平原地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田項(xiàng)目水資源供需平衡分析

趙永立

（惠濟(jì)河睢縣管理段，河南 睢縣 476900）

0 引言

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程項(xiàng)目區(qū)屬淮河流域渦惠河水系，惠濟(jì)河、幸福渠南北縱穿項(xiàng)目區(qū)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)總長(zhǎng)度16.54 km，現(xiàn)有斗、農(nóng)溝20條、長(zhǎng)20.20 km。地層主要有新第三和第四系松散物積淀而成，一般厚600～1 000 m，蘊(yùn)藏著較為豐富的地下水。淺層水（埋深60 m以內(nèi)）地層為第四系，一般厚度20～40 m，含水層厚5～20 m，頂板埋深10～20 m。中深層地下水（埋深分別為60～170 m、170～400 m），主要蘊(yùn)藏在第四系中、下更新統(tǒng)與第三系沙泥質(zhì)砂粒石含水層中，含水層厚度分別為5～10 m、10～40 m。主要靠降水入滲補(bǔ)給，具有補(bǔ)給快，水質(zhì)好，易開(kāi)采等特性，由于地下水徑流微弱，儲(chǔ)水條件好，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要的供水來(lái)源。

1 工程概況

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田水利工程項(xiàng)目建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田1 866.67 hm2，鋪設(shè)地埋管道169.68 km，新打機(jī)井220眼，機(jī)井配套404套，疏浚溝渠8條總長(zhǎng)10.66 km，新建橋涵22座等內(nèi)容，受益人口32 396人。項(xiàng)目區(qū)夏糧作物以小麥為主，秋糧以玉米為主，經(jīng)濟(jì)作物以、棉花、油料、花生等作物為主，復(fù)種指數(shù)1.90，年糧食產(chǎn)量1.90萬(wàn)t，農(nóng)民人均純收入7 000元左右。

2 水資源利用現(xiàn)狀和需求預(yù)測(cè)

2.1 農(nóng)業(yè)灌溉需水量

睢縣總土地面積為9.21萬(wàn)hm2，其中耕地面積為6.55萬(wàn)hm2，根據(jù)近幾年統(tǒng)計(jì)資料分析，睢縣夏糧作物以小麥為主，秋糧以玉米為主，經(jīng)濟(jì)作物以、棉花、油料、花生等作物為主，復(fù)種指數(shù)1.90，灌溉定額根據(jù)《河南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》確定，基本定額調(diào)節(jié)系數(shù)分別為：管道輸水0.84、機(jī)井提水0.84、灌區(qū)規(guī)模為中型1.03。農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)及灌溉定額計(jì)算詳見(jiàn)表1。

表1 農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)及灌溉定額表

根據(jù)以上農(nóng)作物灌溉制度分析計(jì)算農(nóng)作物綜合灌溉凈定額為11.26 m3/hm2，灌溉水利用系數(shù)取0.70，則全縣農(nóng)業(yè)灌溉需水量為23 717萬(wàn)m3。

2.2 工業(yè)需水量

睢縣工業(yè)總產(chǎn)值為1 618 053萬(wàn)元，根據(jù)《河南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》，工業(yè)萬(wàn)元產(chǎn)值用水量綜合指標(biāo)為50 m3/萬(wàn)元。工業(yè)用水見(jiàn)表2。

表2 睢縣工業(yè)需水量計(jì)算表

2.3 生活及其他用水量

睢縣內(nèi)現(xiàn)有常住人口66.81萬(wàn)人，其中農(nóng)業(yè)人口45.61萬(wàn)人，非農(nóng)業(yè)人口21.14萬(wàn)人。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》及《河南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》，農(nóng)村人口用水定額50 L/（d·人），城鎮(zhèn)人口150 L/（d·人），據(jù)此計(jì)算生活用水量，由于商丘地區(qū)已實(shí)施多年安全飲水工程，部分人口使用深層地下水，經(jīng)分析仍使用淺層地下水的人口占總?cè)丝诘?.40左右，生活用水量見(jiàn)表3。

