大型灌區(qū)水源供需關系分析

魏福權(quán)

(龍江縣農(nóng)業(yè)綜合服務中心，黑龍江 龍江 161100)

1 工程概況

涇惠渠灌區(qū)位于渭河流域中上游，灌區(qū)規(guī)模為大型。灌區(qū)來水為渭河支流的涇河自流引水，東西長約70km，南北寬約20km，總面積約1180km2[1]。灌區(qū)設計灌溉面積145.3萬畝。灌區(qū)渠系分布見圖1。

圖1 涇惠渠灌區(qū)河流渠系分布圖

2 水資源供需分析

2.1 供水結(jié)構(gòu)分析

灌區(qū)供水水源為地表水和地下水，年引水量約3.5億m3，年際間有起伏變化。1981-2010年間涇河徑流量與灌區(qū)引水量如圖2所示[2]。

圖2 1981-2010年涇河徑流量和灌區(qū)引水量關系圖

2.2 用水結(jié)構(gòu)分析

灌區(qū)用水包括生產(chǎn)用水、生態(tài)用水和生活用水三類[3]。

1)生產(chǎn)用水：

農(nóng)業(yè)用水主要是灌溉用水，多年平均用水總量為2.51億m3，其中冬小麥、夏玉米分別為1.95、0.56億m3。農(nóng)業(yè)用水關系變化見圖3，由圖可知1996-2005年間的灌溉用水量年際總體相差不大，單體農(nóng)作物需水差距顯著。

2)生活用水：

根據(jù)用水定額計算灌區(qū)內(nèi)生活用水量，農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)生活用水為0.48m3、0.16 m3，總用水量在0.64 m3左右。

3)生態(tài)用水：

生態(tài)用水根據(jù)灌區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的具體需水量指標確定。

總供水量包括農(nóng)灌地表、農(nóng)灌地下和生活用水量，年具體分布見圖4。多年平均總供給水量4.3億m3左右，總供水量逐年升降交替出現(xiàn)，因人口增長、經(jīng)濟發(fā)展、節(jié)水水平不高等因素影響，灌區(qū)的水資源不足，需求關系不平衡。

圖3 主要糧食作物年用水量變化圖

圖4 灌區(qū)供水量各要素分布關系圖

3 需水預測與潛在危機分析

3.1 水平年選取

結(jié)合涇河張家山站的水文資料，選取2010年為現(xiàn)狀水平年，2020、2030年為近、遠期規(guī)劃水平年[4]。

3.2 需水預測

1)農(nóng)業(yè)需水量：

采用定額法的表達式如下[5]：

(1)

Qi=Mi×qi

(2)

式中：Q為總需水量；Mi為灌溉面積；η為水利用系數(shù)；i為作物類型；qi為凈灌溉定額。

不同水平年下的50%、75%灌溉頻率農(nóng)灌需水量結(jié)果見表1。

表1 不同水平年農(nóng)灌需水量 萬m3

由上表可知，50%頻率的灌溉需水量水平年至近期年下降顯著，降幅達20.8%，75%頻率降幅為18.1%；近期年至遠期年的降幅較小，僅為2.4%左右，總體農(nóng)業(yè)需水量逐年下降。

2)生活需水量：

生活需水計算式為：

W=P×K

(3)

式中：W為需水總量；P為總?cè)丝?；K為需水定額。

灌區(qū)規(guī)劃水平年生物數(shù)量及城鎮(zhèn)化率見圖5，不同水平年生活需水量結(jié)果如表2所示。

圖5 不同規(guī)劃年生物數(shù)量及城鎮(zhèn)化率

表2 不同水平年的灌區(qū)生活需水量

由表可知，現(xiàn)狀水平年的生活需水量為3787.6萬m3，近遠期水平年較現(xiàn)狀水平年增長25.3%、55.6%，總體生活用水需求逐年增長。

3)總需水量：

統(tǒng)計各水平年的需水量得總需水量如表3所示。

表3 不同水平年總需水量 萬m3

由表3可知，近遠期水平年的總需水量基本相同，與現(xiàn)狀年相比降低16.9%，分析認為現(xiàn)狀年后節(jié)水技術的推廣使用，水資源利用率不高得到改善，但與供水總量相比，未來灌區(qū)的總需水量依然較大。

3.3 水資源潛在危機分析

根據(jù)現(xiàn)狀年供水能力顯然不能滿足近遠期水平年的需水總量，對比結(jié)果見圖3。

圖3 現(xiàn)狀供水能力下近遠期水平年的供需平衡

由圖可知，50%、75%頻率時近遠期水平年水資源總量缺口近1億、2億m3。隨著涇河水源來水減少，以及人類生產(chǎn)生活造成的地下水超采、擠占生態(tài)用水等，水源供給能力形勢嚴峻。綜合認為，灌區(qū)內(nèi)提高水資源利用率，更為科學的生產(chǎn)生活用水，推廣普及節(jié)水灌溉技術等措施已顯得非常重要。

4 結(jié) 論

根據(jù)涇惠渠灌區(qū)近50a水文資料，基于灌區(qū)需水結(jié)構(gòu)分析計算未來需水量，評價水資源供需平衡。結(jié)果表明，農(nóng)灌作為灌區(qū)主要需水點，在水資源平衡中至關重要；未來灌區(qū)水資源供需關系矛盾突出，節(jié)水技術的應用普及、限制人類超采擠占等活動對于緩解水資源不足、提升灌區(qū)水生態(tài)環(huán)境平衡意義重大。