加榜梯田濕地公園復合生態(tài)系統(tǒng)需水預測初探

Faith Chan

(1.貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550001；2.貴州省水利投資(集團)有限責任公司，貴州 貴陽 550001；3.諾丁漢大學，英國 諾丁漢 NG1 4BU)

1 工程概況

加榜梯田位于貴州省黔東南苗族侗族自治州從江縣西部月亮山腹地的加榜鄉(xiāng)東北面，距縣城80km。根據(jù)《貴州加榜梯田國家濕地公園總體規(guī)劃》(2016—2025)，加榜梯田濕地公園屬于新興旅游地，近年發(fā)展勢頭迅猛，年游客容量為57.4萬人次。根據(jù)當?shù)亟y(tǒng)計局資料顯示:2017年接待游客約10.2萬人次。根據(jù)需水預測成果，濕地公園存在約12.2萬m3/a的需水缺口，因此需修建下堯水庫工程以滿足加榜梯田國家濕地公園對水資源的需求。

加榜河屬于珠江流域都柳江水系，是宰便河的一級支流、孖溫河的二級支流、都柳江的三級支流。加榜河發(fā)源于加榜鄉(xiāng)雙摘坡附近，河源高程1347m，河流自西南流至東北，流經(jīng)污灰、堯貴、下堯、那江、加榜后，在引膽北折后于宰便村下游處匯入宰便河。下堯水庫壩址集水面積31.2km2，主河道河長14.99km，主河道平均坡降18.65‰。

下堯水庫工程主要承擔鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水、灌溉、農(nóng)村生活供水及濕地公園供水。工程建成后，在下放環(huán)境水量的前提下，總供水量為1813萬m3，其中：P=95%鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水17.4萬m3，P=80%灌溉供水1757萬m3，P=95%農(nóng)村人畜供水26.3萬m3，P=95%濕地公園供水12.2萬m3。下圖為加榜河流域水系情況。

流域水系圖

2 現(xiàn)狀供水情況

下堯水庫工程主要承擔鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水、灌溉、農(nóng)村生活供水及濕地公園供水。選取2017年作為基準年，近期水平年取5～10a，遠期水平年取15～20a，選取2030年為設計水平年。根據(jù)供水對象的特點，結(jié)合當?shù)厮Y源條件，供水保證率取P=95%。

加榜鄉(xiāng)總面積211.33km2，總?cè)丝?0918人，其中:集鎮(zhèn)人口1863人，農(nóng)村人口9055人。根據(jù)《從江縣縣城總體規(guī)劃》(2009—2030年)和《從江縣加榜鄉(xiāng)總體規(guī)劃》(2011—2030)，到2030年，預測加榜鄉(xiāng)集鎮(zhèn)人口為0.3萬人。

根據(jù)從江縣水利局提供的資料，加榜鄉(xiāng)現(xiàn)有供水水源為那哥溝，設計供水量為6.1萬m3/a，2016年實際供水量4.75萬m3，毛用水定額為70L/d·人。

3 需水預測

3.1 集鎮(zhèn)需水預測計算

3.1.1 集鎮(zhèn)需水預測計算

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》(SL687—2014)，集鎮(zhèn)居民生活綜合用水定額取100L/d·人。根據(jù)前面對2030年供水范圍內(nèi)的人口預測，加榜鄉(xiāng)集鎮(zhèn)人口為0.3萬人，需水量為11.0萬m3/a。

根據(jù)加榜鄉(xiāng)規(guī)模及實際情況，集鎮(zhèn)公共用水取集鎮(zhèn)居民生活綜合用水的15%。經(jīng)計算，集鎮(zhèn)公共用水量為1.7萬m3/a。

根據(jù)《從江縣加榜鄉(xiāng)總體規(guī)劃》(2011—2030)，到2030年，集鎮(zhèn)道路廣場面積4.7萬m2，綠地面積3.28萬m2；根據(jù)《貴州省行業(yè)用水定額》(DB 52/T 725—2011)，綠地用水定額取1.3L/(d·m2)，按半年計算，綠地用水量為1.9萬m3/a。

