長溝河流域山前丘陵以下區(qū)域取水可行性分析

宋興治

（遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺112000）

1 概況

調(diào)兵山市長溝河流域山前丘陵以下區(qū)域，控制面積90.05km2，內(nèi)含曉明鎮(zhèn)絕大部分區(qū)域、兀術(shù)街道東部平原及曉南鎮(zhèn)部分丘陵平原。耕地面積6333.33hm2，現(xiàn)狀年常住人口10.74萬人，其中城鎮(zhèn)人口7.90萬人，農(nóng)村人口2.84萬人。大牲畜0.589萬頭，小牲畜3.649萬頭，家禽77.176萬只。水田灌溉275.4hm2，菜田灌溉76.93hm2，水澆地灌溉1152hm2。論證區(qū)多年平均降水量590mm，多年平均徑流深105mm，多年平均大水體水面蒸發(fā)深870mm。

論證區(qū)域包含本次論證2個實施地塊，擬建節(jié)水面積共666.67hm2，采用管灌方式，種植作物為玉米，灌溉定額740.4m3/hm2，水源為地下水。

2 取水方案合理性分析

2.1 單井出水量的確定

根據(jù)項目區(qū)區(qū)域地下含水層富水性條件 （單井出水量范圍10～30m3/h），結(jié)合項目片區(qū)現(xiàn)有機(jī)電井的單井出水量資料、實地踏勘調(diào)查及區(qū)域水文地質(zhì)資料，確定本論證區(qū)單井出水量取20m3/h。

2.2 單井控制面積復(fù)核

按照SL256—2000《機(jī)井技術(shù)規(guī)范》要求，管灌單井控制灌溉面積為：

式中 F0為單井控制面積 （hm2）；Q為單井出水量（m3/h）；t3為每天開機(jī)時間（h），管灌取22h；T2為每次輪灌期的天數(shù)，取6d；η為管灌灌溉水利用系數(shù)，取0.80；1為干擾抽水的水量消減系數(shù)，取1%；m2為綜合平均灌水定額，玉米管灌取296.1m3/hm2·次。

經(jīng)計算論證區(qū)666.67hm2玉米管灌單井控制面積7.07hm2。

2.3 灌溉水源井井?dāng)?shù)復(fù)核

論證區(qū)域水源井設(shè)計井?dāng)?shù)100眼，2014年實施，全部為新增井。通過本區(qū)建設(shè)面積復(fù)核，井?dāng)?shù)設(shè)計基本合理，即94眼即可滿足灌溉要求。

2.4 開采井井位復(fù)核

實施方案的典型設(shè)計中，以單井控制面積結(jié)合機(jī)耕道情況均勻布設(shè)水源井位置，此方案基本符合本區(qū)含水層富水性條件。

2.5 實施方案復(fù)核

根據(jù)論證區(qū)含水層富水性條件、項目灌水定額及設(shè)計取水工藝分析復(fù)核，項目實施方案基本合理。論證區(qū)新增94眼水源井即可滿足灌溉要求，水源井位置根據(jù)單井控制面積結(jié)合機(jī)耕道情況均勻布設(shè)，相鄰水源井間距在142m以上。

表1 論證區(qū)逐年地下水資源均衡 單位：萬m3

表2 地下水資源量（補(bǔ)給量）頻率

3 論證區(qū)地下水均衡分析

論證區(qū)位于調(diào)兵山市長溝河流域山前丘陵以下，本次論證按平原區(qū)水資源量計算方法進(jìn)行區(qū)域水均衡計算。按照地下水流場特征及補(bǔ)排條件，地下水補(bǔ)給主要為大氣降水入滲補(bǔ)給、灌溉水回滲補(bǔ)給及山丘區(qū)山前側(cè)向補(bǔ)給；地下水排泄主要為人工開采地下水、河道排泄及潛水蒸發(fā)。

論證區(qū)地下水資源量計算結(jié)果如表1。

依據(jù)1980～2011年論證區(qū)地下水資源量系列進(jìn)行頻率計算。樣本均值Ex=1080.41；變差系數(shù)Cv=0.32，偏態(tài)系數(shù)Cs=0.69；倍比系數(shù)Cs/Cv=2.16。

根據(jù)頻率計算結(jié)果，論證區(qū)各種頻率對應(yīng)的設(shè)計值如表2。

計算結(jié)果表明，論證區(qū)域多年平均地下水資源量1080.41萬m3；確定90%設(shè)計保證率的典型年份為2000年，地下水資源量697.91萬m3。

依據(jù)論證區(qū)域1980～2011年系列降水及地下水資源量計算分析結(jié)果，連續(xù)枯水年確定為1999～2002年。

4 取水可行性分析

4.1 多年平均地下水資源量與規(guī)劃年開采量

論證區(qū)多年平均地下水資源量1080.41萬m3，可開采量864.3萬m3，規(guī)劃水平年2020年預(yù)測需水量值732.0萬m3，分別占多年平均地下水資源量和可開采量的67.8%，84.7%，項目取水不會造成地下水位持續(xù)下降，取水可靠。

4.2 典型年取水水源保證

4.2.1 典型年儲量

論證區(qū)2002年年初地下水含水層厚13.23m，潛水變幅帶給水度μ值取區(qū)域綜合值0.09，則當(dāng)年儲量計算值為：

W=μV=0.09×13.23×90.05×100=10722萬m3

式中 W為當(dāng)年儲量 （萬m3）；μ為潛水變幅帶給水度，取0.09；V為體積，地下水含水層厚13.23m，控制面積90.05km2，論證區(qū)域水源井設(shè)計井?dāng)?shù)100眼。

