臨沂市河?xùn)|區(qū)石拉淵灌區(qū)水量供需分析

孟慶紅

（河?xùn)|區(qū)水利工程保障中心，山東臨沂 276000）

石拉淵灌區(qū)地處山東東南部，臨沂市河?xùn)|區(qū)境內(nèi)。該灌區(qū)東靠沭河，西與河?xùn)|區(qū)葛溝灌區(qū)接壤，南至彭白排水溝，北抵莒南縣。目前，隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，經(jīng)濟(jì)作物、大棚蔬菜、瓜果種植發(fā)展迅速，黃淮海平原開發(fā)工程連片開發(fā)，配套較好，都將極大促進(jìn)當(dāng)?shù)馗咝мr(nóng)業(yè)的發(fā)展，如灌區(qū)改造，將進(jìn)一步顯著增加灌溉效益[1]。

1.灌區(qū)現(xiàn)狀

灌區(qū)內(nèi)四季分明，春季干燥多風(fēng)，夏季高溫多雨，秋季溫和涼爽，冬季寒冷少雪。多年平均降雨量869.3mm（1984—1993年系列），最大降水量為1284mm。灌區(qū)內(nèi)地下水總儲量為3000萬m3，可開采量為960萬m3，實際年平均開采量216萬m3。

根據(jù)石拉淵引河灌區(qū)規(guī)劃，石拉淵引河灌區(qū)水源分為兩部分，一為石拉淵攔河壩，二為湯河攔河閘攔蓄的區(qū)間徑流。石拉淵灌區(qū)支斗農(nóng)渠配套齊全后，將新增灌溉面積5萬畝，灌區(qū)設(shè)計灌溉面積將達(dá)到16萬畝，新增需水量2162萬m3，其中，引用沭河區(qū)間水2162萬m3、無需從上游水庫調(diào)水。

2.可供水量分析和供需水量平衡

2.1 上游水庫供水可能性分析

沭河石拉淵攔河閘上游，有青峰嶺、陡山、小仕陽和沙溝四座大型水庫和嶠山、石泉湖兩座中型水庫。陡山水庫位于沭河支流潯河上，小仕陽水庫位于沭河支流袁公河上，青峰嶺水庫位于沭河干流上，沙溝水庫位于青峰嶺水庫上游。

（1）陡山水庫供水可能性分析。陡山水庫控制流域面積431平方公里。灌溉設(shè)計保證率近期為66%，遠(yuǎn)期為75%，遠(yuǎn)期還規(guī)劃向莒南縣城工業(yè)及生活供水。因此，陡山水庫不具備向石拉淵灌區(qū)供水的能力。

（2）青峰嶺及沙溝水庫供水可能性分析。青峰嶺水庫控制流域面積770km2。沙溝水庫控制流域面積163km2，總庫容1.022億m3，興利庫容0.312億m3，水庫灌區(qū)設(shè)計灌溉面積12.9萬畝。

（3）小仕陽水庫供水可能性分析。小仕陽水庫為多年調(diào)節(jié)的大型水庫，控制流域面積281km2。通過小仕陽水庫供水，以解決下游灌區(qū)灌溉用水高峰期的短期用水，條件是完全具備的，也是十分經(jīng)濟(jì)可行的[2]。

2.2 小仕陽水庫水量平衡分析計算

2.2.1 邊界條件

（1）水庫興利調(diào)節(jié)起調(diào)庫容根據(jù)1985年10月編制的《小仕陽水庫除險加固初步設(shè)計》，水庫多年調(diào)節(jié)庫容3680萬m3，起調(diào)庫容按水庫多年調(diào)節(jié)庫容計入。（2）水庫灌區(qū)設(shè)計灌溉面積7.5萬畝。（3）來水量采用“初設(shè)”P=75%的計算來水量。（4）水庫灌區(qū)灌溉用水量，參照龍窩灌區(qū)灌溉制度計算。（5）灌區(qū)用水量及其月分配按“初設(shè)”計算值。

