黑龍江省虎林市節水增糧工程項目水資源論證分析

王澤福，周宏飛

(1.黑龍江省856農場水務局，黑龍江 密山 158300；2.黑龍江省祥晟水利科技開發有限公司，黑龍江 哈爾濱 150080)

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黑龍江省虎林市節水增糧工程項目水資源論證分析

王澤福1，周宏飛2

(1.黑龍江省856農場水務局，黑龍江 密山 158300；2.黑龍江省祥晟水利科技開發有限公司，黑龍江 哈爾濱 150080)

通過對項目所在地區地表、地下水資源時空分布特點和開發利用現狀的調查，以及水資源量的供需平衡計算，分析論證了虎林市“節水增糧行動”項目開發利用水資源的合理性，論證結果表明整個論證區可開采量均都能滿足取水要求。

虎林；節水增糧；水資源；供需平衡分析

黑龍江省是中國耕地面積最大的省份，人均耕地面積也居全國首位，發展糧食和農業生產的土地資源豐富，不僅是我國最重要的糧食主產區之一，也是我國糧食增產潛力最大的地區之一。但長期以來，部分地區農業用水方式粗放，干旱缺水與用水浪費并存，高效節水灌溉發展較為滯后。為提高農業水資源有效利用率，大力發展高效節水灌溉，充分發揮黑龍江省的水土光熱資源優勢，增強糧食綜合生產能力，財政部、水利部、農業部決定支持東北四省區在2012—2015年實施“節水增糧行動”[1-3]。而水資源論證是實施好“節水增糧行動”的重要前期工作，對科學確定發展規模，合理利用有限水資源，確保節水增糧增效具有重要意義。本文通過對項目區取、用水進行分析，分析論證項目開發利用水資源的合理性，確保項目區水資源的可持續利用。

1　建設項目概況

虎林市“節水增糧行動”項目在2012—2015年度中新建旱田節水灌溉面積1944.7 hm2，其中：玉米噴灌面積1928 hm2，膜下滴灌面積16.7 hm2，項目分布共計四個鄉鎮和一個農場。根據用水凈定額、灌溉水利用系數情況，項目總需水193.75×104m3，新建機電井150眼。

2　虎林市水資源狀況及其開發利用分析

2.1基本概況

虎林市位于黑龍江省東北部，地理坐標東經132°09′～133°56′、北緯45°23′～46°36′，東西相距130 km，南北相距150 km。全市多年平均降水量為596 mm， 6-9月降水占全年降水量的70%左右。多年平均水面蒸發量變化在570～860 mm。虎林市城鎮人口11.5萬人，農村人口14.4萬人，國民生產總值為196.81億元。全市糧食種植面積37.5萬hm2，其中水田29.33萬hm2，占78.2%；旱田7.82萬hm2，占20.8%；經濟作物0.35萬hm2，約占1.0%。全市大牲畜5.03萬頭，小牲畜53.93萬頭。

虎林市境內有75條河流，其中：流域面積200 km2以下河流65條、流域面積200～3000 km2河流9條、3000 km2以上河流1條。主要河流包括烏蘇里江、松阿察河、穆棱河、七虎林河、阿布沁河、獨木河和小穆棱河。地下水類型主要分為松散巖類孔隙水和碎屑巖類裂隙孔隙潛水。

2.2水資源狀況及其開發利用分析

2.2.1水資源量

以與建設項目取用水有直接影響關系的區域為基準，統籌考慮流域與行政區域的相對完整性，確定以虎林市為分析范圍。根據《黑龍江省水資源綜合規劃報告》中多年平均徑流深等值線圖，采用等值線法求出分析區多年平均徑流深158.6 mm，得到虎林市地表水資源總量為14.80×108m3。依據《黑龍江省水資源綜合規劃地下水資源評價報告》[4]，虎林市多年平均地下水資源量為10.33×108m3。

虎林市地表水資源量為14.80×108m3，地下水資源量為10.33×108m3，重復計算量為4.77×108m3。因此，虎林市多年平均水資源總量為20.36×108m3。

2.2.2水資源開發利用現狀

(1)現狀年總供水量

供水工程分地表水供水工程和地下水供水工程。地表水供水工程包括蓄水工程、引水工程和提水工程；地下水供水工程包括工業開采井、城鎮生活開采井、農業灌溉井及農村生活開采井。分析區內現狀年供水總量為19.55×108m3，其中地表水供水量為8.69×108m3，地下水供水量為10.86×108m3[5]。

