陜西省洛川縣節水灌溉工程水資源供需平衡分析

馮翠平

（陜西省洛川縣水務局水利工作隊，陜西 延安 727400）

0 引言

陜西洛川縣是一個水資源十分緊缺的縣，旱災頻繁，農業對水資源依賴程度高，尤其是近年來發生的多年不遇的連續干旱，突顯出農業灌溉設施在洛川縣抗旱減災、保證灌區農業生產和促進社會經濟發展中的重要地位和作用。全面建設節水灌溉工程，發展節水灌溉，提高用水效率，以有限的水資源保障農業增產，農民增收。在加大建設節水灌溉工程時，水資源的供需平衡尤為重要[1]。

1 工程概況

洛川縣吳家河水庫灌區節水灌溉工程建設地在菩提鄉，工程受益范圍包括舊縣鎮的故現、五里頭、張村、九郎頭、下洼5個行政村的2638.2萬畝蘋果園。改造原二抽泵站，并對灌區輸水配水和田間工程進行配套建設，改造灌區均采用管道輸配水，田間工程采用管道灌溉。工程以孫家河陂塘為水源，鋪設輸水低壓暗管，建設高效節水灌溉設施，配套暗管灌溉0.67萬畝。

節水灌溉項目區主要為吳家河水庫灌區，為抽水灌區。吳家河水庫位于洛川縣舊縣鎮吳家河村上游約500 m處，壩高18 m，總庫容97萬m3，有效庫容61萬m3，死庫容10萬m3，受益范圍涉及菩提鄉的新城堡、李家村、向陽村等6行政村，2個自然村，受益人口14227萬人。1979年測定，淤積庫容6萬m3，2009年5月完成除險加固工程任務并蓄水，水庫除險加固后效益顯著，保障居民飲用水及果園灌溉用水安全。

2 工程水資源供需水分析

2.1 供水分析

對于吳家河水庫灌區項目區可供水量分析主要是從地表水和地下水兩方面進行分析[2]。

（1）地表水。地表供水水源為吳家河水庫，水源水量充足，水質符合《農田灌溉水質標準》（GB5084—2005）灌溉水的規定要求，水庫自身亦無對來水情況的測算，屬無資料流域。

吳家河屬于界子河流域，相鄰的仙姑河流域分別位于同一分水嶺兩側，屬相似流域。仙姑河流域上游支流──拓家河中游建有拓家河水庫，拓家河水庫具有1974～2000年逐日庫水位、出庫流量、水庫滲漏量等觀測資料。首先根據拓家河水庫觀測資料對其來水量進行還原計算；然后對還原后的來水資料系列在代表性分析的基礎上進行頻率計算，求得拓家河水庫多年平均及不同頻率的年來水量。水量還原計算按水量平衡方程進行，按下式計算：

式中：W入為時段入庫總水量，萬m3；W末、W始為時段始末庫存水量，萬m3；W泄為時段內下泄流量，萬m3；W滲為時段內水庫滲漏水量，萬m3；W蒸為時段內水庫蒸發損失量，萬m3。

對還原計算的來水系列進行代表性分析，整個系列既有連續的豐水年組，亦有連續枯水年組，累計Cv值隨樣本容量的增加而趨向于穩定，均值有逐漸穩定的態勢，系列已具有一定的代表性。采用矩法計算年徑流系列統計參數，求得拓家河水庫壩址年徑流系列的均值及Cv、Cs值。采用P-Ⅲ曲線適線，經目估適線，求得得拓家河流域壩址以上不同頻率的徑流量。采用計算出的拓家河流域多年平均徑流量推算出年徑流深為23.4 mm。拓家河水庫為黃土林區，吳家河水庫黃土林區面積占流域面積的3/5。以拓家河水庫年徑流深23.4 mm，作為黃土林區徑流深值。由《延安地區水文手冊》查算得黃土溝壑塬區徑流深為28.5 mm。將兩種徑流深值按面積加權平均算出吳家河多年平均徑流深為：

將洛川氣象站作為吳家河流域代表站。拓家河水庫有1955年～2000年長系列多年平均降雨量為556.3 mm，洛川氣象站有1955年～2002年長系列多年平均降雨量為612.7 mm。故吳家河水庫多年平均徑流深為：

兩種方法算得多年平均徑流深相差0.4 mm。為了確保來水量的可靠性，年徑流深采用25.4 mm，故用該值決算得吳家河水庫多年平均徑流量為105.4萬m3。采用拓家河水庫分析的Cv＝0.38，Cs＝2.0Cv，求出吳家河水庫壩址以上不同頻率年徑流量見表1。