2.2.2 小仕陽水庫水量平衡調(diào)算成果

在灌溉設(shè)計保證率P=75%的年份，上游凈來水量5477萬m3，下游灌區(qū)灌溉用水量2663萬m3，庫區(qū)各種用水量為1518萬m3，損失水量503.2萬m3，年內(nèi)余水792萬m3，水庫余水4473萬m3（含多年調(diào)節(jié)水量），水庫向下游引河灌區(qū)最大可供水量4473萬m3。

2.3 石拉淵灌區(qū)水量平衡分析計算

2.3.1 邊界條件

（1）灌溉設(shè)計保證率P=75%。（2）石拉淵灌區(qū)設(shè)計灌溉面積16萬畝，其中：已建湯河閘灌溉面積4.4萬畝，石拉淵干渠渠首閘引水灌溉11.6萬畝。（3）石拉淵攔河閘興利庫容640萬m3。

2.3.2 石拉淵灌區(qū)水量平衡調(diào)算成果

在灌溉設(shè)計保證率P=75%的年份，石拉淵攔河閘以上區(qū)間來水量22093.79萬m3，上游灌溉回歸水865.29萬m3，水量蒸發(fā)及滲漏損失388.9萬m3，灌溉用水量5016.44萬m3，棄水17489.11萬m3。

2.4 湯河閘灌區(qū)水量平衡分析計算

2.4.1 邊界條件

（1）灌溉設(shè)計保證率P=75%。（2）湯河攔河閘設(shè)計灌溉面積4.4萬畝。（3）湯河閘興利庫容170m3。（4）湯河灌區(qū)灌溉用水量，參照龍窩灌區(qū)灌溉制度計算。

2.4.2 湯河閘灌區(qū)水量平衡計算成果

在灌溉設(shè)計保證率P=75%的年份，湯河閘以上區(qū)間天然凈來水5682.32萬m3，灌區(qū)灌溉用水量1902.78萬m3，棄水3779.54萬m3，區(qū)間引用水量1902.78萬m3，無需上游水庫及其他攔河閘補(bǔ)給水量。另外，湯河閘可由沂河葛溝攔河閘引沂河之水補(bǔ)充，沂河流域水資源較沭河流域豐富得多，故湯河閘灌溉用水量是確有保證的。

3.作物灌溉制度的制定

3.1 主要作物及灌溉制度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

（1）主要作物及灌溉制度。本灌區(qū)的主要作物有5種，即冬小麥、春花生、夏玉米、夏地瓜和夏水稻。以夏玉米代表夏地瓜等除夏稻以外的其他夏作物，以春花生代表春作物。（2）基本數(shù)據(jù)的確定。石拉淵灌區(qū)大部分土壤為砂壤土、輕壤土、砂土。砂壤土和輕壤土占全灌區(qū)面積的90%以上，選砂壤土為灌區(qū)土壤的代表。根據(jù)石拉淵灌區(qū)土壤情況，結(jié)合我省萊河打漁張灌區(qū)試驗站土壤（砂壤土）的有關(guān)參數(shù)，綜合確定土壤干容重r干=1.41g/cm3，田間持水量占干土重的24%，占土壤體積的33.8%。（3）作物灌溉制度的基本數(shù)據(jù)。旱作物灌溉制度的基本數(shù)據(jù)主要有生育期、田間需水量、需水模系數(shù)、土壤計劃濕潤深度及其允許最大、最小含水率。水稻的主要有生育期、田間耗水量、需水模系數(shù)、田間水層標(biāo)準(zhǔn)及降雨允許蓄水深度。

3.2 旱作物灌溉制度的制定

采用水量平衡圖解分析法，并結(jié)合群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗和灌溉試驗資料制定旱作物灌溉制度。