(2)現狀年總用水量

分析區內實際用水總量為19.55×108m3，包括農業灌溉、工業生產、城鎮生活、農村生活、漁業用水[5]。

2.2.3水資源開發利用分析

虎林市地表水工程總供水量8.69×108m3，占地表水資源14.80×108m3的58.7%。地下水工程總供水量10.86×108m3，占平原區地下水可開采量10.33×108m3的105%。

通過對區域內地表水用水情況分析，分析區內可利用地表水的水利工程較多，但規模較小，可發揮的效益有限。地表水資源開發利用率為58.7%，地表水資源已不具備開發潛力。

目前，虎林市區高效節水灌溉面積為0.41萬hm2，水田節水灌溉面積0.32萬hm2，渠系水利用系數為0.60，低于全省水田節水灌溉渠系水利用系數0.65的平均水平；旱田節水灌溉面積為854.67 hm2，其中地下水噴灌面積為846.67 hm2，滴灌面積為8 hm2。通過對2003—2010年區域內地下水實際開采量情況分析，分析區內地下水資源開采率由2003年的92.9%增長至現狀年的136.6%。地下水開采率增加主要是由于近幾年井灌水田面積的快速發展，導致區域內地下水開采量快速增加。由于地下水灌區配套設施不健全、節水意識淡薄、傳統的灌溉方式，導致區域內的水資源浪費現象嚴重。分析區內應采用先進的灌溉技術，從提高灌溉水利用系數、改革灌溉方式入手，提高農業用水效率，使區域的水資源得到有效的利用，從節水的角度進行分析，區域內水資源還有一定的利用潛力。

3　建設項目取水水源論證

本項目論證按照便于水量平衡分析，突出重點、兼顧一般的原則，結合已有成果及實測資料，綜合考慮取水水源地情況、現有工程和供水情況、水文站網、建設項目取水和退水可能影響的范圍等因素對論證范圍進行確定。在分析論證區水文地質條件和地下水補給、徑流、排泄條件的基礎上，分析計算論證區地下水可開采量，從水量、取水工程設計分析灌溉取水水源的可靠性和可行性。

3.1論證分區

本項目取用地下水進行灌溉，根據對于直接從地下取水的，以取水和退水影響所覆蓋的范圍為供水范圍和灌溉所覆蓋的區域，所以本項目結合當地的地質地貌單元劃分為5個論證區，總面積398.49 km2，自西向東分布。取水的目的含水層為第四系砂礫石孔隙潛水及弱承壓水和部分第三系碎屑巖類裂隙孔隙水。本次計算分析的主要是第四系松散巖類孔隙潛水，其次是臺地區下部碎屑巖類裂隙孔隙水。根據論證區地貌、地下水類型、地下水埋藏條件及新建灌區位置，可將5個論證區作為5個計算分區，即為基本規劃區；再根據不同地貌類型劃分亞區，本論證區屬Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ。由于論證2區、3區和5區中有一部分臺地區，上部亞黏土層較厚，第四系微孔隙裂隙水很貧乏，為滿足本次節水增糧需水要求，該地區需混合取水，因此臺地區需計算下部碎屑巖類裂隙孔隙水。

各亞區代號意義為：Ⅰ為河漫灘松散巖類孔隙潛水區；Ⅱ為一級階地松散巖類孔隙潛水區;Ⅳ為臺地微孔隙裂隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水區。計算分區情況見表1。

表1　計算分區表

3.2地下水資源量

虎林市地下水補給量包括降水入滲補給量、側向徑流補給量、河道滲漏補給量、渠系滲漏補給量、渠灌田間入滲補給量及井灌回歸補給量。各補給量計算公式如下：

(1)大氣降水入滲補給量

(1)

式中：Q降補為年降水入滲補給量，104m3；F為計算區面積；由1∶20萬地形圖上量取，m2；X為1956—1997年多年平均年降水量，m，依照哈爾濱市水文局降水等值線圖量取；α為降水入滲系數，按黑龍江省經驗值采取。

(2)側向徑流補給量

(2)