表3 睢縣生活需水量計(jì)算表

2.4 其他用水量

除農(nóng)業(yè)灌溉用水、生活用水、工業(yè)用水外，還有公共建筑用水、消防用水、環(huán)境衛(wèi)生用水、漏耗及未預(yù)見(jiàn)水量等，這部分用水量按生活用水量的30%計(jì)。

綜上所述，項(xiàng)目區(qū)總需水量見(jiàn)表4。

表4 睢縣需水量匯總表 單位：萬(wàn)m3

2.5 可供水量預(yù)測(cè)

睢縣多年平均地下水資源量為24 758.59萬(wàn)m3，地表水資源量為7 073.11萬(wàn)m3，扣除1 320.55萬(wàn)m3重復(fù)計(jì)算量，其中當(dāng)?shù)仄骄Y源總量為24 758.59萬(wàn)m3，引黃水8 100萬(wàn)m3。水資源可利用量為32 858.59萬(wàn)m3，其中地下水19 006.03萬(wàn)m3，地表水7 073.11萬(wàn)m3，引黃水8 100萬(wàn)m3，扣除1 320.55萬(wàn)m3重復(fù)計(jì)算量，見(jiàn)表5。

表5 睢縣多年平均水資源總量及可利用量匯總表 單位：萬(wàn)m3

2.6 供需平衡分析

睢縣水資源供水總量為32 858.59萬(wàn)m3，需水總量為32 842萬(wàn)m3，需水量小于供水量，供水量滿足需水量的要求。

采取開(kāi)源節(jié)流的各項(xiàng)措施：一是盡可能擴(kuò)大地表水利用量，同時(shí)合理開(kāi)采部分中、深層地下水并充分利用引黃水補(bǔ)源等；二要珍惜水資源，在農(nóng)田灌溉方面，要采取先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)降低灌溉定額，同時(shí)在各個(gè)方面都要節(jié)約用水；三是調(diào)整作物布局，適當(dāng)增加耐旱省水作物種樁比例，以緩和供需矛盾。

3 項(xiàng)目區(qū)水資源評(píng)價(jià)與供需平衡分析

3.1 項(xiàng)目區(qū)地下水情況分析

根據(jù)睢縣地下水分布示意圖，項(xiàng)目區(qū)所在區(qū)域?yàn)橹懈凰畢^(qū)。項(xiàng)目區(qū)緊鄰惠濟(jì)河，且區(qū)內(nèi)引黃補(bǔ)源渠道分布合理，每年地下水補(bǔ)給都能得到很好的保證。

3.2 水資源概況及可供水量計(jì)算

項(xiàng)目區(qū)可供水量包括地表水和地下水兩部分，本次項(xiàng)目區(qū)主要灌溉水源為淺層地下水，水質(zhì)經(jīng)商丘水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心化驗(yàn)分析符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，其補(bǔ)給量包括降水入滲、河流側(cè)滲補(bǔ)給及灌溉回歸補(bǔ)給三部分。

3.3 降水量

降水入滲補(bǔ)給量按照下式計(jì)算：

式中：W1—降水入滲補(bǔ)給量，m3／a；P—年降水量（mm），多年平均降水量為719.80 mm；α—年降水入滲系數(shù)，項(xiàng)目區(qū)降水入滲系數(shù)取0.20；F—地下水補(bǔ)給面積m2，項(xiàng)目區(qū)為平原，補(bǔ)給面積按項(xiàng)目區(qū)總面積計(jì)，為251萬(wàn)m2。

該項(xiàng)目區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量為：

W1＝1.00×10-3×0.20×719.80×2 511.90×104＝361.61 m3

灌溉回歸補(bǔ)給量按照下式計(jì)算：

式中：W2—灌溉回歸水量，萬(wàn)m3；β—灌溉回歸系數(shù)，參考《機(jī)井設(shè)計(jì)手冊(cè)》和當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料，0.20～0.35，取0.25；M毛—毛灌溉定額，平均按11.26 m3/hm2，M毛=152÷0.67=253 mm；A—灌溉面積，2 511.90 hm2。