3.2.1 計算公式：

水量平衡方式程式：

Wt-Wo=WT+Po+Kd+M-E

式中：

Wo、Wt—分別為時段初和任一時間t時的土壤計劃濕潤層內(nèi)的含水量；

WT—由于計劃濕潤層增加而增加的水量；

Po—保持在土壤計劃濕潤層內(nèi)的有效雨量；

Kd—時段t內(nèi)的地下水補(bǔ)給量，由于灌區(qū)內(nèi)地下水水進(jìn)深均大于3m，取Kd=O；

M—時段t內(nèi)的灌溉水量；根據(jù)水量平衡方程，并結(jié)合群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗而定。

E—時段t內(nèi)的作物田間需水量；

以上各值單位均以m3/畝計；

上式中各單項的計算公式：

WT=6.67（H2-H1）β(m3/畝 )

式中:

H2、H1—分別為計算時段末、初的計劃濕潤層深度（m）；計算時段按作物生育段確定。

β—(H2-H1)深度的土層中的平均含水率（以占土壤體積的%計）

PO=σ·P（m3/畝）

式中：

P—設(shè)計降雨量（m3/畝）。一次降雨小于5mm時不計；

σ—降雨有效利用系數(shù)；根據(jù)灌區(qū)實際情況，參考有關(guān)資料成果而定，夏玉米σ=0.6，冬小麥σ=0.9，花生σ=0.7，春玉米σ=0.8。

3.2.2 作物生長期降雨量的處理

當(dāng)作物生長期內(nèi)某次降雨為連續(xù)數(shù)日時，一般以降雨量較大的或靠近主要降雨量的一天作為降雨日期，當(dāng)連續(xù)降雨超過5d以上時，按2次以上降雨處理；當(dāng)一次降雨小于5mm時，不計入有效降雨。

3.2.3 初始含水量（W0）

按作物出苗期土壤的適宜含水率（β0），取田間持水量β田的80%；

WO=6.67H苗β

式中：

WO—初始含水量m3/畝；

H苗—出苗期土壤計劃濕潤層深度（m）。

3.2.4 播前灌水定額的確定

根據(jù)山東省水利勘測設(shè)計院1981年10月編“關(guān)于大中型水庫灌溉面積核算方法的意見”，并結(jié)合灌區(qū)實際情況，播前灌水定額按下述方法確定：當(dāng)播前20d以內(nèi)降雨小于50mm或10d以內(nèi)降雨小于30mm時，播種前都需要進(jìn)行一次灌溉；當(dāng)作物與前茬作物連作時，前茬末期的灌溉作為降雨處理，但因前茬作物成熟期田間耗水量較大時，一次灌溉用水按2/3折成降雨考慮。播前灌水定額據(jù)群眾豐產(chǎn)灌水經(jīng)驗確定，經(jīng)上述方法處理后，播種時土壤含水量即認(rèn)為達(dá)到了初始含水量。

夏水稻灌溉制度的制定：

h1+(p-d)+m-e=h2

式中：

h1—前一天末的田面水層深，mm；

h2—當(dāng)天末的田面水層深，mm；

P—當(dāng)天降雨量，mm；

d—當(dāng)天排水量，mm；

e—水稻某生育階段日平均耗水量，mm。

按上式逐日進(jìn)行水量平衡計算，直至生育期末計算完結(jié)，即可確定夏水稻生育期內(nèi)的灌溉制度。

（1）灌水方法：夏水稻灌溉采用臨沂市小埠東灌區(qū)灌溉試驗站高產(chǎn)省水試驗成果—“淺水濕潤灌水技術(shù)”，灌水量以田面水層標(biāo)準(zhǔn)控制。分蘗末曬田10d左右，以控制無效分蘗，培育壯苗，防止倒伏。收割前10d左右停水落干，以備收割。