未預見用水量取以上3項總和的20%，經(jīng)計算未預見水量為2.9萬m3/a。

經(jīng)計算，設計水平年集鎮(zhèn)總需水量為17.5萬m3/a，設計水平年集鎮(zhèn)需水量成果詳見表1。

表1 鄉(xiāng)鎮(zhèn)需水預測成果

3.1.2 集鎮(zhèn)需水預測成果合理性分析

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》(SL687—2014) 4.1.2，貴州屬于四區(qū)，最高日居民用水定額可取130L/d·人，考慮日變化系數(shù)1.3后，集鎮(zhèn)居民生活綜合用水定額取100L/d·人基本合理。

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》(SL687—2014) 4.16，經(jīng)濟條件較好的鄉(xiāng)鎮(zhèn)綠地用水定額取1.0～2.0L/(d·m2)；根據(jù)《貴州省行業(yè)用水定額》(DB 52/T 725—2011)中表4，綠地用水定額取1.3L/(d·m2)；同時結(jié)合受水區(qū)實際情況，綠地用水定額取1.3L/(d·m2)基本合理。綜上所述，需水預測基本合理。

3.1.3 集鎮(zhèn)需水、節(jié)水及再生水回用

集鎮(zhèn)供水節(jié)水措施主要考慮以下2個方面：供水管網(wǎng)的改造和節(jié)水器具的普及。

根據(jù)《從江縣國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》及《從江縣加榜鄉(xiāng)總體規(guī)劃》(2011—2030)提出的要求，結(jié)合供水區(qū)發(fā)展趨勢計算得出2030年污水排放量為8.8萬m3，考慮到再生水回用主要用于澆灑道路和綠地，由此2030年再生水可利用量為1.8萬m3[1]。

3.1.4 集鎮(zhèn)需水供需平衡分析

考慮到加榜鄉(xiāng)現(xiàn)狀水源為那河溝(引提水)，供水保證率較低，一旦遇到干旱年份基本無水可供，因此，供需平衡分析中不考慮現(xiàn)狀水源的供水量。

在采取了節(jié)水措施的前提下，對規(guī)劃水平年的水資源供需平衡進行分析，結(jié)果見表2。

由表2可見，在考慮再生水利用的前提下，2030年水廠出水口斷面需水15.7萬m3，考慮水廠5%處理自用水和干管5%的輸水損失后，鄉(xiāng)鎮(zhèn)2030年毛需水量17.4萬m3。

表2 鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水供需平衡成果

3.2 濕地公園需水規(guī)模計算

3.2.1 濕地公園供水范圍

下堯水庫濕地公園供水范圍為加榜梯田國家濕地公園，選取2017年作為基準年，近期水平年取5～10a，遠期水平年取15～20a，選取2030年為設計水平年。根據(jù)供水對象的特點，結(jié)合當?shù)厮Y源條件，供水保證率取P=95%。

3.2.2 濕地公園供水現(xiàn)狀

根據(jù)《貴州加榜梯田國家濕地公園總體規(guī)劃》(2016—2025)，加榜梯田國家濕地公園范圍涉及黨扭、加頁、加車、擺別、擺黨和平妹行政村，公園東起坡巖，南至污利，北抵污俄，西至污晚，規(guī)劃總面積為2916.3hm2。根據(jù)江縣水利局提供的資料，加榜梯田國家濕地公園現(xiàn)狀水源主要為當?shù)厝┧繛?.45萬m3，游客綜合用水定額為150L/人[3]。

3.2.3 濕地公園發(fā)展預測

根據(jù)資料顯示，加榜梯田國家濕地公園2017年接待的游客約10.2萬人次。公園屬于新興旅游地，近年發(fā)展勢頭迅猛，估計近期(2018—2020年)游客增長率為50%，中遠期(2021—2030年)具有不確定性，暫不做預測。根據(jù)加榜梯田濕地公園年游客容量57.4萬人次，以及預測的2020年游客人數(shù)34.4萬人次，綜合預測到2030年年游客數(shù)量為55.0萬人次，見表3。