計(jì)算得：回歸補(bǔ)給量W2=10×0.25×2 511.90×253=158.88萬(wàn)m3。

河道側(cè)向補(bǔ)給量按下式計(jì)算：

式中：W2——側(cè)向補(bǔ)給量，m3；K——滲透系數(shù)，K=13 m/d；I—垂直于剖面的水力坡度，取為0.20%；A0－單位長(zhǎng)度河道垂直于地下水流向的剖面面積，m2/m；L——河道計(jì)算長(zhǎng)度，m；T1——滲漏時(shí)段，取120 d。代入數(shù)據(jù)計(jì)算該項(xiàng)目區(qū)河流側(cè)向補(bǔ)給量為297.02萬(wàn)m3。

則項(xiàng)目區(qū)總補(bǔ)給量W供=W1+W2+W3=361.61+158.88+297.02=817.51萬(wàn)m3，按開(kāi)采系數(shù)0.80計(jì)算，則項(xiàng)目區(qū)地下水年可開(kāi)采量為654.01萬(wàn)m3。

3.4 需水量分析

3.4.1 灌溉保證率

依據(jù)《灌溉與排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，項(xiàng)目區(qū)處于半濕潤(rùn)、半干旱地區(qū)，以地下水為水源，低壓管灌灌溉設(shè)計(jì)保證率70%～80%，取75%。

項(xiàng)目區(qū)灌溉面積1 859.73 hm2，主要種植夏季作物為小麥，秋季作物主要為玉米，復(fù)種指數(shù)1.90，其中小麥種植比例0.80，秋季作物0.70，其他0.40。

3.4.2 灌溉定額選定

灌溉定額根據(jù)《河南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》確定，商丘分區(qū)為Ⅱ1，基本定額調(diào)節(jié)系數(shù)分別為：管道輸水0.84、機(jī)井提水0.84、灌區(qū)規(guī)模為中型1.03，在75%灌溉保證率時(shí)，作物凈灌溉定額如下：M小麥凈=8.24 m3/hm2，M玉米凈=4.60 m3/hm2，M其他凈=3.63 m3/hm2。

3.4.3 灌溉方式

項(xiàng)目區(qū)的灌溉水源是以地下水（井灌）為主，項(xiàng)目實(shí)施后，配套機(jī)井及低壓管道，采用低壓管灌方式進(jìn)行灌溉，根據(jù)規(guī)范，低壓管道系統(tǒng)水利用系數(shù)范圍值為0.95～0.98，此次取0.95，管灌田間水利用系數(shù)取0.90，則管灌灌溉水利用系數(shù)為0.95×0.90=0.855。

3.4.4 灌溉需水量計(jì)算

項(xiàng)目區(qū)需水量按下式計(jì)算：

式中：W—灌溉需水量（m3）；M—作物毛灌溉定額（m3/hm2）；A—灌溉面積（hm2）。M凈—作物凈灌溉定額（m3/hm2）；η—灌溉水利用系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉需水量551.31萬(wàn)m3。項(xiàng)目區(qū)人、畜用水已進(jìn)行農(nóng)村飲水安全工程配套，利用的是深層地下水。

3.5 供水能力

項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有耕地1 859.73 hm2。項(xiàng)目實(shí)施后，配套機(jī)井404眼，每年累積抽水灌溉時(shí)間40 d，每天抽水時(shí)間16 h，每25 m3/h，則404眼機(jī)井每年供水量為646.40萬(wàn)m3。

3.6 水資源供需平衡分析

項(xiàng)目區(qū)水資源供需平衡分析見(jiàn)表6。

表6 項(xiàng)目區(qū)水量供需平衡分析表 單位：m3

4 結(jié)論

綜上所述，可預(yù)測(cè)水平年水量供需平衡。工程建成后，新增供水量379.20萬(wàn)m3，可供水量為646.40萬(wàn)m3，需水量為551.31萬(wàn)m3，需水量小于可供水量和可開(kāi)采水資源量，滿足項(xiàng)目需求。