廣東省南雄盆地區(qū)域水土資源平衡分析

車 明 杰

（中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 前 言

南雄市素有“粵北糧倉”的美譽(yù)，擁有生產(chǎn)種植糧食和農(nóng)副產(chǎn)品及深加工的品牌優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，由于其獨(dú)特的地理環(huán)境及水資源和氣候優(yōu)勢，是國家和廣東省雙料“產(chǎn)糧大縣”。南雄盆地是南雄市最主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域，近年來，南雄盆地受水旱災(zāi)害影響嚴(yán)重，極大制約了地方農(nóng)業(yè)發(fā)展。通過對南雄盆地區(qū)域進(jìn)行水土資源平衡分析，旨在得出南雄盆地區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源配置存在的問題，為南雄盆地區(qū)域合理利用水資源，促進(jìn)地方農(nóng)業(yè)發(fā)展提供支撐。

1 南雄市水土資源概況

1.1 水資源概況

南雄市河流屬北江上游，共有大小河流110條，除湞江外，集雨面積在100 km2以上的一級支流有8條，集雨面積在5～100 km2的一級支流97條。2021年，南雄市年降水量1 334.2 mm，地表水資源總量16.52億m3，地下水資源量3.9億m3。其中，南雄盆地內(nèi)主要水源包含中型水庫6座，總庫容17 011.40萬m3；?。ㄒ唬┬退畮?座，總庫容2 727.20萬m3；?。ǘ┬退畮?2處，總庫容1 406.29萬m3；庫容1～10萬m3及以上山塘共計(jì)557座，總庫容1 285.87萬m3；主要引水陂頭共計(jì)10個(gè)，總集雨面積848.89萬m3；盆地內(nèi)電灌站共計(jì)318座，總裝機(jī)容量9 403 kW，總設(shè)計(jì)流量23 m3/s。

1.2 土地資源概況

根據(jù)第三次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)及已提交的基本農(nóng)田調(diào)整成果，南雄市現(xiàn)有耕地面積38 036.70 hm2，但坡梯田占比相對較大，6度及以上坡梯田總面積為18 847.18 hm2，占耕地總面積的49.55%?，F(xiàn)有基本農(nóng)田面積34 807.55 hm2，其中南雄盆地內(nèi)現(xiàn)有耕地面積32 282.63 hm2，基本農(nóng)田面積29 639.48 hm2，南雄盆地灌區(qū)內(nèi)耕地面積占南雄市總耕地面積的84.87%，基本農(nóng)田面積占南雄市基本農(nóng)田總面積的85.16%。

2 需水量分析

2.1 設(shè)計(jì)保證率

根據(jù)GB 50288—2018《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定，以水稻種植為主的濕潤地區(qū)灌溉設(shè)計(jì)保證率為80%～95%，廣東地區(qū)多采用灌溉設(shè)計(jì)保證率為90%，因此確定南雄盆地灌溉設(shè)計(jì)保證率為90%［1］。城鄉(xiāng)供水水廠供水設(shè)計(jì)保證率均為95%。

2.2 灌溉水利用系數(shù)

灌溉水利用系數(shù)根據(jù)GB 50288—2018《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》及地方相關(guān)資料，渠系水利用系數(shù)ηS=0.7；田間水利用系數(shù)ηF=0.95；灌溉水利用系數(shù)η=0.7×0.95=0.665。

2.3 種植模式

南雄盆地內(nèi)灌溉面積地類主要為水田、旱地、水澆地、園草地，主要種植雙季稻、黃煙、花生、柑橘。根據(jù)對盆地內(nèi)種植結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場調(diào)查以及農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門提供的相關(guān)資料，目前南雄盆地灌區(qū)內(nèi)主要的種植模式有4種，分別為：

（1）水田種植①：早晚稻輪作、黃煙晚稻輪作；

（2）水田種植②：三季蔬菜，以葉菜類為主；

（3）旱地、水澆地：花生薯類輪作；

（4）園草地：主要種植柑橘等果樹。

2.4 灌溉定額

根據(jù)廣東省水利水電科學(xué)研究所編制的《廣東省一年三熟灌溉定額》中一年三熟灌溉定額均值和Cv等值線圖得出水稻、黃煙、花生等灌溉定額，設(shè)計(jì)保證率p=90%典型年為1986年4月—1987年3月。柑橘灌溉定額按照DB44/T 1461.1—2021《廣東省用水定額 第1部分：農(nóng)業(yè)》柑橘定額進(jìn)行選取。確定各作物灌溉定額分別為：①一年兩熟（P=90%）灌溉定額為661 m3/畝［1］；②黃煙（P=90%）灌溉定額為156 m3/畝［2］；③蔬菜（葉菜類）（P=90%）灌溉定額為281 m3/畝；④花生（P=90%）灌溉定額為126 m3/畝［3］；⑤柑橘（P=90%）灌溉定額為290 m3/畝；上述各作物灌水定額計(jì)算節(jié)點(diǎn)為斗渠起點(diǎn)。

