盤山水田灌區(qū)節(jié)水研究

孫文偉

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

1 灌區(qū)概況

盤山水田灌區(qū)在遼河下游雙臺子河河段兩岸，距遼河口上朔約65～105 km處，位于東經(jīng)121.86°～122.42°，北緯41.08°～41.28°區(qū)域，水田灌溉面積4.30萬 hm2。主要灌溉水源是上游清河水庫和柴河水庫。盤山水田灌區(qū)系統(tǒng)是由清河水庫、柴河水庫、清河、柴河、遼河、盤山灌區(qū)提水閘站及雙臺子攔河大閘組成。清河、柴河、遼河河道將水庫水源輸送到雙臺子河盤山灌區(qū)河段，然后，由閘站輸送到盤山灌區(qū)子灌區(qū)的雙繞灌區(qū)、西繞灌區(qū)、新開灌區(qū)、吳家灌區(qū)。

1.1 供水

供水系統(tǒng)由清河水庫、柴河水庫組成。清河水庫位于遼河支流清河中下游，遼寧省鐵嶺市境內(nèi)，水庫總庫容9.71億 m3，防洪庫容5.45億 m3，興利庫容8.47億 m3，最高水位137.40 m；柴河水庫是遼寧省大型水庫之一，位于遼河支流柴河下游，遼寧省鐵嶺市境內(nèi)，水庫總庫容6.36億 m3，防洪庫容2.84億 m3，興利庫容4.70億 m3，最高水位116.80 m。

1.2 輸水

輸水系統(tǒng)由清河-遼河-雙臺子河河道輸水線和柴河-遼河-雙臺子河輸水線兩部分組成，擔(dān)負(fù)著水庫到灌區(qū)的區(qū)間輸水任務(wù)。

1.2.1 清河-遼河-雙臺子河輸水線

遼河輸水線地跨鐵嶺、沈陽、鞍山、盤錦四市，輸水河道設(shè)有6處水文站進(jìn)行輸水監(jiān)測。監(jiān)測站區(qū)間距離是：清河水庫至鐵嶺水文站河長約為56 km，鐵嶺水文站至石佛寺水庫河長約為67 km，石佛寺水庫至馬虎山水文站河長約為22 km，馬虎山水文站至平安堡水文站河長約為49 km，平安堡水文站至遼中水文站約為83 km，遼中水文站至六間房水文站約為34 km，六間房水文站至雙臺子河閘約為82 km。輸水線總長約393 km。

清河水庫至灌區(qū)沿線各水文站水流傳播時(shí)間，經(jīng)推求計(jì)算至最下游六間房水文站約為107～109 h，至盤山灌區(qū)約為135～149 h；六間房水文站至盤山灌區(qū)約為28～30 h。詳見表1—清河水庫至沿河逐站水流傳播時(shí)間表 。

1.2.2 柴河-遼河-雙臺子河輸水線

柴河-遼河-雙臺子輸水線地跨鐵嶺、沈陽、鞍山、盤錦四市，輸水河道設(shè)有6處水文站進(jìn)行輸水監(jiān)測。監(jiān)測站區(qū)間距離是：柴河水庫至鐵嶺水文站河長約為18 km，鐵嶺水文站至石佛寺水庫河長約為67 km，石佛寺水庫至馬虎山水文站河長約為22 km，馬虎山水文站至平安堡水文站河長約為49 km，平安堡水文站至遼中水文站約為83 km，遼中水文站至六間房水文站約為34 km，六間房水文站至盤山水文站(盤山河閘)約為82 km。輸水線總長約355 km。

柴河水庫至灌區(qū)沿線各水文站水流傳播時(shí)間，經(jīng)推求計(jì)算至最下游六間房水文站約為94～106 h，至盤山灌區(qū)約為122～136 h；六間房水文站至盤山灌區(qū)約為28～30 h。詳見表1—清河水庫至沿河逐站水流傳播時(shí)間表 。

表1 清河水庫至沿河逐站水流傳播時(shí)間表

表2 柴河水庫至沿河逐站水流傳播時(shí)間表

1.3 提水

盤山灌區(qū)提水系統(tǒng)由雙繞灌區(qū)、西繞灌區(qū)、新開灌區(qū)、吳家灌區(qū)等四個(gè)片區(qū)組成，構(gòu)成盤山灌區(qū)的排灌循環(huán)系統(tǒng)。