式中：Q側徑為年地下水側向徑流流入量，104m3；K為含水層平均滲透系數，m/d；I為地下水水力坡度，‰；B為計算斷面寬度，m；M為計算斷面含水層厚度，m；T為地下水徑流年補給時間，d。

(3)儲存量

儲存量是指儲存于含水層內的重力水體積。本區只計算第四系砂礫石孔隙潛水及弱承壓水含水層的儲存量，計算公式如下：

(3)

式中：W為地下水儲存量，m3；μ為潛水含水層的給水度；V為計算體積，m3。

(4)可開采量計算采用開采系數法計算

(4)

式中：Q可開為年地下水可開采量，104m3；Q總補為計算區年地下水總補給量，104m3；ρ為開采系數。

各公式計算參數見表2、表3，各論證區地下水資源量計算見表4。

表2　第四系松散巖類孔隙潛水計算參數取值表

表3　臺地區碎屑巖類裂隙孔隙水及基巖裂隙水計算參數取值表

續表3

表4　各分區地下水資源量匯總表

3.3地下水供需平衡分析

3.3.1用水量分析

( 1 )現狀年用水量分析

論證區現狀年(2010年)各業用水量情況見表5，論證區總用水量為3018.59×104m3。

(2)規劃年用水量分析

論證區內2015年各項需水定額及需水量見表6和表7，論證區總用水量為3233.60×104m3。

表5　現狀年論證區各業用水量情況表　104 m3

表6　論證區規劃水平2015年用水定額

注：灌溉水利用系數大棚0.85、旱田噴灌0.90、滴灌0.92，水田井灌0.90。

表7　規劃水平年論證區各業需水量情況表　104 m3

3.3.2供需平衡分析

本次“節水增糧行動”旱田噴灌設計保證率為90%，因此，通過對論證區多年平均和90%頻率的可供水量是否滿足規劃水年需水量進行分析。

①現狀水平年

論證區在多年平均和來水頻率在P=90%情況下，可供水量均能滿足用水戶用水的要求。水量平衡結果為：多年平均、頻率為90%來水情況下，分別余水為1693.56×104m3、787.16×104m3。詳見表8。

表8　現狀年論證區供需平衡分析表　104 m3

②規劃水平年(2015年)

在多年平均和來水頻率在P=90%情況下，地下水可供水能夠滿足用水要求。水量平衡結果分別余水為1456.77×104m3和550.37×104m3。詳見表9。

4　結　論

論證區多年平均地下水可開采量為4712.15×104m3，90%保證率可開采量為3805.75×104m3。現狀條件下考慮新建項目和其他用水戶取水，2010年和2015年地下水在多年平均和90%保證率下，整個論證區可開采量均都能滿足取水要求。

表9　規劃水平年論證區供需平衡分析表　104 m3

[1]財政部，水利部，農業部.關于支持黑龍江省、吉林省、內蒙古自治區、遼寧省實施“節水增糧行動”的意見[R]. 北京: 農業司，2011.

[2]徐建立，陳金波. 黑龍江省木蘭縣節水增糧工程項目水資源論證分析[J].黑龍江水利，2015，1(7)：44-47.

[3]馬宏娟.曹陽縣節水增糧工程項目水資源論證分析[J].黑龍江水利科技，2015，43(4)：36-38.

[4]劉文良，孫香太，尤春峰.黑龍江省水資源綜合規劃地下水資源評價報告[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2005.

[5]劉文良，孫香太，尤春峰.黑龍江省水資源及開發利用調查評價[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院,黑龍江省水文局，2008.

Analysis of water resources demonstration about water-saving increase food project in Hulin City of Heilongjiang Province

WANG Zefu1,ZHOU Hongfei2

(1. Heilongjiang Farm856 Water Bureau，MiShan 158300,China；2.HeilongjiangProvinceXiangShengWaterScience&TechnologyDevelopmentCo.,Ltd，Harbin150080,China)

By investigating the spatial and temporal distribution of surface water and groundwater, and calculating the amount of water supply and demand balance,the reasonable utilization of water resources projects in Mulan “water-saving actions increase grain” was analysised and demonstrated.The results show that the recoverable volume in whole argument zone can meet the water requirements

Hulin city; water-saving increase food;water resources; supply and demand balance

王澤福(1965-)，男，工程師，主要從事農田水利技術方面的工作。

TV213.9

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2096-0506(2016)08-0048-05