某灌區(qū)供需水平衡分析

林明月

（海南省水利灌區(qū)管理局松濤灌區(qū)管理分局黃竹管理區(qū),海南 澄邁 719000）

1 引言

水資源供需水平衡分析可為區(qū)域節(jié)水工程建設以及區(qū)域規(guī)劃建設提供參考［1-3］。灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水量大,對灌區(qū)水資源總量是一個極大的考驗。以駟馬山灌區(qū)為例,對灌區(qū)供需水平衡進行研究。

某灌區(qū)設計灌溉面積365.4 萬畝,其中上游灌區(qū)面191.7萬畝,中下游灌區(qū)面積173.7 萬畝。

2 設計灌溉制度及農(nóng)業(yè)用水總量控制

2.1 設計灌溉制度

1）灌區(qū)等級

灌區(qū)設計灌溉面積365.4萬畝,大于300萬畝,屬大（1）型灌區(qū)。

2）設計保證率

灌區(qū)灌溉設計保證率采用90%。

3）基本資料

采用1954年11月至2010年10月共57年系列的分月分旬雨量及水面蒸發(fā)量的統(tǒng)計資料。其中,中下游灌區(qū)雨量采用古河、全椒、汊河集三站的算術平均值,上游灌區(qū)雨量采用定遠、石角橋、八斗嶺三站的算術平均值。水面蒸發(fā)量資料采用明光站。

灌區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)作物組成由各縣農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料分析,2020年的農(nóng)作物組成參照各縣農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃確定,總的趨勢是水稻種植比例有小幅度下降。中下游灌區(qū)和上游灌區(qū)各水平年的農(nóng)作物組成見表1。

表1 灌區(qū)作物組成表

4）作物需水量

作物需水量主要根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定,其中秧苗期用水量一般為240 mm~310 mm,大田每畝用水量一般為20 mm,泡田期用水量采用140 mm。大田期用水量采用 值法計算,取值見表2。

表2 水稻分旬 值及適宜水深表

5）灌溉定額

干渠及以上采用續(xù)灌,支渠及以下采用輪灌的方式。此種灌溉制度,既能節(jié)約灌溉用水,又能使水稻增產(chǎn),在海南省各地已逐步開展示范。續(xù)建上游灌區(qū)范圍內(nèi)的定遠縣,當?shù)剞r(nóng)民迫于缺水的現(xiàn)狀,曾進行了水稻旱育、地膜旱栽的節(jié)水灌溉試驗。但此項技術尚未通過正式鑒定。故水稻采用“淺、曬、深、濕”節(jié)水灌溉方式。

圖1 旱作物生育期各月需水量

如雨量不能滿足旱作物需水量,且差值大于20 mm時,進行灌溉,一次灌溉水量在30 mm~60 mm。

根據(jù)灌區(qū)系列年的降雨、蒸發(fā)資料、作物組成及灌溉制度計算灌區(qū)的單項作物灌溉定額,然后按其作物組成加權(quán)計算綜合灌溉定額,計算成果見圖2、圖3。

圖2 上游灌區(qū)歷年水稻、旱作及綜合灌溉定額

圖3 中下游灌區(qū)歷年水稻、旱作及綜合灌溉定額

現(xiàn)狀上游、中下游灌區(qū)多年平均綜合灌溉定額分別為202 m3/畝和211 m3/畝；90%保證率年份,上游、中下游灌區(qū)綜合灌溉定額分別為330 m3/畝和330 m3/畝。2020 水平年多年平均綜合灌溉定額分別為193 m3/畝和201 m3/畝；90%保證率年份,上游、中下游灌區(qū)綜合灌溉定額分別為311 m3/畝和316 m3/畝。

6）塘壩調(diào)節(jié)計算

塘壩調(diào)節(jié)是通過系列年的塘壩來水、用水進行水量平衡后計算當?shù)貜搅鞯睦昧考疤翂稳彼?。塘壩缺水量即為要求外水的灌溉補給定額和灌溉模數(shù)。旱荒地徑流采用豐樂河上桃溪站的次降雨徑流關系由雨量間接計算,水稻田排水是在稻田水量平衡中計算,塘面徑流為塘面降雨量扣除塘面蒸發(fā)量和滲漏量。計算中,中下游灌區(qū)采用塘面率5%,有效塘容5萬m3/km2；上游灌區(qū)采用塘面率6%,有效塘容6萬m3/km2。旱荒地徑流及稻田排水的有效利用系數(shù)分別采用0.8及0.7。塘壩用水即為農(nóng)作物綜合灌溉用水定額,考慮塘壩級渠系水利用系數(shù)為0.95。