1.3.1 雙繞灌區(qū)

雙繞灌區(qū)是一個(gè)大型水田灌區(qū)，位于盤山縣西北部，雙臺子河右岸。負(fù)責(zé)統(tǒng)一、城郊、陸家、太平、新生、胡家、甜水7個(gè)場鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉，水田灌溉面積約1.45萬 hm2。灌區(qū)渠首在雙臺子河右岸建有小柳河閘，總流75 m3/s。

1.3.2 西繞灌區(qū)

西繞灌區(qū)是一座大型灌區(qū)，位于盤山縣中北部，雙臺子河右岸。負(fù)責(zé)陳家、統(tǒng)一、喜彬、太平、大荒5個(gè)場鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉，水田灌溉面積約1.29萬 hm2。灌區(qū)渠首在雙臺子河右岸建有西繞4孔河閘，總流45 m3/s。

1.3.3 新開灌區(qū)

新開灌區(qū)位于盤山縣東南部，雙臺子河左岸。負(fù)責(zé)沙嶺、壩墻子和古城子3個(gè)場鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉，水田灌溉面積約0.91萬 hm2。灌區(qū)渠首在雙臺子河左岸建有北水南調(diào)河閘，總流50 m3/s。

1.3.4 吳家灌區(qū)

吳家灌區(qū)位于盤山縣中西部，雙臺子河中游左岸。負(fù)責(zé)吳家、渤海、新立、新興、新建、前進(jìn)和成交7個(gè)場鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉，水田灌溉面積約0.65萬 hm2。灌區(qū)渠首在雙臺子河左岸建有吳家(六○河)河閘，總流30 m3/s。

2 水田灌區(qū)效率(節(jié)水)分析

從春季泡田插秧開始，盤山水田灌溉農(nóng)業(yè)都要從河道里提取上游水庫的放下來的淡水，以保證下游盤山4.30萬 hm2水田的正常農(nóng)耕生產(chǎn)。雖然在用水區(qū)的感潮河段修建了攔河閘，但是上游水庫距離下游的用水區(qū)域很遠(yuǎn)，有長達(dá)355～393 km輸水路途之遙，長距離輸水必然用時(shí)很長，這就加大了取水提灌的不確定性。灌區(qū)上游提水晚了，在攔河閘形成壅水威脅河閘建筑安全，被迫提閘放水使寶貴的水資源白白流入大海形成棄水浪費(fèi)。通過近幾年對盤山水田灌區(qū)進(jìn)行的實(shí)際灌溉監(jiān)測資料，進(jìn)行灌溉系統(tǒng)效率(節(jié)水)分析如下：

2.1 供水分析

水庫供水能力的大小，決定著下游提水的多少，直接影響灌區(qū)的用水需求。清河水庫具有城市生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、發(fā)電等綜合利用的水庫，每年農(nóng)業(yè)供水份額在0.80億～1.60億 m3之間；柴河水庫每年農(nóng)業(yè)供水份額在0.50億～1.00億 m3之間。長期看兩處水源供水基地面臨農(nóng)業(yè)用水供求緊張矛盾。

因此，科學(xué)合理調(diào)度水資源，是農(nóng)業(yè)節(jié)水增效的重要保證。在實(shí)際供水作業(yè)中，經(jīng)資料分析，每次供水過程：一是要根據(jù)下游用水的水量，預(yù)定多出3%～5%的水量進(jìn)行供給；二是在一次供水過程中最低供水總量不能小于0.25億 m3；三是要在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)完成集中連續(xù)供水。

2.2 輸水分析

水輸送量的大小、傳播時(shí)間，由河道上的水文站，對上游的來水進(jìn)行24 h的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測。水文站用曼寧公式實(shí)時(shí)算出河道來水水量，繪制河道控制站流量過程線對比圖。

圖2 清河遼河主要控制站水位流量過程圖 圖3 柴河遼河主要控制站水位流量過程圖

(1)

