嵩山水庫灌區(qū)水量供需平衡計算分析

衣曉菲

（臨朐縣嵩山水庫運行維護中心，山東 臨朐 262604）

嵩山水庫灌區(qū)位于臨朐縣西部，設計灌溉面積5 666.67 hm2，該水庫灌區(qū)自1969 年開發(fā)建設以來，共建成東、西兩條干渠，總長度55 km，為砌石防滲渠道。建成支渠76 條，總長度120 km，支渠以上建筑物共384 座，現有渠道完好率46%，干支渠建筑物完好率38%，灌溉水利用系數0.45。主要種植作物有小麥、玉米、棉花、油料和蔬菜，平均復種指數175%。渠首引水流量11.0 m3/s。開灌幾十年來，灌區(qū)創(chuàng)造了巨大的經濟效益和社會效益，對促進全縣糧食生產安全發(fā)揮了重要作用。目前，嵩山水庫干渠經過幾十年運行，工程老化失修，渠道滲漏嚴重，實灌面積萎縮，灌溉水利用系數較低，已影響了工程效益的正常發(fā)揮。為此，臨朐縣政府實施了嵩山水庫灌區(qū)節(jié)水配套改造項目，用以提高灌區(qū)水的利用率，促進灌區(qū)良性運行。

1 灌區(qū)供水量計算

1.1 區(qū)間地表水

灌區(qū)內流域面積131 km2，多年平均徑流量1 912 萬m3，由于區(qū)內河流均為季節(jié)河，且區(qū)內無攔蓄設施，地表水只能補給地下蓄水量，故在水資源供需平衡表中列為零。

1.2 區(qū)內地下水

根據《臨朐縣水資源調查評價與水利區(qū)劃報告》提供的資料，區(qū)內地下水資源可利用水量為3 500 萬m3。根據現狀，可開采利用水量800 萬m3，但未利用，故在水量平衡分析表中列為零。

1.3 水庫供水量

1）水庫控制流域面積151 km2。根據《山東省水文圖集》查得，地表徑流深225 mm，年徑流總量3 397 萬m3。

2）水庫蒸發(fā)損失量。經計算，水庫蒸發(fā)水量為230 萬m3。

3）水庫滲漏水量。采用濰坊市水利設計研究院提供的有關資料，結合本水庫地質資料和壩體情況，綜合分析計算，滲漏損失為2 560 萬m3；水庫滲漏損失水量為57.6 萬m3。

4）水庫可供水量。由水庫攔蓄水量減去蒸發(fā)量、滲漏量得水庫可供水量為3 109.4 萬m3。灌區(qū)內總可利用水量為3 909.4 萬m3。

2 灌區(qū)需水量計算

2.1 基本資料

1）降雨資料。根據嵩山水庫灌區(qū)所在的位置選用冶源水庫水文站1962—2007 年45 年的降雨資料。

2）灌區(qū)內各種作物種植比例及復種指數。通過對灌區(qū)內現狀各種作物種植面積調查，冬小麥75%，夏玉米75%，棉花及其它經濟作物25%。旱作物的生育期需水量：冬小麥、夏玉米、棉花均采用冶源灌溉站的實驗成果，其他經濟作物缺少資料相應用棉花代替，見表1。

3）土壤計劃濕潤層深度和土壤田間持水量，允許最大、最小含水率的確定。隨著作物的生長和根系發(fā)育，需水量增多，計劃濕潤層也逐漸增加。參照武漢水電學院編制的《農田水利學》和《濰河流域灌區(qū)規(guī)劃》中采用的數據，按壤土考慮，土壤田間持水量為土壤體積的30%，土壤允許最大含水率采用田間持水率，允許最小含水率采用田間持水率的0.6 倍（玉米在蹲苗期為田間持水率的0.5 倍），作物播種時的起始點土壤含水率按種子發(fā)芽的適宜土壤含水率上限考慮，即小麥為田間持水率的85%，玉米、棉花為80%。

