(yè)增加值為129.72億元。建筑業(yè)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水指標(biāo)采用工業(yè)增加值用水指標(biāo)的10%，現(xiàn)狀水平年萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量采用2.72 m3/萬(wàn)元。規(guī)劃水平年萬(wàn)元增加值用水量為2.04 m3/萬(wàn)元。

2.3 城鎮(zhèn)公共生活需水量計(jì)算

商丘市三義寨引黃灌區(qū)城鎮(zhèn)公共生活用水需水量采用萬(wàn)元產(chǎn)值增加值需水量計(jì)算，灌區(qū)所涉及城區(qū)現(xiàn)狀水平年公共生活增加值為333.44億元，城鎮(zhèn)公共生活增加值增長(zhǎng)率采用8%，規(guī)劃水平年灌區(qū)城鎮(zhèn)公共生活增加值為617.17億元。城鎮(zhèn)公共生活現(xiàn)狀水平年增加值需水量采用8 m3/萬(wàn)元。城鎮(zhèn)公共生活規(guī)劃年水平年增加值需水量為7 m3/萬(wàn)元。

2.4 灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算

確定用水合理性的分析標(biāo)準(zhǔn)分別為灌溉設(shè)計(jì)保證率、灌溉定額分析、種植比例、灌溉面積等。

2.4.1 灌溉設(shè)計(jì)保證率合理性分析

三義寨引黃灌區(qū)現(xiàn)狀確定灌溉保證率為50%。

2.4.2 種植結(jié)構(gòu)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，種植結(jié)構(gòu)選用小麥、玉米和棉花進(jìn)行分析，現(xiàn)狀水平年小麥的種植比例為82%、玉米的種植比例為70%、棉花的種植比例為25%，作物復(fù)種指數(shù)為1.77；規(guī)劃水平年小麥的種植比例為75%、玉米的種植比例為70%、棉花的種植比例為40%，作物復(fù)種指數(shù)為1.85。

2.4.3 節(jié)水灌溉面積合理性分析

商丘市三義寨引黃灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積14.30萬(wàn)hm2，灌區(qū)高效節(jié)水灌溉主要包括低壓管灌、噴灌和微觀3種灌溉方式。結(jié)合河南省現(xiàn)有大型灌區(qū)高效節(jié)水面積占比，確定商丘市三義寨引黃灌區(qū)節(jié)水灌溉面積。

2.4.4 灌溉定額分析

農(nóng)業(yè)灌溉綜合凈定額：參照結(jié)合《農(nóng)業(yè)用水定額》《河南省地方標(biāo)準(zhǔn)(DB41/T958-2014)》中灌溉用水基本定額、調(diào)節(jié)系數(shù)和種植比例計(jì)算出現(xiàn)狀水平年和規(guī)劃水平年綜合凈定額。商丘市三義寨引黃灌區(qū)現(xiàn)狀水平年相應(yīng)農(nóng)業(yè)灌溉凈定額分別為：常規(guī)地面灌溉11.61 m3/hm2、低壓管灌為9.75 m3/hm2、噴灌7.20 m3/hm2、滴灌 5.81 m3/hm2，綜合凈灌溉定額為11.25m3/hm2。規(guī)劃水平年農(nóng)業(yè)灌溉凈定額分別為：常規(guī)地面灌溉11.56 m3/hm2、低壓管灌為9.71 m3/hm2、噴灌7.17 m3/hm2、滴灌5.78 m3/hm2、綜合灌溉凈定額為11.01 m3/hm2。

2.4.5 農(nóng)業(yè)灌溉需水量

根據(jù)前述確定的灌溉制度、灌溉面積等，計(jì)算商丘市三義寨引黃灌區(qū)現(xiàn)狀水平年農(nóng)業(yè)凈需水總量為36 184萬(wàn)m3、農(nóng)業(yè)毛需水總量為37 187萬(wàn)m3；規(guī)劃水平年農(nóng)業(yè)凈需水總量為35 428萬(wàn)m3、農(nóng)業(yè)毛需水總量為38 748萬(wàn)m3。

2.5 河湖生態(tài)需水量計(jì)算

商丘市三義寨引黃灌區(qū)工程范圍內(nèi)商丘市區(qū)有日月湖、古城湖(南湖)、包河等9條河流；民權(quán)縣城區(qū)內(nèi)有國(guó)家森林公園生態(tài)湖、安瀾湖、城西水庫(kù)和民睢干渠等4條河道。通過(guò)計(jì)算，商丘市三義寨引黃灌區(qū)工程范圍內(nèi)河湖生態(tài)用水計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表1。

表1 商丘市三義寨引黃灌區(qū)河湖生態(tài)需水量計(jì)算表 單位：萬(wàn)m3

2.6 綠化噴灑需水量計(jì)算

商丘市三義寨引黃灌區(qū)綠化噴灑用水包括灌區(qū)所涉及城區(qū)，現(xiàn)狀水平年灌區(qū)城區(qū)人口共125.75萬(wàn)人，規(guī)劃水平年灌區(qū)城區(qū)人口為131.91萬(wàn)人。