2.5 灌溉面積

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，南雄盆地灌溉面積45.82萬畝（折合30 546.82 hm2），水田總面積32.30萬畝（折合21 533.44 hm2），旱地面積9.47萬畝（折合6 313.37 hm2），水澆地面積1.48萬畝（折合986.67 hm2），園草地面積2.57萬畝（折合1 713.34 hm2）。為方便進(jìn)行水土平衡分析計(jì)算，將南雄盆地按灌溉主水源劃分為28個(gè)灌溉片區(qū)，各灌溉片區(qū)具體灌溉面積分類及數(shù)量見表1。

表1 南雄盆地各灌溉片區(qū)不同作物灌溉面積及灌溉需水量

2.6 農(nóng)業(yè)灌溉需水量計(jì)算

農(nóng)業(yè)灌溉需水量按照各灌溉片區(qū)不同作物種植面積分別計(jì)算，南雄盆地農(nóng)業(yè)灌溉凈需水量為21 644.85萬m3；農(nóng)業(yè)灌溉毛需水量為30 921.21萬m3，各灌溉片區(qū)需水量見表1。

2.7 城鄉(xiāng)供水需水量計(jì)算

南雄盆地區(qū)現(xiàn)有的骨干供水水廠中涉及南雄盆地灌區(qū)主要供水水源的水廠包括蒼石水廠、星翔水廠、寶江水廠、老坪田水廠、珠璣水廠、里東水廠、鄧坊水廠、烏逕水廠及界址水廠等，涉及水源主要依次為蒼石水庫、瀑布水庫、寶江水庫、中坪水庫、下洞水庫、橫水庫、楊梅水庫、孔江水庫等，根據(jù)各水廠設(shè)計(jì)成果及取水許可證等資料，按照p=95%保證率計(jì)算，城鄉(xiāng)供水需水量為12.65萬m3/d。

2.8 生態(tài)需水量計(jì)算

河道內(nèi)生態(tài)用水量主要方法有Tennant法、90%保證率法、枯水頻率法（7Q10）、濕周法等。根據(jù)流域特點(diǎn)，此次采用Tennant法計(jì)算河道內(nèi)生態(tài)用水量，生態(tài)流量按河道多年平均流量的10%進(jìn)行計(jì)算［4］。

3 可供水量分析

3.1 水文基本資料

目前，北江流域韶關(guān)以上有水文、水位站10個(gè)，其中，距離南雄最近的水文流量測站為小古菉水文站，其為湞江流域上游段控制性測站，集雨面積1 881 km2。小古菉水文站實(shí)測水文系列較長（1958年4月至今），超過30年，資料系列較為完整可靠，經(jīng)分析可選用該站作為本次計(jì)算的參證站。

3.2 徑 流

根據(jù)降雨實(shí)測資料，按每年4月至次年3月的降雨量統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行水文頻率分析計(jì)算。根據(jù)《廣東省水文圖集》（1991年版）相關(guān)等值線圖［5］，可得南雄盆地相關(guān)水文參數(shù)如下：

3.3 徑流計(jì)算

根據(jù)南雄盆地徑流計(jì)算成果（見表2）得出設(shè)計(jì)年降雨量的年徑流深，根據(jù)各頻率年徑流深計(jì)算各主要灌溉水源處各頻率徑流量，計(jì)算公式為

表2 各主要水源徑流量計(jì)算成果

式中：W為年徑流量，萬m3；R為年徑流深，mm；A為流域面積，km2；K為單位換算系數(shù)，采用上述各單位時(shí)，K取0.1。

3.4 ?。ǘ┬退畮旒吧教列钏晒┧?/h3>

南雄盆地內(nèi)?。ǘ┬退畮旃灿?jì)62處，總庫容1 406.29萬m3；庫容1萬～10萬m3及以上山塘共計(jì)557座，總庫容1 285.87萬m3；盆地內(nèi)電灌站共計(jì)318座，總裝機(jī)容量9 403 kW，總設(shè)計(jì)流量23 m3/s。