4）播前水。土壤的起始含水量是根據播前降雨情況分析確定的，根據《農田水利學》一般在播前20 d 內降雨小于20～30 mm 時，土壤含水量降至作物發(fā)芽適宜含水量以下時安排播前灌水，結合本灌區(qū)群眾灌水經驗，播前灌水定額：冬小麥每畝40 m3；棉花為點播溝灌，播前水按每畝20 m3；夏玉米一般為麥田套種，根據小麥成熟期土壤含水量情況和玉米發(fā)芽適宜土壤含水量，不再安排播前灌水。

2.2 作物歷年灌溉制度

根據上述基本資料，結合灌區(qū)群眾豐產灌水經驗和灌溉試驗資料，采用土壤含水率平衡法進行計算，制定各種作物歷年灌溉制度。根據1962—2007 年間45 年的灌溉定額，進行頻率分析，由于1964—1965 年灌水分配過程不利，因此，冬小麥、夏玉米、棉花以1964—1965 年的灌溉制度作為設計灌溉制度。其中冬小麥在返青～拔節(jié)和拔節(jié)～抽穗兩個階段灌水定額為每畝35 m3，其余冬小麥生育階段和夏玉米、棉花灌水定額均為每畝40 m3。

2.3 作物組成及復種指數

本區(qū)現狀年主要作物由冬小麥、春玉米、夏玉米等主要作物組成，作物種植比例為：冬小麥75%；春玉米（含經濟作物）25%；夏玉米75%；復種指數為1.75。

2.4 灌溉定額

本區(qū)為魯中區(qū)，主要農作物灌溉定額采用“山東省主要農作物灌溉定額”有關數據。主要作物綜合凈灌溉定額見表2。

表2 作物綜合凈灌溉定額計算表

2.5 灌水率

根據設計灌溉制度計算灌水率，經計算，設計灌水模數每萬畝為0.385 m3/s。

3 實施節(jié)水改造前灌區(qū)水量供需分析

3.1 項目實施前需水量

1）灌溉用水量。經計算，灌溉水利用系數為0.45。根據灌區(qū)面積，灌溉水利用系數和綜合灌溉凈定額，可計算出灌溉保證率P=50%時的需水量見表3。

表3 灌區(qū)灌溉需水量計算表（P=50%）

2）人畜用水量。灌區(qū)內現有人口6.9 萬，區(qū)內有大小牲畜4 萬頭，經計算人畜年需水量132 萬m3。

3）項目區(qū)年總需水量。本項目區(qū)設計水平年的總需水量為3 673 萬m3。

3.2 項目實施前水量供需平衡分析

根據水庫可供水量和灌區(qū)需水量進行水資源供需平衡計算，計算成果見表4。

表4 灌區(qū)現狀水量供需平衡分析 萬m3

通過分析，在目前水資源條件及灌區(qū)狀況下，灌溉5 666.67 hm2土地無保證，水量短缺563.6 萬m3。

4 實施節(jié)水改造后灌區(qū)水量供需分析

4.1 項目實施后需水量

1）灌溉用水量。（設計保證率P=50%）。隨著管理水平的不斷提高及本次灌區(qū)改造的實際情況，通過農業(yè)節(jié)水措施，可使水的利用系數較大幅度的提高。則灌溉水利用系數提升為0.71。根據灌區(qū)面積，計算灌溉保證率P 為50%時的需水量見表5。

表5 灌區(qū)灌溉需水量計算表（P=50%）

2）人畜用水量。人畜年需水量為132 萬m3。

3）項目區(qū)年總需水量。以上各項用水量總數即為本項目實施完成后總需水量為2 376 萬m3。

4.2 項目完成后灌區(qū)水量供需分析

根據水庫可供水量和灌區(qū)需水量進行水量供需平衡計算，計算成果見表6。

表6 項目完成后灌區(qū)水量供需分析 萬m3

通過以上水資源分析，在目前水資源條件下，通過灌區(qū)節(jié)水配套改造，灌溉5 666.67 hm2土地是有保證的。實踐證明，嵩山水庫灌區(qū)節(jié)水改造項目完成后，提高了渠道輸水能力、改善了灌溉灌溉條件，達到了工程節(jié)水目的。