2.7 商丘市三義寨引黃灌區(qū)各業(yè)需水量匯總

商丘市三義寨引黃灌區(qū)灌區(qū)年需水量包括農(nóng)業(yè)灌溉需水量、工業(yè)(包括工業(yè)、建筑業(yè))需水量、城市生活(城鎮(zhèn)居民生活、城鎮(zhèn)公共生活)需水量、生態(tài)環(huán)境衛(wèi)生(河湖生態(tài)、綠化噴灑)需水量。經(jīng)計(jì)算，商丘市三義寨引黃灌區(qū)各業(yè)需水量匯總見(jiàn)表2。

3 商丘市三義寨引黃灌區(qū)可供水量預(yù)測(cè)

商丘市三義寨引黃灌區(qū)供水水源包括引黃水、當(dāng)?shù)氐乇硭?、淺層地下水及中水。基于保護(hù)地下水資源環(huán)境和地下水的可持續(xù)發(fā)展，灌區(qū)可供給水源不考慮開(kāi)采利用中深層地下水。

3.1 當(dāng)?shù)氐乇硭?/h3>

商丘市三義寨灌區(qū)屬于淮河流域，地表水可利用率按60%考慮。根據(jù)商丘市地表水資源量利用面積比縮放法計(jì)算，灌區(qū)總土地面積2 305 km2，多年平均地表水資源總量為16 599萬(wàn)m3，地表水可利用量為9 959萬(wàn)m3。

表2 商丘市三義寨引黃灌區(qū)各業(yè)需水量統(tǒng)計(jì)表 單位：萬(wàn)m3

3.2 淺層地下水

根據(jù)商丘市淺層地下水總量利用面積比縮放法計(jì)算，灌區(qū)多年平均淺層地下水總量為27 969萬(wàn)m3。灌區(qū)淺層地下水資源可開(kāi)采量采用可開(kāi)采模數(shù)法計(jì)算?？砷_(kāi)采模數(shù)采用9.10萬(wàn)m3/km2，灌區(qū)總土地面積2 305 km2，灌區(qū)多年平均淺層地下水可利用量為20 938萬(wàn)m3。商丘市三義寨引黃灌區(qū)現(xiàn)有可利用機(jī)井41 250眼(單井出水量25～35 m3/h)，能夠滿足地下水開(kāi)采需要。

3.3 中水

商丘市現(xiàn)有污水處理廠6處，民權(quán)縣1處，現(xiàn)狀年污水累計(jì)處理能力33.80萬(wàn)m3/d，正在籌備新建2處，擴(kuò)建4處。規(guī)劃年污水累計(jì)處理能力50萬(wàn)m3/d?，F(xiàn)狀水平年中水回用率為15%，規(guī)劃水平年中水回用率采用 30%。處理后回收水主要用于工業(yè)用水、環(huán)衛(wèi)綠化用水、河湖生態(tài)用水等。商丘市三義寨灌區(qū)現(xiàn)狀水平年中水可利用量 1 851萬(wàn)m3，規(guī)劃水平年中水可利用量 5 475萬(wàn)m3。

3.4 商丘市三義寨引黃灌區(qū)供水總量

商丘市三義寨引黃灌區(qū)年供水總量包括當(dāng)?shù)氐乇硭?、淺層地下水、引黃水和中水回用。經(jīng)計(jì)算，灌區(qū)總供水量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 商丘市三義寨引黃灌區(qū)總供水量表 單位：萬(wàn)m3

4 商丘市三義寨引黃灌區(qū)供需平衡分析結(jié)論

商丘市三義寨引黃灌區(qū)現(xiàn)狀水平年需水量 57 373萬(wàn)m3，供水量 52 700萬(wàn)m3，缺水 4 673萬(wàn)m3；規(guī)劃水平年需水量 63 518萬(wàn)m3，供水量 63 518萬(wàn)m3，規(guī)劃水平年供需平衡。申請(qǐng)?jiān)S可剩余引黃水量 7 194萬(wàn)m3是必要的。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章從以上4個(gè)方面論述了商丘市三義寨引黃灌區(qū)用水合理性，在保證剩余引黃水量 7 194萬(wàn)m3的前提下，灌區(qū)水資源基本平衡，灌區(qū)水資源配置保持原許可的用量、用途、用戶不變。在水資源供需平衡的基礎(chǔ)上，合理調(diào)配黃河水、當(dāng)?shù)氐乇硭?、淺層地下水、中水等水源。水資源配置利用順序?yàn)?，?yōu)先城鎮(zhèn)生活用水，其次是生產(chǎn)用水、農(nóng)業(yè)灌溉。為水行政主管部門取水許可審批及灌區(qū)水資源配置方案提供了科學(xué)依據(jù)。