塘壩調(diào)節(jié)計算的運用方式采用自然調(diào)節(jié)。灌區(qū)塘壩調(diào)節(jié)后的逐年缺水量見圖4、圖5。

圖4 駟馬山上游灌區(qū)塘壩調(diào)節(jié)缺水量情況

圖5 駟馬山中下游灌區(qū)塘壩調(diào)節(jié)缺水量情況

2.2 農(nóng)業(yè)用水總量控制

塘壩調(diào)節(jié)后的缺水量即為需外水進行補給的水量。用連續(xù)兩旬平均最大的灌水模數(shù),進行經(jīng)驗頻率計算,并繪制經(jīng)驗頻率曲線。由繪制的經(jīng)驗頻率曲線求得,90%保證率時,上、中下游灌區(qū)凈灌水模數(shù)分別為0.53 m3/（s·萬畝）和0.65 m3/（s·萬畝）,按渠系水利用系數(shù)0.75 計,則渠首設計抽水模數(shù)為0.71 m3/（s·萬畝）和0.87 m3/（s·萬畝）。

考慮本灌區(qū)內(nèi)有一部分中小水庫,可供給部分水量,且續(xù)建配套節(jié)水改造完成后,用水量有逐年減少的趨勢,渠首設計抽水模數(shù)控制采用0.7 m3/（s·萬畝）。

3 供需平衡分析

3.1 農(nóng)田灌溉用水

依據(jù)各水平年的灌溉面積和灌溉定額,計算農(nóng)田灌溉需水量。經(jīng)1954 年11 月~2010 年10 月共57 年水利年系列計算,2010 年水平年,灌區(qū)多年平均灌溉水量3.85 億m3；2020 年水平年,灌區(qū)多年平均灌溉水量為3.50 億m3。

3.2 城市用水

城鎮(zhèn)用水包括工業(yè)用水與居民生活及公共事業(yè)用水量。用水分別按工業(yè)產(chǎn)值或人口數(shù)和其相應的用水定額進行計算。各縣城現(xiàn)有工業(yè)產(chǎn)值及人口數(shù)參照統(tǒng)計部門資料。根據(jù)灌區(qū)各地、市國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃,預測本灌區(qū)城鎮(zhèn)人口和工業(yè)產(chǎn)值的發(fā)展,推算不同水平年城鎮(zhèn)的工業(yè)和生活用水量。各縣城用水來源主要為利用地表水的各縣城自來水廠,只有少數(shù)廠礦自備水源,抽取地下水。在地表水量平衡中,按用水量的80%參與平衡計算。則各水平年參與灌區(qū)平衡計算的城鎮(zhèn)生活、工業(yè)用水量分別為：2010 年1.91 億m3,2020 年為2.43 億m3。

3.3 農(nóng)村人畜用水

據(jù)統(tǒng)計2010 年,灌區(qū)有鄉(xiāng)村人口197 萬人,大牲畜79 萬頭。2020 年預測人口達215 萬人,大牲畜91 萬頭。經(jīng)計算農(nóng)村人畜用水量2010 年、2020 年分別為0.56 億m3和0.87億m3。在需水量中,考慮使用地表水、地下水量各占50%,取一半的需水量參與地表水量平衡計算。則各水平年參與灌區(qū)平衡計算的農(nóng)村人畜用水量分別為：2010 年0.28 億m3,2020 年為0.44 億m3。

3.4 灌區(qū)地表水量供需平衡計算

灌區(qū)需水量計算如前所述。灌區(qū)可供水量分塘壩供水量、水庫供水量、泵站抽水量三個部分。其中塘壩供水量為塘壩調(diào)節(jié)計算成果,2010水平年,塘壩多年平均可供水量1.51 億m3,50%、75%、90%頻率年供水量分別為1.61 億m3、1.37 億m3和0.50 億m3。泵站抽水量按開機時數(shù)進行計算。灌區(qū)地表水量平衡計算結(jié)果見表3。

表3 駟馬山灌區(qū)地表水供需平衡表

續(xù)表3

4 結(jié)語

根據(jù)灌區(qū)實際運行情況,灌區(qū)輸水主干渠目前只到黃疃分水閘,滁河四級站即將建成,為了滿足滁河四級站的用水需求,需對三級干渠剩余段和四級站出水段進行建設。水資源是工程建設發(fā)展所必須的資源,除了工程建設提高水資源利用效率外,需制定相關的政策,提高居民節(jié)水意識,從而保護水資源。