4 水土資源平衡分析

4.1 計(jì)算原則

以表1中28個(gè)灌溉片區(qū)為單位，灌溉片區(qū)內(nèi)中型水庫、?。ㄒ唬┬退畮臁⒁轭^等主水源進(jìn)行水量調(diào)度，以灌溉片區(qū)內(nèi)?。ǘ┬退畮?、山塘為補(bǔ)充水源，當(dāng)主水源不足時(shí)，采用補(bǔ)充水源進(jìn)行灌溉，當(dāng)補(bǔ)充水源不足時(shí)考慮跨片區(qū)調(diào)水，當(dāng)跨片區(qū)調(diào)水無法滿足用水需求時(shí)，開啟電灌站進(jìn)行補(bǔ)水。

4.2 調(diào)節(jié)計(jì)算方法

以豐平枯三個(gè)典型代表年水量進(jìn)行計(jì)算，每年4月初以正常蓄水位起調(diào)，次年3月底灌溉周期結(jié)束。調(diào)節(jié)庫容根據(jù)各水庫興利庫容及死庫容確定。

4.3 調(diào)水方案

盆地內(nèi)湞江南岸由孔江水庫分別給中坪水庫、蛇嶺水庫、南畝引水片區(qū)、界址片區(qū)調(diào)水；湞江北岸由孔江水庫分別給大源片區(qū)、楊梅片區(qū)、圍背片區(qū)、橫江片區(qū)調(diào)水；各水庫調(diào)水順序見圖1。

圖1 各水源調(diào)水順序示意

4.4 供需平衡分析結(jié)論及調(diào)水方案

南雄盆地遭遇P=90%枯水年時(shí)，經(jīng)水量供需平衡計(jì)算：

橫江水庫片區(qū)缺水3 093.57萬m3，由當(dāng)?shù)匦。ǘ┬退畮旒吧教磷鳛檠a(bǔ)充水源，總庫容624.32萬m3；其余水量由當(dāng)?shù)仉姽嗾咎崴M(jìn)行補(bǔ)充；

羅田水庫片區(qū)需向孔江水庫借水518.98萬m3；

蒼石水庫片區(qū)缺水399.48萬m3，由當(dāng)?shù)仉姽嗾就ㄟ^提水進(jìn)行補(bǔ)充；

中坪水庫片區(qū)缺水113.68萬m3；由當(dāng)?shù)匦。ǘ┬退畮旒吧教磷鳛檠a(bǔ)充水源，總庫容162萬m3；

寨下水庫片區(qū)需向?qū)毥畮旖杷?68.30萬m3；

梅花水庫片區(qū)需向?qū)毥畮旖杷?59.37萬m3；

大源水庫片區(qū)需向?qū)毥畮旖杷?10.72萬m3；由當(dāng)?shù)匦。ǘ┬退畮旒吧教磷鳛檠a(bǔ)充水源，總庫容139.55萬m3；

官田水庫片區(qū)需向孔江水庫借水262.14萬m3；

蛇嶺水庫片區(qū)需向孔江水庫借水425.62萬m3；由當(dāng)?shù)匦。ǘ┬退畮旒吧教磷鳛檠a(bǔ)充水源，總庫容22.80萬m3；

界址水庫片區(qū)需向中坪水庫借水219.26萬m3；由當(dāng)?shù)匦。ǘ┬退畮旒吧教磷鳛檠a(bǔ)充水源，總庫容153.80萬m3；

缺水時(shí)段主要集中在8—10月，通過分析計(jì)算，如采用當(dāng)?shù)匦。ǘ┬退畮?、山塘、電灌站補(bǔ)水，南雄盆地內(nèi)供水水量可滿足灌溉用水需求。

5 結(jié) 論

根據(jù)本文水土資源平衡分析計(jì)算結(jié)果，南雄盆地內(nèi)整體水資源量較為豐富，但盆地內(nèi)水資源集約利用程度較低，各片區(qū)水資源分布不均，水資源相對豐富的片區(qū)，豐水期出現(xiàn)大量水庫水量下泄，而水資源緊張的片區(qū)，卻存在水量嚴(yán)重不足的情況，亟需加強(qiáng)跨片區(qū)調(diào)水能力，以統(tǒng)一進(jìn)行水資源集約利用，提升盆地內(nèi)水旱災(zāi)害防御能力、水資源統(tǒng)籌調(diào)配能力、供水保障能力。

南雄盆地內(nèi)水資源利用效率較低，盆地內(nèi)已建成的灌溉渠道、管道及田間工程無法滿足地方農(nóng)業(yè)發(fā)展用水需求，在遭遇枯水年時(shí)需采用?。ǘ┬退畮臁⑸教良半姽嗾狙a(bǔ)水，但長時(shí)間開啟電灌站增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，并大量消耗南雄盆地地下水資源，亟需通過新建或改造盆地內(nèi)灌溉設(shè)施，來提高區(qū)域水資源利用效率，提升地方農(nóng)作物產(chǎn)量，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。