以2020規(guī)劃水平需水量預(yù)測成果對典型年地下水補(bǔ)給量及當(dāng)年儲量進(jìn)行調(diào)節(jié)演算。以2002年作為地下水補(bǔ)給典型年，補(bǔ)給量757.28萬m3。規(guī)劃水平年2020年預(yù)測需水量值732.0萬m3，均衡差為25.28萬m3。計算結(jié)果表明，在2020規(guī)劃水平年的開采條件下，地下水補(bǔ)給量可滿足供水需求，無需動用當(dāng)年調(diào)節(jié)儲量。

4.2.2 典型年5月份取水水源保證情況

2002年地下水4月末地下水含水層厚13.03m，則4月末儲量：

W=μV=0.09×13.03×90.05×100=10560萬m3

以2002年5月為典型年，Q總=Q降滲+Q山側(cè)+Q河滲+Q灌回+Q井回=29.12+0.61+2.61+13.31+18.20=63.85萬m3。

預(yù)測計算2020年5月開采量：

計算結(jié)果表明，保證率為90%的典型年灌溉高峰期（5月份），在2020規(guī)劃水平年開采條件下，動用53.24萬m3的地下水存儲量可滿足供水需求，動用的地下水存儲量占4月末地下水儲量的百分比分別為0.5%，豐水期即可得到回補(bǔ)。

4.3 連續(xù)干旱年供水風(fēng)險

4.3.1 連續(xù)枯水年當(dāng)年儲量

根據(jù)論證區(qū)域1980～2011年系列降水及地下水資源量分析，連續(xù)枯水年組為1999～2002年。論證區(qū)域1999～2002年地下水年初含水層厚度分別為14.74，13.23，8.7，8.13m， 潛水變幅帶給水度μ值取區(qū)域綜合值0.09，則當(dāng)年調(diào)節(jié)儲量分別為：

4.3.2 連續(xù)枯水年內(nèi)取水水源保證情況

連續(xù)枯水年年內(nèi)取水水源保證情況如表3。

表3 連續(xù)枯水年取水水源保證情況 單位：萬m3

從表3結(jié)果看，在2020規(guī)劃水平年開采條件下，連續(xù)枯水年組中，1999，2002年地下水補(bǔ)給量即可滿足供水需求，無需動用當(dāng)年地下水調(diào)節(jié)儲量；2000，2001年通過動用地下水儲量可以滿足供水需求，在2020規(guī)劃需水條件下動用的儲量分別占當(dāng)年調(diào)節(jié)儲量的0.3%，2.9%。

4.3.3 連續(xù)枯水年5月份取水源保證

論證區(qū)域1999～2002年地下水4月末地下水含水層厚度分別為13.96，13.03，8.27，7.72m， 潛水變幅帶給水度μ取0.09， 論證區(qū)面積90.05km2，1999～2002各年4月末儲量分別為：11314萬，10560萬，6702.42萬，6256.67萬m3。

連續(xù)枯水年5月份地下水補(bǔ)給量如表4，取水水源保證如表5。

表4 地下水補(bǔ)給量 單位：萬m3

表5 取水水源保證情況 單位：萬m3

1999～2002連續(xù)枯水年組的各年度灌溉高峰期（5月份），分別通過動用地下水儲量的0.5%，0.1%，1.0%，0.9%可滿足規(guī)劃年供水需求，且在豐水年即可得到回補(bǔ)。

5 結(jié)語

（1）通過取水可持續(xù)性分析，項目取水不會造成地下水位持續(xù)下降，取水可行。

（2）通過典型年供水可行性分析，本論證單元在90%設(shè)計保證率情況下，可滿足規(guī)劃水平年的供水需求。

（3）通過連續(xù)枯水年的供水風(fēng)險分析，本論證單元在1999～2002年連續(xù)枯水年條件下，能保證規(guī)劃水平年的供水需求。

（4）論證2020規(guī)劃水平年開采量732.0萬m3，分別占多年平均地下水資源量和可開采量的67.8%、84.7%。在典型年的年度調(diào)節(jié)計算中，2020規(guī)劃水平年開采條件下均無需動用當(dāng)年調(diào)節(jié)儲量。

（5）在典型年灌溉高峰期（5月份）調(diào)節(jié)計算中，2020規(guī)劃水平年開采條件下僅需動用當(dāng)月調(diào)節(jié)儲量的0.5%。

（6）連續(xù)枯水年組中，規(guī)劃水平年的年度最多動用當(dāng)年調(diào)節(jié)儲量的2.9%，灌溉高峰期（5月份）最多動用月初調(diào)節(jié)儲量的1.0%。

（7）由于枯水條件下所動用的儲量在豐（平）水期或豐（平）水年即可得到回補(bǔ)，因此供水水源可靠。

［1］尉成海.遼寧省水資源管理［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

［2］王殿武.現(xiàn)代水文水資源研究［M］．北京：中國水利水電出版社，2008.

［3］王兵.鐵嶺市水資源公報（2011~2012）［R］.2012.

［4］遼寧省水文總站.遼寧省地表水資源［R］.1984.