表3 加榜梯田國家濕地公園游客預測

3.2.4 濕地公園需水預測

需水預測同時還需考慮當?shù)貪M足游客住宿的能力，至規(guī)劃水平年預計當?shù)亟ǔ?00家農(nóng)家旅店，接待留宿游客1270人/d，接待觀光和自助觀光游客人數(shù)分別為410人/d和153人/d。

根據(jù)《給水排水設計手冊》(第2冊)，接待留宿游客綜合生活用水量按人均留宿1d，人均就餐、購物及其他娛樂消費2次計，最高日用水定額合計取400L/d·人，接待觀光游客綜合生活用水量按人均就餐、購物及其他娛樂消費2次計，最高日用水定額合計取100L/d·人，自助觀光游客綜合生活用水量按人均就餐、購物及其他娛樂消費1次計，根據(jù)公共建筑生活用水定額取50L/d·人。日變化系數(shù)取1.4，游玩時間按300d計，見表4。根據(jù)表4可知：規(guī)劃水平年2030年，加榜梯田國家濕地公園最高日需水量為0.056萬m3/d，考慮1.4的日變化系數(shù)，年均用水量為11.93萬m3/a。

表4 加榜梯田國家濕地公園游客用水預測

注日變化系數(shù)為1.4，開放旅游時間按300d計。

3.2.5 濕地公園需水預測合理性分析

高校教師在實踐教學中應適時對學生予以專業(yè)指導和心理疏導，鼓勵學生大膽嘗試、勇于創(chuàng)新、積極創(chuàng)業(yè)。只有借助大量的基礎訓練，學生才能養(yǎng)成嫻熟的操作技術；只有在反復操作中精益求精，學生才能養(yǎng)成精雕細琢、嚴謹極致的工匠精神。比如，學生要通過稱量、配制溶液等基本實驗操作形成化學實驗技能，通過自主設計，積累掌握產(chǎn)品工藝設計技能，而不能僅靠生搬硬套教師給定的設計方案。教師要善于根據(jù)人才培養(yǎng)的需要設計系列實踐教學活動，使學生通過大量實踐活動逐步掌握全部技能，從而養(yǎng)成實踐能力和創(chuàng)新能力，盡快適應經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。

加榜梯田國家濕地公園需水預測人數(shù)(55萬人次)是根據(jù)《貴州加榜梯田國家濕地公園總體規(guī)劃》(2016—2025)中游客容量(57.4萬人次)及游客預測成果(2020年達到34.4萬人次)進行綜合取值，是基本合適的。

根據(jù)《給水排水設計手冊》(第2冊)，接待留宿游客綜合生活用水量按人均留宿1d，人均就餐、購物及其他娛樂消費2次計，最高日用水定額合計取400L/(d·人)；接待觀光游客綜合生活用水量按人均就餐、購物及其他娛樂消費2次計，最高日用水定額合計取100L/(d·人)；自助觀光游客綜合生活用水量按人均就餐、購物及其他娛樂消費1次計，根據(jù)公共建筑生活用水定額取50L/(d·人)。日變化系數(shù)取1.4，游玩時間按300d計。用水定額根據(jù)《給水排水設計手冊》(第2冊)取值也是合適的。綜上所述，加榜梯田國家濕地公園需水預測成果合理。

3.2.6 濕地公園供水、節(jié)水及再生水回用分析

根據(jù)供水區(qū)內(nèi)發(fā)展趨勢、《從江縣國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》及《從江縣加榜鄉(xiāng)總體規(guī)劃》(2011—2030)提出的要求，計算2030年凈用水量為11.93萬m3，污水排放率取0.8，則污水排放量為9.54萬m3，中水回用率取10%，由此計算2030年再生水可利用量為0.95萬m3。

3.2.7 濕地公園供水供需平衡分析

根據(jù)調(diào)查收集資料顯示，加榜梯田國家濕地公園現(xiàn)狀水源主要為當?shù)厝┧Ｕ下瘦^低，設計水平年不考慮其參與平衡；在采取了節(jié)水措施的前提下，對規(guī)劃水平年的水資源供需平衡進行計算分析，設計水平年供需平衡結(jié)果見表5。