式中：Q為流量，m3/s； A為斷面過水面積，m2；n為糙率；R為水力半徑，m；J為比降。

根據(jù)曼寧公式，確定各計(jì)算參數(shù)，推求出沿河水情站點(diǎn)控制斷面的水位流量關(guān)系曲線，計(jì)算推導(dǎo)各水文站區(qū)間的水流傳播距離及時(shí)間。

經(jīng)沿河水文站監(jiān)測資料連續(xù)計(jì)算，清河水庫至盤山灌區(qū)河流總長約393 km，水流傳播時(shí)間約135～149 h；柴河水庫至盤山灌區(qū)河流總長約355 km，水流傳播時(shí)間約122～136 h。

2.3 提水分析

上游水情站將水流傳播時(shí)間、流量大小報(bào)送閘站管理部門(末端水情站到灌區(qū)的來水預(yù)見期在28～30 h左右)。當(dāng)來水進(jìn)入灌區(qū)河段時(shí)，灌區(qū)上游各閘站依次至下游開始提取來水，并逐漸增大提水流量，對灌區(qū)上游渠道實(shí)行大負(fù)荷注水灌溉，確保優(yōu)先蓄足水量。

清河水庫從2020年7月12日8時(shí)開始供水，16日1時(shí)放水結(jié)束，此次清河水庫供水累計(jì)出庫水量為0.30億 m3。

根據(jù)盤山水文局監(jiān)測：截止7月20日8時(shí)，盤山灌區(qū)的子灌區(qū)雙繞灌區(qū)、西繞灌區(qū)、新開灌區(qū)、吳家灌區(qū)等提水量合計(jì)為0.23億 m3，少提水0.07億 m3。

柴河水庫從7月25日10時(shí)開始供水， 至27日20時(shí)放水結(jié)束，柴河水庫供水累計(jì)出庫水量為0.25億 m3。

根據(jù)盤山水文局監(jiān)測：截止8月6日6時(shí)，盤山灌區(qū)的子灌區(qū)雙繞灌區(qū)、西繞灌區(qū)、新開灌區(qū)、吳家灌區(qū)等提水量合計(jì)為0.20億 m3，少提水0.05億 m3。

表3 盤山水田灌區(qū)效率表 億 m3

2.4 效率分析

從灌溉系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況看，清河-遼河線損失水量較大，水庫供水0.30億 m3，實(shí)際利用水量約為0.23億 m3，損失水量0.07億 m3，供水效率只有77%浪費(fèi)較嚴(yán)重。

柴河-遼河線輸水損失較少，水庫供水0.25億 m3，實(shí)際利用水量約為0.20億 m3，損失水量0.05億 m3，供水效率80%利用率比較高。

分析原因：清河水庫放水在先，對下游河道補(bǔ)坑、填洼，應(yīng)有一部分損失，后期柴河放水時(shí)，河道區(qū)間有部分降雨徑流形成基流，故輸水損失較少。

3 結(jié)語

目前，保農(nóng)村糧食穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)守耕地紅線是我國基本國策，從豐水地區(qū)調(diào)配貧水地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水，是水利部門今后的常態(tài)任務(wù)。這次盤山水田灌區(qū)調(diào)水的實(shí)際應(yīng)用證明，現(xiàn)有灌區(qū)的用水效率(節(jié)水)矛盾凸顯，用水效率只有77%～80%。為此，應(yīng)該優(yōu)化配置供用水的工程和非工程措施，制定科學(xué)調(diào)水制度來加以解決。(1)庫、河、站聯(lián)動，上下游緊密配合，整體合一步調(diào)一致，以保證水庫水資源在灌區(qū)有效利用；(2)開源節(jié)流，提高水利控制運(yùn)用的科學(xué)性主動性。灌區(qū)提水閘站應(yīng)實(shí)時(shí)掌控上游來水動態(tài)，充分利用末段水情站到灌區(qū)28～30 h的來水預(yù)見期，充分準(zhǔn)備，提高引水效率；(3)增加投入，改善供水、輸水、提水環(huán)境。用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代工程措施，以智慧水利解決供需水矛盾，以水利的發(fā)展提高助力農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)豐收做貢獻(xiàn)。