表1 吳家河水庫壩址以上不同頻率年徑流量

（2）地下水。工程區地下潛水按含水層巖性分孔隙—裂隙水和基巖裂隙水兩類，孔隙—裂隙水含水層為黃土狀壤土、砂礫石層；基巖裂隙水的含水層為強、弱風化砂巖夾泥巖。區內含水巖組為松散覆蓋層孔隙水與層狀基巖裂隙、孔隙層間水，地下水主要補給來源為大氣降水，多排泄于附近河谷，水質屬重碳酸鹽類淡水。根據項目區已成井資料，井深一般150 m，單井出水量5 m3/h～10 m3/h，潛水年資源量736.4萬m3，年可開采為368.2萬m3。由于受大于降水補給的影響，地下水位波動劇烈且出水量不穩定，開采不易。

在水質方面，水源均屬碳酸鹽、重碳酸鹽類水。有機污染項目中，酚、氯、氰、砷含量甚少或無，鉻（六價）均在0.008 mg/l～0.011 mg/l之間。地表水、地下水均屬二等水質，宜于人畜飲用和灌溉。

2.2 需水分析

吳家河水庫灌區需水量主要來自灌溉用水和居民生活飲用水。

（1）灌溉用水量。項目區灌溉面積2638.2畝，作物以種植蘋果為主。蘋果的最佳灌水期為萌芽前（3月下旬）、新梢旺長前（5月初）、果實迅速膨大期（7月～8月）和封凍前（10月下旬至11月上旬）四個灌水期，其中①萌芽前（3月下旬）灌水可有效利用先年貯藏養分，促進萌芽、開花、座果、擴大葉面積、增強光合作用；②新梢旺長前（5月初）灌水。此期是蘋果新梢旺長和幼果膨大并進的時期，葉片蒸騰作用強，是蘋果的需水臨界期，此期水分不足，不僅影響春梢生長和果實發育，而且還會嚴重影響花芽分化，從而導致翌年產量的大幅度下降；③果實迅速膨大期（7月～8月）灌水能促進果實增大和提高產量，且有利于花芽分化，為來年豐產創造條件，洛川7月～8月份處于汛期，降雨占到了全年將水的50%多，一般年份此期基本不需灌溉；④封凍前（10月下旬至11月上旬）灌水能促進有機肥料腐解，滿足果樹休眠期的水分要求，增加冬季樹體營養積累，防止冬季抽條。

由于項目區無蘋果試驗的灌溉制度，根據在洛川縣當地的走訪調查，依據當地群眾多年蘋果灌溉高產經驗，蘋果果園一般年份每畝年灌溉3次、每次灌水定額為10.0 m3/畝左右，灌溉方式為垅溝灌、穴灌，灌溉有效利用系數為0.90。根據群眾灌溉蘋果的高產經驗確定的灌溉制度，見表2。

表2 蘋果灌溉制度

單位面積上的年灌溉用水量按照灌溉次數×灌水定額／灌溉有效利用系數[3]，故吳家河水庫全灌區灌溉需水量為：

總用水量＝3×10×1.2／0.90＝40 萬 m3；

（2）居民生活飲用水量

吳家河水庫灌區涉及三個鄉鎮14227人的生活用水，其中省市核定的不安全人口7548人。居民生活飲用水年總量22.1萬m3，供水工程用水量特征指標，見表3。

表3 居民生活飲用水量

3 水庫灌區水資源平衡分析

依據需水分析，當來水頻率為50%時，吳家河年徑流量為100.3萬m3，扣除水庫正常的蒸發滲漏后，90.3萬m3

的徑流可以利用；當來水頻率為75%時，吳家河年徑流量為76.3萬m3，扣除水庫正常的蒸發滲漏后，可以利用的徑流為73.4 萬 m3。

吳家河水庫灌區蘋果年灌溉需水量為40萬m3，居民年生活飲用水量為20.77萬m3。

對供水量和需水量進行計算，成果可知，無論來水保證率為75%還是50%，吳家河水庫均可以滿足灌區的居民飲用水要求，以及灌區內2638.2畝果園的灌溉。吳家河水庫灌區供需水量平衡分析，見表4。

表4 吳家河水庫灌區供需水量平衡分析表

通過對洛川縣節水灌溉工程水資源供需平衡分析得知，吳家河水庫灌區內地下水埋藏較深，含水層富水性弱，單井水量小且不穩定；地表水水源水量豐富，水質符合灌溉用水，且取水便利，管理方便，滿足用水需求[4]。

4 結語

洛川縣節水灌溉工程主要是解決洛川縣三個鄉鎮的蘋果灌溉用水和居民生活飲用水，其主要灌區為吳家河水庫灌區。經過對吳家河水庫灌區節水灌溉工程的供需水條件進行分析得知，可供水來源主要是地表水，且當來水頻率為50%時，吳家河水庫可利用年徑流量為90.3萬m3，當來水頻率為75%時，吳家河水庫年徑流量為73.4萬m3，需水量主要包括灌溉用水量和居民生活飲用水量，共計60.77萬m3。對于洛川縣節水灌溉工程水資源供需平衡分析，確定地表水水源水量豐富，水質符合灌溉用水，且取水便利，管理方便，滿足用水需求。