3.3 灌溉需水量計算

根據(jù)工程的灌溉面積、田土比例及作物組成，采用“薄—淺—濕—曬”的灌溉制度，采用相應作物相應年份的灌溉定額進行長系列計算灌溉需水量。水庫為多年調(diào)節(jié)，5—8月為逐旬計算，其他月份為逐月計算。2030年灌區(qū)設計灌溉面積24.67km2，其中水田13.73km2，旱地2.93km2，稻田養(yǎng)魚(也是水田)8.67km2。

種植結(jié)構(gòu)如下：水田大季種水稻13.73km2、小季種油菜10.987km2(水田油菜復種系數(shù)1.8)；旱地大季種玉米2.93km2、小季種油菜2.93km2(旱地油菜復種系數(shù)2.0)；稻田養(yǎng)魚田大季稻田養(yǎng)魚8.67km2、小季種油菜6.93km2(稻田養(yǎng)魚油菜復種系數(shù)1.8)，合計播種面積46.187km2。

供水按日變化系數(shù)1.5計算，《節(jié)水灌溉工程技術規(guī)范》(GBT 50363—2006)管道輸水損失不低于0.95，總輸水管道總長33.6km，最遠端受水區(qū)與水源之間有14.4km的管道，因此管道輸水損失擬按0.95考慮。田間水利用系數(shù)η水田=0.95、η旱地=0.90、η稻田養(yǎng)魚=0.95。根據(jù)水田、稻田養(yǎng)魚、旱地的比例，加權(quán)計算得到綜合灌溉水利用系數(shù)計算如下：

0.95×[(20600×0.95+4400×0.9+13000×0.95)/

(19600+4400+13000)]=0.897

經(jīng)計算，多年平均灌溉用水量為1536萬m3，P=80%保證率年灌溉用水量為1757萬m3。灌溉水量計算成果見表6。

表6 灌溉水量計算成果

3.4 受水區(qū)總供需平衡分析

根據(jù)集鎮(zhèn)、灌溉、農(nóng)村人畜和濕地公園需水預測及供需平衡分析成果，得到受水區(qū)供水規(guī)模成果，詳見表7。設計水平年2030年，下堯水庫受水區(qū)總供水量為1813萬m3，其中：P=95%集鎮(zhèn)供水17.4萬m3，P=80%灌溉供水1757萬m3，P=95%農(nóng)村人畜供水26.3萬m3，P=95%濕地公園供水12.2萬m3。

表7 受水區(qū)供水供需平衡成果

4 結(jié) 論

加榜梯田濕地公園作為一種山區(qū)濕地公園復合生態(tài)系統(tǒng)，既具有天然生態(tài)系統(tǒng)特性，又具有人工受水區(qū)的特性。由于不同的濕地公園復合生態(tài)系統(tǒng)具有不同的組成特點，因此濕地公園復合生態(tài)系統(tǒng)需水量的計算并沒有較為成熟的理論和規(guī)范可作為設計依據(jù)。加榜梯田濕地公園作為具有代表性的西南山區(qū)濕地公園，包含了集鎮(zhèn)、農(nóng)村、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、新型養(yǎng)殖業(yè)(稻田養(yǎng)魚)、山區(qū)旅游等受水對象，其需水量的分析計算成果對南方濕地公園的生態(tài)需水量計算具有一定的代表意義。從分析計算成果可以看出，加榜梯田復合生態(tài)系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)需水量仍然占據(jù)80%以上的用水量，但是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展貢獻比例相對較小。旅游業(yè)、新型養(yǎng)殖業(yè)(稻田養(yǎng)魚)的需水量所占比例不大，但對當?shù)氐慕?jīng)濟有很大的貢獻作用。在未來的濕地公園水利工程建設中，需要進一步普及高效節(jié)水農(nóng)業(yè)，降低傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)用水的定額，將有限的水資源更多地投入到旅游業(yè)、新型養(yǎng)殖業(yè)(稻田養(yǎng)魚)等產(chǎn)業(yè)中，將極大地促進當?shù)剞r(nóng)民的增收，同時助力山區(qū)農(nóng)民實現(xiàn)全面脫貧。