（2）泡田定額與曬田灌水定額的確定：泡田定額與泡田前土壤的含水量，土壤透水性，泡田期降雨量，地下水位及泡田技術(shù)措施有關(guān)，計算公式如下：

M泡=W飽+W滲+W蒸+W水

式中：

W飽—飽和土層水量；

W滲—深層滲漏水量；

W蒸—田間蒸發(fā)水量；

W水—田間建立水層的水量；

以上各值均以m3/畝或mm計算。

通過計算：M泡=120mm（80m3/畝）；

曬田灌水定額M曬=90mm。

（3）夏水稻灌溉制度的制定。根據(jù)設(shè)計降雨及作物需水規(guī)律，逐日推求作物各生育期需水。

3.3 灌溉用水計算

3.3.1 作物組成及復(fù)種指數(shù)

通過對灌區(qū)內(nèi)各種作物種植面積調(diào)查，綜合確定灌區(qū)內(nèi)的主要作物的種植比例及復(fù)種指數(shù)：冬小麥70%，春花生30%，夏玉米（夏作物）60%，夏水稻10%，復(fù)種指數(shù)170%。

3.3.2 綜合凈灌水定額M凈

計算公式：

M凈=α1m1+α2m2+α3m3+α4m4……

式中：

m1、m2、m3、m4—各種作物同一時間的灌水定額，m3/畝 ；

α1、α2、α3、α4—相應(yīng)作物的種植比例 ；

3.3.3 綜合毛灌水定額M毛

計算公式：

M毛=M凈/η水

式中：

M毛—綜合毛灌水定額，m3/畝；

η水—灌溉水利用系數(shù)，η水=0.66。

3.3.4 灌溉用水計算

計算公式：

M灌=M毛·A設(shè)

式中：

M灌—灌溉用水量，萬m3；

A設(shè)—設(shè)計凈灌溉面積，萬畝。

3.3.5 灌水模數(shù)

采用《灌排渠系設(shè)計規(guī)范》SDJ127-84中公式：

式中：

α—作物種植比例，%；

M—灌水模數(shù)；

T—灌區(qū)延續(xù)時間，d；

Q—灌水模數(shù)，m3/s畝。

根據(jù)修正灌水模數(shù)圖，取設(shè)計灌水模數(shù)q設(shè)=0.57m3/s萬畝。

3.3.6 灌溉回歸水分析計算

沭河石拉淵攔河閘以上，水庫及攔河閘（壩）規(guī)劃灌溉面積百萬畝之多，年灌溉用水量約4億m3，灌溉回歸水量較大，沭河非雨期徑流基本來自灌溉回歸水。但由于缺乏實測統(tǒng)計資料，在來水計算中，僅考慮青峰嶺、小仕陽和陡山3座大型水庫灌區(qū)的部分灌溉面積的灌溉回水，并按灌溉用水量的5%計入。3座大型水庫灌區(qū)計入的灌溉回歸水面積為：小仕陽灌區(qū)3.5萬畝，陡山灌區(qū)18.6萬畝，青峰嶺水庫灌區(qū)20萬畝。

4.結(jié)語

石拉淵攔河壩閘上游流域內(nèi)多為山丘區(qū)，無嚴(yán)重污染源，達(dá)到二類或三類水標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)良好，滿足灌溉要求，近年來由于工業(yè)發(fā)展迅速，沭河水質(zhì)變差，但仍能達(dá)到三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，能滿足灌溉要求。湯河攔河閘利用區(qū)間經(jīng)流補(bǔ)源，水質(zhì)符合灌溉水質(zhì)要求，水量充沛，檢測結(jié)果符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[3]。

灌區(qū)續(xù)建工程開發(fā)后，因水源水質(zhì)良好，加上工程措施與水土保持等生物措施相結(jié)合，灌溉水不會給灌區(qū)帶來污染，干旱缺水狀況將會得到良好的改善。隨著灌區(qū)節(jié)水配套改造工程的投入，灌溉水利用率不斷提高，水環(huán)境改善帶來的社會經(jīng)濟(jì)效益、農(nóng)業(yè)灌溉效益和生態(tài)環(huán)境效益也將不斷提高。